Компьютерное моделирование и оптимизация оттаивания грунтов при помощи энергии СВЧ

Авторы

  • Роберт Владимирович Арутюнян Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национального исследовательского университета)

DOI:

https://doi.org/10.17213/0136-3360-2020-6-37-43

Ключевые слова:

грунт, оттаивание, компьютерное моделирование, расчет характеристик, оптимизация

Аннотация

Сформулирована математическая модель, а также разработаны конечно-разностный метод и программы, позволяющие эффективно осуществлять компьютерное моделирование и оптимизацию процессов скоростного оттаивания грунтов различными способами, в том числе при помощи магнетронов. В качестве основного метода моделирования использован вариант сквозного «энтальпийного» метода без сглаживания сосредоточенной теплоемкости. Осуществлена серия расчетов для информативного случая песчаника и супеси при оттаивании магнетронами стандартных конструкций. Установлено значительное влияние нелинейностей теплофизических параметров, фазовых переходов плавления и испарения, вида краевых условий на значения температурного и электрического полей. Влияние потерь на конвективное охлаждение и испарение пренебрежимо. Результаты работы могут применяться в практике исследования и проектирования землеройных работ в криолитозоне.

Биография автора

Роберт Владимирович Арутюнян, Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национального исследовательского университета)

канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры «Вычислительная математика и математическая физика» Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (национального исследовательского университета).

Библиографические ссылки

Каменомостская С.Л. Проблема Стефана // Матем. сб. 1961. Т. 53. № 4. С. 211 - 223.

Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1971. 560 с.

Данилюк И.И. О задаче Стефана // УМН. 1985. Т. 40. Вып. 5(245). С. 133 - 185.

Dauzhenka T.A., Gishkeluk I.A. QuasilinearHeat Equation in Three Dimensionsand Stefan Problem in Permafrost Soils in theFrame of Alternating Directions Finite DifferenceScheme. Proceedings of the World Congress on Engineering 2013 Vol. I, Proceedings of the World Congress on Engineering 2013 Vol. I, WCE 2013, July 3 - 5, 2013, London, U.K.

Самарский А.А., Моисеенко Б.Д. Экономичные разностные схемы решения задачи Стефана // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1965. Т. 5. № 6. С. 11 - 19.

Будак Б.М., Соловьева Е.Н., Успенский А.Б. Разностный метод со сглаживанием коэффициентов для решения задачи Стефана // Журнал вычислительной математики и математической физики. Т. 5. № 5. 1965. С. 828 - 840.

Pavlov A.R., Matveeva M.V. Iterative finite-difference scheme for the problem of heat and mass transfer during the freezing of soils, Vestnik of SSU - natural science series, 56(2007), no. 6, 242 - 253 (http://vestnik-samgu.samsu.ru/est/2007web6/math/2007560310.pdf) (in Russian).

Thermal properties of soils (electronic resource), Electron. dan. - Reference and information portal, 2012, Access: http://minkor.ru/upload/spravochnik /190609-2.pdf, free. - Caps. from the screen.

Арутюнян Р.В. Интегральные уравнения задачи Стефана и их применение в задачах оттаивания грунтов посредством СВЧ-нагрева // Изв. вузов. Электромеханика. 2016. № 1 (543). С. 27 - 32.

Арутюнян Р.В. Расчет оттаивания грунтов посредством свч-нагрева на основе метода интегральных уравнений // Изв. вузов. Электромеханика. 2015. № 6 (542). С. 32 - 38.

Арутюнян Р.В. Интегральные уравнения задачи Стефана и их приложение при моделировании оттаивания грунта. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 10. С. 419 - 437.

Программный комплекс для расчета оттаивания грунтов посредством различных видов нагрева на основе метода интегральных уравнений: свидетельство № 2016613920 о государственной регистрации программы для ЭВМ / Р.В. Арутюнян - заявка № 2016611364; дата поступления 20.02.2016; дата государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ России 11.04.2016.

Арутюнян Р.В. Численные методы расчета тепло- и электропереноса, диффузной фильтрации и электромагнитных полей: монография. М.: Изд-во Русайнс, 2016. 182 с.

Арутюнян Р.В. Численные методы расчета тепло- и электропереноса, диффузной фильтрации и электромагнитных полей: монография. М.: Изд-во Общ. с огран. отв. «Актуальность. РФ», 2016. 212 с.

Опубликован

15.12.2020

Как цитировать

(1)
Арутюнян, Р. В. Компьютерное моделирование и оптимизация оттаивания грунтов при помощи энергии СВЧ. electromeh 2020, 63, 37-43.

Выпуск

Раздел

Статьи