دانشگاه سمنان مدل سازی در مهندسی 2008-4854 24 84 2026 03 21 Investigation of Temperature-Dependent Parameters Effect on Thermal Fin Performance Using the Response Surface Methodology بررسی تأثیر پارامترهای وابسته به دما بر عملکرد پره‌ حرارتی با استفاده از روش سطح پاسخ 253 264 10041 10.22075/jme.2025.36715.2802 FA نوید احدی جمایران گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0009-0009-6306-3854 امیر حیدری گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0001-8357-6694 فهیمه حوری آباد صبور گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران علی نعمت اله زاده گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران 0000-0001-7782-8605 Journal Article 2025 01 27 Thermal fins, as one of the key components in enhancing the performance of heat transfer systems, play a vital role in various industries. This study investigates the effects of key dimensionless, temperature-dependent parameters, including the thermo-geometric parameter 𝑀, which represents the ratio of convective to conductive heat transfer, as well as the heat transfer coefficient exponent 𝑛, and the thermal conductivity exponent 𝛽<em> </em>on the thermal efficiency of fins. These parameters were defined to nondimensionalize the available analytical solutions in the literature. To achieve this, Response Surface Methodology (RSM) was employed as an advanced statistical and modeling tool. A full factorial design with six levels for each parameter was used. The proposed model demonstrated excellent predictive accuracy, with an R² value of 0.990 and a p-value < 0.0001. Results revealed that increasing the parameter 𝑀 decreases thermal efficiency due to enhanced convective losses and localized temperature gradients. Similarly, higher values of 𝑛<em> </em>lead to efficiency reduction by concentrating heat transfer in hotter regions of the fin. Conversely, variations in 𝛽<em> </em>showed a smaller effect on overall performance but contributed to a more uniform temperature distribution. The use of the response surface method not only reduces the computational cost, but also allows for rapid and accurate analysis of complex conditions. The results of this research can be used as an effective guide for the optimal design of fins in the heat transfer industries. پره‌های حرارتی، به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در بهبود عملکرد سیستم‌های انتقال حرارت، نقشی حیاتی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند. این پژوهش با هدف بررسی تأثیر پارامترهای بدون بعد وابسته به دما، از جمله، پارامتر ترمو-هندسی M به‌عنوان نسبت انتقال حرارت جابجایی به هدایت حرارتی و همچنین اثر هندسی پره، ، نمای وابستگی ضریب انتقال حرارت n و نمای وابستگی هدایت حرارتی β بر بازده حرارتی انجام شده است. این پارامترها به منظور بدون بعد سازی پاسخ تحلیلی موجود در منابع تعریف شده‌اند. برای این‌منظور، از روش سطح پاسخ (RSM) به‌عنوان یک ابزار آماری پیشرفته و مدل‌سازی دقیق استفاده شد. برای هر یک از پارامترها، 6 سطح به صورت فول فاکتوریل در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که مدل ارائه‌شده با ضریب تعیین R²برابر با0/999 و p-value<0/0001از دقت بسیار بالایی در پیش‌بینی رفتار سیستم برخوردار است. نتایج نشان داد که افزایش پارامتر M منجر به کاهش بازده حرارتی می‌شود، زیرا افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی، تمرکز دما را در بخش‌هایی از پره تشدید می‌کند. افزایش پارامتر n با تمرکز نرخ انتقال حرارت در نواحی گرم‌تر پره، بازده کلی را کاهش می‌دهد. در مقابل، تغییرات پارامتر β تأثیر کمتری بر عملکرد کلی پره دارد اما می‌تواند به یکنواخت‌تر شدن توزیع دما کمک کند. استفاده از روش سطح پاسخ نه‌تنها هزینه محاسباتی را کاهش می‌دهد، بلکه امکان تحلیل سریع و دقیق شرایط پیچیده را فراهم می‌کند. نتایج این تحقیق می‌توانند به‌عنوان راهنمایی مؤثر برای طراحی بهینه پره‌ها در صنایع انتقال حرارت و انرژی استفاده شوند. https://modelling.semnan.ac.ir/article_10041_6d38b80c1da3bd9d8717ce47fea2acd7.pdf