حل تحلیلی انتقال حرارت دوبعدی پایا در پانل ساندویچی استوانه‌ای

پورموید, علیرضا; رنجبر, محمدعلی; معصومی گودرزی, محمدرضا

نویسندگان

¹ استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء(ص)، تهران، ایران

² کارشناس ارشد مکانیک، پژوهشکده علوم پدافندی، دانشگاه پدافند هوایی خاتم‌الانبیاء(ص)، تهران، ایران

چکیده

در مطالعه حاضر یک حل تحلیلی دقیق برای انتقال حرارت دوبعدی پایا در ساندویچ پانل استوانهای ساخته‌شده از گرافیت اپوکسی و فوم پلی یورتان ارائه شده است. ساندویچ پانل در نظر گرفته‌شده از نوع استوانه‌ای بوده که در طراحی موشک‌های زمین به هوا، بسیار پرکاربرد می‌باشد. انتقال حرارت متقارن محوری در جهت طولی و شعاعی ارائه شده است. یافتن کلیترین حل ممکن بر مبنای شرایط مرزی پیچیده و مطالعات پارامتری، از جنبه‌های نوآوری مطالعه حاضر است. برای یافتن کلی‌ترین حل از دو نرم‌افزار مطلب و آباکوس استفاده شده که برای این منظور ابتدا استوانه به‌صورت پایا در نرم‌افزار آباکوس تحلیل و سپس با استفاده از فرمولهای تئوری اشتروم-لیوویل و تبدیل فوریه انتقال حرارت در نرم‌افزار مطلب بررسی گردیده و نتایج با هم مقایسه میشود. در انتها توزیع درجه حرارت برای هر لایه کامپوزیتی با زاویه الیاف دلخواه بین توزیع درجه حرارت برای زوایای صفر و 90 ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.28211553.1401.1.3.4.5

عنوان مقاله [English]

Analytical solution of two-dimensional heat transfer in cylindrical sandwich panel

نویسنده [English]

Alireza pourmoayed ¹

چکیده [English]

In this study, an anlytical exact solution for tow-dimensional steady-state heat transfer in cylindrical sandwich panel made of graphite-epoxy and poly urethane foam is presented. these sandwich panel is cylindrical shape and simulated a ground to air rocket. the symmetry heat transfer in the longitudinal and radial directions is presented. Finding the most possible solution based on complex boundary conditions and parametric studies is one of the innovative aspects of the present study. To find the most complete solution, Matlab and Abaqus software were used. For this purpose, first the cylinder was reliably analyzed in Abaqus software and then using the formulas of Strom-Liouville theory and Fourier transform heat transfer in Matlab software and the results were compared. Finally, the temperature distribution for each composite layer with the desired fiber angle between the temperature distribution for the zero and 90 angles is presented.

کلیدواژه‌ها [English]

Artillery weapons
Fractional projectile equation
Shooting method (shooting)
Inverse problem

مراجع

[1] M. H. Kayhani, M. Norouzi, and A. Amiri Delouei, “A general analytical solution for heat conduction in cylindrical multilayer composite laminates,” International Journal of Thermal Sciences, Vol. 52, pp.73-82, 2012.

[2] B. Yang, S. Liu, “Closed-form analytical solutions of transient heat conduction in hollow composite cylinders with any number of layers,” 2016.

[3] A. Azimi, S. Gholami, “Temperature distribution in a hollow cylinder composed of functionally graded material using non-Fourier fractional single phase lag model,” 2014.

[4] A. A. Masoumi, G. H. Rahimi Sharbaf Moghadas, G.H. Liyaghat, “Transient heat transfer analysis in composite metal cylindrical vessel using the layerwise theory and differential quadrature method,” 2017.

[5] A. Amiri Delouei, M. H. Kayhani, and M. Norouzi, “Exact analytical solution of unsteady axi-symmetric conductive heat transfer in cylindrical orthotropic composite laminates,” International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol.55, No. 15-16, pp. 4427-4436, 2012.

]6[ قاجار رحمت اله، رصاف اکبر،" بررسی تجربی اثر شکل ضربه زننده و دما بر رفتار صفحات کامپوزیت شیشه/اپوکسی در ضربات سرعت کم"، مجله مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱4، شماره 10، صفحات 8-۱، 1393.

]7[ قدیریان حسین، قضاوی محمدرضا، خورشیدی کوروش،" تحلیل ارتعاشات و پایداری ورق‌های مرکب چندلایه تحت اثر رطوبت و دما"، مجله مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، جلد ۶، شماره 2، صفحات ۱55-۱66، 1395.

]8[ ملک‌زاده فرد کرامت، شکراللهی سعید، عیسی زاده ابراهیم، پور مؤید علیرضا، "تحلیل دینامیکی تیر خمیده‌ی ساندویچی با هسته انعطاف‌پذیر در شرایط دمایی پایا و تحت ضربه‌ی کم‌سرعت شعایی"، مجله مهندسی مکانیک مدرس، جلد ۱۶، شماره ۹، صفحات ۱۱۳-۱۲۳، 1395.

[9] U. Jarfelt, and R. Olle, “Thermal conductivity of polyurethane foam-best performance,” In 10th International Symposium on district heating and cooling, Vol. 12. Chalmers University of Technology Goteborg, Sweden, 2006.

[10] J. Yvonnet, Q. C. He, and C. Toulemonde, “Numerical modeling of the effective conductivities of composites with arbitrarily shaped inclusions and highly conducting interface,” Composites Science and Technology, Vol. 68, No. 13, pp.2818-2825, 2008.

[11] B.T. Johansson, and D. Lesnic, “A method of fundamental solutions for transient heat conduction in layered materials,” Engineering Analysis with Boundary Elements, Vol. 33, pp. 1362-1367, 2009.

[12] A. Haji-Sheikh, J. V. Beck, and D. Agonater, “Steady-state heat conduction in multi-layer bodies,”Int. J. Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 2363-2379, 2003.

[13] S. Singh, P. K. Jain, and R. uddin, “Analytical solution to transient heat conduction in polar coordinates with multiple layers in radial direction,” Int. J. Thermal Sciences, Vol. 47, pp. 261–273, 2008.

[14] O. O. Onyejekwe, “Heat Conduction in composite media: a boundary integral approach,” Computer & Chemical Engineering, Vol. 26, pp. 1621-1632, 2002.

[15] M. N. Ozisik, "Heat conduction", Wiley, New York, pp. 203, 1993.

[16] J. C. Halpin, "Primer on Composite Materials Analysis", CRC Press, pp. 134, 1992.

[17] V. S Arpaci, "Conduction Heat Transfer", Addison-Wesley Publishing Company, USA, 1966.

مجله دفاع هوافضایی

حل تحلیلی انتقال حرارت دوبعدی پایا در پانل ساندویچی استوانه‌ای

مراجع

مراجع

دوره 1، شماره 3 - شماره پیاپی 3
آذر 1401
صفحه 42-65

حل تحلیلی انتقال حرارت دوبعدی پایا در پانل ساندویچی استوانه‌ای

مراجع

مراجع

دوره 1، شماره 3 - شماره پیاپی 3آذر 1401صفحه 42-65

دوره 1، شماره 3 - شماره پیاپی 3
آذر 1401
صفحه 42-65