Nem-Fourier hővezetési egyenlet numerikus és kísérleti vizsgálata
A hővezetéssel kapcsolatos számítások kitüntetett fontosságúak olyan mérnöki feladatok során, ahol a vezető közeg nem homogén. Az ilyen számítások sarokköve a Fourier-egyenlet. A műszaki tudományterületek fejlődésével egyre kisebb és kisebb méretet, hőmérsékletet és időskálákat érünk el. Ez ahhoz a régóta ismert megfigyeléshez vezetett, miszerint ezen különlegesnek mondható körülmények esetén a klasszikus Fourier-egyenlet már nem szolgáltat helyes leírást a folyamatokra.
A nem-Fourier jelleget mutató hővezetést célzó kutatások azonban fény derítettek arra a megállapításra, hogy az előbb említett extrémnek mondható körülmények nem feltételei az eltérő viselkedésnek. Az anyagi inhomogenitás is okozhat ilyesfajta eltérést, akár szobahőmérsékleten is.
A dolgozat során több különböző, jellemzően inhomogén belső szerkezetű mintán végeztem hőimpulzus méréseket, amely az egyik legelfogadottabb eljárás a hőfokvezetési tényező meghatározására. A minták között szerepelnek különféle kőzetek, fémhab, alumínium-polisztirol kompozit és félvezető lapka is. A kapott eredményeket numerikus szimuláció segítségével értékeltük ki.
A nemegyensúlyi termodinamika elméleti hátteret biztosít a jelenség leírására és az anyagi viselkedés effektív modellezésére. A nem-Fourier viselkedést okozó hővezetési mechanizmus mélyebb megértésére végeselem modellt állítottam fel.
A kutatás hosszú távú célja, hogy az elmélet által megjósolt nem-Fourier viselkedést a gyakorlatba is átültessük és a mérnöki problémák megoldásában is alkalmazhatóvá tegyük.
szerző
-
Lovas Ádám
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Kovács Róbert
Egyetemi docens, Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék
