×

基于有效热容模型求解双相变问题的精细积分边界元法。 (英语) Zbl 1464.80039号

小结:本文提出了一种基于有效热容模型的精细积分边界元法来求解双相变问题。有效热容量模型将相变问题的整个领域视为一个连续介质。因此,可以在包括固相和液相的整个区域内建立统一的控制方程。然后,应用径向积分法将区域积分转化为边界积分,得到只涉及边界积分的积分方程。由于有效热容与温度有关,因此边界元法得到的微分方程是非线性的。为了求解这些非线性微分方程并确定温度场,需要采用预测-校正精细积分方法。最后,通过温度场插值得到相变界面的位置。通过几个数值算例验证了该方法的有效性和准确性。

MSC公司:

80米15 边界元法在热力学和传热问题中的应用
80A22型 Stefan问题、相位变化等。
65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题的边界元方法
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 史蒂文斯,D。;拉罗卡,A。;功率,H。;La Rocca,V.,用三维无网格数值方法估算食品在冷冻过程中的温度变化,Eng-Ana Bound Elem,53,46-55(2015)·Zbl 1403.80039号
[2] 巴塔格里奥利,S。;麦克法登,S。;Robinson,A.J.,二元合金Bridgman凝固的数值模拟,Int J Heat Mass Tran,104199-211(2017)
[3] 夏尔马,A。;Tyagi,V.V。;陈,C.R。;Buddhi,D.,《相变材料和应用的热能储存综述》,《可再生可持续能源》,第13、2、318-345页(2009年)
[4] 纳齐尔,H。;巴图尔,M。;玻利瓦尔·奥索里奥,F.J。;Isaza-Ruiz,M。;Xu,X。;维格纳鲁班,K。;Phelan,P。;伊那穆丁;Kannan,A.M.,《储能应用相变材料的最新发展:综述》,《国际热质传递杂志》,129,491-523(2019)
[5] Kurnia,J.C。;萨斯米托,A.P。;Jangam,S.V.公司。;Mujumdar,A.S.,《新型相变材料(PCM)储热器(TES)传热性能的改进设计》,Appl Therm Eng,50,1,896-907(2013)
[6] Crank,J.,《自由和移动边界问题》(1984),克拉伦登出版社:牛津克拉伦登出版公司·Zbl 0547.35001号
[7] Rathjen,K.A。;Jiji,L.M.,《角落熔化或冻结的热传导》,J Heat Trans-T ASME,93,101-109(1971)
[8] Budhia,H。;Kreith,F.,《楔形物熔化或冻结时的传热》,《国际热质传递杂志》,第16期,195-211页(1973年)·Zbl 0261.76057号
[9] Voller,V.R.,由分数扩散方程控制的极限情况stefan问题的精确解,Int J Heat Mass Transf,53,23-2425622-5625(2010)·Zbl 1201.80065号
[10] 胡,H。;Argyropoulos,S.A.,《凝固和熔化的数学模型:综述》,《模型》。模拟。马特。科学,4,4,371-396(1996)
[11] Dutil,Y。;Rousse,D.R。;新罕布什尔州萨拉赫。;Lassue,S。;Zalewski,L.,《相变材料综述:数学建模和模拟》,Renew Sustain Energy Rev,15,112-130(2011)
[12] O'Neill,K.,移动边界相变问题的边界积分方程解,国际数值方法工程杂志,19,12,1825-1850(1983)·Zbl 0526.65086号
[13] 北卡罗来纳州扎巴拉斯。;Ruan,Y.,二维Stefan问题的移动和变形有限元模拟,Commun Appl Numer Methods,6495-506(1990)·Zbl 0713.65083号
[14] 张,L。;Rong,Y.M。;沈海峰。;黄天勇,有限点法连铸凝固建模,马特工艺技术杂志,192-193,511-517(2007)
[15] 巴塔查里亚,M。;巴斯克,T。;Ayappa,K.G.,《广义相变问题基于固定网格有限元的焓公式:表面糊状区域的作用》,《国际热质传递杂志》,45,24,4881-4898(2002)·Zbl 1011.76501号
[16] 阿明,M.R。;Greif,D.,使用平均热容法在连续移动金属中的两相凝固过程中的共轭传热,国际J热质传递,42,15,2883-2895(1999)·兹比尔0954.76529
[17] Lamberg,P。;Lehtiniemi,R。;Henell,A.,相变材料储存中熔化和冻结过程的数值和实验研究,国际热科学杂志,43,3,277-287(2004)
[18] 瓦盖菲,R。;Hematiyan,M.R。;Nayebi,A。;Khosravifard,A.,热机械凝固分析MLPG方法的参数研究,《工程分析约束元素》,89,10-24(2018)·Zbl 1403.80013号
[19] Yang,H.T。;He,Y.Q.,通过平滑有效热容和无元素Galerkin方法解决相变传热问题,国际公共热质量,37,4,385-392(2010)
[20] 德尔·朱迪斯,S。;科米尼,G。;Lewis,R.W.,土壤冻结过程的有限元模拟,国际数值分析方法杂志,2,3,223-235(1978)
[21] 摩根,K。;刘易斯,R.W。;Zienkiewicz,O.C.,相变热传导问题的改进算法,Int J Numer Meth Eng,7,1211191-1195(1978)
[22] Honnor,M.E。;Davies,A.J.,《用边界元法求解相变非线性瞬态场问题》,《Eng-Anal Bound Elem》,28,6,561-570(2004)·邮编1073.80003
[23] Liu,Y.C。;Chao,L.S.,修正的凝固问题有效比热法,Mater Transf,47,11,2737-2744(2006)
[24] Majchrzak,E。;Mendakiewicz,J。;Mochnacki,B.,《利用实验数据估算铸铁替代品的热容量》,Arch Metal Mater,61,1,307-314(2016)
[25] Sheikholeslami,M。;Lohrasbi,S。;Ganji,D.D.,利用有限元法浸入创新翅片结构对LHTESS中放电过程加速的数值分析,Appl Therm Eng,107,154-166(2016)
[26] 斯科齐普扎克,T。;Węgrzyn-Skrzypczak,E.,纯金属凝固过程的数学和数值模型,国际热质传递杂志,55,15-16,4276-4284(2012)
[27] 米切尔,S.L。;Vynnycky,M.,关于热流边界条件下两相Stefan问题的数值解,J Comput Appl Math,264,49-64(2014)·Zbl 1294.65089号
[28] 蒂亚里,S。;邱,S。;Mahdavi,M.,高温相变材料翅片热管辅助储能系统的数值研究,energy Convers Manag,89833-842(2015)
[29] Reuther,K。;Rettenmayr,M.,《用无网格方法模拟前方跟踪的相位变换》,《马特学报》,60,5,2128-2134(2012)
[30] Yu,B。;姚,W.A。;高X.W。;Zhang,S.,单相凝固问题的径向积分边界元法,Eng-Anal Bound Elem,39,36-43(2014)·Zbl 1297.80014号
[31] 高X.W。;Wang,J.,求解多介质热传导问题的界面积分边界元法,《工程分析约束元》,33,4,539-546(2009)·兹比尔1244.80010
[32] Yu,B。;Yao,W.A.,《求解变导热系数三维瞬态热传导问题的精确时域扩展边界元法》,《数值传热》第B部分,66,5,422-445(2014)
[33] Yang,K。;冯伟珍。;Wang,J。;Gao,X.W.,RIBEM,《具有温度相关电导率的二维和三维非线性热传导》,《工程分析约束元素》,87,1-8(2018)·Zbl 1403.80030号
[34] Yu,B。;周,H。;陈,H。;Tong,Y.,求解瞬态热传导问题的精细时域扩张双互易边界元法,国际热质传递杂志,91,110-118(2015)
[35] Yu,B。;姚,W.A。;周海林。;Chen,H.L.,用于求解非傅里叶热传导问题的精确时域扩展边界元法,数值热传递B部分,68,6,511-532(2015)
[36] Yu,B。;徐,C。;姚,W。;Meng,Z.,基于无迭代精细积分边界元法的炉膛内壁边界条件估计,国际热质传递杂志,122,823-845(2018)
[37] AL-Bayati,S.A。;Wrobel,L.C.,带可变源项的二维非均匀对流-扩散-反应问题的径向积分边界元法,Eng-Anal Bound Elem,101,89-101(2019)·Zbl 1464.65220号
[38] 高,X。;He,M.,利用复变微分法对多区域热传导边界元进行反分析的新方法,《工程分析约束元》,29,8,788-795(2005)·Zbl 1182.80014号
[39] Yu,B。;周海林。;高奇。;Yan,J.,无迭代边界元法识别炉膛内壁的几何边界,数值传热第A部分,69,11,1253-1262(2016)
[40] 陈,H.L。;Yu,B。;周海林。;Meng,Z.,求解逆几何热传导问题的改进布谷搜索算法,热传输工程,40,3-4,362-374(2019)
[41] Cholewa,R。;Nowak,A.J。;Wrobel,L.C.,《边界元法和敏感性分析在求解连铸过程控制扩散-对流方程中的应用》,《工程分析约束元素》,28,4,389-403(2004)·Zbl 1070.76039号
[42] Majchrzak,E。;Mochnacki,B.,边界元法在铸造热理论中的应用,《工程分析约束元素》,16,2,99-121(1995)
[43] 邓,Z。;Liu,J.,用双互易边界元法模拟冷冻手术中的多维冻结问题,Eng-Anal Bound Elem,28,2,97-108(2004)·Zbl 1051.80002号
[44] Gao,X.W.,用径向积分法计算仅边界离散化的区域积分,Eng-Anal Bound Elem,26,10,905-916(2002)·Zbl 1130.74461号
[45] 钟伟新,《关于精细积分法》,《计算应用数学杂志》,163,1,59-78(2004)·Zbl 1046.65053号
[46] 顾永新。;陈,B.S。;张海伟。;关振秋,非线性瞬态热传导问题的精细时间积分解法(中文),大连理工大学学报,40,1,24-28(2000)
[47] Nedjar,B.,涉及相变的非线性热问题的基于焓的有限元方法,计算结构,80,1,9-21(2002)
[48] Brebbia,C.A。;Telles,J.C.F。;Wrobel,L.C.,《边界元技术》(1984),斯普林格·弗拉格出版社,柏林,海德堡:斯普林格尔·弗拉格,柏林,纽约,东京·Zbl 0556.73086号
[49] 帕特里奇,P.W。;Brebbia,C.A。;Wrobel,L.C.,《双互易边界元法》(1992),计算力学出版物:计算力学出版物,伦敦,纽约·Zbl 0758.65071号
[50] 赵,D。;Tan,G.,空调用带散热片的壳管式潜热储存装置的数值分析,Appl Energy,138,381-392(2015)
[51] 马赫迪,J.M。;Lohrasbi,S。;甘吉,D.D。;Nsofor,E.C.,通过三重管换热器中翅片的新型配置加速储能系统中PCM的熔化,Int J heat Mass Transf,124663-676(2018)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。