Analytical and Numerical Solution of Heat Transfer Equation in Rectangular Composite Fins

سال انتشار: 1401
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 243

فایل این مقاله در 13 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_MACS-9-1_018

تاریخ نمایه سازی: 11 تیر 1401

چکیده مقاله:

Today, the use of composites has received widespread attention due to their special properties that cannot be found in alloys. Kevlar-Epoxy composite is one of the most widely used materials. In this paper, we analyze the heat transfer in rectangular fin and present an exact, Differential Transform Method and FEM solution for steady-state conduction heat transfer in rectangular composite laminates. The differential Transformation Method (DTM), is applied for predicting the temperature distribution in a rectangular composite fin. Laminate with fiber orientations of ۰° is considered for the analysis. By validating the results in one composite layer, the temperature changes and heat flux in several composite layers were finally simulated in ABAQUS software and the effect of the number of composite layers and time on these parameters have been investigated. The selected composite fin’s material is Kevlar-epoxy. The results show that the exact solution and DTM predict the same trend compared to the FEM result and are very accurate and there is a good match between FEM results with DTM method and the exact solution. The thermo-geometric fin parameter (µ), the number of composite layers, and time have a significant effect on temperature distribution and heat flux. By increasing of thermo-geometric fin parameter (µ), heat flux and dimensionless variable for temperature distribution increase. When the number of layers increases, the dimensionless variable for temperature distribution and heat flux decrease along the fin. With increasing time, the temperature distribution and heat flux become more uniform and the ratio of heat flux changes decreases along the fin. 

نویسندگان

Mohsen Hajinejad Sorkhi

Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Sari, Iran.

Yasser Rostamiyan

Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Sari, Iran.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • A. Vestergaard, S. J. Hansen and H.T. Denning, ۱۹۹۸. Valve, ...
  • W. A. Wooster, ۱۹۵۷. A textbook in crystal physics. Cambridge ...
  • M.N. Ozisik. ۱۹۹۳. Heat conduction. Wiley, New York ...
  • J. Argyris, L. Tenek, F. Oberg, ۱۹۹۵. A Multilayer Composite ...
  • M. H. Hsieh, C. C. Ma, ۲۰۰۲. Analytical Investigations for ...
  • C. C. Ma, S. W. Chang, ۲۰۰۴. Analytical Exact Solutions ...
  • T. Guo, ۲۰۰۴. Temperature Distribution of Thick Thermo Set Composites, ...
  • C. Corlay, S. G. Advani, ۲۰۰۷. Temperature Distribution in a ...
  • B. Yazicioglu, H. Yuncu, ۲۰۰۷. Optimum fin spacing of rectangular ...
  • L. Dialameh, M. Yaghoubi, O. Abouali, ۲۰۰۸. Natural convection from ...
  • A.A. Joneidi, D.D. Ganji, M. Babaelahi, ۲۰۰۹. Differential Transformation Method ...
  • S. V. Naidu, V. Dharma Rao, ۲۰۱۰. Natural convection heat ...
  • Y. Tanigawa, Y. Ootao., R. Kawamura, ۲۰۱۳. thermal bending analysis ...
  • I. Tari, M. Mehrtash, ۲۰۱۳. Natural convection heat transfer from ...
  • M. Hatami, A. Hasanpour, D.D. Ganji, ۲۰۱۳. Heat transfer study ...
  • M. Ahmadi, G. Mostafavi, ۲۰۱۴. Natural convection from rectangular interrupted ...
  • A. Jacob,G. Chandrashekhara,J. George,J. George, Study, ۲۰۱۵. Design and Optimization ...
  • F. Bunjaku,V. Filkoski, N. Sahiti, ۲۰۱۷. Thermal Optimization and Comparison ...
  • S. Gupta, S. Singh, ۲۰۱۷. Analytical Thermal Analysis on Straight ...
  • N. Fallo, R.J. Moitsheki, O.D. Makinde, ۲۰۱۸. Analysis of Heat ...
  • N. Namdari, M. Abdi H. Chaghomi, F. Rahmani, ۲۰۱۸. Numerical ...
  • A.V. Pasha, P. Jalili, D.D. Ganji, ۲۰۱۸. Analysis of unsteady ...
  • H.A. Patel, V.S. Kale, S.U. Joshi,S. D. Jadhav, S.N. Teli, ...
  • A.R. Mazhar, A. Shukla S. Liu, ۲۰۲۰. Numerical analysis of ...
  • R.C. Adhikari, D.H. Wood, M. Pahlevani, ۲۰۲۰. An experimental and ...
  • M.N. Ozisik, ۱۹۹۳. Heat Conduction, Second Ed., NewYork, Wiley ...
  • C.T. Herakovich, ۱۹۹۸. Mechanics of Fibrous Composites, NewYork, John Wiley ...
  • Y.C. Fung, ۱۹۶۵. Foundation of solid mechanics. Prentice-Hall, Englewood Cliffs ...
  • J.M. Powers, ۲۰۰۴. On the necessity of positive semi-definite conductivity ...
  • J.C. Halpin, ۱۹۹۲. Primer on Composite Materials Analysis, CRC Press, ...
  • N. Hassan,J. E. Thompson, R.C. Batra, A.B. Hulcher, X. Song, ...
  • H.S. Carslaw,J.C. Jaeger, ۱۹۷۱. Conduction of Heat in Solids, London, ...
  • C.T. Herakovich, ۱۹۹۸. Mechanics of Fibrous Composites, NewYork, John Wiley ...
  • J.C. Halpin, ۱۹۹۲. Primer on Composite Materials Analysis, CRC Press, ...
  • H.S. Carslaw, J.C. Jaeger, ۱۹۷۱. Conduction of Heat in Solids, ...
  • V.S. Arpaci, ۱۹۶۶. Conduction Heat Transfer, USA, Addison-Wesley publishing Company. ...
  • S. Ghafoori, M. Motevalli, M.G. Nejad, F Shakeri, D.D. Ganji, ...
  • C. Arslanturk, ۲۰۰۵. A decomposition method for fin efficiency of ...
  • M. H. Kayhani, M. Norouzi, A. A. Delouei, ۲۰۱۱. Analytical ...
  • J. H. Lienhard, ۱۹۸۱. a Heat Transfer Textbook, Prentice-Hall publishers ...
  • نمایش کامل مراجع