Численные методы при расчете двумерных температурных полей
С целью получения более точного решения задачи применён метод конечных элементов, который позволяет более точно описать геометрию модели и выполнить расчёт без каких либо упрощений.
Выполняемые предварительные расчёты температурных полей изделий методом приведенной пластины и МКЭ позволил установить, что время вулканизации на 10 – 15% меньше, чем при расчёте методом приведенной пластины, т.е. на 10 – 15% экономится количество тепла, необходимое для подачи в тепловую камеру. Если учесть, что изделия производятся массово, то экономия тепла составляет значительную величину.
На рис.4 приведён профиль изделия состоящий из 4-х разнородных материалов. Физическими характеристики материалов, приведенными в таблице 1.
Таблица 1
Номер материала | 1 | 2 | 3 | 4 |
Плотность, кг/м3 | 1130 | 1140 | 1150 | 1120 |
Теплопроводность, Вт/м К | 0,222 | 0,218 | 0,198 | 0,282 |
Теплоёмкость, Дж/кг К | 1007,5 | 1448,7 | 1510,3 | 1414,5 |
Воспользовавшись вышеописанным методом приведенной пластины и формулой (2) профиль приводится к слоистой пластине, изображённой на рис.5.
Расчёты температурных полей для профиля (методом конечных элементов) и для приведенной пластины с начальными условиями Т0=20 ºС и граничными условиями (T1 ,T2) показали, что время достижения минимальной температуры (140 ºС) по толщине при расчёте МКЭ составляет 12335 секунд, а при расчёте методом приведенной пластины 15261 секунд. Данные расчётов сведены в таблицу 2.Таким образом экономится количество тепла, необходимое для подачи в тепловую камеру. Если учесть, что изделия производятся массово, то экономия тепла составляет значительную величину.