چکیده: نقص تئوری ناویر استوکس برای تشریح فیزیک سیالات غیر نیوتنی مانند خون، محلولهای پلیمری، رنگها، روغنهای مشخص و گریسها منجر به توسعه تئوریهای متعددی در مورد سیالات غیر نیوتنی شده است. در بین مدلهای فراوانی که برای تشریح سیالات غیر نیوتنی بکار میرود نوع خاصی از آنها با عنوان سیالات نوع دیفرانسیلی بیشتر مورد توجه قرارگرفته اند. در این مطالعه، جریان یکی از کاملترین سیالات غیر نیوتنی موجود، بنام سیال مرتبه چهار در داخل کانال متخلخل بررسی شده است. سیال جانبی با سرعت ثابت از طریق صفحه بالایی وارد کانال شده و با همان سرعت از طریق صفحه پائینی از کانال خارج میشود. پاسخها بر حسب پارامتر کمکی بیان شده است و این پارامتر بگونه ای بهینه سازی شده است که دقیقترین پاسخها حاصل شود.. معادله حاکم بر جریان بوسیله دو روش تحلیلی ham و hpm حل شده است در جداول مربوط به تغییر پارامترها مقادیر حاصل از دو روش را نشان دادیم. اختلاف مقادیر حاصل از دو روش بسیار کم بوده و لذا می توان به راحتی به پاسخها اعتماد نمود. نتایج حاصل از تحقیق بدین صورت است که با افزایش پارامترهای مربوط به عدد رینولدز ، پارامتر ویسکوالاستیسیته، پارامتر سیال مرتبه چهار و پارامتر مربوط به سیال مرتبه سه مقدار سرعت سیال مرتبه چهارم کاهش می یابد. البته تاثیر هریک بر پروفیل سرعت به عوامل بسیاری بستگی دارد. بعنوان مثال تاثیر پارامتر ثابت لامه، ، در مقادیر کوچکتر، ، بشتر است تا مقادیر بزگتر آن. همچنین در اعداد رینولدز عرضی پائینتر، تاثیر هریک از پارامترها بسیار بیشتر است. به عبارت بهتر هرچه عدد رینولدز عرضی افزایش یابد تاثیر سایر پارامترها کاهش می بابد. نکته مهم دیگر مربوط به انحراف پروفیل سرعت در رینولدزهای جانبی مختلف میباشد. بدین صورت که هرچه رینولدز بیشتر میشود پروفیل سرعت از سمت دیواره تحت دمش بیشتر به سمت دیواره تحت مکش منحرف میشود. البته در حالت خاص که دیواره متخلخل نباشد (تزریق و مکش سیال از طریق دیواره ها وجود نداشته باشد) نیز پروفیل سرعت برای سیال مرتبه چهارم کاملا" متقارن نیست بلکه اندکی انحراف دارد که این انحراف مربوط به پارامتر می باشد. در پایان نیز تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف در اعداد رینولدز عرضی مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند.

بهینه سازی در حل مسائل پیچیده و واقعی مهندسی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، این بهینه سازی به طور معمول می تواند با استفاده از قیود نامساوی یک تابع با چندین متغیر را مینیمم یا ماکزیمم سازد. به طور کلی فرآیند بهینه سازی به صورت پیدا کردن یک مجموعه از مقادیر برای یک بردار طراحی تعریف می گردد، که منجر به پیدا شدن یک مقدار بهینه از یک تابع هدف می شود. در مسائل بهینه سازی چند هدفه، چندین تابع هدف وجود دارد که باید به صورت گروهی و همزمان بهینه گردند. در هواپیماهای جنگنده برای داشتن سرعتهای مافوق صوت، بایستی بر یک نیروی درگ شدید که در نزدیکی سرعت صوت اتفاق می افتد غلبه کرد. یک روش ساده برای فراهم نمودن نیروی رانش مورد نیاز برای غلبه بر این نیروی درگ، اضافه نمودن یک پس سوز به هسته موتور توربوجت می باشد. در توربوجت های معمولی هنگامی که گازهای خروجی از موتور خارج می شود، هنوز مقداری اکسیژن و سوخت مصرف نشده وجود دارد که در قسمت پس سوز با مشتعل ساختن دوباره این گازها و افزودن مقداری سوخت اضافه به آن، نیروی رانش را به طور قابل توجهی افزایش می دهند. مزیت استفاده از پس سوز افزایش نیروی رانش و عیب آن نیز مصرف بالای سوخت می-باشد، که این امر موجب استفاده کوتاه مدت از این وسیله در موتور توربوجت شده است. اصطلاحا گفته می شود، زمانی که پس سوز روشن است موتور در حالت تر و زمانی که خاموش است در حالت خشک کار می کند. در اینجا بهینه سازی ترمودینامیکی موتورهای توربوجت با پس سوز، با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه و بر اساس مرتب سازی غیر برتر انجام شده است. نیروی جلوبرنده ویژه، مصرف ویژه سوخت، بازده حرارتی و بازده رانشی به عنوان توابع هدف و عدد ماخ، نسبت فشار کمپرسور، دمای ورودی توربین و دمای خروجی پس سوز نیز به عنوان متغیرهای طراحی در نظر گرفته شده اند. از الگوریتم فوق ابتدا برای بهینه سازی ترکیب های دوتایی از این توابع هدف و سپس برای بهینه سازی چهار تابع هدف همزمان استفاده گردیده است. نتایج نشان می دهد که جوابهایی که در حالت دو هدفی بدست می آیند، مرز جوابهای حاصل از بهینه سازی چهار هدفی می باشند، بنابراین بهینه سازی چهار هدفی، جوابهای بهینه ترمودینامیکی گسترده تری را از موتور توربوجت با پس سوز در اختیار طراح قرار می دهد.

امروزه کاربرد بهینه سازی در فرآیندهای صنعتی و طراحی مهندسی بر کسی پوشیده نیست. با کاهش مداوم مواد اولیه و افزایش هزینه های تولید، اهمیت این شاخه به طور روز افزونی در حال افزایش می باشد. از جمله ی کاربردهای بهینه سازی می توان به استفاده از تکنیک های بهینه سازی در طراحی تجهیزات الکترونیکی در معرض شار حرارتی اشاره نمود. وسایل الکتریکی در زندگی روزمره نقش قابل توجهی دارند و کاربرد قابل اطمینان و طول عمر این وسایل رابطه ی مستقیمی با دمای کارکرد این تجهیزات دارند، به طوری که پایین نگاه داشتن دمای کارکرد این تجهیزات از جمله مهمترین هدفهای شرکتهای سازنده آنها می باشد. هدف از این تحقیق بررسی عددی و یافتن مقداری کمینه برای حداکثر دمای منبع گرم به ازای اندازه های مختلف منبع حرارتی گرم وسرد، و دیگر پارامترهای مختلف حاکم بر مسئله در جریان جابجایی آزاد و درون یک محفظه ی مربعی دو بعدی می باشد. در پایان نامه حاضر علاوه بر بررسی و بهینه سازی مکان منبع گرم ، به بهینه سازی مکان منبع سرد نیز پرداخته می شود. همچنین در بخش بهینه سازی ،پس از مقایسه ی کارایی دو الگوریتم بهینه سازی ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی به روش گروه ذرات، از الگوریتم مناسب تر برای بهینه سازی مسئله استفاده شده است. در نهایت نیز مسئله مورد بررسی توسط شبکه عصبی مدل شده و مدل بدست آمده توسط الگوریتم بهینه سازی منتخب در مرحله قبل بهینه می شود. نتایج بدست آمده در این پایان نامه نشان داده است که الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات از نظر همگرایی کارایی بالاتری نسبت به الگوریتم ژنتیک کلاسیک دارا می باشد. همچنین بکارگیری رهیافت ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم بهینه سازی باعث کاهش قابل ملاحظه زمان لازم برای فرایند بهینه سازی می شود.

در این رساله، جریان های الکتروسینتیک در طول کانال های با ابعاد بسیار ریز و با اندازه های میکرومتر تا نانومتر مورد بررسی قرار گرفته است. زمینه ی تخصصی مورد توجه در این پژوهش در پیل های سوختی غشای تبادل پروتونی (pem) و صنایع پزشکی و دارورسانی کاربرد فراوان دارد. معادلات حاکم بر رفتار سیال در این شرایط از نظریه ی پواسون – بولتزمن و نیز روش های اصلاحی موجود به دست آمده است. مانند بسیاری دیگر از مسایل مکانیک سیالات از معادلات ناویر – استوکس استفاده شده و شرایط مرزی نیز بر اساس شرایط تعادل الکتروشیمیایی در نظر گرفته شده است. ابتدا معادلات عمومی حاکم بر جریان الکتروسینتیک در دستگاه مختصات منحنی الخط به دست آمده و با توجه به فیزیک مساله، در آن ساده سازی هایی صورت گرفته است. در ادامه، برای نانوکانال های با پتانسیل زتای پایین، معادلات به صورت تحلیلی با استفاده از معادلات بسل تعمیم یافته حل شده است. در ادامه، همین معادلات با روش تقریبی hpm نیز مورد بررسی قرار گرفته و صحت پاسخ های روش hpm با یکدیگر مقایسه شده است. برای صحه گذاری، با استفاده از الگوریتم تفاضل محدود، حل عددی این معادلات هم به دست آمده و هرسه نتیجه با هم مقایسه گردیده اند. سپس، برای نانوکانال های با پتانسیل زتای بالا، با توجه به این که حل تحلیلی غیر ممکن به نظر می رسد، از یک الگوریتم عددی برای مدل سازی استفاده شده است. الگوریتم به کار رفته در حل معادله، ترکیب ایده های الگوریتم تفاضل محدود، نیوتن – رافسن و بسط تیلور بوده است. همچنین، حل hpm این مساله هم مد نظر بوده و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. تغییر طبیعت رفتار سیال از نیوتنی به غیر نیوتنی نیز در این رساله مورد توجه قرار گرفته و از الگوی رفتاری توانی برای سیال غیر نیوتنی استفاده شده است. به این ترتیب، با در نظر گرفتن متغیر بودن دما، اثرات تغییر دما بر خروجی های مساله مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که به طور کلی، توزیع پتانسیل و سرعت از الگوی جریان درپوشی شکل تبعیت می کنند. در مواردی که با استفاده از فرض های ساده کننده، معادله ی پواسون – بولتزمن به شکل خطی درمی آید، عمده ی خطا در داخل حلقه ای میان مرکز لوله و دیواره ی کانال بروز می کند که می تواند در مواردی که پتانسیل زتای بالا وجود داشته باشد، صحت خروجی های مساله را با مشکل اساسی مواجه نماید. همچنین، نتایج نشان می دهد که در صورت استفاده ی درست از روش های تقریبی نظیر روش hpm پاسخ های قابل قبولی از این روش حاصل می شود. همچنین، با در نظر گرفتن تغییرات دما، مشخص می شود که دما روی بسیاری از پارامترهای مهم جریان الکتروسینتیک نظیر توزیع پتانسیل، توزیع سرعت و تحرک پذیری الکترواسمزی به شدت تاثیرگذار است. همچنین، با شبیه سازی سیال غیر نیوتنی، مشخص شده است که هرچه رفتار سیال به سوی منقبض شوندگی پیش رود، الگوی سرعت، به الگوی ایده آل جریان سیال در نانو کانال نزدیک تر شده و از سوی دیگر بیشینه ی قابل دست یابی در توزیع سرعت، با منقبض شوندگی رو به کاهش دارد. نتایج نشان داده است که تحرک پذیری الکترو اسمزی به شدت تحت تاثیر طبیعت سیال غیر نیوتنی قرار می-گیرد، به طوری که در سیالات منقبض شونده، هرچه از دیواره فاصله ی بیشتری گرفته می شود، تحرک پذیری الکترو اسمزی کاهش می یابد، حال آن که در سیالات منبسط شونده، با فاصله از دیواره تحرک پذیری الکترواسمزی افزایش می-یابد. لازم به ذکر است که تغییرات پتانسیل زتا و طول بی-بعد دبی – هوکل به شدت روی نتایج مدل سازی تحرک پذیری الکترواسمزی موثر است.

در این مطالعه از روش شبکه بولتزمن برای شبیه سازی جریان نانوسیال و انتقال حرارت جابه جایی آزاد موجود بین دو استوانه افقی در حضور میدان مغناطیسی استفاده شده است. آب به عنوان سیال پایه در نظر گرفته شده و نانو ذرات مختلف ، ، و به آن افزوده می شود. برای شبیه سازی نانو سیال از مدل های ماکسول-گرانت و بریکمن به ترتیب برای ضریب رسانش حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی استفاده می گردد. علاوه براین از روش توابع پخش مختلف برای مدل سازی میدان مغناطیسی استفاده شده است. همچنین تاثیر پارامترهایی نظیر درصد حجمی نانو ذرات، عدد هارتمن، عدد رایلی، نسبت منظر، موقعیت قائم قرار گیری سیلندر گرم داخلی و اثر شکل هندسی سیلندر گرم داخلی روی الگوی جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با مطالعات عددی گذشته نشان می دهد که حل به کمک روش شبکه بولتزمن از دقت خوبی برای مدل سازی این سیستم برخوردار است. نتایج نشان می دهد که با انتخاب نانوذرات مس می توان به حداکثر نرخ انتقال حرارت دست یافت. حداکثر مقدار تابع جریان و عدد ناسلت رابطه مستقیم با عدد رایلی و درصد حجمی نانوذرات و رابطه عکس با عدد هارتمن دارد. همچنین با توجه به نتایج می توان گفت به طور کلی اضافه کردن ذرات نانو در اعداد رایلی پایین و اعداد هارتمن بالا، افزایش نرخ انتقال حرارت بیشتری را به دنبال خواهد داشت. به علاوه نتایج حاکی از این است که الگوی خطوط جریان و خطوط همدما، تعداد و اندازه گردابه ها به شدت وابسته به نسبت منظر، موقعیت قرارگیری و شکل هندسی سیلندر داخلی می باشد.

امروزه تولید همزمان و بازیافت انرژی از منابع قابل بازیافت در صنعت، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. گازهای داغ خروجی از اگزوز موتورهای احتراق داخلی، درصد زیادی از گرمای اتلافی موتور را به خود اختصاص می دهد. در این پژوهش، دود خروجی از اگزوز یک موتور احتراق داخلی و قابلیت های آن به عنوان یک منبع انرژی، مورد مطالعه قرار گرفته است. از آنجا که جریان دود دارای انرژی حرارتی بالایی ست، می توان در مورد قابلیت کاردهی آن به عنوان یک خاصیت ترمودینامیکی بحث کرد. علاوه بر تحلیل ترمودینامیکی و اگزرژی گازهای داغ اگزوز، دود خروجی از یک موتور دیزل 4 سیلندر 87/3 لیتری با حداکثر توان 20 کیلووات مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفته است. از گازهای داغ خروجی از اگزوز موتورهای احتراق داخلی می توان به عنوان یک منبع انرژی در سامانه سرمایش جذبی استفاده کرد. سیکل های جذبی برخلاف سیکل های تراکمی به کار ورودی مکانیکی جهت راه-اندازی کمپرسور نداشته و آلودگی زیست محیطی بسیار کمتری دارند. در پژوهش حاضر، یک سیستم جذبی آب- آمونیاک با اتصال خروجی اگزوز موتور فوق الذکر به ژنراتور آن، راه اندازی گردیده و دمای داخل یخچال، ضریب عملکرد و ظرفیت سرمایش قابل حصول در بارهای مختلف موتور مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین میزان دبی دود ورودی به یخچال به عنوان عاملی موثر در کمیت های فوق بررسی شده است. طی آزمایشات مختلف، افزایش بار موتور باعث افزایش دما، اگزرژی و دبی دود خروجی شده و ظرفیت سرمایش و ضریب عملکرد یخچال جذبی بهبود یافته است. دمای داخل یخچال مزبور بسته به بار موتور، پس از 15 تا 35 دقیقه شروع به کاهش کرده و پس از حدود 5/2 ساعت از شروع آزمایش، به دمای حالت پایدار بین 6/9- تا 12- درجه سانتیگراد رسیده است.

در این پایان نامه، تأثیر وجود صفحه جداکننده بر جریان و میدان انتقال حرارت حول سیلندر مربعی زاویه دار با زاویه 45 که درون یک کانال قرار گرفته است به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق جریان آرام، دوبعدی و برای چهار عدد رینولدز (50،100،200،300=re) ارائه گردیده است. تأثیر تغییر فاصله طولی بین صفحه جداکننده و سیلندر، تغییر زاویه صفحه جداکننده و طول های مختلف صفحه جداکننده بر میدان جریان و انتقال حرارت و همچنین تأثیر صفحه جداکننده در کانال با نسبت انسداد مختلف در این پ‍ژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. میدان انتقال حرارت برای دو حالت کانال با دیواره گرم و سیلندر سرد و کانال با دیواره های آدیاباتیک و سیلندر گرم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاضر یک تطابق مناسب با نتایج مطالعات قبلی از خود نشان می دهند. نتایج حاصل نشان می دهد که فاصله های معینی بین سیلندر و صفحه جداکننده وجود دارد که در آن، ضریب پسا و عدد ناسلت متوسط به طور ناگهانی افزایش می-یابند. همچنین با بررسی تأثیر همزمان اثر صفحه جداکننده بر ضریب پسای کل و انتقال حرارت جهت تعیین بهترین موقعیت، پارامتر به عنوان معیاری برای به دست آوردن موقعیت بهینه محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهد که در حالت اول بیشترین افزایش مقدار پارامتر ، نسبت به حالت بدون صفحه جداکننده در زاویه و در مکان و re=300رخ می دهد. به همین ترتیب در حالت دوم نیز ماکزیمم افزایش در موقعیت درre=300 و در زاویه و مکان اتفاق می افتد.

فیلترها شبکه های از فیبرهای نازک هستند که عموماً برای جمع آوری مایع از آئروسلها مورد استفاده قرار میگیرند در طول فرایند فیلتر، قطرات به سطح جامد فیبرها برخورد میکنند. در این پژوهش برخورد یک قطر? نیوتنی به یک فیبر نازک با مقطع دایروی با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا پدید? سقوط آزاد قطر? نیوتنی در محیط ساکن شبیه سازی شد و با پژوهشهای عددی انجام شده مقایسه گشت. در این شبیه سازی اثر اعداد بی بعد eo و oh در تغییر شکل قطره مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از این بخش مطابقت زیادی با پژوهشهای انجام شد? پیشین داشتهاند. در گام بعدی، برخورد یک قطر? نیوتنی به یک مانع دایروی شبیه سازی شد. هدف از این شبیه سازی بدست آوردن سرعت و شعاع آستانه جذب میباشد که در فیلترها دارای اهمیت است. برای این منظور شعاع آستانه جذب در سرعتهای متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان میدهند که اگر سرعت برخورد کوچکتر از سرعت بحرانی (آستانه جذب) باشد قطره به طور کامل به فیبر میچسبد در حالی که اگر سرعت بزرگتر از سرعت بحرانی باشد قطره از فیبر عبور می کند و ممکن است تنها بخش کوچکی از سیال بر روی فیبر باقی بماند. از سوی دیگر با افزایش سرعت، شعاع بحرانی قطره کاهش مییابد، به عبارت دیگر با افزایش قطر قطره، سرعت بحرانی برخورد، که در آن قطره بطور کامل توسط فیبر جذب میگردد، کاهش می یابد.

موتورهای گازسوز که دارای بازده بیشتری در زمینه تولید توان الکتریکی نسبت به توربین گاز می باشند تقاضای بیشتری برای استفاده در تولید توان و بازیابی توان دارند. سازندگان موتور به دنبال پیشرفت موتور گازسوز بزرگ بوده و به مدلهایی که خروجی آنها در حد موتور دیزل بالاست، جنبه تجاری داده اند. به هرحال، راندمان تولیدی این موتورها نسبت به موتور دیزل پایه کم می باشد. نیاز برای یک تکنولوژی احتراق موثر قابل قبول برای مخلوط گاز بسیار رقیق که تقاضا برای بازده بالا، خروجی بالا وآلاینده های کم را برآورده کند، در موتور گاز سوز احساس می شود کهس یک راه برای احتراق مخلوط های رقیق استفاده از پیش محفظه احتراق می باشد. در این پروژه، مدل سازی cfd احتراق یک موتور 12سیلندری بدون پیش محفظه (اشتعال مستقیم) و مدل پیش-محفظه دار با قطر سیلندر 150 میلیمتر و طول مسیر 180 میلیمتر به کمک نرم افزار fire انجام شده است. از اینرو، بررسی پارامتری هندسه پیش محفظه شامل بررسی تعداد، جهت گیری و قطر روزنه های نازل و حجم پیش محفظه احتراق می باشد. درنهایت حجم پیش محفظه متناظر با 9/2% از حجم تراکم، تعداد 4 روزنه با قطر 35/2 میلیمتر (مساحت 385/17 میلیمتر مربع) و جهت گیری 75 درجه به عنوان هندسه بهینه برای پیش محفظه انتخاب شدند.

موتورهای احتراق داخلی گاز سوز، مدتهاست که به عنوان موتورهای ثابت در کارخانجات و نیروگاه ها استفاده می شوند. در سال های اخیر تقاضا برای حفظ محیط زیست و بکار گیری سوخت های جایگزین، بازار تولید را به سمت سامانه های تولید قدرت با استفاده از موتور های گاز سوز بزرگ سوق داده است. یکی از مشکلات اصلی کاربرد گاز طبیعی فشرده به جای بنزین و دیزل، افت توان در موتور است که علت اصلی آن کاهش بازده حجمی و افزایش تاخیر در اشتعال می باشد. یکی از راه های کم کردن افت توان، بهینه سازی محفظه احتراق به منظور افزایش سرعت احتراق است. در تحقیق حاضر که در جهت توسعه موتور ملی گازسوز د87 می باشد به بررسی اثر شکل کاسه ی پیستون و موقعیت قرارگیری شمع در سر سیلندر بر روی عملکرد و میزان آلایندگی موتورهای گاز سوز پرداخته شده است. برای این منظور از دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی avl fire برای شبیه سازی سیکل باز موتور که شامل سه مرحله مکش، تراکم و احتراق می باشد استفاده شده است. ابتدا نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی صحه گذاری شده تا قابلیت اعتماد سایر نتایج برای بحث و مقایسه فراهم گردد. سپس با شبیه سازی سه شکل مختلف برای پیستون و چهار موقعیت متفاوت قرارگیری شمع در سر سیلندر برای هر کدام از شکل های پیستون، میزان فشار و دمای حاصل شده در داخل سیلندر و مقدار آلایندگی آن ها با هم مقایسه گردیده است. نتایج نشان داده است که محفظه احتراقی که بهترین اختلاط و مناسب ترین آشفتگی را ایجاد کند عملکرد بهتری داشته و میزان آلایندگی کمتری نیز حاصل می دهد.

در این پژوهش برخورد یک قطر? غیر نیوتنی به یک فیبر نازک با مقطع دایروی با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا، جریان سیال غیرنیوتنی با مدل توانی در یک حفر? مربعی که دیواره های بالایی و پایینی آن دارای سرعتی برابر و همجهت می باشند، شبیه سازی گشت و با نتایج عددی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی کاملاً منطبق بر نتایج پژوهش های انجام شد? پیشین بوده است. در ادامه، برخورد یک قطر? غیر نیوتنی با مدل توانی به فیبر شبیه سازی شد. جهت انجام اعتبار سنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی در حالت n=1، که معادل رفتار سیال نیوتنی است، با نتایج حاصل از پژوهش تجربی مقایسه شد که نتایج با دقت مناسبی با نتایج تجربی ارائه شده مطابقت داشته است. جهت درک تفاوتهای رفتار یک سیال غیر نیوتنی در مقایسه با یک سیال نیوتنی، چگالی ، کشش سطحی و ضریب ویسکوزیت? مدل توانی به ترتیب برابر چگالی ، کشش سطحی و ویسکوزیت? آب قرار داده شد و با تغییر شاخص سیال توانی ، تغییر رفتار قطر? غیر نیوتنی بررسی و با نتایج بخش قبل مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان می دهند که با تغییر مقدار n قطره رفتار های متفاوتی از خود نشان میدهد. در سیالات برشی نازک ، با کاهش شاخص سیال توانی n، در یک سرعت ثابت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. اما در سیالات برشی ضخیم ، با افزایش شاخص سیال توانی در یک سرعت ثابت شعاع آستان? جذب افزایش خواهد یافت. همچنین، در سیالات برشی نازک، در اعداد n کوچک، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. در سیالات برشی ضخیم نیز، در اعداد n بزرگ، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش می یابد اما این روند در سرعت های بالا کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان دهند? آن است که بطور کلی، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب قطره کاهش مییابد، به عبارت دیگر با افزایش قطر قطره، سرعت آستان? جذب، که در آن قطره بطور کامل توسط فیبر جذب میگردد، کاهش مییابد. نتایج حاصل از برخورد قطرات غیرنیوتنی به فیبرهای آبدوست نشان می دهند که فیبرهای آبدوست با افزایش نیروی موئینگی تمایل به حفظ قطره داشته و در مقابل نیروهای اینرسی و گرانش مقاوت بیشتر از خود نشان می دهند. لذا، شعاع آستان? جذب را در مقایسه با فیبرهای آبگریز افزایش می دهند. بلعکس، در فیبرهای آبگریز، تمایل قطره به تر نمودن فیبر کاهش یافته و قطره پس از برخورد به فیبر تمایل به بازگشت از سطح را از خود نشان می دهد. در واقع، در فیبرهای آبگریز نیروی موئیینگی سهم کمتری در حفظ قطره بر روی فیبر ایفا مینماید. بنابراین شعاع آستان? جذب در این فیبرها کاهش می یابد.

استفاده از سوخت گاز طبیعی به عنوان یکی از راه حل های کاهش مصرف سوخت های فسیلی با آلایندگی بیشتر، مانند گازوئیل و بنزین است. بر این اساس، امروزه توجه خاصی به این سوخت با توجه به ارزش حرارتی زیاد و آلودگی کم، شده است. با توجه به نو بودن کاربری این سوخت در ایران وجهان، استفاده از آن به منظور بهره گیری بیشتر، مستلزم آن است که موانع و مشکلات موجود بر سر راه بکارگیری این نوع سوخت در قوای محرکه، توسط روش های تجربی و شبیه-سازی های عددی، برطرف گردد. در این پایان نامه، موتور د87 تمام گازسوز از خانواده موتورهای ملی د87، مورد ارزیابی قرار گرفته و اثر انحنای بادامک های مختلف با تغییر در زمان بسته شدن دریچه ورودی (با نام علمی چرخه میلر) و بازخورانی گازهای بازگشتی از دریچه خروجی، در هر دو حالت سرد و گرم، بررسی شده است. برای این منظور، با شبیه سازی یک بعدی در نرم افزار gt power، اثر سامانه پرخورانی ملاحظه گردیده و شرایط اولیه به نرم افزار avl fire ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که با زودبسته شدن دریچه ورودی می توان با کاهش اندکی در توان خروجی موتور به یک محدوده عملکردی مطلوب از فشار و دما دست یافت. صرف نظر از پارامترهای احتراقی مانند دما و فشار، زمان بسته شدن دریچه ورودی با تأخیر 30 درجه ای، پس از نقطه مکث پایین، بیشینه توان خروجی را در اختیار قرار خواهد داد. فناوری بازگردانی گازهای خروجی در درصدهای پایین سبب افزایش سرعت احتراق موتور و در نتیجه آن افزایش بیشینه دمای داخل محفظه می گردد. همچنین نتایج نشان می دهد که در هر دو نوع بازخورانی سرد و گرم، با افزایش گازهای خروجی به بیش از 6 درصد، کاهش بیشینه دما و آلایندگی اکسیدهای ازت خواهیم داشت.

تاثیر پارامترهای مختلف بر میکرومبدل شورون بررسی شده است

دراین رساله عملکرد موتورهای توربوفن از نظر ترمودینامیکی درشرایط خارج از نقطه طراحی بررسی می گردد. این بررسی شامل مقایسه نمودارهای عملکردی موتورهای توربوفن با نسبت کنارگذر بالا و پایین با یکدیگر نیز می باشد. در مدل ترمودینامیکی موتور توربوفن، از روش شبیه سازی مونت کارلو جهت بررسی تاثیر نامعینی های موجود در پارامترهای ورودی ثابت، از قبیل راندمان اتاق احتراق و ارزش حرارتی سوخت، بر روی عملکرد موتور استفاده گردید و نشان داده شد که این نامعینی ها فقط بر روی تابع مصرف ویژه سوخت موثر هستند. عملکرد موتور در شرایط مختلف پروازی از جمله درسرعتها و ارتفاعهای پروازی مختلف، مورد تحلیل قرار گرفته و با استفاده از بهینه سازی چند هدفیِ الگوریتم ژنتیک، متغیر های ورودی به گونه ای تعیین شدند که به ازای آن، توابع هدف موتور، از قبیل نیروی رانش، مصرف ویژه سوخت، راندمان های رانش و حرارتی به طور همزمان در بهترین شرایط عملکردی خود باشند. عمل بهینه سازی با دو وبیش از دو تابع هدف انجام گرفته و نتایج با یکدیگر مقایسه شدند. در بهینه سازی با دو تابع هدف، توابع هدف تعیین شده، به چند دسته دوتایی تقسیم می شوند و منحنی پرتو هر یک رسم می گردد. هر یک از منحنی های پرتو نشان دهنده بهترین نقاط طراحی برای توابع هدف موردنظر است. نقاط ارائه شده نسبت به یکدیگر غیربرترند اما بر هر نقطه دیگری برتری دارند. انتخاب هر یک از این نقاط به عنوان نقطه طراحی به عهده طراح بوده و بستگی به نیاز مساله دارد. در بهینه سازی با چهار تابع هدف تمام توابع هدف موتور توربوفن در سه بخش مختلف وبه صورت همزمان بهینه گردیدند .در بخش اول سرعت و ارتفاع پروازی بهینه برای تمام توابع هدف بدست آمد. در بخش دوم در سرعت پروازی ثابت، ارتفاع پروازی بهینه و در بخش سوم در ارتفاع پروازی ثابت،سرعت پروازی بهینه ای که در آن تمام توابع هدف در بهترین شرایط عملکرد خود باشند بدست آمد. سپس طراحی ترمودینامیکی بهینه موتور توربوفن در جهت یافتن پارامترهای بهینه مستقل ورودی که شامل نسبت فشار کمپرسورکم فشار، نسبت فشار کمپرسورپرفشار، نسبت فشارفن ونسبت کنار گذر می باشد، انجام گرفت. در بهینه سازی از روش تصحیح شده nsgaii (non-dominated sorting genetic algorithm ii) استفاده می گردد. در حالت بهینه سازی با بیش از دو تابع هدف امکان ارایه نتیجه به صورت نمودار وجود ندارد و نتایج به دست آمده در جدول هایی درج می گردد.

به دلیل اهمیت بررسی دقیق پدیده ضربه قوچ در خطوط انتقال میعانات گازی، در تحقیق حاضر این پدیده به روش مدل سازی عددی cfd برای یک سیستم انتقال میعانات گازی بررسی شد. مدل سازی عددی با الگوریتم simple برای سیال آب انجام داده و نتایج آن را با مدل آزمایشگاهی معتبر و مرجع برگانت و سیمسون و همچنین روش مرسوم مشخصاتی اعتبارسنجی نمودیم. همچنین مدل سازی شرایط قطع تدریجی جریان و شرایط شیرهای خروجی مختلف صورت گرفت .با تغییر شرایط و خواص سیال، مدل سازی برای بررسی ضربه قوچ در سه نمونه خط لوله سیستم انتقال میعانات گازی تعمیم داده شد تا زمان های بهینه قطع تدریجی جریان در خطوط لوله مذکور و همچنین تاثیر پارامتر های موثر از جمله سرعت اولیه جریان، فشار ورودی، سرعت موج انتشاری و گام زمانی بر مدل سازی بدست آید.

در این پایان نامه سعی شده است نسبت به مطالعه و بررسی ایرکولر کندانسورهای فرعی نیروگاه نکا، به عنوان بازی کننده نقش اصلی در خلاگیری و هوا زدایی اقدام گردد. در ادامه به بررسی علل سوراخ شدن تیوبهای کولینگ منطقه دوم ایرکولر پرداخته شده و با توجه به محدودیتهای موقعیت آنها درکندانسورهای فرعی، راهکارهایی در قالب طرح های بهینه سازی شماره یک و دو ارایه میگردد تا نسبت به کاهش ریسک سوراخ شدن تیوبها و عملکرد حرارتی بهتر ایرکولر اقدام گردد. در این راستا از نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت برای مدل سازی، شبیه سازی و همچنین حل و پردازش نهایی جریان دوفازی داخل ایرکولر کندانسور، منضم به دارا بودن فرایند کندانس در عبور جریان مخلوط هوا و بخار از منطقه دوم ایرکولر استفاده گردیده است. در این شبیه سازی، ایرکولر کندانسور بصورت دوبعدی مدل گردیده و درجه حرارت تیوبهای خنک کننده نیز بر اساس درجه حرارت متوسط ورودی و خروجی آب دریا در کندانسور در نظر گرفته شده است. سیال دوفازی عبوری از کندانسور نیز بر اساس شرایط درجه حرارت و فشار داخل کندانسور در ماههای مختلف سال شبیه سازی گردیده است. نتایج نشان داده است که در طرحهای بهینه سازی شماره یک و دو، سرعت سیال مخلوط (بخار و هوا) برخورد کننده به تیوبهای کولینگ منطقه دوم ایرکولر کاهش یافته که در نهایت سبب کاهش سایش و کاهش ریسک سوراخ شدن آنان می گردد. مضافاً درجه حرارت خروجی منطقه دوم ایرکولر نیز در طرح بهینه سازی شماره دو، کاهش ملموسی می یابد، که سبب افزایش عملکرد اجکتور می گردد.

چکیده در این پایان نامه جریان جابه جایی آشفته نانوسیالات گاما اکسید الومینیوم-آب و اکسید مس-آب به عنوان خنک کننده در یک مبدل حرارتی دو لوله ای با استفاده از مدل های مختلف حجم سیال و مخلوط به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان و انتقال حرارت در محدوده محاسباتی، روش حجم محدود مورد استفاده قرار گرفته شده و از الگوریتم سیمپل برای ارتباط معادلات سرعت و فشار استفاده شده است. برای بررسی صحت نتایج، نتایج پژوهش حاضر با داده های تجربی مقایسه گردیده و همگرایی خوبی مشاهده شد. شبیه سازی در محدوده اعداد رینولدز بین 20000 تا 50000 و کسرهای حجمی 2، 3، 4 و 6 درصد انجام گرفته است. تاثیر پارامترهای مختلفی همچون کسرحجمی و عدد رینولدز بر مشخصه های حرارتی و هیدرودینامیکی جریان بررسی شده و پیش بینی نتایج مدل های مختلف ( حجم سیال و مخلوط) با یکدیگر و با مقادیر تجربی مقایسه شده اند. نتایج نشان داد که وجود نانوذرات بر طول توسعه یافتگی جریان تاثیر ندارد. اگرچه وجود نانوذرات باعث افزایش پروفیل سرعت و انرژی جنبشی آشفته بابعد به واسطه افزایش سرعت برای ثابت بودن عدد رینولدز می شود ولی در حالت بی بعد با افزایش کسر حجمی نانوذرات، فقط کاهش اندکی در انرژی جنبشی آشفته به واسطه جذب نوسانات سرعت توسط نانوذرات صورت می گیرد. ضریب انتقال حرارت کلی و تنش برشی دیواره با افزایش کسرحجمی نانوذرات برای هردو نانوسیال افزایش می یابد. با وجود بالاتر بودن اندک ضریب هدایت حرارتی نانوذره گاما اکسید الومینیوم در مقایسه با اکسید مس، نانوسیال اکسید مس-آب انتقال حرارت بیشتری را پیش بینی می کند که نشان می دهد ضریب هدایت حرارتی تنها عامل غالب بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی نمی باشد. مقایسه بین مدل های حجم سیال و مخلوط نشان داد که این دو مدل مقادیر یکسانی را پیش بینی می کنند. همچنین تاثیر افزایش عدد رینولدز بر بهبود انتقال حرارت برای نانوسیالات مختلف یکسان می باشد. کلمات کلیدی: نانوسیال (nanofluid)، مدل حجم سیال (vof model)، مدل مخلوط (mixture model)، ضریب انتقال حرارت کلی (overall heat transfer coefficient)، آشفته (turbulence).

در این پژوهش برخورد یک حباب به یک صفحه مایل با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا، صعود تک حباب در یک سیال ساکن ، شبیه سازی گشت و با نتایج تجربی و عددی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی منطبق بر نتایج پژوهش های انجام شد? پیشین بوده است. در ادامه، حرکت حباب در کنار یک صفحه مایل شبیه سازی شد. جهت انجام اعتبار سنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی رژیم های مختلف در صعود تک حباب و هم چنین حرکت حباب در کنار یک صفحه مایل، با نتایج حاصل از پژوهش تجربی مقایسه شد. نتایج این شبیه سازی ها نشان می دهد که اعداد بی بعد و زاویه شیب نقش بسزایی را در رژیم حاکم بر حباب دارند. در کار حاضر پارامترها و اعداد بی بعد تغییر داده شده اند و تأثیر این پارامترها و این اعداد بدون بعد بر سرعت و شکل حباب به دست آمده است و این نتایج باهم مقایسه شده اند. ازجمله این پارامترها زاویه شیب و زاویه تماسی و ازجمله این اعداد بدون بعد اعداد مورتون و باند را می تواند ذکر کرد. با افزایش زاویه شیب سرعت نیز افزایش می یابد تا این که در زاویه شیب 50 درجه به ماکزیمم خود می رسد. هم چنین با ثابت نگه داشتن عدد مورتون و با تغییر عدد باند سرعت و هم چنین دامنه نوسانات سرعت افزایش می یابد چون رژیم حاکم بر حباب تغییر پیدا می کند و اینرسی بر مسئله حاکم می شود. از طرفی دیگر با افزایش عدد مورتون و ثابت نگه داشتن عدد باند سرعت و همچنین نوسانات سرعت حباب کم و کم تر می شود زیرا نیروی ویسکوزیته بر مسئله حاکم خواهد شد. هم چنین با افزایش عدد مورتون حباب در یک زمان مشخص مسافت کم تری را طی می کند و هم چنین حرکت حباب از یک حرکت شتاب دار به حرکت سرعت ثابت مبدل خواهد شد.

در این پژوهش حرکت و فعل وانفعالات یک جفتحباب در حال صعود در یک مایع ساکن در دو بعد با استفاده از مدل حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا صعود و تغییر شکل یک حباب تنها در یک مایع ساکن تحت رژیم های متفاوت، شبیه سازی و با نتایج عددی و تجربی پیشین مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی با تقریب خوبی منطبق بر نتایج پژوهش¬های انجام شد? پیشین بوده است. انواع فعل وانفعالات ممکن میان جفت حباب که به صورت افقی در راستای یک خط کنار هم قرار گرفته اند، شبیه سازی گردید و نتایج نشان داد که جفت حباب تحت اعداد بدون بعد متفاوت، چهار نوع فعل وانفعال منحصربه فرد به نام های انعقاد، دافعه، زیگزاگ و گسیختگی را در حین صعود تجربه خواهند نمود. برای تشریح بهتر رفتار جفت حباب ، بررسی ها در 3 زاویه 0، 45 و 90 درجه تقسیم شده است. به عنوان نمونه در به علت جاذبه ایجادشده توسط جدایش (دنباله) حباب پیشرو (بالایی)، حباب پیرو (پایینی) شتاب قابل توجهی را در حرکتش تجربه نموده و سرانجام با حباب بالایی برخورد و در صورت فقدان مواد فعال در مایع، دچار انعقاد خواهد شد. بررسی سرعت صعود یک حباب فعل وانفعال دار (پیرو) نشان می دهد که مقدار این سرعت با کاهش فاصله جدایش میان حباب ها افزایش یافته و بهعلت اثر جاذبه دنباله های حباب پیشرو، مقدار سرعت صعود حباب پیرو همیشه بزرگتر از سرعت حباب تنها است. از طرفی مقدار نیروی درگ حباب پیرو متناسب با کاهش فاصله جدایش میان حباب ها، در حال کاهش است. سپس در پایان، جهت تشخیص نوع فعل وانفعال میان جفت حباب ، یک معیار کلی بر اساس اعداد بدون بعد و ارائه گردید. این معیار با معلوم بودن 4 پارامتر مذکور، تا حدودی در تشخیص نوع فعل وانفعال کمک خواهد نمود.

موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن (hcci) ایده ای نوین در موتورهای احتراق داخلی برای کاهش مصرف سوخت و آلاینده های خروجی به شمار می روند. هدف اصلی این رساله مدلسازی ترمودینامیکی موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن با سوخت هیدروژن به منظور بررسی عملکرد موتور در شرایط مختلف است. ابتدا موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن و سوخت هیدروژن بطور کامل معرفی شده و خصوصیات، مزایا و معایب آنها عنوان شده است. مدلسازی ترمودینامیکی تک ناحیه ای برای شبیه سازی فرآیند احتراق بکار رفته است، روش دقیق مدلسازی تک ناحیه ای و معادلات حاکم بر این مدل با ذکر جزئیات ارائه گردیده است. برای مدل سازی انتقال حرارت در این موتور نیز، روش وشنی انتخاب شده است. برای صحه گذاری نتایج مدل تک ناحیه ای ایجاد شده، از داده های تجربی موجود در مراجع استفاده شده است. مدل تک ناحیه ای تا حد مناسبی قابلیت پیش بینی روند عملکرد موتور hcci را دارد. زمان شروع احتراق با دقت مناسبی تعیین شده اما مقدار بیشینه فشار، زیاد تر از حد واقعی محاسبه می شود. می توان از تغییرات غلظت رادیکال هیدروکسیل به عنوان ابزاری برای تعیین کمی زمان شروع احتراق استفاده کرد. تأثیر پارامترهایی نظیر دمای ورودی، فشار ورودی، نسبت هم ارزی و دور موتور بر عملکرد یک موتور اشتعال تراکمی سوخت همگن هیدروژنی مورد بررسی قرار گرفته است. با افزایش دمای ورودی، فشار وروی و نسبت هم ارزی و کاهش دور موتور، دما و فشار درون سیلندر، انتشار اکسیدهای نیتروژن افزایش پیدا می کند.

اصلی ترین اشکال موتورهای اشتعال تراکمی مخلوط همگن (hcci)، عدم کنترل فازهای مختلف احتراق است که منجر به کوچک شدن محدوده عملکردی آن می شود. یکی از روش های مهار بهتر احتراق در این موتورها، استفاده از ناهمگنی منطقه ای هم در تهیه مخلوط و هم در درجه حرارت مخلوط داخل سیلندر است. در این رساله با استفاده از نقطه ملتهب که به طور مستقیم در درون محفظه احتراق نصب شده است، مخلوط داخل را از نظر توزیع دما، به چند ناحیه تقسیم بندی نموده به طوری که بتوان با مهار یکی از ناحیه ها، لحظه شروع اشتعال و به تبع آن فاز های احتراق را بهتر کنترل نمود. اساس کار انجام شده در این رساله، اقدام های تجربی (آزمون ها) است. به طوری که پس از شبیه سازی اولیه ترمودینامیکی که بر اساس متغیرهای مورد مطالعه در آزمون انجام می گیرد، اتاق آزمونی با استفاده از یک موتور تک سیلندر با قابلیت تغییر در نسبت تراکم آماده شد. شرایط لازم برای اعمال تغییرات متغییرهای مورد لزوم اعم از درجه حرارت مخلوط ورودی به موتور، نسبت هوا به سوخت و درجه حرارت نقطه ملتهب در اتاق آزمون ایجاد شده است. از طرفی تجهیزات اندازه گیری، نیز اعم از اندازه گیری درجه حرارت، فشار، شار جرمی و غیره نیز در آن نصب گردیدند. بعد از انجام آزمون های مقدماتی، جهت کاهش تعداد دفعات آزمون، شبیه سازی cfd بااستفاده از نرم افزار avl fire انجام گرفته و محدوده هایی که از ابتداء برای انجام مطالعه در نظر گرفته شده بودند مورد بحث و بررسی قرار گرفتند. نهایتاً مشخص شد در نسبت تراکم های 14، 16 و 18 نتایج قابل قبول وجود دارد. البته محدوده دمایی در گستره نسبت تراکم های بیان شده از 80 درجه سانتی گراد تا 220 درجه سانتی گراد مطالعه و بررسی شدند. در ادامه، آزمون های اصلی بر اساس نتایج شبیه سازی انجام شده و با استفاده از لایه ای نمودن مخلوط داخل سیلندر، ضمن دسترسی به تداوم و پیوستگی در احتراق، عملکرد بهتری نیز مشاهده گردید. در هنگام لایه ای نمودن مخلوط داخل سیلندر، نیاز به دمای مخلوط ورودی کمتری است. این امر باعث افزایش بازده تنفسی و در نتیجه باعث افزایش توان تولیدی موتور و متعاقب آن نیز باعث افزایش بازده موتور خواهد شد. از طرفی لایه ای نمودن مخلوط داخل سیلندر باعث پیش افتادن واکنش های زنجیری احتراق و همچنین باعث افزایش طول مدت احتراق می گردد. که به تبع آن کاهش آرام نرخ افزایش در احتراق مشاهده می گردد و موتور قادر خواهد بود تا چگالی توان بیشتری بدهد. نتایج همچنان نشان می دهد که لایه ای نمودن مخلوط داخل باعث افزایش محدوده عملکرد موتور شده و از طرفی، باعث کاهش توان مصرفی مورد نیاز برای گرم کردن مخلوط ورودی موتور می گردد.

مطالعه پدیده انتقال حرارت و جریان سیال در یک محیط متخلخل مورد علاقه بسیاری از علوم مهندسی از قبیل مکانیک، شیمی و عمران می باشد. برخی از کاربردهای آنها شامل پروسه¬های خشک نمودن، اکتشاف و استخراج نفت، خنک کاری تجهیزات الکترونیک و.... می باشد. جهت این مطالعات روشهای گوناگونی پیشنهاد گردید. از جمله این روشها، روش محیط پیوسته بوده که در آن فازهای جامد و مایع به طور جداگانه مدل شده، و البته نیاز به تعریف سطوح مشترک مایع-جامد داشته و در نتیجه برای محیط های متخلخل پیچیده، مدل¬سازی و همچنین انتخاب نوع و تعداد شبکه مناسب، اندکی دشوار خواهد بود. این مطلب ممکن است بر زمان اجرای برنامه¬ها نیز تاثیر گذاشته و آنها را طولانی¬تر نماید. اما روش دیگر، روش پیوسته متخلخل بوده که در آن فازهای جامد و مایع با انتگرال گیری از میدان حل، به طور پیوسته در نظر گرفته می شوند. لذا با توجه به در نظر گرفتن یک محیط یکنواخت در میدان حل، نیاز به مدل سازی دقیق سطوح مشترک جامد-مایع نداشته و امکان انتخاب شبکه درشتر و در نتیجه زمان اجرای کمتر برنامه¬ها وجود دارد. اما در مطالعه جابجایی طبیعی در محیط متخلخل در محدوده اعداد رایلی بالا، نتایج روش پیوسته متخلخل با نتایج متناظرش در روش محیط پیوسته اختلاف داشته، لذا در اعداد رایلی بالا نیاز به بررسی بیشتر روش پیوسته متخلخل در مقایسه با روش محیط پیوسته و بررسی امکان بهبود آن وجود دارد. در این تحقیق روش محیط پیوسته در جابجایی طبیعی در یک محیط متخلخل شامل بلوک های هادی جامد با توزیع منظم و تصادفی، با روش پیوسته متخلخل در حالت دو بعدی و سه بعدی مورد مقایسه قرار گرفت. به جهت بهبود روش پیوسته متخلخل حاضر، دو حالت تک معادله ای و دو معادله ای انرژی (با در نظر گرفتن عبارات پراکندگی حرارتی و عدم تعادل دمایی موضعی) مورد بررسی قرار گرفت. عدد ناسلت متوسط محفظه، خطوط جریان و ایزوترم بدست آمده از روش محیط پیوسته در بازه وسیعی از اعداد رایلی، تخلخل و نسبت ضرایب هدایت حرارتی جامد-مایع با مقادیر متناظر آن در روش پیوسته متخلخل مورد مقایسه قرار گرفت. برای انجام آن، معادلات حاکم با استفاده از روش حجم کنترل، گسسته شده و طرح توان پیرو جهت محاسبه ضرایب معادلات گسسته استفاده گردید. همچنین به منظور محاسبه میدان فشار و ارتباط آن با میدان سرعت از الگوریتم سیمپل استفاده گردیده و در ادامه جهت تولید نتایج دو روش یک کد کامپیوتری فرترن نوشته شده است. در نهایت سعی گردید روش پیوسته متخلخل با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی تکاملی، بهینه گردد. نتایج نشان داد که در تخلخل های بالا نتایج دو روش به یکدیگر نزدیک می¬باشد. همچنین مشاهده گردید که در نظر گرفتن عبارات پراکندگی حرارتی و عدم تعادل دمایی موضعی می تواند باعث بهبود پروسه انتقال حرارت در اعداد رایلی بالا بخصوص در نسبت ضرایب هدایت حرارتی جامد-مایع پایین تر شده، و این اثر مثبت می تواند با افزایش اندازه بلوکهای جامد و عدد دارسی، بیشتر نیز گردد. همچنین مشاهده گردید که در اعداد رایلی پایین تاثیر عبارت پراکندگی حرارتی و عدم تعادل دمایی موضعی ناچیز بوده و در نتیجه می توان در مدل سازی روش پیوسته متخلخل از این عبارات صرفنظر نمود، و نیز نشان داده شد که با تغییر ضرایب عبارات پراکندگی حرارتی و عدم تعادل دمایی موضعی می¬توان به نتایج بهینه¬تری در روش پیوسته متخلخل در مقایسه با روش محیط پیوسته در اعداد رایلی بالا دست یافت. نتایج مدل سازیهای سه بعدی نشان داد دو روش مطابقت خوبی در میدان سه بعدی نیز با یکدیگر دارند.

در این پایان نامه بازده دارورسانی هدفمند به دستگاه تنفسی انسان با اعمال یک میدان مغناطیسی غیریکنواخت خارجی به روش عددی با استفاده از روش اولری-لاگرانژی و مدل فاز گسسته با همبستگی یک طرفه سیال-ذره شبیه سازی شده است. هندسه استفاده شده در مطالعه ی حاضر با استفاده از تصاویر ct اسکن از راه های هوایی انسان بازسازی شده و پس از اعمال فرآیندهای تولید هندسه و شبکه بندی آن، با استفاده از نرم افزار ansys fluent 15 تحلیل شده است. از دو هندسه ی سه بعدی واقعی از راه هوایی انسان استفاده شده است. هندسه اول شامل نای (trachea) تا نسل دوم راه هوایی بوده و هندسه دوم از ورودی دهان شروع شده و تا نسل ششم راه هوایی انسان ادامه دارد. در ابتدا میدان های سرعت و خطوط جریان فاز سیال بررسی شده و سپس با تزریق تصادفی ذرات دارویی، الگوی انتقال و بازده نشست ذرات بر روی دیواره راه های هوایی مورد مطالعه قرار گرفت. با در نظر گرفتن نیرو های پسا و مغناطیسی که در ناحیه محاسباتی به ذرات وارد می شود، چگونگی افزایش بازده روش دارورسانی هدفمند در ناحیه موردنظر و افزایش بازده نشست ذرات مورد مطالعه قرارگرفته است. تأثیرات قطر ذرات، موقعیت قرارگیری منبع میدان مغناطیسی، شدت میدان مغناطیسی و دبی ورودی هوا (الگوی تنفسی) بر الگوی انتقال و بازده نشست ذرات بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که با افزایش دبی ورودی جریان هوا، بازده نشست ذرات در ناحیه ی هدف کاهش یافته اما افزایش شدت میدان مغناطیسی تأثیر مثبت بر بازده نشست ذرات دارد. همچنین تأثیر افزایش قطر ذرات بر بازده نشست به شدت میدان مغناطیسی نیز وابسته می باشد، بطوریکه برای اعداد مغناطیسی کمتر از 5/1 تسلا قطر ذرات با بازده نشست رابطه مستقیم و برای اعداد مغناطیسی های بیشتر از آن با افزایش قطر ذرات بازده نشست ابتدا افزایش یافته و پس از یک اندازه قطر ذره مشخص روند نزولی دارد.

در این پژوهش، به بررسی رفتار جریان هوا و نشست ذرات در راهگاه تنفسی طی الگوهای مختلف تنفسی پرداخته شده است. از ویژگی های مهم این مطالعه، به کار گیری هندسه مدل واقعی میباشد که با استفاده از بازسازی تصاویر سی تی اسکن بدست آمده است. بازسازی این تصاویر، به کمک نرم افزار پردازش تصویر 3d-doctor انجام گرفت. دو مدل هندسه مورد بررسی واقع شدند. هندسه اول از ابتدای نای تا نسل دوم راهگاه و هندسه دوم از دهان تا نسل ششم را در بر می گیرند. برای هندسه اول سه نوع حالت تنفس شامل فعالیت سبک (l/min 15)، متوسط (l/min 30)و سنگین (l/min 60)و ذرات با قطرهای 1، 5 و 10 میکرون و برای هندسه دوم پنج حالت تنفس شامل استراحت (l/min 10)، فعالیت سبک (l/min 15)، متوسط (l/min 30)، نسبتا سنگین (l/min 45) و سنگین (l/min 60) و ذرات با قطرهای 1، 3، 5، 7 و 10 میکرون مد نظر قرار گرفت. از دیدگاه اویلری-لاگرانژی برای بررسی حرکات ذرات و همچنین از روش کوپل تک راهه استفاده شده است. مطابق با نتایج به دست آمده، کسر نشست ذرات با افزایش قطر ذرات و همچنین با افزایش دبی ورودی جریان افزایش می یابد. ذرات اغلب در لبه های کناری دوشاخگی شوندگی ها و دیواره های داخلی امتداد لبه ها نشست پیدا می کنند. از نتایج بسیار مهم این پایان نامه به این صورت می باشد که در دبی های تنفسی بالا، گرایش ذرات به سمت چپ راهگاه افزایش یافته که این موضوع می تواند کمک شایانی به علم پزشکی در زمینه بیماری های تنفسی به جا آورد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

تنوع پراکندگی و عدم وجود اطلاعات دقیق، صحیح و بهنگام در رابطه با شبکه های توزیع آب شهری یکی از مهمترین مشکلات شرکتهای آب و فاضلاب جهت مدیریت بهینه شبکه می باشد . از آنجائیکه بر اساس آمار و اطلاعات موجود میزان آب به حساب نیامده در کشور به دلیل فرسودگی شبکه و سایر عوامل در حدود چند برابر استاندارد های موجود جهانی است موضوع مدیریت بهینه منابع موجود آب از اهمیتی اساسی برخوردار می باشد . در این رابطه زون بندی شبکه توزیع آب شهری ، فشار در شبکه و تاثیر آن در مقدار و موقعیت نشت از موضوعات مهم در مطالعات کاهش آب به حساب نیامده می باشد. جهت آنالیز آب بحساب نیامده به تصویری از وضعیت کلی فشار در شبکه نیاز می باشد.در این تحقیق از پایلوت قسمت مرکزی شهر آمل که بخشی از شبکه آبرسانی شهر می باشد ، استفاده شده است . در ابتدا توپولوژی نقشه پایلوت شبکه آبرسانی که در محیط cad رسم شده است ایجاد می گردد. پس از ساختن توپولوژی فایل ایجاد شده به برنامه arc view انتقال داده شده و داده های توصیفی مورد نیازدر بانک اطلاعاتی arc view ایجاد می گردد . در ادامه نسبت به تهیه منحنی های هم فشار در شبکه اقدام گردیده و نتایج و اطلاعات استخراج شده از مدل جهت پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات توصیفی و مکانی مجددا به محیط نرم افزار arcview gis منتقل می گردد. در پایان، پس از بررسی مناطق حادثه خیز مشخص گردید که حدود 39% اتفاقات بعلت فشار شبکه بوده است. بیشترین سهم تلفات فیزیکی آب در مناطق حادثه خیز نیز به علت کیفیت نامناسب جنس لوله و سن لوله می باشد که این تعداد نسبت به کل مناطق ثبت شده در منطقه سهمی معادل 61 درصد از اتفاقات شبکه را به خود اختصاص می دهد .

در این پایان نامه یک روش جدید برای بهینه سازی شبکه مبدلهای حرارتی بااستفاده از الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی درجه دوم معرفی شده است. به طور کلی بهینه سازی شبکه مبدلها در این تحقیق در دو مرحله انجام میشود. 1- ساختار بهینه شبکه مبدلهای حرارتی توسط الگوریتم ژنتیک ایجاد میشود. 2- بار بهینه مبدلهای حرارتی ژنتیک توسط روش برنامه ریزی درجه دوم تعیین میشود. الگوریتم ژنتیک مقادیر بذست آمده را برای تعیین شایستگی به کار می برد. برای نشان دادن قابلیت برنامه دو مسئله استاندارد شبکه مبدلهای حرارتی با استفاده از این روش حل شده اند.برای نشان دادن قابلیت استفاده این روش برای مسائل صنعتی واحد آروماتیک بندر امام به عنوان نمونه در نظر گرفته شده است.جوابهای بدست آمده از این روش با جوابهای بدست آمده از تحقیقات دیگر مقایسه شده است. به طور کلی سه روش برای بهینه سازی شبکه مبدلهای حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند. 1-روشهای ریاضی 2-روشهای ترمودینامیکی 3-روشهای فوق ابتکاری هر کدام از این روشها دارای معایب و مزایایی هستند که در این پایان نامه به تفصیل در مورد نقاط ضعف و قوت این روشها صحبت شده است. در این تحقیق از ترکیب روشهای ریاضی،آنالیز پینچ و الگوریتم ژنتیک استفاده شده است.

در این پایان نامه با کسب اطلاعات صحیح از وضع موجود، تحلیل اطلاعات بدست آمده و طراحی راهکارهای مهندسی برنامه ها و سیستمهای نگهداری و بهره برداری بهینه از چاهها و رعایت توالی و ارتباط منطقی روشها، مورد توجه قرار گرفته است . نهایتا"مزیتهای مدیریتی، اجتماعی و اقتصلدی مترتب بر اجرای برنامه های پیشنهاد شده برای دستگاهای متولی امر آبرسانی مورد ارزیابی قرار گرفته اند.

به دلیل افزایش روزافزون استفاده از مبدل های حرارتی فشرده، ارائه روشها و ابزارهایی که بتوان با استفاده از آنها جریان سیال و انتقال حرارت را در چنین وسایلی تحلیل نمود ضروری می باشد. یکی از روشهایی که برای تحلیل این گونه مسائل در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته و در این پروژه نیز انجام شده است روش حل عددی جریان سیال و انتقال حرارت در یک کانال دو بعدی پره گذاری شده می باشد. کانال مورد بحث ازدو صفحه تخت موازی تشکیل شده که به منظور افزایش نرخ انتقال حرارت تعدادی پره به صورت یک در میان در آن قرار داده شده است و هر دو صفحه و پره ها در یک دمای ثابت یکسان قرار دارند. حالت خاصی که در این رساله برای این نوع کانال ها در نظر گرفته شده است جریان آرام سیال(اعداد رینولدز کوچک ) می باشد. این حالت از نظر فیزیکی در مبدلهای حرارتی فشرده پیش می آید. در اعداد رینولدز پایین گرادیان های عادی دما به اندازه کافی بزرگ نیستند تا ضرایب انتقال حرارت به اندازه کافی بزرگ و مورد نظر برای طراحی را برآورده سازند. از این رو در ساخت این گونه مقاطع با تغییر شکل هندسی سعی در افزایش ضریب انتقال حرارت می نمایند. نتایج بدست آمده حاکی از این است که با افزایش ارتفاع پره ها ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابند. بنابراین برای طراحی این گونه کانال ها باید شرایط بهینه از نظر افزایش انتقال حرارت در مقابل افت فشار بدست آید تا در ملاحظات اقتصادی طراحی لحاظ گردد. با استفاده از نرم افزار نوشته شده بررسی این مسائل امکان پذیر می باشد.

شرکت آب و فاضلا استان مازندران از شرکت های نوپا و جوان که دارای قدمتی چیزی حدود 7 سال می باشد. که با تلاش و جدیت کارکنان شرکت راه بسوی اهداف می برد در این بین برای رسیدن به اهداف می بایستی مشکلات سر راهی را شناسایی و آنگاه آنرا مرتفع ساخت . سیستم اطلاعات مدیریت (mis) از آن جمله مشکلاتی است که می توان از آن نام برد. بنابراین می بایستی این سیستم را طراحی و آنگاه پیاده سازی نمود. بنابراین قبل از آنکه سیستمی را کامپیوتری نمائیم، برای طراحی آن نیاز به شناخت اولیه، جمع آوری و پردازش اطلاعات ، تجزیه و تحلیل و امکان سنجش می باشد که پس از طی مراحل مذکور نهایتا با انتخاب مناسب ترین را، اقدام به سیستم دهی می شود. برای ارائه یک سیستم بهینه اطلاعات مدیریت در شرکت به لحاظ مشکلات ، ابتدا سعی شده که با روش تحقیق میدانی روند فعلی سیستم را مورد مطالعه قرار داده و با شناخت کافی از آن، مشکلات موجود را شناسایی و با استفاده از تحقیق به روش حضوری و مصاحبه از کاربران ، استفاده از تحقیق کتابخانه ای، بررسی اسناد و مدارک موجود و تجزیه و تحلیل آن اقدام به ارائه سیستمی تحت عنوان سیستم اطلاعات مدیریت نموده ایم. به عبارتی سیستم دهی انجام شد و چنانچه این جزوه در اختیار مهندسین نرم افزار قرار گیرد می توان اقدام به تهیه نرم افزار جهت پیاده سازی سیستم اطلاعات مدیریت در شرکت نمائیم.

محدودیت منابع آبی کشور سبب شده تا روش و شیوه های مصرف ، برنامه ریزی اجرایی و مدیریتی تحت عنوان مدیریت مصرف در کشور پیاده شود. در این پایان نامه تاثیرات عوامل اقتصادی و اجتماعی در تدوین مدیریت مصرف آب بخصوص مصارف خانگی که بیش از 79درصد حجم مصرفی آب شهرها را تشکیل می دهد، مورد بررسی قرار گرفت. در تدوین این برنامه در ابتدا آلترناتیوهای تاثیرگذار بر میزان مصرف آب و شیوه های اجرایی مورد توجه قرار گرفته است.

برای حل جریان های تراکم پذیر در سرعت های حدود صوت، حول اجسام از معادلات ناویر استوکس واویلر استفاده می شود. ابتدا معادلات را به فرم انتگرالی نوشته سپس به کمک طرح تفاضل مرکزی آنها را انفصالی کرده ایم. مشکل اساسی در حل معادلات این است که به علت پدیده شوک در جریان، حل ناپیوسته می گردد. برای رفع این مشکل از طرح های اتلاف مصنوعی استفاده شده است. در کار حاضر طرح اتلاف مصنوعی ماتریسی برای حل حالت پایدار معادلات ناویر استوکس معرفی می گردد. سپس نتایج آن با جواب های حاصله از طرح اتلاف مصنوعی اسکالر مقایسه شده است. نتایج گویای دقیق تر بودن حل جریان با اعمال طرح اتلافی ماتریسی در مقایسه با طرح اتلافی اسکالر، بخصوص در نزدیکی شوک ها می باشد.

برخورداری از آب آشامیدنی سالم یکی از حقوق اولیه انسانها در جوامع امروزی است. ایفای این حق مستلزم تهیه و تامین، انتقال، تصفیه و توزیع آب آشامیدنی در جوامع شهری و روستایی است که هزینه های هنگفتی را بر بودجه کشورها بخصوص کشور ما ایران تحمیل می کند. بدیهی است هر گونه صرفه جویی در این زمینه امکان دسترسی بیشتری از افراد جامعه را به این نعمت الهی فراهم می کند. در این پایان نامه روشی برای طراحی بهینه شبکه های آبی ارائه می شود که با استفاده از دو نرم افزار بهینه سازی موسوم به ‏‎doc‎‏ و ‏‎dot‎‏ امکان طراحی بهینه شبکه های آبی و سیستم پمپاژ آنها را فراهم می نماید. بدین منظور جهت تحلیل شبکه از روش جز به جز و برای طراحی بهینه شبکه از روش بهینه سازی مقید استفاده شده است. بدین ترتیب که در بیان فرمولبندی مسئله، قطر لوله و ارتفاع آبرسانی پمپ بعنوان متغیرهای تصمیم و پیوستگی دبی در گرهها، توازن انرژی در حلقه ها، محدوده های مجاز سرعت و فشار و بالاخره قطرهای موجود در بازار بعنوان قیود در نظر گرفته شده اند. قیود هیدرولیکی شبکه بصورت ضمنی و از طریق برنامه تحلیل شبکه تامین می شود. مسئله طراحی به یافتن متغیرهای تصمیم مورد نظر به گونه ایکه ضمن تامین قیود مسئله کمترین هزینه را داشته باشد، تحویل خواهد شد. در روش ارائه شده فوق از برازش حداقل مربعات برای تقریب زدن قطر لوله ها و ارتفاع آبرسانی موجود در تابع هزینه استفاده شده است. قابلیتهای روش مورد نظر با حل مثالهای نمونه و مقایسه آن با جوابهای بدست آمده از سایر روشها مورد بررسی قرار گرفته است. جوابهای بدست آمده در مقایسه با جوابهای موجود رضایتبخش بوده است.

هیدروگراف واحد مصنوعی یک روش دترمینه جهت برآورد دبی حداکثر سیل برای نقاط فاقد آمار بر روی رودخانه (در حوضه دارای آمار یا فاقد آمار) می باشد. دقت این روش به نوع هیدروگراف واحد مصنوعی و خصوصیات حوضه آبخیز بستگی دارد. از آنجایی که دقت هیدروگرافهای واحد مصنوعی ‏‎gary‎‏ و ‏‎fsr‎‏ در ایران تاکنون بطور دقیق ارزیابی نشده، لذا حوضه معرف کسیلیان برای انجام این کار در نظر گرفته شد. در این تحقیق دوازده واقعه متناظر بارندگی-رواناب در فصول غیر ذوب برق انتخاب و هیتوگرافهای بارندگی وهیدروگرافهای سیل آنها از دو ایستگاه ثبت اتوماتیک جمع آوری گردیدند. سپس هیدروگرافهای واحد طبیعی با روش حداقل مربعات ساخته شدند. مقایسه هیدروگراف واحد طبیعی شاخص با هیدروگرافهای واحد مصنوعی ‏‎gray‎‏ و ‏‎fsr‎‏ که با استفاده از خصوصیات حوضه کسیلیان بدست آمده اند نشان داد که 1-در روش ‏‎gary‎‏، اختلاف مقادیر مصنوعی با مقادیر مشاهده ای بر پایه یک ساعت بارش مازاد در پارامترهای زمان رسیدن به دبی اوج ‏‎(tp)‎‏، زمان پایه ‏‎(tb)‎‏ و دبی اوج ‏‎(qp)‎‏ به ترتیب 02/15+-، 5/15-و 78/21+ دردص می باشند. 2-در روش ‏‎fsr‎‏، اختلاف ذکر شده در پارامترهای زمان رسیدن به دبی اوج ‏‎(tp)‎‏، دبی اوج ‏‎(qp)‎‏ و زمان پایه ‏‎(tb)‎‏ به ترتیب 12-، 12/21+ و 76/47- درصد می باشند. تحلیل نتایج نیز بیانگر دقت قابل قبول هر دو روش در حوضه معرف کسیلیان (بسته به هدف تحقیق) به ویژه در مرحل بعد از کالیبراسیون می باشد.

از جمله مهمترین آلوده کننده هایی که توسط جوامع انسانی تولید می شود، فاضلابها می باشند که باید آنها را برای تصفیه به تصفیه خانه ها رساند. عمل جمع آوری فاضلاب با استفاده از شبکه هایی شاخه ای صورت می گیرد که در آنها فاضلاب های تولیدی ، در لوله های نیمه پر به حالت یکنواخت جریان دارند.تحلیل و طراحی این شبکه ها تنها از روش سعی وخطا امکان پذیر است که با توجه به حجم بالای محاسباتی آن استفاده از امکانات کامپیوتری ضروری، به نظر می رسد. نرم افزارهایی که هم اینک برای میل به این هدف استفاده می شوند، از معایب کوچک و بزرگ مبرا نیستند. دراین پروژه سعی شده است برنامه ای ارائه شود که این کاستیها را جبران کند. این نرم افزار با نام انتخابی پساب با ویژگیهای منحصر به فرد ، تهیه شده است.