منصة الرسائل والاطاريح: التوصيل الحراري اللامتوازن في وسط محدد مسلط عليه فيض حراري ثابت

الخلاصة

منذ أكثر من خمسين عاما ،حاول الباحثون تكرار قانون فورير( Fourier's law) للحرارة لموديل انتقال حرارة في هندسة المواد. المعادلة لا تستطيع توقع درجات الحرارة في بعض التطبيقات ، مثلا أثناء الانتقال العابر في الأوساط الصغيرة. على أية حال، حتى في الحالات حيث الزمن كبير نسبيا، فأن قانون (فورير) قد يفشل بتوقع سلوك لا فورير (non-Fourier). لذا، نموذج لا فورير(non-Fourier model) يجب أن يطبق في بعض التطبيقات الهندسية، الذي فيه الدقة ضرورية في عرض درجة الحرارة لأغراض التصميم. تعتمد الدراسة الحالية على قانون لا فورير للتوصيل الحراري(non-Fourier heat conduction) الذي يعرف في بعض الأحيان بالتوصيل الحراري اللامتوازن (non-equilibrium heat conduction) و على ديناميك الحرارة اللا رجوعي الموسع(extended irreversible thermodynamic)(عدم الاتزان في اتجاه واحد)(non-equilibrium thermodynamic). تم في هذا البحث دراسة انتقال الحرارة اللامتوازن خلال وسط محدد معرض لفيض حراري ثابت في أحدى جهاته ومعزول من الجهة الثانية. وقد تم التحليل باستخدام التوصيل الحراري اللابعدي في معادلة ألقطع الزائد(non-dimensional hyperbolic heat conduction equation) ومقارنة نتائجها مع نتائج التوصيل الحراري اللابعدي في معادلة ألقطع المكافئ(non-dimensional parabolic heat conduction equation) . كذلك تم حساب التغير في العشوائية((entropy change باستخدام معادلة كتانو-فيرنوت ( Cattaneo-Vernotte). هذه المعادلات مُثلت بتقنية الفرو قات المحددة (Finite Difference Technique). وباستخدام طريقة (explicit). كذلك تم تحليل عملية انتقال الحرارة باتجاه واحد في شريحة من الألمنيوم (كحالة دراسية) وحل معادلة ألقطع الزائد للتوصيل الحراري، ومعادلة (Cattaneo-Vernotte)، وحساب التغير في العشوائية. ومعرفة قيم الفيض الحراري التي تحول المسألة من حل لافورير (non-Fourier solution) إلى لا فورير لتغير الطور (non-Fourier phase change). أجريت الدراسة لثلاث قيم لا بعديه للفيض الحراري هما (0.5,1.0,10) وقيمتان بعدية للفيض الحراري هما (1Mw,1Gw). تم بناء برنامج باستخدام لغة (QuickBasic) لإنجاز الحل العددي. في الدراسة الحالية وجد ان توزيع درجات، الفيض الحراري، والتغير في العشوائية تمتلك خواصا موجية. وكذلك وجد ان هناك زيادة ملحوظة في درجات الحرارة والفيض الحراري السبب هو ظاهرة الانعكاس التي حدثت.