Solución analítica de la ecuación de Laplace aplicada a un campo de temperaturas en dos dimensiones usando superposición

Palabras clave: campo de temperaturas, ecuación diferencial parcial, separación de variables

Resumen

Dentro del contexto de la creciente demanda de energía a nivel global, los procesos de generación e intercambios energéticos juegan un papel determinante y contienen implícitamente la transferencia de energía térmica. Entre los mecanismos de la transferencia de calor, particularmente cuando la energía térmica se difunde a través de un cuerpo solido la conducción es predominante. En este trabajo se presenta la solución analítica de la ecuación general de conducción de calor, mediante la aplicación del método de solución de ecuaciones diferenciales parciales de la separación de variables para el caso de una placa cuadrada sujeta a condiciones de frontera de tipo Dirichlet para estado estacionario. Los resultados se comparan con un simulador de modelos térmicos, se observa buena concordancia con los resultados del presente trabajo.

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.

Citas

Alifanov O.M. (1974), Solution of an inverse problem of heat conduction by iterations methods, J. Eng. Phys. Thermophys. 26 (4) 471–476.

Bird R., (2006), Transport Phenomena, Limusa -Wiley, Cap 9, pp. 309.

Cain G., Meyer G.H., (2013), Separation of Variables for Partial Differential Equations, Chapman and Hall/CRC

Cengel Y.(2010), Transferencia de calor, Mc Graw Hill. Cap. 282-285.

Fernandes A. P, Marcelo Braga dos Santos, Gilmar Guimarães. (2015), An analytical transfer function method to solve inverse heat conduction problems, Applied Mathematical Modelling 39 (2015) 6897–6914

Guang Xu Yu, Jie Sun, Hua Sheng Wang, Pi Hua Wen, John W. Rose. (2014), Meshless inverse method to determine temperature and heat flux at boundaries for 2D steady-state heat conduction problems, Experimental Thermal and Fluid Science 52 (2014) 156–163.

Holman J.P. (1998), Transferencia de Calor. Mc Graw Hill, Cap 3, pp. 51-54.

Incropera F.P. y Dewit D.P. (1999), Fundamentos de transferencia de calor. Pearson, Cap 4, pp. 162-167.

Jodar L., (1990), A separation of the variables method for solving coupled systems of second-order partial differential equations: exact, approximate solutions and error bounds. Journal of computational and applied mathematics, 31, 243-251.

Kreith F., Manglik R. M., Bohn M.S. (2011), Principles of heat transfer. Cenage Learning, Chapter 2, pp. 106-111.

Kreyszig Erwin. (2003), Matemáticas avanzadas para ingeniería II, Limusa Wiley.

Lesnic D., Elliott L., Ingham D.B., (1996), Application of the boundary element method to inverse heat conduction problems, Int.J.HeatMassTransfer39(7). 1503–1517.

Ozisik M.N. (1993), Heat Conduction, John Wiley, Chapter 1 and 2.

Polyanin A.D., Zhurov A.I., (2020), Separation of variables in PDEs using nonlinear transformations: Applications to reaction-diffusion type equations, Applied mathematics letters, Elsevier, Vol 100.

Rainville Earl. D. (1999), Ecuaciones Diferencilaes Elementales, Trillas. 433-452.

Spiegel Murray R. (1983), Ecuaciones Diferenciales Aplicadas, Prentice-Hall. 560-568.

Shokhal S., Verma S. R., (2021), A Fourier wavelet series solution of partial differential equation through the separation of variables method, Applied Mathematicas and computation, Vol. 338, Elsevier.

Wanxie Z., Xiangxiang Z., (1993), Method of separation of variables and Hamiltonian system, Numerical methods for partials differentials Equations. Vol 9, pp. 63-75.

Welty J., (2008), Funndamentos de Transferencia de Momento, Calor y Masa, Wiley, 5ta Edicion , Cap. 16, pp. 217-221.

Zill D.G., Wright W.S. (2012), Matemáticas avanzadas para ingeniería, Mc Graw Hill, 523-526.

Publicado
2022-12-10
Cómo citar
Benítez Centeno, O. C., López García, E., Vargas Vega, M. G., Ovando Castelar, R., & Moreno Carpintero, E. de J. (2022). Solución analítica de la ecuación de Laplace aplicada a un campo de temperaturas en dos dimensiones usando superposición. Ciencia Latina Revista Científica Multidisciplinar, 6(6), 5796-5809. https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v6i6.3840
Sección
Artículos

Artículos más leídos del mismo autor/a