بهینه سازی ساختار هندسی مواد ابررسانا با ضخامت متغیر درون پره با هدف بیشینه سازی عملکرد گرمایی

در مطالعه ی حاضر افزایش انتقال حرارت از پره با قراردادن موادی با ضریب هدایت گرمایی بسیار بالا (ابررسانا) در داخل یک پره مستقیم، مورد توجه قرار می-گیرد. با توجه به ملاحظات اقتصادی، تنها بخشی از ساختار پره را می توان به این مواد اختصاص داد. بنابراین، یک ساختار هندسی مناسب و تا جای ممکن بهینه شده برای این مواد ارایه می گردد. هدف از بهینه سازی، بیشینه سازی انتقال گرما از پره، با تغییر هندسه ساختار مواد ابررسانا تحت قیدهایی نظیر ثابت بودن نسبت حجمی مواد ابررسانا می باشد. ساختار هندسی مواد ابررسانا با توزیع شاخه هایی با ضخامت های متغیر و توزیع خطی ارایه می گردد. تاثیر پارامترهای هندسی و فیزیکی مختلف، مانند عدد بایوت، نسبت ضخامت پره به طول آن، نسبت حجمی مواد ابررسانا به پره و نسبت ضریب هدایت گرمایی ابررسانا به پره بر نتایج بهینه سازی گزارش می شود. نتایج نشان می دهد که برای شاخه های ابررسانا، یک هندسه بهینه وجود دارد، به گونه ای که برای آن هندسه بهینه، انتقال گرما از پره به بیش ترین مقدار ممکن افزایش می یابد. این افزایش انتقال گرما با افزایش درجه آزادی های ساختار هندسی مواد ابرسانا بیش تر می شود. مقدار افزایش انتقال گرما و همچنین ساختار بهینه مواد ابررسانا، وابسته به پارامترهایی نظیر عدد بایوت، نسبت ضخامت پره به طول آن، نسبت حجمی موادابررسانا به پره و نسبت ضریب هدایت گرمایی ابررسانا به پره می-باشد. به طوری که با افزایش عدد بایوت، نسبت حجمی مواد ابررسانا به پره، کاهش نسبت ضخامت پره به طول آن و افزایش نسبت ضریب هدایت گرمایی ابررسانا به پره، کارایی مواد ابررسانا در ازدیاد انتقال گرما بیش تر و مشهودتر می گردد.