بهينه سازي انتقال حرارت در سطح پره سهموي با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Optimization of Heat Transfer at the Surface of Parabolic Fins by Genetic Algorithm

خلاصه پره هاي حرارتي سطوحي گسترده مثل پره طولي، شعاعي، و استوانه اي هستند. اين پره ها براي بهبود انتقال حرارت بين يك شي و مايع استفاده مي شوند. پره را مي توان در بسياري از فرآيندهاي خنك كنندگي مانند لوازم برقي، بسياري از انواع موتور، ترانسفورماتور، صنايع شيميايي، تهويه مطبوع، مبدل هاي حرارتي و صنايع مبادلات انرژي استفاده كرد. لذا مطالعه حاضر بهينه سازي انتقال حرارت پره را با استفاده از يك الگوريتم ژنتيك و در نظر گرفتن عدد ناسلت و مقاومت هيدروليكي به عنوان تابع هدف مورد بررسي قرار ميدهد. هدف پژوهش به حداكثر رساندن انتقال حرارت و به حداقل رساندن مقاومت هيدروليك است. با توجه به اين واقعيت كه دو تابع هدف در مقابل يكديگر هستند، راه حل هاي حاصل از الگوريتم ژنتيك براي هر يك از توابع در منحني تعادل قرار مي گيرند. هدف از اين مطالعه بهينه سازي پره براي به حداكثر رساندن انتقال حرارت و به حداقل رساندن مقاومت هيدروليك است. اين تحقيق كاربردي است. روش كتابخانه اي براي جمع آوري داده ها استفاده شده است. نرم افزار MATLAB براي شبيه سازي با استفاده از الگوريتم ژنتيك به كار گرفته شده است. نتايج نشان داد كه اگر مقاومت هيدروليك به يك مقدار خاص محدود شود، استفاده از پره هاي مواج انتقال حرارت دستگاه را بهبود نمي بخشد.

Abstract Thermal fins are extended surfaces like longitudinal, radial, and cylindrical fins. They are used for the improvement of heat transfer between an object and fluid. Fins can be applied in many processes of objects cooling such as electrical appliances, many types of engines, transformers, chemical industry, air conditioning, heat exchangers, and the industries of energy exchanges. This issue is one of the main results of paying attention to this issue. Therefore this study examined the optimization of fin heat transfer by using a genetic algorithm and consideration of Nusselt number and hydraulic resistance as the objective function. The research problem is to maximize the heat transfer and minimize hydraulic resistance. According to the fact that two objective functions are in opposite of each other, the results of genetic algorithm present a solution for each of the functions to be placed in the equilibrium curve. The aim of this study is the optimization of the fin to maximize the heat transfer and minimize the hydraulic resistance. This is an applied research. Stimulation and library method have been used to collect data. MATLAB was used to stimulate data by using a genetic algorithm. The results showed that if the hydraulic resistance was limited to a specific value, using wavy fins will not improve the device heat.