Design with Constructal Theory

طراحی با نظریه سازه یک رویکرد جدید انقلابی مبتنی بر فیزیک را برای درک و پیش بینی ارائه می دهد. طرح هایی که در طبیعت و مهندسی به وجود می آیند، از درخت و جنگل گرفته تا خنک سازی وسایل الکترونیکی، طراحی شهری، آلودگی زدایی و مواد هوشمند عروقی. این کتاب نشان می‌دهد که چگونه می‌توانید از روش تئوری ساخت برای طراحی سیستم‌های ساخت بشر به منظور کاهش آزمون و خطا و افزایش عملکرد سیستم استفاده کنید.

تئوری سازه‌ای که اولین بار در اواخر دهه 1990 توسعه یافت، معتقد بود که معماری جریان از تمایل تکاملی طبیعی برای ایجاد دسترسی بیشتر به جریان در زمان و در پیکربندی‌های جریانی که به صورت رایگان تغییر شکل می‌دهند. این سیستم های جریان را با ساختارهای مکانیکی جامد، که به عنوان سیستم هایی برای جریان تنش ها در نظر گرفته می شوند، متحد می کند. تئوری ساختاری طبیعت را با مهندسی متحد می‌کند و به ما کمک می‌کند طرح‌های جدیدی را در سراسر جهان ایجاد کنیم، از بسته‌های با چگالی بالا گرفته تا مواد عروقی با قابلیت‌های جدید (خود ترمیم شونده، خود خنک‌کننده)، و از مبدل‌های حرارتی درختی شکل گرفته تا جریان سیال صاف. و ساختارهای جامد.

طراحی با نظریه سازه با اصول اولیه شروع می شود و سپس نشان می دهد که چگونه این اصول برای درک و طراحی سیستم های پیچیده به طور فزاینده ای به کار می روند. مسائل و تمرین‌های پایان هر فصل به شما فرصتی می‌دهد تا از تئوری سازه‌ای برای حل مسائل طراحی واقعی استفاده کنید.

این کتاب بر اساس یک دوره طراحی است که توسط این دو نویسنده برای دانشجویان مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد در دانشگاه دوک ایجاد شده است. و دانشگاه های دیگر در سراسر جهان. با راهنمایی های متخصص نویسندگان، دانشجویان و متخصصان مهندسی مکانیک، عمران، محیط زیست، شیمی، هوافضا و زیست پزشکی، سیستم های طبیعی را درک می کنند و سپس با تکیه بر استراتژی های سازنده برای پیگیری و کشف طرح های جدید و موثر، طراحی را به عنوان علم تمرین می کنند.

Design with Constructal Theory offers a revolutionary new approach based on physics for understanding and predicting the designs that arise in nature and engineering, from the tree and the forest to the cooling of electronics, urban design, decontamination, and vascular smart materials. This book shows how you can use the method of constructal theory to design human-made systems in order to reduce trial and error and increase the system performance.

First developed in the late 1990s, constructal theory holds that flow architecture arises from the natural evolutionary tendency to generate greater flow access in time and in flow configurations that are free to morph. It unites flow systems with solid mechanical structures, which are viewed as systems for the flow of stresses. Constructal theory unites nature with engineering, and helps us generate novel designs across the board, from high-density packages to vascular materials with new functionalities (self-healing, self-cooling), and from tree-shaped heat exchangers to svelte fluid-flow and solid structures.

Design with Constructal Theory starts with basic principles and then shows how these principles are applied to understanding and designing increasingly complex systems. Problems and exercises at the end of each chapter give you an opportunity to use constructal theory to solve actual design problems.

This book is based on a design course developed by the two authors for upper-level undergraduates and graduate students at Duke University and other universities all over the world. With the authors' expert guidance, students and professionals in mechanical, civil, environmental, chemical, aerospace, and biomedical engineering will understand natural systems, and then practice design as science, by relying on constructal strategies to pursue and discover novel and effective designs.