The application of finite elements to heat conduction problems involving latent heat: Fid-Bau Portal

The application of finite elements to heat conduction problems involving latent heat

Zienkiewicz, O. C. / Parekh, C. J. / Wills, A. J.

Summary The Application of Finite Elements to Heat Conduction Problems Involving Latent Heat A finite element method is developed for the solution of heat conduction problems which involve latent heat. The method is superior to other wellknown approaches to these problems in that it allows a wider range of material properties and boundary conditions to be dealt with, such as are encountered in complex engineering operations like ground freezing. The method is applied to simple triangular finite elements in this paper, although it could be extended to other types of element including three-dimensional ones. Several example problems are discussed and illustrated, and comparisons are made with other approaches where these can also be used.

Zusammenfassung Die Anwendung endlicher Elemente auf Wärmeleitprobleme im Zusammenhang mit latenter Wärme Zur Lösung von Wärmeleitproblemen im Zusammenhang mit latenter Wärme ist eine Finite-Element-Methode entwickelt worden. Diese Methode ist allen wohlbekannten Lösungsversuchen insofern überlegen, als sie die Behandlung einer größeren Vielfalt von Werkstoffeigenschaften sowie Grenzbedingungen gestattet, wie sie in komplexen technischen Aufgaben, z. B. der Bodengefrierung, auftreten. In dieser Abhandlung wird die Methode auf einfache dreieckige begrenzte Elemente angewendet, obwohl sie auch auf andere Elementtypen, einschließlich dreidimensionaler Elemente, ausgedehnt werden könnte. Mehrere Problemstellungen werden anhand von Beispielen erörtert und näher erläutert; ferner werden Vergleiche mit anderen Lösungsversuchen angestellt, bei denen sich diese ebenfalls verwenden lassen.

Résumé L'application des éléments finis aux problèmes de conduction de chaleur dans lesquels entre en jeu la chaleur latente Une méthode par éléments finis est mise au point pour la solution des problèmes de conduction de chaleur dans lesquels entre en jeu la chaleur latente. Elle est supérieure à d'autres méthodes bien connues pour aborder ces problèmes du fait qu'elle permet de tenir compte d'un plus grand nombre de propriétés du matériau et de conditions aux limites, telles qu'elles se présentent dans les opérations complexes de génie civil comme la congélation du sol. La méthode est appliquée dans cet exposé à de simples éléments triangulaires finis, mais elle peut s'appliquer également à d'autres types d'éléments y compris ceux à trois dimensions. Plusieurs problèmes y sont discutés et illustrés en qualité d'exemples, on y fait des comparaisons avec d'autres méthodes quand celles-ci peuvent être mises en oeuvre.