Design with Constructal Theory
About the Authors xi
Preface xiii
List of Symbols xvii
1. Fluxo de fluido 6
1.2.1 fluxo interno: perdas por atrito distribuídas 7
1.2.2 fluxo interno: perdas por atrito 11
1.2.3 fluxo externo 18
1.3 transferência de calor 20
1.3.1 condução 20
1.3.2 Convecção 24
Referências 31
Problemas De 31
2. Imperfeição 43
2.1 Evolução para o Menos Imperfeito Possível 43
2.2 Termodinâmica 44
2.3 Sistemas Fechados 46
2.4 Sistemas Abertos 51
2.5 Análise de Componentes de Engenharia 52
2.6 Transferência de Calor Imperfeição 56
2.7 Fluxo do Fluido de Imperfeição 57
2.8 Outras Imperfeições 59
2.9 Tamanho Ideal de Superfície de Transferência de Calor 61
Referências 62
Problemas de 63
3. Simples Configurações de Fluxo 73
3.1 Fluxo Entre Dois Pontos 73
3.1.1 Distribuição Ideal de Imperfeição 73
3.1.2 Duto de Seções transversais 75
3.2 Canal do Rio Secções transversais 78
3.3 Interno Espaçamentos para a Convecção Natural 81
3.3.1 Aprender Imaginando que os Concorrentes Extremos 81
3.3.2 Pequenos Espaçamentos 84
3.3.3 Grandes Espaçamentos de 85
3.3.4 Ideal Espaçamentos 86
3.3.5 Cambaleou, Placas e Cilindros 87
3.4 Interno Espaçamentos para Convecção Forçada 89
3.4.1 Pequenos Espaçamentos 90
3.4.2 Grandes Espaçamentos 90
3.4.3 Ideal Espaçamentos 91
3.4.4 Cambaleou, Chapas, Cilindros, e o Pin Barbatanas 92
3.5 Método de Interseção Assíntotas 94
3.6 Montagem do Sólido para o “Corpo” do Fluxo de 96
3.7 Evolução da Tecnologia: A partir Natural para Convecção Forçada 98
Referências 99
Problemas 101
4. Tree Networks for Fluid Flow 111
4.1 Optimal Proportions: T – and Y-Shaped Constructs 112
4.2 Optimal tamanhos, Not Proportions 119
4.3 Entre as Árvores de um Ponto e um Círculo 123
4.3.1 Um Emparelhamento Nível 124
4.3.2 Livre Número de pares de Níveis de 127
4.4 Desempenho versus a Liberdade para Transformar 133
4.5 Mínima de Comprimento Árvores 136
4.5.1 o Mínimo de Comprimentos em um Avião 137
4.5.2 o Mínimo de Comprimentos em Três Dimensões 139
4.5.3 o Mínimo de Comprimentos em um Disco 139
4.6 Estratégias de Design mais rápidas 144
4.6.1 Miniaturização Requer a Construção de 144
4.6.2 Ideal Árvores versus Mínima de Comprimento Árvores 145
4.6.3 75 Ângulos Grau 149
4.7 Árvores Entre Um Ponto e uma Área de 149
4.8 Assimetria 156
4.9 Tridimensional Árvores 158
4.10 Loops, Junção de Perdas e Fractal, Como Árvores 161
Referências 162
Problemas 164
5. Configurações para a Condução de Calor 171
5.1 Árvores para Resfriamento de um Disco em Forma de Corpo 171
5.1.1 Elementar Volume 173
5.1.2 Ideal em Forma de Pastilhas 177
5.1.3 Uma Ramificação Nível 178
5.2 Condução de Árvores com Loops de 189
5.2.1 Um Ciclo de Tamanho, Uma Ramificação Nível 190
5.2.2 Radial, de Uma Bifurcação e Um Loop de Projetos 195
5.2.3 Dois Loop Tamanhos, Dois Ramos Níveis 197
5.3 Árvores e Micro e Nanoscales 202
5.4 Evolução da Tecnologia: A partir de Convecção Forçada de Corpo Sólido
Condução 206
Referências 209
Problemas de 210
6. Multiscale Configurações 215
6.1 Distribuição de Fontes de Calor Resfriado por Convecção Natural 216
6.2 Distribuição de Fontes de Calor Resfriado por Convecção Forçada 224
6.3 Multiscale Placas para Convecção Forçada 229
6.3.1 Forçando Todo o Volume de Fluxo de Trabalho 229
6.3.2 de Transferência de Calor 232
6.3.3 Fluido de Atrito 233
6.3.4 Taxa de Transferência de Calor Densidade: O Menor Escala 234
6.4 Multiscale Placas e Espaçamentos para a Convecção Natural 235
6.5 Multiscale Cilindros em fluxo cruzado, 238
6.6 Multiscale Gotas para o Máximo de Transferência de Massa Densidade 241
Referências 245
Problemas 247
7. Configurações Multiobjectivas 249
7.1 Resistência Térmica versus Bombeamento de Energia 249
7.2 Elementar Volume com Convecção 250
7.3 Dendríticas Convecção de Calor em um Disco 257
7.3.1 Radial Padrão de Fluxo de 258
7.3.2 Um Nível de Emparelhamento 265
7.3.3 Dois Níveis de Emparelhamento 267
7.4 Dendríticas Trocadores de Calor 274
7.4.1 Geometria 275
7.4.2 o Fluxo de Fluido 277
7.4.3 de Transferência de Calor 278
7.4.4 Radial Folha de contra-fluxo 284
7.4.5 Árvore de contra-fluxo em um Disco 286
7.4.6 Árvore de contra-fluxo em um Quadrado 289
7.4.7 Duas Objetivo de Desempenho 291
7.5 Constructal Tecnologia de Trocador de Calor 294
7.6 em Forma de Árvore Isolada Projetos para Distribuição de Água Quente 295
7.6.1 Elementar de Seqüência de caracteres de Usuários 295
7.6.2 Distribuição de Tubos de Raio 297
7.6.3 Distribuição de Isolamento 298
7.6.4 Usuários Distribuída Uniformemente sobre uma Área de 301
7.6.5 Árvore de Rede Gerado pela Repetitivas Emparelhamento 307
7.6.6 Uma-por-Uma Árvore de Crescimento 313
7.6.7 As Estruturas De Fluxo Complexas São Robustas 318
Referências 325
Problemas 328
8. Vascularizado Materiais 329
8.1 O Futuro Pertence a Vascularizados: Design Natural Redescoberta 329
8.2 Linha-a-Linha de Árvores 330
8.3 contra-fluxo-de-Linha-a-Linha de Árvores 334
8.4 Auto-Cura Materiais 343
8.4.1 Grades de Canais 344
8.4.2 Várias Escalas, Loop Formas, e Formas do Corpo 352
8.4.3 Árvores de Correspondência de cobertura, para o Dossel 355
8.4.4 Diagonais e Ortogonais Canais 362
8.5 Vascularização Luta contra o Aquecimento 364
8.6 Vascularização Vai Continuar a Espalhar 369
Referências 371
Problemas 373
9. Configurações para Electrokinetic de Transferência de Massa 381
9.1 Análise à Escala da Transferência de Espécies através de um Sistema Poroso 381
9.2 Modelo de 385
9.3 a Migração através de um Finito Meio Poroso 387
9.4 Iônica Extração 393
9.5 Constructal Vista de Electrokinetic de Transferência de 396
9.5.1 Reativa Meios Porosos 400
9.5.2 Otimização em Tempo 401
9.5.3 optimização no espaço 403
referências 405
10. Mecânico de Fluxo e Estruturas Combinado 409
10.1 optimização do Fluxo de Tensões 409
10.2 Vigas Cantilever 411
10.3 Isolamento de Parede com caixa-de-Ar e Prescrito Força 416
10.4 Estruturas Mecânicas Resistentes a ataques Térmicos 424
10.4.1 Viga em Flexão 425
10.4.2 Maximização da Resistência ao Súbito Aquecimento 427
10.4.3 Aço-Concreto armado 431
10.5 Vegetação 442
10.5.1 De Raiz De Forma 443
10.5.2 Tronco e Copa Formas 446
10.5.3 Cônico, Troncos, Galhos e Copa, 449
10.5.4 Floresta 453
Referências 458
Problemas 459
11. Teoria Da Construção Do Quo Vadis? 467
11.1 A Termodinâmica de Sistemas com Configuração 467
11.2 Duas Formas de Fluxo São Melhores do que Uma 470
11.3 Distribuídos Sistemas de Energia 473
11.4 Dimensionamento de 482
11.5 Sobrevivência através de um Maior Desempenho, Svelteness e Território 483
11.6 a Ciência como um Consructal Arquitetura de Fluxo de 486
Referências 488
Problemas 490
Apêndice 491
A. O Método da Análise à Escala 491
B. Método dos Coeficientes Indeterminados (Multiplicadores de Lagrange) 493
C. Cálculo Variacional 494
D. Constantes 495
E. Fatores De Conversão 496
F. Adimensional Grupos 499
G. Não Metálicos Sólidos 499
H. Metalizado Sólidos 503
I. Materiais Porosos 507
J. Líquidos 508
K. Gases 513
