Регистрация / Вход
Прислать материал

Аналоговое моделирование процесса теплопередачи через многослойную плоскую стенку при нестационарном тепловом потоке

ФИО: Татушин В. А.

Направление: Информационные технологии

Научный руководитель: д.т.н., проф. Будадин Олег Николаевич

Институт: Институт информационных технологий и автоматизированных систем управления

Кафедра: Кафедра Автоматизации

Академическая группа: АРМ-11-1

Исследование тепловых процессов в реальных условиях трудоемкая и сложная работа, поэтому прибегают к аналоговому моделированию, то есть один физически процесс заменяется другим, более легким с точки зрения реализации физическим процессом. Так, например, измерить распределение температуры в толще наружного ограждения в реальных условиях оказывается затруднительно. Пользуясь аналогией, процесс теплопроводности в толще ограждения можно заменить электропроводностью на модели, исследовать которую намного легче.

График 1 – График изменения напряжений и температур

Целью данной работы является установление аналогии между тепловыми и электрическими процессами и последующая разработка RC – модели теплопередачи через многослойную плоскую стенку при нестационарном тепловом потоке.

В ходе работы было изучено математическое описание плоской многослойной стенки, установлены электротепловые аналогии величин, рассчитаны масштабные коэффициенты и получены основные уравнения для проектирования электрических моделирующих устройств.

В среде Multisim была собрана и исследована RC – модель теплопередачи через многослойную плоскую стенку. В результате исследования и проведения экспериментов был получен график (см. График 1) изменения напряжений на границах и в середине модели для двух режимов: нагрев и охлаждение. Аналогичный график (см. График 2) был рассчитан для изменения температуры на внешней поверхности стенки, внутренней поверхности и в середине многослойной плоской стенки для двух режимов.

Полученные графики изменения напряжения и температуры достоверно отражают тепловые процессы, протекающие в плоской многослойной стенке при нестационарном тепловом потоке. Наибольшее напряжение (температура) наблюдается на внутренней стенке, среднее по величине в середине стенки, а наименьшее на внешней стенке, что соответствует понятию о температурном градиенте. Общий график изменения температуры по расчетным и общий график изменения напряжения по экспериментальным данным имеют аналогичный вид, что доказывает правильность нашей RC – модели.