Математическое моделирование задачи теплопроводности в телах сложной формы

ВВЕДЕНИЕ 7
1. ФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 10
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 17
3. ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ 23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 34
Купить

В настоящее время в конструкции космических аппаратов (КА) актуальным становится использование сотовых панелей (СП), которые характеризуются высокой механической прочностью и очень низкой плотностью. Сотовые панели используются как составные части конструкции космического аппарата: в их состав входят радиоэлектронное оборудование (РЭА), приборы и тепловые трубы (ТТ).
Новейшие космические аппараты имеют сложную конструкцию, а одной из главных частей является отсек, имеющий бортовой аппарат. Этот отсек нагревается как от тепла, испускаемый инструментами, так и от излучения солнца. Тепло выделяется теплоизлучением от панелей радиатора в космос. В ходе работы космического аппарата температура бортовой аппаратуры определяет работу космического аппарата в целом. Вследствие этого основную роль представляет математическое моделирование процессов, протекающих в отсеках бортовой аппаратуры: кондуктивный теплообмен, теплообмен в результате действия систем регулирования температуры, теплообмена и теплоотдачи в разных узлах бортового аппарата, внешний и внутренний теплообмен излучением.
Для нормальной работы РЭА необходимо поддерживать температурный режим, соответствующий техническим условиям эксплуатации. Однако низкая объёмная плотность конструкций СП определяет её низкие теплопередающие свойства, что затрудняет эффективный отвод теплоты от блоков РЭА и обеспечение эффективных тепловых режимов, а также неоднородная структура СП затрудняется при расчете процессов теплообмена и анализе тепловых режимов РЭА.
Тепловое состояние отсеков бортового аппарата в космическом аппарате разделялись в целом вычислительными методами на базе упрощённых математических моделей, условно именуемыми моделями "нулевой меры". В моделях нулевой меры теплового состояния всех рассматриваемых элементов излагается стандартным уравнением теплового баланса с коэффициентами тепловой связи между внешней средой и элементами. Система обыкновенных уравнений, излагающая в этом приближении распределение тепла по всему строению и способствующая вычислить интегрированные по объёму средние значения температуры всех элементов или его области, была вычислена при помощи численных методов, аналогичных методу Рунге-Кутты.
Данный подход, используемый к герметичным инструментальным отсекам космического аппарата, придавший достаточное решение даже для достаточно трудных структурно-компоновочных схем.
Для неординарных структурно-компоновочных схем для неизолированного изоляционного отсека космического аппарата должны иметься в наличии, сформулированы и вычислены образовавшиеся проблемы. В следствии этого важно создать многомерные математические модели нестационарных теплофизических процессов в космических аппаратах нового поколения, которые важны с практической точки зрения для оценивания не выходящих за пределы температурных полей в местах нахождения приборов, выбора продуктивных схем размещения на панелях и систем регулирования температуры, выбор структуры сотовых панелей и подсчёт напряженно-деформированного состояния ведущей конструкции.
В данной работе представлена математическая модель теплопередачи в сотовой панели с тепловыми трубами, основанная на численном решении нестационарных уравнений теплопередачи с использованием конечно-объёмных схемы деления на пространственные координаты. Высокая вычислительная эффективность метода конечных объёмов позволяет повысить уровень детализации при расчете температурных полей. Представленная математическая модель предназначена для расчета нестационарных тепловых режимов РЭА, оптимизации компоновки и параметров СП, количества и расположения ТТ.
Целью данной работы является создание математической модели и решить задачи теплопроводности в телах сложной формы с учетом большого количества тепловых приборов.
Купить