آنالیز معکوس محفظه های تابشی با سطوح پخشی-طیفی با استفاده از الگوریتم جستجوی گرانشی

محفظه های تابشی در کاربردهای مختلف صنعتی از قبیل تولید نیمه هادی ها، فرایندهای عملیات حرارتی سریع و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. در هر یک از این کاربردها، هدف از طراحی محفظه های تابشی، یافتن شرایطی است که بتواند شرایط مطلوب دما و شار حرارتی بر روی سطح طراحی را ایجاد نماید. برای رسیدن به این هدف از روش های معکوس استفاده می شود زیرا این روش ها نسبت به روش های سنتی (سعی و خطا) نیاز به زمان کمتری داشته و جواب نهایی از دقت بالاتری برخوردار است. در این تحقیق حل دو دسته از مسائل معکوس برای محفظه های تابشی را دنبال می کنیم: 1) مسائل تشخیصی 2) مسائل طراحی. در مسائل تشخیصی، خواص تابشی سطوح محفظه تابشی برای برقراری شرایط مطلوب بر روی سطح طراحی تخمین زده می شوند و در مسئله طراحی شرایط مرزی سطوح گرمکن ها را برای برقراری شرایط مطلوب بر روی سطح طراحی بدست می آوریم. در مسئله طراحی دو هدف را دنبال می کنیم: 1) تعیین موقعیت بهینه گرمکن ها با تعداد مشخص و 2) تعیین تعداد و موقعیت بهینه گرمکن ها با توان یکسان. آنالیز معکوس برای دو نوع سطح برای کوره های تابشی انجام می شود. دو سطح مطالعه شده در این پایان نامه شامل سطوح پخشی- خاکستری و پخشی- طیفی است. سطوح خاکستری خواص تابشی مستقل از طول موج دارند در حالیکه در سطوح طیفی وابستگی خواص تابشی با طول موج لحاظ می شود. در نظر گرفتن سطوح به صورت خاکستری فرضی برای ساده کردن محاسبات است اما در واقعیت سطوح به صورت طیفی عمل می کنند. معادلات تابش برای محفظه تابشی با محیط شفاف و سطوح پخشی- خاکستری را به روش تابش خالص حل می کنیم و در محفظه تابشی با سطوح پخشی- طیفی با در نظر گرفتن محدوده های طول موج به حل مسئله می پردازیم که در هر محدوده طول موج برای حل معادلات از روش تابش خالص بهره می گیریم. باندهای طول موج را با توجه به توزیع خواص تابشی سطوح در نظر می گیریم. برای انجام آنالیز معکوس در این پایان نامه از روش بهینه یابی جستجوی گرانشی استفاده می شود و این الگوریتم جهت کمینه کردن تابع هدف بکار برده می شود. تابع هدف در مسائل تشخیصی به صورت مجموع مربعات تفاضل شار حرارتی محاسبه شده و شار حرارتی اندازه گیری شده بر روی سطح طراحی و در مسائل طراحی به صورت مجموع مربعات تفاضل شار حرارتی محاسبه شده و شار حرارتی مطلوب بر روی سطح طراحی بیان گردیده است. در این پایان نامه دقت و کارایی الگوریتم و هم چنین تاثیر در نظر گرفتن سطوح به صورت پخشی- طیفی در افزایش دقت در محاسبات بررسی خواهد شد