Numeryczna wizualizacja linii przepływu ciepła i gęstości strumienia ciepła w płaskim przewodzeniu ciepła metodą elementów brzegowych

• Autorzy: Teleszewski T. J.

Warianty tytułu

EN

Numerical visualization of heatline and heat flux density in two-dimensional steady state thermal conduction using boundary element method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono algorytm metody elementów brzegowych (MEB) wyznaczania linii przepływu ciepła w płaskim przewodzeniu ciepła metodą elementów brzegowych. Prezentowany algorytm stanowi alternatywę wobec najczęściej stosowanych obszarowych metod numerycznych, takich jak metoda różnic skończonych, metoda objętości skończonych, metoda elementów skończonych. W metodach tych stosowane są pracochłonne i skomplikowane siatki wewnątrz obszaru, natomiast metoda elementów brzegowych wymaga jedynie dyskretyzacji brzegu. Weryfikacja algorytmu została wykonana na podstawie znanych rozwiązań teoretycznych. W pracy przedstawiono przykład obliczeniowy przepływu ciepła przez dwa przewody centralnego ogrzewania obudowane wspólną izolacją cieplną. W celu wykonania symulacji komputerowych został napisany autorski program obliczeniowy.

EN

The paper presents the numerical application of boundary element method (BEM) to calculate the heatline and heat flux density in two-dimensional steady state thermal conduction. The efficiency and the credibility of proposed algorithm were verified by numerical tests and the BEM solution is compared with theoretical results of steady state conduction in a plane wall with no heat generation and constant thermal conductivity. Numerical example is presented to illustrate steady state conduction in thermal isolation with a two pipe system of central heating. The BEM algorithm is an alternative to mesh method: Finite Difference Method, Finite Element Method or Finite Volume Method. The computer program was written in Fortran programming languages.

Słowa kluczowe

PL

przewodzenie ciepła; strumień ciepła; linie przepływu ciepła; metoda elementów brzegowych

EN

heat conduction; heat flux; heatlines; boundary element method

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 20, nr 51
• Strony: 116--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Teleszewski T. J.

• Katedra Ciepłownictwa, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. Press W.H., Flannery B.P., Teukolsky S.A., Vetterling W.T.: Numerical recipes in FORTRAN: example book The Art of Scientific Computing, Cambridge University Press, 1992.
• 2. Taler J., Duda P.: Solving direct and inverse heat conduction problems. Berlin: Springer Verlag, 2006.
• 3. Rao Y.V.: Heat transfer. India: Universities Press Lim., 2001.
• 4. Nag P.K.: Heat & mass transfer.2th ed. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publ. Comp., 2007.
• 5. Holman J.: Heat transfer. 10th ed. Tokyo: McGraw-Hill, 2009.
• 6. Hooman K., Gurgenci H., Dincer I.: Heatline and energy-flux-vector visualization of natural convection in a porous cavity occupied by a fluid with temperature-dependent viscosity. “Journal of Porous Media” 2010, Vol. 12, Iss. 3, p. 265 – 275.
• 7. Natarajan E., Basak T., Roy S.: Heatline visualization of natural convection flows within trapezoidal enclosures. In: Proc. of the 5th IASME / WSEAS International Conference on Fluid Mechanics and Aerodynamics, August 25-27, 2007, Athens, Greece, World Scientific and Engineering Academy and Society, 2007, p.55 - 66.
• 8. Basak T., Chamkha A.J.: Heatline analysis on natural convection for nanofluids confined within square cavities with various thermal boundary conditions."International Journal of Heat and Mass Transfer" 2012, Vol.55, p.5526 - 5543.
• 9. Singh A.K., Roy S., Basak T.: A comprehensive Bejan’s heatline approach for natural convection heat transfer within inclined square cavities. ASME Heat Transfer Summer Conference, Rio Grande 2012, p. 1067 - 1076.
• 10. Kaluri R.S, Basak T.: Numerical visualization of heat flow and thermal mixing in various differentially heated square cavities using Bejan’s heatlines. ASME/JSME 8th Thermal Engineering Joint Conference Hawaii 2011, p. T10051-T10051-10.
• 11. Speetjens M.F.M., Steenhoven A.A. van: Visualisation of heat transfer in unsteady laminar flows. “Computational Thermal Sciences” 2011, Vol. 3(1), p.31 - 47.
• 12. Mahmud S., Fraser R.A.: Visualizing energy flows through energy streamlines and pathlines. "International Journal of Heat and Mass Transfer" 2007, Vol. 50(19-20), p.3990 - 4002.
• 13. Bejan A.: Convection heat transfer. 4th ed. New Jersey : John Wiley 2013.
• 14. Costa V.A.F.: Bejan’s heatlines and masslines for convection visualization and analysis. “Applied Mechanics Reviews” 2006, Vol. 59, Iss. 3, p. 126 – 145.
• 15. Majchrzak E.: Metoda elementów brzegowych w przepływie ciepła. Częstochowa: Wyd. Pol. Częstochowskiej, 2001.
• 16. Brebbia C.A., Telles J.F.C., Wrobel L.C.: Boundary element techniques: theory and applications in engineering. New York: Springer-Verlag, 1984.