- •Кафедра физики и высшей математики Дистанционное
- •Рекомендовано Институтом информатизации образования рао
- •Введение
- •Тема 1. Теплопроводность
- •1.1. Закон теплопроводности
- •1.2 Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Если среда однородна, теплопроводность - постоянная, то уравнение
- •В общем случае в объеме цилиндра длиной dx (рис.2)может выделятся теплота. Для учета этого достаточно в правую часть уравнения (5) прибавить объемную плотность источников теплоты q(X).
- •1.3 Краевые условия
- •Если на границе происходит теплообмен, то
- •1.4 Стационарное распределение температуры в среде
- •1.5 Нестационарное распределение температуры в среде
- •1.6 Регулярный теплообмен
- •Вопросы для самоконтроля по теме
- •Тест по теме
- •Тема 2. Тепло- и массообмен
- •2.1 Закон диффузии
- •2.2 Концентрационная диффузия
- •2.3 Термическая диффузия (термодиффузия). Разделение смесей
- •2.4 Уравнение массопереноса. Краевые условия.
- •Вопросы для самоконтроля по теме
- •Тест по теме
- •Тема 3. Нелинейности при тепло- и массообмене
- •Учет зависимости коэффициента теплопроводности от температуры
- •3.2. Конечно-разностная аппроксимация дифференциальных уравнений и граничных условий
- •3.3. Итерационные методы решения конечно-разностных уравнений
- •Вопросы для самоконтроля по теме
- •Тест по теме
- •Контрольные задания по дисциплине
- •Исходные данные для решения задач
- •Исходные данные для решения задач
- •2) Распределение концентрации по длине трубки описывается соотношением
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тест по дисциплине
- •Список рекомендуемой литературы
- •Словарь основных понятий
- •12. Ответы на тесты
- •Математические методы моделирования физических процессов
Вопросы для самоконтроля по теме
Как учитывается зависимость коэффициента теплопроводности от температуры?
Как преобразуются уравнение теплопроводности и граничные условия с учетом температурной зависимости коэффициента теплопроводности?
Опишите идею конечно-разностной аппроксимации производных.
Опишите итерационный процесс поиска решения системы конечно-разностных уравнений.
Тест по теме
3.1 Какой вид функции применяется для учета зависимости коэффициента теплопроводности от температуры:
а) , б) , в) .
3.2 Укажите конечно-разностную аппроксимацию первой производной функции :
а) ; б) ; в) .
3.3 В чем состоит итерационный процесс поиска решения системы конечно-разностных уравнений:
а) решение ищется применением метода Крамера к системе линейных уравнений;
б) решение ищется последовательными приближениями расчета значений функции в i узле интервала по конечно-разностным формулам;
в) решение ищется последовательными приближениями произвольного задания начального распределения по i узлам в каждой итерации.
3.4 По какому критерию осуществляется окончание итерационного процесса поиска решения системы конечно – разностных уравнений:
а) итерационный процесс заканчивается, когда проведено заданное наперед количество итераций;
б) итерационный процесс заканчивается, когда разность решений в i – том узле двух последовательных итераций становится меньше заданной погрешности;
в) итерационный процесс заканчивается после перебора всех узлов в заданном интервале.
3.5 Как задается начальное распределение при поиске решения итерационным способом:
а) начальное распределение зависит от граничных условий;
б) начальное распределение всегда нулевое;
в) начальное распределение задается произвольно.
Контрольные задания по дисциплине
ВЫБОР НОМЕРА ВАРИАНТА
Номер варианта определяется по последней цифре номера зачетной книжки. Например, номер зачетной книжки 0357. Номера вариантов в задачах I,II и III будут 7, 17 и 27 соответственно (цифра нуль соответствует 10, 20, и 30 вариантам).
I. А. 1-5. |
Внешняя поверхность плоской стенки толщиной d и коэффициентом теплопроводности контактирует с массивным твердым телом, вследствие чего на внешней поверхности поддерживается постоянная температура . На внутренней поверхности плоской стенки задана плотность теплового потока . Требуется: 1) написать уравнение теплопроводности, описывающее распределение температуры в стенке, и граничные условия; 2) проинтегрировать уравнение теплопроводности, определив постоянные интегрирования из граничных условий; 3) вычислить температурный перепад по стенке. |
Б. 6-10 |
На внутренней поверхности плоской стенки толщиной d и коэффициентом теплопроводности поддерживается постоянная температура . На внешней поверхности осуществляется теплообмен с охлаждающей средой с коэффициентом теплоотдачи . Принять температуру охлаждающей среды, равной нулю. Требуется: 1) написать уравнение теплопроводности, описывающие распределение температуры в стенке, и граничные условия; 2) проинтегрировать уравнение теплопроводности, определив постоянные интегрирования из граничных условий; 3) вычислить температурный перепад по стенке и плотность теплового потока, отводимого в охлаждающую среду. |