МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ
Introduction. Emergency situations may lead to explosions accompanied by the release of heat and pressure waves that destroy structures in their path and cause fires.Problem Statement. Modeling heat transfer in solids of complex geometry remains a critical task, as predicting the distribution of tem...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
PH “Akademperiodyka”
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/872 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Science and Innovation |
Institution
Science and Innovation| id |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-872 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Science and Innovation |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-28T05:34:22Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
чисельне моделювання теплообмін теплопровідність тверде тіло складної форми ізотерми температурне поле |
| spellingShingle |
чисельне моделювання теплообмін теплопровідність тверде тіло складної форми ізотерми температурне поле SKOB, Yu. KALINICHENKO, M. MAMONTOV, I. MAIBORODA, R. RASHKEVICH, N. OTROSH, Yu. МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| topic_facet |
numerical modelling heat transfer thermal conductivity solid body of complex shape isotherms temperature field чисельне моделювання теплообмін теплопровідність тверде тіло складної форми ізотерми температурне поле |
| format |
Article |
| author |
SKOB, Yu. KALINICHENKO, M. MAMONTOV, I. MAIBORODA, R. RASHKEVICH, N. OTROSH, Yu. |
| author_facet |
SKOB, Yu. KALINICHENKO, M. MAMONTOV, I. MAIBORODA, R. RASHKEVICH, N. OTROSH, Yu. |
| author_sort |
SKOB, Yu. |
| title |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| title_short |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| title_full |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| title_fullStr |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| title_full_unstemmed |
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ |
| title_sort |
математичне моделювання та чисельний аналіз теплообміну в твердих тілах складної форми |
| title_alt |
Mathematical Modeling and Numerical Analysis of Heat Transfer in Solids of Complex |
| description |
Introduction. Emergency situations may lead to explosions accompanied by the release of heat and pressure waves that destroy structures in their path and cause fires.Problem Statement. Modeling heat transfer in solids of complex geometry remains a critical task, as predicting the distribution of temperature fields is essential in the design of protective structures. Therefore, the development of a new mathematical model that adequately describes transient thermal processes in solids, as well as thecreation of an efficient numerical method and its implementation as a modern information system for engineering analysis and prediction, is highly relevant.Purpose. To perform mathematical modeling of unsteady temperature fields in solids within regions of significant temperature gradients arising from accidental explosions of gas mixtures.Materials and Methods. Numerical modeling of transient heat transfer processes in multiply connected solids of complex geometry, surrounded by a thermally conductive gaseous medium, has been carried out using a unifiedfinite-diff erence algorithm.
Results. A coupled direct problem involving the flow of a continuous gaseous medium, heat transfer between the gas and solid, and heat conduction within the solid has been considered. The mathematical model accounts for the spatial transfer of mass, momentum, and energy, as well as the complex geometry of streamlined solids. The model has been verified through comparison with analytical solutions to benchmark problems involving an infi nite steel plate. Three-dimensional temperature fields in spatially complex solids have been obtained for individual geometric primitives and their combinations. Heat transfer simulationshave been performed for a turbine blade with a continuous cross-section and internal cooling channels.Conclusions. The newly developed mathematical model has demonstrated suitability for engineering applications in thermal analysis and predictive modeling. The resulting three-dimensional temperature fields can be used to assess the thermal stress state and strength characteristics of structural elements located within the impact zone of high excess pressure caused by accidental explosions of gas mixtures at industrial sites. |
| publisher |
PH “Akademperiodyka” |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/872 |
| work_keys_str_mv |
AT skobyu matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT kalinichenkom matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT mamontovi matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT maiborodar matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT rashkevichn matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT otroshyu matematičnemodelûvannâtačiselʹnijanalízteploobmínuvtverdihtílahskladnoíformi AT skobyu mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex AT kalinichenkom mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex AT mamontovi mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex AT maiborodar mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex AT rashkevichn mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex AT otroshyu mathematicalmodelingandnumericalanalysisofheattransferinsolidsofcomplex |
| first_indexed |
2025-10-29T02:40:07Z |
| last_indexed |
2025-10-29T02:40:07Z |
| _version_ |
1850411311791341568 |
| spelling |
oai:ojs2.scinn-eng.org.ua:article-8722025-10-28T05:34:22Z МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЧИСЕЛЬНИЙ АНАЛІЗ ТЕПЛООБМІНУ В ТВЕРДИХ ТІЛАХ СКЛАДНОЇ ФОРМИ Mathematical Modeling and Numerical Analysis of Heat Transfer in Solids of Complex SKOB, Yu. KALINICHENKO, M. MAMONTOV, I. MAIBORODA, R. RASHKEVICH, N. OTROSH, Yu. numerical modelling heat transfer thermal conductivity solid body of complex shape isotherms temperature field чисельне моделювання теплообмін теплопровідність тверде тіло складної форми ізотерми температурне поле Introduction. Emergency situations may lead to explosions accompanied by the release of heat and pressure waves that destroy structures in their path and cause fires.Problem Statement. Modeling heat transfer in solids of complex geometry remains a critical task, as predicting the distribution of temperature fields is essential in the design of protective structures. Therefore, the development of a new mathematical model that adequately describes transient thermal processes in solids, as well as thecreation of an efficient numerical method and its implementation as a modern information system for engineering analysis and prediction, is highly relevant.Purpose. To perform mathematical modeling of unsteady temperature fields in solids within regions of significant temperature gradients arising from accidental explosions of gas mixtures.Materials and Methods. Numerical modeling of transient heat transfer processes in multiply connected solids of complex geometry, surrounded by a thermally conductive gaseous medium, has been carried out using a unifiedfinite-diff erence algorithm. Results. A coupled direct problem involving the flow of a continuous gaseous medium, heat transfer between the gas and solid, and heat conduction within the solid has been considered. The mathematical model accounts for the spatial transfer of mass, momentum, and energy, as well as the complex geometry of streamlined solids. The model has been verified through comparison with analytical solutions to benchmark problems involving an infi nite steel plate. Three-dimensional temperature fields in spatially complex solids have been obtained for individual geometric primitives and their combinations. Heat transfer simulationshave been performed for a turbine blade with a continuous cross-section and internal cooling channels.Conclusions. The newly developed mathematical model has demonstrated suitability for engineering applications in thermal analysis and predictive modeling. The resulting three-dimensional temperature fields can be used to assess the thermal stress state and strength characteristics of structural elements located within the impact zone of high excess pressure caused by accidental explosions of gas mixtures at industrial sites. Вступ. Через надзвичайні ситуації можуть виникати вибухи, які супроводжуються виділенням температури та хвилями тиску, що руйнують конструкції на своєму шляху, спричиняючи пожежі.Проблематика. Моделювання теплообміну в твердих тілах складної форми є актуальним завданням, оскількипрогнозування розподілу температурних полів можливо використовувати при проєктуванні захисних споруд. Тому створення нової математичної моделі, яка адекватно описує перехідні теплові процеси у твердих тілах, розробка ефективного методу розв’язання задачі та його реалізація у вигляді сучасної інформаційної системи, яка може бути використана в інженерних цілях для аналізу та прогнозування, є доцільним.Мета. Математичне моделювання нестаціонарних температурних полів у твердих тілах в області значних температурних градієнтів, які виникають при аварійних вибухах газових сумішей.Матеріали й методи. Чисельне моделювання нестаціонарних процесів теплообміну в багатозв’язаних твердих тілах складної форми, оточених теплопровідним газоподібним середовищем, виконано на основі єдиного кінцево-різницевого алгоритму.Результати. Розглянуто спільну пряму задачу течії суцільного газоподібного середовища, теплообміну між газом і твердим тілом та теплопровідності всередині твердого тіла. Математична модель враховує просторовий характер перенесення маси, імпульсу й енергії, а також складну форму обтічних твердих тіл. Її перевірено через порівняння з аналітичними рішеннями тестових задач для нескінченної сталевої пластини. Отримано тривимірні температурні поля у просторових твердих тілах у вигляді різних примітивів, а також їхніх комбінацій. Проведено розрахунки теплообміну в лопатці турбіни суцільного перерізу, обладнаної порожнинами охолодження.Висновки. Cтворену нову математичну модель може бути використано в інженерних цілях для аналізу та прогнозування. Тривимірні температурні поля можуть слугувати для оцінки термічного напруженого стану твердих тіл, а також характеристик міцності конструкцій, що знаходяться в зоні ударно-імпульсної дії високого надлишкового тиску внаслідок аварійного вибуху газових сумішей на промислових об’єктах. PH “Akademperiodyka” 2025-10-27 Article Article Рецензована стаття Peer-reviewed article application/pdf https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/872 10.15407/scine21.05.097 Science and Innovation; Том 21 № 5 (2025): Science and Innovation; 97-109 Science and Innovation; Vol. 21 No. 5 (2025): Science and Innovation; 97-109 2413-4996 2409-9066 10.15407/scine21.05 en https://scinn-eng.org.ua/ojs/index.php/ni/article/view/872/287 Copyright (c) 2025 Copyright Notice Authors published in the journal “Science and Innovation” agree to the following conditions: Authors retain copyright and grant the journal the right of first publication. Authors may enter into separate, additional contractual agreements for non-exclusive distribution of the version of their work (article) published in the journal “Science and Innovation” (for example, place it in an institutional repository or publish in their book), while confirming its initial publication in the journal “Science and innovation.” Authors are allowed to place their work on the Internet (for example, in institutional repositories or on their website). https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ |