ДЗ 2: Домашнее задание №2 по ТМПвНО: теплопередача в ГО

Задание:
Рассчитать теплопередачу через теплоизолированную стенку со шпангоутами методом конечных элементов.
Цель:
Определить коэффициент теплопередачи через стенку со шпангоутами для различных сочетаний материалов шпангоутов и наружных слоев стенки, а также сравнить полученные результаты между собой и со случаем отсутствия шпангоутов.
Условия задания:
В составе некоторой теплоизолированной стенки могут использоваться пенополиуретановая теплоизоляция, алюминиевый сплав у близкий к нему по прочностным свойствам стеклопластик. Эти материалы имеют заданную теплопроводность λ_ти=0,05 Вт/(м⸱К), λ_а=100 Вт/(м⸱К) и λ_с=0,4 Вт/(м⸱К) соответственно.
Стенка состоит из трех слоев, внутренний из которых выполняется из теплоизоляции и имеет толщину δ_ти, а оба наружных, имеющих одинаковую толщину δ₁, - из алюминиевого сплава или стеклопластика.
В слое теплоизоляции с шагом В установлены шпангоуты двутаврового сечения, все элементы которых имеют толщину δ_шп. Шпангоуты установлены таким образом, что занимают всю высоту сечения слоя и своими полками прилегают без зазора к обоим наружным слоям стенки. Ширина шпангоутов составляет b.
Считая стенку бесконечной и коэффициенты теплоотдачи на обеих ее поверхностях стремящимися к бесконечности, определить с помощью метода конечных элементов коэффициент теплопередачи через стенку для следующих расчетных случаев:

1. При отсутствии шпангоута для наружных слоев стенки из алюминиевого сплава;
2. При отсутствии шпангоута для наружных слоев стенки из стеклопластика;
3. При наружных слоях стенки и шпангоуте из алюминиевого сплава;
4. При наружных слоях стенки и шпангоуте из стеклопластика;
5. При наружных слоях стенки из стеклопластика и шпангоуте из алюминиевого сплава;
6. При наружных слоях стенки из алюминиевого сплава и шпангоуте из стеклопластика.

Вариант расчета задания:
d1=13 мм, d2 =13 мм, b=60 мм, d3=100 мм, B=360 мм, Т₁ = 0 ºС, Т₂ = 100 ºС.