طراحی مستقیم شکل در مسائل انتقال حرارت جابجایی داخلی

یکی از مسائل کاربردی و مورد علاقه در علوم حرارت و سیالات، طراحی شکل سطح برای دستیابی به توزیع مطلوبی از یک متغیر جریان نظیر سرعت، فشار، دما یا شار حرارتی روی مرز است. حل چنین مسائلی با روش های تجربی یا نیمه تجربی مقرون به صرفه نبوده و با روش های تحلیلی نیز در اغلب موارد کاربردی امکان پذیر نیست. به همین دلیل الگوریتم های عددی متعددی برای حل مسائل طراحی شکل سطح توسعه داده شده است. در این الگوریتم ها معمولاً یک شکل اولیه در فرآیندی محاسباتی اصلاح می شود تا توزیع سطحی مورد نظر بدست آید. الگوریتم های عددی برای حل مسائل طراحی شکل از سه ابزار تولید کننده شبکه، حلگر جریان و تغییر دهنده شکل استفاده می کنند. در اغلب الگوریتم های عددی، علاوه بر اینکه سه ابزار ذکر شده به صورت جدا از هم کار می کنند، تغییر دهنده شکل نیز مبتنی بر معادلات حاکم نیست. در این مقاله یک الگوریتم طراحی شکل جدید موسوم به الگوریتم طراحی مستقیم برای مسائل انتقال حرارت جابجایی داخلی ارائه می شود که در آن علاوه بر اینکه تولید شبکه، حل جریان و تغییر شکل به صورت همزمان انجام می شود، تغییر دهنده شکل نیز از معادله حاکم به دست آمده و شامل هیچ پارامتر مجهولی نیست. چند مسئله مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی که در آن ها به جای شکل مرز، توزیع شار حرارتی روی مرز معلوم است، با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، حل شده است. نتایج بدست آمده حاکی از توانایی الگوریتم توسعه داده شده در حل مسائل طراحی شکل مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی داخلی می باشد.