Design with Constructal Theory
tekijöistä xi
Esipuhe XIII
luettelo symboleista xvii
1. Virtausjärjestelmät 1
1.1 konstruktiivinen laki, Vaskulointi ja hienous 1
1.2 nestevirta 6
1.2.1 sisäinen virtaus: hajautetut kitkahäviöt 7
1.2.2 sisäinen virtaus: paikalliset häviöt 11
1.2.3 ulkoinen virtaus 18
1, 3 lämmönsiirto 20
1, 3, 1 johtuminen 20
1, 3.2 Konvektio 24
Viitteet 31
Ongelmat 31
2. Epätäydellisyys 43
2.1 kehitys kohti vähiten epätäydellistä mahdollista 43
2.2 Termodynamiikka 44
2.3 suljetut järjestelmät 46
2.4 avoimet järjestelmät 51
2.5 teknisten komponenttien analyysi 52
2.6 lämmönsiirron epätäydellisyys 56
2, 7 nestevirtauksen epätäydellisyys 57
2, 8 Muut epätäydellisyydet 59
2, 9 lämmönsiirtopinnan optimaalinen koko 61
viitteet 62
ongelmat 63
3. Yksinkertaiset Virtauskonfiguraatiot 73
3.1 kahden pisteen välinen virtaus 73
3.1.1 epätäydellisyyden optimaalinen jakautuminen 73
3.1.2 kanavan poikkileikkaukset 75
3.2 joen kanavan poikkileikkaukset 78
3.3 sisäiset välit luonnollista konvektiota varten 81
3.3.1 Opi kuvittelemalla kilpailevat ääripäät 81
3.3.2 Pienet välit 84
3.3.3 suuret välit 85
3.3.4 optimaaliset välit 86
3.3.5 porrastetut levyt ja sylinterit 87
3.4 sisäinen välilyönnit pakotettua konvektiota varten 89
3.4.1 Pienet välit 90
3.4.2 suuret välit 90
3.4.3 optimaaliset välit 91
3.4.4 porrastetut levyt, sylinterit ja Nastaräpylät 92
3.5 Asymptoottien 94
3.6 kiinteän aineen sovittaminen virtaama 96
3.7 tekniikan kehitys: luonnollisesta Pakkokonvektioon 98
viitteet 99
ongelmat 101
4. Tree Networks for Fluid Flow 111
4.1 optimaaliset mittasuhteet: T – ja Y-muotoiset konstruktiot 112
4.2 optimaaliset koot, Ei mittasuhteet 119
4.3 puita pisteen ja ympyrän välissä 123
4.3.1 yksi Paritaso 124
4.3.2 Vapaa Paritaso 127
4.4 suorituskyky vs. vapaus Morph 133
4.5 Vähimmäispituudet puut 136
4.5.1 Vähimmäispituudet taso 137
4.5.2 Vähimmäispituudet kolmessa ulottuvuudessa 139
4.5.3 Vähimmäispituudet levyllä 139
4.6 strategies for faster Design 144
4.6.1 miniatyrisointi edellyttää rakentamista 144
4.6.2 optimaaliset puut vs. Vähimmäispituudet puut 145
4, 6.3 75 asteen kulmat 149
4.7 yhden pisteen ja alueen välinen Puu 149
4.8 epäsymmetria 156
4.9 kolmiulotteiset puut 158
4.10 silmukat, Liitoshäviöt ja Fraktaalimaiset puut 161
viitteet 162
problems 164
5. Lämmön Johtumiskonfiguraatiot 171
5.1 Kiekonmuotoisen rungon jäähdyttämiseen 171
5.1.1 Elementtitilavuus 173
5.1.2 optimaalisesti muotoillut insertit 177
5.1.3 yksi Haarataso 178
5.2 Johtumispuut, joissa silmukoita 189
5, 2.1 Yksi Silmukkakoko, yksi Haarautumistaso 190
5.2.2 säteittäiset, Yksihaaraiset ja Yksihaaraiset mallit 195
5.2.3 kaksi Silmukkakokoa, kaksi Haarautumistasoa 197
5.3 puita mikro-ja nanomittakaavassa 202
5.4 teknologian kehitys: pakotetusta konvektiosta Kiinteärunkoiseksi
johtuminen 206
viitteet 209
ongelmat 210
6. Multiscale-kokoonpanot 215
6.1 luonnollisella konvektiolla jäähdytettyjen lämmönlähteiden jakautuminen 216
6.2 pakotetulla konvektiolla jäähdytettyjen lämmönlähteiden jakautuminen 224
6.3 monikerroslevyt pakotettua konvektiota varten 229
6.3.1 pakottaen koko virtauksen tilavuuden toimimaan 229
6.3.2 lämmönsiirto 232
6.3.3 nestekitka 233
6.3.4 Lämmönsiirtonopeuden tiheys: pienin asteikko 234
6.4 Multiskaalilevyt ja-välit luonnollista konvektiota varten 235
6.5 Multiskaalipullot Crossflow 238
6.6 Multikaalipisarat Maksimimassan Siirtotiheyttä varten 241
viitteet 245
ongelmat 247
7. Multiobjektiiviset Kokoonpanot 249
7.1 lämpövastus vs. pumppausteho 249
7, 2 Elementtitilavuus konvektiolla 250
7, 3 dendriittinen Lämpökonvektio kiekolla 257
7, 3, 1 säteittäinen virtauskuvio 258
7, 3, 2 Yksi Pariliitostaso 265
7, 3, 3 Kaksi Pariliuokset 267
7.4 dendriittiset Lämmönvaihtimet 274
7.4.1 geometria 275
7.4.2 nestevirtaus 277
7.4.3 lämmönsiirto 278
7.4.4 säteittäinen arkin vastavirta 284
7.4.5 puun vastavirta kiekolla 286
7.4.6 puun vastavirta kiekolla 289
7.4.7 Kaksitavoitteinen suorituskyky 291
7.5 Konstruktaalinen Lämmönvaihtintekniikka 294
7.6 Puunmuotoiset eristetyt mallit kuuman veden jakelua varten 295
7.6.1 Alkuainejono käyttäjiä 295
7.6.2 putken säde 297
7.6.3 Jakelu eristeistä 298
7.6.4 käyttäjät jakautuivat tasaisesti alueelle 301
7.6.5 toistuvan parinmuodostuksen tuottama Puuverkosto 307
7.6.6 yksittäin kasvava puu 313
7.6.7 Kompleksiset Virtausrakenteet Ovat Kestäviä 318
Viitteet 325
Ongelmat 328
8. Vaskularisoidut Materiaalit 329
8.1 tulevaisuus kuuluu Vaskularisoituihin: Luonnonrakenne uudelleen löydetyt 329
8. 2 Linjapuut 330
8. 3 Linjapuiden vastavirta 334
8. 4 itsensä parantavat aineet 343
8.4.1 kanavien ruudukot 344
8.4.2 Monivaaka -, Silmukkamuoto-ja Runkomuodot 352
8.4.3 puut sopivat latvustoon 355
8.4.4 diagonaaliset ja ortogonaaliset kanavat 362
8.5 vaskularisaatio taistelu kuumenemista vastaan 364
8. 6 vaskularisaatio leviää edelleen 369
viitteet 371
ongelmat 373
9. Elektronisen massan siirron kokoonpanot 381
9.1 lajien huokoisen järjestelmän kautta tapahtuvan siirtymisen Asteikkoanalyysi 381
9.2 malli 385
9.3 siirtyminen äärellisen huokoisen väliaineen kautta 387
9.4 ioninen uutto 393
9.5 konstruktiivinen näkemys Sähkökineettisestä siirrosta 396
9.5.1 reaktiiviset huokoiset väliaineet 400
9.5.2 optimointi ajassa 401
9.5.3 optimointi avaruudessa 403
viitteet 405
10. Mekaaniset ja Virtausrakenteet yhdessä 409
10.1 jännitysten optimaalinen virtaus 409
10.2 Ulokepalkit 411
10.3 Eristysseinä Ilmaonteloineen ja määrätty lujuus 416
10.4 Lämpöhyökkäystä kestävät mekaaniset rakenteet 424
10.4.1 palkki taivutus 425
10.4.2 Äkkikuumennuskestävyyden maksimointi 427
10.4.3 Teräsbetoni 431
10.5 kasvillisuus 442
10.5.1 Juurimuoto 443
10.5.2 Runko – ja Latvuskuviot 446
10.5.3 kartiomaiset rungot, oksat ja katokset 449
10.5.4 Metsä 453
viitteet 458
ongelmat 459
11. Quo Vadis Konstruktiivinen Teoria? 467
11.1 systeemien Termodynamiikka, joiden konfiguraatio on 467
11.2 kaksi tapaa virrata on parempi kuin yksi 470
11.3 hajautetut energiajärjestelmät 473
11.4 skaalautuminen 482
11.5 selviytyminen paremman suorituskyvyn, Svelteyden ja alueen kautta 483
11.6 Science as a Consructal Flow Architecture 486
References 488
Problems 490
lisäys 491
A. Mittakaavaanalyysimenetelmä 491
B. määrittelemättömien kertoimien menetelmä (Lagrangen kertojat) 493
C. variational Calculus 494
D. vakiot 495
E. muuntokertoimet 496
F. Dimensiottomat ryhmät 499
G. epämetalliset kiinteät aineet 499
H. metalliset kiinteät aineet 503
I. huokoiset materiaalit 507
J. nesteet 508
K. kaasut 513
