УДК 541.124
ЭФФЕКТИВНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
КОМПОЗИТА ПРИ НЕИДЕАЛЬНОМ КОНТАКТЕ ШАРОВЫХ
ВКЛЮЧЕ НИЙ И МАТРИЦЫ
В.С. Зарубин
,
Г.Н. Кувыркин
,
И.Ю. Савельева
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
e-mail:
,
Построена математическая модель переноса тепловой энергии в композите
с включениями шаровой формы (в общем случае в виде полых шаров). Учтена
возможность возникновения неидеального теплового контакта между включе-
ниями и матрицей. Получены оценки эффективного коэффициента теплопро-
водности такого композита, в том числе с применением двойственной фор-
мулировки вариационной задачи стационарной теплопроводности в неоднород-
ном твердом теле. Проведенный параметрический анализ позволил установить
области применения найденных оценок, которые могут быть использованы
для прогноза эффективного коэффициента теплопроводности композитов, в
частности, модифицированных наноструктурными элементами.
Ключевые слова
:
композит с включениями шаровой формы, эффективный ко-
эффициент теплопроводности, наноструктурные элементы.
EFFECTIVE THERMAL CONDUCTIVITY COEFFICIENT
OF THE COMPOSITE WITH NON-IDEAL CONTACT
BETWEEN SPHERICAL INCLUSIONS AND THE MATRIX
V.S. Zarubin
,
G.N. Kuvyrkin
,
I.Yu. Savelieva
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia
e-mail:
,
A mathematical model of thermal energy transfer in the composite with inclusions
of spherical shape (generally, in the form of hollow balls) is constructed. The
possibility of the non-ideal contact between the inclusions and the matrix is taken
into consideration. The estimates of the effective thermal conductivity coefficient
of this composite are obtained including evaluations with application of dual
formulation of the variational problem regarding the stationary heat conduction
in an inhomogeneous solid. The parametric analysis is performed which makes it
possible to find the range of application of the obtained estimates that can be used for
predicting an effective thermal conductivity coefficient of composites, in particular
those modified with nanostructured components.
Keywords
:
composite with spherical inclusions, effective thermal conductivity
coefficient, nanostructured components.
Перспектива модификации композитов наноструктурными элемен-
тами (в том числе фуллеренами), имеющими высокие механические
характеристики, связана с повышением макроскопических характе-
ристик композитов в целом как конструкционных материалов. Для
конструкций, испытывающих одновременно как механические, так и
тепловые воздействия, помимо информации о механических характе-
ристиках композита важно располагать данными и о его теплофизи-
ческих свойствах (в частности, о коэффициенте теплопроводности).
Эффективное значение коэффициента теплопроводности композита,
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2013. № 2 121
