سیستم تبرید جذب سطحی، سیستمی است که به جای استفاده از کمپرسور مکانیکی، از کمپرسور حرارتی برای به گردش در آوردن سیال عامل در سیکل استفاده می کند. در سالهای اخیر سیستمهای تبرید جذب سطحی و پمپ گرمایی جذب سطحی به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. عمر طولانی، اصول کارکرد ساده، نیاز اندک به تعمیر و نگهداری، قابلیت استفاده از منابع حرارتی دما پایین مانند انرژی خورشیدی و منابع زمین گرمایی، بی ضرر بودن برای محیط زیست و کار کرد بدون لرزه و سر و صدا را می توان به عنوان تعدادی از مهمترین مزایای این سیستمها به شمار آورد. هندسه به کار رفته در کمپرسور حرارتی (بستر مواد جاذب)، خواص مواد جاذب و سیال عامل به کار رفته و شرایط ترمودینامیکی سیکل اثر قابل توجهی بر عملکرد این سیستمها دارد. برای طراحی بستر، بایستی آن را مدل سازی نمود و معادلات حاکم را حل کرد. این مدل سازی شامل انتقال حرارت میان اجزای مختلف بستر و انتقال جرم سیال عامل در بخش متخلخل مواد جاذب می باشد. برای افزایش آهنگ انتقال حرارت و افزایش سرعت جذب و احیا در بستر از فینهای شعاعی استفاده شده است. جریان سیال عامل در میان دانه های مواد جاذب بر اساس مکانیزمهای جریان لزج، جریان نودسن و جریان پیوسته (مولکولی) محاسبه می گردد و نفوذ سیال عامل در درون مواد جاذب با مکانیزم نفوذ سطحی کنترل می شود. از آنجایی که معادلات به دست آمده در این مدل سازی غیر خطی و وابسته به یکدیگر می باشند، چاره ای جز حل عددی این معادلات نمی باشد. اثر تعدادی از پارامترها مانند ضخامت بستر، تعداد فین ها و قطر دانه های مواد جاذب به دقت مورد بررسی قرار گرفته اند. افزایش تعداد فین ها، توان تبرید کلی را افزایش و ضریب عملکرد را کاهش می دهد. افزایش ضخامت بستر (ارتفاع فینها)، موجب کاهش توان تبرید مخصوص و افزایش ضریب عملکرد سیستم خواهد شد. مقدار بهینه برای اندازه قطر ذرات جاذب در بازه 1/0 میلیمتر تا 25/0 میلیمتر به دست آمده است.

در این رساله، رفتار امواج تیز ایستا در جریان های آشفته آبهای کم عمق بررسی می شود. در آغاز، معادلات متوسط گرفته شده در عمق با استفاده از سه مدل آشفتگی طول اختلاط، و asm تکمیل می شود؛ و سپس به کمک روش های حجم محدود رو و ون- لیر، که مناسب برای تسخیر امواج تیز می باشند، حل می شود؛ این روش ها مبتنی بر بازسازی خطی متغیرهای وابسته درون سلول هستند. کارایی این روش ها، میزان تاثیر اثرات آشفتگی و اندرکنش امواج تیز و آشفتگی با استفاده از دو آزمون عددی بررسی می شود. در آزمون اول، جریان فوق بحرانی در کانال به همراه مانع عرضی بصورت عددی و آزمایشگاهی مطالعه می شود. در آزمون دوم، جریان فوق بحرانی در تقاطع دو کانال بصورت عددی شبیه سازی می شود و با داده های موجود سایر محققین مقایسه می گردد. در ادامه، اصول روشهای گودونفی و روش ppm مرور می شود. در این روش، از توابع چند جمله ای درجه دوم برای بازسازی متغیرهای وابسته استفاده می شود. سپس روش جدیدی برای بازسازی متغیرهای وابسته درون سلول با استفاده از توابع چند جمله ای درجه سوم پیشنهاد می گردد. روش پیشنهادی برای حل معادلات انتقال خطی و غیر خطی بکار برده می شود و برای معادلات یک بعدی و دو بعدی آبهای کم عمق توسعه داده می شود. نتایج راهکار پیشنهادی و همچنین سایر روش های بازسازی متغیرها، با استفاده از چند نمونه عددی در حالت های یک و دو بعدی معادلات آبهای کم عمق با یکدیگر مقایسه می شوند و برتری روش پیشنهادی در این قسمت تایید می گردد.

امروزه مشخص شده است که استفاده از روش بازگردانی دود (egr) به منظور کنترل و کاهش اکسیدهای ازت (nox) در موتورهای احتراق داخلی، کاملا اثر بخش و موثر بوده است. اگر روش بازگردانی دود به درستی و با دقت به خدمت گرفته نشود, به کاهش قابل ملاحظه توان موتور و افزایش سایر آلاینده های موتور منجر خواهد شد. یکی از دلایل بروز این مشکل عدم توزیع نسبتا یکنواخت دود بازگردانده شده در راهگاههای ورودی برای هر سیلندر است. از این رو به کارگیری سیستمی که دود بازگردانده شده را به شکل مناسبی بین راهگاههای ورودی سیلندر توزیع نماید اجتناب ناپذیر به نظر می رسد. از طرف دیگر قوانین آلایندگی موجود به تولید کنندگان موتور اجازه نمی دهد که گازهای رخنه ای (blowby) تولید شده در موتور خودروها را به محیط تخلیه کنند. امروزه راهکار مورد استفاده بازگرداندن این گازها به محفظه احتراق و سوزاندن آنها است. در این مورد نیز بنا به دلایلی که در بالا ذکر شد عدم توزیع یکنواخت و یکسان این گازها می تواند منجر به بالا رفتن آلایندگی و کاهش توان موتور گردد. مشخصات هندسی و موقعیت تزریق دود بازگردانده شده یا گازهای رخنه ای تاثیر بسزایی در توزیع یکنواخت آنها بین سیلندرها دارند. روش متعارف برای تعیین موقعیت مناسب تزریق این گازها در راهگاه ورودی هوا استفاده از روشهای عددی است که در آن نحوه پخش یک گونه گاز غیر از هوا (مثلا co2) در جریان هوای درون منیفولد ورودی برای یک سیکل کامل کاری موتور در شرایط مختلف مدل سازی و حل شود. به این ترتیب می توان میزان توزیع گونه دوم را در سیلندرهای مختلف به شکل کمی بررسی کرد. این کار باید برای شرایط کاری گوناگون و موقعیتهای مختلف تزریق انجام گیرد تا مناسبترین محل برای بازگردانی دود یا گازهای رخنه ای مشخص گردد. با توجه به این که زمان و هزینه مورد نیاز برای حل میدان جریان در هر حالت کاملا قابل ملاحظه است این روش بسیار وقت گـیر و پر هزینه خواهد بود. در این تحقیق روش جدیدی بر اساس تعقیب ذرات (particle tracking) پیشنهاد شده است که علاوه بر دقت مناسب و قابلیت بررسی جامع تر (حالتهای ترکیبی) زمان مورد نیاز برای تعیین موقعیت مناسب را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. صحت کارکرد این روش به کمک آزمایش و بررسی های عددی به اثبات رسیده و به کمک آن بررسی جامعی بر روی عوامل موثر بر توزیع کنندگی گازهای تزریق شده به منیفولد ورودی صورت گرفته است

استفاده از چیلرهای جذب سطحی یک روش مناسب برای تولید سرمایش با استفاده از انرژی حرارتی در گستره وسیع دمایی است و در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این چیلرها از چهار قسمت اصلی محفظه های جاذب، کندانسور، شیر اختناق و اواپراتور تشکیل شده است. مهمترین قسمت چیلر محفظه های جاذب هستند که حاوی ذرات جاذب مانند سیلیکاژل می باشند و اساس کار چیلر جذب سطحی، جذب و احیا سیال عامل در این ذرات است. با توجه به اهمیت محفظه های جاذب در عملکرد چیلر های جذب سطحی در این پایان نامه به مدلسازی بستر ماده جاذب پرداخته شده و کندانسور و اواپراتور با استفاده از روابط ساده مدل شده اند. در کاربردهای عملی برای بستر ماده جاذب از مبدل حرارتی استفاده می شود و ذرات جاذب در اطراف لوله و بین فین ها قرار می گیرند. به منظور مدلسازی عملکرد چیلر معادله انتقال حرارت یک بعدی برای سیال ناقل حرارت و انتقال حرارت سه بعدی در دستگاه مختصات استوانه ای برای لوله فلزی در نظر گرفته شده است. با توجه به پایین بودن ضریب انتقال حرارت ذرات جاذب استفاده از فین توان تبرید چیلر را تا حد زیادی بهبود می بخشد. در این مطالعه از فین های صفحه ای پیوسته روی لوله فلزی استفاده شده و با استفاده از معادله انتقال حرارت دو بعدی در دستگاه مختصات عمومی مدلسازی شده است. برای مدلسازی بستر ماده جاذب معادلات پیوستگی، مومنتوم و انتقال حرارت سه بعدی در دستگاه مختصات عمومی حل شده است. برای حل همزمان معادلات وابسته به زمان در چهار حوزه سیال ناقل حرارت، لوله فلزی، فین ها و بستر ماده جاذب از روش حجم کنترل استفاده شده است. پس از بررسی نتایج بدست آمده مشاهده شد با افزایش فاصله بین فین ها و ارتفاع فین ها، ظرفیت سرمایش مخصوص کاهش یافته و ضریب عملکرد و زمان سیکل افزایش می یابد. مقدار ظرفیت سرمایش مخصوص نسبت به قطر ذرات دارای یک مقدار بهینه است که با کاهش یا افزایش قطر ذرات نسبت به مقدار بهینه مقدار ظرفیت سرمایش مخصوص کاهش می یابد و مقدار ضریب عملکرد تغییرات ناچیزی نسبت به قطر ذرات جاذب دارد. همچنین مشاهده شد استفاده از منابع حرارتی با دمای بالاتر باعث افزایش ظرفیت سرمایش مخصوص و ضریب عملکرد چیلر می شود.

تاریخچه حل انجماد سیال در جریان سکون به چند مورد محدود می گردد که تنها اندکی از این بررسی ها بر روی سیال لزج صورت پذیرفته است و در آن ها نیز فرض هایی مثل نادیده گرفتن تغییرات فشار در امتداد ضخامت لایه لزج و یک بعدی بودن معادله انرژی دیده می شود. در این پژوهش معادلات مومنتوم ناپایدار با احتساب تغییرات فشار در امتداد ضخامت لایه لزج توسط متغیر تشابهی مناسب تبدیل به معادلات دیفرانسیل معمولی شده و برای هر لحظه به روش رانگه-کوتای مرتبه چهارم حل می شوند. معادله انرژی نیز با معلوم بودن سرعت در هر گام، بصورت عددی حل شده و مسئله برای دستگاه دوبعدی کارتزین و استوانه ای متقارن مدل سازی شده است. نتایج در محدود ه های خاصی که بررسی های قبلی وجود دارد، با هم مقایسه شده اند. ضخامت لایه مرزی حرارتی، نیمرخ دمای سیال و نیمرخ سرعت ها در هر لحظه و از همه مهمتر سرعت انجماد یا پیشانی حمله برای مقادیر مختلف پارامترهایی مانند اعداد بی بعد پرانتل و استفان توسط نمودارهایی ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که افزایش عدد پرانتل تا ده برابر و یا افزایش نسبت ضریب نفوذ گرمایی مایع به جامد تا دوبرابر، باعث می شود ضخامت نهایی لایه منجمد تقریباً نصف شده در حالی که تغییر عدد استفان اثری بر این ضخامت نهایی نداشته و فقط زمان انجماد را تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین تغییرات فشار در امتداد ضخامت لایه لزج می تواند قابل صرف نظر کردن باشد.

یک اثر مهم همراه با جریان گاز در ریز مجرا ها اثر رقت است که با عدد نودسن، نسبت مسیر متوسط آزاد مولکولی به طول مشخصه جریان، اندازه گیری می شود. برای نودسن در رنج ????^(-?)? kn ? ?/? که به رژیم لغزشی معروف است، معادلات ناویر استوکس همراه با شرایط لغزش سرعت و پرش دما می تواند مشخصه های جریان را بخوبی پیش بینی کند.یک روش حجم محدود بر پایه روش سیمپل برای مطالعه جریان توسعه یابنده یا توسعه یافته جابجایی آزاد در ریز مجرا ها مورد استفاده قرار گرفته است. سیال مورد مطالعه غیر قابل تراکم و نیوتونی، هوا، با خصوصیاتثابت و متغیر است. تاثیرات چندین شرط مرزی شامل شرایط لغزش مرتبه بالا، خزش گرمایی و شرایط مرزی مرتبه دوم روی مشخصه های کلیدی جریان بررسی شده است. محدوده ای از عدد ریلی کم ?×????^(-?)? ra ? ?×????^(-?) که مشخص کننده جریان در ریز مجرا ها است مورد استفاده قرار گرفته است. اثرات رقت روی مشخصه های جریان در مناطق توسعه یافته و یابنده مورد بررسی قرار گرفته است.پارامتر های کلیدی جریان نظیر ضریب اصطکاک و ضریب انتقال حرارت به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. اثرات رقت با افزایش عدد نودسن به طور قابل ملاحظه ای نرخ جریان و انتقال حرارت را افزایش می دهد، در حالی که ضریب اصطکاک و دمای ماکزیمم سیال را کاهش می دهد. این کاهش در ضریب اصطکاک در عدد ریلی پایین بیشتر است. همچنین افزایش در عدد ریلی باعث افزایش نرخ جریان و انتقال حرارت و کاهش دمای ماکزیمم گاز می شود.اثرات شرایط مرزی مرتبه بالا در جهت کاهش سرعت لغزشی و پرش دمایی تشخیص داده شد در حالی که اثرات خزش گرمایی به طور قابل ملاحظه ای سرعت لغزشی را افزایش می دهد.این مسأله نیز تشخیص داده شد که تغییرات دمای لایه گاز کنار دیوار در مدل کردن خزش گرمایی بسیار مهم است و نادیده گرفتن آن که روندی رایج در مقالات است، منجر به توزیع غیر فیزیکی سرعت و دما می شود.

امروزه بخش اعظم انرژی مصرفی در دنیا از احتراق سوخت های فسیلی تامین می گردد. افزایش نیاز به مصرف سوخت های فسیلی از یک سو و مشکلات زیست محیطی آلاینده های ناشی از احتراق این سوخت ها از سوی دیگر باعث گردیده که محققین، تحقیقات متعددی در زمینه راهکارهای کاهش آلاینده های حاصل از احتراق سوخت های فسیلی انجام دهند. در همین راستا nox به عنوان یک آلاینده مهم و خطرناک که دارای اثرات مضری بر سلامت انسان و محیط زیست می باشد مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بطور کلی راهکارهای مختلفی برای کاهش میزان آلاینده nox وجود دارد که یکی از آنها رقیق سازی سوخت می باشد. در این روش در اثر مخلوط کردن سوخت با ماده ای دیگر، ظرفیت گرمایی مخلوط افزایش یافته و در نتیجه دمای محفظه احتراق و میزان آلاینده nox که وابسته به دما می باشد، کاهش می یابد. هدف از این پایان نامه مطالعه آزمایشگاهی اثر رقیق سازی سوخت با استفاده از گازهای آرگون و نیتروژن بر میزان آلاینده nox در شعله غیر پیش آمیخته پروپان- هوا می باشد. در همین راستا کوره ای با شعله غیر پیش آمیخته طراحی و ساخته شده و رقیق سازی سوخت پروپان توسط آرگون و نیتروژن در محدوده وسیعی از نسبت های هم ارزی و رقیق سازی انجام گرفته و میزان آلاینده nox در گازهای خروجی اندازه گیری شده است. نتایج آزمایشگاهی حاصل از این پژوهش نشان داد که رقیق سازی با نیتروژن موثرتر از رقیق سازی با آرگون در کاهش میزان آلاینده nox است که دلیل آن بیشتر بودن ظرفیت گرمایی نیتروژن نسبت به آرگون است. همچنین ملاحظه گردید که رقیق سازی باعث گردیده که رنگ زرد شعله غیر پیش آمیخته تبدیل به آبی گردد که نشان دهنده احتراق کامل تر می باشد.

نیاز انسان در جهت شناخت جریان و پارامترهای موثر بر آن و ارائه راهکارهای عملی و نزدیک به حقیقت در مدل نمودن خصوصیات هیدرولیکی جریان آب در کانال های مصنوعی و سازه های هیدرولیکی و جریان رودخانه ها، برای استفاده بهینه تر آشکار می باشد. تنش برشی یکی از مهمترین پارامترهای هیدرولیکی در اغلب مطالعات جریان در کانال های باز و مهندسی رودخانه می باشد. توزیع تنش برشی مرزی در پیش بینی مقاومت جریان ، انتقال رسوب و کاویتاسیون اهمیت دارد. شناخت توزیع تنش برشی در پیرامون کانالهای باز جهت کارهای مهندسی رودخانه برای پیش بینی مورفولوژی رودخانه، محافظت بستر رودخانه، سواحل رودخانه و سازه های کنترل سیلاب ضروری می باشد . مسئله توزیع تنش برشی بستر و دیواره های جانبی دارای اهمیت بسیاری می باشد. در این تحقیق تلاش شد با استفاده از تنش برشی نیوتنی و نحوه محاسبه آن و با استفاده از اندازه گیری سرعت، روشی سریع و با دقتی مناسب جهت محاسبه توزیع تنش برشی در جداره ها بدست آورده شود. با توجه به اینکه کارهای محققان پیشین در بدست آوردن تنش برشی جداره اغلب روش هایی هندسی بوده و زمان زیادی جهت بدست آوردن تنش با دقت مناسب می برد و اکثرا نیز روشها برای مقاطع خاصی می باشد که در مقاطع دیگر نتایج خوبی ارائه نمی کند، در این تحقیق به دنبال روشی از نظر زمانی سریعتر و با دقت مناسب جهت بدست آوردن توزیع تنش برشی در جداره ها هستیم. برای این کار از کارهای آزمایشگاهی محققان دیگر و مدل سازی عددی جهت توسعه روش استفاده شد. جهت توسعه مدل از نرم افزار فلوئنت که یکی از نرم افزارها جهت مدل کردن جریان می باشد استفاده شد. دو مقطع معمول در کانال ها، مقطع مستطیلی و مثلثی در این تحقیق استفاده گردید. جهت مقطع مستطیلی از b/h های 8 ، 4 ، 1و 0.5 استفاده شد و مقاطع مثلثی انتخاب شده دو مقطع با زوایای 60 و90 درجه بودند. با استفاده از کارهای آزمایشگاهی و مدل سازی عددی مقدار سرعت و تنش برشی جداره در مقاطع مختلف را بدست آورده و سپس در فواصل مختلف از جداره ها تنش برشی حاصل از مدل محاسبه و توزیع تنش برشی بدست آمده را با توزیع تنش برشی واقعی حاصل از کارهای عددی و آزمایشگاهی در حالت بی بعد مقایسه و مقدار خطا را برای آن بدست آوردیم. توزیع تنش های بدست آمده از این مدل بررسی و بهترین موقعیت ها جهت برداشت سرعت برای بدست آوردن توزیعی با کمترین خطا پیشنهاد گردید.

توسعه ی چشم گیر استفاده از سیستم های میکرو/نانو در صنایع پزشکی، نظامی و فضایی تحلیل و بررسی جریان را در میکرو/نانو ساختار ها ضروری ساخته است. عدم پیوستگی در فازهای سرعت مولکولی و متعاقبا ایجاد خواص غیر تعادلی در میکرو/ نانو جریان ها به کم رنگ شدن اعتبار فرض های بنیادی برای به دست آوردن معادلات معروف و شناخته شده ی حاکم بر جریان های ماکرواندازه می انجامد. بنابراین تحلیل صحیح جریان غیر تعادلی نیازمند استفاده از معادلات پایه ای حاکم بر مولکول های جریان رقیق شده می باشد. روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو، dsmc، امکان شبیه سازی جریان رقیق شده را در کلیه ی رژیم های غیرتعادلی امکان پذیر می سازد. هدف اصلی پروژه ی حاضر تحلیل جریان غیر-تعادلی در هندسه ی دوبعدی میکرو/نانو کاویتی با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو می باشد. برای این منظور در ابتدا، کد دو بعدی dsmc برای حل جریان میکرو کانال به هندسه ی کاویتی گسترش داده شده و روابط مربوط به محاسبه ی تنش برشی، شار حرارتی و آنتروپی به آن اضافه گردیده است. در قسمت اول این پروژه حوزه ی لغزشی برای جریان رقیق شده مورد بررسی قرار می گیرد. حضور اثرات غیر تعادلی نسبتا ضعیف در حوزه ی لغزشی امکان گسترش معادلات حاکم بر جریان های ماکرواندازه، معادلات ناویر-استوکس، را به این حوزه با در نظر گرفتن اثرات غیر تعادلی به-صورت شرایط مرزی لغزشی/پرشی ممکن ساخته است. با مقایسه ی نتایج به دست آمده از معادلات ناویر -استوکس و روش مولکولی ناکارآمد بودن این معادلات در سرتاسر حوزه ی لغزشی نشان داده می شود. در این پروژه به مقایسه ی سرعت لغزشی، دمای پرشی، فشار، تنش برشی، شار حرارتی و آنتروپی جریان پرداخته می شود. در این پروژه سعی می-گردد که فیزیک جریان غیرتعادلی به دقت مورد بحث و بررسی قرار گیرد و علل ناتوانی معادلات گسترش داده شده ی محیط پیوسته در پیش بینی خواص جریان به تفصیل بیان گردد. در کد محاسباتی dsmc حاضر، الگوریتم مونت کارلو با گام زمانی متغیر و معرفی و استفاده گردیده است تا باعث کاهش زمان محاسباتی گردد. در انتها به مقایسه ی خواص هیدرودینامیک و حرارتی جریان غیر تعادلی برای گاز های تک اتمی و دواتمی در رژیم های لغزشی، گذرا و آزاد مولکولی پرداخته می شود.

نانوسیال که عبارت است از پخش پایدار و یکنواخت ذرات در ابعاد نانو داخل سیال پایه، در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. خصوصیات حرارتی ویژه نانوسیالات، محققین زیادی را به بررسی میزان اثر آن ها بر بهبود مشخصه های انتقال حرارتی سیالات مرسوم، ترغیب نموده است. با وجود تلاش های زیاد در این زمینه، هنوز چالش های متعددی بر سر راه کاربرد انتقال حرارتی نانوسیالات وجود دارد، از جمله نحوه پایدار نمودن نانوسیالات، شناخت مکانیزم های انتقال حرارتی نانوسیالات و مدل سازی آن ها. در این پایان نامه به بررسی نظری، آزمایشگاهی و عددی مشخصه های انتقال حرارتی نانوسیالات مختلف پرداخته شده است. نانوسیالات cnt/آب و tio2/آب و ag/آب با غلظت ذرات مختلف ساخته شده و مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته اند. خصوصیات ترموفیزیکی این نانوسیالات شامل چگالی و لزجت دینامیکی اندازه گیری شده، و دستگاهی به منظور اندازه گیری ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات طراحی و ساخته شده است. علاوه براین، مدل سازی این خصوصیات ترموفیزیکی موثر، مورد توجه قرار گرفته و روابطی نیز برای آن ها ارایه شده است. انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیالات tio2/آب و ag/آب، در جریان داخل یک لوله مستقیم تحت شرایط شار حرارتی دیواره ثابت به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است. در بررسی های عددی، شبیه سازی جریان و انتقال حرارت نانوسیالات مختلف داخل لوله های مستقیم و خمیده و همچنین جریان بر روی یک مانع با در نظر گرفتن روش تک فاز انجام گرفته است. در انتها، ضریب هدایت حرارتی و ظرفیت حرارتی نانولوله های کربن به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته و مدلی بر اساس فرض محیط پیوسته برای این خصوصیات ارایه گردیده است. نتایج اندازه گیری خصوصیات ترموفیزیکی نشان داد که نانوذرات باعث بهبود خصوصیات انتقال حرارتی سیالات می شوند. افزایش کسر حجمی نانوذرات، افزایش لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات را به همراه دارد، در حالی که افزایش دما باعث کاهش لزجت دینامیکی و افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات می شود. همچنین، برای چگالی نانوسیالات می توان از رابطه کلاسیک موجود استفاده کرد، اما لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات مورد بررسی به کمک روابطی که دربرگیرنده پارامترهای موثر مختلفی مانند دما، کسر حجمی ذرات، قطر ذرات، خصوصیات ترموفیزیکی سیال پایه و ذرات و همچنین حرکات براونی ذرات هستند، مدل سازی شدند. نتایج حاضر نشان داد که افزایش ضریب هدایت حرارتی تنها دلیل و مکانیزم افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی در نانوسیالات نیست. در هر دو جریان داخلی و خارجی، غلظت، حرکات براونی و نسبت هندسی نانوذرات به همراه عدد رینولدز جریان، افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیالات را به همراه دارند در حالی که افزایش قطر نانوذرات تاثیر منفی بر انتقال حرارت دارد. همچنین مشخصه های انتقال حرارتی نانوسیالات به شدت تحت تاثیر نوع نانوذرات و سیال پایه می باشد. به طور کلی در جریان های داخلی روابط کلاسیک قادر به پیش گویی رفتار انتقال حرارتی نانوسیالات نمی باشد. اما توسعه مدل های مناسب برای خصوصیات ترموفیزیکی موثر بکار رفته در مدل های کلاسیک مذکور، توانایی این مدل ها را در مبحث نانوسیالات افزایش می دهد. همچنین با توجه به نتایج، در جریان های داخلی، بهبود خصوصیات انتقال حرارتی توسط نانوسیالات با افزایش قابل ملاحظه افت فشار همراه است که می تواند کاربرد نانوسیالات را با محدودیت مواجه کند.

1

استنت لوله توخالی می باشد که برای باز کردن رگ تنگ شده مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه استفاده از آن در درمان مجاری تنگ شده به خصوص در رگ کرونری بسیار مرسوم شده است و هر ساله چند میلیون انسان در سراسر جهان عمل استنتینگ را انجام می دهند. از مشکلات مهم استفاده از استنت گرفتگی دوباره رگ بوده که بعد از چند ماه پس از عمل، بیمار دچار آن می شود. تحقیقات گذشته نشان داده است که پارامتر اصلی در گرفتگی دوباره رگ تغییرات همودینامیک خون و به خصوص تغییرات تنش برشی دیواره رگ می باشد که ممکن است از رشد و گسترش سلولهای داخلی رگ جلوگیری کند. در این تحقیق، به بررسی چند پروفیل هندسه استنت می پردازیم و هندسه مناسبی برای پروفیل آن معرفی می کنیم تا بتوانیم از شرایطی که سبب گرفتگی دوباره رگ می شود پرهیز کنیم. همچنین به بررسی اثر غیرنیوتنی خون در پیش بینی نتایج در طول ناحیه جدایش و تنش برشی دیواره می-پردازیم. برای این هدف از یک برنامه عددی که بر مبنای اصول حجم کنترل و روش الگوریتم سیمپل می باشد استفاده شده است. در هندسه-هایی که تغییرات هندسه استنت مستطیلی و نیم دایره است، ایجاد مش پیوسته و یا یکنواخت ممکن نمی باشد لذا برای ایجاد پروفیل-های استنت با میل دادن ویسکوزیته مش های قرار گرفته در داخل استنت به سمت بینهایت این حجم کنترل ها حذف شده و پروفیل های استنت ایجاد شدند. برای هندسه های دیگر استنت که قسمتی از کمان دایره بودند از دستگاه مختصات عمومی اضافه شده به کد عددی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پروفیل های استنت که تغییرات هندسی آرامتری دارند از تنش های برشی دیواره بسیار بزرگ و یا خیلی کوچک جلوگیری می کنند و همچنین این استتنها از تشکیل نواحی چرخشی در داخل رگ استنت گذاری شده دوری می گزینند و باعث می شود که خون در یک ناحیه دچار گردش مجدد نشود لذا رگ درمان شده فرایند بهبودی خود را سریعتر ادامه می دهد. همچنین مقایسه مدل نیوتنی و غیرنیوتنی نشان می دهد که مدل نیوتنی همواره شرایط رگ را وخیم تر از مدل غیرنیوتنی هم ارز خود نشان می دهد. و این تفاوت در پیش بینی شرایط رگ در حالت جریان ضربانی بیشتر از حالت جریان یکنواخت است.

تبرید جذب سطحی روشی جدید در تولید سرمایش با استفاده از انرژی حرارتی است. قابلیت بکارگیری منابع انرژی با ارزش گرمایی پایین و سازگاری با محیط زیست از جمله مهمترین مزایای این سیستم نسبت به انواع تراکمی و جذب حجمی می باشد؛ گرچه توان تبرید پایین و شرایط کارکردی تحت خلا گسترش این فناوری را محدود کرده است. از میان اجزای این سیستم، بستر جاذب مهمترین قسمت بوده و نقش کمپرسور حرارتی را ایفا می کند، لذا طراحی بهینه اجزا و فرایند های آن می تواند به صورت چشمگیر عملکرد کل چیلر را بهبود بخشد. با توجه به گستردگی پارامترهای موثر بر عملکرد بستر، استفاده از مدل سازی عددی در مقابل روش های پرهزینه آزمایشگاهی اجتناب ناپذیر است. بدین منظور در مطالعه حاضر مبدلی حرارتی شامل فین های صفحه ای و ذرات sws-1l که فواصل بین فین ها راپر می کنند به عنوان بستر جاذب انتخاب شده و پس از تعیین حوزه مناسب مدل سازی، معادلات انتقال حرارت و انتقال جرم حاکم بر اجزای بستر به صورت همزمان حل می شوند. نتایج حاصل از بررسی تاثیر شکل هندسی فین ها، ارتفاع و فاصله بین فین ها بر عملکرد بستر به طراحی نمودارهایی منتهی می شود که به کمک آن ها می توان هندسه و چیدمان مطلوب فین ها را با توجه به شرایط کارکرد سیستم مشخص کرد. همچنین بررسی تاثیر قطر ذرات جاذب بر عملکرد بستر نشان می دهد زمان سیکل نسبت به قطر ذرات دارای مقداری حداقل است که این مقدار متناظر با حداکثر توان تبرید مخصوص می باشد. صرف نظر از مشخصات هندسی فین ها و دمای آب جاری در لوله ها، قطر بهینه در مطالعه حاضر در بازه ی 2/0 تا 3/0 میلیمتر قرار خواهد گرفت. بررسی تاثیر همزمان دبی جرمی و دمای آب جاری در لوله های بستر جاذب در مراحل گرمایش و سرمایش نیز نشان می دهد که دبی جرمی بهینه آب گرم و آب سرد در این سیستم برابر نبوده و این دبی بهینه می بایست برحسب دمای آب تعیین شود. همچنین به کمک تحلیل قانون دوم ترمودینامیک، تخریب اکسرژی در اجزای مختلف بستر و مراحل مختلف سیکل بررسی شده است. نتایج نشان می دهد بیشترین نرخ تخریب اکسرژی مربوط به مراحل جرم ثابت است، اما فرایند احیا در مرحله گرمایش فشار ثابت بیشترین سهم از کل تخریب اکسرژی در یک سیکل را به خود اختصاص داده است.

انتقال جرم نقش مهمی در توسعه آترواسکلروز(گرفتگی عروق) دارد و یکی از مباحث مهم در آسیب شناسی بیماری های عروقی می باشد. آترواسکلروز بیماری است که با ایجاد گرفتگی در رگ ها سیستم خون رسانی را دچار اختلال نموده و باعث می شود که اکسیژن کافی به بافت ها نرسد و سلول های آنها در اثر کمبود اکسیژن (هیپوکسی) دچار مرگ سلولی گردند. در ایران نیز3/39کل مرگ و میرها را بیماری های قلبی و عروقی تشکیل می دهند که ریشه اصلی آن آترواسکلروز می باشد. هیپوکسی در سطح سلولی با آغاز کردن یک سری واکنش های غیر عادی متابولیکی که باعث تشکیل شدن آتروما در رگ می شود، نقش مهمی در توسعه آترواسکلروز دارد. به همین دلیل بررسی و مطالعه انتقال جرم اکسیژن خون در رگ ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این تحقیق معادلات حاکم بر انتقال جرم اکسیژن در سه بعد و در دستگاه مختصات عمومی به منظور بدست آوردن توزیع غلظت اکسیژن در داخل و دیواره رگ و شرایط مرزی حاکم بر آنها بررسی خواهد شد. نتایج حاصل از حل این معادلات در هندسه های مختلف رگ بررسی و نواحی از رگ که مستعد هیپوکسی می باشند شناسایی خواهند گردید. همچنین در این تحقیق اثر عوامل مختلف نظیرضخامت دیواره رگ، دبی خون، میزان انحنای رگ در عروق خمیده، میزان مصرف اکسیژن در دیواره و اکسیژن حمل شده توسط هموگلوبین بر انتقال جرم اکسیژن خون مورد بحث واقع خواهد شد.

در این تحقیق جریان سیال همراه با انتقال حرارت درون یک کانال تخت با پره های نصب شده روی دیواره کانال به روش عددی مطالعه شده است و اثر اندازه و شکل پره در افزایش انتقال حرارت و افت فشار در رژیم جریان آرام در حال توسعه و توسعه یافته بررسی شده است. برای این منظور از پروفیل های مختلفی از قبیل مربعی، مثلث متساوی الاضلاع، ذوزنقه ی متساوی الساقین و نیم دایره برای مقطع پره استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که وجود پره باعث افزایش انتقال حرارت می گردد و با افزایش ارتفاع پره مقدار ضریب انتقال حرارت کلی افزایش می یابد. به علاوه برای پره های دارای ارتفاع یکسان، بیشترین افزایش انتقال حرارت مربوط به پره های مربعی و ذوزنقه ای است. برای در نظر گرفتن توام اثرات هندسه دیواره بر میزان افت فشار و انتقال حرارت، ضریب عملکرد حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است و مشاهده شد که برای تمام تک پره ها با افزایش ارتفاع پره ضریب عملکرد حرارتی روندی کاهشی دارد و کانال بدون پره بیشترین ضریب عملکرد حرارتی را در بین نتایج موجود دارا می باشد. بنابراین می توان گفت که با در نظر گرفتن اثر ترکیبی انتقال حرارت و افت فشار نصب تک پره اثر مثبتی ندارد ولی در بعضی از صنایع مجبور به استفاده از چنین کانال هایی می باشد ولی می توان شکل کانال را طوری ساخت که از ضرایب افزایش عملکرد حرارتی مثبتی برخوردار باشند. همچنین تغییر مکان تک پره در کانال مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که تغییر مکان تک-پره تغییرات اندکی در انتقال حرارت ایجاد می کند. چنانچه تعداد زیادی تک پره در کانال در کنار هم قرار گیرند کانال بسیار شبیه کانال موجی شکل می شود. لذا پس از بررسی کانال های دارای تک پره به بررسی کانال های موجی شکل که هندسه ای بسیار مشابه مبدل های حرارتی صفحه ای دارد پرداخته شده است. در این بخش جریان آرام سیال همراه با انتقال حرارت درون کانال دوبعدی با دیواره های موجی شکل و با شرط مرزی دما ثابت به روش عددی مطالعه شده است و اثر پارامترهای هندسی دیواره موجی شکل در افزایش انتقال حرارت و افت فشار در رژیم جریان آرام بررسی شده است. نتایج نشان می دهدکه افزایش دامنه موج های دیواره همواره باعث افزایش انتقال حرارت نمی گردد و در برخی رینولدزها چنانچه دامنه موج های دیواره از حد مشخصی فزونی یابد، انتقال حرارت کاهش می-یابد. در تمام اعداد رینولدز با افزایش نسبت تناسب موج دیواره، ضریب عملکرد حرارتی ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی را تجربه می کند. بررسی طول موج های مختلف برای پروفیل دیواره نشان می دهد درحالت کلی کاهش طول موج دیواره اثر مثبتی در افزایش بیشینه انتقال حرارت و ضریب عملکرد حرارتی کانال دارد. با استفاده از نتایج این تحقیق می توان شکل کانال موجی شکل را طوری تنظیم نمودکه دارای انتقال حرارت مطلوب با افت فشار کم باشد. چنانچه کانال موجی شکل عمودی را در بعد سوم زاویه داد و دو تا از این زاویه دارها را به هم وصل نمود، مبدل صفحه ای چورن به دست می آید. در این قسمت از پروژه ابتدا به بررسی جریان و انتقال حرارت درون یک نمونه از مبدل های حرارتی صفحه ای چورن به صورت سه بعدی و مغشوش پرداخته شده است و با تغییر پارامتر های هندسی و جریان، نمونه های جدیدی از مبدل های حرارتی صفحه ای طراحی گردید که بعضاً عملکرد حرارتی بهتری نسبت به نمونه های موجود دارند. از نتایج این تحقیق می توان در بهبود مبدل های حرارتی فشرده و سرمایش قطعات الکترونیکی استفاده نمود.

یکی از اساسی ترین دغدغه های بشر، بهره گیری از انرژی باد به بهترین نحو می باشد. هدف این پایان نامه، طراحی توربین بادی با محور عمودی می باشد که "توربین بادی هانتر دیسکی شکل" نامیده می شود. این توربین شامل تعدادی ردیف پره می باشد که هر کدام دارای سه پره مجزا است. این ردیف پره ها بر روی یک دیسک به هم متصل شده اند. این نوع پره ها از شکل فلس ماهی گرفته شده است که فلس ماهی به شنا کردن ماهی کمک می کند لذا برای تولید توان بیشتر از باد از این نوع پره استفاده شده است. از جمله مزایای این نوع پره عبارتست از: وقتی که جریان باد به پشت پره ها برخورد می کند پره ها با کمترین مقاومت ممکن بسته می شوند و همچنین وقتی جریان باد کم است پره های کوچک تر نزدیک به محور باز می شوند، بنابراین از جریان باد با سرعت پایین نیز می توان حداکثر استفاده را کرد. در این پایان نامه توربین بادی دیسکی شکل با استفاده از تحلیل نرم افزاری به کمک نرم افزار فلوئنت بررسی و با قرار گرفتن در تونل باد با سرعت 6.5 و 8.5 متر بر ثانیه مورد آزمایش قرار گرفت. توربین به یک ژنراتور از طریق یک شفت متصل شد که به وسیله این شفت و ژنراتور توان خروجی توربین محاسبه گردید. سه توربین با 3، 4 و 6 ردیف پره آزمایش شد. نتایج نشان داد که پره با 6 ردیف پره بهترین عملکرد را دارد. همچنین، بیشترین توان استخراج شده از توربین در این نوع پره تقریبا 0.145 وات است. با افزایش مقاومت تا 100 اهم، سرعت زاویه ای نیز افزایش می یابد. اما بعد از 100 اهم در مقداری ثابت باقی می ماند. در این میزان از مقاومت، ژنراتور به بیشترین حد از توان خود می رسد، اما در مقاومت بیش از 100 اهم از میزان توان کاسته می شود. همچنین بیشترین توان در مقاومت 5 اهم اتفاق می افتد که این مقاومت همان مقاومت داخلی ژنراتور است.

از لحاظ تئوری ساده ترین روش انتقال سیال در مجراها اعمال گرادیان فشار است ولی در عمل با کاهش عرض مجرا استفاده از این روش با موانعی روبرو خواهد بود که در مواجهه با ابعادی در حد میکرون، استفاده از آن را غیرممکن می سازد. یک راهکار جالب و البته کارآمد برای انتقال سیال در ریزمجراها استفاده از پدیده الکترواسموتیک است. در این پایان نامه جریان الکترواسموتیک در یک ریزمجرای تخت دوبعدی موررد بررسی و شبیه سازی قرار گرفته است. سیال عامل در این شبیه سازی یک محلول الکترولیت با غلظت یونی متقارن است. معادلات حاکم بر این جریان، شامل معادله لاپلاس برای توزیع پتانسیل الکتریکی خارجی، معادله پواسون برای توزیع پتانسیل در لایه دوگانه الکتریکی، معادله نرست - پلانک برای تعیین توزیع غلظت یونی و معادلات پیوستگی و ناویر - استوکس برای میدان جریان می باشند. حل معادلات حاکم برای جریان تراکم ناپذیر پایای سیال نیوتنی با استفاده از روش لتیس بولتزمن صورت گرفته است که در آن یک سری از معادلات هم ارز با معادلات حاکم در دیدگاه مزوسکوپیک تعریف و سپس به کمک الگوریتم برخورد - انتشار حل می شوند. به طور خاص، در این پایان نامه دو مدل جدید و انعطاف پذیر از معادلات لتیس بولتزمن برای حل معادلات پواسون و نرست - پلانک معرفی شده است. برای ارزیابی صحت شبیه سازی عددی از حل های تحلیلی و عددی موجود استفاده شده است. پس از تایید صحت شبیه سازی اثرات ناپیوستگی بار سطحی دیوار روی جریان الکترواسموتیک مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نتایج عددی نشان داده اند که ناپیوستگی بار سطحی مانع از پیدایش یک جریان کاملا توسعه یافته در طول مجرا می گردد و عملکرد متقابل نیروهای اصطکاکی و الکتریکی روی جریان سیال باعث ایجاد گرادیان فشار معکوس در طول مجرا خواهد شد. یکی از معایب جریان های الکترواسموتیک، ولتاژهای بسیار بالایی است که برای شکل گیری جریان مورد نیاز است. جریان های الکترواسموتیک موازی به عنوان یکی از راهکارهای پیش رو برای کاهش اختلاف ولتاژ مورد نیاز، از دیگر مسائلی است که در این پایان نامه مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیه سازی این گونه جریان ها به کمک روش لتیس بولتزمن، مهم ترین چالش پیش رو، مدل سازی مرزی منحنی در شبکه کارتزین می باشد. در این پایان نامه طرح جدیدی از شرایط مرزی مبتنی بر برونیابی خواص ماکروسکوپی معرفی گردیده است که شبیه سازی مرزهای منحنی را در شبکه گرهی کارتزینِ لتیس بولتزمن فراهم می آورد. از آنجایی که مبنای این طرح خواص ماکروسکوپی سیال است، کاربرد آن تنها محدود به جریان سیال نبوده و قابل تعمیم به سایر خواص ماکروسکوپی نیز می باشد. به طور خاص در بحث جریان سیال معادلات شرط مرزی جدیدی ارائه شده است که با استفاده از یک تابع توزیعی اصلاحی، اعمال شرط عدم لغزش را در تمامی هندسه های دوبعدی مستقل از میزان ثابت تخفیف زمانی میسر سازد. این معادلات به تنهایی می توانند به عنوان شرط مرزی در هندسه های ساده دوبعدی همانند دیوارها، کنج ها و گوشه ها مورد استفاده قرار گیرند و یا در کنار برونیابی معرفی شده، مرزهای منحنی را شبیه سازی نمایند. طرح جدید شرایط مرزی به کمک بررسی یک سری از مسائل کلاسیک که حل های تحلیلی و عددی آن ها موجود است، اعتبارسنجی گردیده است. پس از اطمینان از صحت مدل شرط مرزی جدید، جریان های الکترواسموتیک موازی شکل گرفته در یک ریزمجرای تخت و در حضور دیوارهای باردار میانی مورد بررسی قرار گرفته است. اضافه کردن دیوار باردار به میانه مجرا، همزمان عوامل موافق و مخالف جریان را تقویت می نماید. در این پایان نامه ابتدا بر مبنای فرضیات ساده کننده، حلی تحلیلی برای شرایط جریان در حضور دیوار باردار میانی استخراج گردیده و سپس به کمک روش لتیس بولتزمن تمامی معادلات حاکم به طور عددی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج تحلیل عددی نشان می دهد که رابطه تحلیلی استخراج شده، به خوبی می تواند تعداد دیوار باردار میانی مورد نیاز برای رسیدن به بیشترین میزان دبی را پیش بینی نماید.

هدف از انجام تحقیق حاضر، تحلیل جریان رقیق شده در ابعاد میکرو/نانو با استفاده از حل سه بعدی معادلات ناویر-استوکس و همچنین الگوریتم های نوین روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (dsmc) می باشد. در بخش اول تحقیق با استفاده از یک کد عددی سه بعدی مبتنی بر معادلات ناویر-استوکس و انرژی همراه با شروط لغزش سرعت و پرش دما، ویژگی های جریان های رقیق شده در میکرو/نانوکانال ها با توجه خاص به جزئیات پدیده خزش گرمایی مورد مطالعه قرار گرفته است. پدیده خزش گرمایی عامل ایجاد سرعت لغزشی در مجاورت سطوحی است که گرادیان های مماسی دما روی آن ها حضور دارد. با در نظر گرفتن شرایط مرزی مختلف مانند شار ثابت و دمای ثابت روی دیوار، تاثیر پارامترهای مختلف جریان در میکرو/نانوکانال ها مانند عدد نودسن، عدد رینولدز، عدد پرانتل و همچنین هندسه کانال بر پدیده خزش گرمایی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه پدیده خزش گرمایی نشان می دهد که چنانچه سیال در طول جریان سرد شود این پدیده به صورت عاملی مقاومتی و چنانچه گرم شود به صورت عاملی تقویتی در جریان عمل می کند. در نتیجه در حالت اول با کاهش سرعت جریان روی سطوح باعث افزایش ضریب اصطکاک و کاهش ضریب انتقال حرارت شده و در حالت دوم این اثرات معکوس می شوند. شدت اثرات خزش گرمایی به بزرگی گرادیان های مماسی دما مجاور سطوح و همچنین به دبی جریان بستگی دارد؛ بنابراین با افزایش شدت شار حرارتی در حالت شار ثابت و با افزایش اختلاف دمای دیوار و ورودی در حالت دما ثابت این پدیده تقویت می شود. در بخش دوم این مطالعه روش dsmc به کار گرفته شد. در این بخش هدف اصلی کاهش هزینه های محاسباتی روش dsmc در شبیه سازی جریان های با عدد نودسن پایین از طریق بهبود فرآیند برخورد که کلیدی ترین قسمت این روش است، می باشد. به این منظور، الگوریتم نمونه گیری های برنولی ساده شده (sbt) در شبکه جابجا شده در جریان های کم سرعت/با گرادیان بالا در اعداد نودسن کوچک اعمال گردید. با توجه به طبیعت آماری روش dsmc و وجود اغتشاشات آماری قابل توجه در تحلیل جریان های سرعت پایین، از فیلتر غیرخطی انتقال شار اصلاح شده (fct) برای هموار کردن نتایج استفاده شد. برخلاف فیلترهای نفوذی، فیلتر fct بدون حذف نقاط اکسترمم جریان تا حدود زیادی اغتشاشات آماری را برطرف می کند. ترکیب الگوریتم شبکه جابجا شده و طرح sbt نشان داد که این طرح به خوبی قادر است با تعداد ذرات اندکی در هر سلول (به عنوان مثال دو ذره و حتی کمتر) جریان های مختلف سرعت پایین/بالا را حتی در اعداد نودسن خیلی پایین (به عنوان مثال 005/0 kn=) به خوبی مدلسازی کند که این امر تاثیر به سزایی در کاهش حافظه مورد نیاز دارد. به علاوه این طرح در مدلسازی جریان های سرعت پایین زمان کمتری را در مقایسه با طرح برخورد استاندارد dsmc یعنی طرح شمارنده غیر زمانی (ntc) مصرف می کند. در گام نهایی این تحقیق، تکنیک زیر-سلول های تطبیقی گذرا (tas) در روش dsmc به همراه طرح برخورد sbt اعمال گردید. با ترکیب تکنیک tas و طرح برخورد sbt، مشاهده شد که طرح sbt-tas همزمان با ایجاد امکان استفاده از شبکه های درشت در حل عددی، با حفظ دقت زمان محاسبات را نیز به صورت مطلوبی کاهش می دهد.

در این رساله با مدل سازی دقیق یک ایستگاه cng و اجزاء مختلف آن، فرآیند دریافت گاز از مخازن ذخیره تا پرشدن سیلندر خودرو شبیه سازی و مورد تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی و حرارتی قرار گرفته است. با استفاده از این تحلیل سعی شده است پیشنهادات عملی برای کاهش انتروپی تولیدی (کاهش تخریب قابلیت کاردهی)، کاهش زمان سوخت گیری و افزایش میزان جرم محبوس شده در مخزن cng خودرو بعد از سوخت گیری ارائه شود. برای تعیین خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی مورد استفاده در رساله از معادله حالت معتبر aga8 استفاده شده است و محقق ناگزیر به توسعه برنامه ای بر مبنای این استاندارد برای تعیین خواص ترمودینامیکی گاز طبیعی با توجه به شرایط مختلف شده است. با توجه به عدم وجود مقادیر برای گاز cng، نتایج شبیه سازی ترمودینامیکی و حرارتی بدست آمده در این رساله با مقادیر تجربی و عددی سوخت گیری هیدروژن مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. سوخت cng میتواند به 2 روش بافری و آبشاری در مخازن ذخیره ایستگاه نگهداری شود. با مقایسه 2 سیستم ذخیره بافری و آبشاری 3 پارامتر مهم فرآیند پر شدن در ایستگاههای cng یعنی زمان سوخت گیری، جرم نهایی سوخت در مخزن و میزان انتروپی تولیدی (تخریب قابلیت کاردهی)، بررسی شده است. همچنین در نتایج رساله مشخص گردید که دمای محیط تاثیر بسزایی در شرایط نهایی سوخت گیری دارد بنحویکه اختلاف جرم نهایی سوخت درون سیلندر در صورت سوخت گیری در دمای 260k و یا 330k میتواند بین 2.5kg تا 3.3kg بر حسب ترکیب گاز مختلف باشد. از دیگر نتایج این رساله میتوان به تعیین حداقل حجم مورد نیاز مخازن ذخیره برای کامل شدن فرآیند سوخت گیری اشاره نمود، بنحویکه اگر فشار این مخازن 25mpa باشد حداقل حجم مخازن ذخیره مورد نیاز سیستم بافری باید 4 برابر حجم سیلندر خودرو باشد، در حالیکه اگر این فشار 20.5mpa باشد این حجم به 22 برابر افزایش می یابد. در سیستم ذخیره آبشاری با فرض فشار مخازن ذخیره بالای 20.5mpa نسبت حداقل حجم مخازن ذخیره فشار پایین، متوسط و بالا بترتیب 14، 4 و 2 برابر حجم سیلندر خودرو بدست آمد. در نهایت بر حسب کمینه کردن تولید انتروپی (کمینه کردن تخریب قابلیت کاردهی) فشار مخازن پایینی و میانی به ترتیب nplpr=1.7 تا nplpr=0.22 و npmpr=0.6 بدست می آید. بر این مبنا با توجه به فشار 20.5mpa برای مخازن ذخیره فشار بالا فشار مخازن پایینی و میانی به ترتیب 3.4mpa تا 4.4mpa و 12.5mpa محاسبه گردید.

یکی از کاربردهای صنعتی نانوسیالات، استفاده از آن ها در سیستم های انتقال برق و مخصوصاً در ترانسفورماتورها می باشد. روغن ترانسفورماتور دو وظیفه اساسی را بر عهده دارد، اول اینکه حرارت ایجاد شده در قسمت های برقدار ترانسفورماتور را به خارج منتقل کند و ثانیاً به عنوان عایق الکتریکی عمل نماید. پیش بینی می شود که اضافه کردن ذرات جامد معلق مانند نانوذرات نانولوله کربنی به سیالات مانند روغن ترانسفورماتور، باعث افزایش انتقال حرارت و خنک کنندگی بهتر گردد. این پژوهش به دو بخش مهم مطالعات آزمایشگاهی و مدل-سازی عددی تقسیم شده است. در بخش مطالعات آزمایشگاهی، نانوسیال نانولوله کربنی/روغن ترانسفورماتور در کسر حجمی های 0%، 0/0004 % و 0/0041 % ساخته شده است. اثرات پارامترهای مختلفی مانند دما و میزان کسر حجمی نانوذرات بر دو خاصیت ترموفیزیکی نانوسیال مانند ضریب هدایت و لزجت، به صورت تجربی بررسی شده است. نتایج در این بخش نشان دهنده افزایش ضریب هدایت حرارتی نانوسیال با استفاده از نانوذرات نسبت به سیال پایه و افزایش اثر استفاده از نانوذرات با افزایش دما می باشد؛ همچنین لزجت نانوسیال عامل دار شده نسبت به سیال پایه تغییر چندانی نداشته ولی با افزایش دما، این پارامتر کاهش یافته است. در بخش مطالعات عددی، معادلات خواص ترموفیزیکی با استفاده از برازش خم بر روی داده های آزمایشگاهی، استخراج شده و در شبیه سازی جریان و انتقال حرارت نانوسیال در دو هندسه لوله مستقیم و خمیده °90 استفاده شده است. در این شبیه سازی، هر دو مدل تک فاز و دوفاز به کار گرفته شده اند. نتایج این شبیه سازی به صورت محاسبه ضرایب انتقال حرارت میانگین نانوسیال در هندسه های مختلف، کسر حجمی های مختلف نانوذرات و اعداد رینولدز مختلف انجام شده اند. نتایج بیانگر افزایش ضریب انتقال حرارت میانگین با استفاده از نانوذرات می باشد و در کسر حجمی بالاتر، این افزایش بیشتر خواهد بود. در حالت کلی با پیشروی در داخل لوله، ضریب انتقال حرارت کاهش می یابد ولی استفاده از هندسه خمیده باعث افزایش و بهبود ضریب انتقال حرارت شده است. همچنین نتایج بیانگر بیشتر بودن ضریب انتقال حرارت محاسبه شده در مدل دو فاز نسبت به مدل تک فاز است.

تصلب شریان به عنوان یکی از عوامل اصلی در بروز بیماری¬های قلبی-عروقی بوده که سلامت فرد را به شدت به خطر می-اندازد. وجود ذرات لیپوپروتئین با دانسیته پایین در خون انسان¬ها عامل اصلی در شکل گیری و پیشرفت این بیماری می¬باشد. نفوذ این لیپوپروتئین¬ها به دیواره سرخرگ و انجام واکنش¬های شیمیایی در داخل آن منجر به کاهش خاصیت الاستیک دیواره و همچنین تورم در آن می¬شود. با افزایش این ذرات و تشکیل پلاک¬های آتروسکلروتیک، خطر گرفتگی مجرای عبور جریان و همچنین وقوع ترمبوز در اثر پارگی این پلاک¬ها افزایش می¬یابد. هدف از این پژوهش بررسی عددی انتقال جرم لیپوپروتئین¬ها با دانسیته پایین در بخش ابتدایی سرخرگ کاروتید مغزی موسوم به کاروتید مشترک می¬باشد. به همین منظور مدل سازی عددی جریان خون و انتقال جرم ذرات لیپوپروتئین در سرخرگی با دیواره چهار لایه مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت شبیه سازی فرآیندها از معادلات ناویر-استوکس و انتقال جرم در ناحیه مجرای سرخرگ و معادلات جریان و انتقال جرم مربوط به جسم متخلخل استفاده شده است. در این پژوهش به منظور حل عددی مدل ریاضی مذکور از نرم افزار آدینا استفاده شده است. هر چند که خون و پلاسما دارای ماهیت غیرنیوتونی می¬باشند اما در تمامی مطالعات در این زمینه از این خاصیت صرف نظر شده، به علاوه آن که ماهیت ضربانی جریان خون هم مکررا نادیده گرفته شده است. به همین منظور در این مطالعه تلاش شده است تا با در نظر گرفتن خواص غیرنیوتونی خون و پلاسما برای سرخرگ سالم و دارای گرفتگی و در دو حالت جریان پایا و ضربانی خون، توزیع ذرات لیپوپروتئین در بخش¬های مختلف آن بررسی شود. نتایج نشان می¬دهند که غیرنیوتونی بودن خون و پلاسما به طور کلی سبب افزایش غلظت لیپوپروتئین¬ها می¬شود. به علاوه خاصیت ضربانی خون که منجر به جریان ومرسلی می¬شود، سبب افزایش غلظت سطحی و تغییر الگو¬های جریانی و غلظتی شده، به گونه¬ای که این تغییرات در محل¬های گرفتگی اهمیت بیش¬تری می¬یابند.

پارگی آنوریسم آئورت شکمی در نتیجه مکانیزم نسبتا پیچیده همودینامیک جریان خون و نیروهای اعمالی در طول جداره شریان ایجاد می¬شود. در پژوهش حاضر، شبیه¬سازی عددی جریان خون در مدل¬های ایده¬آل و یک مدل تولید شده از سی¬تی اسکن¬های آنژیوگرافی یک بیمار مبتلا به آنوریسم آئورت شکمی که دارای ترومبوز داخل مجرا نیز می¬باشد، با درنظر گرفتن برهمکنش سیال-جامد، انجام گرفته است. دیواره رگ توسط دو مدل ماده همسانگرد و ناهمسانگرد مدل¬سازی شده است. به طور خاص، این مطالعه اثر غیرهمگنی دیواره شریانی را با توجه به نوع ماده دیواره بررسی می¬کند. نتایج نشان می¬دهند که بر خلاف مطالعات بر مبنای محاسبات تنش جامد که پیک فشار سیستولی را به درون مجرا اعمال می¬کنند، در روش برهمکنش سیال-جامد، زمان رخداد پیک تنش دیواره در زمانی بین پیک سرعت و فشار سیستولی می¬¬باشد. مکان پیک تنش در تمامی مدل¬های با هندسه واقعی، جایی بر روی دیواره خلفی نزدیک بیشینه قطر آنوریسم اتفاق افتاده است و گستره مکانی تنش¬های بالای دیواره در دیواره¬های با ضخامت متغیر، وسیع¬تر است. این امر به همراه بالاتر بودن مقادیر تنش¬ها ، بیان می¬کند که خطر پارگی در دیواره با ضخامت متغیر، بیشتر از دیواره با ضخامت یکنواخت می¬باشد. با این¬حال در مدل¬های با هندسه ایده¬آل، مکان پیک تنش در بین انشعاب ایلیاک و گنبدی آنوریسم پیش¬بینی شده که در مقایسه با مدل¬های واقعی، این امر تاثیر وجود ترومبوز بر مکان پیک تنش را بیان می¬کند. همچنین نتایج نشان می¬دهند که مدل¬های ماده همسانگرد بر مبنای ضخامت دیواره یکنواخت، در مقایسه با ماده ناهمسانگرد بر مبنای ضخامت دیواره متغیر، تنش دیواره را به طور قابل ملاحظه¬ای کمتر پیش¬بینی می¬کنند. این نتیجه مهم بیان می¬دارد که مدل ماده و به¬خصوص ضخامت دیواره نقش مهمی نسبت به مشخصات هندسی آنوریسم در بررسی خطر پارگی ایفا می¬کنند.

هدف این رساله, شبیه سازی جریان انتقال حرارت جابجایی دوبعدی، تراکم ناپذیر و لایه ای در حفره مستطیلی در حضور مانع رسانا به کمک روش نسبتاً نوپای لتیس بولتزمن است. مطالعه این پدیده با تغییر پارامترهای هندسی و غیرهندسی حاکم صورت می گیرد. اساساً مطالعه حفره یکی از قدیمی¬ترین و در عین حال مطمئن¬ترین روشها جهت اعتبارسنجی شبیه سازی ها می باشد. با استفاده از این هندسه می توان جریان و معادله انرژی را بررسی نمود؛ جوابهای قابل اعتماد برای حالتهای ساده این هندسه جهت اعتبارسنجی¬ها موجود است. بدین منظور ابتدا اقدام به حل هیدرودینامیکی جریان سیال نمودیم؛ سپس شبیه-سازی جریان انتقال حرارت جابجایی را ارائه می¬نماییم. تطابق سرعتها، مرکز گردابه و دماها با حلهای مرجع نشان از دقت مناسب شبیه¬سازی است. در ادامه اثرات تأثیرگذار هندسی از جمله تغییرات نسبت طول مانع به طول حفره و ارتفاع مانع به ارتفاع حفره، جایگیری های مختلف مانع و دوران حفره بررسی می شود. سپس به مطالعه پارامترهای غیرهندسی از جمله عدد رایلی و جنس مانع و جنس سیال کارگر می پردازیم. این مطالعات به صورت کمی و کیفی از طریق بررسی تغییرات عدد ناسلت و تغییرات الگوهای دمایی و الگوهای جریانی مورد بررسی قرار می گیرد.

در طی چند دهه گذشته، به دلیل استفاده گسترده از سوخت های فسیلی و در پی آن افزایش نگرانی های جهانی در مورد مشکلات زیست محیطی، سیستم های جذب سطحی توجهات محققان زیادی را به خود جلب نموده است. انتقال حرارت و انتقال جرم ضعیف در سیستم های جذب سطحی، بازار جهانی این سیستم ها را در مقایسه با سیستم های تراکمی بخار متداول تحت تاثیر قرار داده است. سیستم های جذب سطحی از چهار قسمت تشکیل شده است. مهم ترین بخش این سیستم ها بستر جاذب می باشد که به عنوان کمپرسور حرارتی عمل می کند. از این رو بهبود و افزایش انتقال حرارت در بستر جاذب می تواند کارایی سیستم جذب سطحی را بهبود بخشد. با توجه به نتایج مشاهده می شود که مقاومت حرارتی تماسی، انتقال حرارت و جرم را در بستر جاذب تحت تاثیر قرار می دهد. هم چنین زمان سیکل در صورت کاهش مقاومت حرارتی تماسی، کاهش می یابد. هم چنین مشاهده شد که با کاهش مقاومت حرارتی تماسی انرژی دریافتی و ظرفیت سرمایشی سیستم افزایش می یابد، که این افزایش برای ظرفیت سرمایشی با نرخ بیش تری همراه می باشد. سرانجام مشخص شد که ظرفیت سرمایشی مخصوص و ضریب عملکرد سیستم جذب سطحی زمانی که مقاومت حرارتی تماسی ناچیز است، بهبود می یابند. در این مطالعه با به کارگیری ذرات فلزی، ضریب انتقال حرارت هدایتی موثر بستر جاذب حداقل %100 افزایش می یابد. نتایج نشان می دهند که افزودن ذرات فلزی به بستر جاذب، زمان سیکل را کاهش داده که این کاهش منجر به افزایش ظرفیت سرمایشی مخصوص سیستم جذب سطحی می شود. هم چنین لازم به ذکر است که تاثیر ذرات فلزی بر کاهش زمان سیکل و بهبود ظرفیت سرمایشی مخصوص سیستم با کاهش فاصله فین ها کاهش می یابد.

مشاهدات زیادی نشان داده اند که بیماری تصلب شراین در عروق خمیده و محل چندشاخگی عروقی که همودینامیک پیچیده دارند اتفاق می افتد. معمولاً تنش های برشی نوسانی بزرگ یا کوچکی در این نواحی در دیواره عروق ایجاد می¬شود. در مطالعه¬ی حاضر جریان سه¬بعدی خون ، همراه با پروفیل سرعت و فشار واقعی در شریان کاروتید داخلی با هندسه¬ی واقعی و ایده¬ال به روش عددی حجم محدود و با استفاده از نرم افزار متن باز اپن فم موردمطالعه قرارگرفته است. پروفیل¬های سرعت محوری و کانتور آن ها در مقاطع مختلف خم و درزمان¬های مختلف برای هردو رفتار نیوتنی و غیرنیوتنی خون به دست امده¬است. مکان¬های محتمل گرفتگی در سه هندسه¬ی مختلف سیفون کاروتید داخلی با توجه به همودینامیک جریان¬خون بررسی و مشخص¬شد که شکل هندسی عروق تأثیر بسزایی در ایجاد گرفتگی¬ها دارند. احتمال خطر شروع این بیماری در خم¬های بزرگ، بیشتر است زیرا که در این نواحی تنش برشی دیواره کوچک تر بوده و نواحی با سرعت منفی بیشتری مشاهده می¬شوند درنتیجه مطالعه¬ی هندسی امکان تشخیص مکان¬های مستعد گرفتگی را فراهم می¬آورد. علاوه بر مطالعه صورت گرفته پیرامون جریان? انتقال جرم به دیواره عروق نیز در مدل بدون دیواره جهت تعیین مکان¬های تجمع ذرات چربی بررسی شد و مشخص شد که پارامترهای همودینامیکی درپیش بینی محل وقوع گرفتگی کارامد هستند. به منظور بررسی پدیده انتقال جرم در نرم افزار اپن فم حلگر جدیدی به این نرم افزار اضافه شد. شباهت¬های قابل توجهی نیز میان مدل¬های ایده¬ال و واقعی مشاهده¬ می¬شود و در هر دو مدل می¬توان دید که بر خلاف خم¬های ساده? اثر خم¬های پی¬در¬پی باعث افزایش احتمال گرفتگی در دیواره خارجی خم¬ها نیز می¬شود.

پمپ های الکترواسموتیک به دلیل دارا بودن ویژگی¬های منحصر به فردی نظیر عدم وجود قطعات متحرک، کنترل دقیق جریان و هزینه ساخت نسبتا پایین بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. یکی از معایب این پمپ¬ها تشکیل حباب در اطراف الکترودها می باشد. ورود این حبابها به مسیر جریان می تواند سبب بسته شدن میکروکانال و قطع جریان سیال ¬گردد. هدف از انجام این تحقیق بررسی تجربی تاثیر جنس الکترودها و نوع کانال در تشکیل حباب می باشد. به منظور بررسی تجربی یک پمپ الکترواسموتیک جهت آزمایش، یک دستگاه آزمایش شامل منبع تغذیه ولتاژ بالا ، تجهیزات اندازه¬گیری خواص محلول و میکروسکوپ فلوئورسنت فراهم آورده شده است. همچنین برای ایجاد طرح میکروکانال مورد نظر از برش لیزر دی¬اکسید کربن روی صفحات شفاف پلیمری پمپ الکترواسموتیک تعبیه شده و مورد آزمایش قرار گرفته¬اند. جهت استخراج داده¬های مورد نیاز از روش عکس و فیلم برداری توسط دوربین بر روی میکروسکوپ فلوئورسنت استفاده شده است. در این پژوهش نوع میکروکانال و جنس الکترودها مورد بررسی قرار داده شده است. در بررسی جنس الکترودها مشاهده گردید که الکترود مسی بیشترین تولید حباب را نسبت به الکترودهای دیگر ایجاد کرده و الکترود برنجی هیچگونه حبابی را در داخل میکروکانال تولید نمی نماید. در انتها سرعت برای الکترود برنجی را محاسبه و اثر میدان الکتریکی بر سرعت آورده شده است. تغییرات سرعت بر حسب میدان الکتریکی برای الکترود برنجی خطی کزارش شده است.

مسئله تغییر فاز جامد-مایع یکی از مهمترین مسائل مهندسی می¬باشد که در زمینه¬هایی فراوانی از جمله گداخت و قالب¬ریزی فلزات، سیستم¬های ذخیره انرژی، کنترل کننده¬های دمای قطعات الکترونیکی و غیره کاربرد دارد. نکته اصلی در این مسائل وجود مرز میان دو فاز جامد و مایع است که ضمن جذب و یا آزاد کردن مقدار انرژی گرمان نهان، در طول سیستم تغییر مکان می¬دهد. دشواری¬های حاصل از وجود این مرز سبب شده است که حل تحلیلی مسئله ذوب همراه با جابجایی طبیعی تنها در مسائل محدود و ساده شده ممکن باشد. مدلسازی عددی فرایند ذوب نیز نیازمند محاسبات سنگین و استفاده از شرایط مرزی بسیار پیچیده می¬باشد. خوشبختانه در دو دهه اخیر با معرفی روش قدرتمند شبکه بولتزمن و به واسطه شرایط مرزی قدرتمند و قابلیت¬های منحصر به فردی که این روش فراهم می¬آورد، مدلسازی بسیاری از مسائل پیچیده مهندسی و فرایند ذوب بسیار ساده¬تر و کم¬هزینه¬تر شده است. در تحقیق حاضر برای مدلسازی پدیده ذوب همراه با جابجایی طبیعی در یک محفظه مستطیلی از یک روش شبکه بولتزمن مبتنی بر روش آنتالپی با توابع توزیع دوگانه در دو حوزه جریان و دما استفاده شده است. در این تحقیق برای اولین بار اثر نسبت منظری بر زمان کلی ذوب در یک محفظه دارای زوایای موقعیت مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که نسبت منظری سیستم بر زاویه موقعیت بهینه اثر می¬گذارد و نشان داده شده است که بر خلاف گزارش¬های مراجع موجود، بهینه¬ترین زاویه، بزرگترین آن نیست. همچنین در تحقیق حاضر اثر تغییرات عدد پرانتل بر مجموعه¬ای از مشخصه¬های فرایند ذوب همراه با جابجایی طبیعی از جمله شکل خط ذوب، عدد ناسلت، توزیع دما و زاویه بهینه محفظه در بازه بزرگی از عدد پرانتل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که عدد پرانتل تأثیری بر زاویه بهینه محفظه نداشته و تأثیر آن بر مشخصه¬هایی نظیر شکل خط ذوب، عدد ناسلت و توزیع دما، با افزایش عدد پرانتل کاهش می¬یابد. بررسی اثرات عدد استفان نیز حاکی از آن است که این پارامتر تأثیری بر زاویه بهینه محفظه ندارد. همچنین در این تحقیق برای اولین بار یک مسئله ذوب مواد تغییر فاز دهنده دارای مذاب با خاصیت غیرنیوتنی مورد مطالعه قرار گرفته است. فرض بر این است که فاز مذاب پیرو قانون توانی بوده و اثرات پارامتر توانی بر تغییرات زمانی شکل خط ذوب، عدد ناسلت، و توزیع دما مورد بررسی قرار گرفته است. در آخر نیز یک رابطه تحلیلی-تجربی برای پیش¬بینی مقدار کمینه عدد ناسلت بر حسب خاصیت غیرنیوتنی و اعداد رایلی و استفان ارائه شده است که می¬تواند برای اعتبارسنجی کارهای عددی آینده مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از روش های نوین بهبود عملکرد حرارتی کالکتور های خورشیدی به عنوان مهمترین جز آبگرم کن های خورشیدی، استفاده از نانوسیالات می باشد، به همین دلیل در چند سال اخیر مطالعات تئوری و تجربی فراوانی بر روی تاثیرات آن ها بر عملکرد گرمایی کالکتورهای خورشیدی انجام گرفته است. در این تحقیق به صورت آزمایشگاهی اثر نانوذرات سیلیکا (sio2) در سیال پایه ی مخلوطی از آب و اتیلن گلیکل با غلظت های 0، 5/0 ، 75/0 و 1 درصد حجمی، بر بازدهی قانون اول و دوم ترمودینامیک کالکتورهای صفحه تخت خورشیدی برای دبی های جرمی 018/0، 032/0 و 045/0 کیلوگرم بر ثانیه بررسی شده است. نتایج به دست آمده در این تحقیق نشان می دهد که اضافه نمودن نانوذرات سیلیکا به مخلوط اتیلن گلیکل و آب موجب بالارفتن بازدهی حرارتی کالکتور به میزان 4 تا 8 درصد و همچنین افزایش بازدهی اگزرژی کالکتور به میزان 8/0 تا 1/1 درصد می گردد. که این میزان افزایش بازدهی با توجه به ضریب حرارتی نسبتا پایین نانوذرات سیلیکا نسبت به دیگر نانوذرات مقدار قابل توجهی می باشد.

در این رساله اثر پارامترهای فصل مشترک سیال-جامد و نیز خواص سیال بر اختلاط الکتروکنتیکی درون ریزمجراهای ناهمگن مطالعه شده است. این پارامترها عبارتند از ضریب لغزش ناشی از آب گریزی، زتاپتانسیل، پارامتر دیبای-هوکل و عدد رینولدز. ریزمجرا مورد مطالعه دارای توزیع ناهمگن زتاپتانسیل روی دیواره است در حالی که سایر خواص سطحی آن یکنواخت می باشد. برای بررسی اختلاط الکترواسموتیکی معادلات ناویر-استوکس، ارنست-پلانک، معادله پتانسیل الکتریکی و معادله غلظت به روش حجم کنترل حل شده اند. حل دقیق این معادلات بخصوص معادله ارنست-پلانک درون ریزمجرای ناهمگن نیازمند هزینه عددی بسیاری است. لذا مدل های تقریبی مانند مدل هلمهولتز- اسمولوکوفسکی ارایه شده اند تا هزینه های محاسباتی کاهش یابد. نتایج نشان می دهد که رفتار ریزمخلوط گرهای الکترواسموتیکی به شدت وابسته به مقدار و توزیع زتاپتانسیل دیواره است و در اغلب موارد راندمان اختلاط با کاهش ضریب لغزش، پارامتر دیبای-هوکل و عدد رینولدز، افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که ضریب لغزش اثر قابل توجهی بر راندمان اختلاط دارد بنحوی که در مقایسه با کانال همگن می تواند در رینولدزهای کم باعث کاهش و در رینولدزهای بالا باعث افزایش راندمان اختلاط گردد. علاوه بر این نتایج، میزان دقت مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی نیز مورد بحث قرار گرفته است.

در این پایان نامه فرآیند اختلاط جریان الکترواسموتیک در یک ریزمجرای دوبعدی در حالت پایا به طریق عددی مورد بررسی قرار گرفته است. مجموعه ای از مدل های لتیس بولتزمن برای شبیه سازی معادلات ماکروسکوپیک مورد استفاده قرار گرفته اند و معادلات نرنست-پلانک برای حل دقیق تر میدان الکتریکی داخلی حل گردیده است. اثرات قرارگرفتن یک مانع دایروی درون ریزمجرا بر بازدهی اختلاط مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. اثرات مختلف میزان بار زتاپتانسیل مانع، موقعیت افقی و عمودی مانع، شعاع مانع و پارامتر بی بعد لایه ی دوگانه ی الکتریکی(k) بر فرآیند اختلاط بررسی شده اند.

چکیده ندارد.

آتروسکلروس بیماری است که در رگ های با ابعاد بزرگ و متوسط اتفاق می افتد و باعث کاهش سطح مقطع جریان در این رگ ها می گردد. مشاهدات تجربی و شبیه سازی های عددی هر دو نشان داده اند که رابطه پیچیده ای بین عوامل فیزیولوژیکی موثر در پیدایش و توسعه این بیماری و دینامیک سیالات یا همودینامیک خون وجود دارد. یکی از این عوامل موثر هندسه رگ ها می باشد به طوریکه این بیماری عمدتا در دیواره خارجی انشعابات و دیواره داخلی خم ها شکل می گیرد. در این تحقیق جریان آرام، پایا، نیوتنی و غیرقابل تراکم در سه هندسه مختلف شامل رگ های کرونر صاف با گرفتگی متقارن و غیر متقارن، رگ های کاروتید با زاویه انحنا 90 درجه با و بدون گرفتگی و در نهایت رگ های فمرال s شکل مورد بررسی قرار گرفتند. میدان سرعت، جریان های ثانویه، ورتیسیته و میدان فشار در تمامی مطالعات انجام گرفته با جزئیات مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که وجود گرفتگی به شدت همودینامیک عادی جریان در رگ ها را تحت تاثیر قرار می دهد، به طوریکه می تواند در پیشرفت این بیماری تاثیر قابل ملاحظه ای داشته باشد. همو دینامیک خون بعد از گرفتگی (در جهت جریان) شامل جریان های برگشتی، نواحی ریسرکولیشن، گرادیان های شدید فشار، تغییرات قابل توجه در میدان سرعت، جریان های ثانویه، جریان های گردابه ای و ورتیسیته می باشد. در رگ های خمیده، انحناء باعث توزیع نامتقارن میدان های سرعت، فشار و همچنین بوجود آمدن جریان های ثانویه می شود. الگوی جریان در این رگ ها در اثر وجود گرفتگی بسیار پیچیده می شود. محل گرفتگی بر قدرت جریان های ثانویه و الگوی جدایش تاثیر می گذارد. با افزایش شدت گرفتگی الگوهای جریان نسبت به گرفتگی های با شدت متوسط بسیار پیچیده تر می شود و همچنین جریان برگشتی بعد از گرفتگی الگوهای قابل توجهی از خود بروز می دهد.

دینامیک قطرات تزریق شده دارای کابردهای بسیار وسیع و گسترده ای در صنعت می باشد. محفظه های احتراق با سیستم های تزریقی، سیستم های پاشش سوخت مایع، اسپری های خشک کننده و خنک کاری توسط اسپری مثالهائی از کاربردهای متنوع این موضوع هستند. طراحی صحیح و بهینه این سیستم ها و تجهیزات، نیازمند درک صحیحی از دینامیک، نرخ گرم شدن، توزیع دما، نرخ تبخیر و ... این قطرات مایع تزریق شده می باشد. بنابراین بررسی هرچه دقیق تر و با جزئیات بیشتر این موضوع ضروری به نظر می رسد. با کوچک شدن ابعاد قطرات، فرض محیط پیوسته به تدریج اعتبار خود را از دست می دهد. به ازاء اعداد نودسن که به حوزه لغزش معروف است، می توان همچنان محیط را پیوسته درنظر گرفت، اما از شرط مرزی لغزش و پرش دما استفاده کرد. نتایج نشان می دهد درنظر گرفتن لغزش، باعث کاهش ضریب درگ، کاهش چرخش داخلی قطره و کاهش نرخ انتقال حرارت به قطره می شود و باعث افزایش طول عمر قطرات کوچک می شود. اثر تشعشع جهت دار با استفاده از مدل می، یکی از کاملترین مدلهای موجود برای محاسبه توزیع و شدت جذب تشعشع توسط قطرات مایع نیمه شفاف، بررسی شد. سه رژیم جذب، یکنواخت، متمرکز در جلو و متمرکز در عقب با توجه به ضریب شکست مختلط قطره و پارامتر سایز آن مشاهده شد. محاسبات انجام شده برای دو نوع سوخت مشخص نشان می دهد که میزان اثر تشعشع جهت دار بر نرخ تبخیر قطرات ناچیز و قابل صرفنظر کردن است. همچنین با استفاده از مدل ساده سازی شده دمبروسکی که در سال 2003 ارائه شده است، اثر تشعشع با تقارن کروی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد با افزایش سایز و ضریب جذب قطره، جذب تشعشع به جذب سطحی نزدیک می شود. انتقال حرارت تشعشعی در حالت تقارن کروی برای سوختهای با ضریب جذب بالا همچون دودکان و برای قطرات بزرگتر، می تواند باعث کاهش طول عمر شود.

در این پروژه حرکت یک حباب تحت تاثیر نیروهای ناشی از کشش سطحی و اصطکاک در یک مایع مورد بررسی قرار گرفته است . محیط مایع تحت تاثیر یک گرادیان دما است و بدلیل اینکه کشش سطحی با افزایش دما کاهش می یابد، حباب در مایع از ناحیه سرد به طرف گرم حرکت خواهد کرد. بنابراین سرعت حرکت حباب رابطه مستقیمی با خصوصیات جریان نظیر توزیع فشار و دما دارد. در نتیجه برای مشخص شدن آن ناگزیر از حل معدلات بقاء می باشیم. برای این منظور از شکل تابع جریان - چرخش معادلات بقاء استفاده کرده ایم. و حل این معادلات با استفاده از روش تفاضل محدود و متد تکرار خط به خط (a. d. i) انجام گرفته است . استفاده از بسط تفاضل مرکزی برای مشتقات مرتبه دوم معادلات حاکم منجر به ایجاد یک دستگاه معادلات خطی می شود که ماتریس ضرایب آن پنج قطری است که با استفاده از روش تکرار خط به خط به ماتریس سه قطری تقلیل یافته است و سپس ماتریس سه قطری با استفاده از الگوریتم توماس حل شده است . از آنجا که معادله لاپلاس ساده ترین معادله است و در اکثر معادلات اساسی وجود دارد، ابتدا با حل معادله لاپلاس به ازای شرایط مرزی مختلف آغاز گرده و بتدریج با اضافه نمودن سایر جملات معادلات حاکم، جریان حول کره صلب مورد ارزیابی قرار گرفت . به این ترتیب از صحت برنامه کامپیوتری تهیه شده و همچنین روش مورد استفاده اطمینان حاصل شد و در پایان جریان حول حباب مورد بررسی قرار گرفت ، و سرعت انتقال حباب در یک محیط مایع محاسبه گردید. در هر مرحله نتایج حاصله با نتایج موجود از سایر روشها مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است .

در این پروژه جریان بوجود آمده توسط گرادیان کشش سطحی که بر اثر اشعه لیزر در مذاب بوجود آمده است ، بصورت عددی مورد بررسی قرار می گیرد. وجود گرادیان کشش سطحی در سطح مذاب باعث حرکت سیال می شود که برای بدست آوردن خطوط تابع جریان و توزیع درجه حرارت در مذاب ، معادلات ناویراستوکس و انرژی حاکم بر جریان در مختصات کارتزین به شکل تابع جریان - چرخش بطریقه تفاضلات متناهی منفصل حل شده اند. برای حل معادلات انفصال از روش تکراری ضمنی با جاروب کردن دوگانه و با استفاده از الگوریتم ماتریس سه قطری tdma استفاده شده است . با توجه به اینکه معادله لاپلاس در اکثر معادلات اساسی وجود دارد، در ابتدا معادله لاپلاس بصورت عددی حل شده و با حل تحلیلی آن مقایسه می شود. سپس برای تحقیق در صحت عملکرد برنامه رایانه ای تدوین شده، جریان در حفره مربعی با سرپوش متحرک انتخاب گردیده است و نهایتا جریان بوجود آمده توسط گرادیان کشش سطحی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل برای این جریان نشان می دهد که نیروی اینرسی در مذاب تاثیر قابل ملاحظه ای در الگوی جریان داشته و جابجایی در مذاب هنگامی که عدد رینولدز و عدد پرانتل بالا باشد نیز تاثیر قابل ملاحظه ای در خطوط دما خواهد داشت و جریان بوجود آمده توسط نیروی شناوری در مقایسه جریان بوجود آمده توسط گرادیان کشش سطحی قابل صرفنظر کردن می باشد.