یک الگوریتم برای تولید شبکه ی بی سازمان ترکیبی ارائه شده است. در این الگوریتم دامنه ی محاسباتی به دو ناحیه تقسیم می شود. در ناحیه ی اول که در مجاورت دیواره ی جسم می باشد، سلول های مثلثی کشیده برای تحلیل جریان در ناحیه ی لایه ی مرزی تولید می گردند. ناحیه ی دوم که از مرز بیرونی ناحیه ی اول شروع شده و تا مرزهای خارجی دامنه ی محاسباتی ادامه دارد، با سلول های بی سازمان همگن پوشیده می شود. الگوریتم تولید شبکه، با یک شبکه ی اولیه ی درشت آغاز به کار می کند. برای تولید سلول های همگن در ناحیه ی غیرلزج، یک برنامه ی مستقل نوشته شده است. در این برنامه تولید شبکه با جایگذاری گره ی جدید روی بزرگترین ضلع هر سلول و اتصال آن به رأس مقابل سلول صورت می گیرد. برای کاهش زمان جستجو در میان اطلاعات المان های شبکه، ماتریس های اتصالات مبنی بر ضلع و مبنی بر سلول به طور همزمان به کار گرفته می شوند. به منظور بهبود کیفیت سلول های همگن تولید شده، زیربرنامه های تعویض ضلع و هموارسازی شبکه به الگوریتم اضافه شده است. تولید سلول های کشیده در ناحیه ی لزج در دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله ی اول همزمان با ریزسازی شبکه ی اولیه و تولید سلول های همگن در نواحـی دور از دیواره ی جسم، المان های لایه ی مرزی به صورت جهت دار تقسیم می شوند. همچنین در این مرحله، مختصات نقاط جدید تولید شده روی سطح جسم جابجا شده تا هندسه ی نهایی جسم مورد نظر تولید شود. سپس المان های تشکیل شده در نزدیکی سطح جسم، به لایه های متعددی از سلول های کشیده ی مناسب برای حل جریان درون لایه ی مرزی تبدیل می گردند. با استفاده از الگوریتم ارائه شده، شبکه های محاسباتی حول اشکال مختلف شامل دایره، بیضی و بال واره های rae2822 و naca0012 تولید شده است. برای ارزیابی شبکه های محاسباتی تولید شده، یک برنامه ی حل جریان برای معادلات ناویر- استوکس تراکم پذیر نوشته شده است. در این برنامه برای گسسته سازی معادلات از روش حجم محدود استفاده شده است. شارهای غیرلزج با روش بالادست رو و شارهای لزج با محاسبه ی مقادیر گرادیان ها روی وجوه حجم معیار محاسبه شده ا ند. در پایان نتایج عددی حل جریان لزج حول بال واره ی rae2822 ارائه و با نتایج تجربی مقایسه شده است.

صنعت آهن و فولاد بزرگترین مصرف کننده انرژی در میان سایر صنایع است. افزایش ظرفیت تولید و کاهش مصرف انرژی دو مشخصه مهم در صنایع فولادسازی که از فن آوری کوره های قوس الکتریک استفاده می کنند، می باشد. آنالیز اکسرژی می تواند شناخت دقیقی از عوامل کاهش راندمان کوره های قوس ارائه دهد. در تحقیق حاضر، آنالیز انرژی و اکسرژی کوره های قوس الکتریک شرکت فولاد خوزستان در شرایط کاری واقعی، جهت شناسایی و تعیین پتانسیل کوره ها به منظور افزایش کارایی و همچنین میزان کاهش مصرف انرژی الکتریکی آن ها صورت گرفته است. بدین منظور پس از اعمال آنالیز انرژی و اکسرژی و محاسبه راندمان انرژی و اکسرژی کوره ها، تاثیر پیش گرمایش مواد ورودی، بر کاهش مصرف انرژی الکتریکی آن ها بررسی شده است. نتایج حاصل از آنالیز انرژی و اکسرژی کوره ها نشان می دهد که راندمان انرژی و اکسرژی کوره های قوس الکتریک شرکت فولاد خوزستان به ترتیب 90/56% و 23/49% می باشد. همچنین، نتایج این آنالیز نشان می دهد که راندمان قانون دوم کوره ها 02/37% می باشد. واکنش های شیمیایی رخ داده درون کوره و همچنین تلفات حرارتی بالا دو عامل اصلی اتلاف اکسرژی و کاهش راندمان اکسرژی کوره های قوس می باشد. همچنین نتایج این آنالیز نشان می دهد که دبی جرمی گازهای داغ خروجی از کوره برابر با 41/10کیلوگرم برثانیه بوده که به ترتیب حاوی 33/18% و 15/12% انرژی و اکسرژی کل ورودی می باشند. استفاده از گازهای خروجی گرم در جهت پیش گرمایش آهن قراضه و آهن اسفنجی منجر به کاهش انرژی الکتریکی مصرفی کوره ها به ترتیب تا میزان 7 و 89 گیگاژول می گردد. در حالتی که پیش گرمایش آهن اسفنجی صورت گیرد، می توان حدود 21% در مصرف انرژی کوره ها صرفه جویی نمود. در این حالت، راندمان قانون اول، قانون دوم و اکسرژی کوره ها به ترتیب به میزان 51/15%، 05/6% و 95/6% افزایش خواهد یافت و ظرفیت تولید کوره ها نیز 64/13% افزایش می یابد.

در این پایان‏نامه هندسه‏ی پره‏ی یک توربین بادی محور افقی محاسبه شده است. جریان هوای اطراف پره‏های توربین بادی شبیه‏سازی شده است. یک نمونه‏ی آزمایشگاهی با مقیاس کوچکتر از پره‏ی توربین ساخته شده است. روش به کار گرفته شده برای طراحی آیرودینامیک پره بر اساس تئوری اندازه حرکت المان پره می‏باشد. توان خروجی روتور 50 کیلووات و تعداد پره‏های روتور سه پره در نظر گرفته شده است. بالواره‏یnaca 63223 سطح مقطع پره را تشکیل می‏دهد. سرعت جریان آزاد باد 5/7 متر بر ثانیه، چگالی هوا 138/1 کیلوگرم بر مترمکعب و فشار محیط 7/100 کیلوپاسکال شرایط عملکرد توربین بادی می‏باشند. طول پره 86/12 متر و ضریب توان روتور در سرعت طراحی 44/0 به دست آمده است. نمودارهای توزیع وتر و زاویه‏ی پیچش در امتداد پره و همچنین تغییرات ضریب توان و توان تولیدی روتور نسبت به سرعت‏های مختلف جریان باد ارائه شده است. روتور در سرعت طراحی (5/7 متر بر ثانیه) دارای بیشترین ضریب توان می‏باشد. برای حل معادلات حاکم بر جریان هوای حول روتور، فضای اطراف پره توسط شبکه بی‏سازمان چهار وجهی گسسته سازی شده است. با توجه به متناوب بودن جریان اطراف پره‏های روتور، به منظور کاهش حجم محاسبات، فضای محاسباتی به یک سوم کاهش یافته و جریان حول یک پره مورد تحلیل قرار گرفته است. از روش حجم محدود برای تبدیل معادلات حاکم به معادلات جبری استفاده شده است. نتایج حاصل از طراحی به روش تئوری اندازه حرکت المان پره و دینامیک سیالات محاسباتی با هم مقایسه شده‏اند. در پایان با استفاده از مقادیر طول وتر و زاویه‏ی پیچش در هر مقطع، پره‏ای با مقیاس 1/0 پره واقعی ساخته شده است. در ساخت این پره، روشی برای هم‏تراز کردن بالواره‏های کلیه‏ی مقاطع نسبت به نقطه‏ی مبنای آن‏ها ارائه شده است. در این روش برای هر یک از سطوح بالایی و پایینی پره دو قالب جداگانه ساخته شده است. این فرایند شامل ساخت قالب‏های اولیه سطوح بالا و پایین پره از جنس گچ و ساخت قالب‏های ثانویه از جنس فایبرگلاس می‏باشد. با اتصال قالب‏های ثانویه به هم و پر کردن فضای بین آن‏ها، نمونه‏ی پره‏ی نهایی ساخته شده است.

در این پایان نامه هندسه‏ی سه بعدی پره‏های ردیف آخر توربین بخار مدل‏سازی و جریان لزج سیال روی آن‏ها شبیه‏سازی شده است. ابتدا پژوهش‏های مربوط به مدل‏سازی هندسی اجسام جامد با هندسه‏ی مجهول و پیچیده مرور شده است. سپس روش به‏دست آوردن ابعاد هندسی پره‏ی توربین بخار فشار ضعیف بیان گردیده است. پره‏ی توربین بخار فشار ضعیف از لحاظ پیچیدگی هندسی به دو بخش تقسیم بندی شده است. در بخش‏هایی از پره که دارای هندسه‏ای قابل اندازه‏گیری است (ریشه پره)، از ابزار اندازه‏گیری مانند خط‏کش و کولیس به طور مستقیم استفاده شده است. در بخش‏هایی که به علت پیچیدگی و انحنای زیاد پره توربین بخار، امکان اندازه‏گیری مستقیم وجود ندارد، از روش‏های ترکیبی استفاده شده است. روش‏های ترکیبی شامل به کار گیری هم‏زمان ابزارهای اندازه‏گیری و انتقال داده‏ها به نرم‏افزار طراحی به کمک رایانه(cad) بوده است. ابزارهای اندازه‏گیری در این راستا شامل ساخت قالب گچی، مفتول فلزی و به‏ کار گیری پیستوله‏ی ماری بوده است. فرآیند اندازه‏گیری و انتقال داده‏ها به محیط نرم‏افزار طراحی به کمک رایانه، منجر به به‏دست آوردن هندسه‏ی نهایی پره‏ی توربین بخار شده است. در ادامه انواع توربین‏های بخار معرفی و تشریح شده است. ناحیه‏ی محاسباتی ردیف آخر پره‏های توربین بخار نیروگاه رامین، با شبکه‏های بی‏سازمان سه بعدی گسسته‏سازی شده است. این شبکه‏ها در محیط نرم‏افزار گمبیت تولید شده و شامل سلول‏های تتراهدرال می‏باشند. جریان لزج، دائمی، تراکم‏ناپذیر و آشفته بخار آب روی شبکه‏ی بی‏سازمان حل شده است. نتایج حاصل از حل جریان به صورت کانتورهای فشار مطلق، سرعت مطلق، دما و آنتالپی ارائه شده است. این نتایج با داده‏های اسمی از نظر کیفی هم‏خوانی دارند. فشار مطلق به‏دست آمده از شبیه‏سازی عددی kpa1/12 می‏باشد. این مقدار با فشار مطلق موجود در داده‏های اسمی (kpa 7/13)، 11% اختلاف دارد. سرعت مطلق جریان سیال حول پره‏های توربین بررسی شده و نشان داده شده است که سرعت مطلق جریان در طول این مرحله‏ی توربین بخار کاهش یافته است.

در این پژوهش شبیه سازی عددی جریان آشفت هی د وفازی گاز- جامد با استفاده از دیدگاه اویلر– لاگرانژ، مورد مطالعه قرار گرفته است. با به کارگیری دیدگاه اویلری برای فاز گاز و اعمال روش حجم محدود در گسسته سازی معادلات حاکم، معادلات بقای جرم و مومنتم حل شده است. حرکت فاز ذرات با استفاده از دیدگاه لاگرانژی و با در نظر گرفتن نیروهای پسا، گرانش، برآ و براونی شبیه سازی شده است. اثر ذرات بر روی فاز حامل خود (که منجر به حضور جملات چشمه در معادلات بقا میشود) و برخورد ذرات بر یکدیگر (کوپل چهار راه) و اثر غیر ایزوتروپی آشفتگی بر رسوب ذرات (فرض ایزوتروپی آشفتگی منجر به تخمین نادرست سرعت رسوب ذرات م یشود) در نظر گرفته شده است. مطالعه فوق نشان می دهد که با افزایش بار جرمی ذرات میزان آشفتگی جریان کاهش و نیم رخ سرعت و غلظت ذرات تخت تر م یشود.

در پایان نامه حاضر مدل سازی رتبه کاسته جریان گذرای گاز طبیعی درون شبکه توزیع، توسط مودهای ویژه جریان صورت پذیرفته است. بردارهای ویژه جریان به عنوان پایه های فضای رتبه کاسته در نظر گرفته شده و معادلات حاکم بر جریان گاز درون لوله، معادلات اویلر فرض شده است. به منظور تحلیل عددی جریان، روش اختلاف محدود به کار رفته، پس از آن، فرآیند خطی سازی معادلات صورت گرفته و مسئله مقدار ویژه جریان تشکیل شده است. در ادامه، مقادیر ویژه و بردارهای ویژه سمت راست و سمت چپ جریان محاسبه شده و برای ساخت مدل رتبه کاسته مورد استفاده قرار گرفته اند. بررسی‏های انجام شده، ناتوانی مدل‏سازی رتبه کاسته‏ای که بر مبنای الگوریتم تکرار طراحی شده بود را نشان می‏دهد. بنابراین مطالعات زیادی جهت یافتن الگوریتم‏های دیگر انجام شده و در این میان مطالعات حاکی از آن است که روش شبه حجم کنترلی با حذف عبارت اینرسی مناسب ترین روش برای شبکه‏های گاز می‏باشد. نتایج نشان می دهند که با انتخاب تعداد اندکی از مودهای غالب، مدل رتبه کاسته حاضر قادر خواهد بود نتایج مطلوبی را ارائه دهد. برای این منظور دو نمونه جریان گذرای هم دما انتخاب شده است. این دو نمونه ابتدا توسط معادلات خطی وغیر خطی بصورت عددی تحلیل شده، سپس مدل‏سازی رتبه کاسته بر این دو نمونه اعمال شده و کارائی آن در ارتباط با سرعت محاسباتی و دقت نتایج بدست آمده ارزیابی شده است. نتایج بدست آمده کارائی و دقت مدل رتبه کاسته حاضر را در مقایسه با سایر روش های عددی مستقیم بخوبی تبیین می‏کند و نشان می دهد که مدل سازی رتبه کاسته موجود در برخی موارد تا حدود 90 درصد در زمان محاسبات صرفه جویی می‏کند. به علاوه با بررسی رفتار مقادیر ویژه جریان، می توان نسبت به فیزیک مسئله و همچنین پایداری سیستم معادلات عددی حاکم اظهارنظر نمود.

در این پژوهش جریان گاز در یک رگولاتور محوری ایستگاه کاهش فشار گاز شهری در 3 وضعیت شبیه‏سازی گردیده است. عملکرد رگولاتور در فرآیند کاهش فشار گاز در سه وضعیت مختلف بررسی شده است. همچنین میدان جریان در لوله مستقیم بعد از رگولاتور همراه با تثبیت‏کننده و بدون آن مطالعه شده است. با توجه به هندسه پیچیده رگولاتور مورد مطالعه، تلاش زیادی برای رسیدن به یک شبکه عددی مناسب صورت پذیرفته است. در شبکه نهایی درصد سلول‏های نامناسب با اعوجاج بالا کمتر از %4 است. سپس میدان جریان درون رگولاتور با استفاده از شبکه محاسباتی فوق شبیه‏سازی شده است و میدان‏های فشار، سرعت و دما بدست آمده‏اند. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد که جریان گاز درون رگولاتور دارای مقدار زیادی پیچش و آشفتگی است. از سوی دیگر، نتایج عددی نشان می‏دهد که اگر از تثبیت‏کننده در لوله مستقیم بعد از رگولاتور استفاده شود، پیچش تولیدی به وسیله رگولاتور می‏تواند به سرعت به محدوده مقدار مناسب کاهش پیدا کند. اما با وجود تثبیت‏کننده در لوله مستقیم، برای رسیدن به نیم‏رخ سرعت جریان توسعه یافته طول بلندتری از لوله نسبت به لوله مستقیم بدون تثبیت‏کننده لازم است. خوشبختانه دبی‏سنج‏های توربینی در شرایطی که پیچش در محدوده مناسب باشد، نسبت به توسعه یافته بودن یا نبودن جریان حساس نیست.

در تحقیق حاضر، مدل‏سازی عددیسیستمحفاظتکاتدیک شبکه‏های گاز طبیعی بهروشالمانمرزی مورد مطالعه قرار گرفته است. ابتدا معادلاتالکتروشیمیاییحاکم بر مسالهوشرایطمرزی استخراجشده است. درمرحلهبعدفرمانتگرالمرزیمعادلاتحاکمبدستآمده است. در ادامه باحل عددی انتگرال مرزیمعادلاتحاکمبهکمکروش متداولالمانمرزی،توزیعجریانوپتانسیلبررویسطح لولهدر حالت دو بعدی و سه بعدیتعیین شده است. نتایجبدستآمدهازروشمتداولالمانمرزینشانمی‏دهد کهدرحالتیکهآند وکاتدبهاندازه‏یکافیازهمدورباشند،می‏تواناز تغییراتپیرامونی پتانسیل حوللولهصرف نظرنمود.بااستفادهاز ایننتیجهمی‏توانسیستم حفاظت کاتدیکرابهکمکالمان‏هایلوله‏ایشبیه‏سازینمودوبدینترتیبهزینه‏های محاسباتیراکاهشداد. در مرحله بعد معادله انتگرال مرزی بااستفادهازروشالمانلوله‏ای حل شده و صحت نتایج بدست آمده با روش متداول المان مرزی مقایسه شده است.درانتهابااستفادهاز این رویکرد جدیدسیستمحفاظتکاتدیک برای یک شبکه انتقال گاز طبیعیشبیه‏سازیشدهو توزیعپتانسیلوچگالیجریانبر روی سطح لولهبدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که روش پیشنهادی با دقت مناسب، قادر به تحلیل سیستم‏های حفاظت کاتدیک شبکه‏های گسترده گاز طبیعی است.

موضوع مطالعه حاضر، شبیه‏سازی نشت گاز از خط لوله انتقال گاز مدفون در زمین و بررسی تاثیر ویژگی‏های خاک بر میزان نشتی می‏باشد. تاکنون مطالعاتی در زمینه یافتن محل نشتی از این خطوط صورت گرفته، ولی تاثیر ویژگی‏های خاک بر میزان نشتی بررسی نشده است. در پژوهش حاضر نشت گاز به‏صورت دوبعدی و سه‏بعدی مدل‏سازی شده است. شبیه‏سازی دوبعدی مسئله به روش المان مرزی صورت گرفته است. یک کد برنامه‏نویسی به زبان فرترن نوشته شده و تاثیر ویژگی خاک‏های مختلف بر میزان نشتی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. شبیه‏سازی سه‏بعدی نشت گاز از یک خط لوله به روش حجم محدود و توسط نرم‏افزار فلوئنت انجام شده است. در این مطالعه تاثیر خاک‏های مختلف بر میزان نشتی و نحوه‏ی توزیع غلظت گاز بررسی شده است. همچنین تاثیر متراکم‏سازی خاک‏ها بر میزان نشت مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. میزان گاز نشت شده از خط لوله مورد بررسی بسته به جنس خاک و هندسه نشتی در محدوده 39-1 گرم بر ثانیه قرار دارد. هر چه خاک پیرامون لوله نفوذپذیری بیشتری داشته ‏باشد، میزان نشتی بیشتر است. برای این خط لوله مقدار گاز نشت شده به خاک شنی 39 گرم بر ثانیه می‏باشد در حالی که مقدار این نشتی به خاک رسی 1 گرم بر ثانیه است

در این پژوهش، روشی برای تولید خودکار شبکه ی بی سازمان ترکیبی ارائه شده است. ابتدا هندسه ی جسم و محدوده ی ناحیه ی محاسباتی به صورت مجموعه ای از نقاط گسسته، به عنوان ورودی به برنامه‏ ی تولید شبکه داده می شود. به ‏کمک روش پیشروی جبری، سلول های چهار وجهی در ناحیه ی لایه مرزی تولید می شود. با به کارگیری روش های هموارسازی از تولید سلول هایی با مساحت منفی، در نواحی دارای زاویه ی مقعر جلوگیری شده است. بقیه‏ ی ناحیه ی محاسباتی به وسیله ی سلول های مثلثی پوشیده می شود. تولید شبکه ی بی سازمان مثلثی بر اساس ترکیبی از روش جایگذاری گره و تقسیم سلول صورت گرفته است. کیفیت سلول ها توسط الگوریتم های تعویض ضلع و هموارسازی افزایش یافته است. تابع خطی چشمه، به عنوان ابزاری جهت کنترل توزیع مساحت سلول ها بکار گرفته شده است. ویژگی روش حاضر، تولید خودکار شبکه ی لایه مرزی و ناحیه ی اطراف آن می باشد. جریان دوبعدی، دائم، لزج، تراکم ناپذیر و بدون انتقال حرارت در حالت آرام و آشفته تحلیل شده است. به عنوان نمونه ی اولیه، تولید شبکه و حل جریان حول مقطع استوانه صورت گرفته است. برای این منظور معادلات ناویر - استوکس به صورت بی سازمان به روش حجم محدود گسسته شده اند. جمله ی نفوذ و جابجایی به ترتیب به صورت اختلاف مرکزی و طرح اختلاف بالا دست گسسته شده اند. با به کارگیری از روش ذخیره سازی هم مکان، کلیه ی اطلاعات جریان در مراکز سلول ذخیره شده اند. از جمله ی پراکندگی افزوده در محاسبه ی سرعت های مرزی استفاده شده است. فرآیند حل جریان با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای مدل سازی اثر آشفتگی، از مدل آشفتگی بالدوین لوماکس استفاده شده است. در نهایت، مراحل تولید شبکه و حل جریان سیال به کمک زبان برنامه نویسی فرترن به دو بسته ی نرم افزاری توسعه یافته است. از این دو بسته ی نرم افزاری برای تولید شبکه ی ترکیبی و حل جریان سیال حول مقطع استوانه و بدنه ی یک مدل زیردریایی دارپا استفاده شده است. نتایج بدست آمده از حل جریان با نتایج تجربی موجود در قالب منحنی های ضرایب فشار و اصطکاک سطحی در راستای طول مدل زیردریایی، مقایسه و ارائه شده است.

در پایان نامه حاضر مدل سازی رتبه کاسته جریان گذرای غیرهم دمای گاز درون خط لوله بر مبنای تجزیه متعامد مناسب بدون تصویر گالرکین در یک چارچوب بدون معادله مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در این راستا، پس از صحت سنجی نتایج حاصل از بکارگیری روش های عددی ضمنی استیگر-وارمینگ و بیم-وارمینگ، دو جریان با شرایط مرزی متفاوت به وسیله روش های ضمنی بطور مستقیم حل شده اند و داده های لازم برای تشکیل توابع متعامد به دست آمده اند. نتایج حل استیگر-وارمینگ و بیم-وارمینگ نشان می دهند که این روش ها نه تنها به خوبی روش های غیرخطی، تغییرات ناگهانی را پوشش می دهند بلکه در عین حال از دقت محاسبات نمی کاهند. به منظور مدل سازی رتبه کاسته برمبنای روش تجزیه متعامد مناسب، پس از تشکیل فضای متعامد با استفاده از داده های حل مستقیم، ضرایب وزنی توابع متعامد مناسب بدست می آیند. در مدل سازی رتبه کاسته حاضر از یک چارچوب بدون معادله جهت تعیین ضرایب وزنی در زمان های پیش رو استفاده شده است. نتایج بدست آمده از پژوهش حاضر موید این مطلب است که برخلاف مدل سازی مسایل با استفاده از تصویر گالرکین، چنین رویکردی به خوبی دینامیک غیرخطی جریان تراکم پذیر را پوشش می دهد. همچنین نتایج بررسی دو مساله متفاوت نشان داده است که با استفاده از این شیوه مدل سازی می توان مستقل از نوع روش عددی به کار رفته، زمان محاسبات را حدود 45 تا 50 درصد کاهش داد.

در پایان نامه حاضر مدل سازی رتبه کاسته جریان گذرای گاز طبیعی درون شبکه های گسترده انتقال و توزیع گازرسانی توسط مودهای ویژه جریان صورت گرفته است. بردارهای ویژه جریان به عنوان پایه های فضای رتبه کاسته در نظر گرفته شده اند. به منظور حل جریان غیردائم گاز طبیعی در لوله، از معادلات اویلر به عنوان معادلات حاکم و به فرم حجم‏کنترلی استفاده شده است. مزیت این روش، حل کلیه شبکه توزیع جریان گاز به‏صورت همزمان است که مشکلات الگوریتم تکرار از قبیل هزینه محاسباتی و عدم همگرایی برای شبکه‏های گسترده را ندارد. برای این منظور ابتدا معادلات غیرخطی حجم کنترلی به روش صریح برای یک خط لوله انتقال گاز و دو شبکه ساده حل شده اند. پس از آن، فرآیند جامع سازی برنامه انجام شده است. به صورتی که نرم افزار بسته به شرایط شبکه توانایی جداسازی معادلات را داشته باشد. به منظور صحت سنجی برنامه جامع، شبکه های حلقوی و شاخه ای ساده و همچنین شبکه ای بزرگ توسط آن، مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس فرآیند خطی‏سازی معادلات صورت گرفته و معادلات به روش ضمنی و به صورت برنامه ای جامع برای خط لوله، شبکه های ساده و شبکه بزرگ حل شده اند. در نهایت، مقادیر ویژه و بردارهای ویژه سمت راست و سمت چپ جریان محاسبه شده و مدل سازی رتبه کاسته جریان گذرای گاز طبیعی درون شبکه های بزرگ انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با انتخاب تعداد اندکی از مودهای غالب، مدل رتبه کاسته حاضر قادر خواهد بود جواب های رضایت بخشی را نتیجه دهد. در انتها به عنوان نمونه کاربردی نرم افزار، شبکه گازرسانی شهر دزفول نیز توسط برنامه های جامع حجم کنترل غیرخطی، خطی و رتبه کاسته مورد تحلیل قرار گرفته است.

در این پایان‏نامه جریان و انتقال حرارت در پره‏های نازل ردیف اول توربین گازی ge-f9 شبیه‏سازی شده است. شیبه‏سازی شامل سه قسمت عمده مدل‏سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در دو حالت دوبعدی و سه‏بعدی است. پره‏های نازل مورد مطالعه به روش‏های جابجایی، لایه‏ای و برخوردی خنک می‏شوند. استفاده از این روش‏ها مستلزم ایجاد سوراخ‏های ریز در پره نازل برای حرکت سیال است. شکل خاص پره‏های توربین و وجود سوراخ‏ها و مجاری خنک‏سازی به شکل‏های گوناگون، هندسه مسئله را بسیار پیچیده ساخته است. برای مدل‏سازی هندسه نازل از تکنیک ابر نقاط و ایجاد برش در قطعه استفاده شده و مدل سطح پره در نرم‏افزار کتیا تولید شده است. شبکه محاسباتی باید با کمترین تعداد سلول و بهترین کیفیت ممکن توانایی در بر گرفتن این هندسه را داشته باشد و از طرفی با الزامات حل مطابق باشد، از این‏رو شبکه از نوع ترکیبی چند بلوکی بوده که به‏کمک نرم افزار گمبیت تولید شده است. جریان سیال در گذر از نازل، آشفته تراکم‏پذیر همراه با گرادیان فشار و انتقال حرارت است. جهت مدل‏سازی آشفتگی از مدل تحقیق‏پذیر با روش گسترش‏یافته در کنار دیوار استفاده شده و معادلات حاکم بر مسئله به روش حجم‏محدود و با استفاده از کد تجاری فلوئنت حل شده‏اند. جهت تشکیل ردیف پره‏ها و کاهش حجم محاسبات از مرز تناوبی استفاده شده است. شبیه‏سازی در حالت‏های مختلف انسداد سوراخ‏های خنک‏سازی تکرار شده و توزیع دمای پره در قالب کانتورها و منحنی‏هایی ارائه و مقایسه شده است. نتایج نشان می‏دهد که بیشینه دما در لبه حمله و کمینه دما پس از سوراخ‏های خنک‏سازی لایه‏ای اتفاق می‏افتد. انسداد جزئی و کامل سوراخ‏های خنک‏سازی می‏تواند سبب افزایش دمای سطح پره تا حدود 300، 160، 400 و 500 درجه سانتی‏گراد، به‏ترتیب برای حالت‏های انسداد سوراخ‏های سمت فشار، لبه فرار، سمت مکش و بدون خنک‏سازی، ‏شود.

در این پایان‏نامه شبیه‏سازی جریان‏ غیردائم درون خطوط لوله و شبکه‏های گازرسانی بزرگ با استفاده از روش تابع تبدیل و استفاده از تئوری کانولوشن انجام شده است. جریان درون لوله های گاز به دلیل حضور تغییرات زمانی زیادی مانند باز و بسته کردن شیرآلات، تغییر میزان مصرف از سوی مشترکین و کنترل لحظه ای شبکه، ماهیتی غیردائم داشته و در بسیاری از موارد، فرض جریان دائم، خطای بالایی دارد. با تحلیل جریان غیردائم گاز می‏توان به بررسی لحظه‏ای رفتار آن درون شبکه پرداخت. این تحقیق مشتمل بر سه بخش عمده از لحاظ تحلیل جریان گاز است. در بخش اول حل عددی جریان گذرا درون لوله منفرد انجام شده است. در بخش دوم تحلیل جریان غیردائم گاز درون چندین شبکه ساده انجام گرفته است. در نهایت به تحلیل جریان درون یک شبکه بزرگ نمونه پرداخته شده است. در این تحقیق برای شبیه سازی خط لوله و شبکه گاز از تابع تبدیل و تئوری کانولوشن استفاده شده است. معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از معادلات تابع تبدیل استخراج شده‏اند. برای نشان دادن کارایی این روش، دو نمونه خط لوله منفرد گاز به‏همراه چندین شبکه ساده شامل شبکه شاخه‏ای و شبکه حلقه‏ای بررسی شده‏اند. جهت اطمینان یافتن از صحت روابط استخراج شده برای شرایط مرزی متفاوت، جریان گاز طبیعی درون خط لوله برای شرایط مختلف مرزی بررسی شده است. در نهایت جریان درون یک شبکه بزرگ نمونه شبیه‏سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه‏سازی نشان می‏دهد که شبیه‏سازی جریان گاز با استفاده از روش تابع تبدیل و استفاده از تئوری کانولوشن علاوه بر پایداری مناسب از دقت کافی برخوردار است.

در این پژوهش تولید شبکه بی سازمان همراه با حل جریان تراکم ناپذیر حول بالواره چهار المانه صورت گرفته است. تولید شبکه بی سازمان با یک شبکه اولیه ورودی درشت آغاز شده است. دو ماتریس اتصالات جهت ذخیره‏سازی اطلاعات سلول‏ها و ضلع‏ها به کار گرفته شده است. استفاده همزمان از دو ماتریس اتصالات باعث شده است، زمان لازم برای جستجوی اطلاعات در نرم افزار تولید شبکه کاهش یابد. با استفاده از جایگذاری گره و تقسیم سلول ریز‏سازی شبکه اولیه انجام گرفته است. برای بهبود کیفیت شبکه، الگوریتم‏های تعویض ضلع و هموار‏سازی به کار رفته است. به منظور توزیع مناسب و دلخواه سلول‏ها، توابع چشمه خطی و نقطه‏ای اعمال شده است. مدل‏سازی هندسی با جابجایی مختصات گره‏های مرزی، برای رسیدن به هندسه مورد نظر انجام گرفته است. مدل سازی هندسه مورد نظر در حین فرآیند ریزسازی شبکه انجام می شود. کیفیت شبکه تولید شده با دو معیار پراکندگی زوایای سلول‏ها و نسبت ظاهری سلول‏ها سنجیده شده است. تولید شبکه خودکار، توزیع مناسب سلول‏ها و کیفیت بالای شبکه از خواص الگوریتم به کار گرفته شده می‏باشد. الگوریتم حاضر، قابلیت تولید شبکه حول اجسام هندسی پیچیده را دارا می‏باشد. حل جریان تراکم ناپذیر با روش حجم محدود مبنا سلول انجام گرفته است. ذخیره سازی هم مکان جهت ثبت اطلاعات جریان به کار رفته است. جمله نفوذ و جابجایی به ترتیب با تفاضل مرکزی و بالادست گسسته شده اند. سرعت سطوح سلول ها با میانیابی سرعت مرکزی سلول ها و اضافه کردن جمله پراکندگی افزوده محاسبه شده است. مدل آشفتگی یک معادله ای اسپالارت – آلماراس برای مدل سازی آشفتگی جریان به کار رفته است. الگوریتم سیمپل برای حل معادلات گسسته شده، استفاده شده است. ضرایب مادون رهایی جهت جلوگیری از واگرایی حل جریان استفاده شده اند. هدف نهایی این پژوهش، تولید دو بسته نرم افزاری تولید شبکه بی سازمان مثلثی و حل جریان تراکم ناپذیر در حالت دائم، به زبان برنامه نویسی فرترن می باشد. شبکه بی سازمان مثلثی حول بالواره چهار المانه تولید شده است. جریان تراکم ناپذیر حول بالواره چهار المانه حل شده است. نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است.

مدل سازی رتبه کاسته کاویتاسیون جزئی غیردائم بر روی هیدروفویل سه بعدی در این رساله انجام شده است. با تکیه بر فرض جریان پتانسیل، معادلات حاکم و شرایط مرزی جریان کاویتاسیون جزئی ارائه شده است. در ادامه ابتدا جریان دائم و غیردائم بدون کاویتی حول هیدروفویل های دوبعدی و سه بعدی با استفاده از روش المان مرزی تحلیل شده است. نتایج بدست آمده از روش عددی با نتایج تحلیلی و تجربی مقایسه شده و مشاهده گردید که روش عددی از دقت بسیار بالایی برخوردار می باشد. در گام بعدی، جریان دائم کاویتاسیون جزئی بر روی هیدروفویل های دوبعدی و سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل سازی با استفاده از روش غیرخطی پاره ای انجام شده که در این روش به کمک یک فرآیند تکرار، شکل کاویتی بر روی هندسه مورد نظر محاسبه می شود. کارایی این روش در تحلیل جریان دوبعدی و سه بعدی با استفاده از نتایج تجربی و عددی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که روش تکرار با وجود دقت مناسب، هزینه محاسباتی بالایی دارد. فرآیند تکراری در هر گام زمانی جریان غیردائم نیز مورد نیاز است. علاوه بر این، استفاده از فرآیند تکرار منجر به تغییر دستگاه معادلات حاکم شده که این تغییر، مدل سازی رتبه کاسته را به مخاطره می اندازد. بنابراین، روش جدیدی جهت تحلیل کاویتاسیون جزئی غیردائم ارائه شده است. در این روش، فرآیند تکرار حذف شده و طول کاویتی به کمک یک روش تحلیلی در هر گام زمانی تعیین می شود. ایده اصلی این روش تحلیلی بر اساس رفتار کاویتاسیون جزئی در جریان دائم می باشد. با استفاده از این روش جدید، مدل سازی رتبه کاسته کاویتاسیون جزئی غیردائم انجام شده است. در روش رتبه کاسته نیز جهت حذف مقادیر ویژه صفر و گریز از تصحیح استاتیکی، مدل سازی جریان غیردائم بر اساس المان های مجهول دنباله پایه ریزی شده است. دقت و کارایی روش ارائه شده در مدل سازی جریان غیردائم دوبعدی و سه بعدی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج مدل سازی رتبه کاسته با نتایج روش متداول و نیز نتایج دیگر محققان بیانگر دقت مناسب روش استفاده شده می باشد. در نهایت نشان داده شده که مدل رتبه کاسته پیشنهادی از لحاظ زمان محاسباتی دارای کارایی بالای 80 درصد بوده و از این رو با صرف زمان به مراتب کمتری نسبت به روش متداول قادر به مدل سازی جریان غیر دائم کاویتاسیون جزئی بر روی هیدروفویل ها می باشد.

در پژوهش حاضر توربین بادی 660 کیلوواتی محور افقی وستاس با طول پره 3/22 متر و طول وتر بیشینه 0785/2 متر که هم‏اکنون در نیروگاه بادی بینالود در حال بهره برداری است، به روش المان مرزی در دو حالت پایا و ناپایا مورد تجزیه و تحلیل آیرودینامیکی قرار گرفته است. برای این منظور با استفاده از هندسه نقاط روی پره که از روی نمونه واقعی اسکن شده است، مدل هندسی پره با استفاده از نرم‏افزار کتیا ایجاد شده است. برای شبیه‏سازی میدان جریان به روش المان مرزی، با فرض عدم لزجت و جریان پتانسیل، معادله انتگرال مرزی مربوطه حل شده است. به منظور مدل‏‏سازی دنباله پشت پره، یک الگوی مارپیچی صلب استفاده شده که با فیزیک واقعی دنباله مطابقت می‏کند. حل عددی در حالت ناپایا بر اساس روش گام‏بندی زمانی بوده که در هر مرحله دنباله پره طبق یک الگوی صلب گسترش و توسعه یافته و تأثیرات آن در هر مرحله در محاسبات اعمال می‏شود. به منظور شبیه‏سازی دقیق‏تر میدان جریان، الگوریتم برنامه قابلیت اعمال تغییرات آنی سرعت را دارد؛ در نتیجه شرط مرزی در طی زمان تغییر می‏کند. برنامه محاسباتی ارائه شده ضرایب و کانتورهای فشار، نیروهای آیرودینامیکی، گشتاور و توان خروجی توربین را در دو حالت پایا و ناپایا محاسبه و نمایش می‏دهد. با استفاده از نحوه تغییرات توان با سرعت باد، منحنی عملکردی توربین حاضر استخراج شده است. مقایسه نتایج تجربی عملکرد توربین با مقادیر عددی، نشان‏دهنده کارایی بالای روش المان مرزی در تحلیل آیرودینامیکی توربین‏های بادی است. هم‏چنین، نتایج نشان می‏دهد تحلیل جریان پیچیده سه‏بعدی حول چرخانه در حالت ناپایا به مراتب الگوی کامل‏تری نسبت به حالت پایا ارائه می‏دهد.

در این مطالعه، جریان لایه مرزی بر روی پره های توربین بادی و نحوه رخ دادن جدایش بر روی پره، به شکل سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل لایه مرزی سه بعدی و تعیین نقاط جدایش بر روی پره، ابتدا معادلات ناویر استوکس برای جریان تراکم ناپذیر بر روی یک پره چرخان به دست آمده است. سپس، با تفکیک میدان جریان به دو ناحیه لزج و غیر لزج، معادلات حاکم بر میدان لزج استخراج شده اند. پس از آن، با انتگرال گیری از معادلات به دست آمده، معادلات انتگرال مومنتوم شعاعی و وتری برای یک پره چرخان تدوین شده است. برای حل معادلات انتگرالی مومنتوم، کمیت های انتگرالی در لایه مرزی سه بعدی تعریف شده و پروفیل های سرعت در جریان آرام و آشفته حدس زده شده است. سپس، با استفاده از حل میدان غیر لزج و پروفیل های سرعت و جداسازی جملات مشتقی، معادلات انتگرال مومنتوم به شکل عددی حل شده اند. در نهایت، ابزاری برای تحلیل لایه مرزی و تعیین نقاط جدایش در سرعت های چرخش و باد متفاوت به دست آمده است. با محاسبه کمیت های انتگرالی و نقاط جدایش، مشخصه های هندسی موثر بر روی نقاط جدایش و ساختار واماندگی مشخص شده اند. نتایج نشان می‏دهند که سرعت چرخش، سرعت باد، نسبت منظری و موقعیت شعاعی، چهار عامل تأثیرگذار در نحوه ایجاد جدایش هستند و با کنترل آنها می‏توان، جدایش و واماندگی را به تأخیر انداخت. ناحیه نزدیک به ریشه به شدت تحت تأثیر اثرات چرخش است. مکش گریز از مرکز حاصل از چرخش، به خصوص در نواحی نزدیک به ریشه، موجب کاهش ضخامت لایه مرزی و به تعویق افتادن جدایش و افزایش ضرایب آیرودینامیکی پره می شوند. با استفاده از این چهار عامل تاثیر گذار به دست آمده، مدلی جدید برای محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بر روی پره های چرخان ارائه شده است. با استفاده از مدل جدید ارائه شده و چهار مدل تاخیر واماندگی دیگر، ضرایب آیرودینامیکی بر روی پره های توربین محاسبه شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده دقت بالای مدل ارائه شده و مدل اسنل نسبت به دیگر مدل ها است.

در دو دهه اخیر تلاش های بسیاری برای مطالعه پخش غیرعادی صورت گرفته است. علت این امر مشاهده رفتارهای غیرعادی در طبیعت انتقال حرارت در بسیاری از سیستم ها و کاربردهای مهندسی می باشد. از سوی دیگر، حساب کسری نیز قابلیت های بالای خود را در مدل نمودن رفتارهای غیرعادی و میانی در بسیاری از پدیده های انتقال نشان داده است. در این پایان نامه از قابلیت های حساب کسری در مدل نمودن رفتارهای میانی در پدیده انتقال حرارت استفاده گردیده است .برای این منظور، ابتدا نگرش کلاسیکتاخیر زمانی در بیان غیرفوریه ای انتقال حرارت به نگرش تاخیر زمانی کسری تعمیم داده می شود. این کار از طریق اعمال بسط سری تیلور کسری بجای بسط سری تیلور کلاسیک روی مدل ساختاری تاخیر زمانی منفرد انجام می شود که منجر به معرفی مدل کاتانئو(تاخیر زمانی منفرد) کسری می گردد. برای حل معادلات حاصل از یک روش عددی بصورت تفاضل محدود استفاده شده است. گسسته سازی مشتقات کسری به روش گرانوالد لتنیکف انجام شده است. در این پایان نامه برای اولین بار پارامترهای اساسی در مدل کاتانئو کسری برای یک محیط متخلخل از طریق تکنیک معکوس استخراج می گردد. این کار با استفاده از روش غیرخطی تخمین پارامتر لونبرگ- مارکوارت صورت پذیرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده موفقیت مدل تاخیر زمانی کسری معرفی شده در این تحقیق در مدل نمودن رفتارهای غیرفوریه ای انتقال حرارت می باشد.

در این پایان نامه جریان و انتقال حرارت در پره‏های نازل ردیف اول توربین گازی در حالت گذرا در هنگام روشن و خاموش شدن توربین گاز شبیه سازی شده است. تخمین عمر پره های نازل ردیف اول نیازمند پیش بینی هر چه دقیق تر توزیع دما در آن می باشد. با هر بار خاموش و روشن کردن توربین گاز، این پره ها تحت سیکل حرارتی، تنش ها و کرنش های ناشی از آن قرار می گیرند که در دراز مدت سبب بروز پدیده خستگی حرارتی می شود. شبیه سازی شامل سه قسمت عمده مدل سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در حالت دو بعدی و سه بعدی می باشد. پره‏های نازل مورد مطالعه به روش‏های جابجایی، لایه‏ ای و برخوردی خنک می‏ شوند. برای مدل سازی هندسه نازل از تکنیک ابر نقاط و ایجاد برش در قطعه استفاده شده و مدل سطح در نرم افزار کتیا تولید شده است. شبکه از نوع ترکیبی چند بلوکی بوده که توسط نرم افزار گمبیت تولید شده است. جریان سیال در گذر از نازل، آشفته تراکم‏ پذیر همراه با گرادیان فشار و انتقال حرارت است. جهت مدل‏سازی آشفتگی از مدل تحقق‏ پذیر با روش گسترش‏ یافته در کنار دیوار استفاده شده است و معادلات حاکم بر مسئله به روش حجم‏ محدود و با استفاده از کد تجاری فلوئنت حل شده اند. جهت تشکیل ردیف پره ها و کاهش حجم محاسبات از مرز تناوبی استفاده شده است. شبیه سازی در حالت های خنک سازی و بدون خنک سازی برای روشن و خاموش شدن توربین انجام گرفته و توزیع دمای پره در قالب کانتور ها و منحنی هایی نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که در هنگام روشن شدن توربین با وجود خنک سازی، بیشینه دما در لبه حمله پره و کمینه دما در سوراخ های خنک سازی سمت فشار اتفاق می افتد. در هنگام خاموش شدن توربین با وجود خنک سازی، در زمان 901 ثانیه بیشینه دما در سوراخ های خنک سازی سمت فشار و کمینه دما در لبه حمله اتفاق می افتد. در زمان 1024 ثانیه در هنگام روشن شدن توربین برای حالت بدون خنک سازی در مقایسه با حالت خنک سازی افزایش دمایی برابر 210، 270 و 480 درجه کلوین به ترتیب برای لبه فرار، سوراخ های سمت مکش و سوراخ های سمت فشار حاصل می شود.

در پایان نامه حاضر مدل سازی رتبه کاسته مسائل انتقال حرارت هدایتی گذرا، توسط مودهای ویژه سیستم صورت پذیرفته است. بردارهای ویژه سیستم، به عنوان پایه های فضای رتبه کاسته درنظر گرفته شده اند. به منظور تحلیل عددی مساله از روش المان¬مرزی تقابل دوگانه استفاده شده است. در ادامه، مقادیر ویژه و بردارهای ویژه سمت چپ و سمت راست سیستم محاسبه شده و برای ساخت مدل رتبه کاسته مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج به¬دست آمده نشان می دهند که با انتخاب تعداد اندکی از مودهای غالب، مدل رتبه کاسته حاضر قادر خواهد بود نتایج رضایت بخشی را نتیجه دهد. برای این منظور هفت مثال با شرایط مرزی مختلف در مسائل دوبعدی و سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که هر چقدر سیستم معادلات حاصله بزرگتر باشد و نیز تعداد شرایط مرزی دیریکله بیشتر باشد نتایج رضایت بخش تری حاصل خواهد شد به طوری که در برخی موارد، این روش می تواند بیشتر از 90 درصد در زمان محاسبات صرفه جویی کند.

در این پایان‏ نامه، جریان‏ های تراکم‏ پذیر سرعت بالا درون شبکه‏ های گازرسانی با در نظر گرفتن اثرات انتقال حرارت شبیه‏ سازی شده و میزان گاز هدررفت محاسبه شده است. بدین منظور ابتدا یک خط لوله توسط معادلات اویلر با درنظر گرفتن شرایط آدیاباتیک و یا غیرهم‏ دما شبیه‏ سازی شده‏ است. استفاده از هریک از این شرایط حرارتی، روند حل مساله را در کل متفاوت خواهد ساخت. از اینرو الگوریتمی برای شبیه‏ سازی پرج گاز از خطوط لوله در هر یک از شرایط مذکور ارائه شده است. به‏ منظور اطمینان از صحت شبیه سازی ‏های انجام شده، نتایج حل عددی با سایر نتایج تجربی و عددی موجود در مراجع مقایسه شده است که تطابق خوب این نتایج، حاکی از اعتبار حل عددی مذکور است. در ادامه با شبیه‏ سازی جریان هدررفت در شرایط حرارتی متفاوت، اثرات انتقال حرارت بر پارامترهای جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با در نظر گرفتن افت‏ های موضعی ناشی از اتصالات در جریان‏ های تراکم‏ پذیر سرعت بالا، مساله از یک خط لوله به شبکه ای از خطوط لوله تعمیم داده شد و الگوریتم ‏هایی جهت شبیه‏ سازی جریان هدررفت در چند نمونه شبکه‏ گسترده شاخه‏ ای و حلقوی ارائه گردید. در نهایت نیز با استفاده از الگوریتم‏ های پیشنهادی، فرآیند پرج گاز از این چند شبکه نمونه در شرایط حرارتی متفاوت شبیه‏ سازی شد و اثرات انتقال حرارت جریان بر میزان دبی هدررفت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج شبیه ‏سازی‏ های صورت گرفته بیان‏گر این موضوع است انتقال حرارت جریان با محیط در شرایطی که شدت تبادل حرارتی کم باشد (نظیر لوله‏ های مدفون)، تاثیر کمی بر میزان دبی هدررفت گاز داشته و حداکثر اختلاف محاسبه شده با شرایط آدیاباتیک برای خط لوله و شبکه به ‏ترتیب 3.6 و 4.5 درصد می‏ باشد. در صورت مدفون نبودن لوله‏ ها این اختلاف بیش‏تر شده و حداکثر آن برای خط لوله و شبکه به‏ ترتیب 4.3 و 14.7 درصد محاسبه شده است.

جریان تراکم ناپذیر آشفته دوبعدی درون یک محیط متخلخل شبیه سازی شد. محیط متخلخل به صورت آرایه متناوبی از استوانه های با مقطع مربع انتخاب شده است. روش شبکه بولتزمن با زمان آسایش چندگانه به منظور حل میدان جریان مورد استفاده قرار گرفت. روش شبیه سازی گردابه های بزرگ با مدل زیرشبکه ای اسماگورینسکی جهت مدل سازی آشفتگی به کار گرفته شده است. عدد رینولدز جریان از 1000 تا 100000 متغیر بوده و مقادیر مختلفی از ضریب تخلخل در محاسبات منظور شده است. جهت اعتبارسنجی کد عددی نوشته شده، جریان آرام درون حفره مربعی و محیط متخلخل مورد حـل واقع شد و نتایج حاصل با مـقادیر گزارش شده در مراجع مقایسه گردید. در پایان، نتایج به دست آمده از شبیه سازی جریان آشفته، با نتایج ارایه شده توسط دیگر پژوهشگران مقایسه شد و ملاحـظه گردید که این نتایج انطـباق بسیار خوبی با نتایج حاصل از روش های عددی دیگر دارند. به علاوه، مقادیر گرادیان فشار ماکروسکوپیک حاصل از پژوهش حاضر در اعداد رینولدز بالا و در بازه وسیعی از ضرایب تخلخل مورد مطالعه، از سازگاری خوبی با معادله ارگن برخوردار می باشند و بیشترین خطای نسبی محاسبه شده کمتر از 20 درصد می باشد.

در این پایان نامه شبکه های لوله یک آزمایشگاه تخصصی گاز مدل سازی شده و تعدادی از شبکه های قابل تولید در آن با فرض جریان آدیاباتیک شبیه سازی عددی شده است. بدین منظور ابتدا پیش نیازها و معیارهای لازم جهت طراحی این آزمایشگاه متناسب با اهداف آن ارایه گردیده است. سپس براساس استانداردهای پایپینگ و شبکه های توزیع گاز طبیعی، نقشه های دوبعدی آزمایشگاه مذکور ترسیم شده است. همچنین اجزای پایپینگ لازم برای طراحی و نحوه ی انتخاب آن ها بر پایه استانداردها و مراجع علمی معتبر در زمینه پایپینگ، ذکر گردیده است. در گام آخر طراحی نیز، مدل سازی سه بعدی این آزمایشگاه براساس اجزای پایپینگ انتخاب شده، در نرم افزار pdms انجام شده است. جهت اعتبارسنجی نتایج آزمایشگاه مدل سازی شده مذکور بعد از راه اندازی، یک خط لوله و دو شبکه مختلف قابل تولید در آن با فرض جریان یک بعدی و آدیاباتیک به صورت عددی شبیه سازی شده است. شبیه سازی ها برای هر دو گاز هوا و متان به دلیل استفاده از هوا در شبکه های این آزمایشگاه جهت مقایسه نتایج و اختلاف آن ها با یکدیگر انجام شده است.

در این تحقیق جریان پتانسیل حول یک متحرک زیرسطحی با هندسه ترکیب بال و بدنه به روش عددی المان مرزی محاسبه شده است. هدف از این کار محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی در حالت ترکیب بال و بدنه بوده که برای سرعت بخشی به روند حل، از تکنیک ترکیب اجزاء استفاده شده است.