توزیع دمای گذرا و پایا در پوشش های سد حرارتی تحت بارگذاری شوک حرارتی و هارمونیک حرارتی

این مطالعه به بررسی میدان دما در سیستم های پوشش سد حرارتی تحت بارگذاری حرارتی پایا و گذرا می پردازد. پوشش سرامیکی با ضخامت محدود به بستر با ضخامت 5/1 سانتیمتر متصل شده است. بعد طولی لایه ها در مقابل ضخامتشان بسیار بیشتر است. ابتدا توزیع دمای پایا در داخل سیستم پوشش/ بستر به واسطه اعمال توزیع دمای غیریکنواخت بر روی مرزهای سیستم بدست آمد. سپس توزیع دمای پایا به عنوان شرط اولیه به مسیله گذرا معرفی شده و میدان دمای گذرا درون پوشش و بستر ارایه شد. سپس بارگذاری های از نوع شوک حرارتی بر روی مرز بالایی پوشش اعمال شد و اثرات هر یک از این بارگذاری ها بر روی رفتار میدان دما در سیستم پوشش/ بستر بررسی گردید. به منظور بررسی پاسخ گذرای حرارتی از معادلات انتقال حرارت غیرفوریه ای با تاخیر دو فازی استفاده شد. جهت حل معادلات انتقال حرارت از تبدیلات انتگرالی فوریه و لاپلاس استفاده گردید. معادلات حاکم بر دما به کمک تبدیلات مذکور، به انضمام شرایط مرزی به روش تحلیلی حل شدند. با اعمال بارگذاری شوک حرارتی و متناوب حرارتی بر روی مرز آزاد پوشش و دستیابی به توزیع دما در لایه های پوشش و بستر، ملاحظه شد که بسته به نوع بارگذاری حرارتی، این لایه نقش چشمگیری در کاهش اثرات بار حرارتی در بستر ایفا می کند. طبق نتایج، تاثیر شوک حرارتی پس از 4/13 ثانیه در فاصله ی 1 سانتیمتری از سطح آزاد پوشش سرامیکی احساس گشت. پس از موقعیت عمودی250 میکرون، تغییر در فرکانس بارگذاری هارمونیک حرارتی موجب نوسانات دما نخواهد شد.