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2014 | OriginalPaper | Buchkapitel

Approximations to the Solution of the Frank-Kamenetskii Equation in a Spherical Geometry

verfasst von : Moustafa Aly Soliman

Erschienen in: Advances in Applied Mathematics

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

In this paper, an approximate analytical solution for Frank-Kamenetskii equation modeling a thermal explosion in a sphere, is obtained. The approximate solution is obtained by perturbation methods in terms of small and large distance parameter. The approximate solution is compared with the numerical solution obtained from an initial value problem formulation to the original boundary value problem. The approximate solution obtained is valid for all values of the distance parameter. For the original boundary value problem and for a given Frank-Kamenetskii parameter, a nonlinear algebraic equation needs to be solved to be able to apply the approximate solution.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Frank-Kamenetskii, D.A.: Diffusion and Heat Exchange in Chemical Kinetics. Princeton University Press, Princeton, NJ (1955) Frank-Kamenetskii, D.A.: Diffusion and Heat Exchange in Chemical Kinetics. Princeton University Press, Princeton, NJ (1955)
2.
Zurück zum Zitat Aris, R.: The Mathematical Theory of Diffusion and Reaction in Permeable Catalysts, Vol. I. Oxford University Press, New York (1975) Aris, R.: The Mathematical Theory of Diffusion and Reaction in Permeable Catalysts, Vol. I. Oxford University Press, New York (1975)
3.
Zurück zum Zitat Chandrasekhar, S.: An Introduction to the Study of Stellar Structure. Dover Publications, New York (1967) Chandrasekhar, S.: An Introduction to the Study of Stellar Structure. Dover Publications, New York (1967)
4.
Zurück zum Zitat Steggerda, J.J.: Thermal stability: an extension of Frank-Kamenetskii’s theory. J. Chem. Phys. 43, 4446–4448 (1965)CrossRef Steggerda, J.J.: Thermal stability: an extension of Frank-Kamenetskii’s theory. J. Chem. Phys. 43, 4446–4448 (1965)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Hlavacek, V., Marek, M.: Modelling of chemical reactors-IX the non-isothermal zero-order reaction within a porous catalyst particle. Chem. Eng. Sci. 23, 865–880 (1968)CrossRef Hlavacek, V., Marek, M.: Modelling of chemical reactors-IX the non-isothermal zero-order reaction within a porous catalyst particle. Chem. Eng. Sci. 23, 865–880 (1968)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Moise, A., Pritchard, H.O.: Newton-variational solution of the Frank-Kamenetskii thermal explosion problem. Can. J. Chem. Eng. 67, 442–445 (1989)CrossRef Moise, A., Pritchard, H.O.: Newton-variational solution of the Frank-Kamenetskii thermal explosion problem. Can. J. Chem. Eng. 67, 442–445 (1989)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Nazari-Golshan, A., Nourazar, S.S., Ghafoori-Fard, H., Yildirim, A., Campo, A.: A modified homotopy perturbation method coupled with the Fourier transform for nonlinear and singular Lane-Emden equations. Appl.Math. Lett. 26, 1018–1025 (2013)CrossRefMathSciNet Nazari-Golshan, A., Nourazar, S.S., Ghafoori-Fard, H., Yildirim, A., Campo, A.: A modified homotopy perturbation method coupled with the Fourier transform for nonlinear and singular Lane-Emden equations. Appl.Math. Lett. 26, 1018–1025 (2013)CrossRefMathSciNet
8.
Zurück zum Zitat Enig, J.W.: Critical parameters in the poisson-boltzmann equation of steady-state thermal explosion theory. Combust. Flame 10, 197–199 (1967) Enig, J.W.: Critical parameters in the poisson-boltzmann equation of steady-state thermal explosion theory. Combust. Flame 10, 197–199 (1967)
9.
Zurück zum Zitat Adler, J.: The spherical Liouville and associated differential equations. IMA J. Appl. Math. 76, 817–833 (2011)MATHMathSciNet Adler, J.: The spherical Liouville and associated differential equations. IMA J. Appl. Math. 76, 817–833 (2011)MATHMathSciNet
10.
Zurück zum Zitat Bazley, N.W., Wake, G.C.: Criticality in a model for thermal ignition in three or more dimensions. Z. Angew. Math. Phys. 32, 594–602 (1981)CrossRefMathSciNet Bazley, N.W., Wake, G.C.: Criticality in a model for thermal ignition in three or more dimensions. Z. Angew. Math. Phys. 32, 594–602 (1981)CrossRefMathSciNet
11.
Zurück zum Zitat Gustafson, K.E., Eaton, B.E.: Exact solutions and ignition parameters in the Arrhenius conduction theory of gaseous thermal explosion. Z. Angew. Math. Phys. 33, 392–405 (1982)CrossRefMATHMathSciNet Gustafson, K.E., Eaton, B.E.: Exact solutions and ignition parameters in the Arrhenius conduction theory of gaseous thermal explosion. Z. Angew. Math. Phys. 33, 392–405 (1982)CrossRefMATHMathSciNet
12.
13.
Zurück zum Zitat Boyd, J.P.: One-point pseudospectral collocation for the One dimensional Bratu equation. Appl. Math. Comp. 217, 5553–5565 (2011)CrossRefMATH Boyd, J.P.: One-point pseudospectral collocation for the One dimensional Bratu equation. Appl. Math. Comp. 217, 5553–5565 (2011)CrossRefMATH
14.
Zurück zum Zitat Soliman, M.A.: Rational approximation for the one-dimensional Bratu equation. International Journal of Engineering and Technology 13(5), 24–39 (2013) Soliman, M.A.: Rational approximation for the one-dimensional Bratu equation. International Journal of Engineering and Technology 13(5), 24–39 (2013)
15.
Zurück zum Zitat Harley, C., Momoniat, E.: Alternate derivation of the critical value of the Frank-Kamenetskii parameter in cylindrical geometry. J. Nonlinear Math. Phys. 15, 69–76 (2008)CrossRefMathSciNet Harley, C., Momoniat, E.: Alternate derivation of the critical value of the Frank-Kamenetskii parameter in cylindrical geometry. J. Nonlinear Math. Phys. 15, 69–76 (2008)CrossRefMathSciNet
17.
Zurück zum Zitat Horedt, G.P.: Seven-digit tables of Lane-Emden functions. Astrophys. Space Sci. 126, 357–408 (1986)CrossRef Horedt, G.P.: Seven-digit tables of Lane-Emden functions. Astrophys. Space Sci. 126, 357–408 (1986)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat Petzold, L.: A description of DASSL: A differential algebraic system solver. SAND 82–8637 (1982) (September) Petzold, L.: A description of DASSL: A differential algebraic system solver. SAND 82–8637 (1982) (September)
Metadaten
Titel
Approximations to the Solution of the Frank-Kamenetskii Equation in a Spherical Geometry
verfasst von
Moustafa Aly Soliman
Copyright-Jahr
2014
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-06923-4_21