Научная статья на тему 'Уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации. Постановки задач и некоторые решения'

Уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации. Постановки задач и некоторые решения Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
310
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МОДЕЛЬ КАТТАНЕО – ВЕРНОТТЕ / ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ / ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНОЕ УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ / ТОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ / КРАЕВЫЕ ЗАДАЧИ / ТОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНЫХ УРАВНЕНИЙ

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Полянин А.Д., Вязьмин А.В.

Рассмотрены уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации, которые дают конечную скорость распространения возмущений. Для потока тепла используется модель Каттанео – Вернотте. Приведено точное решение дифференциально-разностного уравнения теплопроводности для одномерной задачи Стокса без начальных условий с произвольным периодическим граничным условием. Сформулированы постановки начально-краевых задач о распространении тепла с конечным временем релаксации. Получены некоторые точные решения линейного и нелинейного дифференциально-разностного уравнения теплопроводности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Полянин А.Д., Вязьмин А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации. Постановки задач и некоторые решения»

одном продукте, вся упомянутая дополнительная информация оказывается избыточной, поскольку все определяется лишь материальными балансами. При отступлении от четкого разделения дополнительная информация позволяет более точно рассчитать составы выходных потоков системы. Так, в случае расчета многоколонных ректификационных установок, структура которых известна, следует использовать последовательный расчет каждой двухпродуктовой колонны в установке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Голицын Г.А., Левич А.П. // Философские науки. 2004. № 1. C. 105-136;

Golitsin G,A., Levich A.P. // Phylosofskie nauki. 2004. N 1. P. 105-136 (in Russian).

2. Jaynes E.T. // I. Phys. Rev. 1957. V. 106. N 4. P. 620-630.

3. Джейнс Э.Т. // Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1982. Т. 70. № 9. С. 33-51; Jaynes E.T. // Proc. of the IEEE. 1982. V. 70. N 9. P. 33-51 (in Russian).

4. Вильсон А.Дж. Энтропийные методы моделирования сложных систем. М.: Наука. 1978. 248 с.

Vilson A.G. Entropy methods of modeling complex systems. London. Pion Ltd. 1970. 248 p. (in Russian).

5. Майков В.П. Процессы и аппараты химической техники. Системно-информационный подход. Сб. М.: МИХМ. 1977. С. 7-69;

Maiykov V.P. Processes and apparatuses of chemical tech-niks. M.: MIKHM. 1977. P. 7-69 (in Russian).

6. Фриден Б.Р. // Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1985. Т. 73. № 12. С. 78-87; Frieden B.R. // Proc. of the IEEE. 1985. V. 73. N 12. P. 1764-1770 (in Russian).

7. Балунов А.И., Майков В.П. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2003. Т. 46. Вып. 9. С. 54-67;

Balunov A.I., Maiykov V.P. // Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.Tekhnol. 2003. V. 46. N 9. P. 54-67 (in Russian).

8. Майков В.П., Мухамадеев И.Г., Караваев Н.М. // Доклады. АН СССР. 1977. T. 232. № 3. С. 667-670; Maiykov V.P., Mukhamadeev I.G., Karavaev N.M. // Doklady AN USSR. 1977. V. 232. N 3. P. 667-670 (in Rassian).

9. Трайбус М. Термостатика и термодинамика. М.: Энергия. 1970. 504 с.;

Tribus M. Thermostatics and Thermodynamics. M.: Ener-giya. 1970. 504 p. (in Russian).

Кафедра кибернетики

УДК 532+533

А.Д. Полянин, А.В. Вязьмин

УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ДИФФУЗИИ С КОНЕЧНЫМ ВРЕМЕНЕМ РЕЛАКСАЦИИ. ПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ И НЕКОТОРЫЕ РЕШЕНИЯ

(Институт проблем механики им. Ю.А. Ишлинского РАН, Московский государственный машиностроительный университет) e-mail: av1958@list.ru, polyanin@ipmnet.ru

Рассмотрены уравнения теплопроводности и диффузии с конечным временем релаксации, которые дают конечную скорость распространения возмущений. Для потока тепла используется модель Каттанео - Вернотте. Приведено точное решение дифференциально-разностного уравнения теплопроводности для одномерной задачи Стокса без начальных условий с произвольным периодическим граничным условием. Сформулированы постановки начально-краевых задач о распространении тепла с конечным временем релаксации. Получены некоторые точные решения линейного и нелинейного диф-ференциально-разностногоуравнения теплопроводности.

Ключевые слова: модель Каттанео - Вернотте, время релаксации, дифференциально-разностное уравнение теплопроводности, точные решения, краевые задачи, точные решения нелинейных дифференциально-разностных уравнений

ВВЕДЕНИЕ

Уравнение теплопроводности параболического типа. Классическая модель теплопроводности основана на законе Фурье

д = -ЛУГ, (1)

где д - поток тепла, Т - температура, X - коэффициент теплопроводности, V - оператор градиента.

В простейшем случае при отсутствии источников тепла закон сохранения энергии имеет вид:

рср = -ё!у д, (2)

где ^ - время, р - плотность, ср - удельная теплоемкость тела (среды).

Подставив (1) в (2), получим классическое уравнение теплопроводности [1-11]:

^ = аАТ, А Т = Ц + • (3)

д г д х2 д у2 д г2

где х, у, г - декартовы координаты, а = Х/(рср) -коэффициент температуропроводности, А - оператор Лапласа.

Уравнение теплопроводности (3) является уравнением параболического типа и обладает физически парадоксальным свойством - бесконечной скоростью распространения возмущений, что свидетельствует об ограниченной области применимости классического уравнения теплопроводности (1). Указанное обстоятельство привело к необходимости разработки моделей теплопроводности, которые приводят к конечной скорости распространения возмущений.

Гиперболические уравнения теплопроводности и диффузии. Закон Фурье (1) можно «подправить» с помощью дифференциальной модели Каттанео - Вернотте [12-15]:

д = -АУТ-3, 4 д г

(4)

где п - время релаксации (запаздывания). Модель (4) отличается от закона Фурье (1) наличием дополнительного нестационарного члена, пропорционального п , и при п = 0 переходит в (1).

Использование модели (4) с учетом (2) приводит к уравнению теплопроводности гиперболического типа

д Т дТ

т—— л--= аА Т,

дд г

(5)

которое дает конечную скорость распространения возмущений и широко используется для решения тепловых задач [16-31]. В математической физике уравнения вида (5) называются телеграфными уравнениями (32).

Замечание 1. Аналогичная модель и гиперболическое уравнение диффузии с релаксацией получаются из (4), (5) заменой температуры Т на концентрацию С и коэффициента температуропроводности а на коэффициент диффузии Б.

Оценки теплового времени релаксации. Время релаксации п является характеристикой неравновесности процесса теплопроводности и учитывает инерционность теплового потока. Для металлов, сверхпроводников и полупроводников теоретические оценки теплового времени релаксации дают т ~ 10"° - 10"ь ' с [33-36]. Столь малые значения п нужно учитывать при анализе высокоинтенсивных нестационарных процессов, время протекания которых сопоставимо с временем релаксации, например, при обработке материалов с

использованием сверхкоротких лазерных импульсов и высокоскоростных электронных устройств [36-38]. К подобным процессам относятся также процессы нагревания при трении с высокой скоростью, локального нагрева при динамическом распространении трещины в околозвуковом режиме и т.п. [30-40].

Для материалов и сред с неоднородной внутренней структурой (капиллярно"пористые тела, пасты, суспензии, порошки, жидко"газовые многофазные среды, шламы, биологические субстанции, пищевые продукты, древесина и др.) время релаксации может быть значительно больше [6, 30, 41-43]. Например, в [44, 45] оценки теплового времени релаксации мясных продуктов и некоторых сыпучих сред дали значения п порядка десяти и более секунд.

Тепловая и диффузионная скорости распространения возмущений. Диффузионное время релаксации. Для простых систем, таких как смеси идеальных газов, характерное время диффузионной релаксации по, т.е. время установления локально равновесных значений концентрации диффундирующего компонента, совпадает с характерным временем тепловой релаксации пТ (здесь для наглядности поставлен индекс «Т»), т. е. временем установления локально равновесных значений температуры. Однако в системах с более сложной структурой, в частности в расплавах металлов [46, 47], по>>пТ. В таких системах сначала устанавливается тепловое равновесие и лишь затем диффузионное. Каждой из этих стадий установления локального равновесия соответствует своя характерная скорость (которая определяется исходя из гиперболического уравнения теплопроводности (5): диффузионная скорость Уо = (Б/ по)1/2 и скорость тепловой волны УТ = (а/\ пТ)12. Для однородных газообразных и жидких сред приближенно можно считать, что скорость тепловой волны УТ примерно равна скорости звука. Для расплавов металлов Уо ~ 1-10 м/с и УТ ~ 103-104 м/с, т. е. Уо << УТ.

Скорость распространения теплоты в воздухе примерно равна скорости звука УТ « 330 м/с . При распространении массы при диффузии в ка-пиллярно"пористых телах она меньше, чем УТ примерно в 10-10' раз и ее необходимо учитывать в уравнениях массопереноса [6].

Для диффузии в полимерах время релаксации составляет несколько секунд [48].

Приведенные примеры показывают, что тепловое и диффузионное времена релаксации могут варьироваться в очень широких пределах и должны учитываться при решении многих задач тепло" и массопереноса.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНАЯ МОДЕЛЬ И УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ С КОНЕЧНЫМ ВРЕМЕНЕМ РЕЛАКСАЦИИ

Дифференциально-разностная модель теплопроводности. Для обоснования модели Кат-танео - Вернотте (4) наиболее часто используют дифференциально-разностное соотношение [12, 14, 47, 49]:

(6)

д =-жг.

1к+г

дТ_ ~дх

где Д+т = Т(г, X + п).

= аКТ =

(7)

Здесь левая часть уравнения (6) вычисляется при X + п, где п - время релаксации, а правая часть вычисляется, как обычно, при X (нет сдвига по времени).

При п = 0 дифференциально-разностное соотношение (6) переходит в закон Фурье (1). Если формально разложить левую часть (6) в ряд по п и удержать два главных члена разложения, то получим дифференциальную модель Каттанео -Вернотте (4) (это стандартное рассуждение, используемое в цитируемой выше литературе, как будет показано ниже, не всегда оправдано).

Физический смысл (6) заключается в том, что процесс теплопереноса в локально-неравновесных средах обладает инерционными свойствами: система реагирует на тепловое воздействие (или тепловой поток откликается на изменение градиента температуры) не в тот же момент времени X, как в классическом локально-равновесном случае, а на время релаксации п позже.

В модели (4) и гиперболическом уравнении (5) члены пропорциональные п при дают значительный вклад (по сравнению с законом Фурье) только при малых временах X ~ п . При X ~ п, однако, нельзя использовать разложение (6) в ряд по п и, следовательно, нельзя вывести модель (4), исходя из (6). Очевидно также, что при конечных значениях п модели (4) и (6) существенно отличаются.

В данной работе модель (6) использована без каких-либо упрощений для получения и анализа дифференциально-разностного уравнения теплопроводности, а также для формулировки и решения некоторых тепловых (диффузионных) задач с конечным временем релаксации.

Дифференциально-разностное уравнение теплопроводности. В модель Каттанео -Вернотте (4) был введен дополнительно член по отношению к закону Фурье (1), чтобы обеспечить запаздывание (релаксацию) процесса. Запаздывание в этой модели введено неявно с помощью линейного дифференциального соотношения первого порядка для потока.

Модель (6) приводит к дифференциально-разностному уравнению теплопроводности с конечным временем релаксации

ТОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНОГО УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Укажем некоторые частные точные решения одномерного дифференциально-разностного уравнения теплопроводности

д _ . . д2

— Т (х, X + г) = а —- Т (х, X) •

(8)

д X 4 ' ' д х2 1о. Решения с разделяющимися переменными:

Т = [А С°ъ{кх) + В ът{кх)\е-я', ак2 = Ле~Лг (Л > 0); (9) Т = [Ас°$(кх) + В8т(кх)\е^', ак2 = -Ле~Лг (Л > 0) ,(10) где А, В, X - произвольные постоянные.

Решение (9) является периодическим по пространственной переменной х и затухающим при t ^ да. При 0 < Л <да и п > 0 диапазон изменения параметра к является ограниченным:

0 < к < [(Л/а)в~Лг ]1/2.

Решения (9) и (10) являются частными случаями решения

Т = ф( х)^(х), где функции ^(х) и у(Х) удовлетворяют линейным уравнениям с постоянными коэффициентами

Фхх - СФ = 0

I (X + г) - ас щ(Х) = 0, первое из которых является дифференциальным, а второе - дифференциально-разностным, с - постоянная. Заменой X = X + г второе уравнение сводится к дифференциальному уравнению с запаздывающим аргументом [50].

20. Решение, периодическое по времени X: Т = е~ух [ А ^(ю Х-Р х) + В зт(® Х-р х)\ + С,

/ \1/2 / ч!2 , , (11)

У 2а ) У 2а ) [1 + зт (гю)\1/2

где А, В, С, ш - произвольные постоянные. Решение (11) является затухающим при

при выполнении условий С = 0 и гю< 1 п. 3о. Решения полиномиального типа:

Т = Ах + В, Т = А(х2 + 2аХ) + В, Т = А(х3 + бах) + В,

Т = А[х4 + 12а(Х - п)х2 + 12а2(Х - 2п)2] + В, Т = А[х5 + 20а(х - п)х3 + 60а (X - 2п)2х] + В,

2п , -П (2п)(2п - 1)---(2П - 2к + Г)а кц_кт^кх 2п-2к ,

Т = х2п +Х

к=1

к!

Т = х2и+1 л У (2п + 1)(2п)-(2п- 2к + 2У(г -кт)кх2"-2кл1, к=1 к! где Л, В - произвольные постоянные, и - целое положительное число. Первые три решения не зависят от времени релаксации п.

Приведенные выше частные точные решения могут быть использованы для решения некоторых начально"краевых задач для дифференци-ально"разностного уравнения теплопроводности (8). В силу линейности уравнения (8) частные решения можно складывать (умножив предварительно на любые константы).

Замечание 2. Линейное дифференциально-разностное уравнение теплопроводности с источником

д

д

— Т (х, г + т) = аТ (х, г) + кТ (х, г + т)

д г д х

заменой

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Т(х,о=Л(х,о

сводится к более простому уравнению без источника вида (8):

—и( х, г + т) = ае д г

-кт

д2

дх2

и( х, г).

Точные решения задач с граничными условиями вида (13) полезно использовать в качестве теста для численных решений дифференциально-разностного уравнения теплопроводности.

Задача Стокса с периодическим граничным условием. Рассмотрим задачу Стокса без начальных условий, которая описывается одномерным дифференциально-разностным уравнением теплопроводности (8) и периодическими граничными условиями специального вида Т = Т0 со8(ю г) при х = 0, Т ^ 0 при х ^ го. (14)

Решение задачи (8), (14) является частным случаем решения (11) и дается формулами

Т = Т0е~У соБ(юг -рх),

(15)

12

[1 + зт(гю)]

12

У =

ю

12

соз(гю) (16

2а ) [1 + зт(тю)]

1/2'

где

Р = )

Решение (15), (16) при п = 0 переходит в решение аналогичной задачи без начальных условий для классического параболического уравнения теплопроводности, которое дается формулой (15), где

НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНОГО УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Постановки начально-краевых задач.

Граничные условия для уравнения (7) ставятся точно так же как и для обычного параболического уравнения теплопроводности (3) [1-9].

Поскольку в правую часть уравнения (7) время входит с запаздыванием (по отношению к левой части), то начальное условие задается так:

Т = / (г) при 0 < г <т, (12) где Дг) - некоторая заданная непрерывная функция. При п = 0 условие (12) переходит в обычное начальное условие для параболического уравнения теплопроводности.

Начальное условие (12) означает, что в рассматриваемой модели теплопроводности температура начинает изменяться только на временах больших времени релаксации.

Замечание 3. Уравнение с частными производными с запаздывающим аргументом (7) можно рассматривать также с начальным условием общего вида

Т = /(г, г) при 0 < г <т, (13) где Дг, ^ - некоторая заданная непрерывная функция, определенная на промежутке 0 < ^ < т. При п = 0 условие (13) переходит в обычное начальное условие для параболического уравнения теплопроводности.

Р-=У = [ Юа ]

12

(1')

Решение аналогичной задачи без начальных условий для гиперболического уравнения теплопроводности (5) для дифференциальной модели Каттанео - Вернотте (4) описывается формулой (15), где

1/2

1/2

Р = |Ю] [тю + (1 + т2ю2)12

1/2

У = Ю Ю (1 + т2ю2)1/2 р.

(18)

Сравнение формул (15-17) показывает, что при шп << 1 декремент затухания у для дифференциально-разностной модели меньше, чем для классической модели (которая описывается параболическим уравнением), а коэффициент сдвига в для дифференциально-разностной модели больше, чем для классической модели.

Два главных члена разложения формул (16) и (18) в ряд по малым п (при шп << 1) совпадают. При малых п > 0 и больших частотах ю >> т1 коэффициенты (18) имеют следующие асимптотики:

а 2л/ ат

(19)

т.е. при больших частотах декремент затухания у не зависит от частоты ш, что качественно отличается от соответствующего решения для параболи-

2

ческого уравнения теплопроводности (17). Оба определяющих параметра в (19) существенным образом зависят от коэффициента возмущения т. При больших значениях комплекса пш решения (15), (16) и (18) отличаются качественно - декремент затухания у для дифференциально-разностной модели существенно зависит от частоты ш [и не стремится к постоянной величине как модели Каттанео - Вернотте, см. асимптотики (19)].

Задача об установлении температуры в плоском канале. Рассмотрим теперь сумму постоянного решения и решений вида (9):

T = T0 + ±Лп exp(-АО sin 1, N < ', (20) И=1 ^ l ) жу/ ат

где An - произвольные постоянные (которые могут

зависеть от времени релаксации т), а константы Xn

являются положительными решениями трансцендентного уравнения

Хп ехр(-Хпт) = а(жп / Г)2. (21)

Формула (20), (21) дает решение модельной одномерной задачи для дифференциально-разностного уравнения (8) об установлении температуры в плоском канале 0 < х < I, на стенках которого поддерживается постоянная температура Т = Т0 при х = 0, Т = Т0 при х = 1, (22)

при выборе специального начального условия вида (13) (это условие дается формулой (20) при 0 < Г < г).

Точное решение (20), (21) может быть использовано для тестирования численных методов

Таблица

Точные решения нелинейного уравнения Tt\t+T=[f(T)Tx]x+g(t)\t+T Table. Exact solutions to the non-linear equation Tt\t+T=[f(T)TxJx+g(t)\t+T

№ Функция f(T) Функция g(T) Вид решения

1 любая любая T = \y( z), z = Cx + C2t

2 aT 0 T = (x + C)2 >(t)

3 aT bT T = (x + C)2 >(t)

4 aT bT T = Cxebt + C2ebt + C2(a/b)e2b(t-T), T = -1 (a/b)(x + C)2 + y(t) , 6 T = Cx + aC^t + C2

5 aT + b cT + d T = Wi(t) x + ^)(0, T = W2(t) x 2 + Wi(t) x + Wo(t)

6 aT + b cT2 + dT + s T = A + Cekx+lt, A, k, X - определяются из алгебраической системы

7 aT1'2 b + cT1/2 T = [p(x)t + P2( x)]2

8 aT1'2 b + cT1/2 + dT Г (i ^ I2 T = p (x) expl — dt I + p2 (x)

9 aT1 0 2aC2t + C2 C2 - 2aC2t = sh2(Cx + C У = ch2(Cx + C )' 2aC?t + C? T =-r—1- cos2(C1 x + C3)

10 aee 0 1 9 1 T = -ln(Qx2 + C2 x + C3) + - w{t)

11 T ae b T = In\Cxx + C2| + bt + c , T = p(x) + y(t), ^(t) * bt

12 eT aeT + b T = ln[Cx cos(kx) + C2 sin(kx)] + bt + C3, aebr = к2 > 0; T = ln[C ch(kx) + C2 sh(kx)] + bt + C3, aebr = -к2 < 0

решения дифференциально-разностных уравнений теплопроводности и диффузии и приближенного решения задачи об установлении температуры в плоском канале с произвольным начальным условием

Т = / (х) при 0 < г <т. (23)

В частности, при п << 1 приближенное решение задачи об установлении температуры в плоском канале с нулевыми граничными условиями (22) (при Т0 = 0) и начальным условием (23) дается формулой

N

T = £ A exp[-A„ (t -r)]sin7 An = 2 J f (x) sin f—1 dx,

T< t;

(24)

^ l J

(25)

При n = 0 уравнение (25) переходит в обычное нелинейное дифференциальное уравнение теплопроводности, большой список точных решений которого для различных функций fT) и g(T) дан в [51]. При f(T = const нелинейное уравнение (25) приведено в работе [49].

В таблице указаны некоторые точные решения или структура точных решений одномерного нелинейного дифференциально-разностного уравнения теплопроводности вида (25), где функции ^(х), ф„(х) описываются нелинейными обыкновенными дифференциальными уравнениями (системами уравнений), функции ^(z), ^(t)$, iy„(t) - нелинейными обыкновенными дифференциально-разностными уравнениями (системами уравнений), C, C1, C2, C3 - произвольные постоянные.

Отметим, что в решениях 2 и 10 из таблицы функции y(t) описываются нелинейными обыкновенными дифференциально-разностными уравнениями

Y , 2(n + 2) п+

W (t +т) =---ay (t)

n

W (t +т) = 2aC2eW(')

(решение 2), (решение 10),

где Ап - коэффициенты разложения функции Дх), входящей в начальное условие (23), в ряд Фурье по синусам, а Хп - корни уравнения (21). Формула (24) точно удовлетворяет дифференциально-разностному уравнению (8) и граничным условиям (22) при Т0 = 0, и при достаточно большом N хорошо согласуется с начальным условием (23).

НЕЛИНЕЙНЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-РАЗНОСТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И ИХ ТОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ

Помимо линейного уравнения (7) значительный интерес представляет также нелинейное дифференциально-разностное уравнение теплопроводности (диффузии) с источником

дТ = ам/(Т )ут ] + я (Т )| г+т • д г л т

для решения которых можно использовать метод последовательного интегрирования [50].

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

a - коэффициент температуропроводности;

C - концентрация;

cp - удельная теплоемкость;

D - коэффициент диффузии;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

q - поток тепла;

T - температура;

t - время;

VT - скорость тепловой волны; х, y, z - декартовы координаты; А - оператор Лапласа; X - коэффициент теплопроводности; р - плотность; n - время релаксации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука. 1964. 488 с.;

Carslow H.C., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids. New York. Pergamon Press. 1959.

2. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа. 1967. 600 с.;

Lykov A.V. Theory of Heat Conduction. M.: Vysshaya Shkola. 1967. 600 p. (in Russian).

3. Аксельруд Г.А., Молчанов А.Д. Растворение твердых веществ. М.: Химия. 1977. 269 с.;

Akselrud G.A., Molchanov A.D. Dissolution of Solid Substances. M.: Khimiya. 1977. 269 p. (in Russian).

4. Берд Р., Стьюарт В., Лайтфут Е. Явления переноса. М.: Химия. 1974. 688 с.;

Bird R.V., Stewart W.E., Lightfoot E.N. Transport Phenomena. New York. Wiley. 1965 (in Russian).

5. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат. 1979. 416 с.;

Kutateladze S.S. Foundations of the Theory of Heat Transfer. M.: Atomizdat. 1979. 416 p. (in Russian).

6. Лыков А.В. Тепломассообмен: справочник. М.: Энергия. 1978. 480 с.;

Lykov A.V. Handbook of Heat and Mass Transfer. M.: Energiya. 1978. 480 p. (in Russian).

7. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М.: Химия. 1987. 496 с.;

Planovskiy A.N., Nikolaev P.I. Processes and Apparatus of Chemical and Oil-chemical Technology. M.: Khimiya. 1987. 496 p. (in Russian).

8. Polyanin A.D., Kutepov A.M., Vyazmin V.A, Kazenin

D.A. Hydrodynamics, mass and heat transfer in chemical engineering. London: Taylor & Francis. 2002. 387 p.

9. Полянин А.Д. // Теор. осн. хим. технол. 2000. Т. 34. № 6. С. 563-574.;

Polyanin A.D. // Theor. Osnovy. Khim. Tekhol. 2000. V. 34. N 6. P. 563-574. (in Russian).

10. Полянин А.Д., Ерохин Л.Ю. // Теор. осн. хим. технол. 1990. Т. 24. № 1. С. 12-19.;

0

Polyanin A.D., Erokhin L.Yu. // Theor. Osnovy. Khim. Tekhol. 1990. V. 24. N 1. P. 12-19. (in Russian).

11. Полянин А.Д., Вязьмин А.В. // Теор. осн. хим. технол. 1995. Т. 29. № 2. С. 141-153;

Polyanin A.D., Vyazmin A.V. // Theor. Osnovy. Khim. Tekhol. 1995. V. 29. N 2. P. 141-153. (in Russian).

12. Cattaneo C. // Atti Semin. Mat. Fis. Univ. Modena. 1948. V. 3. P. 3-21.

13. Cattaneo C. // Comptes Rendus. 1958. V. 247. P.431-433.

14. Vernotte P. // Comptes Rendus. 1958. V. 246. P. 3154-3155.

15. Vernotte P. // Comptes Rendus. 1961. V. 252. P. 2190-2191.

16. Baumeister K.J., Hamill T.D. // J. Heat Transfer. 1969. V. 91. P. 542-548.

17. Taitel Y. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1972. V. 15. P. 369371.

18. Joseph D. D., Preziosi L. // Rev. Modern Phys. 1989. V. 61. P. 41-73.

19. Joseph D. D., Preziosi L. // Rev. Modern Phys. 1990. V. 62. P. 375-391.

20. Kar A., Chan C.L., Mazumder J. // Int. J. Heat Transfer. 1992. V. 114. P. 14-20.

21. Ozisik M. N., Tzou D.Y. // J. Heat Transfer. 1994. V. 116. P. 526-535.

22. Bai C., Lavine A.S. // J. Heat Transfer. 1995. V. 117. P. 256-263.

23. Jou D., Casas-Väzquez J., Lebon G. Extended Irreversible Thermodynamics. 2nd ed. Berlin: Springer. 1996. 201 p.

24. Barletta A., Zanchini E. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. V. 40. P. 1007-1016.

25. Tzou D.Y. Macro- to Microscale Heat Transfer. Washington: Taylor & Francis. 1997.

26. Kronberg A.E., Benneker A.H., Westerterp K.R. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1998. V. 41. P. 127-137.

27. Wang L. // Int. J. Heat and Mass Transfer. 2000. V. 43. P. 365-373.

28. Lewandowska M., Malinowski L. // Int. Comm. Heat and Mass Transfer. 2006. V. 33. P. 61-69.

29. Terentyev A., Skryl Yu. // arXiv: cond-mat/0507333v1. 2005.

30. Таганов И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса. Л.: Химия. 1979. 208 с.;

Taganov I.N. Modeling Processes of Mass and Energy Transfer. L: Khimiya. 1979. 208 p. (in Russian).

31. Шашков А.Г., Бубнов В.А., Яновский С.Ю. Волновые явления теплопроводности: системно-структурный подход. М.: Едиториал УРСС. 2004. 296 с.;

Sashkov A.G., Bubnov V.A., Yanovskiy S.Yu. Wave Phenomena of Heat Conduction: Structure and System Approach. M.: Editorial URSS. 2004. 296 p. (in Russian).

32. Polyanin A.D. Handbook of Linear Partial Differential Equations for Engineers and Scientists. Boca Raton: Chapman & Hall/CRC Press. 2002. 785 p.

33. Galovic S., Kotoski D. // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. N 5. P. 3063-3070.

34. Vedavarz A., Kumar S., Moallemi M.K. // ASME J. Heat Transfer. 1994. V. 116. N 1. P. 221-224.

35. Ozisik M.N., Tzou D.Y. // ASME J. Heat Transfer. 1994. V. 116. N 3. P. 526-535.

36. Ordóñez-Miranda J., Alvarado-Gil J.J. // Int. J. Therm. Sci. 2009. V. 48. P. 2053-2062.

37. Antaki P.J. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. V. 40. N 13. P. 3247-3250.

38. Roetzel W., Putra N., SaritDas K. // Int. J. Therm. Sci. 2003. V. 42. N 6. P. 541-552.

39. Жоу Д., Касас-Баскес Х., Лебон Д.Ж. Расширенная необратимая термодинамика. М.-Ижевск: РХД. 2006. 528 с.;

Zhou D., Kasas-Beskes X., Lebon D.Zh. Extended Irreversible Thermodynamics. Moscow - Izhevsk. RKhD. 2006. 528 p. (in Russian).

40. Кудинов В.А., Кудинов И.В. // Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2010. № 5 (21). С. 159-169.; Kudinov V.A., Kudinov I.V. // Vestnik Samarskogo Gosu-darstvennogo Tekhnicheskogo Universiteta. Seriya Phisico-Mathematicheskie nauki. 2010. N 5 (21). P. 159-169. (in Russian).

41. Бражников А.М., Карпычев В.А., Лыкова А.В. //

Инж.-физ. журн. 1975. T. 28. № 4. C. 677-680.; Brazhnikov A.V., Karpychev V.A., Lykova A.V. // Ingen. Phyz. Zhurn. 1975. V. 28. P. 677-680 (in Russian).

42. Demirel Y. Nonequilibrium Thermodynamics, Second Edition: Transport and Rate Processes in Physical, Chemical and Biological Systems. 2 Edition. Elsevier Science. 2007. 730 p.

43. Damsen R. A., Al-Odat M. Q., Al-Azab T. A., Shannak B. A., Aa-Hussien F. M. // J. Indian Inst. Sci. 2006. V. 86. P. 695-703.

44. Kaminski W. // ASME J. Heat Transfer. 1990. V. 112. N 3. P. 555-560.

45. Mitra K., Kumar S., Vedavarz A., Moallemi M.K. //

ASME J. Heat Transfer. 1995. V. 117. N 3. P. 568-573.

46. Соболев С.Л. // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 3. С. 42-52; Sobolev S.L. // Zhurnal Tekhnicheskoiy Phyziki. 1998. V. 68. N 3. P. 42-52. (in Russian).

47. Соболев С.Л. // Успехи физ. наук. 1991. Т. 161. № 3. С. 5-29;

Sobolev S.L. // Uspekhi Phizicheskikh Nauk. 1991. V. 161. N 3. P. 5-29. (in Russian).

48. Kalospiros N. S., Edwards B.J., Beris A.N. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1993. V. 36. P. 1191-1200.

49. Fort J., Méndez V. // Rep. Prog. Phys. 2002. V. 65. P. 895954.

50. Беллман Р., Кук К. Дифференциально-разностные уравнения. М.: Мир. 1967. 548 с.;

Bellman R., Kuk K Differential-difference equations. M.: Mir. 1967. 548 p. (in Russian).

51. Polyanin A.D., Zaitsev V.F. Handbook of Nonlinear Partial Differential Equations. Second Edition. Chapman & Hall/CRC Press, Boca Raton, 2012. 1912 p.

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии, кафедра физической химии

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.