• ad
• alta
• conducibilità
• Inserti
• ramificati

Questo studio dimostra che la temperatura massima di un dominio non uniformemente riscaldato può essere ridotta inserendo un inserto ramificato ad alta conducibilità. Tale inserto è unito, tramite la base, ad un pozzo di calore. Il calore viene generato in modo non uniformemente distribuito all’interno del dominio, o all'interno di una frazione di questo di lunghezza 0.1 L0 (dove L0 è la lunghezza totale del dominio), e le temperature massime e medie all’interno di esso sono influenzate dalla frazione di area coperta dall’inserto ad alta conducibilità, e da forma e numero delle sue ramificazioni. La studio analizza inoltre come il variare della forma dell’inserto ramificato, disposto in modo simmetrico o asimmetrico rispetto al dominio, influenzi la conducibilità del dominio stesso. Tali ramificazioni tenderanno a crescere verso le zone con maggiore generazione di calore, in modo da ridurre la temperatura massima. Inoltre, con determinate condizioni iniziali, occorreranno ramificazioni asimmetriche. Pertanto, anche se tutti gli elementi ramificati hanno lo stesso obbiettivo (minimizzazione della temperatura massima), la loro forma sarà differente a seconda delle diverse fonti di calore. In conclusione il lavoro svolto dimostra che esiste una forma per l'inserto ad alta conducibilità che minimizzi la temperatura di picco all’interno del dominio per determinate condizioni iniziali.

Here we show that the peak temperature in a non-uniformly heated domain can be decreased by embedding a high-conductivity insert which is in contact with a heat sink. The trunk of the high-conductivity insert is in contact with a heat sink. The heat is generated non-uniformly throughout the domain or concentrated in a square spot of length scale 0.1 L0, where L0 is the length scale of the domain on which this spot is located. Peak and average temperatures are affected by the volume fraction of the high-conductivity material and the shape and of the high-conductivity pathways. This paper uncovers how varying the shape of the symmetric and asymmetric high-conductivity trees affects the overall thermal conductance of the heat generating domain. The tree-shaped high-conductivity inserts tend to grow toward where the heat generation is concentrated in order to minimize the peak temperature, i.e. minimize the resistance to heat flow. This paper uncovers that trees should grow asymmetrically when the boundary conditions are non-uniform. Even though all the trees have same objectives (minimum flow resistance), their shape should not be the same when they are under different boundary conditions. To sum up, this paper shows that there is a shape for the high-conductivity pathways corresponding to minimum peak temperature.