هدف اصلی این رساله را می توان مدل سازی عددی توامان جریان دوبعدی سطحی (بخش بالایی آب)، و سه بعدی پایینی (بخش ژرف) در جریان های دریایی با در نظر داشتن مسئله شوری و گرما تحت عنوان مدل تلفیقی معرفی نمود. مدل سازی دوبعدی بر پایه معادلات آبهای کم ژرفا (میانگین ژرفایی) پایه گذاری شده است، به طوریکه گام زنی محاسباتی جریان های غیردائمی در مدل دوبعدی - که بخش های کم ژرفای محیط آبی را پوشانده است و در بخش های ژرف، سطح بالایی بدنه آبی را به صورت یک لایه می پوشاند - صورت می پذیرد. بخش های ژرف بدنه آبی با حل معادلات شبه تراکم پذیر سه بعدی با توجه به تاثیر تنش برشی ناشی از سرعت در معادلات سطح بالایی و ملحوظ نمودن تاثیر فشار حاصل از تغییرات ژرفای آب (در معادلات آبهای کم ژرفا) به تعادل می رسند. مدل سازی موقعیت سطح آزاد آب، با استفاده از مدل دوبعدی میانگین ژرفایی، با محاسبه ژرفای بخش های ساحلی کم ژرفا و ضخامت لایه بالایی بخش های ژرف انجام می پذیرد. برای محاسبه جریان های سه بعدی در بخش های ژرف، شکل تراکم ناپذیر معادلات ناویه-استوکس در حالت دائمی حل می شود. جهت گسسته سازی معادلات هر دو مدل دوبعدی و سه بعدی، از روش گالرکین حجم محدود بهره گیری می شود. برای ایجاد قابلیت مدل سازی مسائل با مرزهای هندسی پیچیده، گسسته سازی حوزه فیزیکی بوسیله شبکه بندی بی ساختار در بخش دوبعدی با اجزاء مثلثی و در بخش سه بعدی با اجزاء هرمی صورت می پذیرد. گام زنی محاسباتی مدل تلفیقی، بر اساس روش رانج-کوتای سه مرحله ای صریح پایه گذاری شده است. مدل سازی آشفتگی برای مدل دوبعدی بر اساس مدل های صفر معادله ای جبری، زیرمقیاس شبکه و مدل آشفتگی دو معادله ای و برای مدل سه بعدی بر اساس مدل زیرمقیاس شبکه و مدل دو معادله ای صورت می پذیرد. در رساله حاضر، با توجه به ارزیابی های صورت گرفته، مدل سازی حوزه های دریایی مورد نظر با استفاده از مدل دو معادله ای انجام می شود. پس از اطمینان صحت نتایج بخش های مختلف مدل تدوین شده، کارائی و توان مدل عددی تلفیقی در حل مسائل واقعی به چالش کشیده شده است. برای این منظور، در پژوهش حاضر دو حوزه دریایی خلیج فارس و دریای خزر مد نظر قرار گرفته اند. در جریان های دریایی خلیج فارس، مساله مهم، اثر غالب جریان های جزر و مدی و کم ژرفا بودن دریا است. این درحالی است که در دریای خزر، منشا ایجاد چرخه های دریایی سطحی وزش باد است. همچنین مسئله توزیع فاحش اعماق متفاوت در دریای خزر موجب می گردد که بتوان بخشی از دریا ژرف، و بخش دیگر راکم ژرفا در نظر گرفت که این پدیده به نوبه خود رهیافتی را برای متمایز نمودن بخش دوبعدی و سه بعدی در مدل تلفیقی مهیا می سازد و کاربرد مدل تلفیقی را توجیه می نماید.

یکی از مشکلات نیروگاههای برقابی پدیده ضربه قوچ در پنستاکهای نیروگاه است که در صورت بروز با سروصدا و آسیب های جدی به لوله ها و اجزاء سیستم، همراه خواهد بود. این پدیده در خطوط لوله جریان تحت فشار اتفاق می افتد و بر قوانین فشار، تغییرات دبی، یا تغییرات سرعت جریان و شرایط زمانی و مکانی حرکت سیال استوار است. در بعضی از سیستم های هیدرولیکی تحت فشار، نظیر خطوط انتقال آب، نفت یا شبکه های توزیع و لوله های آب بر منتهی به توربینها، تونلهای آبی، سیستمهای پمپاژ و جریانهای ثقلی، پدیده ضربه قوچ با ایجاد موجهای سریع، زودگذر و میرا، موجب خطرات گوناگونی می شود. مسائل مربوط به ضربه قوچ، به دلیل دخالت پارامترهای گوناگون پیچیده بوده و حل معادلات تابع زمان آن با استفاده از برنامه های کامپیوتری امکان پذیر می باشد. هدف از انجام این پایان نامه بررسی پدیده ضربه قوچ در سیستم لوله های چند شاخه می باشد. بدین منظور ابتدا مدل یک بعدی مناسبی برای شبیه سازی این پدیده با در نظرگرفتن ضریب اصطکاک ناماندگار ایجاد خواهد شد و معادلات مربوطه استخراج می گردد. سپس معادلات مربوطه با روش عددی احجام محدود حل شده و اثر بسته شدن یکی از شاخه ها بر امواج ناشی از ضربه قوچ در نقاط مختلفی از لوله ها بررسی می گردد. در نهایت صحت نتایج حاصله با مقایسه با نتایج تجربی موجود بررسی می گردد. در فصل اول فیزیک پدیده و عوامل موثر در ایجاد آن و نیز پیامدها و اثرات ناشی از آن بررسی می گردد. شناخت فیزیک پدیده و عوامل موثر در ایجاد آن، گام مهمی در مدلسازی پدیده می باشد. در فصل دوم معادلات حاکم بر پدیده ضربه قوچ و روشهای مختلف برای حل معادلات حاکم و مدلسازی پدیده که توسط محققان مختلف برای حل مسأله مورد استفاده قرار گرفته است، مورد بحث قرار می گیرد. در فصل سوم، روش حجم محدود برای حل معادلات حاکم بر پدیده، به طور مفصل مورد بررسی قرار می گیرد. فرمول بندی مدل گودنف به روش حجم محدود که در این پایان نامه مورد استفاده قرار گرفته است، در این فصل ارائه می گردد. همچنین مدلهای اصطکاکی مورد استفاده برای مدلسازی اصطکاک در پدیده ضربه قوچ و نیز نحوه اعمال شرایط مرزی مختلف، در این فصل معرفی می گردد. در فصل چهارم، الگوریتم تدوین شده برای حل پدیده به روش حجم محدود، تشریح می گردد و تکنیکهای مورد استفاده و نیز سابروتینهای برنامه معرفی می گردد. در فصل پنجم، مدل به دست آمده، با مدلهای تجربی و آزمایشگاهی کالیبره شده و میزان خطاهای مدل، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در پایان فصل نتیجه گیری و پیشنهادات، به بررسی موارد مشاهده شده در نتایج و نیز ارائه پیشنهاداتی برای ادامه کار می پردازد.

انواع مختلفی از سازه ها برای حفاظت از سواحل و به دام انداختن رسوبات ساحلی استفاده می شوند. آبشکنها یکی از این نوع سازه ها می باشند. آبشکنها سازه هایی باریک با طول و ارتفاع متفاوت هستند که معمولاً عمود بر خط ساحل ساخته می شوند. این نوع سازه ، برای به تله انداختن رسوبات موازی ساحل به منظور ایجاد ساحلی محافظت شده، یا کند کردن آهنگ فرسایش آن و یا جلوگیری از رسیدن رسوبات موازی ساحل به نقطه ای در پایین دست مانند یک بندر یا مدخل حوضچه ها طراحی می گردند. طول و فاصله بین آبشکن ها از مهم ترین عوامل تعیین کننده اثر آن سازه، بر میزان تله اندازی رسوبات موازی ساحل است. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از مدل عددی mike21/3 coupled model fm از بسته نرم افزاری mike، به بررسی اثر پارامترهای مختلف جانمایی آبشکن ها (طول و فاصله بین دو آبشکن) و اثر پارامترهای موج (ارتفاع موج، پریود موج و زاویه موج) بر روی میزان رسوبگذاری در منطقه حفاظت شده توسط آبشکنها پرداخته شود. لذا بدین منظور تغییرات مورفولوژیکی بستر، در اطراف آبشکن های مستقیم، t -شکل و l -شکل، تحت اثر تغییر پارامترهای طول و فاصله بین سازه های آبشکن و پارامترهای موج (ارتفاع موج، پریود موج و زاویه موج) مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج این تحقیق یک طول و فاصله بهینه برای هر یک از آبشکن های مستقیم، t - شکل و l - شکل ارائه شده است که با این طول و فاصله، بیشترین میزان رسوب گذاری در اطراف این سازه ها اتفاق می افتد. همچنین با افزایش ارتفاع موج میزان رسوب گذاری کاهش یافته است، از طرفی با افزایش زاویه حمله موج و پریود امواج میزان رسوب گذاری افزایش یافته است.

در تحقیق حاضر به بررسی مشخصات دینامیکی و رفتار مخازن ذخیره مایعات تحت بار زلزله پرداخته شده است. موارد فوق الذکر به چند مبحث مجزای زیر تقسیم بندی شده و مورد بررسی قرار گرفته اند: 1) انجام آزمایش ارتعاش محیطی و صحت سنجی مدلهای عددی تهیه شده از مخازن در محدوده خطی 2) بررسی فرکانس ها و شکل مودهای ارتعاشی مخازن 3) بررسی رفتار مخازن تحت بار زلزله مطالعه هر کدام از موارد بیان شده در فصول مختلف این نوشتار انجام گردیده است. در مورد موضوع اول، از روش اجزای محدود برای مدلسازی مخازن مورد نظر استفاده شده است. مخازن در نظر گرفته شده شامل 3 مخزن از نوع مهار شده با سقف ثابت گنبدی هستند که دارای ارتفاع یکسان 19/12 متر و قطرهای متفاوت 19/12، 00/16 و 29/18 متر می باشند. سپس، برای صحت سنجی نتایج مدلسازی عددی در محدوده خطی، از نتایج آزمایشات ارتعاش محیطی بهره گیری شده است. این آزمایشات تحت بارهای محیطی مانند باد و ریزلرزه های خاک زیر مخازن و در 2 عمق مایع که تقریبا برابر با 40/0 و 90/0 ارتفاع مخازن در نظر گرفته شده بود، بر روی آنها انجام گردیده است. در خصوص موضوع دوم، تاثیر سقف و همچنین عمق مایع در فرکانس ها و شکل مودهای ارتعاشی محوری، محیطی و قائم مخازن مورد نظر بررسی شده است. به این منظور، مدل عددی مخازن در 2 حالت روباز و سقف ثابت و در 4 عمق مایع که برابر 80/1، 80/4، 50/8 و 90/10 متر در نظر گرفته شد، تهیه شده است. در پایان این قسمت، روابطی برای بررسی میزان تاثیر سقف در مشخصات دینامیکی مخازن ارائه شده است. در موضوع سوم از تحقیق رفتار دینامیکی و کمانش جداره مخازن تحت زلزله افقی بررسی شده است. بدین منظور، مدل عددی مخازن با استفاده از روش اجزای محدود تهیه شده و با در نظر گرفتن اثرات غیرخطی مصالح و غیرخطی هندسی تحلیل های تاریخچه زمانی بر روی آنها انجام شده است. علاوه بر ویژگی های هندسی، چند پارامتر بیان شده زیر هم در پاسخ دینامیکی مخازن تاثیرگذار هستند که مورد بررسی قرار گرفته اند: • عمق مایع: 2 عمق 50/8 و 90/10 متر در نظر گرفته شده است. • شتاب ورودی به سیستم: 3 رکورد زلزله ال سنترو، نورث ریچ و طبس با بیشینه شتابها و پریودهای غالب متفاوت در نظر گرفته شدند. • شرایط سقف: مخازن در 2 حالت روباز و با سقف ثابت مدلسازی شده اند. تاثیر موارد فوق در برش پایه، تنش ها و تغییرشکل های جداره و همچنین کمانش های الاستیک و الاستوپلاستیک ایجاد شده در جداره مخازن بررسی شده است.

یکی از روش های کارآمد کنترل ارتعاش سازه استفاده از میراگرهای مایع هماهنگ شده (tld) می باشد. این نوع میراگرها غالباً در بالاترین طبقه ساختمان نصب می شوند. کاربردهای موفقی از میراگرهای مایع هماهنگ شده(tld) در سازه گزارش شده است. این میراگرها نسبت به دیگر انواع دارای مزیت هایی می باشند. در کار حاضر نوعی سقف شناور سبک تعریف شده است که روی سطح آزاد آب قرار داده شود. این سطح شناور می تواند از پدیده ی شکست موج جلوگیری به عمل آورد. شکست موج موجب افزایش میرایی می شود اما در پاره ای از موارد باعث می شود مقدار میرایی از حد بهینه ی محاسبه شده توسط طراح بیشتر شود. از آن جا که بیشتر روابطی که تاکنون برای توصیف حرکت مایع ارائه شده است با شرط رخ ندادن شکست موج می باشد، سقف شناور انعطاف پذیر برای میراگرهای مایع هماهنگ شده(tld) موجب می شود که روابط مذکور اعتبار خود را در مدل حفظ نمایند. از طرف دیگر به علت بخار شدن مایع درون مخزن ارتفاع آن تغییر می یابد و همین مساله باعث می شود رفتار میراگر غیرقابل پیش بینی باشد. قرار دادن این سقف شناور انعطاف پذیر روی سطح مایع موجب می شود که این مشکل بر طرف شود. وزن مخصوص و جنس این سقف شناور به گونه ای فرض می شود که حرکت موجی سطح آزاد در هنگام زلزله به راحتی اتفاق بیافتد. در این پروژه مقایسه ای از عملکرد میراگر میراگرهای مایع هماهنگ شده(tld) در دو حالت بدون سقف و با سقف انعطاف پذیر شناور به عمل آمده است. مدل های عددی برای میراگرهای مایع هماهنگ شده(tld) برای شکل استوانه ای در محیط نرم افزار ansys طراحی شده و تحلیل های انجام شده به-صورت سه بعدی می باشند. برای صحت سنجی مدل در حالت بدون سقف از نتایج یک آزمایش انجام شده استفاده شده است. مبنای مقایسه تغییرات رخ داده شده در مقدار فرکانس اول تلاطم سطح آب، بیشینه-ی ارتفاع موج و نیروی برشی پایه در میراگر تحت ارتعاش می باشد. ابتدا مدلی از میراگر در حالت بدون سقف و میراگر با سقف انعطاف پذیر شناور ساخته شده و با انجام تحلیل مودال فرکانس های طبیعی آن ها اندازه گیری شده است. سپس با تغییر در عمق میراگر با سقف انعطاف پذیر شناور فرکانس آن با فرکانس میراگر بدون سقف هماهنگ سازی شده است. در نهایت عملکرد دینامیکی هر دو نوع میراگر تحت بار سینوسی با فرکانس تحریک برابر با فرکانس اول تلاطم سطح آب خودشان قرار داده شده و نتایج مورد مقایسه قرار گرفته اند. بعد از انجام تحلیل ها مشاهده شد که نه تنها قرار دادن سقف بر روی میراگر مایع هماهنگ شده(tld) موجب از بین رفتن بعضی از معایب آن می شود، بلکه عملکرد آن بهبود می یابد و وزن مایع مورد نیاز برای میراگرهای مایع هماهنگ شده(tld) کاهش می یابد. در انتها از مایع روغن به جای آب در میراگر مایع هماهنگ شده (tld) استفاده شد و با انجام تحلیل مودال نتایج مورد مقایسه قرار گرفت.

بارگذاری باد اطراف سازه ی برج خنک کن از بارگذاری های غالب می باشد از این رو مطالعه و بررسی در زمینه ی بارگذاری باد اطراف این سازه مورد توجه بسیاری از محققین می باشد. بررسی این بارگذاری در اطراف سازه ی بتنی در موارد متعدد صورت گرفته است همچنین آیین نامه ی بارگذاری باد vgb مقادیری برای توزیع فشار اطراف سازه ی بتنی ارائه نموده است. از آنجا که در مناطق لرزه خیز ساخت سازه های فلزی هذلولوی برج خنک کن صورت می گیرد بررسی بارگذاری باد در اطراف این سازه حائز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر ابتدا به ارائه ی نحوه ی توزیع فشار اطراف سازه ی صلب توسط حلگر سیالاتی ansys cfxپرداخته ایم. نتایج حاصل از توزیع فشار در این حالت با مقادیر پیشنهادی آیین نامه مقایسه شده است سپس به منظور بررسی تاثیر رفتار دینامیکی سازه بر بارگذاری توزیع فشار حل متوالی سیال و سازه مد نظر قرار گرفت. در حل سازه و سیال با توجه به نوع اندرکنش ضعیف بین سازه و سیال از روش حل متوالی staggered استفاده شده است. در تحلیل سازه در برابر بارگذاری دینامیک سیالات محاسباتی بار باد، از تحلیل خطی هندسی برای در نظر گزفتن تغییر شکل های پوسته استفاده شده است. بررسی جریان اطراف سازه ی انعطاف پذیر پوسته ی معادل تغییرات توزیع فشار نسبت به حالت سازه ی صلب را نشان می دهد.

مدلسازی یکی از روش های موثر برای پیشبینی رفتار انواع مختلف سازه ها و پدیده های فیزیکی، با هزینه ای اندک به شمار می رود و در میان انواع مختلف آن، مدلسازی عددی، در دهه های اخیر اقبال زیادی یافته و پیشرفت چشمگیری داشته است. تاکنون روشهای عددی مختلفی برای مدلسازی پدیده های فیزیکی توسعه یافته اند. روش های بدون شبکه المان، با بهره مندی از مزیت عدم نیاز به شبکه از پیش تعریف شده، و از این رهگذر کاهش هزینه های پیش پردازش، به عنوان جدیدترین روشهای عددی مورد کاربرد در حل مسائل مهندسی مورد توجه قرار گرفته اند. در این پایان نامه، حل درگیر معادلات حاکم بر پدیده تغییر حجم خاکهای غیر اشباع با استفاده از یک روش عددی بدون شبکه المان، موسوم به «درونیابی نقطه ای نقاط» مورد تحقیق قرار گرفته و نرم افزاری بر این اساس گسترش داده شده است. در این پایان نامه، معادله «بیو» برای تغییر شکل خاک و معادله دارسی تعمیم یافته برای جریان آب در خاک غیر اشباع به روش درونیابی نقطه ای نقاط حل شده اند. تغییرات ضریب نفوذپذیری و ضریب ظرفیت رطوبت ویژه با استفاده از روابط «وان گنوچتن» تقریب زده و محاسبه شده اند. در ادامه ابتدا چند مثال ساده که راه حل تحلیلی یا عددی آنها در دست بوده است با استفاده از نرم افزار نوشته شده حل شده و صحت نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته است و در انتها ، تاثیر تغییر فشار آب حفره ای در بدنه یک سد خاکی همگن ، طی پروسه آبگیری، بر شکل سد خاکی بررسی شده و نتایج با مدل ساخته شده توسط نرم افزار تجاری geo studio مقایسه شده است.

در این پایان نامه، ابتدا اثر افزودن کمک فنر گازی بر روی پاسخ‏های سازه مورد بررسی قرار می‏گیرد برای این منظور یک نمونه آزمایشگاهی انجام شده توسط chang و همکارانش، با نرم افزار abaqus مدل‏سازی می‏گردد. این نمونه آزمایشگاهی یک میز لرزه‏ای است که رفتار الاستیک و غیر الاستیک سازه سه طبقه فولادی که مقاوم سازی شده با میراگر ویسکوز غیر خطی در مقیاس دو-سوم مقیاس واقعی، مورد مطالعه قرار می‏دهد. با توجه به اینکه نیروی میرایی ایجاد شده در باز و بسته شدن کمک فنر متفاوت است لذا جهت ایجاد تقارن در نیروهای ایجاد شده، از مهاربند شورون با دو عدد کمک فنر در هر بادبند استفاده شده است و پاسخ‏های سازه تحت اثر زلزله‏های مختلف مورد بررسی قرار می‏گیرد. از آنجا که نیروی میرایی ایجاد شده توسط این کمک فنر برای سازه فوق کم بود پاسخ‏های سازه به مقدار کمی نسبت به نمونه آزمایشگاهی که شامل میراگر مایع لزج غیرخطی می‏باشد، کاهش یافت. در ادامه اثرات افزودن اصطکاک به میراگر مایع لزج از طریق ایجاد اصطکاک بین سر پیستون با جداره سیلندر، در پاسخ‏های نمونه آزمایشگاهی فوق الذکر مورد بررسی قرار می‏گیرد و نتایج با میراگر اصطکاکی مقایسه می‏شود. نتایج نشان می‏دهند که در بار لغزشی پایین عملکرد این سیستم تحت اثر همه زلزله‏های اعمالی از میراگرهای مایع لزج و اصطکاکی بهتر و با افزایش بار لغزش، به دلیل کاهش در زمان‏های لغزش، عملکرد این سیستم به عملکرد میراگر اصطکاکی نزدیک می‏شود. نهایتاً با استفاده از نتایج میراگر اصطکاکی روشی برای محاسبه منحنی سرعت-نیرو برای ساخت میراگرهای دارای مایع لزج جهت بهسازی قابهای چند طبقه دارای مهاربند ارائه می‏شود که باعث کاهش چشمگیر پاسخ‏های سازه می‏شود به طوری که بیشینه پاسخ‏های تغییرمکان بام بین 65 تا 96 درصد، شتاب بام بین 45 تا 85 درصد و برش پایه بین 17 تا 78 درصد کاهش می‏یابد و سپس امکان ساخت کمک فنر تک جداره با استفاده از نتایج آن منحنی ارائه می‏شود.

کاهش هزینه طرح ، داشتن کنترل بر روی آب پایین دست و کاهش بیشینه سیلاب خروجی از فواید بهره گرفتن از سرریز های دریچه دار می باشد. علی رغم اهمیت موضوع کمبود مطالعاتی در زمینه بررسی وضعیت فشار موجود بر روی پروفیل بتنی سرریز بعد از دریچه نیمه باز مشاهده گردید. از این رو در تحقیق حاضر، سعی شده با استفاده از مدل عددی، به بررسی بیشتر این موضوع پرداخته شود. جهت نیل به این هدف، در ابتدا نرم افزارهای عددی موجود با قابلیت های مدلسازی متفاوت، مورد بررسی قرار گرفتند که در این میان نرم افزار flow -3d جهت مدلسازی انتخاب گردیده است. در مرحله بعد، صحت کاربری نرم افزار توسط دو مدل آزمایشگاهی سرریز دریچه دار تحت فشار و سرریز آزاد سنجیده شده است. پس از صحت سنجی، با قرار دادن دریچه قطاعی در حالت های مختلف بازشدگی و در تراز های مختلف آب مخزن بر روی سرریز سد گتوند علیا توزیع فشار بر روی منحنی اوجی سرریز بررسی شده است. مشاهده شد که در صورت بازشدگی یکسان دریچه، هر چه تراز آب موجود در مخزن بیشتر باشد مقدار فشار در نزدیکی تاج افزایش یافته و در ادامه مسیر به سمت پایین دست کاهش می یابد. همچنین دیده شد که در حالتی که تراز آب در مخزن ثابت باشد، با بازشدگی بیشتر دریچه از فشار بر روی قسمت های ابتدایی اوجی کاسته شده و در حرکت به سمت پایین دست بر فشار روی سرریز افزوده می شود. در گام بعدی، وضعیتی که در آن کمترین فشار پس از بازشدگی دریچه رخ داده است، انتخاب گردید و تغییراتی بر روی پروفیل سریز اعمال شد. این تغییرات شامل تعویض معادله و نوع پروفیل بتنی موجود در بخش های بالادست و پائین دست تاج با پروفیل های استاندارد می باشد. پس از اعمال این تغییرات و بررسی توزیع فشار روی سرریز این نتیجه حاصل شد که در حالتی که پروفیل بتنی بالادست تاج سرریز دریچه دار تعویض شود، تأثیری بر روی فشار قسمت اوجی نخواهد داشت. در ادامه با تغییر منحنی قسمت اوجی هر چه شیب منحنی بیشتر باشد، فشار در قسمت های ابتدایی اوجی کمتر و در انتهای اوجی بیشتر خواهد بود.

سیستم خنک کنندگی نیروگاه، یکی از مهمترین قسمت های چرخه تولید انرژی در همه نیروگاه ها است. عملکرد برج های خنک کن، تأثیر مستقیمی روی بازده نیروگاه ها دارد. جریان های چرخشی شکل گرفته در نزدیکی دیواره داخلی برج خنک کن، می تواند باعث کاهش جریان حرارتی روبه بالای هوا و در نتیجه کاهش بازده خنک کنندگی برج شود. دراین تحقیق، یک مدل سه بعدی از برج خنک کن خشک با مکش طبیعی، شبیه سازی شده و اثر شکل هندسی دیوار برج، در جریان هوای داخل برج خنک کن، مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل معادلات جریان و مدل آشفتگی k-?، از روش عددی حجم محدود استفاده شده است. با استفاده از نتایج عددی، اصلاحاتی روی انحنای دیوار برج خنک کن انجام گرفته و یک معادله جدید به دست آمد. این معادله، شکل جدیدی برای دیوار برج پیشنهاد می کند که این شکل دیوار باعث از بین بردن جریان های چرخشی داخل برج خنک کن شده و دبی جریان عبوری از برج را افزایش می دهد. (این وضعیت به بهبودی نرخ خنک کنندگی مبدل های حرارتی کمک می کند).

جریان در سرریز پلکانی در برخی موارد با توجه به استهلاک بالای انرژی در انتهای سرریز و ورود به حوضچه آرامش، سرعت و عدد فرود کافی را نداشته و قادر به انجام یک پرش مناسب هیدرولیکی نمی باشد و با پرش های ناقص و مخربی روبرو می شود. برای رفع این مشکل، طرحی نوین به صورت ترکیب این نوع سرریز با تندآب در پایین دست سرریز پلکانی ارائه شده است. در این طرح با حذف بخشی از پلکان ها انتهایی و تبدیل آن به تندآب، جریان در انتهای سرریز، دارای سرعت و عدد فرود کافی برای یک پرش مناسب و غیرمخرب خواهد شد. در تحقیق حاضر کارایی این طرح به کمک مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزار14 ansys fluent ، مدل دو فازی mixture و مدل آشفتگی k-? با زیر شاخه realizable بررسی گردید. تمام مدل ها به صورت دو بعدی بوده و عرض حوضچه آرامش و سرریز یکسان در نظر گرفته شده است. از طرفی جریان بر روی تمام سرریزهای مدل شده از نوع لغزشی می باشد. بعد از اعتبارسنجی و پی بردن به صحت عملکرد نرم افزار به طراحی پنج نوع سناریوی مختلف با شیب ها و دبی های مختلف پرداخته شد (زاویه سرریزها بین 14 تا 25 درجه و دبی بین 0.11 تا 0.45 متر مربع بر ثانیه). در تمام سناریوها، پلکان های انتهایی از یک تا چهار عدد به تندآب تبدیل و سرریز برای رسیدن به پرشی پایدار و غیرمخرب بهینه سازی گردید. نتایج سناریوهای مختلف نشان داد، این طرح به خوبی می تواند پرش را به سمت یک پرش هیدرولیکی مناسب میل دهد.

در سرریز آزاد، برای ممانعت از پدیده کاویتاسیون، جریان با ابزار های مختلفی هوادهی می شود. ویژگی های ابزار هوادهی، در میزان هوای ورودی به جریان و نحوه توزیع آن موثر است. بنابراین ارائه نوعی از هواده که دارای عملکرد بهتری در ورود هوا به جریان باشد؛ بسیار مهم است. در بین انواع کلی هواده، هواده شیاری به شرط عدم ریزش آب به داخل آن، بیشترین امکان برای ارتباط کف جریان با هوای بیرون را فراهم می کند. با این وجود این نوع هواده در برخی موارد، در برابر تغییرات دبی، عملکرد مناسبی از خود نشان نمی دهد. در دبی های کمتر از دبی طرح، ریزش آب به داخل شیار، موجب غرقاب شدن هواده و ایجاد چرخش جریان در آن می شود. در هواده های شیاری معمول، به دلیل روباز بودن همه یا بخشی از شیار، آب وارد شیار می شود. در تنها حالت هواده طراحی شده پیشین که به واسطه مسقف بودن شیار و ترکیب آن با رمپ، سعی در ممانعت از ریزش آب به شیار شده است، رمپ با فشار مثبت بالایی مواجه می گردد. برای رفع مشکل ریزش آب به شیار بدون ایجاد فشار وارده به رمپ دراین تحقیق، نوع جدیدی از هواده به صورت ترکیب هواده شیاری مسقف با هواده پله، ارائه گردیده است. ایجاد پیش فشار منفی در بخش پله هواده، امکان ورود هوا به جریان و بخش شیاری آن، هوای لازم برای ورود به جریان را افزایش می دهد. در تحقیق حاضر این طرح ابتکاری، به کمک مدل سازی عددی با نرم افزار ansys fluent 14، مدل دو فازی مخلوط، مدل آشفتگی k-? realizable و با فرض یکسان بودن پهنای سرریز به صورت دو بعدی، بررسی می گردد. بعد از صحت سنجی نرم افزار توسط مقایسه نتایج با تحقیقات تجربی، هواده پیشنهادی در اعداد فرود، شیب کف های مختلف و ارتفاع رمپ متغیر مورد آزمون قرار گرفته و با توجه به عدم ریزش آب در هیچ یک از حالات به شیار هواده، نبود فشار آسیب رسان در اطراف هواده از طرف جریان و نیز توانایی ورود هوای مناسب به جریان از طریق هواده، عملکرد آن خوب ارزیابی می شود. نتایج مدلسازی های انجام یافته به صورت دو پارامتر بی بعد عدد کاویتاسیون و درصد هوای موجود در کف جریان، با استفاده از جداول و نمودارها ارایه شده است. برداشت های فیزیکی از نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به مخرب بودن پدیده¬ی شکست در سازه¬ها،حل چنین مسائلیدر سازه¬های پیچیدهبه روش¬های دقیق¬تری نیازمند است. در طی سالیان متمادی روش¬های عددی همچون روش اجزاء¬مرزی، اجزاءمحدود و بدون¬المان که تمامی این روش¬ها با محاسبات سنگین و روند حل زمان¬بری همراه است، به طور موفقیت¬آمیزی برای مدل کردن گسترش ترک استفاده شده¬اند. پژوهش حاضر تلاش می¬کندبا توسعه نرم¬افزار nasirکه جهت حل معادلات دو بعدی ارتجاعی خطی تعادل کاشی به روش عددی گلرکین¬-حجم محدود بر روی شبکه بی¬ساختار مثلثی ایجاد گشته است، ناپیوستگی¬های ایجاد شده در میدان جابه¬جایی را که از پدیده¬ی آسیب¬دیدگی ناشی می¬شود، در فضای دوبعدی شبیه¬سازی نماید. این پایان¬نامه به دو بخش اصلی بررسی رفتار سازه و تحلیل ترک با رویکرد خطی و غیرخطی مصالح بتنی تقسیم شده است. ابتداجهت انتشار ترک در حالت خطی ضرایب شدت تنش از روش برون¬یابی جابه-جایی تخمین زده¬شده¬اند. در ادامه روند تحقیق، روش گلرکین حجم محدود جهت تعیین پاسخ سازه تحت بارگذاری وابسته به زمان (دینامیکی) توسعه داده شده است. در بخش دوم این تحقیق به کمک همین روش و ترکیب آن با مفاهیم ترک پخشی، ناپیوستگی ایجاد گشته که از آسیب¬دیدگی بتن ناشی ¬می¬شود شبیه¬سازی شده است. در پایان، رفتار غیرخطی بتن تحت یک بارگذاری وابسته به زمان در یک نمونه واقعی به کار برده شدهو محل آسیبشناسایی شده است. آنچه که در نتایج محاسباتی این روش به چشم می¬آید، کاهش قابل توجه زمان محاسبات نسبت به سایر روش¬های عددی پیشین در تحلیل مسائل به¬خصوص در مسائل وابسته به زمان می¬باشد.

نیاز روزافزون دنیا به گازهای پروسسی حاصل از پالایش نفت و گاز باعث تولید بیشتر و در ادامه افزایش نیاز برای ذخیره و انتقال این محصولات شده است. روش مایع سازی این گازها، سالهاست که به عنوان یکی از بهترین گونه های انتخاب شده جهت ذخیره و انتقال این محصولات با ارزش شناخته شده است. یکی از بهترین و پیچیده ترین این تانکهای ذخیره در دمای بسیار پایین، تانک کاملاً محفوظ شده (fct) می باشد. طراحی این مخزن پارامترهای مختلف بارگذاری شامل فشار هیدرواستاتیک، تغییر دما، باد و زلزله و... را شامل می¬شود. دو پارامتر تحلیل لرزه ای و تحلیل دمایی از مهمترین و پیچیده ترین تحلیل این مخازن به همراه فشار هیدرو استاتیک می باشد. لذا در این تحقیق با ارایه بارگذاریهای ویژه و بیان فرمولهای مربوط به تحلیل لرزه ای و تحلیل دمایی، این مسئله بیشتر مورد بررسی قرار گرفت. سپس با طرح یک نمونه تانک واقعی در حال کار در پروژه های فاز جنوبی و ارایه دو مدل جداگانه به کمک نرم افزار ansys برای تحلیل های دمایی و لرزه¬ای، نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل لرزه-ای از المان¬های solid185، shell181 و fluid80 در مدلسازی استفاده شده و شرایط مرزی به گونه ای است که تمام لایه¬های سازه¬ای مخزن به طور کامل به هم قید شده و سیال در تماس با دیوار مخزن در جهت شعاعی و کف مخزن در جهت قائم کوپل شده است و سیال از دیواره و کف مخزن جدا نمی¬شود. در تحلیل ترکیبی حرارتی- سازه¬ای از المان solid70 و shell131 برای به دست آوردن دما در نقاط مختلف دیواره و از solid185 و shell181 برای تحلیل ثانویه سازه¬ای ناشی از تحلیل حرارتی استفاده شده است. نمودارهای تنش و جابه¬جایی در گره¬های مختلف مخزن ذخیره گاز مایع نشان داد که جابه¬جایی اولیه حاصل از تحلیل حرارتی و تحلیل استاتیکی بایستی مد نظر قرار گیرد. کانتور حداکثر تنش در این مخزن بیانگر این مطلب است که حداکثر تنش ناشی از تحلیل ترکیبی حرارتی¬--لرزه¬ای در دیوار فولادی و در ناحیه یک سوم از کف مخزن به وقوع می¬پیوندد.