عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی ابعاد محفظه فلزی شامل المانهای تولید کننده حرارت
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1917;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1917
- تاریخ دفاع
- ۲۴ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- حامد غلامیان
- استاد راهنما
- فرشاد کوثری
- چکیده
- مسئله بهینه سازی ابعاد محفظه فلزی شامل المانهای تولید کننده حرارت در این پروژه مورد بررسی قرار گرفته است. برای المانهای تولید کننده حرارت در داخل محفظه، شرط مرزی شار ثابت در نظر گرفته می‌شود. سیال عامل در داخل محفظه هوا بوده و مکانیزمهای انتقال حرارت جابجایی آزاد و تشعشع سطح به سطح در داخل محفظه، مدل شده است. در خارج از محفظه انتقال حرارت جابجائی آزاد بین دیوارهها و هوا سرد اطراف در نظر گرفته شده است. هدف از این مسئله مینیمم کردن ابعاد محفظه است به شرط اینکه ماکزیمم دمای روی بدنه از مقدار مجاز از پیش تعیین شدهای بیشتر نشود. با توجه به قید اصلی مسئله و قیود هندسی مربوطه، مسئله مورد نظر یک مسئله بهینهسازی مقید است. برای انجام فرایند جستجوی تکراری که منجر به یافتن حل بهینه می‌شود، الگوریتم روشهای قابل قبول زوتندیک انتخاب شده است. مسئله مستقیم با روش FVM به همراه یک شبکه مثلثی بیسامان و با بکارگیری نرم افزار فلوئنت، حل شده است. روش Simple کوپلینگ بین فشار و سرعت را در حل مستقیم، ارضا میکند. برای مدلسازی تشعشع سطح به سطح از فرمولاسیون تابش ورودی-تابش خروجی استفاده می‌شود. ضرایب دید برای معادلات تشعشع با استفاده از روش مونت-کارلو با بهرهگیری از نرمافزار فلوئنت محاسبه می‌شود. نتایج حل عددی برای مسئله مستقیم با کارهای گذشته صحهگذاری شده است. کد عددی تهیه شده برای بهینه سازی با حل یک مسئله نمونه صحهگذاری شده است. بهینه سازی با استفاده از کد عددی تهیه شده به زبان Visual Studio با استفاده از نرم افزار فلوئنت، به صورت تعاملی اجرا می‌شود. مسئله مورد نظر جمعا در 12 حالت مختلف حل شده و نمودارهای همگرائی برای متغیرهای طراحی و تابع هدف به همراه مشخصات جریان سیال در داخل مخزن در حالت اولیه و نهائی، برای هر حالت ارائه می‌شود.
- Abstract
- In this study obtaining an optimized dimension of an enclosure which contains heat generating elements was investigated by means of a classical constrained optimization method. The maximum temperature of the enclosure body is constrained to a predetermined value. The enclosure is filled with air as working fluid. Free convection and surface to surface radiation heat transfer mechanisms were modeled inside the enclosure but only the free convection is modeled for the heat transfer between outside of the enclosure and outside cool air. Zoutendijk’s feasible directions Method was utilized to minimize the objective function defined on the basis of the amount of material required for the enclosure. Design variables were taken to be height and width of the enclosure. The problem was solved for a specific range of Rayleigh number, radiation-conduction parameter and temperature ratio. The steady state condition was assumed and the finite volume method and an unstructured mesh were used for direct solution of the heat transfer problem.
