مقایسه بین مدل های مختلف آشفتگی شامل مدلهای k-? ، k-? ، sst k-?و spalart-allmares در جریان مافوق صوت توسط یک برنامه محاسباتی شامل تقریب لایه نازک از معادلات حاکم حول یک بدنه تانژانت اوگیو (tangent ogive) و یک بدنه سکانت اوگیو (secnt ogive) و در قسمت دوم یک جسم سکانت اوگیو چرخان در سرعت های چرخش متفاوت و در انتها برنامه مزبور بر روی یک بال و بدنه غیرچرخان و چرخان بکار گرفته شده است

هدف از انجام این پژوهش، شبیه سازی جریان خون در رگ قابل انعطاف دچار گرفتگی می باشد. با توجه به اینکه بیماری گرفتگی در شریان های بدن یکی از بحرانی ترین و شایع ترین بیماری ها می باشد و همواره عواقب خطرناکی در پی دارد، در دسترس بودن روشی برای پیش بینی ابعاد مختلف این بیماری می-تواند بسیار مفید باشد. در این پژوهش جریان خون غیردائمی و رفتار دیواره های شریان برای هندسه های واقعی آئورت شکمی و شاخه های پا در حالت های مختلف مدلسازی شده است. اثر متقابل میدان های جامد-سیال برای دو هندسه سالم و گرفته شده که از تصاویر سی تی اسکن بدست آمده بررسی شده است. خون بصورت غیرقابل تراکم و غیر نیوتنی و بافت جامد دیواره، بصورت ماده ای همگن، الاستیک و ایزوتروپیک فرض شده است. حل جریان سیال و تغییر شکل دیواره ها بطور همزمان توسط دو نرم افزار مکانیک محاسباتی انجام شد. برای آئورت سالم با فرض دیواره های انعطاف پذیر نتایج محاسبه شده با نتایج اندازه گیری شده در بدن انسان سالم هم خوانی دارد. نتایج فشار و سرعت بر روی خط میانی شریان ها در زمان های متفاوت، توزیع تنش برشی دیواره برای حالت های دیواره صلب و انعطاف پذیر ارائه شده است. با مقایسه نتایج حالت های دیواره صلب و انعطاف-پذیر برای هندسه سالم، می توان گفت که در حالت دیواره های انعطاف پذیر فشار ورودی محاسبه تقریباً 15% کمتر از حالت دیوار های صلب است. همچنین می توان گفت برای هندسه یکسان نتایج این دو حالت توزیع تقریباً مشابهی از تنش برشی روی دیوار را پیش بینی می کند هرچند که مقادیر بیشینه متفاوت می باشد. در پایان می توان گفت که تحت شرایط مدلسازی شده، اثر در نظر گرفتن انعطاف پذیری دیواره ها بر روی نتایج میدان سیال قابل توجه و مهم می باشد.

در تحقیق حاضر تاثیرات قرارگرفتن یک ساختمان در یک ارتفاع مشخصی از زمین بر روی میدان جریان به روش ازمایشگاهی و عددی و نیز توزیع نشست گرد و غبار به روش عددی مطالعه شده است. برای این منظور ابتدا به بررسی توزیع جریان در اطراف ساختمان که بر روی زمین و همچنین ساختمانی که در یک ارتفاع مشخص از زمین بر روی پایه قرار دارد به صورت ازمایشگاهی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی ازمایشگاهی با استفاده از تونل باد زیر صوت دانشگاه شیراز و جریان سنج سیم داغ توزیع جریان در اطراف ساختمان که یا بر روی زمین قرار گرفته و یا بر روی پایه بررسی شده است. سپس به روش عددی توزیع جریان در اطراف ساختمان در دو حالت فوق بدست امده و مقایسه گردیده است. برای شبیه سازی عددی از مدلهای مختلف جریان درهم با داده های تجربی مقایسه و بهترین مدل جریان درهم انتخاب شده و سپس اقدام به حل معادلات حرکت ذرات در قطر های مختلف و در سرعتهای مختلف باد شده است. نتایج حاصله از این تحقیق نشان می دهد که این راهکار برای قطرها خاصی از ذرات می تواند در کاهش نشست ذرات اطراف ساختمان مفید واقع شود.

جریان های سطح آزاد در مسائل مختلف مهندسی نظیر، کاویتاسیون و چوشش و حرکت رودخانه ها و دریاچه ها و دریاها کاربرد دارد. کارهای زیادی چه تحلیلی و چه آزمایشگاهی یا عددی بر روی این دسته از جریان ها انجام شده که اولین آن به کار یانگ و لاپلاس بر می گردد. به علت پیچیدگی های موجود در این دسته از مسائل (که شامل تغییر شکل سطح و یا تقسیم شدن آن و یا تاثیرات غیر خطی و انتقال جرم و حرارت و غیره است) کارهای تحلیلی صورت گرفته تا کنون، از واقعیت جریان های دو فازی فاصله زیادی دارد. محدودیت در کارهای تحلیلی و آزمایشگاهی، دینامیک سیالات محاسباتی را به ابزار اصلی مدل کردن چنین جریان هائی تبدیل کرده است. از این رو به کار بردن روش عددی مناسب برای مدل کردن این مسائل اهمیت ویژه ای پیدا می کند. بدین منظور روش های عددی بیشماری در چهار دهه گذشته ایجاد شده است. در این تحقیق از روش level set در شبکه ثابت برای مدل سازی جریان دوفازی استفاده شده است. در این روش از تابعی تحت عنوان level set برای به دست آوردن مکان سطح استفاده می شود که مقدار صفر آن مبین مکان سطح است. مقدار صفر این تابع با سرعت سطح آزاد جریان، حرکت می کند و در هر لحظه با تعیین مکان مقدار صفر این تابع، مکان سطح را می توان به راحتی به دست آورد. نکته حائز اهمیت آن است که بایستی از بوجود آمدن گرادیان های شدید و یا خفیف در این تابع جلوگیری کرد چرا که محاسبه بردار عمود بر سطح در حالتی که گرادیان ها شدید باشد و یا تعیین ضخامتی ثابت برای سطح، عملی غیرممکن می شود. مطلوب است که این تابع را به صورت تابع فاصله-علامت مقداردهی کنیم که باعث می شود گرادیان در همه جا مقدار ثابت و برابر با یک پیدا می کند و سطح نیز ضخامت یکسانی پیدا می کند، بدین منظور اعمال یک مرحله میانی تحت عنوان بازمقداردهی امری اجتناب ناپذیر است. یکی از معایب اعمال این روش، ثابت نگه داشتن موقعیت سطح در طول این مرحله است. در این تحقیق دو هدف عمده دنبال شده است. اول گسترش روشی عددی برای کوپل کردن معادلات روش level set و ناویه-استوکس در مختصات منحنی الخط است. بدین منظور از روش eno در مختصات منحنی الخط برای گسسته سازی معادلات level set استفاده شده است. دومین هدف ارائه روشی، برای بهبود مشکل بقای جرم ایجاد شده در مرحله بازمقداردهی است.

در سالهای اخیر پیشرفتی شگرف در حوزه های ریزتکنولوژی حاصل گردیده است. ماهیت میکرو- نانویی این فن آوری و دوری تدریجی از شرایط محیط پیوسته باعث توجه و گسترش روش های متفاوت در تحلیل ها و شبیه سازی های عددی رفتار سیال در ابعاد ریز گردیده است. استفاده از روش های مولکولی علی رغم برطرف نمودن ضعف روش های مبتنی بر محیط پیوسته در این حوزه, به لحاظ وقت و توانایی کامپیوتری پر هزینه بوده و تلاش می شود تا حتی الامکان از روشهای متداول قبلی استفاده گردد. در تحقیق حاضر, در بخش اول با به کار بردن روش دینامیک مولکولی برای تحلیل جریان سیال در ابعاد نانو, ابتدا اثر الگوریتم های مختلف انتگرال گیری معادله ی حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس با مدلسازی جریان سیال در یک نانوکانال, رفتار سیال در مواجهه با مدلهای مختلف دیواره, از جمله دیواره ی صاف و زبر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بخش دوم با ترکیب دو دیدگاه متفاوت در مکانیک سیالات و استفاده از معادلات ناویر- استوکس در حل جریان در محیط پیوسته و معادلات دینامیک مولکولی در حل جریان در محیط مولکولی , روش ترکیبی پیوسته- دینامیک مولکولی معرفی شده است. با استفاده از این روش, حل جریان کوئت در یک نانوکانال در دو حالت دائمی و غیردائمی در دستور کار قرار گرفته است و با بررسی نتایج حاصله, موفقیت روش ترکیبی ارائه شده در پیش بینی رفتار سیال در محیط هایی که اثرات میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک به طور همزمان دارای اهمیت می باشند, نشان داده شده است.

نانوتیوب ها به دلیل مقاومت مکانیکی بالا ، هندسه استوانه ای توخالی کامل و ابعاد کوچک درحد نانو، قابلیت کاربرد به عنوان سنسورها و عملگرهای هیدرولیکی و نانولوله ها برای حمل سیالات (مانند گاز یا آب) دارند. نانو لوله ها می توانند برای رساندن داروها به صورت آرام و مداوم به جریان خون یک انسان و یا به یک محل خیلی خاص در بدن استفاده شوند. با توجه به اینکه خواص انتقال سیال توسط نانوتیوب های کربنی نسبت به مودهای ارتعاشی و فرکانس های بحرانی بسیار حساس هستند، لذا بررسی خصوصیات دینامیکی نانوتیوپ های حامل سیال بسیار مهم می باشد. دراین تحقیق رفتار دینامیکی نانوتیوب های حامل سیال با درنظر گرفتن انرژی پیوندهای مولکول های آب با اتم های کربن نانوتیوب بررسی شده است. بر خلاف تحقیقاتی که تاکنون منتشر شده، در این تحقیق سیال درون نانو تیوپ با قطر کم پیوسته درنظر گرفته نشده است. در این پایان نامه با تصحیح معادله حاکم (با جایگزینی جمله حاوی لزجت با جمله ای که از درنظرگرفتن انرژی پتانسیل پیوند کربن- آب حاصل می شود)، اثر سرعت سیال، اثرات قطر، نسبت منظری و کایرالیتی نانوتیوب، اثر سختی بستر الاستیک، اثر اندازه ی پارامتر غیر موضعی، اثر شرایط مرزی و بالاخص اثر انرژی پیوند کربن- آب برفرکانس ارتعاشات نانوتیوب کربنی مورد مطالعه قرار گیرد. از نتایج چنین بر می آید که فرکانس طبیعی با افزایش سرعت جریان آب و با کاهش سختی بستر الاستیک، کاهش می یابد. همچنین با افزایش نسبت منظری یا قطر نانوتیوپ ها، فرکانس طبیعی آنها کاهش می یابد. با افزایش پارامتر غیر موضعی نیز فرکانس طبیعی نانوتیوب کاهش می یابد. همچنین نتایج بدست آمده با نتایج تحقیقات گذشته مقایسه شده است.

پایان نامه حاضر روش سه بعدی شبکه بولتزمن را برای مدل سازی عددی تأثیر متقابل ذرات صلب معلق با میدان جریان ارائه می دهد. محاسبات سه بعدی جریان با استفاده از مدل نوزده بیتی و تک زمانه (d3q19) روش حرارتی شبکه بولتزمن انجام گرفته است و معادله دینامیک نیوتن نیز برای انتقال ذرات صلب معلق حل شده است. نیروهای مورد نیاز در بررسی حرکت ذره با استفاده از روش تبادل مومنتوم محاسبه می شوند. جهت اعتبارسنجی مدل عددی حاضر، چندین مسئله مورد بررسی قرار گرفته است مانند جریان پویزوئیل در دو بعد و سه بعد، جریان حول یک استوانه و کره ساکن و همچنین سقوط یک ذره کروی در یک کانال تحت تأثیر نیروی گرانش. نتایج عددی کلیه این مسائل در تطابق بسیار خوبی با حل های تحلیلی موجود و نتایج آزمایشگاهی می باشند. پس از اعتبار سنجی و تأیید برنامه کامپیوتری تدوین شده، تأثیر ذرات صلب کروی ساکن، متحرک با سرعت ثابت و معلق با حرکت آزاد بر عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی یک میکروکانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که ذرات بزرگتر نرخ انتقال حرارت و افت فشار بیشتری ایجاد می کنند. ذره ساکن در کانال بیشترین افت فشار و ذره معلق با حرکت آزاد کمترین افت فشار و بیشترین نرخ انتقال حرارت را به دنبال دارد. با افزایش عدد رینولدز نیز نرخ انتقال حرارت و همچنین افت فشار افزایش پیدا می کند. در ادامه برای یک ذره کروی که تحت تأثیر نیروی گرانش در حال سقوط در یک کانال می باشد تأثیر متقابل سیال و ذره بر انتقال حرارت از ذره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که هنگامی که دمای ذره در حین سقوط تغییر می کند، در مقایسه با حالتی که دمای آن ثابت است، ماکزیمم سرعت سقوط نیز افزایش می یابد.

هدف اصلی این تحقیق توسعه ی یک مدل رتبه- کاسته ی اجباری بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) و روش اختلال روی معادلات جریان برای کنترل جدایی می باشد. مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) و روش اختلال روی معادلات ناویه- استوکس غیر قابل تراکم، ناویه- استوکس آیزنتروپیک و ناویه- استوکس بر اساس متغیرهای اصلی برای جریان تراکم پذیر بدست می آید. در مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) معادلات جریان برای اهداف کنترلی پارامترهای کنترل به صورت صریح وارد معادلات رتبه-کاسته ی نمی شوند. با استفاده از روش اختلال همراه مدل رتبه- کاسته ی بسط گالرکین بر پایه مدهای تجزیه متعامد مناسب (pod) معادلات جریان این مشکل برطرف می شود. در این حالت مدل رتبه- کاسته ی اجباری حاصل می شود که می تواند تغییرات زمانی پارامترهای کنترل را پیش بینی کند. با تشکیل مدل جدید ، از کنترل بهینه برای تشکیل قانون کنترل روی سیستم معادلات رتبه-کاسته ی غیر خطی می توان استفاده نمود. قانون کنترل بر اساس میزان ورتیسیته در میدان جریان حاصل می شود. جریان غیر قابل تراکم آرام و مغشوش روی پله معکوس و جریان تراکم پذیر آرام و مغشوش روی مقطع بال ناکا 23012 مورد بررسی قرار می گیرند. برای جریان آرام (1000>re>100) و مغشوش (44000=re) روی پله معکوس، یک جفت جت دمش/ مکش به عنوان عامل کنترل مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان میدهند که جت قرار گرفته روی دیواره پله معکوس، بر روی میدان جریان اثرگذار است و می تواند ناحیه ی جدایی را کاهش دهد به علاوه روش اختلال می تواند میدان جریان را با دقت بالایی پیش بینی کند. همچنین با استفاده از روش اختلال زمان محاسبات کاهش می یابد. برای جریان روی مقطع بال ناکا 23012 سه نوع کنترل در نظر گرفته شده است: مکش در 18-12 % وتر مقطع بال، جت ترکیبی با فرکانس 1.0 و 2.0 در18-12 % وتر مقطع بال و ترکیب دمش/ مکش به ترتیب در 18-15 % و 30-24 % وتر مقطع بال. نتایج نشان داده است که جت های اعمال شده روی میدان جریان حول بال تاثیر می گذارد و حباب های جدایی جریان را از بین می برد. نسبت نیروی برا به درگ افزایش می یابد و روش اختلال میدان جریان را با دقت بالایی پیش بینی می کند.

افزایش تقاضا در صنعت گاز سبب شده این صنعت از ابزاری نوین برای خشک کردن گاز طبیعی بخصوص برای استفاده خارج از دریا استفاده کند. جداکننده های مافوق صوت روشی جدید برای چگالش و جداسازی آب و هیدروکربن های سنگین از گاز طبیعی است. جداکننده های فراصوت بدلیل سادگی عملکرد، نداشتن قطعات متحرک و عدم استفاده از واکنش های شیمیایی دارای برتری های قابل ملاحظه ای به لحاظ کارایی، هزینه های اجرایی و زیست محیطی نسبت به روش های سنتی متداول، دارند . این نوع جداکننده ها از یک شیپوره همگرا-واگرا تشکیل شده اند که تعدادی پره در قسمت فراصوت بعد از گلوگاه برای ایجاد سرعت دورانی قرار گرفته اند. در این نوع از جداکننده ها، گاز طبیعی به همراه قطرات ریز مایع وارد جداکننده می شود. قطراتی ریزی که وارد جداکننده شده اند به دلیل کاهش دما در اثر انبساط جریان درون جداکننده شروع به رشد می کنند. این قطرات در قسمت فراصوت به دلیل وجود جریان دورانی در اثر وجود پره ها به علت نیروی گریز از مرکز به سمت دیواره حرکت می کنند. با افزایش زاویه پره ها سرعت دورانی جریان گاز بیشتر می شود، که این افزایش سرعت دورانی سبب افزایش نیروی گریز از مرکز می شود. رشد نیروی گریز از مرکز سبب افزایش تعداد برخورد قطرات درون جداکننده با دیواره و افزایش راندمان جداکننده می شود. در این مطالعه، برای حل میدان جریان از روش عددی roe استفاده شده است و اثر افرایش زاویه پره ها بر روی راندمان جداکننده به صورت عددی بررسی شده است.

جدایش لایه مرزی پدیده نامطلوبی است که در جریان اطراف اجسام امکان وقوع دارد. جدایش لایه مرزی اتلاف انرژی زیادی را به سیستم تحمیل کرده و بازده خیلی از وسایل مرتبط با جریان را محدود می کند. جدایش لایه مرزی روی بال می تواند با کاهش عملکرد هواپیما همراه باشد. در سالهای اخیر کنترل میدان جریان توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. مخصوصا در آیرودینامیک این مطالعات به منظور افزایش نیروی برا و کاهش نیروی پسا روی مقطع بال اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. در تحقیق حاضر از روش دمش نوسانی هوا به صورت تجربی برای کنترل میدان جریان اطراف ایرفویل naca0012 در زاویه حمله بالا (18 درجه) استفاده شده است. در این پژوهش با توجه به ثابت بودن موقعیت دمش در روی بال (حدود 42 درصد وتر با پهنای 4 درصد وتر)، اثر تغییر پارامترهای سرعت دمش جت هوا و زاویه دمش جت هوا در کنترل جریان اطراف ایرفویل مورد بررسی قرار گرفته است.سرعت جریان آزاد و یکنواخت m/s 15 می باشد و پروفیل سرعت نوسانی u=15+12.5sin(2?ft) در نظر گرفته شده است کهf فرکانس دمش، با مقادیر 20 و 40 و 60 هرتز می باشد. اثرات دمش نوسانی بر روی پروفیل سرعت سطح بالای ایرفویل با تغییر در سرعت دمش بوسیله تغییر فرکانس دمش در یک زاویه دمش مشخص، با استفاده از دستگاه سرعت سنج سیم داغ بررسی شده است. در حالت دمش یکنواخت، جریان برگشتی از بین نرفته ولی اندازه گردابه جریان روی سطح ایرفویل کوچک شده است. زمانیکه زاویه دمش 15 درجه و فرکانس دمش 20 هرتز است، جریان برگشتی به طور کامل از بین رفته است. در فرکانس دمش 40 و 60 هرتز و زاویه دمش 15 درجه، جریان برگشتی به طور کامل از بین نرفته ولی اندازه گردابه ی جریان روی سطح ایرفویل کوچک شده است. در حالت دمش نوسانی با فرکانس 20 هرتز و در زاویه دمش 20 و 25 درجه، جریان برگشتی به طور کامل از موقعیت 42% تا 76% وتر، حذف شده است ولی در فرکانس دمش 40 و 60 هرتز، جریان برگشتی به طور کامل از موقعیت 42% تا 82% وتر، از بین رفته است. بهترین نتیجه برای حذف کامل جریان برگشتی روی سطح ایرفویل، در زاویه دمش 15 درجه و فرکانس 20 هرتز گرفته شده است.

یکی از کار آمدترین رهیافت ها برای حل معادلات جریان آشفته، رهیافت شبیه سازی گردابه بزرگ (les) می باشد. به دلیل وجود جمله های نابسته در معادلات این رهیافت، بایستی از مدلسازی های مقیاس زیرشبکه مناسب برای محاسبه اثر هر جمله نابسته استفاده کرد. در پایان نامه حاضر، یک برنامه کامپیوتری مبتنی بر روش تفاضل محدود با دقت بالا، برای شبیه سازی جریان های آشفته تراکم پذیر با استفاده از مدل های مختلف زیرشبکه، تهیه شده است. در این برنامه، مدل های زیرشبکه رایج تابعی، ساختاری و نیز تابعی-ساختاری مورد استفاده قرار گرفتند. به دلیل وجود برخی کاستی ها در این مدل ها، انگیزه ای برای ایجاد روندی نو برای حل معادلات les بدون انجام تقریب های مرسوم به وجود آمد. در روش مدلسازی پیشنهادی در پایان نامه حاضر، معادلات دیفرانسیل مجزایی برای محاسبه متغیر های زیرشبکه بر روی شبکه محاسباتی کمکی ریز تر از شبکه حل مقیاس بزرگ حل می شود. سپس تنسور تنش و بردار شار گرمایی زیرشبکه و نیز سایر جملات اضافی در معادلات فیلتر شده تکانه و انرژی، مستقیماً محاسبه می شوند. پاسخ های مدل پیشنهادی به همراه نتایج چند مدل رایج زیرشبکه ، با داده های مبنای dns در جریان لایه مخلوط شونده، مقایسه شده اند. اگر چه مدل پیشنهادی نسبت به سایر مدل های مرسوم هزینه محاسباتی بیشتری دارد، میدان مقیاس زیرشبکه و فیزیک جریان آشفته را تا حدی بهتر از سایر مدل ها و با جزئیات بیشتری بدست می دهد.

مایعاتی که در آنها نانو ذراتی معلق هستند، نانو سیال نامیده می شوند. در نانوسیالات، به تجربه خواص جالبی دیده شده است که در مقایسه با سیال پایه بسیار قابل ملاحظه می باشد. از جمله این خواص می توان به افزایش قابل توجه ضریب هدایت حرارتی اشاره کرد که نظر محققین را به خود جلب نموده است. تعدادی از محققین حتی تغییرات غیر خطی از این ضریب را نسبت به تغییرات غلظت نانو ذرات و همچنین تابعیت آن را به دما مشاهده کرده اند که این موضوع انگیزه را برای تحقیقات بر روی ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات دو چندان نموده است. از طرف دیگر، دینامیک مولکولی به عنوان روشی برای تعیین حرکت ذرات در مقیاس مولکولی از دیر باز مورد توجه بوده و مهم تر اینکه کاربرد این روش می تواند به تعیین خواص فیزیکی و دینامیکی ماده منجر شود. در این رساله، از شبیه سازی دینامیک ملکولی در تعیین ضریب هدایت حرارتی نانو سیال آب-نانو لوله کربنی استفاده شده است. در شبیه سازی مولکول های آب، مدل tip4p به کار رفته که در آن مولکولهای آب در یک ساختار مکعبی فرض شده اند. مرزهای سیستم به عنوان مرز پریودیک و دمای سیستم ثابت فرض شده اند. روش leap-frog در حل معادلات حاکم به کار رفته و حرکت های انتقالی و دورانی ذرات در طول شبیه سازی تعیین شده اند. در شبیه سازی نانو لوله کربنی مدل ساده شده brenner استفاده شده و شبیه سازی برای نانو لوله های دارای نسبت های منظری مختلف که در آنها اتم های کربن در یک ساختار شش وجهی در نظر گرفته شده اند تکرار گردیده است. مدت زمان شبیه سازی به گونه در نظر گرفته شده که تعادل برقرار شود و بردار های مکان و سرعت تمامی ذرات در طول شبیه سازی تعیین گردیده اند. داده های به دست آمده در برنامه ذخیره شده و در انتها از آنها جهت محاسبه تقریبی ضریب هدایت حرارتی استفاده شده است. روش فوق برای چند دمای مختلف تکرار شده و با نتایج به دست آمده منحنی هایی رسم گردیده که ضریب هدایت حرارتی نانو سیال را بر حسب غلظت وزنی ذرات در دماهای مختلف پیش بینی می کند. در نهایت، نتایج حاصل با داده های آزمایشی گزارش شده توسط ding و همکاران در سال 2006 مقایسه گردیده و انطباق قابل قبولی میان آنها مشاده شده است.

در این مطالعه، یک پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای با عملکرد دائم، در حالت سه-بعدی شبیه سازی عددی شده است. معادلات انتقال جرم، انرژی و انتقال بار الکتریکی به روش حجم محدود تفکیک سازی شده و برای حل معادلات حاصل، برنامه ای به زبان فرترن نوشته شده است. در این مطالعه عبارات جابجایی و نفوذی به ترتیب به روش قانون توانی و روش تفاضل مرکزی تفکیک سازی شده اند. مخلوط گازی با %97 مولی هیدروژن و %3 مولی بخار آب به کانال آند و هوا به کانال کاتد پیل سوختی وارد می شود. به منظور مدل سازی واکنش های الکتروشیمیایی رابطه نیمه تجربی باتلر- فلمر در لایه های کاتالیست به کار رفته است. اثر این واکنش ها در عبارات منبع معادلات انرژی، انتقال گونه ها و انتقال بار الکتریکی لحاظ شده است. در این مطالعه، نمودار پلاریزاسیون برای شرایطی خاص (حالت مبنا) محاسبه شده است و با داده های تجربی ارائه شده از یک پیل سوختی اکسید جامد دکمه ای، به منظور اعتبار سنجی مدل سازی، مقایسه شده است. بعد از اعتبارسنجی، توزیع پارامترهای جریان، دما، گونه های شیمیایی، ولتاژهای الکتریکی و چگالی جریان الکتریکی، در یکی از ولتاژهای کاری پیل سوختی در حالت مبنا، محاسبه و بررسی شده است. سپس نمودارهای پلاریزاسیون در شرایط کاری مختلف به دست آمده اند و اثر هر یک از پارامترهای موثر بر عملکرد پیل سوختی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی است که افزایش فشار کاری اثری مشابه با افزایش دبی ورودی در نمودار پلاریزاسیون دارد و چگالی جریان حدی را بهبود می-دهد درحالی که اثر افزایش دما متفاوت بوده و چگالی جریان حدی را کاهش می دهد.

امروزه پیل های سوختی غشائی-پلیمری به دلیل مزایایی نظیر تولید توان با چگالی بالا و در گستره ای وسیع، دمای عملکرد پایین و قابلیت راه اندازی نسبتاً سریع، بیش از سایر انواع پیل های سوختی مورد توجه محققان و صنعتگران می باشند. با این همه، تجاری سازی کامل این گونه پیل ها منوط به ارتقاء مدیریت آب در آنها، به ویژه در سمت کاتد، به منظور رفع چالش هایی نظیر سیلاب زدگی، خشک شدن غشا و آغاز به کار از حالت سرد می باشد که این امر خود حاکی از ضرورت مدلسازی عددی پدیده ی انتقال آب در کاتد این گونه پیل ها است. در دهه ی اخیر استفاده از روش شبکه-بولتزمن جهت مدلسازی عددی پدیده های فیزیکی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد این روش نظیر توانایی در نظر گرفتن خواص انتقالی غیر همگن و ناهمسانگرد، مدلسازی در گستره ی وسیعی از مقیاس ها، توانایی فوق العاده جهت مدلسازی جریان چندفازی شامل چندگونه شیمیایی در محیط های با هندسه ی پیچیده مانند فضای حفره ای یک محیط متخلخل و سهولت اجرا به وسیله ی سیستم های پردازش موازی رو به گسترش است. در پایان نامه ی حاضر پس از آشنایی اجمالی با پیل های سوختی و نیز روش شبکه-بولتزمن، در گام نخست به ارائه ی مدلی دو بعدی از کاتد یک پیل سوختی غشائی-پلیمری با میدان جریان درهم تنیده بر مبنای روش شبکه-بولتزمن و با رویکردی فعال که قادر به در نظر گرفتن واکنش الکتروشیمیایی است، پرداخته می شود. سپس به کمک مدل مذکور، یک مطالعه ی پارامتری صورت می گیرد. در ادامه برای اولین بار مدلی سه بعدی از کاتد با در نظر گرفتن واکنش الکتروشیمیایی و انتقال حرارت ارائه می شود. پیش از انجام شبیه سازی توسط مدل مذکور، با روش تولید تصادفی به بازسازی سه بعدی مایکرو ساختار لایه ی نفوذ گاز در کاتد یک پیل سوختی غشائی-پلیمری پرداخته می شود. در مدل مذکور، لایه ی کاتالیست به صورت لایه ای با ضخامت ناچیز در نظر گرفته شده است که بر روی آن واکنش الکتروشیمیایی اتفاق می افتد. با هدف دستیابی به تبیین بهتر لایه ی کاتالیست، در گام بعد برای اولین بار مدل پیشرفته تری ارائه می شود که در آن لایه ی کاتالیست به صورت مجموعه ای از توده های استوانه ای شکل حاوی نانو ذرات پلاتین و ذرات کربن که توسط لایه ای از ماده ی نفیون احاطه شده اند، در نظر گرفته می شود. در ادامه ی پایان نامه، پدیده ی انتقال آب با شبیه سازی خروج قطره ی آبی از لایه ی نفوذ گاز یک پیل سوختی غشائی-پلیمری با میدان جریان درهم تنیده بررسی می شود. در گام نخست اثر میزان ترشوندگی لایه ی نفوذ گاز و همچنین گرادیان طولی و عرضی ترشوندگی این لایه بر کیفیت خروج قطره ی آب از لایه ی نفوذ گاز بررسی می شود. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که افزایش آب گریزی لایه ی نفوذ گاز، البته تا یک مقدار مشخص، موجب تسهیل در خروج قطره ی آب از این لایه می گردد. این نتایج همچنین نشان می دهند که برای قطره ای با موقعیت اولیه ی واقع بر لایه ی مایکرو متخلخل، گرادیان طولی ترشوندگی نمی تواند موجب تسهیل در خروج قطره گردد، لیکن گرادیان عرضی ترشوندگی اگر به نحوی باشد که رشته-های کربنی در نزدیکی کانال خروجی آب گریز باقی بمانند، روند خروج قطره را تسهیل خواهد نمود. در گام بعد به شبیه سازی رفتار دینامیکی یک قطره ی آب طی خروج از چهار نمونه لایه ی نفوذ گاز بهبود یافته با ماده آب گریز پی تی اف ای پرداخته می شود. میزان پی تی اف ای در تمامی نمونه ها یکسان، اما توزیع آن در نمونه های مختلف متفاوت است. به کمک نتایج حاصل از این شبیه سازی ها، اثر نحوه ی توزیع ذرات آب گریز پی تی اف ای بر کیفیت خروج قطره ی آب از لایه ی نفوذ گاز ارزیابی می گردد. نتیجه مهم حاصل از این ارزیابی آن است که وجود هرچند اندک رشته ها ی کربنیِ غیر پوشش داده شده با ذرات پی تی-اف ای در لایه ی نفوذ گاز که وجود آن در نمونه های واقعی لایه ی نفوذ گاز بسیار محتمل است، مانعی بزرگ در برابر خروج قطره ی آب از لایه ی نفوذ گاز می باشد.

روش sph یکی از پرکاربردترین روشهای عددی بدون شبکه در مدلسازی های دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که به سادگی میتواند جریانهای دارای سطح آزاد را مدل کند. با توجه به اهمیت کشش سطحی در اکثر کاربردهای مهندسی و قابلیت روش sph در مدلسازی سطح آزاد، در این پژوهش یک روش جدید تک فازی اعمال کشش سطحی معرفی شده است. بر خلاف مدلسازیهای زمانبر چند فازی، در این روش نیازی به در نظر گرفتن فاز سبکتر نیست، که در نتیجه سبب کاهش بسزای زمان حل میشود. برای بدست آوردن خصوصیات سطح، همانند بردار عمود بر سطح و انحنای سطح که در محاسبهی نیروی کشش سطحی مورد نیاز اند، از ذرات مجازی در کنار سطح آزاد استفاده شده است. همچنین به منظور کاهش هرچه بیشتر خطاهای ناشی از ناقص شدن دامنه‎ی موثر، از چند تصحیح تابع کرنل استفاده شده است. این روش برای مدلسازی چند مساله ی معیار کشش سطحی مانند تغییر شکل و نوسانات یک قطره مربعی، برخورد هم‎راستا و غیر هم‎راستای دو قطره دایروی و برخورد قطره با یک حوضچه به کار رفته است و نتایج آنها با نتایج حاصل از حل تحلیلی معادله لاپلاس برای فشار، نتایج تجربی و روش مبتنی بر شبکه ی حجم سیال مقایسه شده اند و تطابق خوبی میان این روشها مشاهده شده است. همچنین نشان داده شده است که روش پیشنهاد شده، در مدلسازی دینامیک قطره حدود 20 برابر سریع تر از روش مبتنی بر شبکه ی حجم سیال می‎باشد.

در این تحقیق نشست ذرات مایکرو و نانو در جریان متلاطم در دستگاه تنفسی فوقانی انسان به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل هندسی مورد استفاده مدلی واقعی از مسیر عبور هوا شامل حفره ی بینی، حلق، حنجره و نای است. برای حل مسأله ابتدا میدان جریان سیال حل شده و سپس حرکت و نشست ذرات در این میدان بررسی شده است. برای حل میدان جریان متلاطم، پس از ارزیابی عملکرد مدل های تلاطم دومعادله ای مختلف در پیش بینی جریان در هندسه ای ساده تر (نازل همگرا- واگرا)، از مدل lrn k-? استفاده شده است. سپس، حرکت ذرات نانو با استفاده از دیدگاه اویلری و حرکت ذرات مایکرو با استفاده از دیدگاه لاگرانژی مورد بررسی قرار گرفته است. در دیدگاه لاگرانژی برای یافتن سرعت های نوسانی سیال که بر حرکت ذره موثر است از مدل حرکت تصادفی پیوسته استفاده شده و نتایج این مدل با نتایج مدل حرکت تصادفی گسسته مقایسه شده است. علاوه بر آن، برای بررسی کیفیت نتایج بدست آمده، مسأله به روش les نیز حل شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تلاطم نشست ذرات با اینرسی متوسط را افزایش می دهد اما بر نشست ذرات با اینرسی خیلی کم و زیاد تأثیر قابل توجهی ندارد. همچنین مقایسه ی نتایج بدست آمده با داده های تجربی بیانگر این است که استفاده از مدل حرکت تصادفی پیوسته، در مقابل مدل حرکت تصادفی گسسته، دقت نتایج را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. همچنین مقایسه ی نتایج روش rans (همراه با مدل تصادفی) و روش les نشان می دهد که نتایج این دو روش در پیش بینی نشست کلی ذرات به یکدیگر نزدیک هستند درحالی که در پیش بینی نشست محلی تفاوت های قابل توجهی با یکدیگر دارند.

در این پژوهش جریان سیال درون مجرا به صورت ضربانی و با دیوار هایپوالاستیک با استفاده از روش wcsph مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش سیال غیرقابل تراکم با تراکم پذیری اندک در نظر گرفته شده و برای محاسبه ی فشار از معادله ی حالت استفاده شده است. با توجه به مشکلات این روش در اعمال شرایط مرزی، در راستای رفع آن از ذراتghost برای مرزها استفاده شده و با توجه به شرط مرزی متناوب برای خروجی، نیرو، به منظور حرکت و شتاب دادن به ذرات سیال، به کار برده شده است. در زمینه ی اعتبارسنجی روشsph ، جریان poiseuille و جریان حول استوانه ی دو بعدی درون مجرا مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. سپس جریان ضربانی و جریان دائمی و غیرضربانی درون مجرای دچار گرفتگی با دیوار صلب بررسی گردیده است. در این قسمت گرفتگی ??% بر اساس قطر مجرا و اعداد رینولدز میانگین ??? و عدد رینولدز میانگین در حدود 780 با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه گردیده اند. همچنین گرفتگی ??% و اعداد رینولدز میانگین در حدود ?? و ??? نیز بررسی شده اند. در مجموع نتایج حاصل با دقت قابل قبولی برای روند جریان در یک دوره ی تناوب بدست آمده است. در نهایت نتایج مربوط به جریان ضربانی درون مجرای دچار گرفتگی با دیوار هایپوالاستیک ارائه شده است. در این قسمت برای گرفتگی ??% بر اساس قطر و عدد رینولدز میانگین در حدود ?? و ??، جریان جدایش، گردابه و نحوه ی حرکت ذرات دیوار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این قسمت، بیانگر این نکته می باشند که حرکت ذرات دیوار به شدت به متغیرهای جریان ضربانی و همچنین ضریب حجمی در معادله ی حالت وابسته است.

در این پژوهش، ساختار استاتیکی و دینامیکی قطره دوفازی با در نظر گرفتن دیدگاه لاگرانژی و استفاده از الگوریتم جدیدی در روش هیدرودینامیک هموار ذرات(sph) برای مسائل مختلف مدل¬سازی شده است. از آنجا که دقت در محاسبه فشار در مسائل مورد بررسی قابل¬توجه نمی¬باشد، از معادله شبه- تراکم با توجه به الگوریتم wcsph استفاده شده است. به منظور اعمال کشش سطحی، از نیروی پیوسته سطح با توجه به مزیت¬های به¬کارگیری نیروهای ماکروسکوپی نسبت به نیروهای میکروسکوپی، استفاده شده است. برای مدل-سازی زاویه تماس قطره استاتیک، برخلاف مطالعات دیگر که زاویه تماس موردنظر در بردار نرمال گذارده می¬شود، از الگوریتم¬های جدیدی شامل بهبود تابع رنگ ذرات مرزی و همچنین نیروی مماسی وارده در نقاط سه¬گانه استفاده شده است. این روش سبب بهبود مدل¬سازی ساختار فیزیکی قطره می¬شود. در مسائل دینامیک قطره مانند حرکت قطره بر روی سطح شیبدار، مشاهده شد که استفاده از الگوریتم¬های به کارگرفته شده موثر بوده که سبب کاهش تعداد معادلات پیچیده و در نتیجه کاهش زمان محاسبات می-شود. نتایج حاصل از مدل¬سازی استاتیک و دینامیک قطره با توجه به الگوریتم¬های ارائه شده نشان می¬دهد که الگوریتم¬های استفاده شده، در انطباق خوبی با مطالعات بررسی شده دارند. در این راستا مسائل مختلفی شامل تشکیل قطره در محیط بدون گرانش، برخورد قطرات در محیط بدون گرانش، تشکیل قطره استاتیک بر روی سطح جامد با زاویای تماس مختلف، بررسی حرکت قطره بر روی سطح شیبدار و برخورد قطرات بر روی سطح شیبدار با توجه به الگوریتم ارائه شده در روش sph بررسی و مورد تحلیل قرار گرفته است.

برای حل عددی معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر جریان سیال نیازمند به استفاده از شبکه نقاط یا مجموعه سلول ها هستیم. این شبکه نقاط عمدتاً به دو نوع تفکیک می شوند: 1. شبکه سازمان یافته (خطوط شبکه و نقاط آن دارای ترتیب خاصی باشد) 2. شبکه بی سازمان (خطوط شبکه و نقاط آن دارای ترتیب خاصی نباشد) در این پژوهش با استفاده از نرم افزار گمبیت شبکه ها ی سازمان یافته و بی سازمان در میدان جریان ایجاد کرده و با استفاده از نرم افزار فلوئنت و به روش حجم محدود چند مثال سیالاتی را حل نموده ایم که نتایج به صورت زیر خلاصه می شوند. در شبکه بندی سازمان یافته برای جریان بدون گرادیان با تغییر پارامترهای یکنواختی و تعامد شبکه شاهد افزایش یکسان در رسته خطای حل (از رسته 10-10) نسبت به شبکه کاملاً یکنواخت و متعامد هستیم (از رسته 16-10). در جریان های دارای گرادیان در شبکه متعامد و غیریکنواخت شاهد افزایش رسته خطای حل (به میزان 4 رسته) نسبت به شبکه مشابه در جریان بدون گرادیان هستیم. این در حالی است که در شبکه یکنواخت و غیر متعامد افزایشی در رسته خطای حل نسبت به شبکه مشابه در جریان بدون گرادیان مشاهده نمی گردد (از همان رسته قبلی 10-10). در ادامه با تغییر تمرکز در جهات مختلف شبکه با انتخاب نامناسب ضریب تمرکز (1.1) رسته خطا افزایش یافته و حتی در نقاطی که شبکه بازتر می شود خطای نتایج بیشتر نیز می شود (از رسته 4-10). سپس نتایج دو شبکه سازمان یافته و بی سازمان با تعداد سلول های یکسان را مقایسه نموده و مشاهده شد که شبکه بی سازمان دارای خطای بیشتری نسبت به شبکه سازمان یافته است. متعاقباً در شبکه بی سازمان با کاهش پارامتر انحراف از زوایای یکسان ( ) شبکه و پارامتر انحراف از ابعاد یکسان ( ) شبکه مشاهده شد که خطای حل شبکه کاهش می یابد ولی تأثیر پارامتر در کاهش رسته خطای حل به اندازه پارامتر نیست. در کل با انتخاب یک شبکه بی سازمان با انحراف از زوایای یکسان کمتر و یکنواخت تر خطای این نوع شبکه ها در نزدیکی دیواره ها تقلیل می یابد. در ادامه مثال هایی که دارای عوامل مختلفی مانند لایه مرزی، دنباله، تراکم پذیری و به ویژه موج ضربه ای هستند در نظر گرفته شده و به بررسی اثر تغییر پارامتر های موثر در شبکه سازی بر میزان خطای حل عددی آن ها پرداخته شده است.

در این تحقیق از روش المان طیفی جهت مدل سازی جریان سیال استفاده شده است.در این تحقیق تلاش شد تا با ارائه ی الگوریتمی جدید در گسسته سازی این عبارت، به کاهش هزینه های محاسباتی روش المان طیفی اقدام گردد. همچنین طی مراحل اجرای تحقیق با مشاهده کارآیی نامطلوب روش های حل میدان فشار، تلاش شد تا با ارائه ی روش تصحیح فشاری جدید، ضمن ارزای بهتر معادله پیوستگی، کارآیی روش المان طیفی بهبود یابد.

یکی از موثرترین راه های درمان سرطان، جلوگیری از وقوع پدیده ی متاستاز سلول های سرطانی است. یکی از دستگاه های بیوپزشکی که اخیراٌ برای تشخیص سلول های تومور در حال گردش و جداسازی آن ها از خون استفاده می شود دستگاه acba می باشد. این دستگاه از روش برچسب زنی سلول بهره می گیرد، به این صورت که با تزریق پادتن های مغناطیسی شده به نمونه ی خون فرد و استفاده از میکرومیکسر منفعل سعی می شود که پادتن ها به سلول سرطانی هدف بچسبند تا در مراحل بعد با اعمال میدان مغناطیسی جداسازی صورت گیرد. در این پایان نامه به بررسی نیروهای وارده بر سلول های زیستی و پادتن ها پرداخته شد و معادلات حاکمه بر حرکت این ذرات و سیال احاطه کننده به دست آمد. دو نوع میکرومیکسر موازی و shm به منظور ایجاد حداکثر میزان اختلاط پادتن ها با سلول سرطانی شبیه سازی شدند و بهینه سازی پارامتر های هندسی مهم این میکرومیکسرها نیز انجام شد. سپس اثر همه ی پارامترهای هندسی بر اختلاط به ترتیب اهمیت مشخص شد. رابطه ای برای بیان میزان اختلاط بر حسب متغیرهای هندسی موثر میکرومیکسر ارائه داده شد. نتایج نشان داد که میکرومیکسر shm بازدهی اختلاط بهتری نسبت به نوع موازی آن دارد.

در این مطالعه، میدان جریان مربوط به ایمپاکتور متقارن محوری در شرایط رقیق و در نسبت فشارهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو برای مدل کردن میدان جریان در اعداد نادسن 1/0، 01/0 و 0002/0 استفاده شده است. اعداد نادسن با استفاده از مقادیر فشار سکون در بالادست محاسبه شده اند. برای هر عدد نادسن، تاثیر مقادیر مختلف فاصله بین خروجی نازل و صفحه ایمپاکتور (l) و مقادیر مختلف نسبت فشار سکون بالادست به فشار محیط مورد مطالعه قرار گرفته است. در همه موارد، جت فراصوتی یا فزون فراصوتی در پایین دست نازل تشکیل می شود. نتایج مربوط به عدد نادسن 1/0 و 01/0 نشان می دهد بر خلاف میدان جریان عدد نادسن 0002/0، در برخورد جت فراصوتی با صفحه ایمپاکتور شاک اتفاق نمی افتد. تغییرات عدد چگالی ذره، سرعت محوری، دما و عدد ماخ در راستای محور جت و کانتورهای فشار کل و عدد ماخ در میدان جریان برای هر سه عدد نادسن 1/0، 01/0 و 0002/0 محاسبه و بحث شده اند. بطور کلی برای عدد نادسن 1/0 و 01/0، گاز با فشار مشخص در بالا دست از نازل خارج شده و تا رسیدن به فشار محیط بصورت یکنواخت منبسط میشود اما در میدان جریان عدد نادسن 0002/0 بجز در بعضی از نسبت فشارهای پایین، یک شاک کمانی در نزدیکی صفحه ایمپاکتور دیده میشود. قدرت و محل شاک به مقدار نسبت فشار (pr) و l/d بستگی دارد. نتایج نشان می دهد برای ??0.3 ( ?=(l?d)/?(p_0?p_b )که p0 فشار سکون بالادست و pb فشار محیط خارج است) تغییرات خواص جریان در راستای محور برای اعداد نادسن 0002/0 و 01/0 مستقل از نسبت فشار است. در تحقیق حاضر، همچنین حرکت ذرات نانو در میدان جریان ایمپاکتورهای فراصوتی/ فزون فراصوتی با دیدگاه لاگرانژین بررسی شده است. نمودار بازده جذب ایمپاکتور برای هر سه مقدار عدد نادسن 0002/0، 01/0 و 0.1 در مقادیر مختلف نسبت فشار و l/d محاسبه و رسم شده است. بطور کلی، قطر جدایش ایمپاکتور (قطر ذره ای که در آن بازده جذب ایمپاکتور برابر با 50% است را قطر جدایش ایمپاکتور گویند) با افزایش فاصله نازل تا صفحه ایمپاکتور کاهش می یابد. همچنین، برای جریانهای با اعداد نادسن 1/0 و 01/0 مقدار بازده جذب ایمپاکتور بیش از 95% است و نسبت فشار و فاصله نازل تا صفحه ایمپاکتور تأثیر قابل توجهی بر مقدار نشست ذرات روی صفحه یمپاکتور ندارد.

با اینکه دما و رطوبت بر روی سطح مخاط در مجرای بینی ثابت نمی باشد اما این فرض در بیشتر تحقیقات گذشته انجام شده است. مدل ارائه شده در تحقیق حاضر قادر به پیش بینی تغییرات دما و رطوبت بر روی` سطح مخاط بینی می باشد. با مقایسه ی نتایج جریان زمان مند تنفس با جریان دائمی، محدودیت های مدل سازی جریان تنفس به صورت دائمی مورد بحث قرار گرفته است. هم چنین مطالعات برای شرایط دمایی و رطوبتی مختلف محیط و نیز دبی های مختلف تنفسی صورت گرفته است و تأثیر این عوامل بر روی گرمایش و مرطوب شدن هوای تنفس شده و نیز تغییرات دما و رطوبت روی سطح مخاط بدست آمده است. در انتها به بررسی تأثیر جراحی توربینکتومی تحتانی بر روی میزان انتقال حرارت و رطوبت در مجرای بینی پرداخته شده است. این جراحی به صورت مجازی بر روی مدل محاسباتی صورت گرفته است و نتایج نشان می دهد که برداشتن توربینیت تحتانی به میزان قابل توجهی بر عملکرد گرمایش و مرطوب کردن هوای ورودی به بینی تأثیر می گذارد.

احتراق در مشعل های متخلخل به دلیل حضور ماتریس جامد، نسبت به احتراق در مشعل های شعله آزاد، مزیت هایی دارد. در این پایان نامه، احتراق پیش مخلوط متان در یک مشعل متخلخل چندلایه ای، با سینتیک شیمیایی مفصل، در رژیم جریان لایه ای و به صورت شبه یک بعدی، مدل سازی می شود. ماتریس های جامد به کار رفته در مشعل، خنثی، همگن و هم سان گرد هستند. به منظور مدل سازی بهتر پدیده های فیزیکی در مشعل، دامنه ی حل به سه ناحیه تقسیم می گردد. در این پژوهش جهت تعیین میدان جریان، معادلات پیوستگی، انرژی در فاز گاز، انرژی در فاز جامد و بقای گونه ها حل می شوند. جهت مدل سازی پدیده ی احتراق مکانیزم gri 3. مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور حل عددی مسأله از کد premix به همراه تصحیحات لازم استفاده می شود. هم چنین خواص ترمودینامیکی و انتقالی گونه های شیمیایی توسط زیربرنامه های مربوط و پایگاه داده های ترمودینامیکی و انتقالی موجود در بسته ی chemkin 2محاسبه می شوند. با انجام شبیه سازی های عددی ، برآورد و درک گسترده ای از عمل کرد مشعل به دست می آید. نتایج حالت پایه نشان می دهند که دمای حداکثر شعله نسبت به دمای شعله ی بی دررو بیش تر است. از نظر حرارتی، دو مشخصه ی پیش گرم شدن مخلوط گازها و افت دمای آن پس از جبهه ی شعله، مشعل متخلخل را از مشعل شعله آزاد متمایز می نمایند. مشاهده می شود که میزان انتشار آلاینده ها به ازای kw/m2 1 توان حرارتی، برای مشعل متخلخل به مراتب کم تر است. مطالعات پارامتری بیان می کنند که تغییر مقدار یک کمیت مربوط به یک ماتریس جامد در یک محدوده ی مشخص از تغییرات، اثر چندانی روی رفتار حرارتی مشعل در ناحیه ی ماتریس دیگر ندارد. تحلیل پایداری به وضوح نشان می دهد که شعله به خوبی در فصل مشترک ماتریس های جامد پایدار می باشد.

در این پژوهش یک مدل آئروالاستیک آسمان خراش به ارتفاع 442 متر با مقیاس 1800/1 از جنس ورق آلومینیوم با ضخامت یک میلی متر ساخته شده که ساخت مدل بر اساس به دست آوردن اعداد بدون بعد مهم از روش آنالیز ابعادی انجام گرفته است. سازه مدل در یک زاویه ثابت نسبت به باد قرار داشته و با شبیه سازی لایه مرزی در دو حالت مختلف یعنی دو نوع توزیع سرعت متفاوت در راستای ارتفاع، اثرات تنش القایی باد موردبررسی قرارگرفته است. آزمایشات توسط حس گر کرنش سنج انجام شده که با توجه به هندسه غیرمتعارف سازه مدل، در چهار بخش اصلی و نصب حس گرهای کرنش در یک راستا و پشت به باد، انجام شده است. سرعت باد با توجه به مقدار مقیاس شده از محاسبات اولیه 13 متر بر ثانیه می باشد. ماحصل نتایج به دست آمده از آزمایشات شامل: مقادیر کرنش بدنه مدل در برابر باد در دو حالت توزیع سرعت در لایه مرزی بوده که فرکانس ارتعاشات و دامنه نوسانات می باشد. سپس آزمایشات جریان برگشتی پیرامون سازه مدل توسط حس گر فیلم داغ انجام گرفته است. این آزمایش ها در 14 نقطه مختلف در جلو، پشت و روی بام سازه انجام شده است با توجه به توزیع سرعت در نقاط مختلف در اطراف سازه مدل، درصد شدت اغتشاشات جریان هوا نیز حتی در گودی و فرورفتگی های شکل سازه به دست آمده است. در انتها مقادیر خطاها در اندازه گیری و دقت نتایج با بیان دلایل، مورد بررسی قرارگرفته است.

در این پایان نامه به حل عددی جریان تراکم پذیر و آشفته جریان سیال حول بال و استوانه پرداخته شده است و تاثیر لبه حمله سینوسی در بال و همچنین موجی کردن استوانه روی ضرایب آیرودینامیکی آنها بررسی شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

کنترل فعّال جریان سیال بر روی مقطع بال، شاخه مهمی در صنعت هوافضاست. مطالعات پیشین بر روی روند بهینه¬سازی کنترل جریان بر اساس سعی و خطا، دانش و خلاقیت طراح استوار بوده است. چنین رهیافتی نمی¬تواند در مدت زمان کم، کیفیت و سرعت طراحی را بالا برد. بهره¬مندی موفقیت آمیز از دینامیک سیالات محاسباتی، و الگوریتم جستجوی کارآمد برای بهینه¬سازی پارامترهای طراحی باعث افزایش طرح¬های متفاوت و با کیفیت بالا شده است. کاربرد همزمان دینامیک سیالات محاسباتی با الگوریتم ژنتیک، یک روش بهینه¬سازی مقتدر و کارامد است و رسیدن به جواب بهینه برای طراحی¬ پارامترهای کنترل جریان را تضمین می¬کند. بنابراین از الگوریتم ژنتیک به عنوان روش بهینه¬سازی در دامنه متغیرها استفاده شده است. بدین منظور، روش رولت برای انتخاب والدین، روش¬های ترکیب جستجوی تصادفی و مستقیم برای چینش والدین، روش نمونه¬برداری یکنواخت تصادفی برای جفت کردن والدین و روش تقاطع یک نقطه¬ای برای تولید نسل جدید بکار گرفته شده¬اند. همچنین در انتها، از جهش 20% برای افزایش شانس ژن¬های فرزندانی که حضور ندارند استفاده شده است. تابع هدف نیز بصورت نسبت ضریب برا به ضریب پسا تعریف شده است. در این بررسی، 5 حالت مورد مطالعه قرار گرفته است. در تمام مطالعات، مکش، دمش و یا ترکیبی از آنها با پهنای 2 تا 4% وتر مقطع بال بر روی سطح بالایی مقطع بال ناکا0012 قرار داده شده که کنترل دمش و مکش را در عدد رینولدز 500000 و زاویه حمله 18 درجه شبیه¬سازی می¬کنند. حدود 100 اجراء در محدوده متغیرهای طراحی (سرعت، زاویه و موقعیت جت) برای هر مورد انجام شده است. مکانیزیم فیزیکی که کنترل جریان مکش و دمش را انجام می¬دهد، محاسبه و آنالیز شده و مقادیر بحرانی سرعت، موقعیت و زاویه مکش و دمش مورد بررسی قرار می¬گیرند. همچنین بر اساس نتایج جت تنهایِ مکش/دمش بر روی مقطع بال ناکا0012، پارامترهای طراحی سیستم ترکیبی ارائه شدند. هدف الگوریتم در ارتباط با کد حل کننده جریان، هدایت حرکت دو جت بر روی سطح بالایی مقطع بال است. سپس مقادیر بهینه قابل قبول در محدوده پارامترهای کنترل محاسبه شده¬اند. مورد اول، مکش سه متغیره است که موقعیت، سرعت و زاویه مکش تحت دامنه مشخص برای هر پارامتر بهینه شده¬اند. پارامترهای بهینه برای این مورد سرعت 12.3 متربرثانیه، زاویه 60- درجه نسبت به افق و موقعیت مکش 12 تا 15% وتر مقطع بال هستند. در این مورد تابع هدف به میزان 32% افزایش یافته و ورتکس بصورت کامل از بین رفت. مورد دوم دمش با سیال مشابه است. بهینه¬سازی بر روی سرعت، موقعیت و زاویه جت دمنده شروع شد و در نهایت در 42 تا 46% وتر مقطع بال، سرعت 30.5 متربرثانیه و زاویه 16.1 درجه نسبت به افق، حل الگوریتم ژنتیک همگرا شد. در این مورد تابع هدف 24% افزایش یافت. سومین مورد، دمش با گاز سنگین¬تر از سیال عامل (زنون) بود. همان پارامترها بهینه شدند و در نهایت، سرعت 41.8 متربرثانیه، موقعیت دمش 13.4 تا 16.4% وتر مقطع بال و زاویه دمش 18.5 درجه نسبت به افق، بهترین حل برای این مورد بود. همچنین تابع هدف به میزان 17% افزایش یافت. دمش دو متغیره چهارمین مورد مطالعه بود. بخاطر جواب بدیهی سرعت مورد اول، این مورد با دبی جرمی ثابت تعریف شد. فقط دو پارامتر توسط الگوریتم ژنتیک تغییر می¬کنند و پارامتر سوم از روی نرخ دبی جرمی محاسبه می¬شود. موقعیت مکش 19.7 تا 23.1% وتر مقطع بال و زاویه مکش 97- درجه نسبت به افق، حل بهینه در این مورد بود. سرعت محاسبه شده توسط دبی ثابت و پارامترهای بهینه شده الگوریتم ژنتیک، برابر 5.91 متربرثانیه بدست آمد. در این مورد تابع هدف 53% افزایش یافت. آخرین موردی که مطالعه شد، ترکیب مکش و دمش بود. هر کدام از این سیستم¬ها سه پارامتر دارند که الگوریتم ژنتیک باید آنها را بهینه کند: سرعت، موقعیت و زاویه. در نهایت، سرعت دمش 33 متربرثانیه، زاویه دمش 15 درجه نسبت به افق، موقعیت دمش 15 تا 18% وتر مقطع بال، سرعت مکش 11 متربرثانیه، زاویه مکش 105- درجه نسبت به افق و موقعیت مکش 27 تا 30% وتر مقطع بال، بهترین حل برای این مورد بود. تابع هدف در این مورد بهترین تابع هدف است و تا 77% افزایش یافت. در نهایت بدین نتیجه رسیدیم که الگوریتم ژنتیک برای کنترل جریان مقطع بال، یک کاربرد بهینه موفقیت-آمیز است.

هدف از انجام این تحقیق مطالعه اثر بادگیر بر روی ضریب پسا در کامیونها می باشد. برای این منظور، شبیه سازی عددی جریان دوبعدی متلاطم اطراف مدلهایی از کامیون با داشتن بادگیر و بدون بادگیر مورد بررسی قرار گرفته است .

بررسی اثر سطحی زمین بر روی هواپیما در حین بلند شدن و نشستن و یا وسایلی که به مدت طولانی در مجاورت زمین پرواز می کنند از اهمیت ویژه ای برخوردار است . در مجاورت زمین ضرایب آیرودینامیکی به طور قابل توجهی با ارتفاع تغییر می کنند. حرکت جسم در مجاورت زمین مدهایی را ایجاد می کند که کاملا با مشخصه های خارج از اثر سطحی زمین فرق می کند و ممکن است جسم در این مدها ناپایدار باشد. در کل بررسی اثر سطحی زمین موجب طراحی واقعی کنترل کننده های پروازی می شود، طوریکه بتوانند هواپیما یا جسم پرنده را در مجاورت زمین به خوبی هدایت کنند. در این پژوهش ، ابتدا مشتق های آیرودینامیکی، بدون در نظر گرفتن اثر سطحی زمین، با استفاده از روابط موجود در مرجع datcom محاسبه می شوند. این درون یابی، جهت محاسبه مشتق های پایداری در این پژوهش انجام شده است . جهت محاسبه مشتق های پایداری با در نظر گرفتن اثر سطحی، در ابتدا با استفاده از ضرایب آیرودینامیکی وابسته به ارتفاع که قبلا محاسبه شده، مشتق های آیرودینامیکی وابسته به ارتفاع محاسبه می شوند. در مرحله بعد، اثر سطحی زمین در معادلات حرکت وارد می شود و سپس معادلات حرکت حول یک وضعیت دائمی خطی سازی می شود، و در نهایت معادله مشخصه پایداری جسم که ضرایب آن وابسته به ارتفاع می باشند بدست می آید. جهت تحلیل پایداری، ریشه های معادله مشخصه جسم در نمودار r-locus بر حسب ارتفاعات مختلف رسم می شود و سپس با استفاده از معیار پایداری r-locus می توان بر روی پایداری جسم در مدهای حرکتی آن بحث کرد. دست آوردهای این روش بررسی با نتایج موجود در مراجع دیگر مقایسه شد که نتایج رضایت بخشی را داشت .

یک برنامه کامپیوتری جهت حل معادلات جریان غیرلزج در نازل های برون از مرکز سه بعدی و همچنین نازل های هم مرکز سه بعدی تهیه شده است . در حل معادلات از روش حجم کنترل (cell-centered fintie volume)، مبتنی بر حل تقریبی مسئله ریمان roe استفاده شده است . برای نشان دادن دقت و قابلیت این برنامه، نتایج حاصل دشه از نازل های هم مرکز دایروی با جواب مسئله یک بعدی مورد مقایسه قرار گرفته و سپس نتایج جریان دایمی و غیردایمی نازل های برون از مرکز همگرا-واگرا ارائه شده است . نتایج برای نسبت مساحت ها و فشارهای متفاوت و مقادیر متفاوت عدد ماخ ورودی است .

هدف از انجام این تحقیق حل معادلات ناویر - استوکس تراکم ناپذیر آرام حول ایرفویل در نزدیکی سطح بروش سرعت - چرخش می باشد. در این روش، مقادیر چرخش از حل معادله انتقالی چرخش و مقادیر سرعت از حل معادلات پواسون سرعت در مختصات منحنی الخط بدست می آید، پس از حل جریان و بدست آمدن سرعتها فشار در درون میدان با استفاده از معادله پواسون فشار حل شده است. البته در صورتیکه نخواهیم فشار را در کل میدان بدست آوریم انتخاب دومی هم برای محاسبه فشار نسبی روی سطح وجود دارد بطوریکه فشار روی سطح با استفاده از مقادیر چرخش بدست می آید.برای اسفتاده از سرعتها بعنوان متغیر وابسته چند انتخاب وجود دارد. در این تحقیق نشان داده شده است که جوابهای حاصل از حل معادلات با سرعتهای کارتزین بدون در نظر گرفتن تمهیدات خاص، معادله پیوستگی و تعریف چرخش را ارضا نخواهد کرد. در این تحقیق از سرعتهای غیرهمنواخت به عنوان متغیر وابسته استفاده شده است. برای حل معادله انتقالی چرخش از روش رانگ - کوتای مرتبه دوم و در حل معادلات سرعت از تعریف چرخش و معادله پیوستگی در شکل گسسته معادلات استفاده شده است. برای اطمینان از صحت نتایج بدست آمده، جریان درون یک حفره مربعی شکل با شبکه کارتزین و یک شبکه کاملا غیرعمود با اعوجاج بالا، جریان درون حفره قطبی شکل، انبساز تدریجی درون یک کانال متقارن و همچنین در جریان روی ایرفویل 0012‏‎naca‎‏ و زاویه حمله صفر مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج دیگر محققین مقایسه شده است. برای تایید صحت نتایج زمانی، جریان حول استوانه دو بعدی در عدد رینولد 3000 حل شده است.در این تحقیق نشان داده شده است که برای 0012‏‎naca‎‏ در زوایای حمله پایین، اثر سطح باعث کاهش نیروی برا می شود. اما با افزایش زاویه حمله اثر سطح باعث افزایش ضریب برا و همچنین افزایش ضریب عملکرد ایرفویل می شود. افزایش تقریبا خطی شکل ضریب برا با زاویه حمله خارج از اثر سطح و غیرخطی شدن آن در کنار سطح از دیگر نتایج بدست آمده در این تحقیق بوده است.