Skip to main content
SUPERVISOR
AliAkbar AlemRajabi,Mohamadreza Salimpour
علی اکبر عالم رجبی (استاد مشاور) محمدرضا سلیم پور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Dalir Menbary
امیر منبری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387
The construtal theory is an idea that says the generation of flow configuration is a physical phenomenon. This theory is explains that, “for a flow system to persist in time it must evolve in such a way that it provides easier and easier access to the currents that flow through it.” Actually, this theory pays attention to the geometry and configuration of the flow systems. A well-known structure of constructal theory aided design is the tree-shaped network. The cooling of electronics is done by three mechanisms of heat transfers: conduction, convection, and radiation. In convective cooling, two goals are targeted: first, optimizing thermal resistance, and second, optimizing flow resistance. In fact, the constructal theory leads to the optimal geometrical features of flow paths, so that the resistances (thermal resistance and flow resistance) are minimized. In this research, the flow paths are designed between some points located equidistantly on an internal ring and some other points located equidistantly on an external ring. The fluid enters the conduits at the internal ring, flows outward and exists at the edge of the disc. The coolant is single-phase, and the regime of fluid flow is laminar and fully-developed in every channel. The heat generation throughout the body is uniform while the global volume of channels is constrained. In the present thesis, Y- shaped structures with pairing or bifurcation emdedding in a disc body were investigated. The disc of this study has non-dimensional internal radius 0.0, 0.1, 0.2 and 0.3. The best geometric notions of tree-shaped structures are sought to have the minimal overall flow and thermal resistances. The overall flow resistance constitutes of two parts: (i) distributed pressure losses and (ii) local pressure losses. In this work, the effect of various parameters upon these resistances and hence the thermal and flow performances are investigated. These parameters include number of ducts initiating from the internal ring, number of branching, internal radius of disc and mass flow rate. From the results, it is disclosed that among the different parameters affecting the resistances, the mass flow rate has the most effect on thermal resistance; whilst, the effect of mass flow rate on the flow resistance is slight. Moreover, it is seen that increasing the complexity (more levels of pairing) lead to the reduction of the thermal resistance and increment of the flow resistance. Also, it was found out that the increasing of internal radius is led to the decrease in both thermal and flow resistances. Keywords: Constructal Theory, Thermal Resistance, Flow Resistance, Tree Networks, Electronics Cooling, Geometric Features, Convection, Optimization.
تئوری ساختاری دیدگاهی است که بیان می‌دارد تولید پیکربندی جریان یک پدیده فیزیکی است که می تواند بر مبنای یک اصل فیزیکی استوار باشد. تئوری ساختاری می‌گوید: در یک سیستم جریان با ابعاد محدود برای پایداری و بقا در زمان، پیکربندی آن باید چنان تحول یابد که دسترسی آسانتری را برای جریان هایی که در آن جاری هستند، فراهم نماید. تئوری ساختاری جهت بررسی هر سیستم، ساختار فیزیکی و هندسی آن را مورد بررسی قرار می دهد. امروزه این تئوری به صورت قانون در آمده است طوری که از قوانین اول و دوم ترمودینامیک کاملا" مجزا می باشد. ارتباط میان تئوری ساختاری و قوانین بهینه سازی ترمودینامیکی، در به حداقل رساندن انتروپی تولیدی در سیستم می باشد. امروزه با بکارگیری تئوری ساختاری، طراحی‌های جدیدی برای قطعات الکترونیکی ، پیل سوختی، شبکه‌های درختی برای انتقال انسان‌ها، کالاها و اطلاعات صورت پذیرفته است. این بررسی یک نمونه‌ی کاربردی کلی و فراگیر در علوم طبیعی، مهندسی وعلوم اجتماعی را بیان می‌دارد. تئوری ساختاری با توجه به نوع کاربرد دارای چیدمان ها و شبکه بندی های مختلفی است. یکی از معروفترین ساختارها، شبکه بندی درختی بوده که داری دو نوع Y و T شکل می باشد. در این پژوهش از تئوری ساختاری برای بررسی و چگونگی پیکربندی هندسی کانال های تعبیه شده در داخل یک دیسک در حضور تولید حرارت داخلی جهت خنک کاری توسط مکانیزم انتقال حرارت جابجایی استفاده شده است. در این مطالعه خنک کاری توسط یک جریان سیال تکفازی که از قسمت داخلی دیسک وارد شده و به سمت محیط هدایت می شود، انجام می گیرد. تلاش بر این است که ساختار درختی بهینه‌ای جهت خنک کاری قطعات الکترونیکی حلقوی با تولید حرارت داخلی، توسط تئوری ساختاری ارائه شود. برای این منظور ساختار حاصله باید بگونه ای باشد که برای یک توان پمپاژ مشخص، حداکثر دمایی که در قطعه ی موردنظر حاصل می شود، مینیمم باشد. در این پژوهش علاوه بر بررسی نحوه انشعاب کانال ها و طول آنها، به بررسی ابعاد یک کانال مشخص جهت کاهش توان پمپاژ نیز پرداخته شده است. در ادامه علاوه بر حل تحلیلی که دارای تقریبات قابل قبولی است، مسأله بصورت عددی نیز مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته شرایط بهینه یا نزدیک به بهینه پیشنهاد شده است. نتایج عددی حاصل از آنالیز حرارتی در مقایسه با نتایج بدست آمده از روش تحلیلی از دقت بالاتری برخودار هستند. تاثیر شار جرمی جریان بر روی مقاومت کلی جریان ناچیز بوده در حالی که بر روی مقاومت حرارتی بیشترین تاثیر را دارد. افزایش تعداد انشعابات موجب بیشتر شدن مقاومت جریان و کاهش مقدار مقاومت حرارتی شده است. تعداد کانال های مرکزی با مقدار مقاومت جریان رابطه ی مستقیم و با مقدار مقاومت حرارتی رابطه ی عکس دارد. یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر روی مقاومت جریان، شعاع داخلی دیسک حلقوی بوده طوری که هر چقدر شعاع داخلی حلقه بزرگتر باشد مقدار مقاومت جریان کاهش می یابد. کلمات کلیدی : تئوری ساختاری، ساختار درختی، مقاومت جریان، مقاومت حرارتی، دمای ماکزیمم بی بعد، نرخ دبی جرمی بی بعد ، نرخ توان پمپاژ.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی