دانلود پایان نامه ارشد : بررسی عددی انتقال حرارت سه بعدی در کلکتور تقویت کننده موج رونده | ... | |
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 بهره گرفتن از اندازه گیری دما در حالت کارکرد عملی اعتبارسنجی شدهاست. فهرست عنوان صفحه 1- مقدمه……………………………………………………………………………..2 1-1-پیشگفتار 2 1-2-آشنایی با لامپ های مایكروویو. 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
پیشگفتار امروزه امواج مایکروویو علاوه بر اینکه بیشتر از 60% سیستمهای راداری را در بر میگیرد، در مواردی مانند ارتباطات هوانوردی، هواشناسی، دریا نوردی، ماهوارههای ارتباطی، ماهوارههای سنجش از راه دور، تشخیص پزشکی و وسایل صنعتی نقش عمدهای دارد ]1 .[ امواج مایکروویو پس از برخورد با یک ماده، یا منعکس میشوند، یا عبور می کنند، یا جذب ماده میشوند و یا ترکیبی از عبور و جذب و انعکاس امواج رخ میدهد. این امواج اگر به سطح فلزات برخورد کنند، منعکس خواهند شد، از شیشه و پلاستیک عبور می کنند و موادی که حاوی آب هستند، مانند غذاها و بدن انسان، انرژی این امواج را جذب و به حرارت تبدیل می کنند، لذا قرار گرفتن در معرض تابش مستقیم امواج ماکروویو می تواند موجب سوختگیهای عمیق بافتی شود ]1 . 1-2-آشنایی با لامپهای مایكروویو لامپ مایکروویو اصطلاحا به دستگاهی گفته میشود که جهت تقویت، یا تولید و تقویت امواج مایکروویو بکار میرود. اولین لامپ مایکروویو در دهه ۱۹۳۰ در انگلیس ساخته شد و سپس از آن در ساخت و توسعه سیستم رادار در خلال جنگ جهانی دوم استفاده شد. لامپها برای تولید توانهای بسیار بالا (۱۰ کیلو وات تا ۱۰ مگا وات) و فرکانسهای بالای امواج میلی متری (۱۰۰ گیگا هرتز و بالاتر) لازم و ضروری میباشند]1[. لامپهای مایکروویو انواع مختلفی دارند که از جمله آنها میتوان، لامپ مگنترون(Magnetron)، لامپ کلایسترون (Klystron) و لامپ موج رونده (Traveling Wave Tube) که به اختصار TWT نامیده میشود، را نام برد. برخی از لامپهای مایكروویو فقط عمل تقویت را انجام میدهند، مانند TWT و كلایسترون، و برخی دیگر مانند مگنترون، عمل تولید و تقویت سیگنال را همزمان به عهده دارند ]1 . 1-3- لامپ [1] TWT این لامپ از سه قسمت اصلی؛ تفنگ الکترونی، ساختار موج آهسته و کلکتور تشکیل شده است (شکل 1‑1). قسمت اول، یعنی تفنگ الکترونی (الکترون گان)، وظیفهی گسیل کردن الکترونها را به عهده دارد. الکترونها پس از اینکه در قسمت گان تولید شدند، وارد قسمت دوم سیستم؛ ساختار موج آهسته؛ که در وسط آن هلیکس قرار دارد، میشوند. ازطرفی دیگر، موج [2]RF را به وسیلهی کانکتور وارد هلیکس می کنند (کانکتور یکی از قسمتهای نسبتا مهم TWT میباشد که بعد از هلیکس و قبل از کلکتور قرار دارد و وظیفهی انتقال توان از هلیکس به بیرون را دارد). در هلیکس در اثر برهمکنش الکترونها و موج RF، تقویت موج انجام میشود. در این قسمت الکترونها تنها بخشی از انرژی خود را به موج RF منتقل کرده و وارد قسمت سوم سیستم، یعنی کلکتور میشوند. در این قسمت الکترونها باقیمانده انرژی خود را به کلکتور می دهند که این امر باعث افزایش دمای کلکتور میگردد. با توجه به ساختار پیچیده کلکتور و وجود مواد مختلف در آن و فرایندهای مختلف ساخت، تحلیل حرارتی کلکتور از اهمیت ویژهای برخوردار است ]2 .[ لامپهای TWT بر اساس جفت شدن پرتو الكترونی با میدان RF در ساختار موج آهسته [3](SWS) كار میكنند. میدانهای الكتریكی و مغناطیسی میبایست درفضای داخل لامپ با یكدیگر موازی باشند و در نتیجه حركت الكترونها خطی و در امتداد محور هلیکس است، به همین دلیل، این نوع لامپها را لامپهای خطی نیز مینامند. از طرف دیگر چون الکترونها در فضای موج آهسته RF حركت میكنند، لذا این لامپها را، لامپهای موج رونده (TWT) نیز میگویند ]2 .[ شکل 1‑1 ساختار یک لامپ TWT ]1 .[ شکل 1‑2- مسیر عبور الکترونها در یک لامپ TWT ]1 . 1-4-اهداف تحقیق همانگونه که ذکر شد الکترونها پس از اینکه در الکترونگان تولید شدند، از قسمت میانی سیستم گذشته و وارد قسمت سوم، یعنی کلکتور میگردند. وظیفهی کلکتور جمع آوری
[جمعه 1398-07-12] [ 02:44:00 ق.ظ ]
لینک ثابت |