Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saboonchi,Mohamadreza Salimpour
احمد صابونچی (استاد مشاور) محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farrokh Sharifi
فرخ شریفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
Constructal theory is a means for optimization of resistances in the area-point flows. In the present study, the problem of cooling an adiabatic disc by highly conductive inserts was examined, analytically. This work was accomplished using a fixed amount of highly conductive material distributed as incomplete inserts from the heat sink at the center toward the perimeter.Using constructal theory, thermal resistances of the radial and tributary configurations were evaluated, analytically. Firstly, it was tried to derive an equation for thermal resistance of the disc for radial configuration of inserts based on the procedure implemented in constructal studies which have been done, previously. This was carried out by implementing the optimized thermal resistance of elemental sectors. Then, the computed elemental sectors were put together so that they make branching configuration of inserts in the disc while the thermal resistance of the disc by such architecture of inserts was calculated. The thermal resistance was minimized regarding to the aspect ratio to find the optimal number of inserts and the radius of the disc. From this work, It was concluded that for a specific range of R 1 /R 2 , the optimal total thermal resistance for incomplete inserts has considerably better performance in comparison with complete ones in the radial pattern. In the present study, conductive cooling of a disc was also done by means of incomplete constant and variable cross-section conducting paths embedded in radial and tributary configurations. Variational calculus was invoked to determine the optimum shape of the cross-sections of the inserts. Out of the comparison between the obtained thermal resistances of the disc with constant and variable cross-sections, it was concluded that using variable cross-sections reduces thermal resistance, but this effect differs in radial and tributary configurations, i.e., increasing the complexity of tributary patterns does not always reduce the thermal resistance more effectively in comparison with radial configurations. Moreover, the thermal conductivities were considered temperature-dependent which were varied linearly and ascending. Applying the Kirchhoff transformation, the resulting nonlinear partial equations were transformed to linear ones which would be easier to solve, analytically. Furthermore, the effect of temperature-dependency of the thermal conductivities was examined and compared with constant thermal conductivities case under different conditions where a decrease in thermal resistance was observed. Finally,a numerical solution was performed to validate the analytical results where an acceptable consistency was observed. KeyWords : Constructal, Highly conductive, Incomplete insert, Variable cross-section, Variational, Temperature-dependency, Kirchhoff transformation, Cooling, Disc.
انتقال حرارت هدایتی دائم به منظور خنک hy;کاری یک دیسک بر اساس تئوری ساختاری، با استفاده از رگه های با ضریب هدایتی بالا با توزیع ناقص در دیسک، مورد بررسی قرار گرفت. در این جا دو نوع آرایش شعاعی و درختی رگه ها در سطح دیسک مورد مطالعه قرار گرفت؛ به این صورت که مقاومت حرارتی به صورت تحلیلی برای این حالات بدست آمده و عملیات بهینه سازی روی آن انجام گردید. این عملیات برای ساختار درختی از دو مسیر جداگانه با دوپارامتر مختلف دنبال شد. گفتنی است حل تحلیلی ارائه شده، یک حل کلّی بوده که برای حالت خاص که بصورت رگه های کامل است نیز صادق می باشد. در این حالت تحت شرایط خاص، مقاومت حرارتی بهینه دیسک در حالت رگه های ناقص عملکرد بهتری نسبت به رگه های کامل داشت. در این پروژه همچنین از شبکه هائی با ضخامت های متغیردر ساختارهای شعاعی و درختی استفاده شد؛ ضخامت آنها با استفاده از روش آنالیز تغییرات به صورتی به دست آمد تا بالاترین دمای موجود در دیسک کمینه گردد. در ادامه مقاومت حرارتی برای هر دو ساختار با ضخامت های متغیر به صورت تحلیلی بدست آمده و نسبت به پارامترهای موجود بهینه گشت. نتیجه به این ترتیب بدست آمد که با استفاده از رگه های متغیر، مقاومت حرارتی برای تمامی شرایط کاهش یافته اما با افزایش پیچیدگی در سیستم جریان که عبارتست از متغیر در نظر گرفتن رگه های اصلی و فرعی، میزان کاهش در مقاومت حرارتی بهینه نسبت به حالت شعاعی کم تر بدست آمد که غیر مؤثر بودن افزایش پیچیدگی در سیستم جریانی مذکور را نشان می دهد. در ادامه تأثیر وابستگی به دمای ضرایب هدایتی بر کاهش مقاومت حرارتی دیسک با رگه hy;های ناقص در ساختارهای شعاعی و درختی به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. از آن جا که محدوده دمائی در شرایط مسئله محدود می باشد، تابعیت دمائی ضرائب هدایتی به صورت خطی در نظر گرفته شد. در این شرایط رگه ها را به صورت ضخامت ثابت و متغیر در نظر گرفته و تأثیر آن با تأثیر وابستگی دمایی ضرائب هدایتی ادغام گردید. در نهایت از آن جا که در طی حل تحلیلی از یکسری تقریبات استفاده شد و همچنین حل تحلیلی ارائه شده بر مبنای تئوری ساختاری می باشد، بیشینه دمای قطاع دایروی بر مبنای پارامترهای هندسی به صورت عددی نیز بهینه گشته و نتایج حاصل از آن با حل تحلیلی مقایسه شد. نتیجه این مقایسه نشان دهنده رفتار مشابه و سازگاری قابل قبول بین نتایج عددی و تحلیلی بود. از نتیجه آخر این گونه می توان استنباط نمود که استفاده از تئوری ساختاری به منظور بهینه سازی مقاومت حرارتی بسیار سودمند بوده و نتایج حاصل از آن به مقادیر بهینه بسیار نزدیک است که خود عاملی است که می توان از این تئوری برای بهینه نمودن ساختارهائی با چند مرحله انشعاب استفاده نمود تا ساختارهای جریانی مشابه آنچه که در طبیعت موجود است ایجاد گردد. کلمات کلیدی: تئوری ساختاری، رگه های با ضریب هدایتی بالا، ساختارهای درختی، خنک کاری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی