دانلود پایان نامه

براساس جنس و ضخامت انجام شده است. در ادامه ۱ لایه نازک در بالا مورد بررسی قرار گرفته وپس از آن ۱ لایه در پایین و پوشش ۱ لایه نازک در دوطرف مورد بررسی قرار گرفته است. همین روند برای ۲ و ۳ لایه در یک یا دو طرف تکرار شده است. درنهایت تعداد لایهها متغیر در نظر گرفته شده تا سایر حالات مورد بررسی قرار گیرند (مثلا ۲ لایه در بالا و ۳ لایه در پایین). با توجه به ماهیت تصادفی الگوریتم ژنتیک و عملیات حرارتی شبیهسازی شده، بهینهسازی در هر مورد برای هر روش حداقل ۵ بار تکرار شده است. به این ترتیب در هر مورد حداقل ۱۰ ساختار بهینه بدست آمده است، که پس از حذف نتایج تکراری و نامطلوب، سایر نتایج ذکر شده است. ضخامت لایه ضخیم بین ۵۰۰ ?m و ۵ mm و ضخامت لایههای نازک بین ۱۰۰ nm و ۲۰ ?m در نظر گرفته شده تا فرض لایه نازک برقرار بماند.
شار تشعشعی وارد بر سطح زمین از دو بخش دیفیوز و جهتی تشکیل شده است. نسبت شار دیفیوز به شار جهتی به شدت تابع مکان جغرافیایی، شرایط محیط، میدان دید و زمان است[۵۵ و ۵۶]. درنتیجه در مورد هر یک از پوششهای بهینه، یک بار محاسبات با استفاده از خواص در جهت نرمال و یک بار با استفاده از خواص تشعشعی نیمکروی انجام شده است.
پوششهای بهینه بدست آمده برای خنککاری در روز در جدول ۵-۱ لیست شده است. ضرایب Rsol، Tsol، Asol ، R8-13، T8-13 و A8-13 در جهت نرمال در جدول ۵-۲ آورده شده است. خواص نیمکروی هم در جدول ۵-۳ ذکر شده است.
توان خنککاری پوششهای بهینه با فرض و در جداول ۵-۴ (برای شار تشعشعی نرمال) و ۵-۵ (برای شار تشعشعی دیفیوز) آورده شده است. به علاوه این مقادیر برای خنککاری در شب محاسبه شده (با صفر فرض کردن شار تشعشعی خورشید) و در جداول ۵-۴ (برای شار تشعشعی نرمال) و ۵-۵ (برای شار تشعشعی دیفیوز) آورده شده است. همچنین در این جداول، اختلاف دمای پوشش و محیط (Ts-Tamb) در هر مورد محاسبه و ذکر شده است. ضمن اینکه این اختلاف دما چندان به وابسته نیست.
جدول ‏۵-۱- پوششهای بهینه خنککاری در روز
پوشش
ساختار
S1
//Ge(500 ?m)//
S2
//Te(500 ?m)//
S3
PbSe(1100 nm)//Ge(500 ?m)//
S4
Cubic-ZnS(1030 nm)//Te(500 ?m)//
S5
//Cubic-ZnS(500 ?m)//PbSe(1010 nm)
S6
//Te(500 ?m)//Cubic-ZnS(1120 nm)
S7
Cubic-ZnS(1400 nm)/Te(4000 nm)//Ge(500 ?m)//
S8
//Ge(500 ?m)//PbSe(3520 nm)/Cubic-ZnS(9600 nm)
S9
//Ge(500 ?m)//Te(8000 nm)/Cubic-ZnS(1120 nm)
S10
//Cubic-ZnS(500 ?m)//PbSe(700 nm)/Ge(480 nm)
S11
//Ge(500 ?m)//PbSe(3520 nm)/Cubic-ZnS(9600 nm)
S12
PbSe(120 nm)/Cubic-ZnS(340 nm)//Ge(500 ?m)//PbSe(200 nm)/Cubic-ZnS(3960 nm)
S13
Cubic-ZnS(1040 nm)/PbTe(800 nm)//Te(500 ?m)//Ge(7760 nm)/Cubic-ZnS(7060 nm)
S14
Cubic-ZnS(1160)/Te(100)/PbSe(1800)//Ge(500 ?m)//
S15
Cubic-ZnS(9140)/Ge(260)/Cubic-ZnS(160)//Ge(500?m)//PbSe(3180)/Cubic-ZnS(420)/Ge(220)
جدول ‏۵-۲- خواص تشعشعی پوششهای بهینه خنککاری در روز در جهت نرمال
پوشش
A8-13
T8-13
R8-13
Asol
Tsol
Rsol
S1
۰۲/۰
۴۶/۰
۵۲/۰
۵۳/۰
۰۲/۰
۴۵/۰
S2
۰۸/۰
۳۱/۰
۶۱/۰
۴۲/۰
۰
۵۸/۰
S3
۰۲/۰
۴۴/۰
۵۳/۰
۴۸/۰
۰
۵۲/۰
S4
۰۶/۰
۴۵/۰
۴۹/۰
۵۷/۰
۰
۴۳/۰
S5
۰۲/۰
۵۹/۰
۳۹/۰
۶۹/۰
۰
۳۱/۰
S6
۱۴/۰
۴۶/۰
۴/۰
۴۲/۰
۰
۵۸/۰
S7
۰۲/۰
۵۷/۰
۴۱/۰
۶۲/۰
۰
۳۸/۰
S8
۰۳/۰
۵۲/۰
۴۵/۰
۵۶/۰
۰
۴۴/۰
S9
۰۳/۰
۶/۰
۳۷/۰
۵۶/۰
۰
۴۴/۰
S10
۰۲/۰
۶۶/۰
۳۲/۰
۶۹/۰
۰
۳۱/۰
S11
۰۲/۰
۶۶/۰
۳۲/۰
۴۸/۰
۰
۵۲/۰
S12
۱/۰
۶۸/۰
۲۲/۰
۵۳/۰
۰
۴۷/۰
S13
۰۱/۰
۶۱/۰
۳۸/۰
۵۹/۰
۰
۴۱/۰
S14
۰۳/۰
۶۱/۰
۳۶/۰
۵۶/۰
۰
۴۴/۰
S15
۰۳/۰
۶۸/۰
۲۹/۰
۵۴/۰
۰
۴۶/۰

جدول ‏۵-۳- خواص تشعشعی نیمکروی پوششهای بهینه خنککاری در روز
پوشش
A8-13
T8-13
R8-13
Asol
Tsol
Rsol
S1
۰۲/۰
۳۱/۰
۶۷/۰
۳۹/۰
۰۱/۰
۶/۰
S2
۰۸/۰
۲/۰
۷۲/۰
۳/۰
۰
۷/۰
S3
۰۲/۰
۳/۰
۶۸/۰
۳۵/۰
۰
۶۵/۰
S4
۰۴/۰
۳۲/۰
۶۴/۰
۵۳/۰
۰
۴۷/۰
S5
۱۴/۰
۴۲/۰
۵۶/۰
۵۶/۰
۰
۴۴/۰
S6
۱۴/۰
۳۳/۰
۵۳/۰
۳/۰
۰
۷/۰
S7
۰۲/۰
۴۲/۰
۵۶/۰
۵۱/۰
۰
۴۹/۰
S8
۰۳/۰
۳۶/۰
۶۱/۰
۴۱/۰
۰
۵۹/۰
S9
۰۳/۰
۴۴/۰
۵۳/۰
۴۱/۰
۰
۵۹/۰
S10
۰۲/۰
۴۸/۰
۵/۰
۵۶/۰
۰
۴۴/۰
S11
۰۲/۰
۴۹/۰
۴۹/۰
۳۴/۰
۰
۶۶/۰
S12
۰۹/۰
۵۳/۰
۳۸/۰
۴۹/۰
۰
۵۱/۰
S13
۰۲/۰
۴۴/۰
۵۴/۰
۵/۰
۰
۵/۰
S14
۰۳/۰
۴۵/۰
۵۲/۰
۴۱/۰
۰
۵۹/۰
S15
۰۳/۰
۵۱/۰
۴۶/۰
۴/۰
۰
۶/۰
جدول ‏۵-۴- توان خنککاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوششهای بهینه خنککاری در روز با فرض شار تشعشعی نرمال
پوشش
CP (?=1)
CP (?=0.7)
Ts-Tamb
CPnight(?=1)
CPnight(?=0.7)
Ts,night-Tamb
S1
۴۵
۵۰
۳۸
۸۵-
۷۱-
۱-
S2
۲۲
۲۷
۳۰
۶۱-
۴۴-
۱-
S3
۱۷
۲۵
۳۵
۸۰-
۶۵-
۱-
S4
۲۰
۳۰
۴۰
۸۶-
۷۱-
۲-
S5
۳۱
۴۶
۴۶
۹۷-
۷۹-
۲-
S6
۴
۱۵
۳۰
۸۴-
۶۴-
۱-
S7
۲۶
۴۰
۴۵
۱۰۰-
۸۵-
۱-
S8
۲۲
۳۳
۴۰
۹۳-
۷۴-
۱-
S9
۵
۲۲
۴۱
۱۰۴-
۹۱-
۱-
S10
۲۳
۴۱
۴۶
۱۰۹-
۹۰-
۲-
S11
۱۷-
۲
۳۴
۱۱۶-
۱۰۱-
۱-
S12
۱۵-
۷
۳۶
۱۲۱-
۱۰۰-
۲-
S13
۹
۲۶
۴۳
۱۰۷-
۹۱-
۱-
S14
۴
۲۱
۴۱
۱۰۷-
۹۲-
۱-
S15
۹-
۱۲
۴۰
۱۱۹-
۱۰۳-
۱-

جدول ‏۵-۵- توان خنککاری (برحسب W/m2) و اختلاف دمای پوشش و محیط برای پوششهای بهینه خنککاری در روز با فرض شار تشعشعی دیفیوز
پوشش
CP (?=1)
CP (?=0.7)
Ts-Tamb
CPnight(?=1)
CPnight(?=0.7)
Ts,night-Tamb
S1
۳۴
۳۷
۲۸
۵۸-
۴۶-
۱-
S2
۱۷
۲۰
۲۲
۴۱-
۲۶-
۱-
S3
۱۴
۱۸
۲۶
۵۵-
۴۱-
۱-
S4
۳۴
۴۰
۳۸
۶۱-
۴۹-
۲-
S5
۳۱
۳۹
۳۹
۶۹-
۵۸-
۲-
S6
۳
۹
۲۲
۶۰-
۴۰-
۱-
S7
۲۹
۳۷
۳۸
۷۴-
۶۱-
۱-
S8
۱۸
۲۴
۳۰
۶۶-
۴۸-
۱-
S9
۴
۱۳
۳۰
۷۶-
۶۴-
۱-
S10
۲۳
۳۴
۳۹
۸۰-
۶۶-
۲-
S11
۱۷-
۵-
۲۵
۸۶-
۷۱-
۱-
S12
۲
۱۶
۳۴
۹۵-
۷۵-
۲-
S13
۱۸
۲۷
۳۷
۷۸-
۶۵-
۱-
S14
۳
۱۳
۳۰
۷۷-
۶۴-
۱-
S15
۸-
۵
۲۹
۸۸-
۷۳-
۱-
برای هر یک از پوششهای بهینه در صورتیکه پوشش به کمک الگوریتم ژنتیک بدست آمده باشد، نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل و در صورتیکه پوشش به کمک روش عملیات حرارتی شبیهسازی شده بدست آمده باشد، نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار، رسم شده است. همچنین نمودار خواص تشعشعی پوشش در جهت نرمال در بازه ۰.۳-۲.۴ ?m، نمودار خواص تشعشعی نیمکروی پوشش در بازه ۰.۳-۲.۴ ?m، نمودار خواص تشعشعی پوشش در جهت نرمال در بازه ۴-۸۵ ?m و نمودار خواص تشعشعی نیمکروی پوشش در بازه ۴-۸۵ ?m نیز برای پوششهای بهینه رسم شده است. نمودارهای مربوط به S11 تا S15 در ادامه آورده شده است. سایر نمودارها در پیوست ۲ آمده است.
با در نظر گرفتن یک لایه ضخیم بدون پوشش دو ساختار S1 و S2 بدست آمده است. در S1 ضریب عبور نیمکروی نسبت به ضریب عبور در جهت نرمال در ناحیه تشعشع خورشید پایینتر است. به همین ترتیب ضریب عبور نیمکروی در بازه ۴-۸۵ ?m هم پایین تر است. ماکزیمم ضریب عبور در این بازه در پنجرهی اتمسفری اتفاق میافتد. با توجه به اینکه T8-13 در S2 از S1 خیلی کمتر است، اهمیت Tsol مشخص میشود. بنابراین برای خنککاری در روز Tsol حتما باید تا حد امکان کوچک باشد. در این پوشش هم ضریب عبور نیمکروی اندکی کوچک تر از ضریب عبور در جهت نرمال است.
با در نظر گرفتن یک لایه نازک در بالا دو پوشش S3 و S4 بدست آمده است. در S3 با اضافه کردن یک لایه نازک PbSe به S1، توان خنککاری به صفر نزدیکتر شده است. از طرفی با اضافه شدن این پوشش Asol کاهش پیدا کرده است. و در S4 با اضافه کردن یک لایه نازک Cubic-ZnS به S2، T8-13 حدود ۴۵% افزایش پیدا کرده و در نتیجه توان خنککاری به صفر نزدیکتر شده است.
با در نظر گرفتن یک لایه نازک در پایین، دو پوشش S5 و S6 بدست آمده است. در مورد S5 T8-13 از S4 خیلی بزرگتر است، ولی به دلیل بالا بودن Asol دمای پوشش تحت تابش خورشید بالاتر میرود و در نتیجه از خنککاری جلوگیری میکند. به همین دلیل CP این پوشش از S4 بالاتر (مثبت تر) است. در پوشش S6 با اضافه شدن یک لایه نازک ZnS به S2 توان خنککاری به صفر نزدیکتر شده است.
با در نظر گرفتن دو لایه نازک در بالا پوشش S7 بدست آمده است.
با در نظر گرفتن ۲ لایه در پایین، سه پوشش S8 ، S9 و S10 بدست آمده است. پوشش S8 وارونه شدهی S9، با ضخامتهای متفاوت است. پوشش S9 نیز وارونه شدهی S8، با ضخامتهای متفاوت است، ولی توان خنککاری بسیار بزرگتری دارد.
با در نظر گرفتن دو لایه نازک در دو طرف دو پوشش S11 و S12، بدست آمده است. در S11 با پوشش دولایهی نازک در دوطرف Ge توان خنککاری منفی شده است. در S12 با پوشش دولایه نازک در دوطرف Te توان خنککاری منفی شده است. به علت ضخامت نسبتا زیاد دو لایه پایینی، نوسانات زیادی در خواص تشعشعی در طول موجهای پایین دیده میشود.

شکل ‏۵-۱۰- نمودار بهترین مقدار و مقدار متوسط CP در هر نسل (الگوریتم ژنتیک) منجر به ساختار S11

شکل ‏۵-۱۱- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال

شکل ‏۵-۱۲- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده تشعشع خورشید

شکل ‏۵-۱۳- خواص تشعشعی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال

شکل ‏۵-۱۴- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S11 در محدوده مادون قرمز

شکل ‏۵-۱۵- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم عملیات حرارتی شبیهسازی شده) منجر به ساختار S12

شکل ‏۵-۱۶- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید، در جهت نرمال

شکل ‏۵-۱۷- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده تشعشع خورشید

شکل ‏۵-۱۸- خواص تشعشعی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز، در جهت نرمال

شکل ‏۵-۱۹- خواص تشعشعی نیمکروی ساختار S12 در محدوده مادون قرمز
با در نظر گرفتن سه لایه در بالا پوشش S13 بدست آمده است.
با در نظر گرفتن سه لایه در پایین پوشش S14 بدست آمده است. این پوشش تقریبا وارونهشده S13 است. همانطور که دیده میشود، خواص و توان خنککاری این پوشش در هر دو جهت نزدیک به هم است. با این تفاوت که چون پرتوی ورودی از بالا به پایین در نظر گرفته شده است، نوسانات خواص ناشی از تداخل امواج، تنها در S13 دیده میشود.

شکل ‏۵-۲۰- نمودار بهترین مقدار و مقدار جاری CP در هر تکرار (الگوریتم

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید