چکیده خنک¬کاری قطعات الکترونیکی موضوع مورد بحث در بسیاری پژوهش¬ها بوده است. خنک¬کاری با هوا به عنوان سیال عامل به روش جابجایی آزاد، اجباری و یا ترکیبی از هر دو صورت می¬گیرد. اما در نظر گرفتن هوا به عنوان سیالی با خواص ثابت دقت تحلیل را کاهش می¬دهد. لزجت گازها به طور کلی با دما افزایش می¬یابد و افزایش لزجت بر انتقال حرارت تأثیر¬گذار است. در این پژوهش از روش بدون شبکه هیدرودینامیک ذرات هموار برای شبیه¬سازی و تحلیل جریان استفاده شده است. جریان هوایی که در محفظه¬ای دو بعدی و با وجود قطعه¬ای الکترونیکی بر دیواره عمودی برقرار است و وجود یک دمنده باعث ایجاد جابجایی اجباری می¬شود. معادله ساترلند رابطه مستقیم لزجت و دما را تعریف می¬کند. با تأثیر این رابطه بر میزان خنک¬کاری قطعه الکترونیکی واقع در سطح عمودی، و با استفاده از نیروی شناوری و اثر دمنده، به بررسی میزان انتقال حرارت در مقایسه با لزجت ثابت پرداخته شده است. با تغییر موقعیت دمنده و قطعه الکترونیکی، مناسب¬ترین مکان¬ها مشخص شده¬اند. اثر افزایش سرعت دمنده بر انتقال حرارت نیز نشان داده شده است. در انتها با مقایسه نمودارها و خطوط هم¬دما تأثیر لزجت متغیر هوا بر انتقال حرارت در این نمونه مشخص شده است. واژه¬های کلیدی: روش هیدرودینامیک ذرات هموار، لزجت متغیر، جابجایی آزاد، جابجایی ترکیبی، محفظه، قطعات الکترونیکی.

هدف از این پایان¬نامه، شبیه¬سازی جریان درون محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن در مقیاس rev و به کمک مدل عمومی برینکمن-فورچیمر می¬باشد. در ابتدا به منظور اعتبار سنجی روش شبکه بولتزمن، به شبیه¬سازی چند جریان رایج سیالات مانند جریان درون حفره، جریان پوازی صفحه¬ای و جریان اطراف موانع مربعی و دایره¬ای پرداخته شد. در شبیه¬سازی جریان اطراف مانع دایره ای از شرط مرزی منحنی استفاده شده است. مقایسه نتایج حاصل با نتایج معتبر تحلیلی، تجربی و عددی پیشین بیانگر دقت روش شبکه بولتزمن در شبیه¬سازی و تحلیل جریان¬های سیال می¬باشد. سپس به منظور شبیه¬سازی جریان درون محیط متخلخل، جریان پوازی صفحه¬ای کاملا متخلخل، جریان درون حفره کاملا متخلخل، جریان کوئت کاملا متخلخل و جریان اطراف مانع مربعی کاملا متخلخل درون کانال شبیه¬سازی شد و نتایج حاصل با نتایج تحلیلی و عددی مبتنی بر روش تفاضل محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. در انتها نیز به عنوان یک مسئله کاربردی، یک لایه محیط متخلخل به مانع مربعی موجود در کانال افزوده شد و اثرات حضور این لایه بر الگوی جریان و پدیده جدایش گردابه¬ها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه¬سازی نشان داد که استفاده از یک لایه محیط متخلخل با ضخامت، تخلخل و عدد دارسی مناسب می¬تواند اثرات جدایش گردابه¬ها در جریان را کاهش داده و به طور قابل توجهی نیروی پسای وارد بر مانع را کم کند. بر اساس نتایج به دست آمده در این پژوهش، در ضخامت های کم و اعداد دارسی بزرگ کاهش نیروی پسا، بیشتر است به طوری که در حالت بهینه برای عدد دارسی 2-10 و ضخامت بدون بعد 05/0 کمترین ضریب پسا، نسبت به حالت بدون افزودن لایه متخلخل مشاهده می¬شود.

هدف از این پایان نامه شبیه سازی جریان دو فازی اطراف یک مانع به روش هیدرودینامیک ذرات هموار (sph) می باشد. در ابتدا و با استفاده از کدهای رایگان sphysics-2d جریان تک فازی توسعه یافته درون کانال مورد شبیه سازی قرار گرفت و نتایج حاصل با نتایج تحلیلی مورد مقایسه قرار خواهد گرفت. در ادامه جریان درون کانال حول یک مانع مربعی مورد بررسی واقع می شود و نتایج آن با داده های حاصل از حل تحلیلی و نتایج cfx مورد مقایسه و ارزشیابی قرار خواهد گرفت. نتایج درون کانال حول مانع مربعی نشان می دهد که، به دلیل شرایط مرزی مورد استفاده در روش هیدرودینامیک ذرات هموار، نتایج روش sph با نتایج حل تحلیلی و cfx تا حدودی اختلاف دارند. در ادامه و با توسعه کد sphysics-2d نتایج حاصل از جریان دو فازی درون کانال و همچنین جریان دو فازی درون کانال با مانع نشان داده می-شود. همچنین حرکت قطره ی روغن درون یک مخزن و درون کانال را نیز مورد تجزیه و تحلیل خواهیم داد. در تمامی مراحل شبیه سازی جریان به صورت آرام فرض شد.

در این پژوهش از یک مدل عددی بدون شبکه به نام روش هیدرودینامیک ذرات هموار نسبتاً تراکم پذیر برای شبیه سازی برخورد جسم با سطح آزاد سیال توسط کد متن بازsphysics2d استفاده شده است. این مدل دو بعدی بوده و سیال را به صورت تراکم پذیر در نظر می گیرد. علاوه بر حل معادلات حاکم بر سیال لزج، برای به دست آودن میدان فشار از حل معادله ی حالت استفاده می کند. این مسئله باعث کاهش حجم محاسبات نسبت به روش تراکم ناپذیر می گردد. در این مقاله به منظور درک رفتار پرتابه پس از برخورد به سطح آب و بررسی اثر متقابل زاویه ی برخورد و سرعت پرتابه، شبیه سازی برخورد یک استوانه ی صلب بدون چرخش با سطح آزاد سیال تحت چند زاویه ی برخورد و در طیفی از سرعت ها صورت گرفته است.در ابتدا پس از شبیه سازی مسئله ی مخزن آب ساکن، مشاهده می شود که فشار هیدرواستاتیکی حاصل از شرط مرزی ذرات مجازی ثابت بسیار مطلوب می باشد. در نهایت نیز مسئله ی برخورد جسم با سطح آزاد سیال شبیه سازی شده و نشان داده شده است که موفقیت در پرش جسم بر روی سطح آب به تاثیر متقابل زاویه ی ضربه و سرعت پرتاب بستگی دارد.