В технологических расчетах температурных полей при нагреве различных изделий движущимся источником тепла используются формулы, полученные путем наложения действия мгновенных источников теплоты или из решения краевой задачи с применением функции Грина.
В настоящей работе предлагается методика расчета температуры для случая обработки толстой массивной плиты быстроперемещающимся интенсивным источником тепла (факелом многодугового плазмотрона). В ней учитывается конечная толщина плиты и теплоотвод с обрабатываемой поверхности, не используются асимптотические приближения при получении окончательного выражения, что дает возможность определить температуру для любой точки плиты.
Задача о стационарном температурном поле решалась в координатах, связанных с движущимся источником теплоты. Для моделирования действия внешнего источника тепла (плазмотрона) в дифференциальное уравнение теплопроводности введена функция внутренних источников теплоты, имеющая гауссов характер. Предполагается, что теплообмен с окружающей средой происходит только на обрабатываемой поверхности.
Расчет распределения температуры по полученным соотношениям был выполнен для бетонной плиты толщиной 0,3 м при подводимой мощности плазмотрона 5 кВт.
Анализ результатов расчета показал, что максимальная температура на поверхности плиты при скорости движения плазмотрона 0,3 м/с составляет 1700 °С; а с увеличением глубины максимальная температура быстро падает (на глубине 5 мм максимальная температура составляет 96 °С). С увеличением скорости движения нагревателя максимальная температура значительно уменьшается (при скорости 1 м/с максимальная температура в 2 раза ниже – 850 °С). Результаты расчетного эксперимента хорошо согласуются с данными измерения температуры в строительной конструкции, приведенными в [1].
Южно-Уральский государственный университет https://susu.ru