در این تحقیق با استفاده از روش شبکه بولتزمن (lbm) و به کمک زبان برنامه نویسی matlab، نسبت به شبیه سازی حرارتی و دینامیکی جریان گذرا از روی یک دسته لوله با آرایش های مستطیلی و مثلثی و برای سیالی غیر نیوتنی با لزجتی مبتنی بر مدل power law اقدام شده است. همچنین به ازای شرایط مختلف سیال با توجه به خاصیت shear thinning و shear thickening که نشان دهنده رفتار سیال در مواجهه با تنشهای تحمیلی است، پارامترهای مهم دینامیکی و حرارتی در هر دو حالت مورد بررسی قرار گرفته است. عمده تمرکز بر روی پارامترهایی مهم همچون افت فشار، عملکرد حرارتی، آستانه شروع پدیده فون کارمن استریت، میزان اغتشاش در پایین دست جریان و تنش های اعمال شده بر روی لوله ها با توجه به موقعیتشان نسبت به جریان مد نظر بوده اند. موارد یاد شده علاوه بر ایجاد تصویر روشنی از چگونگی رفتار دینامیکی و حرارتی این دسته از سیالات، اصلی ترین معیار ما برای امکان سنجی به کار گیری چنین سیالات غیر نیوتنی در امر خنک کاری خواهد بود. از طرفی به منظور صحت سنجی، نتایج با کارهای مشابه مقایسه و همخوانی قابل قبولی مشاهده شد.

مدل سازگار ارائه شده علاوه بر سادگی مدل های ایستا، ویژگی های سازگاری رفتاری در مدل های سازگار آسایش حرارتی را دارد. در این مدل، فاکتورهای موثر در آسایش حرارتی که در مدل های ایستا به صورت مستقل بودند، براساس شواهد میدانی موجود، به صورت توابعی از دو فاکتور اصلی دما و رطوبت ارائه می شوند. این مدل سازگار با کاهش 8% مصرف انرژی لازم برای ایجاد بار سرمایشی موجب کاهش تقریبی 2/3% در انرژی مصرفی ساختمان ها می گردد. این مقدار کاهش با توجه به سهم ساختمان ها از مصرف سرانه کشور و نیز آینده ی انرژی و قیمت آن در جهان می تواند تأثیر قابل توجهی در پیشرفت صنایع و تولیدات کشور داشته باشد.

در عصر حاضر اهمیت مسئله انرژی و مسائل مربوط به آن بر کسی پوشیده نیست و صحبت کردن درباره این موضوع به تنهایی حل کننده بحران نیست. با توجه اینکه30% از کل مصرف انرژی در جهان مربوط به ساختمان ها می باشد و از این مقدار 75% درصد سهم گرمایش، سرمایش و تهیه آب گرم مصرفی می شود، جایگزینی انرژی خورشیدی با دیگر منابع حال حاضر از نظر مالی و زیست محیطی توجیه پذیر است. در این پژوهش یک سیستم سرمایش، گرمایش و تهویه طبیعی بر پایه دودکش خورشیدی ارائه شده است. گرمایش از طریق دودکش خورشیدی و سرمایش با کار همزمان دودکش و محفظه خنک کن ایجاد می شود. پس از مدلسازی ریاضی دودکش و محفظه، معادلات به دست آمده در دو حالت سرمایش و گرمایش حل شده و ابعاد دودکش بر اساس طرح سرمایش برای رسیدن به استانداردهای تهویه طراحی و ساخته شد. این طراحی برای یک اتاق مسکونی با مساحت 30 متر مربع انجام شد. در مرحله تجربی هم به دلیل محدودیت های آب و هوایی فقط فاز گرمایش مورد بررسی قرار گرفت. در حالت سرمایش دودکش و محفظه خنک کن ارائه شده قابلیت تأمین شرایط آسایش در دمای 40 درجه را ایجاد می کند. این سیستم در رطوبت های کمتر از 50% عملکرد مناسبی دارد. مدل ریاضی گرمایش پس از اصلاح انطباق خوبی را با داده های تجربی از خود نشان می دهد. در این حالت (گرمایش) حداکثر راندمان حرارتی سیستم نزدیک به 50 درصد می باشد، اما برای رسیدن به دمای مناسب برای اتاق در دمای محیط کمتر از 10 درجه سلسیوس باید از یک سیستم کمکی استفاده یا ساختمان در حد مناسب عایق کاری شود. در محاسبات انجام شده با نصف کردن بار حرارتی در تابش بالا در دمای صفر درجه دمای اتاق به شرایط آسایش می رسد. در حالت تهویه طبیعی نیز دودکش توانایی تعویض 3 بار هوای اتاق در تابش های متوسط را دارد که از نظر تهویه مطبوع مناسب می باشد.

در این پایان نامه، ابتدا معادلات آنالیز انرژی، اگزرژی و ترمواکونومیک، فرموله شده است، سپس روش حل برای یک سیستم chp با محرکه موتور دیزلی که توانایی تولید برق mw8/3 و kg/s32/0 بخار اشباع را داراست، بکار رفته است. راندمان های قانون اول و دوم و میزان تخریب اگزرژی در هر جزء از سیکل محاسبه شده است. برای بدست آوردن هزینه ها، آنالیز اقتصادی با محاسبات دلار جاری صورت گرفته است. در پایان نیز، برای تکمیل آنالیز ترمواکونومیک، فاکتورهای مهم ارزیابی ترمواکونومیکی برآورد شده و اجزایی از سیکل که دارای عملکردی مطلوب هستند، معرفی شده اند.

در این پژوهش انتقال حرارت جابجایی دو فازی همراه با تشعشع یک قطره متحرک به صورت عددی در جریان گاز غیر قابل تراکمِ عبوری از داخل کانال و چگونگی میدان جریان داخل و خارج قطره و نیز تغییر شکل قطره در طی حرکت در میدان گرانش صفر مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور حل عددی معادلات بقا جرم، مومنتوم و انرژی برای جریان در محدوده عدد ماخ پایین در حالت ? بعدی برای دو فاز مختلف بررسی شده و در هر گام زمانی معادلات مذکور بصورت دقیق نسبت به زمان حل شده اند. علاوه بر میدان جریان گاز خارجی، جریان داخل قطره هم حل می شود که نشان از ایجاد گردابه های متقارنی داخل قطره دارد. عامل این گردابه ها وجود تنش برشیِ حاصل از اختلاف سرعت بین قطره و جریان گاز اطراف است. عامل حرکت قطره تنش برشی و تنش نرمال جریان گاز اطراف است؛ که طبق قانون بقای مومنتوم، در مرز قطره، باعث حرکت قطره می شود. برای حل معادلات ناویر استوکس از روش عددی مک1 استفاده شده، که در این روش برای گسسته سازی جملات جابجایی از روش کوئیک کمک گرفته شده است. از آنجا که در حل عددی تمام متغیر ها در مرکز سلول تعریف شده اند به منظور جلوگیری از نوسانات فشار، روش رای و چو بکار رفته است. برای حل معادلات انرژی روش عددی حجم محدود منظور نظر قرار گرفته است. که در آن برای گسسته سازی جملات جابجایی روش کوئیک بکار رفته است. قطره بصورت جسم کدر فرض شده و برای منظور کردن اثرات تابش، بالانس انرژی در سطح قطره بکار رفته است. دبی بخار خروجی از قطره با برقراری بالانس انرژی در سطح قطره در نقاطی که به دمای جوش رسیده اند محاسبه شده است. قطره در طی حرکت بر اثر نیرو های وارده بر سطح تغییر شکل می دهد، برای ردیابی سطح مایع و ثبت شکل جدید در زمان جدید یک روش ردیابی حجم، که یک تابع ثبت کننده کسر حجم (بهتر است در اینجا گفته شود "کسر سطح"، زیرا دو بعدی است) را بکار می برد، مورد استفاده قرار می گیرد. شبکه عددی بصورت یکنواخت بکار رفته و میدان جریان بدون تبدیل مختصات حل می شود. در این تحقیق ابتدا جریان و انتقال حرارت بر روی استوانه ثابت در حالت های جابجایی و تابشی و ترکیب هر دو ارائه شده است؛ سپس جریان و انتقال حرارت بر روی قطره در حال سقوط برای حالت های جابجایی و تابشی و ترکیب هر دو ارائه شده است و در نهایت جریان و انتقال حرارت بر روی قطره متحرک در حالت جابجایی ارائه شده است. تفاوتی که این کار با کارهای مشابه دارد این است که در این پروژه اثرات چرخش های داخلی قطره و تغییر شکلِ قطره روی انتقال حرارت بررسی شده است، که این کار یک کار جدیدی خواهد بود. اثرات قابل توجه این 2 پدیده در تحلیل انتقال حرارت داخلی بسیار حائز اهمیت خواهد بود. چرخش های داخلی باعث ایجاد جابجایی حرارتی در داخل قطره خواهد شد و در نظر گرفتن تغییر شکل، مساله را به سمت یک پدیده واقعی سوق می دهد.

در این تحقیق امکان استفاده از پدیده تحریک لایه مرزی در خنک کاری پره های توربین گازی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. از آنجا که پره های متحرک و ثابت ردیفهای نخستین توربین گازی نیاز به سرد کردن و انتقال حرارت شدید دارند، به منظور افزایش عمر پره های توربین تلاش شده است تا با تحریک لایه مرزی سیال خنک کاری، میزان انتقال حرارت افزایش داده شود.ایجاد مانع در مسیر خنک کاری باعث می شود که در اثر برخورد جریان با آن، الگوی جریان و پایداری لایه مرزی تغییر نماید.در این تحقیق مسیر خنک کاری به صورت کانال دو بعدی و سه بعدی، توسط نرم افزازgambit شبیه سازی شده است. با بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی دوبعدی و سه بعدی مسیر خنک کاری همراه با مانع توسط نرم افزار fluent، مشخص شد که شکل و اندازه محرک در روند تحریک لایه مرزی بسیار با اهمیت تلقی می گردد بطوریکه افزایش اندازه مانع در راستای عمود بر جریان و کاهش اندازه آن در راستای جریان باعث افزایش ضریب انتقال حرارت میانگین از سطح و افزایش افت فشار جریان می شود. تحلیل سه بعدی تحریک جریان در مسیر خنک کاری بوسیله مانع استوانه ای، همراه با جریان خارجی روی پره، نشان می دهد که شار حرارتی منتقل شده به جریان خنک کاری حدود 10% نسبت به حالت بدون تحریک افزایش داشته است. همچنین آشفتگی جریان توسط روش rng k- مدل گردیده است