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Un método abreviado para resolver un modelo de conducción de calor 1D bajo condiciones de contorno complicadas

Autores: Wei, Ting; Tao, Yuezan; Ren, Honglei; Lin, Fei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Un método abreviado para resolver un modelo de conducción de calor 1D bajo condiciones de contorno complicadas


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Función
Variación de temperatura límite
Solución teórica
Transformada de Fourier
Difusividad térmica
Punto de inflexión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 24

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La función de variación de temperatura de límite con el tiempo, () generalmente se define según los datos medidos. Para (), que tiene una expresión complicada, se construyó un modelo de conducción de calor unidimensional correspondiente bajo el primer tipo de condiciones de límites (condiciones de Dirichlet) en un dominio seminfinito. Aprovechando las propiedades de la transformada de Fourier, se dio una solución teórica para el modelo, bajo la condición de que () no participe directamente en el proceso de transformación. La solución consta del producto de erfc() y (0) y la convolución de erfc() y la derivada de (). La ecuación de interpolación lineal por tramos de (), basada en los datos medidos de temperatura, se sustituyó en la solución teórica, resolviendo así rápidamente el modelo y derivando una solución analítica correspondiente. Basándose en la solución analítica bajo la condición de límite de función de decaimiento lineal, se introdujeron y ejemplificaron el método del punto de inflexión y el método de ajuste de curvas para calcular la difusividad térmica, y se discutieron las leyes de variación del momento de aparición del punto de inflexión. Los resultados obtenidos muestran que los valores de difusividad térmica calculados por los dos métodos son básicamente consistentes, y que los valores de punto de inflexión aumentan con los valores crecientes de la variación de temperatura inicial del límite, la disminución de la velocidad de temperatura del límite y la distancia desde el límite, respectivamente.

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