A Multi-Scale, Semi-Analytical Model for Transient Heat Transfer in a Nano-Composite Containing Spherical Inclusions

Eurasian Chemico-Technological Journal, 2019

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.18321/ectj819
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This paper presents a semi-analytical model for transient heat conduction in a composite material reinforced with small spherical inclusions. Essential to the derivation of the model is the assumption that the size of the inclusions is much smaller than the length scale characterizing the macroscopic problem. An interfacial thermal resistance is also present between the two phases. During heating, the inclusions are treated as heat sinks within the matrix, with the coupling provided by the boundary conditions at the surface of the embedded particles. Application of Duhamel’s Theorem at the particle scale provides the local relationship between the temperature profile in a particle and the matrix that surrounds it. A simple spatial discretization at the macro-scale leads to an easily solvable system of coupled Ordinary Differential Equations for the matrix temperature, particle surface temperature and a series of ψ-terms related to the heat exchange between phases. The interfacial thermal resistance between the two phases can lead to the particle temperature lagging behind that of the surrounding matrix. The resulting transient response of the matrix temperature cannot be reproduced by a material with a single effective thermal conductivity. In the case where transient methods are used to determine effective thermal conductivity, this transient response may introduce errors into the measurement.