شماره راهنما :
1338 دكتري
پديد آورنده :
صدقي دهنوي، مجيد
عنوان :
شبيه‌سازي عددي انتقال حرارت در ساختار متخلخل شبهپَر
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، [196]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
احمد صابونچي
توصيفگر ها :
انتقال حرارت , شبهپَر , محيط متخلخل , تابش , جابجايي اجباري
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محمدرضا سليم پور، شهرام طالبي
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/12/08
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1397/12/14
كد ايرانداك :
ID1338 دكتري
چكيده فارسي :
1 چکیده پوشش کرک و پ ر پرندگان عایق حرارتی مناسبی در برابر سرمای زمستان و گرمای تابستان است برای مطالعهی فرایند انتقال حرارت و جرم در پوشش شبهپ ر ابتدا باید تانسور نفوذپذیری و خواص حرارتی این پوشش استخراج شود در این رساله از طریق روش آزمایشگاهی و شبیهسازی عددی ضریب نفوذپذیری پوشش پرندگان بررسی شده است در بخش آزمایشگاهی نمونههایی از پلوموالسئوس و پناسئوس پ رهای 32 پرنده جمعآوری و آرایش قطر چگالی و ضریب نفوذپذیری در تخلخلهای مختلف اندازهگیری شده است قطر ریشکهای پرندگان مطالعهشده با افزایش جرم و طول بدن آنها افزایش می یابد همچنین پوشش پلوموالسئوس پرندگان با جرم بیشتر دارای نفوذپذیری هوای کمتری میباشد با شبیهسازی عددی ساختار پ رهای پرندگان میزان تأثیرپذیری ضریب نفوذ پوشش نسبت به قطر الیاف کسرحجمی الیاف و آرایش الیاف پناسئوس بررسی شده است ضریب نفوذپذیری با افزایش کسر حجمی الیاف بهصورت غیرخطی کاهش یافته است متوسط ضریب نفوذپذیری بیبعد برای زوایای شبیهسازی شده در کسر حجمی الیاف 1 3 5 و 7 به ترتیب برابر با 90 86 56 71 48 8 و 64 4 میباشد در کسر حجمی الیاف مختلف با افزایش زاویهی ساقهی پ ر از 0 به 09 درجه متوسط ضریب نفوذپذیری بیش از 62 کاهش یافته است همچنین با افزایش زاویهی ساقه ی پ ر تغییرات زوایای ریشه و ریشک تأثیر کمتری بر ضریب نفوذپذیری داشته است برای محاسبهی خواص تشعشعی پوشش شبهپ ر کدی بر اساس روش مونتکارلو نوشتهشد و میزان تأثیرپذیری خواص تشعشعی پوشش شبه پ ر نسبت به قطر الیاف کسرحجمی الیاف رنگ و آرایش الیاف بررسی شده است در کسر حجمی الیاف مطالعهشده با افزایش قطر الیاف از 5 به 20 متوسط ضریب میرایی 57 کاهش یافته است همچنین در قطرهای مطالعهشده با افزایش کسر حجمی الیاف از 1 به 7 متوسط ضریب میرایی بیش از 6 برابر افزایش داشته است رنگ الیاف مهمترین مشخصهی تأثیرگذار بر نسبت ضریب پخش به ضریب میرایی میباشد در الیاف روشن با افزایش کسر حجمی الیاف از 1 به 7 متوسط نسبت ضریب پخش به میرایی 21 کاهش یافته است با استخراج ضرایب نفوذپذیری و خواص تشعشعی برای حاالت مختلف شبیهسازی عددی انتقال حرارت پوشش شبهپ ر در معرض تابش خورشید امکانپذیر میباشد ضخامت پوشش رنگ قطر و کسر حجمی الیاف از جمله مواردی است که تأثیر آن بر انتقال حرارت پوشش شبهپ ر در شرایط زمستانی و تابستانی بررسی شده است نتایج این پژوهش نشان میدهد که انتقال حرارت پوشش شبهپ ر در معرض باد و خورشید تابع مشخصههای مختلفی است افزایش و یا کاهش هر یک از این مشخصهها با توجه به فصل آفتاب و سرعت باد نتایج متفاوتی در نرخ انتقال حرارت خواهد داشت بعنوان مثال در شرایط زمستانی آرام اگرچه افزایش قطر الیاف از 5 به 20 منجر به افزایش 4 7 دفع گرما در شب میشود با این وجود باعث افزایش 7 64 جذب گرما در طول روز شده است در شرایط عدم وزش باد سطح دارای پوشش تیره نسبت به پوشش روشن تا 72 گرمای بیشتری از خورشید جذب میکند این در حالی است که با افزایش سرعت باد به 5 اختالف انتقال حرارت پوشش تیره و روشن به کمتر از 3 کاهش مییابد در شرایط آب و هوایی یکسان پرندگان مختلف دارای ضخامت پوشش قطر آرایش و کسر حجمی الیاف متفاوتی هستند مجموعهی این مشخصهها به گونه ای انتخاب شده است که آسایش حرارتی را برای پرنده تأمین میکند کلمات کلیدی انتقال حرارت شبهپ ر محیط متخلخل تابش جابجایی اجباری
چكيده انگليسي :
1 Numerical Simulation of Heat Transfer in Feather Like Porous Structure Majid Sedghi Dehnavi Majid sedghi@me iut ac ir Date of Submission 2019 01 12 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Ahmad Saboonchi Supervisor 85 ahmadsab@cc iut ac ir Mohammad Ghane Advisor 86 m ghane@cc iut ac ir Abstract The coat and feather cover of birds is a good thermal insulation against cold winter and hot summer In order to study the process of heat and mass transfer in a feather like covering first the permeability tensor and the thermal properties of this covering must be extracted In this study through the laboratory method and numerical simulation the permeability coefficient of the bird s cover is studied In the laboratory part feathers of 23 birds were tested and the diameter density and permeability coefficient are measured in various porosities The barbules diameter of the studied birds increases with increasing the mass and their body length With numerically simulating the structure of bird s feathers the effect of cover s permeability coefficient on fiber diameter fiber volume fraction and Pennaceous fiber arrangement is studied The permeability coefficient is decreased with increasing the fiber volume fraction nonlinearly The average dimensionless permeability coefficient for the simulated angles in the 1 3 5 and 7 fiber volume fraction is 68 09 17 65 8 84 and 4 46 respectively In different fiber volume fraction with increasing the rachis angle from 0 to 90 degrees the average permeability coefficient decreased more than 26 Moreover by increasing the angle of the feather s rachis the variation in the angles of barb and barbule had less effect on the permeability coefficient In order to calculate the radiation properties of the feather like covering a code is written based on the Monte Carlo method and effect of the radiation properties of feather like covering is studied according to the fiber diameter fiber volume fraction fiber color and fiber arrangement In the volume fraction of the studied fibers with increasing the fiber diameter from 5 m to 20 m the average extinction coefficient is decreased by 75 Also in the studied diameters with increasing the fiber volume fraction from 1 to 7 the average extinction coefficient increased more than 6 times The color of the fiber is the most important influential characteristic on the ratio of the scattering coefficient versus the extinction coefficient In the light color fibers with increasing the fiber volume fraction from 1 to 7 the average ratio of the scattering coefficient versus the extinction coefficient is decreased by 12 With extraction the permeability coefficients and radiation properties for various states the heat transfer of the feather like covering subjected to the sunlight is possible Covering thickness color diameter and fiber volume fraction are the issues that are studied on the heat transfer of feather like covering in winter and summer conditions The results of this study show that the heat transfer of the feather like covering subjected to the sun and the wind is the function of various characteristics Increasing or decreasing each of these characteristics according to the season sunlight and wind speed will have different results in the heat transfer rate As an example in the calm winter conditions although the fiber diameter increases from 5 m to 20 m leads to increase 7 4 in the heat loss at night the heat absorption is increased 46 7 during the day In the absence of the wind the surface including the dark cover absorbs more heat from the sun than the light cover up to 27 however with increasing the wind speed growing to 5 the heat transfer difference between the dark and light cover is reduced to less than 3 In the same weather conditions different kinds of birds have the different covering thickness diameter arrangement and the volume fraction the set of these characteristics are chosen to provide thermal
استاد راهنما :
احمد صابونچي
استاد داور :
محسن دوازده امامي، محمدرضا سليم پور، شهرام طالبي
