Método de matriz de transferencia para cálculo de tubo cilíndrico largo con aplicaciones industriales
Autores: Codrea, Luminita; Tripa, Mihai-Sorin; Oprua, Daniel; Gyorbiro, Robert; Suciu, Mihaela
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Método de matriz de transferencia para cálculo de tubo cilíndrico largo con aplicaciones industriales
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Método de matriz de transferencia
Tubos cilíndricos de pared delgada
Método de elementos finitos
Vectores de estado
Cálculo de matrices
Intercambiador de calor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
El Método de la Matriz de Transferencia (TMM) es un enfoque matemático original y relativamente simple para el cálculo de tubos cilíndricos de pared delgada presentado en este trabajo. El cálculo con TMM se usa mucho menos que el cálculo con el Método de Elementos Finitos (FEM), a pesar de que es mucho más fácil de aplicar en diferentes campos. Es por eso que se consideró imperativo presentar este estudio original. El cálculo se basa en las funciones y operadores de Dirac y Heaviside y en el cálculo de matrices. Se definieron los vectores de estado, la matriz de transferencia y el vector correspondiente a los esfuerzos externos, que luego se utilizaron en los cálculos. Se puede escribir una relación de matrices, que da el vector de estado de la última sección en función del vector de estado de la primera sección, una relación en la que se pueden establecer las condiciones de los dos soportes finales. Como aplicación, se estudió un intercambiador de calor, con un cilindro grande sometido a una carga interna distribuida uniformemente, y desde el haz de cilindros interno, se consideró un cilindro sometido tanto a cargas internas como externas uniformes. Para el segundo cilindro, se consideraron dos posibilidades de acción para las fuerzas externas, una acción sucesiva y una acción simultánea, logrando los mismos resultados en ambas situaciones. El TMM está destinado a ser utilizado para cálculos iterativos en problemas de optimización donde se requieren resultados sucesivos rápidos. En el futuro, queremos ampliar este método a otras aplicaciones y queremos desarrollar programas relacionados. Este es un estudio teórico original y es un complemento a la investigación en el campo de los tubos de cilindros de pared delgada y sus aplicaciones en intercambiadores de calor.
Descripción
El Método de la Matriz de Transferencia (TMM) es un enfoque matemático original y relativamente simple para el cálculo de tubos cilíndricos de pared delgada presentado en este trabajo. El cálculo con TMM se usa mucho menos que el cálculo con el Método de Elementos Finitos (FEM), a pesar de que es mucho más fácil de aplicar en diferentes campos. Es por eso que se consideró imperativo presentar este estudio original. El cálculo se basa en las funciones y operadores de Dirac y Heaviside y en el cálculo de matrices. Se definieron los vectores de estado, la matriz de transferencia y el vector correspondiente a los esfuerzos externos, que luego se utilizaron en los cálculos. Se puede escribir una relación de matrices, que da el vector de estado de la última sección en función del vector de estado de la primera sección, una relación en la que se pueden establecer las condiciones de los dos soportes finales. Como aplicación, se estudió un intercambiador de calor, con un cilindro grande sometido a una carga interna distribuida uniformemente, y desde el haz de cilindros interno, se consideró un cilindro sometido tanto a cargas internas como externas uniformes. Para el segundo cilindro, se consideraron dos posibilidades de acción para las fuerzas externas, una acción sucesiva y una acción simultánea, logrando los mismos resultados en ambas situaciones. El TMM está destinado a ser utilizado para cálculos iterativos en problemas de optimización donde se requieren resultados sucesivos rápidos. En el futuro, queremos ampliar este método a otras aplicaciones y queremos desarrollar programas relacionados. Este es un estudio teórico original y es un complemento a la investigación en el campo de los tubos de cilindros de pared delgada y sus aplicaciones en intercambiadores de calor.