| کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
|---|---|---|---|---|
| 4993751 | 1458024 | 2018 | 7 صفحه PDF | دانلود رایگان |
کلمات کلیدی
1.مقدمه
2- اصل کمترین کنش برای هدایت حرارتی گذرا
3- مشکل بهینه سازی هدایت حرارتی گذرا
شکل 1. شماتیکی از مسئله بهینه سازی هدایت حرارتی گذرا در یک صفحه مستطیلی.
شکل 2. تکامل زمان مشخصه برای گرم کردن یک صفحه در شبیه سازی مونت کارلو.
شکل 3. (a) توزیع‌های هدایت حرارتی مختلف در یک صفحه مستطیلی. (ب) تکامل افزایش دمای متوسط در یک صفحه مستطیلی با توزیع‌های هدایت حرارتی مختلف.
4- آنالیز مبتنی بر اتلاف اینترنسی تعمیم یافته
4-1 آنالیزاتلاف اینترنسی تعمیم یافته بر اساس انتگرال همگشتی و تبدیل فوریه
شکل 4. تکامل نرخ اتلاف اینترنسی کل در طی گرمادهی یک صفحه مستطیلی با توزیع‌های هدایت حرارتی مختلف.
شکل 5. نرخ اتلاف اینترنسی تعمیم یافته کل در صفحات مستطیلی برای زمان‌های مختلف حرارت دهی.
شکل 6. تکامل واریانس گرادیان دما برای گرم کردن یک صفحه مستطیلی با توزیع‌های مختلف هدایت حرارتی.
شکل 7. (a) شماتیکی از یک واحد ذخیره انرژی حرارتی گرمایی جامد محسوس با یک گروه از لوله‌ها حاوی جریان انتقال حرارت جاسازی شده در بتن است. واحد ذخیره سازی انرژی حرارتی با جایگزینی لوله‌های متعدد توسط یک هندسه واحد ذخیره سازی حلقوی با یک سطح مقطع عرضی مشابه، ساده می‌شود. (b) توزیع هدایت حرارتی بهینه در واحد ذخیره انرژی حرارتی پیش بینی شده توسط روش مونت کارلو (MC).
شکل 8: نرخ اتلاف ایترنسی تعمیم یافته کل در واحد ذخیره سازی حرارتی در مقایسه با زمان مشخصه
4-2- بهینه سازی هدایت حرارتی گذرا یک واحد ذخیره انرژی حرارتی جامد
- Entransy dissipation rate becomes inapplicable for the transient heat conduction process.
- An extended entransy dissipation rate was introduced using convolution integral.
- Extremum of total extended entransy dissipation rate corresponds to the optimal results.
Heat transfer optimization principle is critically important for further explaining the underlying mechanisms and guiding practical designs of heat transfer processes. Recently, the entransy theory has been successfully used to optimize various steady-state heat transfer processes. Nevertheless, it is still an open question whether this theory can be utilized in transient cases. Here, we examined the applicability of the entransy analyses on the one-dimensional transient heat conduction process. It was found that the entransy dissipation rate can neither derive the transient governing equation nor correspond to the optimal result in the transient optimization problem. Therefore, an extended entransy dissipation rate was defined as the convolution integral of heat flux and negative temperature gradient. The total extended entransy dissipation rate over the time and space domain can correspond to the optimal result of the transient optimization problem. Additionally, Fourier transform was used to convert the transient problem from the time domain into the frequency domain, and the total entransy dissipation rate in the frequency domain will give a convenient optimization criterion that the temperature gradient field should be spatially uniform to reach the shortest characteristic time. Also, the inverse Fourier transform of the entransy dissipation rate in the frequency will be the extended entransy dissipation rate in the time domain. Finally, these findings were used to optimize a practical transient heat conduction problem for a solid thermal energy storage unit.
Journal: International Journal of Heat and Mass Transfer - Volume 116, January 2018, Pages 166-172