پایان نامه ارشد بررسی عددی انتقال حرارت سه بعدی در کلکتور تقویت کننده موج رونده با توان ورودی 900 و 3000 وات

پایان نامه ارشد بررسی عددی انتقال حرارت سه بعدی در کلکتور تقویت کننده¬ موج رونده با توان ورودی 900 و 3000 وات
مقطع : کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک – گرایش تبدیل انرژی
چکیده
لامپ¬ موج رونده یکی از انواع تقویت¬کننده¬های امواج مایکروویو می¬باشد. این لامپ از پنج قسمت اصلی تشکیل شده است که عبارتند از، تفنگ الکترونی، ساختار موج آهسته، کانکتورهای ورودی و خروجی موج، سیستم متمرکز¬کننده 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 می¬نماید. کلکتور از یک بدنه داخلی تشکیل شده که توسط سرامیک¬هایی 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 سرامیک¬هایی است که دارای جنس¬های متفاوت می¬باشند. برخورد الکترون¬ها و توزیع توان بر روی بدنه داخلی کلکتور توسط نرم¬افزار شبیه¬سازی CST، و آنالیز عددی انتقال حرارت با استفاده از نرم¬افزار ANSYS-CFX با در نظر گرفتن ضریب هدایت حرارتی متغیر با دما برای سرامیک¬ها انجام گرفته است. در شبیه¬سازی، سرامیک¬ها از جنس¬های آلومینا ، برلیا و آلومینیوم نیترید درنظر گرفته شده و با یکدیگر مقایسه شده¬¬اند. توزیع دمای بهینه، در حالتی که از سرامیک برلیا به عنوان ایزوله کننده استفاده شود مشاهده گردیده و نتایج با استفاده از اندازه¬گیری دما در حالت کارکرد عملی اعتبارسنجی شده¬است.

فهرستعنوان صفحه

1- مقدمه……………………………………………………………………………..2
1-1-پیشگفتار 2
1-2-آشنایی با لامپ های مایکروویو 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

–
تعداد صفحه :156

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند