Design and Optimization of Thermal Systems with MATLAB® Applications – Yogesh Jaluria – 3rd Edition

La tercera edición de este libro sigue el enfoque y tratamiento básico de las ediciones anteriores. El libro considera principalmente sistemas térmicos, que se rigen en gran medida por los principios de la termodinámica, la mecánica de fluidos y la transferencia de calor. Sin embargo, los aspectos fundamentales presentados en el libro se pueden extender a una gama mucho más amplia de sistemas.

El libro presenta un enfoque sistemático para el diseño y la optimización. Comenzando con la formulación del problema, el proceso involucra diseño conceptual, modelado, simulación, diseño aceptable y, finalmente, optimización. Los datos necesarios para el proceso de diseño y optimización se pueden obtener mediante modelado, análisis y simulación, o mediante experimentación, aunque en muchos casos se utilizan los tres enfoques para obtener los datos necesarios.

También se describen brevemente consideraciones adicionales, como control, comunicación, aspectos financieros, seguridad, selección de materiales, ética e incertidumbres, que surgen en los sistemas prácticos. Se toman ejemplos de muchas áreas diferentes, como energía, medio ambiente, calefacción, refrigeración, manufactura, aeroespacial y transporte, para ilustrar el enfoque básico y la convergencia hacia un diseño viable u óptimo. Se incluyen ejemplos y ejercicios resueltos para complementar la discusión y los métodos presentados en el texto. El material presentado en la segunda edición ha sido actualizado para incluir libros recientes y avances sobre diversos temas. Gran parte del material se ha ampliado para incluir tendencias recientes y áreas de interés emergentes. Se han incluido referencias adicionales y se han actualizado las referencias anteriores.

Entre los temas adicionales que se incluyeron después de la primera edición se encuentran técnicas basadas en inteligencia artificial como algoritmos genéticos, lógica difusa y redes neuronales artificiales. En la discusión se incluyen superficies de respuesta y otras técnicas de optimización, junto con el uso efectivo de entradas experimentales y numéricas concurrentes para el diseño y la optimización. La optimización multiobjetivo es particularmente importante para los sistemas térmicos, ya que más de una función objetivo suele ser importante en sistemas realistas y se incluye un tratamiento detallado. Se presentan otras estrategias para optimizar el sistema. La aplicación de estas ideas a la optimización de sistemas térmicos se reitera con ejemplos de sistemas prácticos reales.

El libro se ha utilizado como libro de texto para cursos de pregrado de ingeniería o de posgrado de primer año en diseño, para cursos de diseño final y para cursos de ingeniería térmica. También se puede utilizar como referencia en cursos en áreas básicas y aplicadas relevantes en ingeniería. También es una referencia útil para los ingenieros en ejercicio. Esta edición continúa con el énfasis en el uso de Matlab para modelado y simulación numéricos, porque Matlab es a menudo el entorno computacional dominante para la solución numérica de ecuaciones matemáticas.

Se dan varios ejemplos y ejercicios para ilustrar el uso de Matlab en el modelado numérico. Los programas de computadora en Matlab se han ampliado desde la segunda edición para incluir varios otros métodos de solución y también para resolver problemas adicionales como ecuaciones diferenciales parciales. También se incluyen ejercicios y ejemplos adicionales. Se agregan aclaraciones y simplificaciones en varios lugares para facilitar el aprendizaje. Como se mencionó en ediciones anteriores, el material presentado en este libro de texto es el resultado de muchos años de enseñanza del modelado, diseño y optimización de sistemas térmicos, en una variedad de cursos optativos y en cursos de diseño final. Varios colegas y antiguos alumnos han sido indispensables en la elección de los temas y en la profundidad y amplitud de la cobertura.

El apoyo, asistencia y paciencia del personal editorial de CRC Press, particularmente de Jonathan Plant, han sido valiosos en el desarrollo de la tercera edición. Este libro, como todos mis otros esfuerzos, está dedicado a mis difuntos padres, quienes fueron una fuente constante de aliento e inspiración. Finalmente, me gustaría agradecer el fuerte e inquebrantable estímulo y apoyo de mi esposa, Anuradha, de nuestros hijos, Pratik, Aseem y Ankur, y de sus cónyuges, Leslie, Karishma y Russell. Mis nietos, Vyan, Nalin, Zev y Jai, brindaron el incentivo para completar este esfuerzo.