ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ВАКУУМНО-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКЕ

Авторы

  • Аяулым Рахматулина Институт механики и машиностроения имени У. А. Джолдасбекова https://orcid.org/0000-0001-6670-7496
  • Аршын Алтыбай Институт математики и математического моделирования https://orcid.org/0000-0003-4939-8876
  • Нұрбибі Иманбаева Satbayev University https://orcid.org/0000-0001-6889-3421
  • Арман Молдашев Институт механики и машиностроения имени У. А. Джолдасбекова https://orcid.org/0009-0006-6307-6397

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-135-6-393-401

Ключевые слова:

Численное моделирование, тепломассоперенос, процесс вакуумной сушки, уравнение теплопроводности.

Аннотация

В настоящем исследовании мы проводим комплексное численное моделирование для изучения сложностей явлений тепло- и массопереноса в процессе вакуумной сушки. В частности, мы сосредоточены на важнейшем третьем этапе вакуумной сушки, который включает в себя процесс нагрева. Чтобы точно смоделировать эти явления, мы использовали сложное трехмерное уравнение теплопроводности, сформулированное в цилиндрических координатах, которое отражает тонкую динамику системы. Кроме того, чтобы гарантировать надежность и достоверность нашей модели, был проведен строгий анализ устойчивости и точности конечно-разностных уравнений, используемых в моделировании. Результаты этого моделирования были затем тщательно визуализированы, что дало интуитивное представление о механизмах тепло- и массопереноса, действующих в процессе вакуумной сушки. Этот подход не только расширяет наше понимание процесса сушки, но и способствует совершенствованию методов численного моделирования при исследовании систем вакуумной сушки.

Биографии авторов

Аяулым Рахматулина, Институт механики и машиностроения имени У. А. Джолдасбекова

PhD, ассоциированный профессор, Алматы, Казахстан, kazrah@mail.ru

Аршын Алтыбай, Институт математики и математического моделирования

PhD, Almaty, Kazakhstan, arshyn.altybay@gmail.com

Нұрбибі Иманбаева, Satbayev University

к.т.н., Алматы, Казахстан, imanbaevan@mail.ru

Арман Молдашев, Институт механики и машиностроения имени У. А. Джолдасбекова

младший научный сотрудник, Алматы, Казахстан, armanmoldashev@gmail.com  

Библиографические ссылки

Jennings, T. A. (2020). Principles of Freeze-Drying. The Pharmaceutical Journal, 304(7890).

Liu, F., Zhang, M., and Bhandari, B. (2018). Understanding the Impact of Freeze-Drying on the Structural Quality of Foods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 58(14), 2365-2378.

Smith, A., and Jones, B. (2019). Advances in Numerical Simulation of the Freeze-Drying Process. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 137(1), 37-45.

Patel, R. K., Robinson, D., and Lee, P. Y. (2021). Numerical Modelling of Heat and Mass

Transfer in Vacuum Drying of Food Products. Food Engineering Reviews, 13(2), 210-230.

Mujumdar, A.S., Law, C.L., and Chen, X.D. (2017). Drying Technology: Trends and Applications in Postharvest Processing. Drying Technology, 35(7), 779-785.

Chen, X.D., and Mujumdar, A.S. (2007). Drying Technologies in Food Processing. In Food

Engineering Series (Vol. 7). Springer.

Endalew G. T. (2022). Numerical Solution of Three-Dimensional Transient Heat Conduction

Equation in Cylindrical Coordinates. Journal of Applied Mathematics, vol. 2022, Article ID

, 8 pages, . https://doi.org/10.1155/2022/1993151

Mori C. N. T., and Rom ̃ao E. C. (2015). Numerical simulation by finite difference method of

D convection-diffusion in cylindrical coordinates, Applied Mathematical Sciences, vol. 9, no.

, pp. 6157–6165.

von Neumann, J., and Richtmyer, R. D. (2004) A Method for the Numerical Calculation of

Hydrodynamic Shocks, J. Appl. Phys., vol 21, no.3, pp. 232–237.

Yue P., Xiao H., and Xiuming W. (2023) 3D Viscoelastic Finite-Difference Analysis of the

Monopole Acoustic Logs in Cylindrical Coordinates. Journal of Theoretical and Computational

AcousticsVol. 31, No. 01, 2250006 https://doi.org/10.1142/S2591728522500062

Altybay, A., Ruzhansky, M., Tokmagambetov, N. (2020) A parallel hybrid implementation

of the 2D acoustic wave equation. International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical

Simulation. Vol.21(7-8), pp.821-827

Shiferaw A. and Mittal R. C. (2013). Fast finite difference solutions of the three dimensional Poisson’s equation in cylindrical coordinates, American Journal of Computational Mathematics, vol. 2013, no. 3, pp. 3056–3361.

Salehi M., Granpayeh N. (2020). Numerical solution of the Schr ̈odinger equation in polar coordinates using the finite difference time-domain method, Journal of Computational Electronics, vol. 19, no. 1, pp. 91–102, .

Jalghaf, H. K., Endre K., Imre F. B., and L ́aszl ́o M.(2023). Analytical Solution and Numerical Simulation of Heat Transfer in Cylindrical- and Spherical-Shaped Bodies Computation 11, no. 7: 131. https://doi.org/10.3390/computation11070131

Загрузки

Опубликован

24.09.2024

Как цитировать

Rakhmatulina, A., Altybay, A., Imanbayeva, N. ., & Moldashev, A. (2024). ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ВАКУУМНО-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКЕ. Вестник КазАТК, 135(6), 393–401. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-135-6-393-401

Выпуск

Раздел

Автоматизация, телемеханика, связь, компьютерные науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)