پایان نامه رایگان با موضوع شبیه سازی، نرم افزار، بهینه سازی

l
اظهار نامه
اینجانب مسعود فسایی (890295) دانشجوی رشتهی مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی دانشکده مهندسی اظهار میکنم که این پایان نامه حاصل پژوهش خودم میباشد و در جاهایی که از منابع دیگران استفاده کردهام نشانی دقیق و مشخصات آن را نوشتهام. همچنین اظهار میدارم که تحقیق و موضوع پایان نامهام تکراری نیست و تعهد مینمایم که بدون مجوز دانشگاه دستاوردهای آن را منتشر ننموده و یا در اختیار غیر قرار ندهم. کلیه حقوق این اثر مطابق با آیین نامه مالکیت فکری و معنوی متعلق به دانشگاه شیراز است.
نام و نام خانوادگی: مسعود فسایی
تاریخ و امضا: 20/9/1391
سپاسگزاری
سرآغاز کار با یاد و توکل به خدا و توسل به ائمه علیهم السلام بود و اینک در پایان راه، سپاس و شکر خداوند واجب است پس خدای را به واسطه تمام الطافش شکر گزارم.
این کار به پایان نرسید مگر به واسطه حمایتهای بیدریغ خانواده، پس بر خود لازم میدانم که سپاسگزار محبتها و حمایتهای ایشان در تمام طول زندگی باشم.
از استاد گرانقدر و معلم علم و اخلاق جناب آقای دکتر علی اکبر گلنشان که دلسوزانه و صبورانه در تمام مراحل این پایان نامه با راهنماییهای ارزنده خود مرا یاری نمودهاند کمال تشکر و قدردانی را دارم.
از جناب آقای دکتر یعقوبی و جناب آقای دکتر جعفرپور اساتید بخش مهندسی مکانیک که مشاورت پایاننامه اینجانب را بر عهده گرفتند، کمال تشکر را دارم.
از آقای محمد هوشمند و کارکنان زحمتکش صنایع الکترونیک شیراز صمیمانه تشکر میکنم.
در پایان از همه عزیزانی که دعایشان بدرقه راه من بوده است سپاسگزاری میکنم.
چکیده
بررسی عددی انتقال حرارت سه بعدی در کلکتور تقویت کننده موج رونده با توان ورودی 900 و 3000 وات
به کوشش
مسعود فسایی
لامپ موج رونده1 یکی از انواع تقویتکنندههای امواج مایکروویو میباشد. این لامپ از پنج قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از، تفنگ الکترونی، ساختار موج آهسته، کانکتورهای ورودی و خروجی موج، سیستم متمرکزکننده مغناطیسی و کلکتور. پرتو الکترونی منتشر شده توسط تفنگ الکترونی با عبور از ساختار موج آهسته، درصدی از انرژی خود را صرف تقویت موج مایکروویو نموده و مابقی آن را در برخورد با بدنه کلکتور به گرما تبدیل مینماید. کلکتور از یک بدنه داخلی تشکیل شده که توسط سرامیکهایی که وظیفه ایزولاسیون الکتریکی را بر عهده دارند از بدنه خارجی جدا شده است. هدف از پژوهش حاضر به دست آوردن توزیع دما در کلکتور و بهینه سازی حرارتی آن با توجه به سرامیکهایی است که دارای جنسهای متفاوت میباشند. برخورد الکترونها و توزیع توان بر روی بدنه داخلی کلکتور توسط نرمافزار شبیهسازی CST، و آنالیز عددی انتقال حرارت با استفاده از نرمافزار ANSYS-CFX با در نظر گرفتن ضریب هدایت حرارتی متغیر با دما برای سرامیکها انجام گرفته است. در شبیهسازی، سرامیکها از جنسهای آلومینا2 ، برلیا3 و آلومینیوم نیترید4 درنظر گرفته شده و با یکدیگر مقایسه شدهاند. توزیع دمای بهینه، در حالتی که از سرامیک برلیا به عنوان ایزوله کننده استفاده شود مشاهده گردیده و نتایج با استفاده از اندازهگیری دما در حالت کارکرد عملی اعتبارسنجی شدهاست.
فهرست
عنوان صفحه
1- مقدمه……………………………………………………………………………..2
1-1-پیشگفتار 2
1-2-آشنايي با لامپ هاي مايكروويو 2
1-3- لامپ TWT 3
1-4-اهداف تحقیق 5
2- مروری بر تحقیقات پیشین…………………………………………………………9
2-1-پیشینه تاریخی 9
3- روش انجام تحقیق……………………………………………………………….20
3-1- مقدمه 20
3-2- امتیازات محاسبات تئوری 20
3-3- نارسایی های محاسبات تئوری 22
3-4-هندسه 23
4- معادلات حاکم……………………………………………………………………35
4-1- مقدمه 35
4-2- شرایط مرزی 36
4-3-معادلات حاکم 37
5- نتایج…………………………………………………………………………….43
5-1- مقدمه 43
5-2-محل عبور خطوط 47
5-3-نتایج حاصل از شبیه سازی برخورد الکترون ها در نرم افزار CST 50
5-4-نتایج حاصل از شبیه سازی نمونه شماره 1 در نرم افزار CFX 52
5-4-1-جنس سرامیک از آلومینیوم نیترید با دمای پایه 40 درجه سانتیگراد (حالت 1) 54
5-4-2-جنس سرامیک از آلومینیوم نیترید با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد (حالت 2) 57
5-4-3-جنس سرامیک از آلومینیم نیترید با دمای پایه 70 درجه سانتیگراد (حالت 3) 60
5-4-4-جنس سرامیک از آلومینیوم نیترید با دمای پایه 70 درجه سانتیگراد با حرارت ورودی میانگین گیری شده (حالت 4) 64
5-4-5-جنس سرامیک از آلومینیوم نیترید با دمای پایه 90 درجه سانتیگراد (حالت 5) 66
5-4-6-جنس سرامیک از آلومینا با دمای سطح کف پایه آلومینیومی برابر با 40 درجه سانتیگراد (حالت 6) 68
5-4-7-جنس سرامیک از آلومینا با دمای کف پایه آلومینیومی 50 درجه سانتیگراد (حالت 7) 71
5-4-8-جنس سرامیک از آلومینا با دمای کف پایه70 درجه سانتیگراد (حالت 8) 74
5-4-9-جنس سرامیک از آلومینا با دمای کف پایه آلومینیومی90 درجه سانتیگراد (حالت 9) 76
5-4-10-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 70 درجه سانتیگراد وحرارت ورودی میانگین (حالت 10) 79
5-4-11-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 70 وحرارت ورودی میانگین با هدایت حرارتی ثابت (حالت 11) 81
5-4-12-جنس سرامیک از برلیا با دمای کف پایه آلومینیومی 40 درجه سانتیگراد (حالت 12) 84
5-4-13-جنس سرامیک از برلیا با دمای کف پایه آلومینیومی 50 درجه سانتیگراد و استفاده از هدایت حرارتی ثابت (حالت 13). 86
5-4-14-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه 50 درجه سانتیگراد و استفاده از هدایت حرارتی متغیر (حالت 14) 89
5-4-15-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه آلومینیومی برابر با 70 درجه سانتیگراد (حالت 15) 91
5-4-16-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه 70 درجه سانتیگراد با حرارت ورودی میانگین (حالت 16) 95
5-4-17-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه برابر 90 درجه سانتیگراد (حالت 17) 98
5-4-18-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه برابر 50 درجه سانتیگراد و بدون سیستم دیپرس( حالت 18) 100
5-4-19-جنس سرامیک از برلیا با دمای سطح زیرین پایه برابر 50 درجه سانتیگراد و بدون سیستم دیپرس در حالت زمانمند (حالت 19) 102
5-4-20-مقایسه توزیع دما در سرامیک بالایی. 105
5-5-اعتبار سنجی 106
5-6-نتایج حاصل از شبیه سازی نمونه شماره 2 در نرم افزار CFX 108
5-6-1-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی ثابت (حالت 20) 108
5-6-2-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر (حالت 21) 109
5-6-3-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با توان ورودی میانگین (حالت 22) 110
5-6-4-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با جنس پایه خنک کننده از مس (حالت 23) 112
5-6-5-جنس سرامیک از آلومینا و ضریب هدایت حرارتی متغیر و تماس سه وجه پایه با مبدل (حالت 24) 113
5-6-6-جنس سرامیک از برلیا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی ثابت (حالت 25) 114
5-6-7-جنس سرامیک از برلیا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر (حالت 26) 116
5-6-8-جنس سرامیک از برلیا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با توان میانگین ورودی (حالت 27) 118
5-6-9-جنس سرامیک از برلیا و ضریب هدایت حرارتی متغیر و تماس سه وجه پایه با مبدل (حالت 28) 119
5-6-10-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با مقاومت تماسی اندک (حالت 29) 121
5-6-11-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با مقاومت تماسی زیاد(حالت 30) 121
5-6-12-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر با مقاومت تماسی زیاد و در نظر گرفتن تابش (حالت 31) 123
5-6-13-پوشش (کوتینگ) سرامیک ها با نیکل 125
5-6-14-جنس سرامیک از آلومینا با دمای پایه 50 درجه سانتیگراد و ضریب هدایت حرارتی متغیر در حالت بهینه. 126
5-7-جمع بندی و نتیجه گیری 127
5-8-پیشنهادات 129
6- مراجع………………………………………………………………………….130
فهرست جدولها
عنوان و شماره صفحه
جدول 2-1 توان تلف شده در کلکتور TWT با روشهای خنککاری متفاوت ……………………. 16
جدول ‏11 بررسی استقلال از شبکه نمونه شماره 1……………………………………………………………….45
جدول ‏12 بررسی استقلال از شبکه نمونه شماره 2……………………………………………………………….45
جدول 5-3 حالات حل شده در حلگر cfx……………………………………………………………………………51
جدول 5-4 دمای ماکزیمم کلکتور در حالات مختلف…………………………………………………………..128
فهرست شکلها
عنوان صفحه
شکل ‏11 ساختار یک لامپ TWT ]1 .[ 4
شکل ‏12- مسیر عبور الکترونها در یک لامپ TWT ]1 .[ 4
شکل ‏21- مش بندی تمام اجزا لامپ موج رونده ]6[. 10
شکل ‏22- گرید بندی ]7[. 10
شکل ‏23 توزیع دما در کلکتور ]8[. 11
شکل ‏24- تغییرات توان در راستای طول کلکتور]9[. 12
شکل ‏25-بازه توزیع دما در کلکتور ]9[. 12
شکل ‏26- توزیع دما در راستای شعاعی کلکتور]9[. 12
شکل ‏27- طول مشخصه L (پارامتر بهینه سازی) ]9[. 13
شکل ‏28- دمای بهینه شده ]9[. 13
شکل ‏29- دما بر حسب زمان ]9[. 14
شکل ‏210- بازه توزیع دما در کلکتور فین دار ]9[. 15
شکل ‏211-توزیع دما در کلکتور بدون فین]9[. 15
شکل ‏31- طراحی کلکتور 24
شکل ‏32- نمای سه بعدی کلکتور 25
شکل ‏33- پایه خنک کننده مربوط به کلکتور 25
شکل ‏34- نمای روبروی کلکتور و پایه ی آن 26
شکل ‏35- چهارنمای کلکتور 26
شکل ‏36- پوسته خارجی کلکتور 26
شکل ‏37-سرامیک جدا کننده پوسته داخلی و خارجی 27
شکل ‏38- نحوه قرار گیری سرامیک ها در کلکتور 27
شکل ‏39-پوسته داخلی کلکتور 28
شکل ‏310- نحوه قرارگیری پوسته داخلی 28
شکل ‏311 حلقه ی ابتدایی 29
شکل ‏312 حلقه ی انتهایی 29
شکل ‏313- قسمت انتهایی سیستم از جنس آلومینا 29
شکل ‏314: برش طولی از کلکتور به همراه اجزاء آن. 30
شکل ‏315: توزیع توان حاصل از برخورد الکترونها به بدنه داخلی کلکتور900 وات. 31
شکل ‏316- نمای سه بعدی از مش بندی 31
شکل ‏317 نمای مش بندی از بالا 32
شکل ‏41 تغییرات ضریب هدایت آلومینا با دما 38
شکل

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *