290 likes | 470 Views
e-mail: rof@agh.edu.pl. Modelowanie fenomenologiczne I I. Robert Filipek. Modelowanie fenomenologiczne II. Równanie zachowania energii Równania konstytutywne Warunki początkowe Warunki brzegowe. Równanie zachowania energii. Równanie zachowania energii.
E N D
e-mail: rof@agh.edu.pl ModelowaniefenomenologiczneII Robert Filipek
Modelowanie fenomenologiczne II • Równanie zachowania energii • Równania konstytutywne • Warunki początkowe • Warunki brzegowe
Równanie zachowania energii • W wielu sytuacjach w inżynierii materiałowej korzysta się z równania zachowania ciepła, zamiast energii, chociaż ciepło nie jest funkcją stanu. • W bilansie energii pomija się: • Dyssypację energii w wyniku przepływu lepkiego • Energię odkształceń w ciele stałym • Energię potencjalną • Powyższe rodzaje energii są często znacznie mniejsze niż te związane z ciepłem przemian fazowych i ciepłem właściwym. • Przykład • Zmiana energii potencjalnej w wyniku grawitacji pomiędzy górną i dolną częścią pręta aluminiowego o długości 5 m jest równoważna energii związanej z ciepłem właściwym odpowiadającym różnicy temperatur 0.05 °C.
Równanie zachowania energii I zasada termodynamiki Energia wewnętrzna Energia kinetyczna
Równanie zachowania energii Energia mechaniczna Siły masowe Siły powierzchniowe
Równanie zachowania energii Energia cieplna • Strumień ciepła: • promieniowanie, • konwekcja • przewodzenie • Źródła • objętościowe: • reakcje chemiczne • ciepło Joule’a
Równanie zachowania energii Energia kinetyczna
Równanie zachowania energii Bilans energii wewnętrznej
Równanie zachowania energii Energia wewnętrzna
Równanie zachowania energii Lokalne równanie bilansu energii wewnętrznej
Dyfuzja ciepła Naprężenia Zmiana entalpii Zmiana w wyniku Kompresji/dekompresji Produkcja entropii Równanie zachowania energii Entalpia właściwa (na jednostkę masy)
Równanie zachowania energii Równanie bilansu energii lub
Dyfuzja ciepła Naprężenia Zmiana entalpii Zmiana w wyniku Kompresji/dekompresji Produkcja entropii Równanie zachowania energii Entalpia właściwa (na jednostkę masy)
Równanie zachowania energii Równanie bilansu energii lub
Równania zachowania energii Dyfuzyjny strumień ciepła Entalpia właściwa Człon źródłowy
Równania konstytutywne Dyfuzyjny strumień ciepła Prawo Fouriera
Równania konstytutywne Entalpia właściwa
Równanie zachowania energii Równanie bilansu energii + +
Równanie zachowania energii Równanie bilansu energii lub
Równania konstytutywne Człon źródłowy Efekt Joule’a
Równania konstytutywne Człon źródłowy Ciepło reakcji chemicznych
Równania konstytutywne Ciepło przemiany fazowej
Równania konstytutywne Człon źródłowy Ciepło przemiany fazowej
Warunki brzegowe Warunek Dirichleta
Warunki brzegowe Warunek Neumanna
Warunki brzegowe Warunek Cauchy’ego (mieszany) h – współczynnik wymiany ciepła
Warunki brzegowe Strumień ciepła w wyniku promieniowania: