Численное и компьютерное моделирование для оценки теплопередачи в стеклопакетах

Е. И. Гурина, П. А. Сомова

Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия

Аннотация: В настоящем исследовании осуществляется анализ теплопередачи однокамерного и двухкамерного стеклопакетов, устанавливаемых в наружной и внутренней створках составной конструкции оконного блока с наполнением межстекольного пространства осушенным воздухом и инертными газами. Математическая модель строится на основе решения уравнения теплопроводности с постоянными коэффициентами в двумерной постановке, учитывающей слоистую структуру конструкции с использованием граничных условий III и IV рода. Численная реализация поставленной задачи осуществляется с помощью метода конечных разностей на равномерной сетке с использованием языка программирования С++. Для учета конвективного теплообмена через стеклопакеты проведена серия численных расчетов в ПО ANSYS Fluent. Показано, что снижение конвективных теплопотерь в стеклопакетах возможно за счёт увеличения толщины дистанционной рамки и применения инертных газов с низкой теплопроводностью. Выявлена оптимальная толщина газонаполненной камеры однокамерного стеклопакета (при наполнении воздухом, осушенным воздухом, аргоном, криптоном, ксеноном), обеспечивающая максимальное термическое сопротивление.

Ключевые слова: теплопередача, стеклопакет, уравнение теплопроводности, численное решение, метод конечных разностей.

УДК: 519.6, 532.5

DOI: 10.22363/2413-3639-2025-71-2-221-232