Comparación de métodos analíticos y métodos numéricos en la modelización del fenómeno físico de la conducción de calor con radiación libre

Abstract

El desarrollo de la configuración matemática para modelar los fenómenos de conducción de calor en presencia de efectos radiactivos es bien conocido. La importancia en el estudio de la conducción de calor en relación con los efectos radiactivos es relevante en varias aplicaciones de ingeniería como la combustión, la ciencia de materiales, la mecánica de fluidos y otras áreas. Esta investigación se basa en el modelo matemático de la ecuación del calor para estudiar el fenómeno físico de la transferencia de calor a lo largo de una barra metálica con las caras ligeramente aisladas con el efecto de la radiación libre. Para calcular la función de temperatura que permite modelar el proceso de transferencia de calor a lo largo de la barra, se construye paso a paso la solución en serie de Fourier, además se da un método alternativo de cálculo de la temperatura mediante el método numérico explícito. El cálculo de la temperatura a lo largo de la barra se compara mediante el método analítico y el numérico calculando el porcentaje de error y se trazan diferentes perfiles de temperatura para verificar el ajuste de los dos enfoques. Los métodos desarrollados a lo largo de la investigación pueden extenderse a otros tipos de fenómenos físicos que son útiles en investigaciones relacionadas y en la enseñanza de asignaturas de ingeniería como mecánica de fluidos y transferencia de calor.