عنوان پایان‌نامه
طراحی شکل بهینه برای مسائل انتقال حرارت با استفاده از سطوح NURBS
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1830;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46142;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1830;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 46142
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۸۸
- دانشجو
- فربد فخرابادی
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- این پایان نامه روشی را برای طراحی شکل بهینه در مسائل انتقال حرارت با استفاده از سطوح نربز ارائه می دهد. طراحی شکل بهینه در مسائل انتقال حرارت از اهمیت بسیاری برخوردار می باشد. این امر بدان خاطر است که استفاده از یک طرح بهینه سبب می گردد مصرف انرژی، ماده و یا صرف زمان به منظور رسیدن به هدفی مشخص کاهش یابد. هدف از طراحی شکل بهینه برای یک سیستم انتقال حرارت بالابردن کارایی آن و یا برآورده نمودن برخی شرایط انتقال حرارت از قبیل توزیع شار یا دمایی معین می باشد. در روش ارائه شده در این پایان نامه، هندسه مسئله به صورت پارامتری و با استفاده از سطوح نربز بیان می گردد و نقاط کنترل این سطوح به عنوان متغییرهای طراحی در نظر گرفته می شوند. دامنه حل با انتخاب پارامترهای سطوح نربز به عنوان مختصات منحنی الخط عمومی گسسته می گردد و معادلات بقا در مسائل هدایت حرارتی و جا به جایی حرارتی با استفاده از روش تفاضل محدود و معادله ریدیاسیتی در مسائل تابش با استفاده از روش آنالیز مساحت بینهایت کوچک حل می شوند. روش گرادیان مزدوج ساده شده به عنوان روش بهینه سازی و به منظور تنظیم هوشمندانه متغییرهای طراحی و یافتن شکل بهینه به کار گرفته شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش ارائه شده در این پایان نامه، شکل یک پره دوبعدی با هدف افزایش نرخ انتقال حرارت، شکل یک حفره جا به جایی طبیعی دو بعدی به منظور کاهش دمای بیشینه دیواره و شکل یک حفره تابشی به جهت افزایش گسیل ظاهری بهینه گردیده اند.
- Abstract
- This thesis presents an optimal shape design methodology for heat transfer problems using NURBS surfaces. Optimal shape design for heat transfer problems is of great importance, since using an optimal design reduces the consumption of energy, matter and time. The aim of optimal shape design for a heat transfer system is to improve the performance of the system or to meet some specific heat transfer requirements such as specified heat flux or temperature distribution. In this thesis, the shape of the problem is parameterized by means of non-uniform rational B-spline (NURBS) surfaces, and their control points represent the design variables. The solution domain is discretized by choosing the parameters of NURBS surfaces as generalized curvilinear coordinates, and the conservation equations in heat conduction and heat convection problems are solved using the finite difference method and the radiosity equation in radiation problems is solved using the infinitesimal-area analysis technique. The simplified conjugate-gradient method (SCGM) is used as the optimization method to obtain the optimal shape and adjust the design variables intelligently. The methodology is demonstrated by optimizing the profile of a straight fin with the objective of enhancing heat transfer rate, the shape profile of a natural convective cavity with the aim of reducing the maximum wall temperature and the profile of a radiative cavity with the objective of enhancing the apparent emittance.
