Show: 25 50 75 100 Results

Search results: 2 out of 2

دراسة التغير النهاري للاشعاع الشمسي على مدينة بغداد == A Study of Diurnal Variation of Solar Radiation Over Baghdad City

Author name: فاتن عزت محي الدين علي العبيدي
Supervisor name: امال محمد الحلو | علي عبد داود الزكي
General topic: Physics
Specific topic: Solar Energy Physics
Degree: Doctorate
University: Mustansiriyah University - College Of Science
Language: English
University location: Baghdad
First pages:
Abstract: يعتمد مظهر اي مشهد مضاء بواسطة الاشعاع الشمسي المباشر وغير المباشر على مجموعة من العوامل. توزعت هذه العوامل بين هندسية الرؤيا، انعكاسية تركيب المشهد، الاضائية والظروف الجوية. وبمرور الوقت فان هذه العوامل تتغير وبالتالي تؤثر على كيفية ظهور المشهد. تعتبر مجموعة صور المشهد الملتقطة والتي يتم جمعها بمرور الزمن ذات قيمة في دراسة تغاير مظهر المشهد والذي يمكن ان يقود الى تطبيقات جديدة ويساعد على تحسين النظريات والاساليب القائمة والتي تقود الى اضاءة اوساط يمكن السيطرة عليها. يوفر تحليل مجموعة الصور على فهم التاثير الذي يمكن ان تسببه الاضاءة على اداء النظام البصري. تم تقديم الدراسة الحالية كدراسة تحليلية احصائية مركزة لمجموعة الصور الملتقطة تحت اضاءة الاشعاع الشمسي المباشر وغير المباشر لمشهد ما بداخل منظومة بصرية مائلة باتجاه خط الاستواء. تم اجراء التحليل من خلال دراسة تغاير بضعة عوامل احصائية كدالة للزمن فضلا"عن مساحة فتحة نافذة الضوء المستخدمة، اختبار افضل القياسات الكمية لمحاكاة تغاير الشدة اليومي مع الزمن وبالتالي دراسة تاثير الاضائية على تباين الصورة. تم تحقيق الاهداف السابقة من خلال تحليل الصور عبر التغاير اليومي للحزم الحمراء - الخضراء والزرقاء والمركبةL. تم اعتماد ثلاث خوارزميات بالاستناد على الخواص الاحصائية لمؤثر سوبل لكشف الحواف، الخط ومنطقة الصورة المستقطعين. في الخوارزمية الاولى والمستندة على الخواص الاحصائية للحافة تم ملاحظة وجود حالة مستقرة للتباين مع الزمن بين اوقات شروق وغروب الشمس مع وجود حالات استثناء اثرت بفاعلية على قيمة التباين تمثلت بوجود الهباء الجوي في الساعات الضبابية والاضاءة الداخلية العالية. للخوارزمية اعلاه وتحت تاثيرمستقر لحالة الطقس وباستخدام زاوية خط العرض كزاوية ميل تم ملاحظة سلوك متميز قوي للتغاير اليومي للقياسات الاحصائية مع مساحة الفتحة المستخدمة في الاعتدالين. اكدت الخوارزمية المعتمدة الانحراف الشمسي الحاصل في الاعتدالين وفتحت حقل جديد للتعاون بين علم الفلك، جمع البيانات، التقنية البصرية وتحليل الصورة لفهم العالم الذي نعيش فيه.تم استخدام نتائج الخوارزمية الثانية والمستندة على الخواص الاحصائية للخط المستقطع لفحص الصورة. اظهرت قياسات الشدة وباستخدام هذه الخوارزمية معلومات حيوية عن انواع مختلفة من الاستطارة للضوء قيد الدراسة ومن ثم الطبيعة الفيزيائية للضوء. اظهرت نتائج القياسات لشدة الخط المستقطع الدور المتميز لاستطارة رايلي وماي والتي تعمل وبصورة منفردة ولفترات زمنية محددة على توزيع قيم شدة الخط المستقطع للحزم الحمراء - الخضراء والزرقاء والمركبة L. ان موقع الخط المستقطع على الصورة الملتقطة يحدد نوع العامل الاحصائي والذي يمكن استخدامه في علاقته مع الزمن ومساحة فتحة نافذة الضوء في تمثيل التغاير اليومي لبعض الظواهر الفيزياوية. تم ملاحظة دور العامل الاحصائي SNR في علاقته مع الزمن والمساحة كعامل محسن لحالة التشوه الحاصل في الصورة لحالة الخط المستقطع والمار بمنطقة متجانسة بيضاء، في حين لم يتحقق التحسين السابق لخط اخر يمر بمناطق لونية مختلفة. بينت النتائج ان افضل عامل احصائي لتمثيل تغاير الشدة اليومي مع الزمن وتغاير الانحراف الشمسي لمنحنيات الشروق/الغروب في علاقات تغاير مركباتها المختلفة للتباين مع المساحة هو المعدل وmx+mn. تم استخدام الخوارزمية الثالثة بالاستناد على الخواص الاحصائية للمناطق المستقطعة من الصورة. بينت النتائج ان مساحة فتحة نافذة الضوء المستخدمة تؤثر وبقوة على توزيع شدة الاطوال الموجية المهيمنة للرؤية النهارية (470، 535 و610 ) نانومتر، حيث حصل انفصال واضح لمنحنيات الشروق والغروب في كل ايام العمل بحالة شدة ثابتة وواطئة عن باقي الفترات لحالة مساحة فتحة نافذة الضوء الصغيرة (10 ×10) سم2 وغير ذلك للمساحة الكبيرة (40 ×40)سم2 | The appearance of a scene illuminated by direct and indirect solar radiation depends on a variety of factors. Among these factors are the viewing geometry, scene structure reflectance, illumination and atmospheric conditions. As time elapses, these factors change altering the appearance of the scene. Sequence images of a scene collected over time are valuable in studying the scene appearance variation. This can lead to novel applications and help in enhancing the existing methods that are leading to environments which can be controlled. So, a focused statistical analysis study to the sequence captured images is introduced. This has been done by utilizing sunlight/skylight as a source to illuminate a scene inside a tilted optical system facing the equator.Analysis of such sequence provides an understanding to the effects that the illumination may cause on system performance. This is achieved by studying the variation of some statistical estimators as a function of time as well as window's aperture area, testing the best quantitative measurements to simulate the diurnal intensity variation with time and hence investigating an illuminance effect upon image's contrast. These aims have been achieved by analyzing such images through the diurnal variation of RGB bands and L - Component. Based on Sobel edge detector's, extracted line's and block's statistical properties, three algorithms have been executed. For an algorithm based on an edge statistical properties and between sunrise and sunset times, a steady state for the diurnal variation of contrast value with time had been obtained. However, there are some exceptional cases. Aerosols in hazy hours and high interior illuminance affect attractively upon contrast's value. In this algorithm, under steady weather condition, using site's latitude as a tilted angle, a significant behavior of the diurnal statistical estimators variation with area of window's aperture strongly noticed in the case of the two equinoxes. The adopted algorithm emphasizes the sun declination at equinoxes and opens a new field of cooperation between astronomy science, data acquisition, optical technique and image analysis to understand our world. A second algorithm, based on the extracted line statistical properties, has been used for image examination. Using this algorithm, the intensity measurements provide vital information on the different types of scattering light under study and hence on the physical nature of the light. Rayleigh and Mie scattering are the dominant effects. Each one, individually, works at certain intervals upon the extracted line intensity values of RGB bands and L - Component. Line's location upon captured image specifies the type of statistical estimator, which can be used in its relationships with time and area of window's aperture to represent the diurnal variation of some physical phenomena. An enhanced statistical estimator for the distortion case has been signified in SNR relationships with time and window's aperture area. This is true for the extracted line that passes through homogeneous white region, while it isn't the case for another one passes through different color regions. Mean and mx+mn estimators are found to be the best statistical estimators to represent the diurnal intensity variation with time and sunrise/sunset sun declination variation curves in their corresponding different contrast parameters variation with area. Based on extracted block statistical properties, the third algorithm has been used. The results show that the area of window's aperture strongly affects the intensity distribution of the dominant wavelengths for human photopic vision (470, 535 and 610)nm. For all dates, the sunrise and sunset curves split with a steady and lowest intensity states from other periods of times for the case of lowest area (10x10)cm2, while it isn't the case for biggest area of window's aperture (40x40)cm2.

تصميم وتصنيع طلاء بصري مضاد للانعكاسية متعدد الطبقات لمجمعات الطاقة الشمسية الحرارية ذات التزجيج الملون == Design and Fabrication of Optical Multilayer Anti - reflection Coating for Colored Glazed Thermal Solar Collectors

Author name: زينب ارحيم حسين الاسدي
Supervisor name: عبد الحسين خضير لطيف | امال محمد الحلو
General topic: Physics
Specific topic: Solar Energy Physics
Degree: Doctorate
University: Mustansiriyah University - College Of Science
Language: English
University location: Baghdad
First pages:
Abstract: يلعب الجانب الجمالي للمجمعات الشمسية الحرارية دورا هاما في تكامل واجهات المباني ويستند المظهر الملون الى مبدا التداخل لطلاء الاغشية الرقيقة على الجانب الاخر من الغطاء الزجاجي . ان وجود طبقات متعددة للمرشحات البصرية التداخلية على المجمعات المزججة يمكن ان ينتج انعكاس ملون في المنطقة المرئية ولا يحدث المظهر الملون خسائر مفرطة للطاقة بينما ينفذ الجزء غير المنعكس في منطقة الاشعة تحت الحمراء القريبة داخلا على شريط الامتصاص لزيادة كفاءة المجمع الشمسي الحراري . تقدم هذه الدراسة فكرة بسيطة للحصول على تزجيج ملون لاخفاء اللون الاسود والانابيب الظاهرة وتموجات شريط الامتصاص المعدني للمجمعات الشمسية الحرارية والتي تعتبر عقبة اساسية في تكامل المجمعات الشمسية الحرارية كواجهات للمباني وذلك بتصميم طبقات متعددة لمرشحات بصرية تداخلية من خلال محاكاة نظرية ومن ثم تصنيع هذه التصاميم عمليا ومقارنة النتائج عمليا ونظريا . تـم توظيـف مواد عازلة ملائمـة مثـل ثنائـي اوكسيد السليـكون (SiO2)ذو معامـل الانكسار العالـي nH =1.47 ومغنيسيوم فلورايد (MgF2) ذو معمل الانكسار الواطيء nL =1.38 وبسمك ربع طول موجي (H) و(L) لمعامل الانكسار العالي والواطيء على التوالي . استخدام برنامج الماتلاب في جزء المحاكاة النظري والذي صمم لهذه الدراسة . تم تصميم نموذجين بصريين كما تم استخدام نوعين من القواعد الزجاجية . ان اول نموذج بصري هو HL//glass لقيمتين من الطول الموجي المستخدم للتصميم (0) = 558 نانومتر و700 نانومتر ومن 2 - 40 طبقة . تم استخدام نوعين من القواعد الزجاجية ، النوع الاول شريحة زجاج مجهرية ذات معامل انكسار 1.5131 استخدم في هذا النموذج البصري طولين موجيين للتصميم 0 = 558 نانومتر و700 نانومتر ، النوع الثاني من القواعد الزجاجية هو BK7 ذو معامل الانكسار 1.515 استخدم في هذا النموذج البصري عندما طول موجة التصميم 0 = 700 نانومتر . النموذج البصري الثاني LH//glass تم باستخدام قاعدة زجاجية لشريحة مجهرية ولطول موجة التصميم واحد وهو 0 = 558 نانومتر من 2 - 40 طبقة . هذه التصاميم صنعت عمليا باستخدام تقنية الترذيذ بالتردد الراديوي ذو المغناطيس المستوي ، عشر طبقات رسبت بالتعاقب على شريحة زجاجية مجهرية من (SiO2) ذو معامل الانكسار العالي (H) و(MgF2) ذو معامل الانكسار الواطيء (L) على التوالي للتصاميم البصريةHL//glass وLH//glass عند طول موجة التصميم 0 = 558 نانومتر . كذلك عشر طبقات رسبت على القاعدة الزجاجية BK7 للنموذج البصري HL//glass عند 0 = 700نامومتر ولكن عند استخدام القاعدة الزجاجية للشريحة المجهرية للنموذج البصري HL//glass عند 0 = 700 نانومتر رسبت 16 طبقة من هاتين المادتين العازلتين . اظهرت المحاكاة الحاسوبية السلوك البصري لهذه المرشحات من 2 - 40 طبقة ولاعداد فردية وزوجية من الطبقات مثل الانعكاسية المرئية (Rvis.) ، الانعكاسية الشمسية (Rsol.) ، اعظم قمة لمنحني طيف الانعكاسية في المنطقة المرئية (RMax.) ، النفاذية الشمسية (Tsol.) وعامل الجدارة (M) . عمليا تم حساب (RMax.) و(Rsol.av.) و(Tsol.av.) . ان التحدي في هذه الدراسة هو ايجاد افضل نموذج بصري يمتلك اقل انعكاسية شمسية (Rsol.) واعظم نفاذية شمسية (Tsol.) لزيادة كفاءة المجمع الشمسي الحراري وفي نفس الوقت الحصول على انعكاس ملون يكسب المجمعات الشمسية الحرارية التي تستخدم كواجهات للابنية جانب جمالي . لقد وجد عمليا ان التصميم البصري الثاني (L/H//microscopic glass slide) عند0 = 558 نانومتر يمتلك اقل (Rsol.) واعلى (Tsol.) من البداية عند طبقتين حتى الوصول الى الطبقة العاشرة والتي تمتلك (Rsol.) =18.56025 % و(Tsol.) = 81.33469 % لذلك يمكن اعتبار هذا النموذج هو افضل نموذج بصري يمتلك اعلى كفاءة شمسية حرارية ويظهر انعكاس ملون (اخضر) جيد . لكن يعتبر عمليا النموذج البصري الاول (H/L//microscopic glass slide) عند0 = 700 نانومتر هو افضل نموذج بصري يستخدم للتلوين . ان المرشحات البصرية التداخلية متعددة الطبقات تظهر في هذه الدراسة انعكاس ملون اخضر في المدى المرئي ونفاذية مقبولة ومنطقة مضادة للانعكاسية في مدى الاشعة تحت الحمراء القريبة . بالرغم من زيادة طول موجة التصميم(0) عمليا من 558 الى 700 نانومتر تبقى هذه المرشحات تظهر انعكاس ملون اخضر .نجحت هذه الدراسة منذ البداية في اظهار ان الطلاء الترذيذي متعدد الطبقات حقق المتطلبات التالية : ا - امتصاصية شبه صفرية .ب‌ - قمة انعكاسية لونية في المنطقة المرئية .ت‌ - نفاذية شمسية مقبولة . | An aesthetic aspects play an important role in facades integration buildings of the thermal solar collectors , the principle of the colored appearance is based on interference in the thin - films coating on the reverse side of the cover glass . The presence of multilayered optical interference filters on the collector glazing can produce a colored reflection in the visible region , the colored appearance should not cause excessive energy losses , while transmitting the non - reflected radiation in the near IR region entirely to the absorber sheet to increase the efficiency of the thermal solar collector . This study presents simple idea to get a colored glaze to hide the black color, and the visibility of tubes and corrugations of the metal sheet (absorber) of the thermal solar collectors which is considered the main obstacle to facade integration buildings of solar thermal collectors by designing a multilayer optical interference filters during theoretical simulation and fabricate these designs experimentally then compare the theoretical and experimental results . Appropriate dielectric materials, silicon dioxide (SiO2) of high refractive index nH =1.47 and magnesium fluoride (MgF2) of low refractive index nL =1.38 were employing with quarterwave thicknesses (H) & (L) for high and low refractive index layers respectively . In theoretical simulation part a matlab program has been used which was designed for this study . Two optical models were designed and two kinds of glass substrates were used . The first optical model is HL//glass , for two design wavelength values (0) 558 nm and 700 nm from 2 - 40 layers . Two types of glass substrate were used , the first one was microscopic glass slide substrate with refractive index 1.5131 , it was used in this optical model two types of design wavelength (0) = (558 & 700) nm , the second kind of glass substrates was BK7 (Borosilicate Crown) glass with refractive index 1.515 it was used in this optical model when the design wavelength 0=700 nm . The second optical model is LH//glass by using microscopic glass slide substrate for one design wavelength is 0= 558 nm and for 2 - 40 layers. These designs were fabricated experimentally by using RF planer magnetron sputtering technique , 10 layers for high refractive index (H) (SiO2) and low refractive index (L) (MgF2) were deposited alternately for the optical models HL//glass and LH//glass at 0= 558 nm on the microscopic glass slide . Also 10 layers were deposited on BK7 glass substrate for the optical model HL//glass at 0= 700 nm but by using microscopic glass slide substrate for the optical model HL//glass at 0= 700 nm there were 16 layers deposited from these two dielectric materials . The computer simulation exhibit the optical behavior of this filters from 2 - 40 layers and for odd and even numbers of layers such as visible reflectance (Rvis.), solar reflectance (Rsol.), maximum peak of reflectance spectrum curve (RMax.) in the visible region , solar transmittance (Tsol.) and merit factor (M) . Experimentally (RMax.) , (Rsol.av.) and (Tsol.av.) were calculated . The challenge in this study is to find the best optical model which has less (Rsol.) and larger (Tsol.) to increase the efficiency of the thermal solar collector and in the same time get the colored reflection to gain esthetic aspect for the thermal solar collectors which was used as building facades . It is found experimentally that the second optical model (L/H//microscopic glass slide) at 0= 558 nm have low (Rsol.) and high (Tsol.) from the beginning at 2 layers until reaching the 10 layer which has (Rsol.)= 18.56025 % and (Tsol.)= 81.33469 % , therefore this model can be considered as the best optical model which has higher solar thermal efficiency and exhibits good )green( colored reflection . But the first optical model (H/L//microscopic glass slide) at 0= 700 nm was considered experimentally the best optical model used for coloration . The multilayer optical interference filters in this study exhibit green colored reflectance in the visible range and acceptable transmission and antireflection region in near IR range . Despite the increase in design wavelength (0) from 558 nm to 700 nm . These filters experimentally remain exhibit green colored reflection . This study was succeeded at the first attempt to show that a sputtered multilayer coating can fulfilled the requirements