Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University32277710.18822/byusu20230160-66MATHEMATICAL MODELING AND INFORMATION TECHNOLOGIESМАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИResearch ArticleInvestigation of heat transfer in a porous material based on triply periodic surfaces of minimal energyИсследование теплопереноса в пористом материале на основе трижды периодических поверхностей минимальной энергииEreminAnton V.ЕреминАнтон Владимирович
Russian Federation

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department "Industrial Heat Power Engineering", Faculty of Heat and Power Engineering

доктор технических наук, доцент, заведующий кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Теплоэнергетического факультета

a.v.eremin@list.ruZininaSofya A.ЗининаСофья Алексеевна
Russian Federation

Postgraduate Student, Assistant of the Department of "Industrial Heat Power Engineering", Faculty of Heat and Power Engineering

аспирант, ассистент кафедры «Промышленная теплоэнергетика» Теплоэнергетического факультета

sofazinina4@gmail.comJohnsonOlatui OluvapelumiОлатуйиОлувапелуми Джонсон
Russian Federation

Postgraduate Student, Department of "Industrial Heat Power Engineering"

аспирант кафедры «Промышленная теплоэнергетика»

olatuyi.oluwapelumi@gmail.comSamara State Technical UniversityФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»0904202319160660904202309042023Copyright ©; 2023, Yugra State UniversityCopyright ©; 2023, Югорский государственный университет2023Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/322777

The subject of research: is a mathematical model of thermal conductivity in a porous flat wall, the structure of which is based on the three times periodic minimal Sean surface I-WP(TPMS).

The purpose of research: to study the course of the heat conduction process in a porous plate at a given porosity. At the same time, the material from which the porous plate is made is PETG plastic.

Methods of research: in this work, the solution was carried out by the finite difference method in the Mathcad software.

Results of the research: temperature distributions were obtained along the spatial coordinate and in time, as well as the distribution of heat flow in time depending on the change in the plate porosity coefficient.

Предмет исследования: математическая модель теплопроводности в пористой плоской стенке, структура которой основана на трижды периодической минимальной поверхности Шона I-WP(TPMS).

Цель исследования: изучение протекания процесса теплопроводности в пористой пластине при заданной пористости. При этом материал, из которого изготовлена пористая пластина, представляет собой пластик PETG.

Методы исследования: в данной работе решение осуществлялось методом конечных разностей в ПО Mathcad.

Основные результаты исследования: получены распределения температуры по пространственной координате и во времени, а также распределение теплового потока во времени в зависимости от изменения коэффициента пористости пластины.

finite difference methodporous plateporositythermal conductivitytri-periodic minimal surfacesметод конечных разностейпористая пластинапористостьтеплопроводностьтрижды периодические минимальные поверхностиKearns, E. R. 3D Printing of Metal-Organic Frameworks for Clean Energy and Environmental Applications / E. R. Kearns, R. Gillespie, D. M. D'Alessandro //Journal of Materials Chemistry A. – 2021.Зарубин, В. С. Сравнительный анализ оценок коэффициента теплопроводности каркаса пористого твердого тела / В. С. Зарубин, С. В. Зарубин, Е. С. Сергеева. – Текст : непосредственный // Машиностроение и компьютерные технологии. – 2017. – №. 7. – С. 15–30.Yu, S. Investigation of functionally graded TPMS structures fabricated by additive manufacturing / S. Yu, J. Sun, J. Bai // Materials & Design. – 2019. – Т. 182. – P. 108021.Asbai-Ghoudan, R. Analytical model for the prediction of permeability of triply periodic minimal surfaces / R. Asbai-Ghoudan, S. R. de Galarreta, N. Rodriguez-Florez // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. – 2021. – Т. 124. – P. 104804.Eremin, A. V. Numerical Study of Hydrodynamic Characteristics of Porous Material Based on Schwarz P Surface / A. V. Eremin at al. // 2021 3rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA). –IEEE, 2021. – Pp. 1030–1032.Дьяченко, С. В. Физико-механические свойства модельного материала с топологией трижды периодических поверхностей минимальной энергии типа гироид в форме куба / С. В. Дьяченко и др. – Текст : непосредственный // Журнал технической физики. – 2018. – Т. 88, № 7. – С. 1014.Брагин, Д. М. Исследование теплоизоляционных свойств композиционного материала с структурой ТПМП / Д. М. Брагин, С. А. Зинина, А. В. Еремин. – Наукосфера, 2021. – № 11(2). – С. 120–124. – Текст : непосредственный.Karmakar S. Numerical investigation of sensing and energy harvesting performance of 0-3 and triply periodic minimal surface-based K 0. 475 N a 0. 475 L i 0. 05 (N b 0. 92 T a 0. 05 S b 0. 03) O 3 and polyethylene piezocomposite: A comparative study / S. Karmakar //Journal of Intelligent Material Systems and Structures. – 2022. – С. 1045389X211063951.Никитин, М. О. Оценка направленных свойств элементарного излучателя методом конечных разностей во временной области / М. О. Никитин // Современные проблемы радиофизики и радиотехники. – 2021. – С. 92. – Текст : непосредственный.Eremin, A. Investigation of the temperature state of fuel elements with a given spatial distribution of heat sources / A. Eremin, K. Gubareva, A. Popov // AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC, 2022. – Т. 2456, №. 1. – Р. 020015.Kudinov, I. V. A method for obtaining analytical solutions to boundary value problems by defining additional boundary conditions / I. V. Kudinov, E. V. Kotova, V. A. Kudinov.Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. – М. : Высш. Школа, 1967. – Текст : непосредственный.Еремин, А. В. Исследование процесса охлаждения многослойной пластины при несимметричных граничных условиях третьего рода / А. В. Еремин. – Текст : непосредственный // Молодежный научный вестник. – 2016. – № 10. – С. 68–73.Амосов, А. А. Вычислительные методы для инженеров : учеб. пособие / А. А. Амосов, Ю. А. Дубинский, Н. В. Копченова. – М. : Высш. шк., 1994. – 544 с. – Текст : непосредственный.Попов А. И. Определение эффективного коэффициента теплопроводности пористого материала с упорядоченной структурой, основанной на ТПМП I-WP / А. И. Попов, Д. М. Брагин, С. А. Зинина, А. В. Еремин, О. Д. Олатуйи. – Текст : непосредственный // Международный журнал информационных технологий и энергоэффективности. – Т. 7, № 3(25). – Ч. 1. – 2022. – С. 61–67.Брагин, Д. М. Тепловой поток в пористой упорядоченной структуре на основе топологии SCHOEN’S I-WP(R) / Д. М. Брагин, С. А. Зинина, А. И. Попов, А. С. Шульга, А. В. Еремин. – Текст : непосредственный // International Scientific Journal.Theoretical & Applied Science. – 2022. – Volume 14. – Р. 145–150.