دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 2 2017 07 23 Analytical Solution for Temperature, Stress and Displacement Fields for a Hollow Cylinder Subjected to Asymmetric and Time Dependent Heat Flux حل تحلیلی دوبعدی میدان دما، تنش و جابجایی برای یک استوانه توخالی با شار حرارتی نامتقارن و زمانمند 253 260 791 10.22060/mej.2016.791 FA عادل بیدزرد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران مجتبی محزون دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران محمود یعقوبی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران Journal Article 2015 07 13 In present paper, a two dimensional analytical solution for temperature, stress and<br />displacement fields in a hollow cylinder is developed. An asymmetric and time dependent heat flux<br />is exposed on outer surface of the hollow cylinder. Moreover, the cylinder carries a fluid that transfers<br />heat through convection on its inner surface. The separation of variable method is implemented to<br />obtain temperature field. Also, stress distribution is taken by means of thermal stress function method.<br />Afterwards, displacement components are obtained by means of stress-strain and strain-displacement<br />relations. The cylinder is regarded as a model for the absorber tube of parabolic trough collector. Using<br />the analytical solution together with the actual properties of the model in solar power plant in Shiraz<br />city, results are presented for a period of twelve hours from 06:00 a.m. till 06:00 p.m. The analytical<br />solution is employed to extract numerical results using MATLAB software package. The results are also<br />validated with those given by FEM, conducted via ANSYS computer code. Finally, it is concluded that<br />differences between the results of analytical solution and outputs of ANSYS are result of of infirmity of<br />MATLAB software package in calculating the Kelvin functions with high accuracy. در این مقاله یک حل تحلیلی دو بعدی برای میدان دما، تنش و جابجایی ها در استوانه ای تو خالی ارائه شده است. در سطح بیرونی این استوانه ی تو خالی، شار حرارتی نا متقارن و وابسته به زمان اعمال شده است. همچنین این استوانه حامل سیال است و در سطح داخلی به صورت جابجایی، تبادل حرارت می کند. از روش جدا سازی متغیر ها برای بدست آوردن میدان دما استفاده شده است. همچنین توزیع تنش ها بوسیله تابع تنش حرارتی بدست می آید. سپس به کمک روابط تنش-کرنش و کرنش-جابجایی، مولفه های جابجابی بدست آمده اند. این استوانه به عنوان مدلی از لوله گیرنده‌ی کلکتور سهموی خطی در نظر گرفته شده است. با استفاده از حل تحلیلی، نتایج برای مدل واقعی موجود در نیروگاه خورشیدی شیراز در یک دوره دوازده ساعته که از شش صبح تا شش بعد از ظهر طول می-کشید به دست آمد. حل تحلیلی با استفاده از نرم افزار متلب برای نتایج عددی بکار گرفته شده است. همچنین نتایج برای اعتبارسنجی با روش المان محدود نرم افزار انسیس مقایسه شده است. در انتها به این نتیجه رسیدیم که اختلاف بوجود آمده بین نتایج حل تحلیلی و خروجی نرم افزار انسیس به علت عدم توانایی نرم افزار متلب در توانایی محاسبه دقیق توابع کلوین است. https://mej.aut.ac.ir/article_791_df7f28ac89ca37bf1abd2f6c184fe1cf.pdf