Вариативность подходов к математическому моделированию процессов термической обработки пеностекольной шихты

Abstract

В работе проведен анализ применяемых методов математического моделирования тепловых процессов в ходе высокотемпературной обработки пеностекольной шихты. Показано, что существующие модели не в полной мере отражают протекающие физические процессы в материале. Анализ недостатков и достоинств существующих способов решения уравнений тепломассопереноса, позволил определить наиболее оптимальный. Предложенный способ позволяет свести нелинейную задачу к нескольким линейным, при этом обеспечивая достаточно высокую точность расчетов. В рамках феноменологической постановки задачи необходимо рассматривать трехмерные температурные поля как внутри самой пеностекольной шихты, так и внутри металлической формы для вспенивания. Необходимо учитывать нестационарность процесса по времени и динамику изменения макрофизичесикх величин. Так же стоит отметить, что в условиях термической обработки материала шихты происходит сложный теплообмен. Распределение температурных полей по пеностекольной шихте проходит от приповерхностных областей шихты к центру. Первая задача исследования состоит в том, чтобы найти и описать распределение температурных полей в объеме пеностекольной шихты с учетом изменения макрофизических параметров в пеностекольной шихты, вследствие постепенного формирования пористости материала шихты от периферии к центру. Вторая задача состоит в том, чтобы найти условия для равномерного формирования пор по объему материала. В работе представлена краевая задача теплопереноса в пеностекольной шихте для металлической формы по координате x. Даны иллюстрации распределения температурных полей внутри металлической формы для вспенивания.