傾斜した放射による熱分布の評価

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13275 (2022) この記事を引用

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この記事に対する著者の訂正は 2022 年 8 月 29 日に公開されました

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この研究では、傾斜面に取り付けられた対流-放射凹型多孔質フィン内の熱分布を調べました。 内部発熱によるフィンの温度と熱の変化を支配する方程式は、無次元変数を使用して変換され、その結果として得られる偏微分方程式 (PDE) は、解析スキームである一般化残差べき級数法 (GRPSM) を使用して取り組みます。 さらに、対流伝導、周囲温度、放射、発熱、フィンの熱場への多孔性効果などのパラメータを含むさまざまな無次元変数の影響を調べるために、グラフによる説明が提供されます。 また、有限差分法 (FDM) と一般化残差べき級数法 (GRPSM) を使用して、非定常温度勾配の変化を解析するためにグラフがプロットされます。 この調査の主な結果は、対流伝導パラメータのスケールが急増するにつれて、フィン内の温度分布が減少することを明らかにしました。 発熱パラメータとしては、フィン内の熱分布が増加します。

熱伝達は、温度変化によって引き起こされるエネルギーの伝達であり、接触している 2 つのシステムの温度が異なる場合、熱平衡に達するまで熱伝達が発生します。 熱伝達プロセスの効率を向上させ、関連するモジュールやデバイスのコストとサイズを削減するには、熱伝導率と熱伝達係数が向上した効果的な熱伝達液体の革新が必要です。 液体中に小さな固体粒子を懸濁させることは、液体の熱伝導率を高める効果的な方法であり、それによって熱伝達現象が強化されます。 これらの種類の液体を使用して、数人の研究者が熱伝達の特徴を調査しました1、2、3、4、5、6、7。 反対側では、拡張された表面を使用して熱伝達が強化されます。 いくつかの産業用途では、機械部品で過剰な熱が発生し、さまざまな材料欠陥を引き起こす可能性があります。 装置の拡張表面を介した熱伝達は、材料の損傷を回避するための 1 つの戦略です。 フィンは、主表面から環境への熱伝達率を高めるために利用される拡張された表面です。 空冷船舶エンジン、コンプレッサー、原子炉、熱交換器、冷凍、電気・電子機器など、広範な技術用途があります。 一方、多孔質材料のフィンは従来のフィンに比べてかなりの利点があり、その研究は質量およびエネルギー伝達の分野で最も包括的なトピックの 1 つです。 透過性材料フィンの熱伝達の精査では、固体媒体と流体媒体の両方のエネルギーと物質移動を考慮する必要があります。 透過性のフィン付き表面を介して熱を伝達する効率的かつ生産的な方法を調査するために、いくつかの分析が実行されました。 Ndlovu と Moitsheki8 は、均一な断面領域の可動多孔質ストレートフィンにおける一次元の熱輸送と熱の側面について議論しました。 Madhura et al.9 は、放射、磁気、対流メカニズムの影響を利用して、透過性の縦フィンの熱場の特徴を描写しました。 sinc コロケーション法は、磁力の影響下での透水性フィンの熱挙動を研究するために Nabati らによって実行されました 10。 Kundu と Yook11 は、解析手順を実行することにより、多孔質フィンの解析的近似値を決定し、対象となるフィンの熱伝達特性を調査しました。 Buonomo et al.12 は、局所熱非平衡モデルを考慮して、透過性の長方形の拡張表面のエネルギー伝達の側面を研究しました。 Kumar et al.13 は、スペクトル コロケーション法を実装して、放射現象を伴う透過性の台形拡張表面における温度とエネルギーの変化を説明しました。