Physical Process Modeling



Моделиране на термични процеси

Материалите включени в тази част са предложени от екипа на Physical Process Modeling

    Моделирането на термични процеси е една от основните теми разгледани в processmodeling.org. Предложените теми касаят моделирането им чрез метод на крайните елементи (МКЕ) и системи диференциални уравнения (СДУ).

Топлопренасяне чрез кондукция
    Топлопроводимостта представлява процес на пренасяне на топлината от област с по-висока температура, вътре в твърдото тяло или неподвижна течност (газ), към област с по - ниска температура. В съответствие с молекулно - кинетичната теория, топлопроводимостта представлява топлинно движение на енергийни взаимодействия с микрочастици (молекули, атоми, електрони). Скоростта на топлопредаване в този случай зависи от физическите свойства на веществото, в частност от неговата плътност. Ако температурата на нагревателя и нагряваното тяло не се изменя във времето, то имаме система със стационарно или установено температурно поле. При стационарен процес топлопредаването на топлинния поток, преминаващ в тялото за единица време е постоянен.

Лъчист топлообмен
    Лъчение - предаване на топлина в невидимата (инфрачервена) и видимата част на спектъра. Излъчването на топлинна енергия е под формата на електромагнитни вълни с дължина на вълната от 0,4 - 400 m.
    Топлопренасянето чрез лъчение в строгия смисъл на това понятие не е топлинно пренасяне, а електромагнитно. Пред вид на това обаче, че в източника топлинната енергия се преобразува в електромагнитна енергия, която се пренася като електромагнитна и в приемника последната отново се превръща в топлинна, е прието да се говори за топлопренасяне чрез лъчение. Пренасяният, обаче лъчист поток не е нито "топъл", нито "студен", т.е. не е топлинен "поток". Законите, на които се подчинява лъчистото топлопренасян, са много различни от законите, които са харектерни за топлопренасянето чрез топлопроводност и конвекция.

Конвективен топлообмен
    Конвекция - топлопредаване на течност или газ, при което съставящите отделните частици и отделните елементи в обема на веществото, пренасящи съответстващият им запас от топлинна енергия. Процесът на топлина е свързан с пренос на маса от веществото се нарича конвективен топлообмен, който може да бъде естествен или принуден.

Числени методи за решаване на системи диференциални уравнения
    Едностъпковите методи се основават на използване на информацията за кривата в една точка и не извършват итерации. Към този метод се причислява методът на Тейлър, който не е удобен за употреба. С цел практическа реализация на числените методи за решаване на ДУ по-подробно е разгледан методът на Рунге – Кута. Тази група методи са директни – не използват итерации, поради което изглеждат икономични, но в действителност изискват многократно пресмятане на функцията. Основен недостатък е трудното осъществяване на оценка на допуснатата грешка.
    При Многостъпковите методи намирането на следващата точка става с по-малко пресмятания, но изискват итерации за постигане на по-голяма точност. В голямата си част тези методи се наричат предикторно – коректорни методи. Характерни за многостъпковите методи са някои трудности при организирането на итерациите, но основно предимство са получените оценки за допуснатата грешка заедно с резултатите.

    Многостъпкови числени методи
        Метод на Адамс
        Метод на Милн

    Метод на крайните елементи (MKE)
        Стационарен режим
        Нестационарен режим

    Математически апарат на процеса на топлопренасяне - MKE

    Метод на граничните елементи



Демонстрационните филми показват преходни термични процеси:

Demo 1
Demo 2
Demo 3
Demo 4
Demo 5
Demo 6
Demo 7
Demo 8
Demo 9
Demo 10
Demo 11
Demo 12
Demo 13
Demo 14
Demo 15
Demo 16
Demo 17
Demo 18
Demo 19
Demo 20
Demo 21
Demo 22
Demo 23
Demo 24

Екипът на Physical Process Modeling няма да излага в подробности моделирането на демонстрационните процеси, но ако проявявате интерес можете да се свържете с нас: info@processmodeling.org

   



Physical Process Modeling