Design cu teoria Constructală
despre autori xi
Prefață xiii
lista simbolurilor xvii
1. Sisteme de curgere 1
1.1 Legea Constructală, vascularizarea și Svelteness 1
1.2 fluxul de Fluid 6
1.2.1 fluxul intern: pierderi de frecare distribuite 7
1.2.2 fluxul intern: pierderi locale 11
1.2.3 fluxul extern 18
1.3 transfer de căldură 20
1.3.1 conducție 20
1.3.2 Convecție 24
Referințe 31
Probleme 31
2. Imperfecțiunea 43
2.1 evoluția spre cel mai puțin Imperfect posibil 43
2.2 Termodinamica 44
2.3 sisteme închise 46
2.4 sisteme deschise 51
2.5 analiza componentelor inginerești 52
2.6 imperfecțiunea transferului de căldură 56
2.7 imperfecțiunea fluxului de fluid 57
2.8 alte imperfecțiuni 59
2.9 dimensiunea optimă a suprafeței de transfer de căldură 61
referințe 62
probleme 63
3. Configurații simple de curgere 73
3.1 debit între două puncte 73
3.1.1 distribuția optimă a imperfecțiunii 73
3.1.2 secțiuni transversale ale conductelor 75
3.2 secțiuni transversale ale canalului râului 78
3.3 distanțe interne pentru convecție naturală 81
3.3.1 aflați imaginând extremele concurente 81
3.3.2 distanțe mici 84
3.3.3 distanțe mari 85
3.3.4 distanțe optime 86
3.3.5 Plăci și cilindri eșalonate 87
3.4 distanțe interne pentru convecție forțată 89
3.4.1 distanțe mici 90
3.4.2 distanțe mari 90
3.4.3 distanțe optime 91
3.4.4 Plăci, cilindri și aripioare eșalonate 92
3.5 metoda de intersecție a asimptotelor 94
3.6 montarea solidului pe “corpul” mașinii fluxul 96
3.7 evoluția tehnologiei: de la convecție naturală la forțată 98
referințe 99
probleme 101
4. Rețele de arbori pentru curgerea fluidului 111
4.1 proporții optime: construcții în formă de T și Y 112
4.2 dimensiuni optime, nu proporții 119
4.3 copaci între un punct și un cerc 123
4.3.1 un nivel de asociere 124
4.3.2 număr liber de niveluri de asociere 127
4.4 performanță față de libertatea de a transforma 133
4.5 arbori cu lungime minimă 136
4.5.1 lungimi minime plan 137
4.5.2 lungimi minime în trei dimensiuni 139
4.5.3 lungimi minime pe un disc 139
4.6 strategii pentru o proiectare mai rapidă 144
4.6.1 miniaturizarea necesită construcție 144
4.6.2 arbori optimi față de arbori cu lungime minimă 145
4.6.3 unghiuri de 75 de grade 149
4.7 copaci între un punct și o zonă 149
4.8 asimetrie 156
4.9 copaci tridimensionali 158
4.10 bucle, pierderi de joncțiune și copaci asemănători fractalilor 161
referințe 162
probleme 164
5. Configurații pentru conducerea căldurii 171
5.1 arbori pentru răcirea unui corp în formă de Disc 171
5.1.1 volum elementar 173
5.1.2 inserții în formă optimă 177
5.1.3 un nivel de ramificare 178
5.2 arbori de conducere cu bucle 189
5.2.1 dimensiunea unei bucle, un nivel de ramificare 190
5.2.2 modele radiale, cu o singură bifurcare și cu o singură buclă 195
5.2.3 două dimensiuni de buclă, două niveluri de ramificare 197
5.3 copaci la micro și Nanoscale 202
5.4 evoluția tehnologiei: de la convecție forțată la corp Solid
conducție 206
referințe 209
probleme 210
6. Configurații Multiscale 215
6.1 distribuția surselor de căldură răcite prin convecție naturală 216
6.2 distribuția surselor de căldură răcite prin convecție forțată 224
6.3 Plăci Multiscale pentru convecție forțată 229
6.3.1 forțând întregul volum de curgere să funcționeze 229
6.3.2 Transfer de căldură 232
6.3.3 frecare fluidă 233
6.3.4 densitatea ratei de Transfer de căldură: cea mai mică scară 234
6.4 Plăci și distanțe Multiscale pentru convecție naturală 235
6.5 cilindri Multiscale în flux transversal 238
6.6 picături Multiscale pentru densitatea maximă de transfer de masă 241
referințe 245
probleme 247
7. Configurații Multiobiective 249
7.1 Rezistență termică față de puterea de pompare 249
7.2 volum elementar cu convecție 250
7.3 convecție termică dendritică pe un Disc 257
7.3.1 model de flux Radial 258
7.3.2 un nivel de asociere 265
7.3.3 două niveluri de asociere 267
7.4 schimbătoare de căldură dendritice 274
7.4.1 Geometrie 275
7.4.2 flux de fluid 277
7.4.3 transfer de căldură 278
7.4.4 foaie radială contracurent 284
7.4.5 contra-flux arbore pe un disc 286
7.4.6 contra-flux arbore pe un pătrat 289
7.4.7 performanță cu două obiective 291
7.5 tehnologia schimbătorului de căldură Constructal 294
7.6 modele izolate în formă de copac pentru distribuția apei calde 295
7.6.1 șir elementar de utilizatori 295
7.6.2 distribuția razei țevii 297
7.6.3 distribuția izolației 298
7.6.4 utilizatori distribuiți uniform pe o suprafață 301
7.6.5 rețea de arbori generată de împerecherea repetitivă 307
7.6.6 creșterea unu-la-unu a copacilor 313
7.6.7 Structuri De Flux Complexe Sunt Robuste 318
Referințe 325
Probleme 328
8. Materiale vascularizate 329
8.1 viitorul aparține vascularizat: Design Natural redescoperit 329
8.2 Line-to-line copaci 330
8.3 Counterflow de linie-to-Line copaci 334
8.4 Materiale de auto-vindecare 343
8.4.1 grile de canale 344
8.4.2 Cântare multiple, forme de buclă și forme de corp 352
8.4.3 copaci potriviți baldachin cu baldachin 355
8.4.4 canale diagonale și ortogonale 362
8.5 vascularizarea lupta împotriva încălzirii 364
8.6 vascularizarea va continua să se răspândească 369
referințe 371
probleme 373
9. Configurații pentru transferul masei Electrokinetice 381
9.1 analiza la scară a transferului speciilor printr-un sistem poros 381
9.2 Model 385
9.3 migrarea printr-un mediu poros finit 387
9.4 extracție Ionică 393
9.5 vedere Constructală a transferului Electrokinetic 396
9.5.1 medii poroase reactive 400
9.5.2 optimizarea în timp 401
9.5.3 optimizarea în spațiu 403
referințe 405
10. Structuri mecanice și de curgere combinate 409
10.1 flux optim de solicitări 409
10.2 grinzi în consolă 411
10.3 perete izolant cu cavități de aer și rezistență prescrisă 416
10.4 structuri mecanice rezistente la atac termic 424
10.4.1 fascicul în îndoire 425
10.4.2 maximizarea rezistenței la încălzirea bruscă 427
10.4.3 beton armat cu oțel 431
10.5 vegetație 442
10.5.1 forma rădăcinii 443
10.5.2 forme de trunchi și baldachin 446
10.5.3 trunchiuri, ramuri și copertine conice 449
10.5.4 pădure 453
referințe 458
probleme 459
11. Teoria Constructivă Quo Vadis? 467
11.1 Termodinamica sistemelor cu configurație 467
11.2 două moduri de curgere sunt mai bune decât una 470
11.3 sisteme de energie distribuite 473
11.4 scalarea 482
11.5 supraviețuire prin performanțe mai mari, Svelteness și teritoriu 483
11.6 știința ca arhitectură de flux Consructal 486
referințe 488
probleme 490
apendicele 491
A. Metoda de analiză la scară 491
B. metoda coeficienților nedeterminați (multiplicatori Lagrange) 493
C. calcul variațional 494
D. constante 495
E. factori de conversie 496
F. grupuri adimensionale 499
G. solide nemetalice 499
H. solide metalice 503
I. materiale poroase 507
J. lichide 508
K. gaze 513
