دانشکده‌ی مهندسی مکانیک

 پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک (گرایش تبدیل انرژی)

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

 استاد راهنما

دکتر علی اکبر گلنشان

چکیده

لامپ­ موج رونده[1] 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 آلومینا[2] ، برلیا[3] و آلومینیوم نیترید[4] 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-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

براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد 

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: