CUPRINS: Prefata la editia in limba romana IX Prefata la editia in limba engleza X Lista simbolurilor XIII 1. Sisteme de curgere 1 1.1. Principiul constructal, vascularizare si zveltete 1.2. Curgerea fluidelor 1.2. 1. Curgere interna: pierderi prin frecare distribuite 1.2. 2. Curgere interna. Pierderi locale 1.2. 3. Curgere externa 1.3. Transfer de caldura 1.3. 1. Conductie 1.3. 2. Convectie Probleme Bibliografie 2. Imperfectiunea 40 2.1. Evolutia catre cel mai putin imperfect posibil 2.2. Termodinamica 2.3. Sisteme inchise 2.4. Sisteme deschise 2.5. Analiza componentelor sistemelor tehnice 2.6. Imperfectiunea datorata transferului de caldura 2.7. Imperfectiunea datorata curgerii fluidelor 2.8. Alte imperfectiuni 2.9. Dimensiunea optima a suprafetei de transfer de caldura Probleme Bibliografie 3. Configuratii de curgere simple 69 3.1. Curgere intre doua puncte 3.1. 1. Distributia optima a imperfectiunii 3.1. 2. Sectiuni transversale de conducte 3.2. Sectiuni transversale de albii de rauri 3.3. Spatieri interne in convectia naturala 3.3. 1. Strategia interpolarii intre extreme concurente 3.3. 2. Spatieri mici 3.3. 3. Spatieri mari 3.3. 4. Spatieri optime 3.3. 5. Placi si cilindri intercalati 3.4. Spatieri interioare pentru convectie fortata 3.4. 1. Spatieri mici 3.4. 2. Spatieri mari 3.4. 3. Spatieri optime 3.4. 4. Placi, cilindri si pini 3.5. Metoda intersectiei asimptotelor 3.6. Adaptarea solidului la , , corpul curgerii 3.7. Evolutia tehnologiei: de la convectia naturala la convectia fortata Probleme Bibliografie 4. Retele arborescente pentru curgeri fluide 104 4.1. Proportii optime: configuratii in forma de T si Y 4.2. Dimensiuni optime, nu proportii 4.3. Arbori intre un punct si un cerc 4.3. 1. Un singur nivel de imperechere 4.3. 2. Numar liber de niveluri de imperechere 4.4. Performanta versus libertate morfologica 4.5. Arbori de lungime minima 4.5. 1. Lungimi minime intr-un plan 4.5. 2. Lungimi minime in trei dimensiuni 4.5. 3. Lungimi minime pe un disc 4.6. Strategii pentru design mai rapid 4.6. 1. Miniaturizarea necesita constructie 4.6. 2. Arbori optimi fata de arbori cu lungime minima 4.6. 3. Unghiuri de 75° 4.7. Arbori intre un punct si o suprafata 4.8. Asimetrie 4.9. Arbori tridimensionali 4.10. Bucle, pierderi in jonctiuni si arbori de tip fractal Probleme Bibliografie 5. Configuratii pentru conductia caldurii 160 5.1. Arbori pentru racirea unui corp in forma de disc 5.1. 1. Volumul elementar 5.1. 2. Insertii de forma optima 5.1. 3. Un singur nivel de ramificare 5.2. Arbori conductivi cu bucle 5.2. 1. O singura marime de bucla, un singur nivel de ramificare 5.2. 2. Designuri radiale cu o bifurcatie si o bucla 5.2. 3 Doua dimensiuni de bucle, doua niveluri de ramificare 5.3. Arbori conductivi la scari micro si nano 5.4. Evolutia tehnologiei: de la convectie fortata la conductie in corpuri solide Probleme Bibliografie 6. Configuratii multiscara 201 6.1. Distributia surselor de caldura racite prin convectie naturala 6.2. Distributia surselor de caldura racite prin convectie fortata 6.3. Placi multiscara pentru convectie fortata 6.3. 1. Fortam intregul volum de curgere sa lucreze 6.3. 2. Transferul de caldura 6.3. 3. Frecarea fluidului 6.3. 4. Densitatea de transfer a caldurii: cea mai mica scara 6.4. Placi multiscara si spatieri pentru convectie naturala 6.5. Cilindri multiscara plasati in curgere transversala 6.6. Picaturi multiscara pentru densitate maxima de transfer de masa Probleme Bibliografie 7. Configuratii multiobiectiv 233 7.1. Rezistenta termica versus puterea de pompare 7.2. Volum elementar cu convectie 7.3. Convectie termica dendritica pe un disc 7.3. 1. Modelul de curgere radial 7.3. 2. Un singur nivel de imperechere 7.3. 3. Doua niveluri de imperechere 7.4. Schimbatoare de caldura arborescente 7.4. 1. Geometria 7.4. 2. Curgerea fluidului 7.4. 3. Transferul de caldura 7.4. 4. Curgere radiala in contracurent superficiala 7.4. 5. Curgere arborescenta in contracurent pe un disc 7.4. 6. Curgere arborescenta in contracurent pe un patrat 7.4. 7. Performanta pentru dublu obiectiv (termofluidica) 7.5. Tehnologia schimbatoarelor de caldura constructale 7.6. Designuri arborescente izolate pentru distributia apei fierbinti 7.6. 1. Lant elementar de utilizatori 7.6. 2. Distributia razei conductei 7.6. 3. Distributia izolatiei 7.6. 4. Utilizatori distribuiti uniform pe o suprafata 7.6. 5. Retea arborescenta generata prin dublari succesive 7.6. 6. Cresterea structurilor arborescente pas cu pas 7.6. 7. Structurile de curgere complexe sunt robuste Probleme Bibliografie 8. Materiale vascularizate 311 8.1. Viitorul apartine vascularizarii: redescoperirea designului natural 8.2. Arbori linie-linie 8.3. Arbori linie-linie cu curgere in contracurent 8.4. Materiale care se autorepara 8.4. 1. Retele de canale 8.4. 2. Scari multiple, forme de bucle si de corpuri 8.4. 3. Arbori cu coroane cuplate 8.4. 4. Canale diagonale si ortogonale 8.5. Racirea prin vascularizare 8.6. Perspectivele vascularizarii Probleme Bibliografie 9. Configuratii pentru transfer electrocinetic de masa 360 9.1. Analiza de scara a transferului speciilor printr-un sistem poros 9.2. Model 9.3. Migratia printr-un mediu poros finit 9.4. Extractie ionica 9.5 Perspectiva constructala asupra transferului electrocinetic 9.5. 1. Mediu poros reactiv 9.5. 2. Optimizare in timp 9.5. 3. Optimizare in spatiu Bibliografie 10. Structuri mecanice si de curgere combinate 385 10.1. Curgerea optima a eforturilor 10.2. Grinzi in consola 10.3. Perete izolant avand cavitati cu aer si rigiditate impusa 10.4. Structuri mecanice rezistente la atac termic 10.4. 1. Grinda supusa incovoierii 10.4. 2. Maximizarea rezistentei la incalzire brusca 10.4. 3. Beton armat cu otel 10.4. 3.1. Incalzire de dedesubt 10.4. 3.2. Incalzire din toate partile 10.5. Vegetatie 10.5. 1. Forma radacinii 10.5. 2. Forme de trunchi si coroana 10.5. 3. Trunchiuri conice, ramuri si coroane 10.5. 4. Padure Probleme Bibliografie 11. Quo vadis teorie constructala? 441 11.1. Termodinamica sistemelor cu configuratie 11.2. Doua moduri de curgere sunt mai bune decat unul 11.3. Sisteme energetice distribuite 11.4. Amplificarea scarii 11.5. Supravietuire prin performanta, zveltete si spatializare superioare 11.6. Stiinta ca o arhitectura de curgere constructala Probleme Bibliografie Anexe 465 A. Metoda analizei de scara B. Metoda coeficientilor nedeterminati (multiplicatorilor Lagrange) C. Calculul variational D. Constante E. Factori de conversie G. Materiale solide nemetalice H. Materiale solide metalice I. Materiale poroase J. Lichide K. Gaze Referinte bibliografice 490 Index de autori 492 Index bilingv de subiecte 496 PREFATA LA EDITIA IN LIMBA ROMANA: Este un mare privilegiu pentru noi sa avem cartea ``Design with Constructal Theory`` tradusa in limba romana. Noi, autorii, mentinem legaturi permanente cu studenti si colegi romani, nu numai in universitati din Romania, dar si din Franta si America. Multumim profund D-lui Prof. Alexandru Morega pentru aceasta traducere perfecta. Cartea se bazeaza pe cursul pe care noi l-am tinut la Universitatea Duke si la alte universitati de frunte, de exemplu, universitatile din Lausanne, Shanghai Jiaotong, Pretoria si Hong Kong Polytechnic. Este un curs care atrage studenti din multe domenii, pentu ca principiul constructal inspira o filosofie care uneste toate fenomenele de design din natura, de la fizica si biologie, la inginerie si organizare sociala. Cu aceasta carte ajutam cititorul sa inteleaga si sa aplice principiul constructal. Prezentam acest principiu la fel ca si in sala de clasa. Incepem cu trecerea in revista a elementelor fundamentale de mecanica fluidelor, transmisia caldurii si termodinamica si terminam cu o revedere a conceptelor fundamentale de rezistenta materialelor. Pe parcurs, dezvaluim stiinta de a revela arhitectura sistemelor de curgere, pe baza unei legitati fizice - principiul constructal. Tratam subiectul design ca pe o stiinta. ADRIAN BEJAN Durham, North Carolina SYLVIE LORENTE Toulouse, France Septembrie 2011 DESPRE AUTORI: Adrian Bejan a obtinut titlurile sale (BS, 1971; MS, 1972; PhD, 1975) in inginerie mecanica la Massachusetts Institute of Technology si detine pozitia de profesor distins J. A. Jones la Universitatea Duke din anul 1989. Creatia sa stiintifica acopera domeniile termodinamicii, transferului de caldura prin convectie, mediilor poroase si teoriei constructale a designului in natura. El a dezvoltat metodele minimizarii generarii de entropie, analizei de scara, fluxurilor de caldura si masa, intersectiei asimptotelor si principiului constructal. Profesorul Bejan este clasificat intre primii 100 cei mai citati autori in inginerie, toate domeniile si toate tarile. I-au fost decernate premiul Max Jakob Memorial si 15 titluri Doctor Honoris Causa de universitati din zece tari. Sylvie Lorente si-a obtinut titlurile in inginerie civila (BS, 1992; MS, 1992; PhD, 1996) la Institut National des Sciences Appliquees (INSA), Toulouse. Este profesor de inginerie civila la Universitatea din Toulouse, INSA, si este afiliata la Laboratoire Materiaux et Durabilite des Constructions, LMDC. Creatia sa stiintifica acopera mai multe domenii, incluzand transferul de caldura in structurile cladirilor, mecanica fluidelor si mecanisme de transport in materiale pe baza de ciment. Este autoare a 70 lucrari recenzate si a trei carti. Sylvie Lorente a primit premiul Edward F. Obert pentru anul 2004, premiul Bergles-Rohsenow Young Investigator, decernat de American Society of Mechanical Engineers in domeniul transferului de caldura, in anul 2005, si premiul James P. Hartnett, decernat de International Center of Heat and Mass Transfer, in 2007.