در این پژوهش جریان لجن فعال در حوضچه های ثانویه ی تصفیه فاضلاب با تهیه یک کد عددی خانگی دینامیک سیالات محاسباتی، شبیه‎سازی می‎گردد. جهت شبیه سازی جریان لجن فعال، معادله غلظت به همراه معادلات پیوستگی و اندازه حرکت، حل می شود. سرعت جریان در حوضچه های ثانویه پائین است لذا می‎توان تراز سطح آزاد را ثابت فرض نمود. جریان درون حوضچه های ثانویه حتی با داشتن سرعت پائین، آشفته است لذا مدل آشفتگی مرسوم k-? جهت حل عددی مورد استفاده قرار می‎گیرد. در فصل 4 نتایج حاصل از شبیه سازی دوبعدی سیال نیوتنی به همراه گرادیان غلظت در سیستم مختصات کارتزین مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج حاصله نشان می دهند که حل عددی توافق خوبی با داده های تجربی و نتایج عددی دیگران دارد. در فصل 5، شبیه‎سازی عددی در یک حوضچه دایروی با شیب تند بستر انجام می‎گیرد. شبیه سازی بصورت دوبعدی تقارن محوری و در صفحه قائم و شعاعی صورت می پذیرد. نتایج در حالت استفاده از سیال نیوتنی با استفاده از نتایج عددی لاکهال و همکاران مورد ارزیابی قرار می‎گیرند. مقایسه نتایج نشان می دهد که توافق حل عددی با نتایج عددی لاکهال و همکاران مطلوب است. جهت بررسی اهمیت تابع سرعت سقوط ذرات و مدل سیال غیرنیوتنی، پنج تابع سرعت سقوط مختلف به همراه مدل‎های سیال غیرنیوتنی بینگهام، کیسون، هرشل بالکلی و هرشل بالکلی اصلاح شده مورد استفاده قرار می‎گیرند. مقایسه نتایج نشان می دهد که حل عددی به شدت به تابع سرعت سقوط ذرات و مدل سیال غیرنیوتنی وابسته است و لذا مدل های سرعت سقوط ذرات و سیال غیرنیوتنی باید بر اساس آزمایش های تجربی بر روی یک لجن خاص، مورد استفاده قرار گیرند. در فصل 6، شبیه سازی عددی درون یک حوضچه دایروی دارای شش لوله مکش لجن، صورت می گیرد. لوله ها با سرعت دورانی ثابت در حال چرخش حول محور حوضچه می‎باشند. مدل‎های سیال غیرنیوتنی کیسون اصلاح شده و بینگهام اصلاح شده که توافق خوبی با داده های تجربی ویز و همکاران دارند، تعریف شده و مورد استفاده قرار می گیرند. حل عددی در حالت دوبعدی در صفحه قائم و شعاعی و همچنین در حالت سه بعدی ارائه می گردد. پروفیل های غلظت بدست آمده در فواصل شعاعی مختلف با استفاده از داده های تجربی ویز و همکاران مورد مقایسه قرار می گیرند. جهت حل عددی دوبعدی سه مدل متفاوت خروج لجن مورد بررسی قرار می‎گیرند: 1- خروج لجن بصورت یکنواخت از کف حوضچه، 2- خروج لجن از کف حوضچه از محل لوله ها و 3- خروج لجن با اضافه نمودن عبارت چاه در معادلات حاکم. حساسیت حل عددی نسبت به مدل خروج لجن بررسی می‎شود. نتایج حاصله نشان می دهند که فرض مکش لجن بصورت یکنواخت از کف حوضچه کمترین خطا را در مقایسه با داده های تجربی ارائه می دهد. جهت شبیه‎سازی سه‎بعدی فرض می‎شود که حوضچه دایروی در حال چرخش است و لوله‎های مکنده لجن ثابت می‎باشند. پروفیل های غلظت بدست آمده با داده های تجربی ویز و همکاران مقایسه می شوند و مقایسه نتایج نشان می‎دهد که دقت حل عددی سه بعدی بیشتر از شبیه سازی دوبعدی است. در فصل 7، شبیه سازی عددی سیال لجن فعال تیکسوتروپیک ارائه می‎گردد. در این حالت نمودار تنش برشی برحسب نرخ برشی دارای یک محدوده پسماند است لذا مدل خاصی به منظور اعمال تغییرات نرخ برشی بر روی منحنی های رفت و برگشت نمودار تنش برشی- نرخ برشی معرفی می شود. نتایج حاصله نشان می دهند که هرچند که تفاوت بین پروفیل های غلظت و سرعت مدل های سیال تیکسوتروپیک با سیال غیرتیکسوتروپیک زیاد است، الزامی به لحاظ نمودن منحنی برگشت جهت مدل سازی لجن فعال تیکسوتروپیک نمی باشد.

پیل سوختی اکسید جامد دستگاهی است الکترو شیمیایی که انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. در این مطالعه به بررسی یک مدل حرارتی و الکتروشیمیایی از پیل سوختی اکسید جامد لوله ای پرداخته شده و افت های اهمی و اکتیواسیون و غلظتی بررسی شده، برای این بررسی از معادلات بولتر – ولمر و قانون فیکس و قانون اهم برای محاسبه افت ها استفاده شده است. تمام پارامترهای پیل سوختی اکسید جامد نظیر فشار و دما که در پروسه الکتروشیمیایی وجود دارند در این مدل مورد توجه قرار گرفته است. تأثیر هندسه پیل، خصوصیات مواد، دما، فشار و چگالی جریان را روی ولتاژ، توان، راندمان و حرارت تولیدی پیل سوختی مورد مطالعه قرار گرفته شده است. در انتها ولتاژ و توان تولیدی برای یک استک با 18 عدد پیل بررسی شده و تأثیر دما و فشار روی آن نشان داده شده است. بررسی ها نشان داد که افزایش دما سبب کاهش افت ها و در نتیجه افزایش عملکرد پیل می گرددو افزایش فشار باعث می شود افت ها کاهش یابد و این امر سبب افزایش ولتاژ می گردد.

بررسی مولکولی پدیده های ترموفیزیکی امروزه یکی از جذاب ترین مسائلی است که توجه دانشمندان را به خود جذب کرده است. دینامیک مولکولی به عنوان یکی از قوی ترین روش های موجود برای بررسی چنین پدیده هایی، کاربردهای فراوانی یافته است. حباب و فرایند تشکیل آن یکی از پیچیده ترین مباحث فیزیکی و مهندسی است. مقالات و تحقیق های زیادی در این زمینه به چاپ رسیده است، اما بررسی دقیق تر و جامع تر در این زمینه نیازمند بررسی ماهیت تشکیل آن از دیدگاه مولکولی است. در این رساله فرایند تشکیل حباب به روش دینامیک مولکولی مورد تحقیق قرار گرفته است. هدف اصلی این رساله بررسی عددی تاثیرات انحنای حباب بر روی کشش سطحی آن است. اثرات آبدوستی سطح بر روی شکل حباب و تاثیر مستقیم آن بر روی انحنای حباب نیز مورد بررسی قرار گرفته است. همین طور، صحت معادله یانگ-لاپلاس در توضیح رابطه ی میان پارامتر های حباب در ابعاد نانو به وسیله ی دینامیک مولکولی بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد فشار در فاز بخار تقریبا مستقل از شعاع حباب است، ولی فشار در فاز مایع به شعاع حباب وابسته است و با کاهش شعاع حباب (یا افزایش انحنای پوسته ی حباب) فشار فاز مایع منفی تر می شود. کشش سطحی در این تحقیق از معادله ی یانگ-لاپلاس و همین طور به طور مستقیم از روش دینامیک مولکولی محاسبه شده است. یکی از مهم ترین نتایجی که در این تحقیق بدست آمده آن است که مقدار کشش سطحی در نانو حباب با کاهش شعاع آن (یا افزایش انحنای پوسته ی حباب) افزایش می یابد.

درک یک پدیده مولوکولی همچون تشکیل قطره بر روی سطح جامد و اثرات سطح بر خواص فیزیکی قطره ما را در شناخت بنیادی بسیاری از پدیده های انتقالی مثل انتقال حرارت و انتقال جرم یاری می رساند. دینامیک مولکولی به عنوان یکی از قوی ترین روش های موجود، راه حل مناسبی برای تحقیق در زمینه ی خواص و رفتار مواد و همین طور پدیده های ترموفیزیکی در ابعاد نانو را به دست محققان داده است. فرایند جوانه زنی قطره یکی از پدیده های جذاب ترموفیزیکی است که توجه تعداد زیادی از محققان را به خود جلب کرده است. تاکنون بسیاری به بررسی جوانه زنی قطره در محیط اشباع و تعدادی نیز به تحقیق این پدیده بر روی سطح پرداخته اند. در اینجا سعی شده است تا بررسی کاملی بر روی تشکیل قطره روی سطح جامد و چگونگی تغییرات خواص قطره نسبت به پارامتر های محیطی انجام گیرد. در تحقیق حال حاضر شبیه سازی قطره آرگون روی سطح پلاتینیوم با دینامیک مولوکولی انجام گرفته است. تعداد اتم های آرگون، پتانسیل ترشوندگی سطح و دمای محیط پارامترهای اصلی هستند که با تغییر آن ها چگونگی تشکیل قطره و تغییر خواص آن دیده شده است. با توجه به نتایج می توان گفت که شکل قطره متأثر از پتانسیل ترشوندگی سطح جامد است و با افزایش آن، قطره تخت تر شده و زاویه تماس قطره و سطح افزایش می یابد. توزیع چگالی قطره آرگون روی سطح وابسته به پتانسیل سطح و دمای محیط می باشد. کشش سطحی قطره روی سطح از دو روش مستقیم از دینامیک مولوکولی و معادله یانگ لاپلاس (برای اولین بار) به دست آمده است که نتایج، صحت به کارگیری معادله یانگ لاپلاس برای قطره روی سطح در ابعاد نانو را تأیید می کند. در ضمن دیده می شود که کشش سطحی قطره با افزایش شعاع افزایش یافته و به مقدار ماکروسکوپیک خود میل می کند.

در طی سالیان اخیر مطالعه خواص مواد در ابعاد مولکولی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. یکی از مهمترین مطالب مورد بررسی در این تحقیقات پدیده های سطحی مواد می باشد. به دلیل دشواری های روش های آزمایشگاهی در ابعاد نانو، مطالعات عددی در طول سالیان اخیر توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. در رساله حاضر با انجام چند سری شبیه سازی دینامیک مولکولی فرایند تشکیل قطره به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی پدیده های سطحی مایع-گاز در سطح قطره می باشد. شبیه سازی ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. در سری اول، تعداد ذرات متغییر می باشد که در نتیجه این تغییر قطراتی با شعاع های متفاوت بدست می آیند. در سری دوم شبیه سازی تعداد ذرات ثابت بوده و دمای سیستم متغییر می باشد. یکی از مهمترین نتایج بدست آمده نمودار تغییرات کشش سطحی نسبت به شعاع قطره می-باشد. کشش سطحی از دو روش متفاوت بدست آمده است. در روش اول مقدار کشش سطحی پس از محاسبه تانسورهای فشار نرمال و مماسی به طور مستقیم از روش دینامیک مولکولی محاسبه شده است. علاوه بر این مقدار فشار مایع و گاز با استفاده از معادله فشار ویریال به طور جداگانه محاسبه شده است و کشش سطحی با استفاده از معادله یانگ-لاپلاس بدست آمده است. نتایج بدست آمده از هر دو روش با دقت قابل قبولی منطبق می باشند. این نتایج نشان می دهد که معادله یانگ-لاپلاس در ابعاد مولکولی دارای اعتبار می باشد با این تفاوت که مقدار کشش سطحی در این ابعاد با کاهش شعاع به شدت کاهش می یابد.

گرمادرمانی، یکی از روش های درمانی سرطان می باشد که در آن بافت تومور با افزایش دمای زیادی مواجه می شود. تحقیقات نشان داده، دمای بالا می تواند سبب تخریب یا از فعالیت انداختن بافت شود. این روش درمانی از آن جهت که کمترین آسیب را به بافت سالم مجاور می رساند، بسیار مطلوب می باشد. در این تحقیق هدف، بررسی معادله انتقال حرارت زیستی پنس درون بافت بوده ودرون محدوده حل، نانوذرات مغناطیسی وجود دارند. این ذرات به عنوان منابع حرارتی درون بافت عمل می کنند و تولید حرارت توسط ریلکسیشن مغناطیسی ذرات به وسیله میدان مغناطیسی خارجی ایجاد می شود. در تحقیق پیش رو معادله انتقال حرارت زیستی، برای هندسه های بافت مربعی، دایره ای و استوانه ای تحت شرایط تغییر متغیر های میدان و خواص نانوذرات بررسی می شود. ذکر این نکته ضروری است که در حالت بافت استوانه ای از شرایط متغیر مغناطیسی و معادله ماکسول استفاده می شود. برای حل مساله از روش عددی اختلاف محدود استفاده می شود. این مطالعه نشان می دهد، تغییر شرایط میدان و خواص نانوذرات تاثیر مهمی در تغییر دمای بافت دارد. همچنین تغییر شرایط درونی بافت، همچون نرخ جریان عبوری خون نیز دمای بافت را تغییر می دهد. از مطالعه بر می آید که افزایش نرخ جریان عبوری خون باعث کاهش دما شده و افزایش سایر موارد موجود، دمای بافت را افزایش می دهد. در تحقیق ثابت می شود، افزایش قطر نانوذرات، بیشترین تاثیر در افزایش دما دارد.

پایان نامه حاضر با هدف تحلیل و بهینه سازی سیکل ترکیبی تولید توان، آب شیرین و سرمایش به بررسی و مقایسه سناریو های مختلف تولید همزمان توان و آب شیرین به همراه سرمایش هوای ورودی به کمپرسور می پردازد. این پایان نامه در 6 فصل ارائه می شود. فصول اول تا سوم به ترتیب به آشنایی با سیکل های ترکیبی و تولید همزمان، سیستم های شیرین سازی آب دریا و سیستم های خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور می پردازد. در فصل چهارم، 5 سناریو برای نیل به هدف تولید همزمان توان و آب شیرین مورد مطالعه قرار می گیرد و قیمت تولید توان و آب شیرین در هرکدام از سناریو ها در دو حالت بررسی می شوند: 1- بدون سرمایش هوای ورودی 2- به همراه سرمایش هوای ورودی. در این فصل همچنین با در نظر گرفتن قیمت های مشخصی برای فروش آب و برق به محاسبه سود سالانه حاصل از هریک از سناریو ها پرداخته شده است. نتیجه نهایی این است که، سناریوی پنجم به همراه سرمایش هوای ورودی که در آن، بخار کم فشار تولیدی در بویلر بازیاب با بخار خروجی توربین بخار مخلوط شده و به عنوان بخار محرک وارد آب شیرین کن می شود، دارای سود سالانه بیشتر نسبت به بقیه سناریو ها بوده و از لحاظ مقدار توان و آب تولید شده و بازدهی chp نیز وضعیت مناسبی دارد. بنابراین سناریوی پنجم به همراه سرمایش هوای ورودی، برای انجام عملیات بهینه سازی انتخاب می شود. بهینه سازی از دیدگاه اقتصادی در فصل پنجم و بهینه سازی از دیدگاه اگزرژتیکی به همراه تحلیل اگزرژی در فصل ششم انجام خواهد گرفت. در انجام بهینه سازی از جعبه ابزار ژنتیک الگوریتم نرم افزار متلب بهره گرفته شده است.

گاز طبیعی معمولاً وقتی به مصرف کننده می رسد، فشار آن باید مقدار زیادی در درون ایستگاه های تقلیل فشار کاهش یابد. پیش از این از شیر های اختناقی جهت این امر استفاده می گردید، در صورتیکه می توان با جایگزینی توربین های انبساطی از افت فشاری که در ایستگاه های تقلیل فشار گاز باید بوجود آید، برای تولید توان و همچنین تبرید استفاده کرد. در این تحقیق، توان تولیدی در مکان های رایجی مانند نیروگاه ها ،پالایشگاه ها و ایستگاه های ورودی شهر ها مورد بررسی قرار می گیرد. از سوی دیگر، در فرآیند انبساط افت دما برای گاز طبیعی صورت می پذیرد. سرمایش تولیدی و چگونگی استفاده از آن در سیستم های تهویه مطبوع و تبریدی در مقاصد عملی پرکاربرد نیز مطرح می گردد. در تحقیق حاضر به مطالعات انجام شده و سابقه ی استفاده از توربین های انبساطی جهت استحصال توان و تبرید اشاره ای مختصر می شود. همچنین معرفی کامل این نوع از توربین ها و توضیح انواع و کاربرد های آنها مورد توجه قرار می گیرد. در ادامه، مطالعاتی جهت انتخاب معادله ی حالت مناسب برای سیال عامل سیستم صورت می گیرد. مطالعه ی موردی انتخاب شده، یک ایستگاه تقلیل فشار گاز در پروژه ی توسعه ی پارس جنوبی می باشد که اطلاعات مربوطه توسط شرکت مپنا در اختیار قرار گرفته است. در گام اول سیستم جایگزین شیر های اختناقی در ایستگاه تقلیل فشار گاز با امکان تولید توان و تبرید معرفی می گردد و مدل سازی اگزرژتیک و اکونومیک این سیستم انجام می شود. نهایتاً با انتخاب پارامتر های تصمیم تأثیر گذار و قیود و حدود مناسب، بهینه سازی سیستم از دیدگاه اگزرژتیک و ترمواکونومیک برای سه حالت ورودی مختلف صورت می پذیرد. همچنین مطالعه ی پارامتر های مختلف از جمله نسبت فشار توربین ها و دمای ورودی به هریک بر روی عملکرد سیستم نیز مورد بحث و بررسی قرار می گیرد.

در این مطالعه به مدلسازی جریان حول یک پروانه مغروق و بررسی اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد آن به روش دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است . به منظور بررسی اثر پارامترهای هندسی ، سه نوع پروانه از پروانه های سری b با زوایای ریک مختلف مدلسازی و عملکرد هر یک در شرایط آب آزاد بررسی شده است. بدین منظور ابتدا نتایج حاصل ازحل عددی پروانه های مدل شده با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده ، سپس با تغییر زاویه ریک ، مدلهای مختلف با روش مشابه بررسی شده است. مشخصه های جریان برای مدلهای مختلف با مقایسه گردابه های ایجاد شده حول پروانه در حالتهای بارگذاری متعادل و زیاد روی پره ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که برای پروانه های دریایی با زاویه ریک خطی ، در حالیکه اثر زاویه ریک بر راندمان پروانه ناچیز است ، افزایش این پارامتر نیروی پیشرانش پروانه را خصوصا در بارگذاری های زیاد ، افزایش میدهد اما در این شرایط گشتاور مورد نیاز برای به حرکت درآوردن پروانه نیز افزایش می یابد که این موضوع در طراحی پروانه مطلوب نیست.

اثرات الکترومغناطیسی در بسیاری از جریان های سیال اعم از موارد طبیعی یا کاربردهای صنعتی مانند جریان داخل راکتور هسته ای و ... مشاهده می گردد. هنگامیکه بین اثرات مغناطیسی و هیدرودینامیکی بر هم کنش وجود داشته باشد، مسأله هیدرودینامیک سیال مغناطیسی که به اختصار mhd نامیده می شود، مطرح می گردد. اثر فیزیکی این پدیده به صورت یک نیروی خارجی حجمی در معادلات حرکت به نام نیروی لورنتز ظاهر می شود. این نیرو می تواند نقش محرک جریان و هم نقش متوقف کننده جریان را داشته باشد. در مطالعه حاضر اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی به که تابعی از مختصه ی y می باشد بر جریان سیال و انتقال حرارت درون پمپ mhd به صورت عددی بررسی شده است. پمپ mhd به صورت دو صفحه موازی بزرگ شبیه سازی شده است. در این تحقیق میدان مغناطیسی القایی خیلی کوچکتر از میدان مغناطیسی خارجی فرض شده است و به همین دلیل این میدان القایی قابل چشمپوشی است. این جریان پایدار و دو بعدی فرض شده وهنوز وارد ناحیه کاملاً توسعه یافته نشده است. معادلات حاکم شامل معادله بقای جرم، مومنتم با ترم لورنتز و معادله انرژی می باشد. در این مسأله از اثر میدان مغناطیسی چشمپوشی شده و از این رو نیازی به حل معادله القای مغناطیسی نیست. مشاهده می-شود که در عدد رینولدز ثابت و مقادیر متفاوت شدت میدان مغناطیسی در روی صفحه ی پایین و در نقاطی با طول ثابت، با افزایش اندازه ی میدان مقدار ضریب انتقال حرارت جابه جایی ، تنش برشی و شار حرارتی سطحی کاهش می یابد. همچنین در شرایط ذکر شده با افزایش اندازه ی میدان، مقدار سرعت ماکزیمم افزایش می یابد.

از شبکه توربین های بخار به منظور تولید توان الکتریکی و راه اندازی مستقیم بعضی از دستگاه های موجود در سایت مانند پمپ ها و کمپرسور ها استفاده می شود. لذا، چیدمان بهینه برای شبکه توربین های بخار، که بخش اصلی در یک شبکه بخار می باشد مد نظر قرار گرفته است. در این پایان نامه یک روش سیستماتیک برای چیدمان توربین های بخار بر اساس تکنیک یکپارچه سازی فرآیند ها و بهینه سازی چند هدفه ارائه شده است. در ابتدا با آنالیز جامع سایت و به کار بردن یک روش هدف گذاری برای کار محوری، پتانسیل تولید همزمان را در هر ناحیه مشخص شده است. در مرحله ی دوم، بهینه سازی دوهدفه اگزرژواکونومیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور یافتن حالت بهینه صورت گرفته است. در این راستا کد کامپیوتری بر اساس روش پیشنهادی، تهیه شده است. در نهایت روش پیشنهادی با بهینه سازی به روش برنامه ریزی ریاضی (minlp)، که توسط نرم افزار star انجام شده است، مقایسه می گردد. بدین منظور یک شبکه بخار با نیاز های حرارتی معلوم به عنوان نمونه مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در هر دو روش، چیدمان واحدی برای توربین-ها حاصل می گردد. اما روش پیشنهادی به دلیل استفاده از مدل هدف گذاری و روابط دقیق تر برای توربین ها نتایج بهتری را ارایه می دهد و درک بهتری از حالت بهینه به همراه خواهد داشت.

در کشور طراحی و ساخت سیستم بارگذاری حرارتی تشعشعی و در بین مطالعات منتشر شده در سطح بین المللی بررسی جریان سیال و انتقال حرارت در حضور المانهای تشعشعی شناور در سیال در محفظه باز مطالعه نشده و اطلاعات و خصوصیات حرارتی سیستم تحت بارگذاری حرارتی موجود نمی باشد. با توجه به پیچیده بودن هندسه مورد تحلیل ، وجود همزمان مکانیزمهای انتقال حرارت (جابجایی ، هدایت و تشعشع) و همچنین نیاز به بارگذاری حرارتی یکنواخت همزمان با بالا بردن دما ، بررسی گرمایش حرارتی تشعشعی در محفظه امری پیچیده است. هدف از این تحقیق بررسی عددی جریان سیال و انتقال حرارت در محفظه باز تحت تاثیر وجود منابع حرارتی تشعشعی گسسته شناور در سیال و بدست آوردن روابط تجربی از آزمایشات تجربی جهت کاربردهای مهندسی است. روش این تحقیق بررسی عددی اثرات پارامترهای مختلف بر جریان سیال حول ناحیه بارگذاری حرارتی و انتقال حرارت نمونه مورد بارگذاری ، طراحی و ساخت یک نمونه مهندسی از محفظه با بارگذاری حرارتی مورد نظر و بررسی تجربی اثرات پارامترهای مختلف بر ماکزیمم دمای جسم مورد بارگذاری حرارتی ویکنواختی توزیع شار حرارتی بر روی آن است. برای تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت سیال محصور به ناحیه بارگذاری، معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی سیال و انرژی سطح با در نظر گرفتن فرضیات مناسب جهت خواص ترموفیزیکی و تشعشعی و با اعمال شرایط مرزی مناسب به کمک روش حجم محدود و بر پایه الگوریتم simple به صورت همزمان حل شده است. حذف تشعشع حرارتی در نتایج محاسبات عددی جابجایی طبیعی در محفظه حرارتی باز به خصوص در دماهای پایین تاثیرگذار است. بدون در نظر گرفتن تشعشع حرارتی در محاسبات دما ، جریان و چرخش سیال بالاتر از مقدار واقعی بدست می آیند. مطالعه پارامتری در این تحقیق نشان می دهد که با افزایش شار حرارتی ، تعداد چشمه حرارتی و کاهش ضریب منظری دمای متوسط سیال، حداکثر دمای سیال و دیواره مورد بارگذاری حرارتی محفظه افزایش می یابد. این افزایش دما تا دمای منبع حرارتی که توسط شار ورودی به آن تعیین می شود ادامه می یابد. با مطالعه دقیقتر رابطه عددی حداکثر دمای صفحه مورد بارگذاری حرارتی توسط یک منبع حرارتی (بر حسب توان ورودی به منبع حرارتی و فاصله تا منبع) و طول یکنواختی شار بر آن صفحه (بر حسب تعداد منابع ، فاصله صفحه تا منابع ، فاصله بین منابع و ضریب یکنواختی شار) بدست آمده است. همچنین روشی برای محاسبه حداکثر دمای صفحه مورد بارگذاری برای آرایش دلخواه از منابع حرارتی با استفاده از رابطه یک منبع پیشنهاد شده است. پس از طراحی و ساخت اجزاء آزمون بارگذاری حرارتی با انجام آزمایشات رابطه نیمه تجربی حداکثر درجه حرارت دیواره گرم شده در اثر وجود یک منبع حرارتی گسسته در حفره باز ارائه گردید. سپس محدوده ای از مطالعه عددی با استفاده از امکانات تجربی ایجاد شده مورد ارزیابی قرار گرفته و توافق خوبی بین محاسبات عددی و نتایج تجربی مشاهده گردیده است. همچنین روش پیشنهاد شده برای محاسبه حداکثر دمای صفحه مورد بارگذاری برای آرایش دلخواه از منابع حرارتی مورد و اعتبار سنجی قرار گرفته و تائید شده است.

در این پایان نامه ابتدا بر اساس تئوریهای یکپارچه سازی، حداکثر یکپارچه سازیهای ممکن برای سیستم جداسازی محصول سبک واحد الفین با چهار جزء در توالیهای مختلف در نظر گرفته شده و با استفاده روشهای بهینه سازی ممکن شرایط عملیاتی بهینه شده است در این بررسی سیستم جداسازی گسترده با انتگراسیون حرارتی کمترین هزینه کلی سالیانه را دارد. ضمناً به منظور بالا بردن بازدهی اگزرژتیک در مجموعه برجهای تقطیر امکان تولید توان در چیدمانها بررسی شده و نتیجه آن نشان می دهد که هرچه یکپارچه سازی بیشتر شود تولید توان کمتر خواهد بود و بالعکس. در ادامه کنترل پذیری توالیهای مختلف بررسی و نشان داده شده که سیستم پیچیده ای که دارای حداکثر یکپارچه سازی است لزوما دارای قابلیت کنترل پذیری کمتری نسبت به بقیه چیدمانها نمی باشد بلکه از نظر شاخصهای کنترل پذیری بهترین چیدمان است. الگوریتمی برای ایجاد یکپارچه سازی های حرارتی در چیدمانها و محاسبه تابع هدف هزینه های سالانه کل سیستم ارائه شده و سپس با استفاده از روشهای سریع، به طراحی، کدگذاری، حل و بهینه سازی توالیهای مختلف در موارد مطالعاتی پرداخته شده است. به منظور کمینه سازی هزینه های سالانه از روشهای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک و جستجوی هارمونی استفاده شده است. در نهایت با استفاده از این نتایج و روش ارائه شده، مساله جداسازی الفین با تمام اجزاء بررسی شده و چیدمان یکپارچه حرارتی بهینه برای آن انتخاب شده است. همچنین در تمام قسمتها نتایج مراجع معتبر مقایسه و صحه گذاری شده و نشان از آن دارد که در تمام موارد دقت و سرعت بهتری نسبت به کارهای گذشته دارد و برای واحد الفین کاهش هزینه های کلی سالیانه به حدود چهل درصد با استفاده از الگوریتم بهینه سازی هارمونی دست پیدا شده است. در ادامه با استفاده از روش حل دقیق برج تقطیر پرداخته و تحلیل و بهینه سازی یک برج با استفاده از روشهای انتگراسیون انرژی پرداخته شده است. نتیجه کلی نشان از آن دارد که با در نظر گرفتن پمپ جانبی در برج تقطیر می توان از اتلافات اگزرژتیک به میزان بالایی کاست اما میزان بازیابی کاهش خواهد یافت. در ادامه نتایج شبیه سازی و بهینه سازی و تحلیل ترمواکونومیک برای واحد جداسازی گازها در پالایشگاه گاز آورده شده است. با استفاده از معیار ترمواکونومیک به بررسی و تحلیل برجها پرداخته شد و برای اصلاح برجها چند نوع پمپ حرارتی لحاظ گردید و پمپ حرارتی جذبی دارای بهترین عملکرد از نظر زمان بازگشت سرمایه و پروفیل اتلافات اگزرژی برج است.

نانوذرات مغناطیسی شامل ترکیباتی از آهن می باشند که تطابق کامل با محیط بیولوژیکی دارند. یکی از کاربردهای این ذرات حمل داروهای ضد سرطان و آزاد سازی آنها در محل بافت سرطانی می باشد. یک میدان مغناطیسی غیریکنواخت خارجی که در مجاورت بافت تمرکز دارد وظیفه انتقال و هدایت این ذرات را برعهده دارد. بخاطر برهمکنش ذرات (ترکیبات آهن ) و میدان مغناطیسی نیروی مغناطیسی به هر ذره وارد می شود که باید بر نیروی هیدرودینامیکی و سایر نیروهای موجود در محیط غلبه کند. هدف در این رساله بررسی نحوه جذب ذرات به میدان مغناطیسی خارجی و تعامل آنها با جریان پالسی خون می باشد. رفتار سیال پایه به صورت غیرنیوتنی و سرعت ورودی منطبق بر یک پالس واقعی جریان می باشد. معادلات ماکسول، پیوستگی، غلظت نانوذرات و ممنتوم با استفاده از یک کد کامپیوتری که بر اساس روش حجم محدود تهیه شده حل و بررسی شده است. همچنین اثر گرفتگی، خواص نانوذرات، سرعت متوسط خون، قدرت میدان و اندازه نانوذرات بررسی شده است. استفاده از نانوذرات برای دارو رسانی به فنر استفاده شده برای رفع گرفتگی نیز مطالعه شده است. در جریان پایدار اندازه ذرات وفاصله مرکز آهن ربا تا دیواره رگ بیشترین تاثیر را در جذب نانوذرات داشتند. در جریان ناپایدار غلظت نانوذرات در زمان سیستول کاهش یافته و این نانوذرات توسط جریان خون شسته می شوند. اندازه نانوذرات و فاصله آهن ربا تا دیواره رگ اثر کمتری در جذب نانوذرات نسبت به جریان پایدار دارد. جذب نانوذرات توسط میدان مغناطیسی در اثر گرفتگی کاهش یافته و نانوذرات قبل از گرفتگی قرار می گیرند. در دارو رسانی به فنر استفاده شده در جریان خون حلقه های ابتدایی فنر بخش زیادی از نانوذرات را جذب کرده و برخورد جریان خون به فنر نیز باعث پخش نانوذرات دارویی در جریان می گردد. گرادیان مغناطیسی ایجاد شده توسط فنر بخاطر ابعاد کوچک آن اثر زیادی در جذب نانوذرات مغناطیسی و افزایش غلظت نانوذرات دارد.

با توجه به رشد روز افزون مصرف انرژی در دنیا، محدودیت منابع فسیلی و افزایش آلایندگی محیط زیست، نیاز به روش‏های نو در استفاده از منابع انرژی امری ضروری به نظر می‏رسد. فن‏آوری ذخیره‏سازی انرژی با ذخیره نمودن هوای فشرده یکی از موارد قابل بررسی به عنوان تجهیزات تولید توان با بازدهی بالا و آلایندگی کم می‏تواند انتخاب مناسبی باشد. از آنجایی که نیروگاه‏های ذخیره‏ساز انرژی به روش هوای فشرده بر پایه‏ی نیروگاه‏های توربین گاز کار می‏کنند، در صورت مورد توجه قرار گرفتن پتانسیل بالایی برای گسترش هر چه سریع‏تر این نوع نیروگاه‏ها برای تولید توان وجود دارد. در این پروژه یک نیروگاه ذخیره‏سازی انرژی هوای فشرده برای تولید توان با کمترین آلودگی و توانایی بالا در پیک‏سایی شبکه سراسری قدرت مدل شده است. مدل موجود دارای دو کمپرسور، دو خنک‏کن و یک منبع برای ذخیره‏سازی هوای فشرده شده در سیکل شارژ و یک گرم‏کن، دو توربین و دو محفظه احتراق برای سیکل دشارژ می‏باشد که در ابتدا نقشه‏های عملکردی کمپرسور و توربین استخراج شده است و سپس از این نقشه‏ها برای مدل نمودن میزان دبی و توان مصرفی سیکل شارژ و دبی هوای مورد نیاز سیکل دشارژ و میزان دبی سوخت مصرفی برای تولید توان مورد نیاز بر پایه تولید حداقلی آلودگی استفاده شده است.

در این تحقیق از انرژی خورشید برای رطوبت زنی هوا و از سرمای زمین برای رطوبت زدایی استفاده می گردد ، به این طریق که هوای مرطوب به داخل رطوبت زن خورشیدی هدایت می-گردد و به صورت تقریباً اشباع از آن خارج شده، سپس به داخل لوله هایی که در زیر زمین کار گذاشته شده اند رفته و با انتقال حرارتی که با محیط اطراف لوله (خاک) انجام می دهد دمایش کاهش یافته و تقطیر آغاز می گردد. این روش توان رقابت با روش های بالا را ندارد ولی می توان از آن در مناطق کوچک با صرف هزینه اندک بهره برد. معادلات حاکم با روش تفاضل محدود و با استفاده از نرم افزار matlabحل گردیده اند. به منظور اعتبار سنجی نتایج ابتدا آن ها با یک مقاله معتبر مقایسه شده اند و سپس امکان پیاده سازی این سیستم برای دو استان ایران بررسی شدند. در استان هرمزگان با توجه به دما و رطوبت بالای هوا نتایج خوبی حاصل گردیده است که به طور میانگین از هر لوله 50 متری در طول 12 ساعت می توان 81 کیلوگرم آب به دست آورد ، این مقدار در استان گیلان 48 کیلوگرم می باشد.

اتانول یک سوخت پاک از نقطه نظر محیط زیست و با عدد اکتان بالا می باشد که در صورت مخلوط شدن با بنزین می تواند به عنوان سوخت جایگزین در موتور های احتراق داخلی مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، خواص اسپری مخلوط های مختلف بنزین و اتانول علاوه بر بنزین خالص تحت شرایط مختلف محیط بررسی می شود و اثر فشار تزریق سوخت بر نفوذ اسپری و قطر قطرات در یک محفظه حجم ثابت و هم چنین شکل گیری مخلوط سوخت و هوا در یک موتور تزریق مستقیم در حالت تزریق لایه ای با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد بررسی قرار گرفته است. انتشار آلاینده های پاک تر و بهبود اقتصاد مصرف سوخت با موتور های احتراق داخلی با توجه به مقررات انتشار گاز دی اکسید کربن و موجودی محدود نفت خام، موضوعات مهمی می باشد. با توجه به افزایش اهمیت محدودیت انتشار آلاینده ها در آینده، سازندگان موتور های احتراق داخلی مجبور به بهبود شکل گیری مخلوط و فرآیند های احتراق به منظور کاهش انتشار آلاینده های موتور می باشند. یک موتور تزریق مستقیم نسبت به موتور های مرسوم دارای بازده حرارتی بالاتر و قدرت خروجی بالاتر می باشد و همچنین می تواند به کنترل دقیق تر نسبت هوا به سوخت، بهبود اقتصاد سوخت و کاهش انتشار آلاینده های گاز های خروجی منجر شود به دلیل اینکه تزریق لایه ای و مخلوط سوخت و هوای غنی در نزدیکی شمع امکان پذیر می باشد. اتانول دارای خواص ضد کوبشی بوده که راندمان موتور را بهبود بخشیده و نسبت تراکم بالاتری می دهد. در این پایان نامه از روش اولری لاگرانژی برای شبیه سازی توسعه و فروپاشی اسپری استفاده شده است. انژکتور مورد استفاده، انژکتور فشاری چرخشی بوده و برای در نظر گرفتن حرکت پیستون از مش دینامیکی استفاده شده است. اعتبار روش شبیه سازی توسط مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی ارزیابی شده است. نشان داده می شود که با افزایش فشار تزریق، قطر قطرات کاهش یافته و نرخ تبخیر افزایش می یابد و از میان سوخت های مختلف مخلوط بنزین و اتانول مورد بررسی، سوخت با 25 درصد اتانول بیش ترین غلظت مخلوط را می دهد که به دلیل بالاتر بودن نرخ تبخیر آن می باشد.

به وجود آمدن چرخش بدون عامل خارجی در جریان سیال به خود چرخشی معروف است. برخی از محققان در وجود یا عدم وجود پدیده خود چرخشی در جریان چاه اختلاف نظر دارند. در تحقیق آزمایشگاهی و عددی حاضر، وجود پدیده خودچرخشی در جریان چاه مورد بررسی قرار گرفت. در تحقیق آزمایشگاهی، یک چیدمان آزمایشگاهی جدید نسبت به کارهای گذشته ارائه شده و اندازه گیری سرعت با توسعه روش تیمول بلو انجام می گردد. نتایج آزمایش نشان داد که حتی با افزایش دبی خروجی تا چندین برابر دبی بحرانی ادعایی، مقدار خالص سیرکولاسیون در جریان، نسبت به مقدار ورودی خود افزایش پیدا نمی کند و یا به عبارت دیگر، پدیده خودچرخشی در جریان چاه رخ نمی دهد. در مطالعه عددی، پدیده خودچرخشی با هندسه و شرایط یکسان با آزمایش، به صورت متقارن محوری و سه بعدی شبیه سازی شد. نتایج عددی سه بعدی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد و نشان داد که پدیده خودچرخشی در جریان چاه وجود ندارد و چرخش (یا مقدار متناظر آن سیرکولاسیون) دیده شده در آزمایش، ناشی از نامتقارنی جریان در ورودی است و با حذف این نامتقارنی، چرخش حذف می شود. از طرف دیگر، نتایج شبیه سازی متقارن محوری نشان داد که تغییر رفتار ناگهانی در مقدار سرعت آزیموتال v_? و سیرکولاسیون ? در محدوده وسیعی از عدد رینولدز مورد بررسی، دیده نمی شود و جریان پایدار است و همچنین به دلیل عدم افزایش مقدار سیرکولاسیون از مقدار ورودی آن، می توان گفت که خودچرخشی نیز در جریان رخ نمی دهد. شبیه سازی همچنین، تفسیر جدیدی از نتایج آزمایش ها بیان کرد و نشان داد که عدم ایجاد چرخش در دبی کم و پیدایش چرخش در مقادیر بالاتر از دبی بحرانی، مربوط به غالب بودن نیرو ی لزجت در دبی های کم می باشد و ارتباطی با ناپایداری و خودچرخشی ندارد.

چکیده مصرف بخار که در سیستم یوتیلیتی واحد های شیمیایی تولید می گردد، یکی از نقاط پر مصرف انرژی در واحد هاست، که اصلاح سیستم تولید و مصرف آن، می تواند تا حد زیادی صرفه جویی انرژی به دنبال داشته باشد. حرارت و توان بوسیله یک سیستم یوتیلیتی مرکزی تامین شده و طراحی می بایست قادر باشد تا بگونه ای بهینه تقاضای حرارت و توان را متعادل نماید. تحلیل سامانه تولید همزمان را میتوان به کمک روشهای اگسرژی، ترکیبی پینچ – اگسرژی، روش سایت جامع و ترمواکونمیک انجام داد. شایان ذکر است که روشهای ذکر شده معمولا به طور منفرد برای تحلیل سیستمها به وفور استفاده شده است. هدف از این رساله، ارائه روشهای جدید هدفگذاری در سیستمهای تولید همزمان حرارت و توان می باشد که با توجه به نقاط قوت روشهای تحلیلی سیستمهای حرارتی حاصل می گردد. در این رساله سعی شده است تا با یک کار تحقیقاتی جامع، روشی جدید در هدفگذاری ارائه شود تا به کمک تکنیکهای دیگر در تحلیل و بهینه سازی سیستمهای تولید توان حرارت به نحو سودمندی استفاده گردد. حال آنکه درک عمیق از نحوه تبادلات در فرآیند مورد نظر کمک زیادی به بررسی رفتار سیستم می کند. در ابتدا با اصلاح فرضیات مورد استفاده در روشهای پیشین، بکارگیری فرضیات جدید و ارائه الگوریتم جدید محاسباتی با در نظر گرفتن دمای فوق گرم تمامی سطوح، لحاظ نمودن راندمان سطوح و اصلاح آن و همچنین با محاسبه دمای بویلر به کمک چرخه تکرار شونده، هدفگذاری حرارت و توان با دقت بالا انجام شده است به نحوی که نتایج هدفگذاری با نتایج شبیه سازی مشابه می گردد. در ادامه با در نظر گرفتن پارامترهای اقتصادی، هدفگذاری هزینه های سالیانه به عنوان رویکردی جدید در هدفگذاری معرفی شده است. همچنین روابط جدیدی به منظور ارزیابی چرخه زندگی سیستم یوتیلیتی سایت جامع ارائه گردیده است که به کمک آن هدفگذاری جدید به عنوان هدفگذاری پارامترهای زیست محیطی معرفی گردیده است. در ادامه هدفگذاری اگسرژتیک، اگسرژواکونمیک و اگسرژومحیط زیستی با توجه به اهمیت تحلیلهای مربوطه، معرفی شده است. با توجه به امکان استفاده ازحرارت درجه پایین به منظور تولید آب شیرین در سایت جامع، یکپارچه سازی سایت جامع با آب شیرین کنهای حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا الگوریتم جدید هدفگذاری حرارت، توان و آب شیرین ارائه شده است. همچنین یکپارچه سازی نیروگاه بخار و یوتیلیتی سایت جامع با ارائه الگوریتم توسعه یافته مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از روشهای هدفگذاری جدید، تحلیلهای توسعه یافته r به منظور بررسی سناریوهای مختلف معرفی گردیده است. در نهایت با توجه به روشهای هدفگذاری ارائه شده، الگوریتم جدیدی به منظور طراحی بهینه یوتیلیتی سایت جامع به عنوان سامانه تولید همزمان حرارت و توان در واحدهای فرآیندی معرفی و مورد ارزیابی و استفاده قرارگرفته است. نتایج الگوریتم بهینه سازی ارائه شده بر مبنای هدفگذاری جدید با نتایج حاصل شده از روش برنامه ریزی ریاضی مشابه می باشد. کلمات کلیدی: هدفگذاری، تولید همزمان حرارت و توان، طراحی بهینه، یوتیلیتی سایت جامع

بررسی انتقال حرارت در محیط متخلخل دارای کاربردهای فراوانی در صنعت می باشد. در پژوهش حاضر انتقال حرارت، بین یک گاز ورودی و یک محیط متخلخل نیمه بی نهایت بر اساس روش تحلیلی تقریبی سینگولار پرتوربیشن و استفاده از تبدیلات لاپلاس ، مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله به این روش ضریب هدایت حرارتی کوچک فرض شده است. همچنین حل به صورت دو ناحیه ی داخلی و خارجی بیان شده است که برای تطابق این دو ناحیه یک روش تطابق پیشنهاد شده است. این روش برای مقادیر کوچک پارامتر کوچک مساله، که بر حسب ضریب هدایت حرارتی می باشد، از دقت خوبی برخوردار است. شرط مرزی روی دیواره از نوع سوم است که یک بار مساله با اعمال مستقیم این شرط حل و بار دیگر این شرط به نوع اول تبدیل و سپس در مساله در نظر گرفته شده است. مقایسه این حل با حلی که از کاربرد مستقیم شرط مرزی نوع سوم به دست آمده است، جز در نزدیک دیواره که اختلاف کوچکی بین این دو پاسخ وجود دارد، دقت خوب این روش را نشان می دهد. این ایده می تواند به عنوان یک روش مفید در ساده سازی تحلیل مسائل مورد استفاده قرار گیرد. البته در مواردی که دقت خوب پاسخ در ناحیه ی تغییر شرط مرزی از نوع سوم به اول مورد توجه باشد؛ به عبارت دیگر پیش بینی شیب و یا تغییرات شیب با دقت بسیار بالا مد نظر باشد، این روش ممکن است منجر به اخذ نتایج تقریبی گردد.

این تحقیق شامل بررسی سه گونه آب شیرین کن med، msf و ro است. که بررسی شامل ویژگی های ترمودینامیکی، اگزرژتیکی و اقتصادی است. ویژگی های ترمودینامیکی و اقتصادی گاهی در تضاد باهم هستند و تغییر در کارکرد آب شیرین کن مثل تغییر دمای بخار ورودی منجر به عملکرد با بازدهی بیشتر یا عملکرد اقتصادی آب شیرین کن می شود. پیدا کردن بهترین نقطه بستگی به میزان اهمیتی است که ما به اقتصاد یا بازدهی ترمودینامیک می دهیم. برای پیدا کردن نقطه بهینه از مدول بهینه سازی نرم افزار متلب و الگوریتم ژنتیک آن استفاده شده است. بحث دیگر ترکیب هر کدام از دو فن آوری med یا msf با ro است که در کیفیت محصول تولیدی اثر می گذارد. هفت حالت مختلف ترکیب بررسی شده است و حالت ساده ترکیب انتخاب گردیده است و در نهایت در محاسبات، نتیجه همین ترکیب نیز لحاظ شده است. برای صحت سنجی نتایج از کد deep و نتایج دیگر مقالات استفاده شده است. در نهایت نتیجه چند سری کد است که به ما امکان شبیه سازی این سه فن آوری را می دهد. بعلاوه می توان در طراحی آب شیرین کن، به حالت بهینه به وسیله الگوریتم ژنتیک رسید و یا آب شیرین کن را برای کوپل با شبکه بخار فرآیندی طراحی نمود که نمونه این محاسبات در فصل هفتم وارد شده است.

در این پژوهش، گرمایش یک ساختمان و همچنین تأمین آب گرم مصرفی آن در طول سال به صورت گذرا مدل و بهینه سازی شده است. تعداد 12 پارامتر از جمله تعداد کلکتورها در حالت سری، تعداد کلکتورها در حالت موازی، زاویه سمت کلکتور نسبت به جنوب، شیب کلکتور، حجم مخزن ذخیره حرارت، حجم تانک ذخیره آب مصرفی، ua مبدل حرارتی متصل به کلکتور (تأثیر گذار بر روی هزینه اولیه)، ua مبدل حرارتی تأمین کننده بار حرارتی (تأثیر گذار بر روی هزینه اولیه) و همچنین تعداد 4 تا از دبی جرمی هایی که در فرآیند انتقال گرما به آب گرم مصرفی و انتقال گرما به ساختمان نقش دارند، در فرآیند بهینه سازی دخالت داده شده اند. در ابتدا در یک آنالیز حساسیت، تأثیر پارامترهای ذکر شده را به تنهایی بر روی افزایش ارزش حاضر صرفه جویی حاصل از انرژی خورشیدی، مورد بررسی قرار داده شده است. برای یافتن مقادیر بهینه کلی در فضای طراحی که تعداد متغیرهای آن زیاد می باشد، الگوریتم ژنتیک دارای چندین منطق کلان و جهت دار می باشد که از قرار گرفتن در بهینه موضعی جلوگیری می کند. بدین خاطر از الگوریتم ژنتیک برای فرآیند بهینه سازی حاضر که دارای تعداد زیادی متغیر موثر می باشد، استفاده شده است. بهینه سازی یک سیستم خورشیدی با شبیه سازی گذرا با در نظر گرفتن 12 متغیر بهینه-سازی برای تابع هدف مذکور در ادبیات مربوطه بی سابقه بوده است. به عنوان مطالعه موردی، یک ساختمان 88 متری رو به جنوب در شهر تورنتو واقع در ایالت آنتاریو انتخاب شده است. با در نظر گرفتن افزایش ارزش حاضر صرفه جویی حاصل از انرژی خورشیدی در طی زمان مورد مطالعه به عنوان تابع هدف، مقادیر بهینه متغیر های بهینه سازی حاصل و برای مطالعه موردی مذکور ارائه شده است. این متغیرهای بهینه سازی منجر به 13/29 درصد سهم خورشیدی و 2/23597 دلار ارزش حاضر صرفه جویی برای یک دوره 25 ساله شده اند.

شکست حرارتی به عنوان مهم ترین روش تولید اتیلن شناخته شده است. در فرآیند شکست حرارتی مواد اولیه سنگین تر به مواد سبک تر تبدیل شده و در این بین هیدروژن و مواد ناخواسته دیگر نیز تولید می شود که بایستی جدا شوند. در این پایان نامه ماده اولیه پروپان در رآکتور لوله ای وارد شده و مکانیزم مولکولی واکنش گرماگیر در نظر گرفته شده است. مدل رآکتور به دست آمده و با داشتن دما در جداره خارجی لوله مساله جریان و واکنش و ممنتوم و انرژی حل شده است و برای اطمینان از صحت حل با مراجع معتبر مقایسه شده است و نتایج نشان از صحت حل دارد. در مرحله بعد معادلات تولید آنتروپی در راکتور لوله ای که از ترمودینامیک غیرتعادلی حاصل شده است به همراه بقیه معادلات حل شده و برای سه منبع تولید آنتروپی در طول راکتور میزان آنتروپی تولیدی بدست آمده است. نتایج حل نشان می دهد که سهم آنتروپی تولید شده ناشی از واکنش های شیمیایی از دیگر عوامل بیشتر است بعد از آن انتقال حرارت و سپس افت فشار باعث تولید آنتروپی می شود. سپس تاثیر عواملی نظیر ضریب انتقال حرارت جابجایی، دمای خوراک ورودی و دمای جدار رآکتور مورد بررسی قرار گرفته است. کاهش دمای خوراک ورودی و کاهش دمای جدار به ترتیب باعث افزایش و کاهش تولید آنتروپی شده است. افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی به همراه کاهش دمای جدار و ثابت بودن درصد وزنی اتیلن تاثیری بر تولید آنتروپی در مقایسه با حالت مرجع نداشته است.