<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD with OASIS Tables with MathML3 v1.4 20241031//EN" "https://jats.nlm.nih.gov/archiving/1.4/JATS-archive-oasis-article1-4-mathml3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" dtd-version="1.4" article-type="research-article" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Математическая физика и компьютерное моделирование</journal-title></journal-title-group><issn publication-format="print">2587-6325</issn><issn publication-format="electronic">2587-6902</issn></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.15688/mpcm.jvolsu.2025.3.7</article-id><article-categories><subj-group><subject>Other</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="ru">УСТАНОВИВШАЯСЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ СТЕНКУ В РЕЖИМЕ ГАРМОНИЧЕСКОГО ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>STEADY-STATE HEAT TRANSFER THROUGH A FLAT WALL IN THE MODE OF HARMONIC SURFACE TEMPERATURE CHANGE</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="ru"><surname>Афанасьев</surname><given-names>Анатолий Михайлович</given-names></name><name xml:lang="en"><surname>Afanasev</surname><given-names>Anatoliy</given-names></name></name-alternatives><xref ref-type="aff" rid="aff1"/><email>a.m.afanasiev@yandex.ru</email><contrib-id contrib-id-type="orcid">0000-0003-3703-3167</contrib-id></contrib><aff-alternatives id="aff1"><aff xml:lang="en"><institution>Volgograd State University</institution></aff><aff xml:lang="ru"><institution>Волгоградский государственный университет</institution></aff></aff-alternatives></contrib-group><pub-date pub-type="epub" iso-8601-date="2025-10-14"><day>14</day><month>10</month><year>2025</year></pub-date><volume>28</volume><issue>3</issue><fpage>76</fpage><lpage>89</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-03-26"><day>26</day><month>03</month><year>2025</year></date><date date-type="accepted" iso-8601-date="2025-06-02"><day>02</day><month>06</month><year>2025</year></date></history><permissions><license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:title="CC BY 4.0"><ali:license_ref>https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/</ali:license_ref><license-p xml:lang="ru">CC BY 4.0</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/archive-ru/521-mathematical-physics-and-computer-simulation-2025-vol-28-no-3/fizika-i-astronomiya/1170-afanasev-a-m-ustanovivshayasya-teploperedacha-cherez-ploskuyu-stenku-v-rezhime-garmonicheskogo-izmeneniya-temperatury-poverkhnosti" xlink:title="https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/archive-ru/521-mathematical-physics-and-computer-simulation-2025-vol-28-no-3/fizika-i-astronomiya/1170-afanasev-a-m-ustanovivshayasya-teploperedacha-cherez-ploskuyu-stenku-v-rezhime-garmonicheskogo-izmeneniya-temperatury-poverkhnosti">https://mp.jvolsu.com/index.php/ru/archive-ru/521-mathematical-physics-and-computer-simulation-2025-vol-28-no-3/fizika-i-astronomiya/1170-afanasev-a-m-ustanovivshayasya-teploperedacha-cherez-ploskuyu-stenku-v-rezhime-garmonicheskogo-izmeneniya-temperatury-poverkhnosti</self-uri><abstract xml:lang="ru"><p>Исследовано установившееся температурное поле в плоской стенке в ситуации, когда на имеющийся между поверхностями стенки постоянный температурный перепад накладываются гармонические колебания температуры одной из поверхностей. Введено понятие комплексного коэффициента теплопередачи по переменной составляющей, понятие характерной для пластины частоты и соответствующего ей характерного периода колебаний, который назван постоянной времени пластины для тепловых процессов. Эта величина оказывается функцией теплофизических характеристик материала стенки и ее толщины. Модуль и аргумент комплексного коэффициента теплопередачи представлены как функции безразмерной переменной, квадрат которой имеет смысл относительной частоты тепловой волны, а обратная величина – смысл относительной глубины проникновения. Показано, что для колебаний, периоды которых превышают постоянную времени пластины, передача тепла через нее происходит примерно так же, как и в случае стационарных полей. Если же период колебаний меньше постоянной времени, то с усилением этого неравенства интенсивность передаваемого через пластину теплового потока монотонно уменьшается и стремится к нулю. В качестве примера произведен расчет характеристик теплопередачи в гармоническом режиме для стенок из меди и строительного кирпича. Полученные результаты найдут применение в теории теплообменных аппаратов рекуперативного типа, в теории алгоритмов для расчета колебаний температуры и влажности внутри помещений, вызванных колебаниями характеристик внешней среды, в теории методов для определения теплофизических характеристик материалов на основании данных измерений, то есть при решении обратных задач теории теплопроводности.</p></abstract><abstract xml:lang="en" abstract-type="summary"><p>A steady-state temperature field in a flat wall is investigated in a situation where harmonic fluctuations in the temperature of one of the surfaces are superimposed on a constant temperature difference between the wall surfaces. The concept of a complex coefficient of heat transfer over a variable component, the concept of a frequency characteristic of the plate and the corresponding characteristic period of oscillation, which is called the time constant of the plate for thermal processes, is introduced. This value turns out to be a function of the thermophysical characteristics of the wall material and its thickness. The modulus and argument of the complex heat transfer coefficient are presented as functions of a dimensionless variable, the square of which has the meaning of the relative frequency of the heat wave, and the inverse value has the meaning of the relative depth of penetration. It is shown that for oscillations with periods exceeding the time constant of the plate, heat transfer through it occurs in approximately the same way as in the case of stationary fields. If the oscillation period is less than the time constant, then with an increase in this inequality, the intensity of the heat flux transmitted through the plate decreases monotonously and tends to zero. As an example, the heat transfer characteristics in the harmonic mode for walls made of copper and building bricks are calculated. The results obtained will find application in the theory of heat exchangers of the regenerative type, in the theory of algorithms for calculating fluctuations in indoor temperature and humidity caused by fluctuations in environmental characteristics, in the theory of methods for determining the thermophysical characteristics of materials based on measurement data, i.e. when solving inverse problems of the theory of thermal conductivity.</p></abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>математическая физика</kwd><kwd>теория теплопроводности</kwd><kwd>плоскослоистые среды</kwd><kwd>тепловые волны</kwd><kwd>гармонический режим</kwd><kwd>частотная характеристика</kwd><kwd>коэффициент теплопередачи</kwd><kwd>теплообменные аппараты</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>mathematical physics</kwd><kwd>theory of thermal conductivity</kwd><kwd>planelayered media</kwd><kwd>heat waves</kwd><kwd>harmonic mode</kwd><kwd>frequency response</kwd><kwd>heat transfer coefficient</kwd><kwd>heat exchangers</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><ref id="ref1"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Абрамовиц, M. Справочник по специальным функциям / M. Абрамовиц, И. Стиган. — М. : Наука, 1979. — 832 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref2"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Афанасьев, А. M. Обобщение задачи Фурье о температурных волнах в полупространстве / А. M. Афанасьев, Ю. С. Бахрачева // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2021. — Т. 24, № 2. — C. 13–12. — DOI: http://dx.doi.org/10.18469/1810-3189.2021.24.2.13-21</mixed-citation></ref><ref id="ref3"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Афанасьев, А. M. Задача о тепломассообмене полупространства с воздушным потоком при периодическом изменении температуры воздуха / А. M. Афанасьев,Ю. С. Бахрачева // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2024. — Т. 27, № 2. — C. 14–28. — DOI: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2024.2.2</mixed-citation></ref><ref id="ref4"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Афанасьев, А. M. Решение задач геокриологии на основе формул для затухающих гармонических волн тепломассопереноса в однородном полупространстве / А. M. Афанасьев, Ю. С. Бахрачева // Инженерно-физический журнал. — 2023. — Т. 96, № 2. — C. 392–400.</mixed-citation></ref><ref id="ref5"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Афанасьев, А. M. Решение задач геокриологии на основе обобщенной теории Фурье для температурных волн в полупространстве / А. M. Афанасьев, Ю. С. Бахрачева // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. — 2024. — Т. 27, № 4. — C. 83–93. — DOI: https://doi.org/10.18469/1810-3189.2024.27.4.83-93</mixed-citation></ref><ref id="ref6"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Ахмадиев, Ф. Г. Математическое моделирование процесса теплопередачи через многослойные ограждающие конструкции зданий / Ф. Г. Ахмадиев, Р. Ф. Гиззятов // Инженерно-физический журнал. — 2022. — Т. 95, № 5. — C. 1155–1165.</mixed-citation></ref><ref id="ref7"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Баскаков, C. И. Радиотехнические цепи и сигналы / C. И. Баскаков. — М. : Высш. шк., 1983. — 536 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref8"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Борн, М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. — М. : Наука, 1970. — 856 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref9"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Виноградова, М. Б. Теория волн / М. Б. Виноградова, О. В. Руденко. — М. : Наука, 1979. — 384 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref10"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Зоммерфельд, А. Дифференциальные уравнения в частных производных физики / А. Зоммерфельд. — М. : Изд-во иностр. лит., 1950. — 457 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref11"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. — М. : Наука, 1964. — 488 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref12"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. — М. : Издательская группа URSS, 2023. — 416 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref13"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Лыков, А. В. Теория теплопроводности / А. В. Лыков. — М. : Высш. шк., 1967. — 600 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref14"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Михеев, М. А. Основы теплопередачи / М. А. Михеев, И. М. Михеева. — М. : Бастет, 2010. — 344 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref15"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Морс, Ф. М. Методы теоретической физики. Т. 2 / Ф. М. Морс, Г. Фешбах. — М. : Изд-во иностр. лит., 1960. — 886 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref16"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Никольский, В. В. Электродинамика и распространение радиоволн / В. В. Никольский, Т. И. Никольская. — М. : Наука, 1989. — 544 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref17"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Пехович, А. И. Расчеты теплового режима твердых тел / А. И. Пехович, В. М. Жидких. — Л. : Энергия, 1976. — 352 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref18"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Радиационно-конвективный теплообмен здания с окружающей средой при воздействии солнечного излучения / Б. И. Басок, В. Г. Новиков, Б. В Давыденко, Т. Г. Беляева, М. П. Новицкая, Р. Я. Сороковой // Инженерно-физический журнал. — 2020. — Т. 93, № 1. — C. 48–57.</mixed-citation></ref><ref id="ref19"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Соколов, А. К. Решение обратной задачи теплопроводности для симметричного температурного поля пластины, аппроксимированного степенными функциями / А. К. Соколов // Известия РАН. Энергетика. — 2017. — № 6. — C. 108–118.</mixed-citation></ref><ref id="ref20"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Стрэттон, Дж. А. Теория электромагнетизма / Дж. А. Стрэттон. — М.; Л. : ОГИЗ-Гостехиздат, 1948. — 539 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref21"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Тихонов, А. Н. Уравнения математической физики / А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. — М. : Наука, 1966. — 724 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref22"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Франк, Ф. Дифференциальные и интегральные уравнения математической физики. Ч. 2 / Ф. Франк, Р. Мизес. — Л.; М. : ОНТИ, Гл. ред. общетехн. лит., 1937. — 998 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref23"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Шимони, К. Теоретическая электротехника / К. Шимони. — М. : Мир, 1964. — 773 c.</mixed-citation></ref><ref id="ref24"><mixed-citation publication-type="other" xml:lang="ru">Эккерт, Э. Р. Теория тепло- и массообмена / Э. Р. Эккерт, Р. М. Дрейк. — М.; Л. : Госэнергоиздат, 1961. — 680 c.</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
