Design Med Konstruksjonsteori

Om Forfatterne xi

Forord xiii

Symbolliste Xvii

1. Flow Systems 1

1.1 Constructal Lov, Vaskularisering Og Svelteness 1

1.2 Fluid Flow 6

1.2.3 Intern Flow 18

1.2.2 Intern Flow: Lokale Tap 11

1.2.3 Ekstern Flow 18

1.3 Varmeoverføring 20

1.3.1 Ledning 20

1.3.2 Konveksjon 24

Referanser 31

Problemer 31

2. Ufullkommenhet 43

2.1 Evolusjon mot Minst Ufullkommen Mulig 43

2.2 Termodynamikk 44

2.3 Lukkede Systemer 46

2.4 Åpne Systemer 51

2.5 Analyse Av Tekniske Komponenter 52

2.6 Varmeoverføring Ufullkommenhet 56

2,7 ufullkommenhet i væskestrømmen 57

2,8 Andre Ufullkommenheter 59

2,9 Optimal Størrelse På Varmeoverføringsoverflaten 61

Referanser 62

Problemer 63

3. Enkel Flyt Konfigurasjoner 73

3.1 Flyt Mellom To Punkter 73

3.1.1 Optimal Fordeling Av Ufullkommenhet 73

3.1.2 Kanal Tverrsnitt 75

3.2 Elv Kanal Tverrsnitt 78

3.3 Interne Avstander For Naturlig Konveksjon 81

3.3.1 Lær Ved Å Forestille Seg Konkurrerende Ekstremer 81

3.3.2 Små Mellomrom 84

3.3.3 Store Avstander 85

3.3.4 Optimale Avstander 86

3.3.5 Forskjøvede Plater Og Sylindere 87

3.4 Intern mellomrom For Tvungen Konveksjon 89

3.4.1 Små Mellomrom 90

3.4.2 Store Mellomrom 90

3.4.3 Optimale Mellomrom 91

3.4 Forskjøvet Plater, Sylindere Og Pin Finner 92

3.5 Metode For Å Krysse Asymptotene 94

3.6 Montering Av Solid til “Kroppen” av Strømmen 96

3.7 Utvikling Av Teknologi: Fra Naturlig Til Tvungen Konveksjon 98

Referanser 99

Problemer 101

4. Tre Nettverk For Væskestrøm 111

4.1 Optimale Proporsjoner: T-Og Y-Formede Konstruksjoner 112

4.2 Optimale Størrelser, Ikke Proporsjoner 119

4.3 Trær Mellom Et Punkt og En Sirkel 123

4.3.1 Ett Paringsnivå 124

4.3.2 Gratis Antall Paringsnivåer 127

4.4 Ytelse versus Frihet Til Å Morph 133

4.5 Trær Med Minimal Lengde 136

4.5 Minimale Lengder i en plane 137

4.5.2 Minimale Lengder I Tre Dimensjoner 139

4.5.3 Minimale Lengder På En Plate 139

4.6 Strategier For Raskere Design 144

4.6.1 Miniatyrisering Krever Bygging 144

4.6.2 Optimale Trær Versus trær Med Minimal Lengde 145

4.6.3 75 Graders Vinkler 149

4.7 Trær Mellom Ett Punkt Og Et Område 149

4.8 Asymmetri 156

4.9 Tredimensjonale Trær 158

4.10 Sløyfer, Kryss Tap Og Fraktal-Lignende Trær 161

Referanser 162

Problemer 164

5. Konfigurasjoner For Varmeledning 171

5.1 Trær For Kjøling Av En Skiveformet Kropp 171

5.1.1 Elementært Volum 173

5.1.2 Optimalt Formede Innsatser 177

5.1.3 En Forgreningsnivå 178

5.2 Ledningstrær med Løkker 189

5.2.1 En Sløyfe Størrelse, En Forgrening Nivå 190

5.2.2 Radial, En-Bifurcation Og En-Loop Design 195

5.2.3 To Sløyfe Størrelser, To Forgrening Nivåer 197

5.3 Trær På Mikro Og Nanoskala 202

5.4 Evolusjon Av Teknologi: Fra Tvungen Konveksjon Til Solid Kropp

Ledning 206

Referanser 209

Problemer 210

6. Multiscale Konfigurasjoner 215

6.1 Fordeling Av Varmekilder Avkjølt Av Naturlig Konveksjon 216

6.2 Fordeling Av Varmekilder Avkjølt av Tvungen Konveksjon 224

6.3 Multiscale Plater For Tvungen Konveksjon 229

6.3.1 Tvinge Hele Strømningsvolumet Til Å Fungere 229

6.3.2 Varmeoverføring 232

6.3.3 Fluidfriksjon 233

6.3.4 Varmeoverføringshastighetstetthet: Den Minste Skalaen 234

6.4 Multiscale Plater Og Mellomrom For Naturlig Konveksjon 235

6.5 Multiscale Sylindere I Crossflow 238

6.6 Multiscale Dråper For Maksimal Masseoverføring Tetthet 241

Referanser 245

Problemer 247

7. Multiobjektive Konfigurasjoner 249

7.1 Termisk Motstand versus Pumpekraft 249

7.2 Elementært Volum Med Konveksjon 250

7.3 Dendritisk Varmekonveksjon På En Plate 257

7.3.1 Radial Strømningsmønster 258

7.3.2 Ett Nivå Av Sammenkobling 265

7.3.3 to nivåer av sammenkobling 267

7.4 Dendritiske Varmevekslere 274

7.4.1 Geometri 275

7.4.2 Væskestrøm 277

7.4.3 Varmeoverføring 278

7.4.4 Radial Ark Motstrøm 284

7.4.5 Tre Motstrøm På En Disk 286

7.4.6 Tre Motstrøm På En Firkant 289

7.4.7 To-Objektiv Ytelse 291

7.5 Constructal Varmeveksler Teknologi 294

7.6 Tre-Formet Isolert Design For Distribusjon Av Varmt Vann 295

7.6.1 Elementær Streng Av Brukere 295

7.6.2 Distribusjon Av Rør Radius 297

7.6.3 fordeling Av Isolasjon 298

7.6.4 Brukere Fordelt Jevnt Over Et Område 301

7.6.5 Tre Nettverk generert av repeterende Sammenkobling 307

7.6.6 en-For-en Tre Vekst 313

7.6.7 Komplekse Flytstrukturer Er Robuste 318

Referanser 325

Problemer 328

8. Vaskulariserte Materialer 329

8.1 Fremtiden Tilhører Den Vaskulariserte: Naturlig Design Gjenoppdaget 329

8.2 Linje-Til-Linje Trær 330

8.3 Motstrøm Av Linje-Til-Linje Trær 334

8.4 Selvhelbredende Materialer 343

8.4.1 Rutenett Av Kanaler 344

8.4.2 Flere Skalaer, Loop Figurer Og Kroppsformer 352

8.4.3 trær Matchet Baldakin Til Baldakin 355

8.4.4 diagonale Og ortogonale Kanaler 362

8.5 Vaskularisering Kjemper Mot Oppvarming 364

8.6 Vaskularisering Vil Fortsette Å Spre 369

Referanser 371

Problemer 373

9. Konfigurasjoner For Elektrokinetisk Masseoverføring 381

9.1 Skala Analyse Av Overføring Av Arter gjennom Et Porøst System 381

9.2 Modell 385

9.3 Migrasjon gjennom Et Endelig Porøst Medium 387

9.4 Ionisk Ekstraksjon 393

9.5 Konstruktiv Visning Av Elektrokinetisk Overføring 396

9.5.1 Reaktive Porøse Medier 400

9.5.2 Optimalisering I Tid 401

9.5.3 Optimalisering I Rommet 403

Referanser 405

10. Mekaniske Og Strømningsstrukturer Kombinert 409

10.1 Optimal Strøm Av Spenninger 409

10.2 Cantilever Bjelker 411

10.3 Isolerende Vegg Med Luft Hulrom Og Foreskrevet Styrke 416

10.4 Mekaniske Strukturer Motstandsdyktig Mot Termisk Angrep 424

10.4.1 Bjelke ved bøying 425

10.4.2 Maksimering av motstand Mot Plutselig Oppvarming 427

10.4.3 Stålarmert Betong 431

10.5 Vegetasjon 442

10.5.1 Rotform 443

10.5.2 Trunk Og Baldakinformer 446

10.5.3 Koniske Trunker, Grener Og Baldakiner 449

10.5.4 Forest 453

Referanser 458

Problemer 459

11. Quo Vadis Konstruktiv Teori? 467

11.1 Termodynamikken Til Systemer Med Konfigurasjon 467

11.2 To Måter Å Flyte På Er Bedre Enn En 470

11.3 Distribuerte Energisystemer 473

11.4 Skalering Opp 482

11.5 Overlevelse Via Større Ytelse, Svelteness og Territorium 483

11.6 Vitenskap Som En Consructal Flytarkitektur 486

Referanser 488

Problemer 490

Tillegg 491

A. Metoden For Skalaanalyse 491

B. Metode For Ubestemte Koeffisienter (Lagrange Multiplikatorer) 493

c. variasjons Kalkulus 494

D. Konstanter 495

E. Omregningsfaktorer 496

F. Dimensjonsløse Grupper 499

G. Ikke-Metalliske Faste Stoffer 499

H. Metalliske Faste Stoffer 503

I. Porøs materialer 507

J. Væsker 508

K. Gasser 513