دانلود پایان نامه ارشد : بهینه ­سازی خواص تشعشعی لایه­ های نازک

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : بهینه ­سازی خواص تشعشعی لایه­ های نازک

دانشگاه صنعتی اصفهان

دانشکده مهندسی مکانیک

 

بهینه ­سازی خواص تشعشعی لایه­ های نازک

 

 

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- تبدیل انرژی

استاد راهنما

دکتر احمد صابونچی

1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالبعنوان صفحهفهرست مطالب ششفهرست اشکال هشتفهرست جداول شانزدهفهرست علائم و نمادها هجدهچکیده. 1فصل اول: مقدمه 21-1   پیشگفتار 21-2   خنک کاری تشعشعی 41-3   آینه های حرارتی 51-4   تعریف مسئله 51-5   اهداف پژوهش 61-6   روش انجام پژوهش 6فصل دوم: مروری بر کارهای انجام شده 72-1   کارهای انجام شده قبلی 7فصل سوم: محاسبه خواص تشعشعی لایه های نازک. 243-1   ضریب شکست و بردار موج مختلط 243-2   پولاریزاسیون s و p 253-3   محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط 253-4   محاسبه خواص تشعشعی یک لایه ضخیم 273-5   محاسبه خواص تشعشعی یک لایه نازک. 293-6   محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه 313-6-1  پلاریزاسیون s 313-6-2  پلاریزاسیون p 333-7   محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه شامل یک لایه ضخیم 34فصل چهارم: مدلسازی و روش بهینه سازی 374-1   خنک کاری تشعشعی 374-2   آینه های حرارتی 424-3   ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 434-4   ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 434-5   ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشع خورشید 444-6   روش بهینه سازی 444-6-1  الگوریتم ژنتیک 44
شش
4-6-2  روش عملیات حرارتی شبیه سازی شده 46فصل پنجم: ارائه و تحلیل نتایج 495-1   اعتبارسنجی محاسبات 495-2   خنک کاری تشعشعی 535-2-1  خنک کاری در طول روز 535-2-2  خنک کاری در شب 685-2-3  خنک کاری با استفاده از مواد با قابلیت انحلال در آب 765-3   آینه های حرارتی 815-3-1  لایه ضخیم SiO2 825-3-2  لایه ضخیم BaTiO3 885-4   ضریب جذب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 975-4-1  ضریب جذب ماکزیمم سلولهای خورشیدی لایه نازک 1015-5   ضریب بازتاب ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 1035-6   ضریب عبور ماکزیمم در محدوده تشعشعی خورشید 104فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهاد 1056-1   نتیجه گیری 1056-2   پیشنهاد برای پژوهش های آتی 106پیوست 1: نحوه محاسبه خواص تشعشعی به کمک نظریه الکترودینامیک     ........................................................................108پ1-1 معادلات مکسول............................................................................................................................................108پ1-2 معادله موج..............     ......................................................................................................................................110پ1-2-1    فرض هدایت الکتریکی صفر...     ......................................................................................................................110پ1-2-2    فرض هدایت الکتریکی غیر صفر............     .......................................................................................................113پ1-3 بردار پویینتینگ..............................................................................................................................................114پ1-4 محاسبه خواص تشعشعی سطح مشترک دو محیط...................     ........................................................................117پ1-4-1    پلاریزاسیون s.........     ......................................................................................................................................117پ1-4-2    پلاریزاسیون p.........     ......................................................................................................................................120پ1-5 محاسبه خواص تشعشعی یک ساختار چند لایه.......     .......................................................................................123پ1-5-1    پلاریزاسیون s.........     ......................................................................................................................................123پ1-5-2    پلاریزاسیون p...............................................................................................................................................127پیوست 2: نمودارهای خواص تشعشعی ساختارهای بهینه 130پ2-1-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در روز 130پ2-2-نمودارهای ساختارهای بهینه خنک کاری در شب 144
هفت
پ2-3-نمودارهای ساختارهای بهینه آینه حرارتی 150پ2-4-نمودارهای ساختارهای بهینه با ضریب جذب بالا 156مراجع  162 فهرست اشکالعنوان صفحهشکل ‏1‑1-  یک ساختار چندلایه 3شکل ‏1‑2-  تشعشع خورشید (سمت چپ) و تشعشع آسمان و مقایسه آن با توزیع پلانک 288.1 K (سمت راست) 4شکل‏2‑1– ضریب بازتاب اندازه گیری شده ساختار SiO/Al/Glass برای ضخامت 0.8 μm ، (خط چین پایین) 1 μm (خط پر رنگ) و 1.2 μm (خط چین پایین) از لایه SiO 10شکل ‏2‑2 – ضریب بازتاب ساختار Si3N4/Al/Glass 11شکل ‏2‑3- نمودار  و  برحسب ضخامت slab برای گازهای NH3 ، C2H4 و C2H4O 11شکل ‏2‑4- نمودار  و  برحسب درصد C2H4O در C2H4 برای مخلوطی از این دو گاز برای سه ضخامت مختلف  12شکل‏2‑5 – ضریب بازتاب ساختار SiO0.6N0.2/Al/Glass  و بهینه سازی بر اساس ضخامت 13شکل ‏2‑6- نمودار  و  را برحسب ضخامت لایه های SiO2 و SiO0.25N1.52 در ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass 13شکل‏2‑7 – ضریب بازتاب ساختار SiO2/SiO0.25N1.52/Al/Glass 14شکل‏2‑8 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdTe/Si اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 16شکل‏2‑9 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) CdS اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17شکل‏2‑10 – ضرایب بازتاب (R) ، عبور (T) و جذب (A) اندازه گیری شده برای ترکیب شیشه (3 mm) ، فولاد زنگ نزن (45 nm) و قلع (195 nm) توسط مهیب و همکاران 18شکل ‏2‑11 – نمودار دمای محیط (Tamb) و مینیمم دمای ثبت شده (Trad) در طول ساعات روز توسط مهیب و همکاران 19شکل‏2‑12 – پوشش نوسانی دوبعدی 22شکل ‏2‑13 - پوشش نوسانی سه بعدی 23شکل ‏3‑1-کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه ضخیم 29شکل ‏3‑2- کسر انرژی بازتابیده و عبور کرده از یک لایه نازک با درنظر گرفتن تغییر فاز موج 30شکل ‏3‑3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 32شکل ‏3‑4- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 35شکل‏3‑5– فلوچارت محاسبه خواص تشعشعی در یک طول موج مشخص. 36شکل ‏4‑1- محفظه خنک کاری ، پوشش جابه جایی و منطقه خنک کاری 38شکل ‏4‑2- تابش یک پرتو با شدت واحد از پوشش به سمت پایین 39شکل ‏4‑3- تابش یک پرتو با شدت واحد از منطقه خنک کاری به سمت بالا 39شکل ‏4‑4- شار طیفی خورشید 41شکل ‏4‑5- شار طیفی جو 41
هشت
شکل ‏4‑6 – فلوچارت الگوریتم ژنتیک. 45شکل ‏4‑7- فلوچارت روش عملیات حررتی شبیه سازی شده 47شکل ‏5‑1- ضریب عبور و بازتاب یک لایه Al2O3 به ضخامت 3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50شکل ‏5‑2- ضریب عبور و بازتاب یک لایه CaF2 به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 50شکل ‏5‑3- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر و یک لایه پلی اتیلن با پوشش 120 نانومتر Te و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [26] 50شکل ‏5‑4- ضریب عبور و بازتاب یک لایه KBr به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51شکل ‏5‑5- ضریب عبور و بازتاب یک لایه LiF به ضخامت 5 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51شکل ‏5‑6- ضریب عبور و بازتاب یک لایه NaF به ضخامت 6/1 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 51شکل ‏5‑7- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 50 میکرومتر پوشش داده شده با لایه نازک PbSe  به ضخامت 210 نانومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [28] 52شکل ‏5‑8- ضریب عبور یک لایه پلی اتیلن به ضخامت 420 میکرومتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [23] 52شکل ‏5‑9- ضریب عبور و بازتاب یک لایه SrTiO3 به ضخامت 1/3 میلیمتر و مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده در مرجع [54] 52شکل ‏5‑10- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S11 57شکل ‏5‑11- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 58شکل ‏5‑12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید 58شکل ‏5‑13- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 58شکل ‏5‑14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز 59شکل ‏5‑15- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S12 59شکل ‏5‑16- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 59شکل ‏5‑17- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید 60شکل ‏5‑18- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 60شکل ‏5‑19- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز 60شکل ‏5‑20- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S13 61شکل ‏5‑21- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 61شکل ‏5‑22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده تشعشع خورشید 62شکل ‏5‑23- خواص تشعشعی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 62شکل ‏5‑24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S13 در محدوده مادون قرمز 62
نه
شکل ‏5‑25- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S14 63شکل ‏5‑26- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 63شکل ‏5‑27- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده تشعشع خورشید 63شکل ‏5‑28- خواص تشعشعی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 64شکل ‏5‑29- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S14 در محدوده مادون قرمز 64شکل ‏5‑30- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S15 64شکل ‏5‑31- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 65شکل ‏5‑32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده تشعشع خورشید 65شکل ‏5‑33- خواص تشعشعی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 65شکل ‏5‑34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S15 در محدوده مادون قرمز 66شکل ‏5‑35- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S18 71شکل ‏5‑36- خواص تشعشعی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 71شکل ‏5‑37- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S18 در محدوده مادون قرمز 71شکل ‏5‑38- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S21 72شکل ‏5‑39- خواص تشعشعی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 72شکل ‏5‑40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S21 در محدوده مادون قرمز 73شکل ‏5‑41- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S25 73شکل ‏5‑42- خواص تشعشعی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 74شکل ‏5‑43- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S25 در محدوده مادون قرمز 74شکل ‏5‑44- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به یک لایهی KBr 76شکل ‏5‑45- نمودار تغییرات CP بر حسب ضخامت CaF2 و پلی اتیلن در دو طرف KBr 77‏5‑46- نمودار تغییرات CP بر حسب ضخامت CaF2 و پلی اتیلن در دو طرف NaF 78شکل ‏5‑47- خواص تشعشعی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 78شکل ‏5‑48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S28 در محدوده مادون قرمز 79شکل ‏5‑49- خواص تشعشعی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 79شکل ‏5‑50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S29 در محدوده مادون قرمز 79شکل ‏5‑51- خواص تشعشعی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 80شکل ‏5‑52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S30 در محدوده مادون قرمز 80شکل ‏5‑53- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S32 83
ده
شکل ‏5‑54- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S32 در ناحیه نور مرئی 84شکل ‏5‑55- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 0.7-2.4 μm 84شکل ‏5‑56- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S32 در بازه 4-85 μm 84شکل ‏5‑57- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S34 85شکل ‏5‑58- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S34 در ناحیه نور مرئی 85شکل ‏5‑59- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 0.7-2.4 μm 86شکل ‏5‑60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S34 در بازه 4-85 μm 86شکل ‏5‑61- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S35 87شکل ‏5‑62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S35 در ناحیه نور مرئی 87شکل ‏5‑63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 0.7-2.4 μm 87شکل ‏5‑64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S35 در بازه 4-85 μm 88شکل ‏5‑65- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S37 89شکل ‏5‑66- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S37 در ناحیه نور مرئی 90شکل ‏5‑67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 0.7-2.4 μm 90شکل ‏5‑68- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S37 در بازه 4-85 μm 90شکل ‏5‑69- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S40 91شکل ‏5‑70- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S40 در ناحیه نور مرئی 91شکل ‏5‑71- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 0.7-2.4 μm 92شکل ‏5‑72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S40 در بازه 4-85 μm 92شکل ‏5‑73- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط تابع هدف در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S42 92شکل ‏5‑74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S42 در ناحیه نور مرئی 93شکل ‏5‑75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 0.7-2.4 μm 93شکل ‏5‑76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S42 در بازه 4-85 μm 94شکل ‏5‑77- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری تابع هدف در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S43 94شکل ‏5‑78- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S43 در ناحیه نور مرئی 95شکل ‏5‑79- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 0.7-2.4 μm 95شکل ‏5‑80- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S43 در بازه 4-85 μm 95شکل ‏5‑81- ضریب عبور نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در ناحیه نور مرئی 96شکل ‏5‑82- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در بازه 0.7-2.4 μm 96شکل ‏5‑83- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی یک لایه 5 میلیمتری از BaTiO3 در بازه 4-85 μm 97شکل ‏5‑84- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Asol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S44 100شکل ‏5‑85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S44 در محدوده تشعشع خورشبد 100شکل ‏5‑86- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری -Asol در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) منجر به ساختار S51 101
یازده
شکل ‏5‑87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S51 در محدوده تشعشع خورشبد 101شکل ‏5‑88- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Asol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک GaAs/Si 102شکل ‏5‑89- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری -Asol در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیه سازی شده) برای محاسبه ضخامت های بهینه سلول خورشیدی لایه نازک CdTe/Ge 102شکل ‏5‑90- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Rsol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S64 103شکل ‏5‑91- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی پوشش S64 در محدوده تشعشع خورشبد 103شکل ‏5‑92- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط -Tsol در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S65 104شکل ‏5‑93- ضریب عبور نرمال و نیمکروی پوشش S65 در محدوده تشعشع خورشبد 104شکل پ1‑‏1- برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون s به یک سطح 116شکل پ1-‏2 - برخورد یک پرتو با پلاریزاسیون p به یک سطح 119شکل پ1‑‏3- یک ساختار متشکل از N-2 لایه نازک. 123شکل پ2‑‏1- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 130شکل پ2‑‏2- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده تشعشع خورشید 131شکل پ2‑‏3- خواص تشعشعی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 131شکل پ2‑‏4- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S1 در محدوده مادون قرمز 131شکل پ2‑‏5- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 132شکل پ2‑‏6- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده تشعشع خورشید 132شکل پ2‑‏7- خواص تشعشعی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 132شکل پ2‑‏8- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S2 در محدوده مادون قرمز 133شکل پ2‑‏9- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 133شکل پ2‑‏10- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده تشعشع خورشید 133شکل پ2‑‏11- خواص تشعشعی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 134شکل پ2‑‏12- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S3 در محدوده مادون قرمز 134شکل پ2‑‏13- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 134شکل پ2‑‏14- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده تشعشع خورشید 135شکل پ2‑‏15- خواص تشعشعی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 135شکل پ2‑‏16- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S4 در محدوده مادون قرمز 135شکل پ2‑‏17- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 136شکل پ2‑‏18- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده تشعشع خورشید 136شکل پ2‑‏19- خواص تشعشعی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 136شکل پ2‑‏20- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S5 در محدوده مادون قرمز 137شکل پ2‑‏21- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 137شکل پ2‑‏22- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده تشعشع خورشید 137
دوازده
شکل پ2‑‏23- خواص تشعشعی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 138شکل پ2‑‏24- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S6 در محدوده مادون قرمز 138شکل پ2‑‏25- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 138شکل پ2‑‏26- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده تشعشع خورشید 139شکل پ2‑‏27- خواص تشعشعی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 139شکل پ2‑‏28- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S7 در محدوده مادون قرمز 139شکل پ2‑‏29- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 140شکل پ2‑‏30- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده تشعشع خورشید 140شکل پ2‑‏31- خواص تشعشعی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 140شکل پ2‑‏32- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S8 در محدوده مادون قرمز 141شکل پ2‑‏33- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 141شکل پ2‑‏34- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده تشعشع خورشید 141شکل پ2‑‏35- خواص تشعشعی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 142شکل پ2‑‏36- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S9 در محدوده مادون قرمز 142شکل پ2‑‏37- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال 142شکل پ2‑‏38- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده تشعشع خورشید 143شکل پ2‑‏39- خواص تشعشعی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 143شکل پ2‑‏40- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S10 در محدوده مادون قرمز 143شکل پ2‑‏41- خواص تشعشعی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144شکل پ2‑‏42- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S16 در محدوده مادون قرمز 144شکل پ2‑‏43- خواص تشعشعی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 144شکل پ2‑‏44- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S17 در محدوده مادون قرمز 145شکل پ2‑‏45- خواص تشعشعی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 145شکل پ2‑‏46- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S19 در محدوده مادون قرمز 145شکل پ2‑‏47- خواص تشعشعی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146شکل پ2‑‏48- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S20 در محدوده مادون قرمز 146شکل پ2‑‏49- خواص تشعشعی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 146شکل پ2‑‏50- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S22 در محدوده مادون قرمز 147شکل پ2‑‏51- خواص تشعشعی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 147شکل پ2‑‏52- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S23 در محدوده مادون قرمز 147شکل پ2‑‏53- خواص تشعشعی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148شکل پ2‑‏54- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S24 در محدوده مادون قرمز 148
سیزده
شکل پ2‑‏55- خواص تشعشعی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 148شکل پ2‑‏56- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S26 در محدوده مادون قرمز 149شکل پ2‑‏57- خواص تشعشعی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال 149شکل پ2‑‏58- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S27 در محدوده مادون قرمز 149شکل پ2‑‏59- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S31 در ناحیه نور مرئی 150شکل پ2‑‏60- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 0.7-2.4 μm 150شکل پ2‑‏61- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S31 در بازه 4-85 μm 150شکل پ2‑‏62- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S33 در ناحیه نور مرئی 151شکل پ2‑‏63- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 0.7-2.4 μm 151شکل پ2‑‏64- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S33 در بازه 4-85 μm 151شکل پ2‑‏65- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S36 در ناحیه نور مرئی 152شکل پ2‑‏66- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 0.7-2.4 μm 152شکل پ2‑‏67- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S36 در بازه 4-85 μm 152شکل پ2‑‏68- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S38 در ناحیه نور مرئی 153شکل پ2‑‏69- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 0.7-2.4 μm 153شکل پ2‑‏70- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S38 در بازه 4-85 μm 153شکل پ2‑‏71- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S39 در ناحیه نور مرئی 154شکل پ2‑‏72- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 0.7-2.4 μm 154شکل پ2‑‏73- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S39 در بازه 4-85 μm 154شکل پ2‑‏74- ضریب عبور نرمال و نیمکروی S41 در ناحیه نور مرئی 155شکل پ2‑‏75- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 0.7-2.4 μm 155شکل پ2‑‏76- ضریب بازتاب نرمال و نیمکروی S41 در بازه 4-85 μm 155شکل پ2‑‏77- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S45 در محدوده تشعشع خورشبد 156شکل پ2‑‏78- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S46 در محدوده تشعشع خورشبد 156شکل پ2‑‏79- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S47 در محدوده تشعشع خورشبد 156شکل پ2‑‏80- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S48 در محدوده تشعشع خورشبد 157شکل پ2‑‏81- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S49 در محدوده تشعشع خورشبد 157شکل پ2‑‏82- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S50 در محدوده تشعشع خورشبد 157شکل پ2‑‏83- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S52 در محدوده تشعشع خورشبد 158شکل پ2‑‏84- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S53 در محدوده تشعشع خورشبد 158شکل پ2‑‏85- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S54 در محدوده تشعشع خورشبد 158شکل پ2‑‏86- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S55 در محدوده تشعشع خورشبد 159شکل پ2‑‏87- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S56 در محدوده تشعشع خورشبد 159شکل پ2‑‏88- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S57 در محدوده تشعشع خورشبد 159شکل پ2‑‏89- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S58 در محدوده تشعشع خورشبد 160شکل پ2‑‏90- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S59 در محدوده تشعشع خورشبد 160
چهارده
شکل پ2‑‏91- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S60 در محدوده تشعشع خورشبد 160شکل پ2‑‏92- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S61 در محدوده تشعشع خورشبد 161شکل پ2‑‏93- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S62 در محدوده تشعشع خورشبد 161شکل پ2‑‏94- ضریب جذب نرمال و نیمکروی پوشش S63 در محدوده تشعشع خورشبد 161فهرست جداولعنوان صفحهجدول ‏2‑1- مقادیر  ،  ، P و ΔT برای سه ساختار 15جدول ‏2‑2- خواص تشعشعی اندازه گیری شده یک فویل پلی اتیلن به ضخامت 50 μm با استفاده از پوشش ها و رنگدانه های مختلف توسط دابسون و همکاران 16جدول ‏2‑3- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdTe به ضخامت 9.7 μm  روی لایه 1 میلیمتری سیلیکون ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 17جدول ‏2‑4- خواص تشعشعی متوسط یک لایه نازک CdS به ضخامت 1 mm ، اندازه گیری شده توسط بن لتار و همکاران 18جدول ‏2‑5- خواص تشعشعی متوسط ساختار شیشه ، فولاد زنگ نزن و قلع ، اندازه گیری شده توسط مهیب و همکاران 18جدول ‏2‑6- خواص تشعشعی متوسط ساختار WO3/Au/WO3 اندازه گیری شده توسط الکهیلی و همکاران 21جدول ‏5‑1- پوشش های بهینه خنک کاری در روز 54جدول ‏5‑2- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در روز در جهت نرمال 54جدول ‏5‑3- خواص تشعشعی نیمکروی پوشش های بهینه خنک کاری در روز 55جدول ‏5‑4- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی نرمال 55جدول ‏5‑5- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوشش های بهینه خنک کاری در روز با فرض شار تشعشعی دیفیوز 56جدول ‏5‑6- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در روز و شب با فرض ε=1 67جدول ‏5‑7- پوششهای بهینه خنک کاری در شب 68جدول ‏5‑8- خواص تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب در جهت نرمال 69جدول ‏5‑9- خواص نیمکروی تشعشعی پوشش های بهینه خنک کاری در شب 69جدول ‏5‑10- توان خنک کاری (برحسب W/m2) پوشش های بهینه خنک کاری در شب برای شار نرمال و دیفیوز 70جدول ‏5‑11- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 75جدول ‏5‑12- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 76جدول ‏5‑13- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 76جدول ‏5‑14- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی نرمال 80جدول ‏5‑15- توان خنک کاری (برحسب W/m2) و خواص تشعشعی میانگین با فرض شار تشعشعی دیفیوز 81جدول ‏5‑16- حد اکثر اختلاف دمای منطقه خنک کاری و محیط در شب با فرض ε=1 81جدول ‏5‑17- ساختارهای بهینه SiO2 82جدول ‏5‑18- Tvis ،R0.7-2.4  و R4-85 ساختارهای بهینه SiO2 در جهت نرمال 82جدول ‏5‑19- Tvis ،R0.7-2.4  و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه SiO2 83
شانزده
جدول ‏5‑20- ساختارهای بهینه BaTiO3 88جدول ‏5‑21- Tvis ،R0.7-2.4  و R4-85 ساختارهای بهینه BaTiO3 در جهت نرمال 89جدول ‏5‑22- Tvis،R0.7-2.4  و R4-85 نیمکروی ساختارهای بهینه BaTiO3 89جدول ‏5‑23- پوشش های بهینه با ضریب جذب بالا 98
هفده
جدول ‏5‑24- ضریب جذب نرمال و نیمکروی متوسط هر پوشش. 99 فهرست علائم و نمادها  نمادهای لاتین علائم یونانیضریب جذب متوسطضریب جذبچگالی شار مغناطیسی (Wb/m2)ضریب عبورجابه­جایی الکتریکی (C/m2)ضریب بازتابمیدان الکتریکی (V/m)ضریب گسیلمیدان مغناطیسی (A/m)طول موج ()چگالی جریان الکتریکی (A/m2)رسانایی الکتریکی (A/Vm)ضریب جذب متوسطضریب استهلاکبردار پویینتینگ (W/m2)زاویه­ (rad)ضریب عبور متوسطفرکانس زاویه­ای (rad/s)سرعت نور (m/s)فازضخامت هر لایه (nm)ضریب عبور داخلیضریب جابه­جایی (W/m2K)تغییر فازبردار موج (1/m)چگالی بار (C/m3)ضریب شکستضریب گذردهی (F/m)شار حرارتی (W/m2)ضریب تراوایی (N/A2)بردار مکان (mزیرنویسزمان (s)sپلاریزاسیون sتوان خنک­کاری (W/m2)pپلاریزاسیون pمقاومت حرارتی (m2K/W)unpolarizedبدون پلاریزاسیوندمای پوشش (ºC)hemisphericalنیم­کرویدمای منطقه­ی خنک­کاری (ºC)solمحدوده­ی تشعشع خورشیددمای محیط (ºC)محدوده­ی نور مرئیvisچکیدهپوشش با لایه­های نازک نقش بسیار مهمی در صنایع نیم رسانا ها و تجهیزات میکروالکترومکانیک و نانوالکترومکانیک دارد. با اضافه کردن یک لایه­ نازک به سطح به علت تداخل امواج الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی سطح کاملا متفاوت خواهد بود. در این پروژه با استفاده از روش­های الکترومغناطیسی، خواص تشعشعی یک ساختار چندلایه­ نازک محاسبه می­شود و با استفاده از الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیه­سازی شده، خواص چنین ساختاری با تغییر جنس و ضخامت لایه­ها با توجه به مسائل کاربردی بهینه­سازی می­شود.یکی از مسائل مورد بررسی در این پروژه خنک­کاری تشعشعی است. مشخص شده که در صورتیکه رطوبت بالا نباشد جو زمین در بازه­ 8 تا 13 میکرومتر به صورت یک چاه حرارتی عمل می­کند و درنتیجه در صورت استفاده ازیک پوشش انتخابگر، به گونه­ای که تبادل انرژی را به این بازه محدود کند می­توان بدون مصرف انرژی خنک­کاری انجام داد. استفاده از پوشش­هایی که امکان خنک­کاری تحت تابش مستقیم نور خورشید را مهیا کنند تا کنون به صورت یک چالش باقی مانده است. در این پروژه تعدادی پوشش معرفی شده، که به کمک آن­ها امکان خنک­کاری جزئی در حد 2 تا 3 درجه­ی سانتیگراد، تحت تابش مستقیم نور خورشید وجود دارد. همچنین تعداد زیادی پوشش بهینه برای خنک­کاری در شب معرفی شده است. به علاوه ایده­ی استفاده از پتاسیم بروماید پوشش­داده شده از دو طرف به عنوان یک پوشش بسیار مناسب برای خنک­کاری در شب برای اولین بار مطرح شده است. افت دما با استفاده از چنین پوششی حدود 123% افزایش خواهد داشت.همچنین ساختارهای بهینه جهت کاربرد به عنوان آینه­ حرارتی معرفی شده است. ضمن اینکه BaTiO3 به عنوان یک آینه­ حرارتی بسیار مناسب، برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است.کلمات کلیدی: انتقال حرارت، لایه­های نازک، انتقال حرارت تشعشعی در ابعاد نانو، خواص تشعشعی، خنک­کاری تشعشعی، آینه­های حرارتی، بهینه­سازی

1-1  پیشگفتار

با توجه به کاربردهای وسیع لایه­های نازک، استفاده از این تکنولوژی در بسیاری از ادوات  اپتیکی، الکترونیکی و تجهیزات مربوط به انرژی خورشیدی متداول شده­است. از طرفی، اطلاع از خواص تشعشعی ساختارهای چندلایه[1] شامل لایه­های نازک، در بسیاری از کاربردهای عملی مانند فرایندهای گرمایی سریع[2] (RTP) [1و2] و سلول­های خورشیدی حائز اهمیت کلیدی می­باشد. یافتن ضخامت بهینه­ لایه­ها جهت دستیابی به خواص تشعشعی مورد نظر، کاربردهای مهمی در تجهیزات خنک­کننده­ تشعشعی[3]، آینه­های حرارتی[4]، کلکتورهای خورشیدی و سلول­های خورشیدی دارد، ولی با این وجود به ندرت مورد بررسی قرار گرفته است. لایه­های نازک در کاربردها معمولا به شکل ساختارهای چندلایه مطابق شکل 1-1 استفاده می­شوند.شکل ‏1‑1-  یک ساختار چندلایههمان­طور که دیده می­شود یک لایه­ ضخیم(Substrate) با ضخامتی از order میلیمتر وجود دارد که در اطراف آن (یا فقط در یک سمت) لایه­های نازک قرار دارند. یکی از ویژگی­های مهم این ساختارها قابل تنظیم بودن خواص تشعشعی آن­ها است. خواص تشعشعی چنین ساختارهایی به عوامل متعددی بستگی دارد که در ادامه لیست می­شوند[3]:
  • تعداد لایه­ها
  • جنس لایه­ها
  • نحوه­ چینش لایه­ها
  • ضخامت لایه­ها
  • زاویه­ برخورد
  • دمای لایه­ها
  • پلاریزاسیون پرتو برخوردی
با توجه به تغییرات طیفی خواص تشعشعی این لایه­ها می­توان با استفاده از ترکیب­های متنوع از لایه­های مختلف، خواص تشعشعی را در بازه­های مختلف طول موج تغییر داد. در نتیجه  در صورتیکه جنس و ضخامت لایه­ها به درستی انتخاب شود، می­توان به کمک ساختارهای چندلایه­ نازک به پوشش­های انتخابگر متنوع دسترسی پیدا کرد.تعداد صفحه : 188قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید