در این پایان نامه انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه دو بعدی نیمه متخلخل به صورت عددی و با استفاده از روش حجم محدود بررسی شده است. در این شبیه سازی، فرض بر آن است که دیواره های عمودی و بالایی، دما ثابت بوده و دیواره پایینی، قسمتی به صورت عایق و قسمتی از آن در شار حرارتی ثابت می باشد که ناحیه متخلخل بر روی آن قرار می گیرد. در سطح مشترک سیال- محیط متخلخل از روش نقاط مجازی جهت اعمال شرط تنش در معادلات مومنتوم و انرژی استفاده شده است. سیال درون محفظه را تراکم ناپذیر، نیوتنی و همگن فرض کرده و به دلیل اختلاف کم دما از فرض بوزینسک استفاده شده است. جریان سیال را همچنین دوبعدی، پایا و آرام فرض می کنیم. در ناحیه متخلخل از مدل گسترش یافته ی بریکمن- دارسی- فورچهمیر برای حل معادله مومنتوم بهره برده شده است. فازهای سیال و جامد در ناحیه متخلخل بدون تعادل حرارتی بوده و به همین دلیل از یک مدل دو دمایی برای بررسی رفتار انتقال حرارت در محیط متخلخل استفاده می شود. خطوط جریان، خطوط دما و ناسلت و سرعت نقطه وسط برای مقادیر مختلف عدد رایلی، عدد دارسی، ضریب انتقال حرارت و ... مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان می دهد که با افزایش ضریب انتقال حرارت بین دو فاز سیال و جامد، این دو فاز ممکن است به حالت تعادل حرارتی برسند

شبیه سازی عددی جریان سیال درون مجراهای داخلی توربوپمپ مستلزم بدست آوردن هندسه های پیچیده ی مجراهای درون توربوپمپ می باشد. در این پژوهش، یک روند برای بدست آوردن هندسه ی سه بعدی و پیچیده ی مجراهای داخلی ماشین های دوار ارائه شده است. مجراهای درون یک توربوپمپ گریزازمرکز دومرحله ای برای نمایش این روند انتخاب شده است. اندازه گیری مجراهای تو در تو با انحناهای شدید در این توربوپمپ توسط ابزارهای معمول امکان پذیر نیست. ترکیبی از روش های اندازه گیری مستقیم و اندازه گیری غیرمستقیم پیشنهاد شده است. روش ارائه شده شامل ساختن الگوهای هندسی، بهره گیری از روش های برازش منحنی و استفاده ی همزمان از نرم افزار های مدل سازی هندسی می باشد. برای ارائه ی مراحل این روش، مجراهای جریان سیال درون توربوپمپ دومرحله ای گریز از مرکز به بخش های مختلفی تقسیم شده است. بخش های مختلف مسیر عبور جریان سیال درون توربوپمپ شامل سه قسمت مجزا و مستقل مجرای ورودی پمپ (هدایت کننده)، مجموعه ی مجراهای میانی (دیفیوزر، روگذر و زیرگذر) و مجرای خروجی پمپ (حلزونی) می باشد. با استفاده از نرم افزار گمبیت، هندسه های مجهول بدست آمده از مجراهای پیچیده ی توربوپمپ با شبکه ی بی سازمان سه بعدی گسسته سازی شده است. جریان لزج، تراکم ناپذیر، دائمی سیال آمین روی شبکه های بی سازمان حل شده و نتایج آن ها به صورت کانتورهای فشار و سرعت ارائه شده است. مقدار هد به دست آمده از شبیه سازی 5/574 متر می باشد. این مقدار با هد بدست آمده برای توربوپمپ با اندازه گیری های تجربی که 5/547 متر می باشد، 9/4 درصد اختلاف دارد. همچنین فشار خروجی به دست آمده از شبیه سازی با فشار خروجی اندازه گیری شده در پالایشگاه فقط 24/4 اختلاف دارد.

جدایش ذخائر از اجسام پرنده یکی از مسائلی است که در زمره ی مسائل با مرز متحرک قرار می گیرد. حل دقیق چنین مسئله ای نیازمند یک روش سریع تولید شبکه ی متحرک با کیفیت بالا در یک ناحیه ی بزرگ محاسباتی می باشد. روشی که بتواند چنین شبکه ای را شبیه سازی نماید از اهمیت ویژه ای در حل جریان سیال آن برخوردار می باشد. در این پایان نامه روشی برای این منظور ارائه شده است. نوع حرکت جسم درون شبکه سقوط آزاد انتخاب شده است. روش تقسیم سلولی با جایگذاری گره به عنوان روش تولید شبکه ی بی سازمان ثابت بیان شده است. در روش ارائه شده از الگوریتم های بهبود کیفیت شبکه که شامل تعویض ضلع و هموارسازی می باشند، استفاده شده است. به منظور کنترل اندازه ی سلو ل ها و ضلع ها، از تابع چشمه خطی استفاده شده است. در ساختمان داده ها، دو ماتریس ذخیره سازی اطلاعات سلول ها و ضلع ها به صورت هم زمان به کار گرفته شده است. استفاده ی هم زمان از دو ساختمان داده ها، سبب کاهش زمان جستجوی اطلاعات در برنامه ی کامپیوتری شبکه می شود. پس از تولید شبکه ی ثابت یک روش به منظور حرکت شبکه های بی سازمان ارائه شده است. روش ارائه شده از حذف و اضافه سازی گره ها استفاده می نماید. الگوریتم حذف گره یک فرایند در بازسازی ساختمان داده ها می باشد. در این روش تنها بخش مجاور به مرز متحرک در طول حرکت تغییر می نماید و نواحی دور از مرز متحرک بدون تغییر باقی می مانند. به منظور حفظ کیفیت سلول های اطراف جسم، یک شبکه ی دو منطقه ای تعریف شده است. این شبکه ی دو منطقه ای با استفاده از الگوریتم های موجود تولید شده است. شبکه ی دو منطقه ای شامل یک منطقه ی متحرک و بدون تغییر و یک منطقه ی تغییرپذیر می باشد. جسم متحرک درون منطقه ی متحرک قرار گرفته و هر دو بر روی منطقه ی تغییرپذیر حرکت می نمایند. روش ارائه شده برای حرکت های با دامنه ی جابجایی زیاد همانند سقوط آزاد مناسب می باشد. شبیه سازی های انجام شده شامل حل جریان دائم سیال لزج، آرام و تراکم ناپذیر در زمان های متوالی حرکت بوده است. حجم محدود به عنوان روش حل انتخاب شده است. برای کوپل سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. سه بسته ی نرم افزاری با زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده است. این بسته ها شامل تولید شبکه ی بی سازمان ثابت، شبکه ی بی سازمان متحرک و حل جریان آرام می باشند.

در حفاری زیر تعادلی تعیین دبی جریان های دوفاز در لوله ی حفاری برای تنظیم فشار در ته چاه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پایان‏نامه جریان دوفاز گاز – مایع در لوله‏ی حفاری عمودی به صورت دوبعدی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر جریان دوفاز در حالت دائم استخراج شده و جریان درون لوله ی حفاری و لوله ی وزنی با استفاده از مدل های اویلر - اویلر، توسط نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. تاثیر پارامترهایی نظیر نوع مایع حفاری، چرخش لوله‏ی حفاری و دبی گاز تزریق شده بر نیمرخ سرعت سیال و کسر حجمی گاز در هر مقطع بررسی شده و همچنین مقدار تغییر فشار، سرعت و کسر حجمی هر فاز در طول لوله نیز بررسی شده است. طبق نمودارهای الگوی جریان، در رشته ی حفاری دو الگوی حبابی و لخته ای مشاهده شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در جریان حبابی، بیشینه‏ی کسر حجمی گاز در مرکز و در جریان لخته ای خارج از مرکز لوله اتفاق می‏افتد و با افزایش سرعت چرخش لوله ی حفاری بیشینه ی کسر حجمی هر دو الگوی جریان در مرکز لوله ایجاد می شود. نیمرخ سرعت در هر مقطع به دلیل پدیده‏ی دودکش، حالت تخت یا حالتی که دارای دو بیشینه در طرفین باشد به خود می گیرد. افزایش دبی گاز و نیز افزایش سرعت چرخشی لوله ی حفاری باعث افزایش افت اصطکاکی جریان می شود. جهت تعیین فشار در الگوی جریان حبابی، مدل مخلوط و در الگوی جریان لخته ای مدل اویلری نسبت به دیگر مدل ها نتایج بهتری را ارائه می دهد. نتایج شبیه‏سازی با نتایج حاصل از نرم‏افزار ول فلو و داده‏های واقعی چاه 73 پارسی در ایران هم‏خوانی مطلوبی دارد.

در این پایان‏نامه، مدل سازی احتراق تناوبی در محفظه احتراقی هلمهولتز بررسی شده است. محفظه احتراق شامل محفظه احتراق، سوپاپ مکانیکی فلاپر و لوله اگزوز می باشد. مراحل شبیه سازی عددی برای حل معادلات حاکم بر گونه های شیمیایی، جریان آشفته و تراکم ناپذیر در محفظه احتراق انجام شد. مدل هندسی محفظه احتراق با استفاده از نرم افزار گمبیت تولید و محفظه احتراق با شبکه بی سازمان دو بعدی با سلول های سه وجهی و لوله اگزوز با سلول-های با سازمان چهار وجهی گسسته سازی آنها صورت گرفت. معادلات ناویر– استوکس، انرژی و انتقال جرم برای سوخت متان حل شده اند. این کار در محیط نرم افزار تجاری فلوئنت با استفاده از روش حجم محدود انجام پذیرفت. به منظور جابه جایی سوپاپ ها و شبکه متحرک از زبان برنامه نویسی c++ برای ساختن udf استفاده شد که به نرم افزار فلوئنت اضافه گشت. جهت بررسی صحت تحلیل، نتایج شبیه سازی با نتایج عددی به دست آمده از سوخت پروپان مقایسه شده است. در ادامه فیزیک احتراق تناوبی با فشار ورودی pa2600 برای حالت های دیواره عایق و با اتلاف حرارت، به طور گسترده مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهدکه بین نمودارهای دما و فشار در احتراق تناوبی 60 درجه اختلاف فاز وجود دارد که با معیار ریلی مطابقت می کند. دمای متوسط در مقطع خروجی محفظه احتراق تناوبی k 1652 و در احتراق پیوسته k 2420 می‏باشد که این عامل یکی از دلایل کاهش آلاینده‏ها در احتراق تناوبی می‏باشد. میزان نیروی تولید شده توسط احتراق تناوبی بین 18/0 و 18/1 نیوتن است که می‏تواند در صنایع مختلفی از قبیل خشک‏کن‏ها مورد استفاده قرار گیرد.

در تحقیق حاضر، مدل‏سازی عددیسیستمحفاظتکاتدیک شبکه‏های گاز طبیعی بهروشالمانمرزی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا معادلاتالکتروشیمیاییحاکم بر مسالهوشرایطمرزی استخراجشده است. درمرحلهبعدفرمانتگرالمرزیمعادلاتحاکمبدستآمده است. در ادامه باحل عددی انتگرال مرزیمعادلاتحاکمبهکمکروش متداولالمانمرزی،توزیعجریانوپتانسیلبررویسطح لولهدر حالت دو بعدی و سه بعدیتعیین شده است. نتایجبدستآمدهازروشمتداولالمانمرزینشانمی‏دهد کهدرحالتیکهآند وکاتدبهاندازه‏یکافیازهمدورباشند،می‏تواناز تغییراتپیرامونی پتانسیل حوللولهصرف نظرنمود.بااستفادهاز ایننتیجهمی‏توانسیستم حفاظت کاتدیکرابهکمکالمان‏هایلوله‏ایشبیه‏سازینمودوبدینترتیبهزینه‏های محاسباتیراکاهشداد. در مرحله بعد معادله انتگرال مرزی بااستفادهازروشالمانلوله‏ای حل شده و صحت نتایج بدست آمده با روش متداول المان مرزی مقایسه شده است.درانتهابااستفادهاز این رویکرد جدیدسیستمحفاظتکاتدیک برای یک شبکه انتقال گاز طبیعیشبیه‏سازیشدهو توزیعپتانسیلوچگالیجریانبر روی سطح لولهبدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که روش پیشنهادی با دقت مناسب، قادر به تحلیل سیستم‏های حفاظت کاتدیک شبکه‏های گسترده گاز طبیعی است.

در این پژوهش از روش شبکه ی بولتزمن برای حل برخی جریان های پایه ی دو بعدی و تراکم ناپذیر و نیز حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل با خواص جهتی استفاده شده است. جریان های پایه ی دو بعدی شامل جریان در حفره ی مربعی ، جریان در کانال دو بعدی و جریان از روی دسته استوانه حل می گردند و طیف وسیعی از شرایط مرزی و نحوه ی پیاده سازی آن ها در روش شبکه ی بولتزمن مورد بررسی قرار می گیرد. شرط عدم لغزش روی سطوح جامد، شرایط سرعت و فشار روی مرزهای باز، شرط تناوبی و نحوه ی محاسبه ی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر اجسام غوطه ور در حیطه ی شبکه ی بولتزمن تشریح شده است. نتیجه به طور کلی از دقت بالای روش شبکه ی بولتزمن برای حل جریان های دو بعدی حکایت دارد. به عنوان یک چالش عددی حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل تناوبی با خواص جهتی به روش شبکه ی بولتزمن انجام شده است. این مطالعه ی عددی از آن نظر دارای اهمیت است که اعتبار روابط رایج برای توصیف جریان و رابطه ی افت فشار و سرعت در محیط های با استقلال جهتی برای محیط های با خواص جهتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که برای حالت تقارن محوری رژیم های موجود در محیط های با استقلال جهتی عینا تکرار شده و روابط دارسی و فورشهایمر در این حالت معتبر می باشند. با خروج جریان از حالت تقارن محوری تغییری در رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار در رژیم دارسی مشاهده نشده و این در حالی است که در رژیم اینرسیایی به ازاء زوایای انحراف بالا، رفتار جریان به طرز محسوسی دگرگون شده و رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار از الگوی فورشهایمر منحرف می گردد.

حریق ایجاد شده به‏وسیله نشتی‏های گاز می‏تواند باعث خسارات مالی زیاد و مرگ و میر شود. یکی از دلایل اولیه آتش، انفجار ایجاد شده به‏وسیله گاز نشت شد ه متمرکز در محدوده قابل اشتعال است. در این پایان‏نامه ویژگی‏های نشتی‏های گاز در یک ایستگاه گاز مورد بحث قرار گرفته شده است. این آنالیز از لحاظ تئوری به جلوگیری از بسیاری آتش‏سوزی‏ها و کنترل آن کمک می‏کند. حل عددی میزان آزادسازی و انتشار گاز ابتدا در یک اتاق از یک ساختمان مسکونی ارائه شده است. سپس نشتی گاز در یک ایستگاه گاز با استفاده از دینامیک شبیه‏سازی شده است. تحت شرایط مرزی متفاوت، نواحی متمرکز در محدوده‏های قابل احتراق در ایستگاه گاز در زمان‏های متفاوت نمایش داده شده و آنالیز شده‏اند. سرانجام، اثرات میزان انتشار نشتی‏های گاز و سرعت جریان هوای خارج از ایستگاه گاز روی محدوده انفجار مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت محدوده‏ی خطر در ایستگاه گاز در شرایط متفاوت تعیین شده است.

مسئله‏‏ی تعیین نیروهای هیدرودینامیکی روی جسم صلب در یک سیال متحرک، موضوعی با سابقه‏‏ی طولانی است. این موضوع در بسیاری از زمینه‏‏های مهندسی که شامل جریان‏‏های چند فازی می‏‏شوند، از جمله ته‏‏نشینی، بهبود احتراق یا کاهش ساییدگی توسط قطرات کوچک در توربین‏‏های بزرگ ظاهر می‏‏شود. تمامی این مسائل به پراکندگی ذرات مربوط بوده، که مدل‏‏سازی آن‏‏ها نیازمند فهم دینامیک این ذرات است. به‏عنوان یک گام ابتدایی رایج به منظور دست‏یابی به این هدف، عموماً تحلیل حرکت اجسام منفرد انجام می‏پذیرد. در این پژوهش، حل عددی جسم صلب مغروق در سیال ارائه شده است. جریان سیال تحت اثر انتقال حرارت جابجایی آزاد بوده و سبب حرکت جسم می‏شود. فرض شده که جسم به شکل مستطیلی است. شبیه‏سازی جریان گذرای دو بعدی سیال با استفاده از قوانین ناویر-استوکس برای سیال و قوانین حرکت نیوتن برای جسم جامد انجام شده است. معادلات ناویر-استوکس با استفاده از روش المان محدود و معادلات حرکت نیوتن با استفاده از یک طرح صریح حل می‏شوند. در هر گام زمانی، موقعیت جسم به صورت صریح تصحیح شده، و در میدان محاسباتی مجدداً تولید شبکه صورت می‏گیرد. حل زمان قبل بر روی شبکه‏ی جدید نگاشته می‏شود. در نهایت معادله‏ی غیر خطی ناویر-استوکس و معادلات گسسته شده‏ی نیوتن برای سرعت جسم روی شبکه‏ی جدید حل می‏شوند. نتایج شبیه‏سازی عددی نشان می‏دهد که انتخاب روش مناسبی جهت درون‏یابی اطلاعات جریان، می‏تواند رفتار گذرای جسم را در حین حرکت نشان دهد.

در این پایان نامه کنترل گری که قادر باشد عملیات تعویض دنده در جعبه دنده ی خودکار را مطابق با عملکرد خواسته شده انجام دهد، طراحی شده است. برای این منظور ابتدا دینامیک طولی خودرو، چرخ، ترمز و زنجیره ی انتقال قدرت در نرم افزار متلب/سیمولینک مدل سازی گردیده است. داده های مورد نیاز زیر سیستم ها از نرم افزار ادوایزر استخراج شده اند. با توجه به اینکه مدل رو به جلو می باشد، از یک راننده ی خودکار فازی برای صدور فرمان های پدال گاز و ترمز به کنترل گر استفاده شده است. در ادامه، کنترل گر فازی تعویض دنده با دو لایه ی کنترلی طراحی گردیده است. مهمترین توابع عضویت کنترل گر به کمک الگوریتم زنبور عسل بهینه-سازی شده اند. سپس، برای بهبود عملکرد و کمینه کردن مصرف سوخت، با در نظر گرفتن زمان شتاب گیری خودرو ضرایب دنده به کمک الگوریتم زنبور عسل بهینه سازی شده اند. نتایج نشان می دهد، کنترل گری که در کنار در نظر گرفتن حالت موتور به تخمین تمایل راننده نیز می پردازد، کیفیت تعویض دنده ی مطلوبی را ارائه می کند. بهینه سازی کنترل گر موجب انتقال نقاط عملکرد موتور به نواحی مناسب تری شده است، که این موضوع از روی درصد بهبود مصرف سوخت و میزان آلاینده های تولیدی مشخص است. بهینه سازی ضرایب دنده، علاوه بر اینکه مصرف سوخت و انتشار آلاینده های خودرو را بهبود می دهد، زمان شتاب گیری را که در بهینه سازی کنترل گر افزایش یافته، بهبود داده است.

تلفیق دو موضوع جت برخوردی و نانوسیالات ایده ای خلاقانه و در عین حال جدید است که می تواند روندی نو در زمینه ی طراحی جت های برخوردی باشد. پژوهش حاضر به بررسی جت برخوردی اسلات نانوسیال در جریان های آرام و آشفته پرداخته و دو حالت اصلی در طراحی ساختار جت، یعنی جت آزاد و جت محصور، در آن بررسی شده است. برای این منظور ابتدا جت های برخوردی و سپس نانوسیال به شکل مختصر توضیح داده شده اند. در مطالعه ی جریان های آشفته در جت های محصور و آزاد به ترتیب از دو مدل و استفاده شده است. همچنین در جریان آشفته از نانوسیال اکسید مس ( ) با پایه ی آب و نانوذرات دارای قطر متوسط 29 نانومتر، و در جریان آرام از نانوسیال آلومینا ( ) با پایه ی آب و ذرات با قطر متوسط 47 نانومتر استفاده شده است. برای یک شبیه سازی مناسب از نانوسیال، خواص ترموفیزیکی آن برحسب دما مدل سازی و نتایج به دست آمده از حل برای بعضی از حالت ها با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده اند. با توجه به نتایج به دست آمده، انتقال حرارت جت نانوسیال از آب خالص بیشتر است، و با افزایش غلظت بیشتر می شود. همچنین استفاده از نانوسیال موجب افزایش ضریب اصطکاک سطحی می شود که این موضوع یکی از مهم ترین کاستی های نانوسیال در جت های برخوردی است. در نهایت برای بررسی توجیه استفاده از نانوسیال در جت های برخوردی، متغیر کارایی سیال تعریف خواهد شد.

در این مطالعه شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی آزاد در اتاق دوبعدی متاثر از دیوار ترومب کلاسیک و مرکب انجام شده و تاثیر دیوار متخلخل برای دو مدل دیوار ترومب مرکب ارزیابی شده است. جریان هوا به صورت گذرا، آشفته، لزج و تراکم نا پذیر درنظر گرفته شده و با استفاده از روش حجم محدود شبیه‎سازی شده است. دیوارهای خارجی اتاق هم دما با هوای محیط فرض شده و جریان سیال درون محیط متخلخل آرام در نظر گرفته شده است. شبیه سازی برای شهر اهواز از ساعت 6 صبح روز 15 دی ماه آغاز شده و به مدت یک روز ادامه پیدا کرده است. دمای تمامی نواحی داخل اتاق در آغاز شبیه سازی برابر 12 درجه سانتی گراد فرض شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از دیوار ترومب می تواند تا حد مناسبی نیاز گرمایشی اتاق را برآورده کند. تاثیر استفاده از دریچه در مقابل کانال های گذر هوا در مدل دیوار ترومب کلاسیک بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که با بستن دریچه ها در اواخر شب می توان از پدیده ترموسیفون معکوس جلوگیری کرد. استفاده از دیوار ترومب مرکب با دیوار متخلخل، باعث افزایش حرارت منتقل شده به اتاق می شود و می‏تواند بازده حرارتی این مدل را به مدل کلاسیک نزدیک کند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که استفاده از سیستم دیوار ترومب مرکب متخلخل برای شهر اهواز مناسب است.

پاتیل کش حمل سرباره، وظیفه انتقال پاتیل حاوی سرباره از زیر کوره قوس الکتریک به سمت چاله های سرباره را بر عهده دارد. این امر موجب می شود که این خودروها در دوره زمانی کارکرد در معرض حرارت بالای پاتیل با دمای بالاقرار بگیرند. این دوره باعث ایجاد تخریب پاتیل کشمی شود. در پایان نامه حاضر این خودرو با استفاده از نرم افزار سالیدورک، مدل سازی شده است. پس از ایجاد شبکه های محاسباتی با نرم افزار تولید شبکه با استفاده از کد فلوئنت مورد تحلیل حرارتی قرار گرفتهوتأثیر پاتیل بر اجزاء مختلف، به‏خصوصجک های هیدرولیک بررسی شده است. اعتبار سنجی تحلیل با استفاده از مقایسه داده هاینرم افزاری با عکس هایی که با دوربین هایحرارت سنج گرفته شده صورت پذیرفت. مقایسه داده ها با عکس هایir حاکی از صحت تحلیل حرارتی انجام گرفته می‏باشد. پس از اطمینان از صحت تحلیل، انتقال حرارت پاتیل کش با ضرایب صدور پایین تر مورد بررسی قرار گرفت. این در حالی است که تحلیل اولیه با ضریب صدور یک که اجزاء پاتیل‏کش، سیاه در نظر گرفته شده انجام شد. تحلیل های انجام گرفته با ضریب صدور پایین تر نتایج قابل توجهی را نشان می دهد. بدین شکل که با کاهش ضریب صدور، انتقال حرارت پاتیل بر اجزا و هم‏چنین ایجاد و بهبود سپر محافظتی بر روی جک هامی تواند تا حدودی دمای شاخک و جک ها را که بیشتر در معرض انتقال حرارت تشعشع ساطع شده از پاتیل داغ را کاهش دهد. در پایان نیز راه‏کارهایی بر این مبنا جهت بهبود انتقال حرارت پاتیل کش بیان شد.

فرازآوری با گاز یکی از پرکاربردترین روش های فرازآوری مصنوعی است که در آن با تزریق گاز به لوله بهره برداری چگالی مخلوط دو فاز گاز و نفت کاهش یافته و در نتیجه به ازای فشار معین ته چاه، می توان به نرخ تولید بیشتری دست یافت. در بخش اول این پایان نامه پس از بررسی ضرورت بکارگیری سیستم فرازآوری با گاز در چاه، جریان دوفاز در حالت پایا به روش شار رانشی شبیه سازی شده و عمق تزریق و دبی تزریق گاز تعیین می شود. سپس نتایج شبیه سازی با داده های میدانی و نرم افزار pipesim مقایسه شده است که مقایسه با داده های واقعی نشان می دهد که مدل سازی جریان پایا از دقت مناسبی برخوردار است. طبق نتایج حالت پایا همیشه با تزریق گاز در عمق بیشتر، فشار ته چاهی کاهش و در نتیجه دبی خروجی افزایش می یابد. ولی افزایش دبی تزریق گاز به دلیل افزایش افت فشار اصطکاکی همیشه باعث افزایش دبی خروجی نفت نمی شود. در بخش دوم به مدل سازی و شبیه سازی جریان دوفاز تشکیل شده در حالت گذرا در سیستم فرازآوری با گاز با دو شرط اولیه متفاوت پرداخته می شود. این دو شرط اولیه عبارتند از چاه بدون تولید و چاه همراه با تولید. از مدل شار رانشی برای شبیه سازی جریان گذرا استفاده شده است. طبق نتایج بدست آمده برای چاه بدون تولید، با تزریق گاز به چاه و انجام فرایند تخلیه، دبی خروجی چاه به bbl/d 1436 می رسد که برای چاه های کم فشار مقدار قابل توجهی محسوب می شود. برای چاه های همراه با تولید، با بکارگیری سیستم فرازآوری با گاز دبی خروجی نفت 220% افزایش می یابد. نتایج حاصل از شبیه سازی با نرم افزار olga و داده های سایر مقالات مقایسه می شود. این مقایسه نشان می دهد که شبیه سازی انجام شده به خوبی فشار ته چاهی و زمان پایداری را پیش بینی می کند. نتایج در حالت گذرا نشان می دهد که اگرچه با افزایش عمق تزریق دبی خروجی افزایش می یابد اما مدت زمان رسیدن به شرایط پایداری نیز افزایش خواهد یافت.

بهینه سازی عملکرد موتور های دیزلی موضوع بیشتر پژوهشگران این زمینه در دهه های اخیر می باشد. اگزرژی، به عنوان یک ابزار موثر در شناخت ناکارآمدی@های سیستم های تبدیل انرژی و حرکت به سمت بهینه سازی عملکرد به کار گرفته می شود. در این پژوهش، برنامه رایانه ای از یک مدل احتراق تک منطقه ای به منظورتعیین نرخ آزادسازی حرارت سوخت نوشته شد. پس از اعتبارسنجی نتایج بدست آمده با نتایج تجربی، معادلات حاکم بر اگزرژی به نتایج برنامه اعمال می شود. همچنین، امکان استفاده از سوخت بیودیزل حاصل از روغن آفتابگردان به عنوان جایگزینی برای سوخت دیزل در یک موتور 244-mt4، به صورت شبیه سازی ترمودینامیکی-ریاضی مورد بررسی قرار گرفت. بخش های مختلف اگزرژی به صورت جداگانه بر حسب درجه میل لنگ، برای سوخت دیزل و بیودیزل خالص مقایسه و تأثیر سوخت بیودیزل بر بازگشت ناپذیری و راندمان قانون اول و دوم ترمودینامیک (انرژی و اگزرژی) بررسی شد. در ابتدا نتایج حاکی از این واقعیت بود که در بیودیزل خالص احتراق به طور نامناسب انجام گرفته و در نتیجه راندمان انرژی و اگزرژی به ترتیب 2/72 درصد و 2/61 درصد کاهش می یابد. از طرف دیگر، به دلیل ماهیت احتراق بیودیزل، انتشار آلاینده خطرناک مونوکسید کربن کاهش می یابد. در ادامه جهت بهبود متغیرهای عملکردی،کاهش آلاینده ها و بررسی بخش های مختلف اگزرژی، نسبت هم ارزی بهینه ای تعیین گردید. این نسبت برای سوخت دیزل 75/.و برای سوخت بیودیزل7/. می باشد. نتایج نشان می دهند با تغییر نسبت هم ارزی راندمان موتور با سوخت بیودیزل بهینه شد و به مقداری نزدیک به راندمان دیزل می رسد. در نسبت هم ارزی بهینه برای هر دو سوخت،راندمان انرژیی و اگزرژی افزایش پیدا می کند، اگزرژی گاز های خروجی از سیلندر کمتر می شود و درصد بیشتری از اگزرژی سوخت به کار مفید تبدیل می گردد.

مبحث انتقال حرارت غیرفوریه ای یکی از زمینه هایی است که به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. ناتوانی مدل های کلاسیک انتقال حرارت در پیش بینی رفتار فیزیکی برخی از فرآیندهای غیر عادی، باعث توجه به مدل های جدید انتقال حرارت شده است. تلاش برای بوجود آوردن مدلی جامع که در برگیرنده ی این رفتار غیرعادی انتقال حرارت هدایتی باشد، در دهه های اخیر موجب بوجود آمدن زمینه ی جدیدی برای محققان و پژوهشگران شده است. از سوی دیگر با توجه به مبحث نو ظهور حساب کسری و اثبات قابلیت های فراوان آن در بررسی و تحلیل فرآیندهای غیرعادی نفوذ، استفاده از این مبحث در کاربردهای مهندسی در حال افزایش است. علاوه بر آن بوجود آمدن مفهوم جدید عملگرهای کسری مرتبه ی متغییر در این زمینه و توانایی آن برای تصویر کردن رفتار میانی پدیده های نفوذ غیرعادی، باعث توجه به استفاده از این عملگرها شده است. در همین راستا در این پایان نامه به بررسی مدل ساختاری جدیدی برای تصویر نمودن انتقال حرارت غیرفوریه ای با استفاده از حساب کسری پرداخته خواهد شد. این کار از طریق اعمال بسط سری تیلور کسری بر روی مدل ساختاری تأخیر زمانی منفرد انجام می پذیرد که منجر به معرفی مدل جدید تأخیر زمانی منفرد کسری مرتبه ی متغیر می گردد. برای اثبات قابلیت های این مدل، به اعمال آن روی یک مسئله ی فیزیکی و مقایسه ی نتایج آن با مدل های پیشین پرداخته می شود. سپس برای بدست آوردن پارامترهای مجهول موجود در این مدل از آنالیز معکوس استفاده می شود. تکنیک معکوس استفاده شده در این پایان نامه، روش تخمین پارامتر غیر خطی لونبرگ- مارکوارت می باشد. اینکارازطریقتعریفچندتابعمختلفباساختارکلییکسانبرایمرتبهکسریمتغیر موجود در مدل ساختاری تأخیر زمانی منفرد کسری مرتبه ی متغیرانجامشد. دراینمطالعهبرایاولینبار،پارامترهایمجهولدرتوابعپیشنهادیمرتبهکسری،بههمراهپارامترتأخیرزمانیبااستفادهازروشتخمینپارامترغیرخطیلونبرگ- مارکوارتازطریقاعمالآنروییکمسئلهفیزیکینمونه،بدستآوردهشدهاست. نتایجحاصلازاینمطالعهنشاندهنده یتواناییروشتخمینپارامترغیرخطیلونبرگ-

در این مطالعه انتقال حرارت درون محیط متخلخل مدلسازی شده است. حل معادلات میکروسکوپیک در محیط متخلخل بسیار پیچیده است. برای همین به جای هندسه ی پیچیده ی محیط متخلخل از یک هندسه ی متناوب مانند دسته استوانه هایی با سطح مقطع مربع، استوانه یا هر شکل دیگر، استفاده می کنند. و به دلیل متناوبی بودن هندسه ی جریان تنها یک سلول را به عنوان حجم مبنای نماینده انتخاب می کنند و معادلات میکروسکوپیک را بر آن حل می کنند. در این مطالعه یک دسته استوانه با سطح مقطع را درنظر گرفته شده که از دو طرف تا بینهایت ادامه دارند، و یک جریان ماکروسکوپیک که یک گرادیان دمای ماکروسکوپیک عمود بر آن یا در جهت آن است، درنظر گرفته شده است. پس از حل میدان سرعت و دمای میکروسکوپیک بر روی سلول واحد، ترم های مجهول پخش دمایی و تورتیسیتی را که پس از متوسط گیری حجمی بر روی معادله ی انرژی بوجود آمده اند، با حل مستقیم به دست آورده می شود. پس از به دست آوردن این ترم های مجهول، این نتایج با نتایج موجود از مطالعه ی دیگران مقایسه شده و موافقت خوبی بین آنها دیده می شود. پس از اینکه ترم های مجهول معادله ی انرژی ماکروسکوپیک به دست آورده شد، آنگاه بر روی ده سلول متوالی این معادله حل می شود و با حل معادلات میکروسکوپیک مقایسه می شود.

یکی از روش های نوین حفاری چاه های نفت و گاز که به دلیل ویژگی های مثبت، توجه زیادی به آن شده است، حفاری زیر تعادلی (underbalanced drilling) یا به اختصار ubd می باشد. در این روش با کم کردن وزن هیدرواستاتیک سیال حفاری از طریق تزریق سیال دو فاز، فشار ته چاهی کمتر از فشار مخزن نگه داشته می‏شود. کاربرد این روش در حفاری افقی و مایل کمتر مورد توجه قرار گرفته است. لذا در تحقیق حاضر، شبیه‏سازی عددی جریان‏های دو فازی غیر دائم هم دما با استفاده از مدل دوسیالی تراکم‏پذیر چهار معادله‏ای، در چاه‏های افقی، مایل و عمودی انجام می‏شود. پس از بیان معادلات حاکم و آنالیز هایپربولیکی آنها، روش عددی ترکیبی تجزیه بالا دست فرارفت (ausm) که برای حل معادلات نیاز به محاسبه ماتریس ژاکوبین سیستم ندارد، معرفی خواهد شد. شبیه سازی عددی نشان می‏دهد که این روش عددی قابلیت بالایی در تحلیل جریان‏های دو فازی دارد. به منظور اعتبارسنجی کد نوشته شده برای لوله‏های افقی، مایل و عمودی، چندین مسئله جریان دو فازی مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه چندین حلقه چاه نمونه شبیه‏سازی می‏شود. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که در تمام شرایط جریانی درون دالیز، به دلیل افت فشاری ناشی از اصطکاک و گرانش، در جهت جریان همواره کسر حجمی گاز و سرعت‏های دو فاز افزایش و فشار کاهش می‏یابد. همچنین درون لوله حفاری افقی، به دلیل افت اصطکاکی، فشار همواره کاهش و سرعت دو فاز و کسر حجمی گاز افزایش می‏یابد. ولی در جهت جریان درون لوله حفاری در نواحی شیبدار، به دلیل وزن ستون سیال، فشار افزایش و کسر حجمی فاز گاز و سرعت‏های دو فاز کاهش می‏یابد.

جریان تراکم ناپذیر آشفته دوبعدی درون یک محیط متخلخل شبیه سازی شد. محیط متخلخل به صورت آرایه متناوبی از استوانه های با مقطع مربع انتخاب شده است. روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه به منظور حل میدان جریان مورد استفاده قرار گرفت. روش شبیه سازی گردابه های بزرگ با مدل زیرشبکه ای اسماگورینسکی جهت مدل سازی آشفتگی به کار گرفته شده است. عدد رینولدز جریان از 1000 تا 100000 متغیر بوده و مقادیر مختلفی از ضریب تخلخل در محاسبات منظور شده است. جهت اعتبارسنجی کد عددی نوشته شده، جریان آرام درون حفره مربعی و محیط متخلخل مورد حـل واقع شد و نتایج حاصل با مـقادیر گزارش شده در مراجع مقایسه گردید. در پایان، نتایج به دست آمده از شبیه سازی جریان آشفته، با نتایج ارایه شده توسط دیگر پژوهشگران مقایسه شد و ملاحـظه گردید که این نتایج انطـباق بسیار خوبی با نتایج حاصل از روش های عددی دیگر دارند. به علاوه، مقادیر گرادیان فشار ماکروسکوپیک حاصل از پژوهش حاضر در اعداد رینولدز بالا و در بازه وسیعی از ضرایب تخلخل مورد مطالعه، از سازگاری خوبی با معادله ارگن برخوردار می باشند و بیشترین خطای نسبی محاسبه شده کمتر از 20 درصد می باشد.

تحقیق حاضر به توسعه یک روش بهینه سازی خود سازگارشونده بر پایه الگوریتم کلونی مورچه ها برای طراحی شبکه های آب رسانی می پردازد. تمرکز این تحقیق بر معرفی روش جدیدی جهت اعمال خودکار قیود در مسایل بهینه سازی بدون استفاده از توابع جریمه است. همچنین در این تحقیق عملگر جهش ژنی مورد استفاده در الگوریتم ژنتیک در روند بهینه سازی کلونی مورچه ها ادغام و ارزیابی می شود. شبکه آب رسانی هانوی به عنوان شبکه مرجـع توزیع آب در پژوهـش های پیشین و هم چنـین شـبکه آب رسانی شهر باغملک به عنوان مورد مطالعاتی این تحقیق با الگوریتم پیشنهادی طراحی می شوند.