Определение термоупругого состояния поверхности трубы цилиндрической формы для случая лучистого теплового потока с одной внешней стороны и конвективном теплообмене с внутренней

Авторы

  • Канарейкин А.И. Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе (МГРИ), Российская Федерация ORCID iD 0000-0001-9108-7495

УДК

539.3

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-22-2-72-79

Аннотация

Работа посвящена вопросам термоупругости трубы цилиндрической формы при неравномерном её нагревании. В ней рассматривается вопрос о распределении температурного поля трубы цилиндрической формы для случая лучистого теплового потока с одной внешней стороны и при граничном условии третьего рода с внутренней стороны. При этом рассматриваемая задача является стационарной. Для её решения в работе рассматривается решение уравнения Пуассона и уравнения Эйлера. Основным методом является метод Фурье. Полученное выражение температурного поля трубы имеет аналитический вид, содержащий ряд Фурье. На основании полученной зависимости установлено, что температурное поле меняется по закону косинуса двойного аргумента. Что позволило определить возникающие напряжения в стенке цилиндра. Полученный результат может быть использован в инженерных расчётах теплообменных аппаратов.

Ключевые слова:

теплообмен, температурное поле, труба, термонапряженность, уравнение Эйлера, конвективный теплообмен, лучистый тепловой поток, ряд Фурье

Информация о финансировании

Исследование не имело спонсорской поддержки.

Биография автора

  • Александр Иванович Канарейкин

    канд. техн. наук, доцент кафедры высшей математики и физики Российского государственного геологоразведочного университета им. Серго Орджоникидзе (МГРИ)

Библиографические ссылки

  1. Nasikas, A., Karamanos, S.A., Papanicolopulos, S.A., Non-Associative Plasticity for Structural Instability of Cylindrical Shells in the Inelastic Range. University of Edinburgh, 2022. DOI: 10.7488/era/2590
  2. Fajuyitan, O.K., Sadowski, A., Wadee, A., Length Effects in Elastic Imperfect Cylindrical Shells under Uniform Bending. University of London, 2018.
  3. Локтева, Н.А., Нестационарное деформирование анизотропной круговой цилиндрической оболочки. Труды МАИ, 2021, № 120, с. 139–145. [Lokteva, N.A., Unsteady deformation of an anisotropic circular cylindrical shell. Trudy MAI = Proc. of MAI, 2021, no. 120, p. 139–145. (in Russian)]
  4. Kanareykin, A.I., Mathematical modeling of the fuel element of a nuclear reactor taking into account the temperature dependence of the thermal conductivity of the fuel element made of uranium oxide. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, volume 990, IV International scientific and practical conference "Actual problems of the energy complex: physical processes, mining, production, transmission, processing and environmental protection", Moscow, 2022, p. 012012. DOI: 10.1088/1755-1315/990/1/012012
  5. Kanareykin, A., Analysis of the thermally stressed state of the heat-generating element in the form of an ellipsoid. E3S Web of Conferences, 2024, vol. 549, p. 05006. DOI: 10.1051/E3SCONF/202454905006
  6. Kanareykin, A., Modeling of the temperature field and thermal stresses of a fuel element with variable volumetric heat release. E3S Web of Conferences, 2024, vol. 592, p. 03009. DOI: 10.1051/E3SCONF/202459203009
  7. Kanareykin, A., Heat exchange between the heating element and its shell under the boundary condition of the fourth kind. E3S Web of Conferences. International Scientific Siberian Transport Forum - TransSiberia 2023, 2023, p. 07039. DOI: 10.17586/1606-4313-2023-22-3-68-73
  8. Kanareykin, A., Heat exchange in fuel rods at different cross sections. E3S Web of Conferences. XI International Scientific and Practical Conference Innovative Technologies in Environmental Science and Education (ITSE-2023), EDP Sciences, 2023, p. 02021. DOI: 10.1051/e3sconf/202343102021
  9. Железнов, Л.П., Серьёзнов, А.Н., Нелинейное деформирование и устойчивость подкрепленной композитной цилиндрической оболочки при осевом сжатии. Полет. Общероссийский научно-технический журнал, 2022, № 2, pp. 40–48. [Zheleznov, L.P., Serebernov, A.N., Nonlinear deformation and stability of a reinforced composite cylindrical shell under axial compression. Polet. Obshcherossiyskiy nauchno-tekhnicheskiy zhurnal = Flight. All-Russian Scientific and Technical Journal, 2022, no. 2, pp. 40–48. (in Russian)]
  10. Петров, И.И., Фундаментальные решения для ортотропной цилиндрической оболочки. Труды МАИ, 2022, № 124, с. 23–29. [Petrov, I.I., Fundamental solutions for an orthotropic cylindrical shell. Trudy MAI = Proc. of MAI, 2022, no. 124, pp. 23–29. (in Russian)]
  11. Канарейкин, А.И., Уравнение Лапласа в теплофизике. Наукосфера, 2023, № 12-2, с. 241–245. [Kanarekin, A.I., Laplace equation in thermophysics. Naukosfera = Sphere of Science, 2023, no. 12-2, p. 241–245. (in Russian)]
  12. Захаров, В.А., Верификация методики численного исследования процесса теплообмена в кольцевых каналах теплообменного аппарата. Машиностроение и машиноведение, 2020, № 1(70), с. 14–16. [Zakharov, V.A., Verification of the methodology for numerical investigation of the heat exchange process in the annular channels of a heat exchanger. Mashinostroenie i mashinovedenie = Mechanical Engineering and Machine Science, 2020, no. 1, p. 14–16. (in Russian)]
  13. Канарейкин, А.И., О частном решении дифференциального уравнения в частных производных без перехода к эллиптической системе координат. Научные труды Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского. Региональная университетская научно-практическая конференция. Сер. "Естественные науки", 2015, с. 140–141. [Kanarekin, A.I., On the partial solution of a partial differential equation without transition to an elliptic coordinate system. Nauchnye trudy Kaluzhskogo gosudarstvennogo universiteta imeni K.E. Tsiolkovskogo. Regional'naya universitetskaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. Seria "Estestvennye nauki" = Scientific papers of Kaluga State University named after K.E. Tsiolkovsky. Regional University Scientific and Practical Conference. Ser. "Natural Sciences", 2015, pp. 140–141. (in Russian)]
  14. Канарейкин, А.И., Решение краевой задачи Неймана для уравнения Пуассона в цилиндрическом стержне. Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности, 2023, т. 8. № 9 (35), с. 73–78. [Kanarekin, A.I., Solution of the Neumann boundary value problem for the Poisson equation in a cylindrical rod. Mezhdunarodnyy zhurnal informatsionnykh tekhnologiy i energoeffektivnosti = International Journal of Information Technology and Energy Efficiency, 2023, vol. 8, no. 9, pp. 73-78. (in Russian)]
  15. Несис, Е.И., Методы математической физики. Москва, Просвещение, 1977. [Nesis, E.I., Metody matematicheskoy fiziki = Methods of mathematical Physics. Moscow, Prosveshchenie, 1977. (in Russian)]
  16. Канарейкин, А.И., Теплообмен трубы цилиндрической формы для случая лучистого теплового потока с одной внешней стороны и при граничном условии третьего рода с внутренней стороны. Вестник Международной академии холода, 2024, № 3, c. 78–83. [Kanarekin, A.I., Heat exchange of a cylindrical tube for the case of a radiant heat flow from one outside and under a boundary condition of the third kind from the inside. Vestnik Mezhdunarodnoy akademii kholoda = Bull. of the International Academy of Refrigeration, 2024, no. 3, pp. 78–83. (in Russian)] DOI: 10.17586/1606-4313-2024-23-3-78-83
  17. Канарейкин, А.И., Теплообмен трубы эллиптической формы для случая лучистого теплового потока с внешней стороны и при конвективном теплообмене с внутренней. Инженерная физика, 2025, № 1, с. 58–64. [Kanarekin, A.I., Elliptical tube heat exchange for the case of radiant heat flow from the outside and during convective heat exchange from the inside. Inzhenernaya fizika = Engineering Physics, 2025, no. 1, pp. 58–64. (in Russian)] DOI: 10.25791/infizik.1.2025.1456

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Загрузки

Выпуск

Том 22 (2025) № 2

Страницы

72-79

Раздел

Механика

Даты

Поступила в редакцию

9 апреля 2025

Принята к публикации

24 июня 2025

Публикация

30 июня 2025

Как цитировать

[1]
Канарейкин, А.И., Определение термоупругого состояния поверхности трубы цилиндрической формы для случая лучистого теплового потока с одной внешней стороны и конвективном теплообмене с внутренней. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества, 2025, т. 22, № 2, pp. 72–79. DOI: 10.31429/vestnik-22-2-72-79

Лицензия

Copyright (c) 2025 Канарейкин А.И.

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Похожие статьи

1-10 из 277

Вы также можете начать расширенный поиск похожих статей для этой статьи.