Design with Constructal Theory

Informazioni sugli autori xi

Prefazione xiii

Elenco dei simboli xvii

1. Sistemi a flusso 1

1.1 Constructal Legge, Vascolarizzazione, e Svelteness 1

1.2 Flusso del Fluido 6

1.2.1 Flusso Interno: Distribuite le Perdite per Attrito 7

1.2.2 Flusso Interno: Locale Perdite 11

1.2.3 Flusso Esterno 18

1.3 Trasferimento di Calore 20

1.3.1 Conduzione 20

1.3.2 Convezione 24

Riferimenti 31

Problemi 31

2. Imperfezione 43

2.1 Evoluzione verso il Meno Imperfetto Possibile 43

2.2 Termodinamica 44

2.3 Sistemi Chiusi 46

2.4 Sistemi Aperti 51

2.5 Analisi delle Componenti di Ingegneria 52

2.6 Trasferimento di Calore Imperfezione 56

2.7 Flusso del Fluido Imperfezione 57

2.8 Altre Imperfezioni 59

2.9 Dimensione Ottimale della Superficie di Trasferimento del Calore 61

Riferimenti 62

Problemi di 63

3. Semplice le Configurazioni di Flusso 73

3.1 Flusso Tra Due Punti 73

3.1.1 Distribuzione Ottimale dell’Imperfezione 73

3.1.2 Condotto Sezioni 75

3.2 Canale del Fiume Sezioni 78

3.3 Interno Spaziature per Convezione Naturale 81

3.3.1 Imparare Immaginando Concorrenti Estremi 81

3.3.2 Piccole Distanze 84

3.3.3 Grandi Distanze 85

3.3.4 Ottimale Spaziature 86

3.3.5 Sfalsati, Lastre e Cilindri 87

3.4 Interno Spaziature per Convezione Forzata 89

3.4.1 Piccolo Spaziature 90

3.4.2 Grandi Distanze 90

3.4.3 Ottimale Spaziature 91

3.4.4 Sfalsati, Lastre, Cilindri, e il Pin Pinne 92

3.5 Metodo di Intersezione il Asintoti 94

3.6 Montaggio Solido per il “Corpo” del Flusso 96

3.7 Evoluzione della Tecnologia Naturale per Convezione Forzata, 98

Riferimenti 99

Problemi di 101

4. Reti ad albero per il flusso del fluido 111

4.1 Proporzioni ottimali: costrutti a forma di T e Y 112

4.2 Dimensioni ottimali, non proporzioni 119

4.3 Alberi Tra un Punto e un Cerchio 123

4.3.1 Accoppiamento Livello 124

4.3.2 Numero Gratuito di Accoppiamento Livelli di 127

4.4 Prestazioni contro la Libertà di Morph 133

4.5 Minima Lunghezza Alberi 136

4.5.1 Minimo Lunghezze in un Piano di 137

4.5.2 Minimo Lunghezze in Tre Dimensioni 139

4.5.3 Minimo Lunghezze su un Disco 139

4.6 Strategie per velocizzare la Progettazione 144

4.6.1 Miniaturizzazione Richiede la Costruzione Di 144

4.6.2 Ottimale Alberi di rispetto Minima di Lunghezza Alberi 145

4.6.3 Angoli di 75 gradi 149

4.7 Alberi tra un punto e un’area 149

4.8 Asimmetria 156

4.9 Alberi tridimensionali 158

4.10 Loop, perdite di giunzione e alberi simili a frattali 161

Riferimenti 162

Problemi 164

5. Configurazioni per conduzione di calore 171

5.1 Alberi per il raffreddamento di un corpo a forma di disco 171

5.1.1 Volume elementare 173

5.1.2 Inserti sagomati in modo ottimale 177

5.1.3 Un livello di ramificazione 178

5.2 Alberi di conduzione con loop 189

5.2.1 Un Loop Size, Una Ramificazione a Livello di 190

5.2.2 Radiale, Una Biforcazione e Un Ciclo di Disegni 195

5.2.3 Due le Dimensioni del Loop, Due Livelli di Ramificazione 197

5.3 Alberi di Micro e Nanoscales 202

5.4 Evoluzione della Tecnologia Dalla Convezione Forzata per Solid-Body

Conduzione 206

Riferimenti 209

Problemi di 210

6. Configurazioni multiscala 215

6.1 Distribuzione di fonti di calore raffreddate per convezione naturale 216

6.2 Distribuzione di fonti di calore raffreddate per convezione forzata 224

6.3 Multiscala Piastre per Convezione Forzata 229

6.3.1 Costringendo l’Intero Volume del Flusso di Lavoro 229

6.3.2 Trasferimento di Calore 232

6.3.3 Attriti 233

6.3.4 Tasso di Trasferimento del Calore Densità: La Scala più Piccola 234

6.4 Multiscala Piatti e Spaziature per Convezione Naturale 235

6.5 Multiscala Cilindri a flusso incrociato, 238

6.6 Multiscala Gocce per il Massimo Trasferimento di Massa Densità 241

Riferimenti 245

Problemi 247

7. Configurazioni multiobiettivo 249

7.1 Resistenza Termica contro il Pompaggio di Alimentazione 249

7.2 Elementare Volume con Convezione 250

7.3 Dendritiche Convezione di Calore su un Disco 257

7.3.1 Radiale Modello di Flusso di 258

7.3.2 Un Livello di Associazione 265

7.3.3 Due Livelli di Accoppiamento 267

7.4 Dendritiche Scambiatori di Calore 274

7.4.1 Geometria 275

7.4.2 Flusso del Fluido 277

7.4.3 Trasferimento di Calore 278

7.4.4 Radiale Foglio Controcorrente 284

7.4.5 Albero Controcorrente su un Disco 286

7.4.6 Albero Controcorrente in una Piazza 289

7.4.7 Due-Obiettivo di Performance 291

7.5 Constructal Scambiatore di Calore Tecnologia 294

7.6 a Forma di Albero Isolato Disegni per la Distribuzione di Acqua Calda 295

7.6.1 Elementare Stringa di Utenti 295

7.6.2 Distribuzione del Tubo di Raggio 297

7.6.3 Distribuzione di Isolamento 298

7.6.4 Utenti Distribuiti Uniformemente su una superficie Di 301

7.6.5 Albero di Rete Generato da ripetute Associazione 307

7.6.6 One-by-One Tree Crescita 313

7.6.7 Le strutture di flusso complesse sono robuste 318

Referenze 325

Problemi 328

8. Vascolarizzato Materiali 329

8.1 Il Futuro Appartiene ai Vascolarizzato: Design Naturale Riscoperto 329

8.2 Linea-per-Linea di Alberi di 330

8.3 Controcorrente di Linea-per-Linea di Alberi 334

8.4 Auto-Guarigione Materiali 343

8.4.1 Griglie dei Canali 344

8.4.2 Più Scale, Loop Forme, e le Forme del Corpo 352

8.4.3 Alberi Abbinati a Baldacchino Baldacchino 355

8.4.4 Diagonale e Ortogonale Canali 362

8.5 Vascolarizzazione Lotta contro il riscaldamento 364

8.6 Vascolarizzazione continuerà a diffondersi 369

Riferimenti 371

Problemi 373

9. Configurazioni per Elettrocinetico di Trasferimento di Massa 381

9.1 Analisi su Scala di Trasferimento delle Specie attraverso un Sistema Poroso 381

9.2 Modello 385

9.3 Migrazione attraverso un insieme Finito e Mezzo Poroso 387

9.4 Estrazione Ionica 393

9.5 Constructal Vista Elettrocinetico Trasferimento 396

9.5.1 Reattiva mezzi Porosi 400

9.5.2 Ottimizzazione in Tempo 401

9.5.3 Ottimizzazione nello spazio 403

Riferimenti 405

10. Meccanici e Strutture di Flusso Combinato 409

10.1 Flusso Ottimale delle Sollecitazioni 409

10.2 Travi a Sbalzo 411

10.3 Isolante Parete con Cavità d’Aria e Prescritto Forza 416

10.4 Strutture Meccaniche Resistenti all’Attacco Termico 424

10.4.1 Trave in Flessione 425

10.4.2 Massimizzazione della Resistenza all’Improvviso Riscaldamento 427

10.4.3 Cemento Armato 431

10.5 Vegetazione 442

10.5.1 Principale Forma 443

10.5.2 Forme Tronco e baldacchino 446

10.5.3 Tronchi conici, rami e tettoie 449

10.5.4 Foresta 453

Riferimenti 458

Problemi 459

11. Teoria costruttiva Quo Vadis? 467

11.1 La termodinamica dei sistemi con configurazione 467

11.2 Due modi di fluire sono migliori di uno 470

11.3 Sistemi a energia distribuita 473

11.4 Scaling Up 482

11.5 Sopravvivenza attraverso maggiori prestazioni, rapidità e territorio 483

11.6 la Scienza come un Consructal Flusso di Architettura 486

Riferimenti 488

Problemi 490

Appendice 491

A. Il Metodo di Analisi su Scala 491

B. Metodo dei Coefficienti Indeterminati (Moltiplicatori di Lagrange) 493

C. Variazionali Calcolo 494

D. Costanti 495

E. Fattori Di Conversione 496

F. Adimensionale Gruppi 499

G. Non Metallici Solidi 499

H. Metallici Solidi 503

I. Materiali Porosi 507

J. Liquidi 508

K. Gas 513

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