Record Details

MODELLING OF HEAT CONDUCTIVITY OF COMPOSITE MATERIALS WITH BALL INCLUSIONS

Civil Aviation High TECHNOLOGIES

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title MODELLING OF HEAT CONDUCTIVITY OF COMPOSITE MATERIALS WITH BALL INCLUSIONS
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КОМПОЗИТА С ШАРОВЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ
 
Creator V. Oleg Pugachev
T. Zaw Han
Олег Пугачев Всеволодович; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Зо Хан Тун; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
 
Subject эффективный коэффициент теплопроводности; композит; компьютерное моделирова- ние; броуновское движение; доверительный интервал; effective heat conductivity coefficient; composite material; computer simulation; Brownian motion; confidence interval
 
Description A number of papers deals with the heat conductivity of composite materials: Zarubin et al used new approaches to the problem of evaluation of the effective heat conductivity coefficients of composite material with ball inclusions. We used variational analysis for a simplified model in a vicinity of inclusion. Contemporary computers allow implementing another approach to solving the problem of the effective heat conductivity: it may be modelled by the Brownian motion of virtual heat particles. The main idea is to obtain the exact formula for the heat conductivity for a homogeneous material and subsequently obtain a statistical evaluation of this formula for a composite material.In the present paper we compare two methods for finding the effective heat conductivity coefficients of composite materials by modeling the process of heat conduction via the Brownian motion of virtual heat particles. We consider a composite with ball inclusions of a material with heat conductivity and heat capacity coefficientsdiffering from those of the matrix material. In a computational experiment, we simulate the process of heatconduction through a flat layer of the composite material, which has been heated on one side at the initial moment. In order to find the confidence interval for the effective heat conductivity coefficient, we find, by means of statistics, either the displacement of the center of heat energy, or the probability of a virtual particle to pass through the layer during a certain time. We compare our results with theoretical assessments suggested by other authors.
Исследованию теплопроводности композитов посвящено значительное количество работ. Нами предло- жен новый подход к решению задачи об эффективной теплопроводности, использующий моделирование процесса теплопроводности броуновским движением виртуальных частиц тепла. При таком методе рассматривается оценка температуропроводности, теоретически вычисляемая для однородного материала, и статистически оценивается ее значение для композита. В настоящей работе сравниваются два метода нахождения эффек- тивного коэффициента теплопроводности композитов при помощи моделирования процесса теплопроводности броуновским движением виртуальных частиц тепла. Рассмотрен композит с шаровыми включениями мате- риала, имеющего теплоемкость и теплопроводность иные, чем у матрицы. В компьютерном эксперименте мо- делируется процесс теплопроводности через плоский слой композита, нагретый с одной стороны в начальный мо- мент. Статистически находится либо смещение центра тепловой энергии, либо вероятность прохождения вирту- альной частицы тепла через слой за некоторое время, чтобы найти доверительный интервал для эффективного ко- эффициента теплопроводности. Результаты сравниваются с теоретическими оценками, предложенными други- ми авторами.
 
Publisher Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)
 
Date 2017-05-03
 
Type info:eu-repo/semantics/article
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
—
 
Format application/pdf
 
Identifier http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1060
 
Source Civil Aviation High TECHNOLOGIES; Том 20, № 2 (2017); 83-93
Научный вестник МГТУ ГА; Том 20, № 2 (2017); 83-93
2542-0119
2079-0619
 
Language rus
 
Relation http://avia.mstuca.ru/jour/article/view/1060/939
Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных матери- алов. Л.: Энергия, 1974. 264 с
Хорошун Л.П., Cолтанов Н.C. Термоупругость двухкомпонентных смесей. Киев: На- укова думка, 1984. 111 с
Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 399 с
Зарубин В.C., Кувыркин Г.Н., Cавельева И.Ю. Эффективный коэффициент тепло- проводности композита с шаровыми включениями // Тепловые процессы в технике. 2012. № 10. С. 470-474
Зарубин В.C., Кувыркин Г.Н. Эффективные коэффициенты теплопроводности ком- позита с эллипсоидальными включениями // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естествен- ные науки. 2012. № 3. С. 76-85
Зарубин В.C., Кувыркин Г.Н., Cавельева И.Ю. Сравнительный анализ оценок коэффициента теплопроводности композита с шаровыми включениями. Наука и обра- зование: электронное научно-техническое издание. 2013. № 7. С. 299-318. DOI: 10.7463/ 0713.0569319
Пугачев О.В., Хан З.Т. Нахождение эффективной теплопроводности композита мето- дом моментов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, серия «Естественные науки». 2016. № 4. DOI: 10.18698/1812-3368-2016-4-28-39
Пугачев О.В., Хан З.Т. Теплопроводность композита с нетеплопроводными шаровы- ми включениями // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электр. журнал. 2015. № 5. С. 205-217. DOI: 10.7463/0515.0776224
Chen Y.-M., Ting J.-M. Ultra high thermal conductivity polymer composites. Carbon. 2002. Vol. 40. P. 359-362
Nan C.-W., Birringer R., Clarke D.R., Gleiter H. Effective thermal conductivity of par- ticulate composites with interfacial thermal resistance. Journal of Applied Physics. 1997. Vol. 81. P. 6692-6699
 
Rights Authors who publish with this journal agree to the following terms:Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
Авторы, публикующие в данном журнале, соглашаются со следующим:Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным сохранением ссылок на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договорённости, касающиеся не-эксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге), со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.Авторы имеют право размещать их работу в сети Интернет (например в институтском хранилище или персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу (См. The Effect of Open Access).