Электронный научный журнал
 
Diagnostics, Resource and Mechanics 
         of materials and structures
ВыпускиО журналеАвторуРецензентуКонтактыНовостиРегистрация

Все выпуски

Все выпуски
 
2024 Выпуск 6
 
2024 Выпуск 5
 
2024 Выпуск 4
 
2024 Выпуск 3
 
2024 Выпуск 2
 
2024 Выпуск 1
 
2023 Выпуск 6
 
2023 Выпуск 5
 
2023 Выпуск 4
 
2023 Выпуск 3
 
2023 Выпуск 2
 
2023 Выпуск 1
 
2022 Выпуск 6
 
2022 Выпуск 5
 
2022 Выпуск 4
 
2022 Выпуск 3
 
2022 Выпуск 2
 
2022 Выпуск 1
 
2021 Выпуск 6
 
2021 Выпуск 5
 
2021 Выпуск 4
 
2021 Выпуск 3
 
2021 Выпуск 2
 
2021 Выпуск 1
 
2020 Выпуск 6
 
2020 Выпуск 5
 
2020 Выпуск 4
 
2020 Выпуск 3
 
2020 Выпуск 2
 
2020 Выпуск 1
 
2019 Выпуск 6
 
2019 Выпуск 5
 
2019 Выпуск 4
 
2019 Выпуск 3
 
2019 Выпуск 2
 
2019 Выпуск 1
 
2018 Выпуск 6
 
2018 Выпуск 5
 
2018 Выпуск 4
 
2018 Выпуск 3
 
2018 Выпуск 2
 
2018 Выпуск 1
 
2017 Выпуск 6
 
2017 Выпуск 5
 
2017 Выпуск 4
 
2017 Выпуск 3
 
2017 Выпуск 2
 
2017 Выпуск 1
 
2016 Выпуск 6
 
2016 Выпуск 5
 
2016 Выпуск 4
 
2016 Выпуск 3
 
2016 Выпуск 2
 
2016 Выпуск 1
 
2015 Выпуск 6
 
2015 Выпуск 5
 
2015 Выпуск 4
 
2015 Выпуск 3
 
2015 Выпуск 2
 
2015 Выпуск 1

 

 

 

 

 

K.V. Gubareva, A.V. Eremin

STUDYING THE HEAT TRANSFER PROCESS IN A POROUS MEDIUM WITH A FISCHER–KOCH S TPMS STRUCTURE

DOI: 10.17804/2410-9908.2024.4.070-082

The paper reports a study of the process of heat transfer in a porous medium with internal heat sources. A model material is considered, which is a porous plate formed by Fischer–Koch S elementary cells, with a topology of triply periodic minimal surfaces. The results of solving the boundary value problem of thermal conductivity in a thin plate under symmetric boundary conditions of the first kind are presented. The developed numerical-analytical method is used to obtain a simple solution to the problem, taking into account the topological features of the material. Computational homogenization methods based on computer-aided engineering simulation in the Ansys software are used to determine the transfer coefficients and thermophysical properties of the area under study. The paper presents graphs of temperature distribution in a porous plate at different times and compares the obtained analytical solutions with numerical ones. The results of the study can be used in designing thermal protection of heat-generating equipment, heat and mass transfer paths in thermal and mechanical equipment, etc. The solutions are presented in a simple analytical form; this enables them to be used by a wide range of researchers and engineers and does not require using expensive software and hardware.

Acknowledgement: The study was supported by a grant from the Russian Science Foundation (RSF), No. 23-79-10044, https://rscf.ru/project/23-79-10044/. The use of Ansys in Samara State Technical University was licensed under agreement ЕП127/21 dated 04 October 2021.

Keywords: effective thermal conductivity, triply periodic minimum Fischer–Koch surface, additional unknown function, additional boundary characteristics, ordered macrostructure, porous material, heat transfer

References:

К. В. Губарева, А. В. Еремин

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ СО СТРУКТУРОЙ ТПМП ФИШЕРА – КОХА S

В работе выполнено исследование процесса переноса тепла в пористой среде с внутренними источниками тепла. Рассматривается модельный материал – пористая пластина с топологией трижды периодических минимальных поверхностей, образованная элементарными ячейками типа Фишера – Коха S. В статье приведены результаты решения краевой задачи теплопроводности в тонкой пластине при симметричных граничных условиях первого рода. С использованием разработанного численно-аналитического метода получено простое по форме решение задачи с учетом топологических особенностей материала. При определении коэффициентов переноса и теплофизических свойств исследуемой области использованы методы вычислительной гомогенизации среды на основе CAE-моделирования в программном комплексе Ansys. В статье приведены графики распределения температуры в пористой пластине в различные моменты времени, выполнено сравнение полученных аналитических решений с численными. Результаты работы могут быть использованы при проектировании тепловой защиты тепловыделяющего оборудования, тепломассообменных трактов тепломеханического оборудования и др. Решения представлены в простом аналитическом виде, что делает возможным их использование широким кругом исследователей, инженеров и не требует использования дорогостоящего программного обеспечения и вычислительной техники.

Благодарность: Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 23-79-10044, https://rscf.ru/project/23-79-10044/. Лицензия на использование Ansys в ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет» предоставлена в рамках договора ЕП127/21 от 04.10.2021 г.

Ключевые слова: эффективная теплопроводность, трижды периодическая минимальная поверхность Фишера-Коха, ТПМП, дополнительная искомая функция, дополнительные граничные характеристики, упорядоченная макроструктура, пористый материал, перенос тепла

Библиография:


PDF      

Библиографическая ссылка на статью

Gubareva K.V., Eremin A.V. Studying the Heat Transfer Process in a Porous Medium with a Fischer–koch S Tpms Structure // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2024. - Iss. 4. - P. 70-82. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2024.4.070-082. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_449.html
(accessed: 07.04.2025).

 

импакт-фактор
РИНЦ 0.42

категория К2
в перечне ВАК

МРДМК 2024
ЦКП Пластометрия
НЭБ РИНЦ
Google Scholar


РНБ
Лань

 

Учредитель:  Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук
Главный редактор:  С.В.Смирнов
При цитировании ссылка на Электронный научно-технический журнал "Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures" обязательна. Воспроизведение материалов в электронных или иных изданиях без письменного разрешения редакции запрещено. Опубликованные в журнале материалы могут использоваться только в некоммерческих целях.
Контакты  
 
Главная E-mail 0+
 

ISSN 2410-9908 Регистрация СМИ в Роскомнадзоре Эл № ФС77-57355 от 24 марта 2014 г. © ИМАШ УрО РАН 2014-2025, www.imach.uran.ru