Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчет нестационарных температурных полей
Температура – это термодинамический потенциал. Энергия (теплота) передается от тех мест, где температура выше в те, где она ниже. Температура характеризует среднюю скорость движения частиц. Их связь наиболее простая для идеального газа , где – средняя скорость движения молекул. При абсолютном нуле температуры () движение молекул прекращается. Внутренняя тепловая энергия имеет ряд особенностей по сравнению с другими видами энергии (механической, электрической, магнитной), но в принципе от них не отличается и измеряется в джоулях. Это часть внутренней энергии, связанная с движением частиц (молекул). Кроме тепловой, во внутреннюю энергию входят энергия химического взаимодействия атомов в молекуле, энергия взаимодействия частиц в атоме и т. д., следовательно, и при внутренняя энергия больше нуля. Обычно интерес представляет не общее количество энергии в веществе, а только его изменение при изменении температуры и при фазовых превращениях. Поэтому за нулевой можно принять любой уровень, например внутреннюю энергию перлита при . Тогда энергия при нагреве перлита будет увеличиваться, а при остывании - уменьшаться. При превращении перлита в аустенит энергия поглощается, поэтому такая же масса аустенита при той же температуре обладает большей энергией, чем перлит. Энергия расплавленного металла при той же температуре выше, чем у твердого (с учетом скрытой теплоты плавления). Взаимодействие между отдельными частями решаемой нами задачи о моделировании сварочных процессов во многом связано с превращениями энергии. Основная роль электрического тока состоит в нагреве деталей с переходом электрической энергии в тепловую: . (12.14) При фазовых превращениях происходят обратимые процессы перехода тепловой энергии в химическую и энергию кристаллической решетки. При пластической деформации происходит переход механической энергии в тепловую (разогрев) ; (12.15) каждый компонент напряжения совершает работу на соответствующем компоненте пластической деформации. Работой называется процесс изменения энергии (переход энергии из одной формы в другую и от одних тел к другим). Поэтому изменение энергии равно величине совершенной работы. Мощностью называется скорость совершения работы, т.е. работа за единицу времени.
Мощность теплового потока – количество теплоты, проходящей через границу (поверхность) за единицу времени. Удельная мощность – тепловой поток через единицу площади границы в данной ее точке. Уравнение Фурье Уравнение Фурье , (12.16) является аналогом закона Ома (12.1): вместо плотности электрического тока в нем присутствует удельная мощность теплового потока , вместо электропроводности - коэффициент теплопроводности , а вместо напряженности (градиента) электрического поля – градиент температур на границе ( – вектор нормали к границе). Теплота распространяется от горячих частей тела к холодным (в сторону убывания температуры), поэтому в уравнении присутствует знак минус. Поток тепла пропорционален градиенту температур, т. е. разности температур на единицу длины в направлении потока теплоты, и зависит от свойств материала (теплопроводности). Размерность теплопроводности – Вт/(м·К). Если имеется ячейка (элементарный объем) и найдены потоки теплоты через все ее границы, то общее количество теплоты, поступившего в объем за время , (12.17) где – удельная мощность потока теплоты через границу . Чтобы определить температуру, нужно найти изменение количества теплоты (энергии) в единице массы , которое называется теплосодержанием или энтальпией . (12.18) Изменение температуры при изменении теплосодержания зависит от теплоемкости вещества. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на , размерностью Дж/(кг·К). ; (12.19) ; . (12.20) Уравнение теплопроводности (уравнение Пуассона) имеет вид: , (12.21) где – накопление теплоты, – изменение теплосодержания. Температурное поле является нестационарным. В отличие от протекания электрического тока, о температуре нельзя сказать, что ее изменения происходят только тогда, когда изменяются граничные условия. Наиболее очевидно это для стадии остывания, когда сварка закончена, все граничные условия постоянны, а температура продолжает изменяться. При этом протекают 2 процесса:
- выравнивание температуры между точками тела; - остывание (выравнивание температуры между телом и окружающей средой). Температура передается от точки к соседним точкам, поэтому при моделировании применима явная схема: следующее состояние точки можно определить по текущему состоянию данной и соседних с ней точек.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-11-23; просмотров: 74; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.191.169 (0.006 с.) |