بررسی انتقال‌حرارت هدایت غیرفوریه‌ای در شن با استفاده از مدل‌های بر پایه حساب کسری

در این مقاله، به بررسی هدایت حرارتی غیرفوریه در شن ریخته‌گری پرداخته شده‌است که درون یک جعبه قرار داشته و ناگهان تحت یک شارگرمایی لحظه‌ای قرار می‌گیرد. با توجه به ناکارآمدی مدل فوریه در مدل کردن رفتار این مسئله به سبب وجود اختلاف انتقال‌حرارت بین فازهای شن و توانایی مدل‌های بر پایه حساب کسری در مدل کردن رفتارهای غیرعادی در مواد مختلف، در این مقاله از مدل‌های بر پایه حساب کسری استفاده شده که به تازگی وارد حوزه فیزیک شده‌اند. خواص ترموفیزیکی، شرایط مرزی و اولیه مسئله معلوم است. مسئله در یک الگوریتم سعی و خطا به منظور بدست آوردن مقادیر تاخیر زمانی و مرتبه کسری با استفاده از یک روش ضمنی گسسته‌سازی و حل شده‌است. نتایج نشان می‌دهند که مدل کسری استفاده شده برای شرایط فراپخشی و فروپخشی هیچ کدام به تنهایی قادر به مدل کردن انتقال‌حرارت در شن نیستند. همچنین می‌توان مشاهده نمود که در لحظات اولیه شرایط فروپخشی و در لحظات بعدی شرایط فراپخشی حاکم بر مسئله می‌باشد. با بکارگیری همزمان مدل‌های فروپخشی و فراپخشی، نتایچ عددی حاضر توانسته‌اند داده‌های تجربی مربوط به توزیع دما درون جعبه را هم‌پوشانی کنند.