کاهش آلاینده های محیط زیست ناشی از احتراق در سیستم های نیرو محرکه، یکی از چالش های اساسی محققان می باشد. پیش بینی دقیق محصولات و درجه حرارت میدان احتراق برای اطلاع از منابع این آلایندهها، امری ضروری است. به همین دلیل در سال های اخیر شبیه سازی جریان های احتراقی مغشوش مورد توجه واقع شده است. برای شبیه سازی این جریانها به یک مدل احتراقی مناسب، نیاز می باشد. مدل فلیملت به دلیل ویژگی های متعدد از جمله جدا نمودن واکنش های شیمیایی از میدان جریان مغشوش، یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مدل های ارائه شده در مقالات می باشد. هم چنین فرض حالت ناپایا درمدل سازی پدیده های پیچیده ی فیزیکی مانند انتقال حرارت تابشی و فرآیند های شیمیایی کند (تشکیل آلاینده ها)، نتایج بهتری نسبت به فرض حالت پایا بدست می آورد. هدف از این پژوهش مشاهده ی کاربرد مدل فلیملت پایا و ناپایا در شبیه سازی شعله های نفوذی مغشوش بلاف بادی و شعله ی جت می باشد. به همین منظور ابتدا یک بانک اطلاعاتی در حالت پایا برای دما و نسبت جرمی گونه های شیمیایی ایجاد می شود. این بانک اطلاعاتی از حل شعله های دیفیوژن ساده (فلیملت) با فرض عدد لوئیس واحد و غیر واحد در فضای نسبت مخلوط بدست می آید. اثرات آشفتگی بر روی فلیملت ها نیز به وسیله ی پارامترهای نسبت مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر بر اساس تابع چگالی احتمال اعمال می شود. کنش و واکنش شیمیایی-توربولانس به وسیله ی انتگرال گیری کمیت های متفاوت بر مبنای تابع چگالی احتمال انجام می شود. با استفاده از این انتگرال گیری، مقادیر متوسط کسر جرمی گونه های شیمیایی و دما بدست می آید. اثرات گذرایی در مرحله ی پس پردازنده با استفاده از مدل فلیملت ناپایا در نظر گرفته می شود. در این مدل برای تولید فلیملت های ناپایا به نرخ استهلاک اسکالر میانگین مشروط وابسته به زمان، نیاز بوده که بوسیله ی در نظر گرفتن یک ذره ی ردیاب فلیملت ناپایا بدست می آید. هم چنین احتمال پیدا کردن فلیملت ناپایا بوسیله ی این ذره ی ساختگی، از حل نمودن یک معادله ی انتقال اسکالر ناپایا بر روی حل همگرا شده ی فلیملت پایا در کل منطقه ی حل، محاسبه می شود. پیش بینی های سرعت، نسبت مخلوط میانگین و واریانس آن با استفاده از مدل اصلاح شده ی k-? همخوانی خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد. مقایسه ی محاسبات حالت پایا و ناپایا نشان می دهد که اثرات گذرایی تاثیر زیادی بر روی گونه های اصلی شامل oh نداشته و در نتیجه ساختار شعله می تواند بوسیله ی روش پایا یا ناپایا به خوبی پیش بینی شود. از این رو پیش بینی های دما و نسبت جرمی گونه های اصلی با استفاده از مدل فلیملت پایا همخوانی خوبی با نتایج تجربی دارد. ولی شبیه سازی های حالت پایا با استفاده از دو مکانیزم شیمیایی gri3.0 و gri2.11، نسبت جرمی گونه ی no را خیلی بیشتر از مقدار واقعی پیش بینی می نماید. . هم چنین مکانیزم gri3.0 با بکارگیری هر دو مدل فلیملت پایا و ناپایا no را بیش از حد پیش بینی می نماید. در عین حال، نسبت جرمی گونه ی no در مدل فلیملت ناپایا با استفاده از مکانیزم gri2.11 و درنظر گرفتن تشعشع، با داده های تجربی همخوانی خوبی دارد. در نتیجه اثرات گذرایی در فرآیند های کندی مانند تشکیل no و پدیده های پیچیده ای هم چون انتقال حرارت تابشی مهم می باشد.

کاربرد اصلی توربینهای گازی جریان شعاعی در توربو چارجر موتورهای دیزل می باشد. در داخل کشور اطلاعات مهندسی دقیق و مناسبی در مورد مشخصات رفتاری این وسیله در دسترس نیست به همین دلیل از آنها استفاده بهینه نمی شود و نمی توان مشکلات را ریشه یابی و مرتفع نمود. هر ساله هزینه گزافی صرف تعمیرات و نگهداری می شود. این اطلاعات در ساخت و بالا بردن بازده نمونه های موجود نیز لازم است . هدف از این پروژه تعیین مشخصات رفتاری این نوع توربینها در نقطعه طرح و خارج از آن می باشد. برای تعین این مشخصات از روشهای تحلیلی و تجربی استفاده می شود. در روش تجربی دستگاه آزمایش دانشگاه صنعتی شریف تکمیل می گردد. این مشخصات با استفاده از روش تحلیلی بدست آمده است اما به علت کامل شدن دستگاه آزمایش برای مقایسه از نتایج تجربی دیگران استفاده شد.

دراین رساله برنامه کامپیوتری برای حل جریان مغشوش با چرخش و احتراق در مقاطع دوبعدی و مجاری تقارن محوری ارائه شده است . درمعادلات جریان عبارات اغتشاشی بااستفاده از روش k-3 و نرخ احتراق به روش اتلاف ادی مدل شده اند. معادلات حاکم بااستفاده از روش اسکیوی بالا دست (bsud) به معادلات اختلاف محدود تبدیل می شوند. چون متغیرهای فشار و سرعت به یکدیگر کوپل هستند، بااستفاده از روش piso فشار و سرعت تواما حل می گردند. معادله اختلاف محدود برای هر متغیر ازطریق حل دستگاه شامل ماتریس سه قطری و روش تکرارحل می شود. برنامه کامپیوتری مورد استفاده react2d بوده که درمرکز تحقیقات تکنولوژی متحد امپریال کالج لندن توسط پروفسور گوسمن و دانشجویانش تهیه شده است . این برنامه برای هندسه خاصی که سوخت و هوا درراستای یکدیگر وارد محفظه احتراق می گردند تدوین شده است با تغییراتی که دربرنامه اعمال شده جریانهای cross-flow در محفظه های احتراقی که سوخت عمود برجریان هوا وارد می گردد، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است . نتایج حاصله از اجرای برنامه کامپیوتری برای چند هندسه مختلف با نتایج تجربی مقایسه گردیده اند . این مقایسه نشان میدهد که جوابهای برنامه در حد قابل قبولی منطبق برواقعیت است .

جریان مغشوش مادون صوت در مجاری دوبعدی و نیز تقارن محوری با استفاده از روشهای عددی و از طریق یک برنامه کامپیوتری مورد بررسی قرار گرفته است . این برنامه از پیش نوشته شده بود و ما با راه اندازی و اضافه کردن معادله انرژی آن را تکمیل کردیم. معادلات حاکم بر جریان شامل معادلات ناویر استوکس و معادله انرژی با استفاده از ایده رینولدز متوسط گیری شده اند. عبارت تنش رینولدز و عبارتهایی که به علت مغشوش بودن جریان در معادله انرژی ظاهر شده اند با استفاده از ایده ادی ویسکوزیته و ادی دیفیوزیته مدل گردیده اند و معادلات k و e برای محاسبه این پارامتر مورد استفاده قرار گرفته اند . برای تعیین شراط مرزی کنار دیوار از قانون دیواره بر اساس ایده لاندر و اسپالدینگ استفاده شده است . زیرا در نزدیک دیوار عدد رینولدز کوچک است و مدلهای استفاده شده درمعادلات k و e برای اعداد رینولدز بالا استخراج شده اند. معادلات دیفرانسیلی با استفاده از تقریب حجم معیار به صورت اختلاف محدود در آمده اند و پارامترهایی که نیاز به میانیابی داشته اند، از دو روش قانون توانی و روش بالا دست وزنی درجه، دو میانیابی گردیده اند. شبکه محاسباتی مورد استفاده در مسئله از نوع استگرد بوده و معادلات ممنتم و معادلات اسکالر دارای شبکه های متفاوت هستند. با استفاده از روش سیمپل ترم فشار محاسبه میگردد . برنامه کامپیوتری تدوین شده بر مبنای اطلاعات فوق در چند مورد آزمایش شده است و نتایج حاصل بانتایج تجربی مقایسه شده است . موارد تست شده شامل جریانهای مغشوش بر روی پله تقارن محوری و دو بعدی در دو حالت بدون انتقال حرارت و با انتقال حرارت است . هر چند که به علت محدودیت حافظه، کامپیوتر نتوانستیم از شبکه های ریزاستفاده کنیم، اما نتایج بدست آمده دقت قابل قبولی داشته اند. بطوریکه نقطه تماس مجدد جریان به دیواره در جریان روی پله تقارن محوری در حالت بدون انتقال حرارت ، وقتی نسبت قطر مجرا در قبل و بعد از پله 47ˆ1 و عدد رینولدز بر اساس قطر ورودی 26000 = reاست ، در نقطه 37ˆ7 = x/h محاسبه گردید (h ارتفاع پله میباشد) . در حالیکه بر اساس نتایج تجربی این نقطه در 19ˆ7 x/h= قرار دارد.

دردهه های اخیر، تحلیل جریان های برشی مخصوصا لایه مرزی مغشوش ، در محدوده وسیعی از مسائل جریان سیال مورد توجه زیاد قرار گرفته است . دراین پروژه یک روش با راندمان بالا برای حل عددی جریان های برشی مغشوش با تقارن محوری مورد بررسی قرار گرفته است . برای حل لایه مرزی مغشوش از برنامه کامپیوتری که قادر به حل جریانهای برشی آزاد و جت تقارن محوری میباشد، استفاده شده است . معادلات حاکم برجریان براساس ایده رینولدز متوسط گیری شده و برای بستن معادلات از معادلات دیفرانسیلی تنش - رینولدز استفاده شده است .معادلات حاصل در دستگاه مختصات خط جریان نوشته شده و از طریق قدم به قدم حل می شوند در هرقدم شبکه محاسباتی که به صورت استگرد مورد استفاده قرار می گیرد براساس طول ناحیه برشی در امتداد عمود بر جریان در لایه برشی تغییر می یابد . به این ترتیب در هرقدم زمانی حداقل تعداد نقاط در شبکه مورد استفاده قرار میگیرند برای جریان در نزدیکی دیواره تصحیحات مربوط به اعداد رینولدز کوچک در مدل های اغتشاش مورد استفاده قرار گرفته است . برنامه کامپیوتری تدوین شده براین اساس برای سه نوع جریان لایه اختلاط، جت ولایه مرزی مغشوش تست شده است و نتایج حاصل با آزمایش مقایسه گردیده است .

در این تحقیق جریان بالستیک داخلی ناشی از احتراق سوخت جامد که منجر به حرکت گلوله در داخل لوله سلاحهای سبک می شود از لحاظ تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه جریان شامل لوله اصلی سلاح و سیلندر برگشت گاز می باشد، این سیلندر به لوله اصلی متصل است و پس از عبور گلوله از مقابل مجرای سیلندر مقداری از گاز وارد آن می شود و پیستونی که به مکانیزم مسلح کننده سلاح متصل است را به سمت عقب می راند. در نهایت آزمایشاتی به منظور بدست آوردن پارامترهای بالستیکی از جمله فشار مخزن و سرعت خروجی انجام شده است. و نتیجه اینکه حل عددی با مقادیر اندازه گیری شده از طریق آزمایش بالستیک داخلی مقایسه گردیده است.