آنالیز و مدلسازی انتقال حرارت- قسمت ۷

آنالیز و مدلسازی انتقال حرارت- قسمت ۷

به همین دلیل معادلات(‏۲‑۵) و (‏۲‑۶)، فقط برای پیش بینی دمای کامپوزیت های تحت مجاورت آتش های با فلاکس حرارتی پایین که منجر به اشتعال یا تخریب ماتریس آلی و یا الیاف نمی شود، دقیق است.
برای بیشتر کامپوزیت های پلیمری این محدوده فلاکس حرارتی پایین که در آن پیرولیز صورت نمی‌گیرد در محدوده ۲۰-۱۰ است.
مدلسازی هدایت حرارتی به طور قابل ملاحظه ای دارای دقت کافی برای تعیین توزیع دمایی در میان لایه های پلیمری است.(زمانیکه تحت فلاکس حرارتی کمی باشد)
به عنوان مثال ۴-۵ پروفایل های دمایی اندازه گیری شده توسط Asaroو همکاران [۴۳] در سطح جلویی[۱۵۲]، بخش میانه[۱۵۳] و سطح پشتی[۱۵۴] کامپوزیت لایه‌ای وینیل استر/ شیشه تحت تابش اشعه[۱۵۵] با فلاکس حرارتی پایین در مدت پیش از یک ساعت را نشان می‌دهد.
این فلاکس حرارتی برای تخریب ماتریس پلیمری کافی نیست، بنابراین هدایت حرارتی یک فرایند حرارتی غالب خواهد بود.
نمودار موجود در شکل ‏۲‑۱۲ رشد دمایی نظری محاسبه شده به وسیله معادله(‏۲‑۶) را نشان می دهد و تطابق بسیار عالی با مشاهدات موجود از طریق مقادیر دمای آزمایشگاهی دارد.
شکل ‏۲‑۱۲ : مقایسه میان تغییرات دمایی نظری و تجربی در کامپوزیت لایه ای وینیل استر/الیاف شیشه در مجاورت فلاکس حرارتی پایین.منحنی نظری بر اساس محاسبات مدل سه بعدی هدایت حرارتی توسط Asaro و همکاران بدست امده است.[۴۳]
همانطور که گفته شد، تاثیرات جابه جایی[۱۵۶] و تابش[۱۵۷] بر روی انتقال حرارت و هنگام مدل سازی پاسخ حرارتی مواد کامپوزیتی در شعله، معمولا نادیده گرفته می شود.
اما Griffis و همکاران [۴۲-۴۶] مدلی برای انتقال حرارت معرفی کردند که تاثیر هر دو پارامتر هدایت و جابه جایی بر روی رشد دمایی کامپوزیت ها را توصیف می‌کند.
همچنین Milke و Vizzini [42] مدلی را برای آنالیز تاثیر هدایت و تابش بر روی پاسخ حرارتی کامپوزیت ها ارائه کردند. دراین مدل افزایش دما به وسیله تئوری هدایت حرارت ۳بعدی (معادله ۲-۵) محاسبه شده است.
تاثیر تابش اشعه به محیط و افزایش دما (T) به وسیله فرمول زیر محاسبه می شود:

برای دانلود متن کامل این پایان نامه به سایت  jemo.ir  مراجعه نمایید.

(‏۲‑۷)

ε: قابلیت انتشار سطح (emmisivity if the surface)
: دمای محیط
: ثابت استفان-بولتزمن[۱۵۸]
Milke و Vizzini [42]نشان دادند که این روش مدلسازی جهت تحلیل هدایت حرارتی و تابش به طور دقیق افزایش دما در کامپوزیت لایه ای کربن/ اپوکسی تحت فلاکس حرارتی پایین پیش بینی می‌کند.

مدلسازی پاسخ حرارتی کامپوزیت‌ها[۱۵۹]

Perring ، Forrell وSpringer [47] اولین مدل را برای پیش‌بینی پاسخ حرارتی کامپوزیت لایه‌ای که شامل تجزیه حرارتی ماتریس پلیمری می‌شد ارائه دادند. این مدل افزایش انرژی حرارتی در ماده را که باعث تاثیرات چندگانه بر روی هدایت حرارت و پیرولیز ماتریس می شود را آنالیز می‌کند.
هدایت حرارتی به وسیله به کار بردن معادله هدایت حرارتی یک بعدی معادله(‏۲‑۵) محاسبه می شود که گرمای پیرولیز از طریق میزان افت و کاهش جرم نظری تعیین می شود.
معادله یک بعدی که توسط Pering و همکاران [۴۷] معرفی شد:

(‏۲‑۸)

: میزان جرمی بخار تولید شده در واحد حجم

مدیر سایت