مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تحلیلی انتقال حرارت غیر دائمی اورتوتروپیک پین فین های کامپوزیتی

نویسندگان
شاهرود، دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی مکانیک- گروه حرارت و سیالات
چکیده
در این مقاله یک حل تحلیلی برای انتقال حرارت غیردائمی در پین فین های کامپوزیتی چندلایه با در نظر گرفتن شرایط مرزی کلی در سطح پره ارائه گردیده است. معادله انتقال حرارت هدایتی دوبعدی در حالت ناپایا برای لمینیت های اورتوتروپیک استخراج گردیده و مساله با اعمال تبدیل لاپلاس از حوزه زمان به فرکانس انتقال یافته است. با استفاده از تئوری اشترم لییوویل یک تبدیل فوریه مناسب استخراج گردیده و دستگاه معادلاتی بر اساس شرایط مرزی پره و شرایط پیوستگی دما و شار حرارت در مرز بین لایه ها ساخته شده است. همچنین از روش توابع مرومرفیک برای محاسبه انتگرال مختلط پیچیده مربوط به تبدیل لاپلاس معکوس بهره برده شده است. نمودارهای مربوط به توزیع دمای غیردائم و تغییرات نرخ سرد شدن پره رسم گردیده و نشان داده شده که اثر هدایت اورتوتروپیک در نرخ های سرد شدن بالا، محسوس تر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analytical Investigation of Orthotropic Unsteady Heat Transfer in Composite Pin Fins

چکیده English

In this paper, an analytical solution of transient heat conduction in multi-layer composite pin fins under the general boundary conditions is presented. The 2D unsteady heat conduction equation in cylindrical coordinate system has been achieved for multi-layer orthotropic laminates. Laplace transformation is applied to change the solution’s domain from time into the frequency. An appropriate Fourier transformation has been derived using the Strum-Liouville theorem and a set of equations are obtained based on the boundary conditions of fin and temperature/heat flux continuity at boundaries located between the layers. The Meromorphic function method is utilized to find the complicated complex integration of inverse Laplace. Diagrams of unsteady temperature distribution and cooling rate of pin fin have been depicted and it is shown that the effects of orthotropic conduction are more noticeable in high convection coefficients.

کلیدواژه‌ها English

Analytical Solution
Strum-Liouville Theorem
Orthotropic Conduction
Meromorphic Functions