اکثر مسائل علمی و پدیده های فیزیکی به صورت غیر خطی رخ می دهند. بنابراین این مسائل و پدیده ها توسط معادلات دیفرانسیل غیرخطی عادی یا جزئی مدل سازی می شوند. از آن جمله می توان به معادلات لایه-مرزی اشاره کرد. در اکثر موارد مسائل علمی ذاتاً غیرخطی هستند که جواب تحلیلی برای آنها وجود ندارد، بنابراین برای حل آنها باید از روشهای مخصوص استفاده کرد. بعضی از آنها به وسیله روشهای عددی و بعضی دیگر توسط روش تحلیلی اختلالی حل می شوند. در روشهای عددی برای جلوگیری از واگرایی و جوابهای نامناسب باید پایداری و همگرایی در نظر گرفته شوند. در روش اختلالی پارامتر کوچک در معادله اعمال می شود. از آنجایکه محدودیتهای در روش اختلالی وجود دارد و همچنین اساس این روش بر وجود پارامتر کوچک در معادله است، توسعه این روش برای حل معادلات پیچیده بسیار مشکل است. به تازگی روشهای جدیدی که به پارامتر کوچک در معادله برای حل احتیاج ندارند توسعه یافته اند که از آن جمله می توان به روشهای هموتوپی مجانبی بهینه، آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی را اشاره کرد. هدف اصلی این مطالعه، بررسی و توسعه روش های تحلیلی هموتوپی مجانبی بهینه، آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی برای حل بعضی مسائل غیرخطی در زمینه معادلات لایه-مرزی می باشد. در ابتدا اصول اولیه این روش ها ارائه می گردد. در ادامه از روش های آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی برای حل مسائل غیرخطی لایه-مرزی همانند: 1. معادله لایه-مرزی حرارتی، 2. جریان رکود سیال مغناطیس در محیط متخلخل ، 3. جریان سیال نانو بر روی سطح متحرک، 4. جریان سیال مغناطیسی بر روی دیسک گردان با شرط مرزی لغزشی استفاده می شود. روشهای ارائه شده حتی زمانی که پارامتر کوچک یا بزرگ در معادله وجود نداشته باشد نیز معتبر هستند. روشهای آنالیز هموتوپی و هموتوپی مجانبی بهینه روش مناسبی را برای کنترل همگرایی سری فراهم می کنند. روش هموتوپی مجانبی بهینه نسبت به دو روش دیگر دارای دقت بسیار بالاتری است. ولی با داشتن پارامترهای مجهول بسیار زیاد، روشی بسیار زمان بر می باشد بخصوص برای تقریب با مرتبه های بالا بنابراین کاربردی در حل معادلات لایه-مرزی ندارد. روش آنالیز هموتوپی به زمان حل کمتری نسبت به روش هموتوپی مجانبی بهینه احتیاج دارد. در روش تبدیل دیفرانسیلی سری های جواب براساس تابع چندجمله ای به دست می آیند.

بیشتر معادلات موجود در جهان ماهیتی غیرخطی دارند. بنابراین مطالعه روش های گوناگون برای حل مسائل غیرخطی یکی از موضوعات مهم در علوم مهندسی می باشد. روش های عددی بسیاری برای حل این مسائل وجود دارد. این روش ها همانند روش رانج-کوتا بر اساس تکنیک های منفصل سازی بوجود می آیند. بنابراین برای جلوگیری از واگرا شدن جواب ها، بررسی پایداری و همگرایی الزامی می باشد. از طرف دیگر، روش های عددی درک مناسبی از رفتار فیزیکی مسئله ارائه نمی دهند. مشکلات روش های عددی سبب شده تا محققان بسیاری، از روش های تحلیلی برای حل معادلات غیرخطی استفاده کنند. هدف اصلی این مطالعه، بررسی و توسعه روش تبدیل دیفرانسیلی برای حل بعضی مسائل مربوط به میدان متخلخل می باشد. در ابتدا اصول اولیه این روش مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه از روش تبدیل دیفرانسیلی برای تحلیل مسائل جریان لزج دوبعدی در یک میدان مستطیلی با دیواره های متخلخل، جریان لزج آرام در یک کانال متخلخل، جریان هیدرودینامیک مغناطیسی فشاری بین دو دیسک موازی متخلخل و جریان لایه- مرزی سیال میکروپولار در یک کانال متخلخل استفاده می شود. در روش تبدیل دیفرانسیلی سری های جواب بر اساس تابع چندجمله ای به دست می آیند. لازم به ذکر است که سری به دست آمده از این روش با سری تیلور تفاوت دارد. سادگی روش و پایین بودن حجم محاسبات یکی از مهم ترین دلایلی است که باعث شده این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

هدف این پروژه حل تحلیلی و عددی معادلات حاکم بر جریان لایه-مرزی همراه با اثرات هیدرودینامیک مغناطیسی با بکار گیری روشهای حل هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی می باشد. معادلات حاکم بر جریان لایه-مرزی مانند اکثر مسائل علمی و پدیده های فیزیکی به صورت غیر خطی می باشد. مسائل غیر خطی معمولا جواب دقیق ندارند، بنابراین برای حل آنها باید از روشهای مخصوص استفاده کرد. بعضی از آنها به وسیله روشهای عددی و بعضی دیگر توسط روش تحلیلی اختلالی حل می شوند. از آنجایکه محدودیتهایی در روش اختلالی وجود دارد و همچنین اساس این روش بر وجود پارامتر کوچک در معادله است، توسعه این روش برای حل معادلات پیچیده بسیار مشکل است. به تازگی روشهای جدیدی که به پارامتر کوچک در معادله برای حل احتیاج ندارند توسعه یافته اند که از آن جمله می توان به روشهای آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی اشاره کرد. هدف اصلی این مطالعه، بررسی و توسعه روش های تحلیلی آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی برای حل بعضی مسائل غیرخطی در زمینه معادلات لایه-مرزی همراه با اثرات مغناطیسی بر میدان جریان می باشد. در ابتدا اصول اولیه این روش ها ارائه می گردد. در ادامه از روش تبدیل دیفرانسیلی برای حل سه مسئله غیرخطی لایه-مرزی همراه با اثرات هیدرودینامیک مغناطیسی استفاده می شود. در انتها نیز جهت مقایسه نتایج بدست آمده توسط دو روش آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی با معرفی یکی دیگر از مسائل، به تحلیل آن پرداخته می شود. در روش تبدیل دیفرانسیلی سری های جواب براساس تابع چندجمله ای به دست می آیند اما در روش آنالیز هوموتوپی با حدس یک تابع اولیه به عنوان جواب، در هر مرحله از حل دقت جواب افزایش می یابد. در این پژویش نشان داده شد که برای حل مسائل با شرط مرزی محدود روش تبدیل دیفرانسیلی و برای مسائل با شرط مرزی نامحدود روش آنالیز هوموتوپی در مجموع به لحاظ دقت نهایی و سرعت رسیدن به جواب مناسب تر می باشد.

پدیده های متعددی در علوم مکانیک، شیمی و مهندسی پزشکی شامل سیالات غیرنیوتنی است. فرآیندهای ساخت مواد پلیمری و استخراج فرآورده های نفتی و روغنی نمونه هایی از کاربردهای وسیع این دسته از سیالات می-باشند. روشهای متعددی به منظور تحلیل این نوع از سیالات مورد استفاده قرار گرفته است. هدف این پروژه حل تحلیلی و عددی معادلات حاکم بر جریان لایه مرزی برخی مسائل غیرنیوتنی با بکار گیری روشهای حل هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی می باشد. معادلات حاکم بر جریان لایه مرزی مانند اکثر مسائل علمی و پدیده های فیزیکی به صورت غیر خطی می باشد. اهمیت بدست آوردن حل دقیق یا تقریب معادلات حاکم بر سیال یک وظیفه چالش برانگیز را باقی می گذارد و محققین بطور پیوسته در جستجوی روشهای جدید با تقریبهای پیشرفته تری هستند. اغلب معادلات غیرخطی دارای حل دقیق نیستند. روشهای عددی بسیاری برای حل این مسائل وجود دارد. از طرف دیگر، روشهای عددی درک مناسبی از رفتار فیزیکی مسئله ارائه نمی دهند. مشکلات روشهای عددی سبب شد تا محققان از روشهای تحلیلی برای حل معادلات غیرخطی استفاده کنند. بنابراین روشهای تحلیلی به منظور حل این معادلات بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. در مطالعه حاضر روشهای تحلیلی آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی بررسی و برای حل برخی مسائل غیرخطی مکانیک سیالات مورد استفاده قرار می گیرد. در ابتدا اصول اولیه این روشها و همچنین کاربرد آنها در حل برخی از مسائل موجود در مکانیک سیالات مورد بررسی قرار می گیرد. در فصل چهارم از روش تبدیل دیفرانسیلی برای حل برخی مسائل غیرنیوتنی استفاده می شود که عبارتند از: 1- جریان انتقال حرارت آزاد سیال غیرنیوتنی درجه سوم بین دو صفحه موازی و 2- جریان سیال غیرنیوتنی درجه سوم بین دو صفحه موازی. در فصل پنجم به مقایسه روشهای آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی در دو مسئله انتقال حرارت سیال غیرنیوتنی خواهیم پرداخت که شامل: 1- انتقال حرارت جریان سیال غیرنیوتنی در یک کانال با دیواره متخلخل و 2- انتقال حرارت سیال درجه دوم روی یک صفحه کشیده شده متخلخل می باشند. برخلاف روشهای پرتوربیشن، این روشها نیازی به وجود پارامتر کوچک در مسئله ندارند. بنابراین نتایج روش آنالیز هموتوپی و تبدیل دیفرانسیلی، حتی برای مسائل شدیدا غیرخطی نیز معتبر است. همچنین در این روشها سرعت همگرایی سری جواب قابل تنظیم می باشد.

در این پروژه جریان لایه-مرزی همراه با شرط لغزشی برای مسائل مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. شرایط مختلف مرزی و پارامترهای کلیدی مهندسی نظیر تولید انرژی حرارتی، انتقال حرارت تابشی، دمای دیواره ثابت، شار حرارتی ثابت، پارامتر هیدرودینامیک مغناطیسی، عدد گراشف، عدد پرانتل، پارامتر نفوذپذیری فضای متخلخل، سرعت لغزشی و پرش دمایی مورد بررسی قرار گرفتند. مقادیر مختلف پارامترهای فیزیکی برای جریان لایه-مرزی هیدرودینامیکی، توزیع دما، تنش برشی و گرادیان دما نشان داده شده است. پارامتر سرعت لغزشی تابعی از عدد نادسن، عدد رینولدز و ضریب انطباق اندازه حرکت مماسی می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش سرعت لغزشی، سرعت افزایش یافته و تنش برشی کاهش یافته است. همچنین افزایش سرعت لغزشی باعث افزایش در انتقال حرارت می شود. تأثیر پارامتر پرش دمایی بر روی انتقال حرارت نشان از کاهش انتقال حرارت دارد. تأثیر هر دو پارامتر لغزشی بستگی به میزان این تغییرات دارد. برای تبدیل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از حل تشابهی استفاده شده است. معادلات تبدیل یافته با شرایط مرزی توسط روش پرتابی و رانج- کوتا حل شدند. نتایج به دست آمده از حل عددی با حل سایر مراجع و نیز حل تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته است.

در این پروژه هدف بررسی چگالش در یک میدان جریان می باشد که در آن حل عددی و تحلیلی جریان سیال و انتقال حرارت انجام شده است. معادلات حاکم عبارتند از پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی، که فرم تشابهی این معادلات بدست آمده است. لایه جریان حاصل از چگالش به صورت آرام مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه جریان، سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی درون کانال دایروی و کانال مستطیلی به عنوان جریان داخلی و بررسی جریان روی صفحه تخت عمودی و شیب دار به عنوان جریان خارجی انجام شده است. با استفاده از دو روش جدید برای مسأله گراتز، تغییر فاز روی دیواره و همچنین انتقال حرارت و جرم در سیالات غیر نیوتنی توانی انجام شده است. تولید آنتروپی در اثر گرادیان های سرعت، دما و غلظت در سیالات متفاوت به دست آورده شده است و نتایج با منابع معتبر مورد مقایسه قرار گرفته است. یکی از روش های حل در این مطالعه، روش جداسازی متغیرها می باشد. با استفاده از این روش در ورودی کانال ها نوسان هایی مشاهده خواهد شد. اگر بر تعداد توابع ویژه مورد استفاده در حل تحلیلی افزوده شود، نوسان های موجود از بین نخواهند رفت. روش دیگر استفاده شده در این مطالعه، روش تبدیل لاپلاس می باشد. نوسان ها در ورودی کانال با استفاده از این روش به طور کامل حذف خواهند شد. مسأله ی دیگری که به حل آن پرداخته شده است، بررسی حذف عبارت اینرسی در اعداد پرانتل بالا می باشد. نتایج به دست آمده از پروفیل-هایی که در صورت حذف عبارت اینرسی به دست آمده اند نشان می دهند که در اعداد پرانتل بالا نیروی اینرسی می تواند نادیده انگاشته شود.

در این پروژه جریان سیال دو بعدی غیر نیوتنی برای مسائل مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. شرایط مختلف مرزی و پارامترهای کلیدی مهندسی نظیر پارامتر قانون توانی، اثرات سورت و دوفوور، تولید انرژی حرارتی، انتقال حرارت تابشی، دمای دیواره ثابت، شار حرارتی ثابت، عدد پرانتل و پارامتر نفوذپذیری فضای متخلخل مورد بررسی قرار گرفتند. مقادیر مختلف پارامترهای فیزیکی برای جریان لایه-مرزی هیدرودینامیکی، توزیع دما، تنش برشی و گرادیان دما نشان داده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش پارامتر قانون توانی ، سرعت در بعضی موارد افزایش ودر بعضی موارد کاهش یافته است. همچنین افزایش پارامتر قانون توانی باعث افزایش در انتقال حرارت می شود. توزیع دما با افزایش پارامتر قانون توانی، کاهش مییابد. در نتیجه نرخ انتقال حرارت با افزایش این پارامتر، افزایش مییابد. برای تبدیل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی به معادلات دیفرانسیل معمولی از متغیر تشابهی استفاده شده است. معادلات تبدیل یافته با شرایط مرزی توسط روش پرتابی و رانج- کوتا حل شدند. نتایج به دست آمده از حل عددی با حل سایر مراجع و نیز حل تحلیلی مورد مقایسه قرار گرفته است

در این پژوهش، آنالیز قانون دوم ترمودینامیک بر روی دیسک دوار در حضور میدان مغناطیسی عمودی یکنواخت در شرایط و فرضیات مختلف مورد بررسی قرار گرفته شده است. محاسبه ی راندمان سیستمهای حرارتی معمولاً با استفاده از تحلیل قانون اول ترمودینامیک انجام می شود، درحالی که تحلیل با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک بر پایه تولید انتروپی، بسیار قابل اعتمادتر از محاسبات مبتنی بر قانون اول ترمودینامیک می باشد. انتقال حرارت در یک اختلاف دمای محدود، جریان سیال همراه با اصطکاک و وجود میدانهای مغناطیسی در جریان سیال به عنوان سه منبع اساسی تولید انتروپی شناخته می شوند که در این پژوهش به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته شده است. وجود اثرات سورت و دوفور، جریان نانوسیال، شرایط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی و جریان تابع زمان بر روی دیسکهای دوار متخلخل و گسترش یافته فرضیاتی است که در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیل تبدیل یافته تحت شرایط مرزی متناسب، با استفاده از روش حل عددی رانج-کوتای مرتبه چهار و به کمک تکنیک پرتابی حل شده اند. همچنین، مقایسه ای بین نتایج به دست آمده در این پژوهش و حل سایر مراجع صورت پذیرفته است که نشان دهنده ی تطابق خوبی بین نتایج می باشد. تاثیرات پارامترهای فیزیکی مختلف بر روی منحنیهای سرعت جریان در جهات شعاعی، مماسی و محوری و همچنین توزیع دما و غلظت مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، معادلات تولید انتروپی به صورت تابعی از گرادیانهای سرعت و دما متناسب با هر مسئله ی خاص، استخراج گردید. به منظور دستیابی به هدف اصلی قانون دوم ترمودینامیک که حداقل کردن انتروپی تولید شده می باشد، اثرات پارامترهای فیزیکی مختلف بر روی عدد تولید انتروپی متوسط مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده می شود که افزایش عدد رینولدز، عدد نادسن، پارامتر کسر حجمی نانوذره و یا کاهش پارامتر اثر متقابل مغناطیسی، پارامتر کشیدگی، پارامتر مکش، پارامتر ناپایایی، عدد پرانتل و عدد اشمیت منجر به کاهش تولید انتروپی متوسط خواهد شد.

جریان لایه-مرزی روی صفحه ی پیوسته ی متحرک نوع مهمی از جریان است که در تعداد زیادی از فرایندهای مهندسی به کار می رود. ریخته گری آیرودینامیک صفحات پلاستیکی، خنک سازی صفحات فلزی در حمام خنک کن، رشد کریستالی، متالورژی، لایه-مرزی در امتداد فیلم مایع در فرایند تقطیر و صفحه ی پلیمری که به صورت پیوسته تحت ریخته گری تحت فشار قرار گرفته است، کاربردهای عملی از صفحه ی متحرک هستند. در این پژوهش، تأثیرات نیروی شناوری بر جریان لایه-مرزی سیال ویسکوالاستیک در حضور میدان مغناطیسی عمودی در حالت دو بعدی در شرایط و فرضیات مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیرات تابش، چشمه/چاه حرارتی، دیوار و محیط متخلخل، اتلافات لزج در جریان انتقال حرارت آزاد روی صفحات گسترش یافته، وجود جریان نقطه سکون در حالت جابجایی ترکیبی، وجود اثرات سورت و دوفور در حالت انتقال جرم، جریان روی گوه، جریان حول استوانه ی دایروی قائم، جریان انتقال حرارت ترکیبی روی سیلندر استوانه ای افقی با شرایط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی فرضیاتی است که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی (معادلات پیوستگی، اندازه حرکت، انرژی و انتقال جرم) در مختصات دکارتی و استوانه ای متناسب با نوع مسئله استخراج شده و با استفاده از حل های تشابهی مناسب به شکل معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. معادلات تبدیل یافته تحت شرایط مرزی متناسب، با استفاده از روش آنالیز هموتوپی حل شده اند. همچنین، مقایسه ای بین نتایج به دست آمده در این پژوهش و حل سایر مراجع صورت پذیرفته است که نشان دهنده ی تطابق خوبی بین نتایج می باشد. تأثیرات پارامترهای فیزیکی مختلف بر روی منحنی های سرعت جریان، توزیع دما و همچنین غلظت مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به این که یکی از کاربردهای این نوع مسایل در خنک کاری صفحات است باید بیان کرد که سیالات ویسکوالاستیک با اتلافات لزج پایین و قدرت کم میدان مغناطیسی خارجی باید برای افزایش نرخ خنک کاری صفحات مورد استفاده قرار بگیرند. ضمن این که برای خنک کاری صفحات باید پارامتر تابش کاهش و پارامتر مکش افزایش یابد. پارامتر دمای دیواره باید بیشتر از مقادیر بحرانی انتخاب شوند. در ادامه، آزمایشی تحت عنوان آزمایش piv برای بررسی جریان سیال در ناحیه ی کاملاً توسعه یافته درون کانالی دو بعدی ترتیب داده شده است. این آزمایش برای بررسی منحنی ها و کانتورهای سرعت در ناحیه ی کاملاً توسعه یافته انجام شده است. از کانالی شیشه ای با ابعاد 0.05*0.2*1 متر برای بررسی جریان دو بعدی استفاده شده است.

در این پژوهش برای پیش بینی عددی پارامتر های موثر در جریان و انتقال حرارت سیال نانو، از مدل تک فازی و سه مدل متفاوت دو فازی شامل مدل های اویلرین، مخلوط و حجم سیال استفاده شده است. مسئله های بررسی شده شامل یک مبدل حرارتی با سیال نانو شامل اکسید آلومینیوم و آب در رژیم جریان آرام و به صورت سه بعدی، یک مبدل حرارتی با سیال نانو شامل اکسید تیتانیوم و آب در رژیم جریان آشفته و به صورت تقارن محوری و یک کانال با دیواره های موج دار با سیال نانو شامل مس و آب در رژیم جریان آرام می باشند. پارامتر های موثر شامل ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضریب اصطکاک، افت فشار، تنش برشی، توزیع سرعت و دما و غیره مطالعه و پیش بینی مدل های دو فازی و تک فازی با یکدیگر مقایسه شده است. از نتایج بدست آمده مشاهده می شود که با افزایش کسر حجمی ذرات نانو ضریب انتقال حرارت در جریان آرام به شکل قابل توجهی افزایش پیدا می کند. در جریان آرام پیش بینی مدل های دو فازی نسبت به مدل تک فازی به مراتب به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر بوده است. مدل اویلرین نسبت به دو مدل دو فازی دیگر ضریب انتقال حرارت پایین تری را پیش بینی می کند، مخصوصاً در جریان آشفته که تخمین بسیار پایینی را نشان می دهد. برای سایر پارامترها مدل های دو فازی پیش بینی های تقریباً مشابهی را ارائه می دهند. ضریب اصطکاک پیش بینی شده توسط مدل های دو فازی مقدار کمتری را نسبت به مدل تک فازی نشان داده است. همچنین با مطالعه توزیع سرعت و دما در هر مسئله، مشخص شد که مدل های دو فازی و تک فازی در حوزه ی سرعت پیش بینی های تقریباً یکسانی دارند در حالی که تفاوت این مدل ها در حوزه ی دما قابل ملاحظه و نسبتاً زیاد است.

در سه دهه گذشته آگاهی روزافزون از محدودیتهای منابع انرژی جهان موجب شده است که کشور ها در سیاستهای خود در زمینه انرژی بازنگری کنند. دولت ها تدابیر موثری را برای حذف انرژی تلف شده، اندیشیده اند. جوامع علمی نگاه نزدیک تری به وسایل مبدل انرژی و ایجاد روش های تحلیلی جدید برای استفاده از منابع انرژی موجود را آغاز کرده اند. همه سیستم های تولید، تبدیل و مصرف انرژی باید به دقت بازنگری شوند و تمامی مکانیزم های تخریب کار موجود ممکن باید حذف شوند. از دید تئوری، این امر فقط با بهره گیری از قانون دوم ترمودینامیک که به تولید انتروپی ارتباط دارد امکان پذیر می باشد. لغزش بر روی سطح متحرک اساساً به علت زبری سطح وترقیق سیال ایجاد می شود. تحقیق حاضر، تأثیر لغزش سیال را به عنوان نتیجه رقیق شدن سیال، جریانی که به طور عمده در بسیاری از کارهای مهندسی همانند پرواز در ارتفاعات بالا، میکروماشین ها، فن آوری خلأ و رآکتور های ایروسل کاربرد دارد در نظر می گیرد. سرعت وابسته به لغزش به معنای کاهش افت انرژی ناشی از تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی گرمایی (در نتیجه کاهش تولید انتروپی) است که باعث می-شود انرژی مفید بیشتری در دسترس باشد. همچنین ارتباط دادن تولید انتروپی به عامل لغزش در حلهای میدانهای جریان و گرما، جوابهای دقیق تری را ارائه می دهد، که به طراح کمک می کند تا محاسبات بازده دقیق تری انجام داده و عملکرد سیستم گردان و یا سیستم با اجزاء گردان را بهینه کند. پژوهش حاضر به بررسی تأثیر لغزش سیال بر تولید انتروپی در جریان هیدرودینامیک مغناطیسی در قالب سه مسئله می پردازد. معادلات دیفرانسیل پاره ای غیرخطی حاکم بر جریان پایدار، لایه-ای و هیدرودینامیک مغناطیسی با استفاده از تبدیلات وون کارمن به معادلات دیفرانسیل معمولی کوپل، تبدیل شده و سپس برای شرایط مرزی تعیین شده با کمک روشهای تحلیلی و عددی حل می شوند. نمودار های سرعت، دما، غلظت و نرخ تولید انتروپی بدون بعد ترسیم شده و اثر پارامتر های مختلف جریان نظیر فاکتور لغزش، عدد القای متقابل مغناطیسی، پارامتر اختلاف دمای نسبی، پارامتر مکش یکنواخت و اعداد پرانتل، اکرت، اشمیت، سورت و دوفور بر روی این نمودار ها بررسی می-شوند.

در این پایان نامه بررسی چرخه تبرید اجکتوری که با منبع دما پایین کار می کند، ارائه شده است، این چرخه از سیال عاملهایammonia ، r134a، r290 ،r600 و r600a به عنوان سیال کاری استفاده می کند. تحلیل چرخه تبرید اجکتوری بر اساس بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی می باشد. اگرچه چرخه تبرید اجکتور و چرخه جذبی هر دو می-توانند از حرارت اتلافی کم ارزش ناشی از نیروگاه ها و فرآیندهای صنعتی برای تولید تبرید مناسب استفاده کنند اما سیستم تبرید اجکتوری دارای ساختار آسان، کم حرکت بودن قطعات است و همچنین نیاز به دو نوع سیال کاری ندارد. قطعات اصلی اجکتور شامل شیپوره اولیه (محرک)، محفظه مکش، محفظه اختلاط و پخش کننده است. چرخه تبرید اجکتوری شامل ژنراتور، چگالنده، تبخیرکننده، پمپ، شیر انبساط و اجکتور است. شرایط عملکرد بر طبق دمای ژنراتور بین 80 تا 105 درجه سلسیوس، دمای چگالنده بین 20 تا 30 درجه سلسیوس، دمای تبخیرکننده بین 0 تا 10 درجه سلسیوس و فشار ژنراتور بین فشار چگالنده و فشار اشباع ژنراتور انتخاب شده است. تأثیر این پارامترها بر روی نسبت جرمی اجکتور، ضریب عملکرد چرخه و راندمان قانون دوم بررسی شده است. نتایج نشان داد که با افزایش دمای تبخیرکننده و ژنراتور نسبت جرمی افزایش و با افزایش دمای چگالنده نسبت جرمی کاهش می یاید. همچنین با افزایش فشار ژنراتور نسبت جرمی افزایش می یابد.

در این پایان نامه به شبیه سازی نرم افزاری و آزمایشگاهی چرخ دنده های ساده سالم و معیوب، بررسی اثر ترک در ارتعاشات غیر خطی پیچشی و آشوب در آن ها و تخمین عملکرد گیربکس ها به وسیله شبکه عصبی پرداخته شده است. یک دستگاه آزمایش شامل یک جفت چرخ دنده ساده طراحی و ساخته شد. سیگنال های ارتعاشی حوزه زمان با فرکانس نمونه برداری 10 کیلو نمونه بر ثانیه در سرعت های دورانی مختلف و برای 6 حالت متفاوت گیربکس شامل حالت سالم، نابالانسی، شکست اولیه، شکست ثانویه، سایش- شکست ثانویه و سایش- شکست ثانویه- نابالانسی استخراج گشتند. سیگنال های استخراج شده از گیربکس در شرایط مختلف توسط سنسورهای شتاب سنج، در سه حوزه زمان، فرکانس و زمان- فرکانس تحلیل گشتند. طراحی و تحلیل گیربکس در solidworks 2007 و md adams 2010 انجام شد. برای حل عددی و تحلیلی چرخ دنده های ساده سالم و ترک دار از مدل یک درجه آزادی پیچشی با در نظر گرفتن لقی و سختی متغیر با زمان بین دو دندانه استفاده شد. تابع لقی تکه ای با استفاده از سری های فوریه به صورت منحنی مرتبه 3 تقریب زده شد. سه حالت سالم، ترک 10 درصد و ترک 30 درصد که دارای مقادیر متفاوت سختی درگیری متغیر با زمان هستند، در معادلات لحاظ شدند. برای بررسی این سه حالت و پاسخ ارتعاش غیر خطی سیستم، تابع لقی به صورت تکه ای در نظر گرفته شد و با استفاده از روش عددی رانگ- کوتا، ارتعاشات پیچشی چرخ دنده ها محاسبه شد. برای تحلیل نمودار دوشاخگی و آشوب در سه حالت مختلف از تابع لقی تقریب زده شده به صورت منحنی مرتبه 3 استفاده شد. در فصل آخر نیز دو شبکه عصبی مصنوعی مستقیم و مستقیم طبقه ای تربیت شد. ورودی شبکه عصبی شامل یک ماتریس از 5 پارامتر آماری سیگنال های زمانی ارتعاشی دمدوله شده در سه سرعت ورودی 200، 1000 و 2000 دور بر دقیقه بود. خروجی این شبکه نیز به صورت صفر و یک انتخاب شد که صفر نماینده حالت سالم و یک نشان دهنده حالت معیوب گیربکس است. نتایج حاصل از آزمایش و شبیه سازی با یکدیگر در سه حوزه زمان، فرکانس و زمان- فرکانس مطابقت خوبی را داراست. نتایج حاصل از حل تحلیلی و عددی نیز نشان می دهد که ایجاد ترک در فرکانس ها، میرایی ها و گشتاور های ثابت پایین، افزایش بسیار زیادی را در دامنه پاسخ ارتعاش به همراه دارد همچنان که این عوامل در فرکانس ها و میرایی های بالا، سیستم را سریع تر دچار آشوب می کنند. نتایج حاصل از شبکه عصبی مصنوعی و اعتبار سنجی های آن نیز بیان می کند که از دقت مناسبی برای عیب یابی و آشکار سازی عیب در گیربکس ها برخوردار است.

چکیده ندارد.