Skip to main content
SUPERVISOR
Mohamadreza Salimpour,Ahmad Sedaghat
محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما) احمد صداقت (استاد مشاور)
 
STUDENT
Jalal Darabi
جلال دارابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Constructal Design and Optimization of Internal Longitudinal Fins at Internal Laminar Flows
This research is devoted to geometrical optimization of internal longitudinal fins based on constructal theory. These fins are extended inward from the pipe perimeter to a prescribed radiu and would have an optimal length, which have been determined analytically by means of constructal theory. Constructal theory and design serves as a reminder that flow systems that must be designed (configured) must be treated as malleable, i.e., as morphing structures that are as free to change as possible. The first challenge is to understand the functioning of elemental systems, and to optimize their performance subject to their own, smallest-scale space constraints. Next is the challenge to assemble and optimize the relative positions of a number of elemental systems into a larger and fixed space. For a round tube with two thermal boundary conditions, i.e constant heat flux and constant temperature, the optimization length and also the corresponding thickness of fins for a known material ratioare determined parametrically which ensures maximum heat transfer and thermal efficiency. In analytic solution,two different velocity profiles are assumed while the flow regime is considered to be laminar. In addition, dominancy of conduction heat transfer between fins and convection in the core of pipe is the main assumptions of this research. Finally, our analytical results are verified with numerical results obtained from commercial software, Fluent. Keywords: Constructal theory; Longitudinal fin; Optimization; Laminar flow; Internal fin.
در پژوهش حاضر، ساختار بهینه‌ی پره‌های داخلی طولی درون لوله به صورت تحلیلی و عددی، مورد بررسی قرار گرفته است. این پره‌ها از جداره‌ی لوله در راستای شعاعی و به سمت مرکز لوله به گونه‌ای امتداد یافته‌اند که تا شعاع معینی پیش‌می‌آیند. لوله و پره‌های داخلی نسبت به سیال درون لوله، دارای قابلیت هدایت حرارتی بزرگتری هستند و انتقال حرارت از جداره‌ی لوله و پره‌ها به سمت سیال می‌باشد. بهینه‌سازی تحلیلی با استفاده از تئوری ساختاری انجام شده است. تئوری ساختاری، به عنوان یادآور اینکه سیستم های جریانی که طراحی می‌شوند، باید انعطاف پذیر باشند، مورد استفاده قرار می گیرد. یک سیستم جریان، جهت پایداری و بقا در زمان، باید چنان تکمیل و اصلاح شود که دسترسی‌ هر چه آسان‌تری را برای جریان‌هایی که در آن جاری می‌باشد، فراهم نماید. این قانون پایه و اساس تئوری ساختاری برای تولید پیکربندی جریان در طبیعت می‌باشد. درحوزه انتقال حرارت، نشان داده شده است که اصول تولید هندسه جریان چگونه عمل می‌کنند. در ابتدا با استفاده از تئوری ساختاری برای رسیدن به کارآیی حرارتی بیشینه، نسبت عرضی بهینه‌ی پره‌های داخلی برای نسبت‌های مختلف ماده‌ی پره، مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصل ارائه شده است؛ پس از آن برای دونسبت‌ ماده‌ی پره‌ی مختلف (1/0 و 05/0 )، نسبت عرضی بهینه با استفاده از حل عددی برای شرایط مرزی دما ثابت و شار ثابت، بررسی شده است. برای شرط مرزی شارثابت، کمینه‌ی دمای جداره برای رسیدن به بیشینه‌ی کارآیی جستجو شده است و برای شرط مرزی دما ثابت، بیشینه‌ی شار ورودی برای کسب کارآیی حرارتی بیشینه بررسی شده است؛ سپس نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج حاصل از حل عددی برای بررسی ساختار بهینه‌ی پره‌های داخلی طولی، مقایسه شده است. کلمات کلیدی تئوری ساختاری؛ پره‌های طولی؛ بهینه‌سازی؛ انتقال حرارت در لوله؛ جریان آرام

ارتقاء امنیت وب با وف بومی