چکیده در رساله حاضر، اثر تغییر عدد رینولدز و زاویه حمله بر جریان سیال عبوری از سیلندرهای مربعی شکل بررسی شده است. همچنین با اعمال شرط مرزی دما ثابت بر روی دیواره سیلندرها، انتقال حرارت روی آن ها نیز مطالعه شده است. کلیه نتایج با استفاده از یک کد حجم محدود مبتنی بر الگوریتم سیمپل سی و شبکه جابجا نشده بدست آمده اند. مطالعات عددی حول هندسه تک سیلندری و دو سیلندری انجام شده است. بررسی در حالت تک سیلندری در هر دو ناحیه جریان آرام و مغشوش انجام شده و در حالت دو سیلندری تنها جریان آرام بررسی شده است. برای مدلسازی جریان در ناحیه مغشوش از مدل توربولانسی k-?-(?^2 ) ?-f استفاده شده است. در فصل اول این رساله مفاهیم مقدماتی مورد نیاز بیان شده و در فصل دوم مهمترین تحقیقات انجام شده در رابطه با تحقیق حاضر گردآوری و نتایج بطور مختصر تشریح شده اند. در فصل سوم جزئیات مسئله مورد تحقیق، معادلات حل شده، مدل توربولانسی و روش عددی مورد استفاده در تحقیق حاضر بیان شده است. برای بررسی جریان حول سیلندرها ابتدا در فصل چهارم، جریان سیال و انتقال حرارت حول هندسه تک سیلندری در اعداد رینولدز re=1-200,pr=0.71 و زوایای ?=0°-45° بطور کامل بررسی، و سپس در فصل پنجم به مطالعه جریان در حالت دو سیلندری پشت سرهم پرداخته شده است. در این فصل دو حالت متفاوت برای چیدمان سیلندرها در نظر گرفته شده که در حالت اول سیلندر بالادست در زاویه حمله صفر قرار دارد و اثر زاویه بر روی سیلندر پائین دست بررسی می شود. در حالت دوم سیلندر پائین دست در زاویه حمله صفر بوده و زاویه حمله سیلندر بالادست تغییر می کند. مطالعات این حالت در محدوده اعداد re=100-200 بوده و زاویه حمله سیلندرها در ?=5°-20° تغییر می کند. در فصل ششم این رساله جریان حول هندسه تک سیلندر در حالت مغشوش بررسی، و در فصل هفتم به جمع بندی نتایج و ارائه پیشنهاداتی جهت ادامه کار پرداخته شده است. از این رساله تا کنون یک مقاله در کنفرانس هوافضا (aero2010) چاپ شده که متن کامل آن در پیوست رساله موجود است.

با توجه به موقعیت جغرافیایی کشورمان ایران که یکی ازکشورهایی است که از تابش نور خورشید با قدرت و توان مطلوب برخوردار می باشد؛ از مناطق بسیار مستعد برای بهره گیری از انرژی خورشیدی است. با توجه به ذخایر محدود انرژی فسیلی و افزایش سطح مصرف انرژی لزوم توجه به انرژی های تجدید پذیر مانند انرژی خورشید امری بدیهی است. در تحقیق حاضر کارایی و عملکرد نیروگاه خورشیدی در ابعاد و شرایط محیطی متفاوت به تفصیل بررسی شده و نتایج مربوطه در هر قسمت ارائه گردیده است. بدین منظور جریان مغشوش در نظر گرفته شده و معادلات پیچیده ناویر استوکس با متوسط گیری رینولدز(rans) همراه با معادلاتk-? شامل مدل توربین ساده و فرضیات جریان پایدار و فرضیه بوزینسک برای مدل کردن چگالی در مدل سه بعدی نیروگاه با استفاده از نرم افزار تجاری fluent حل شده اند. تاثیر تشعشع خورشید با توجه به موقعیت جغرافیایی و زمان شبیه سازی اعمال شده است. با توجه به تقارن و برای کاهش حجم محاسباتی معادلات برای پنج درجه از نیروگاه حل شده اند. علی رغم این ساده سازی ها حجم محاسباتی برای حالت غیر دائم خیلی بالا و با کامپیوتر های معمولی تقریبا غیر ممکن می باشد. ولی با استفاده از تحلیل حالت دائم نیز می توان به نتایج قابل قبولی در خصوص عملکرد نیروگاه دست یافت. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل های نیروگاه با ابعاد مختلف در می یابیم: 1- با افزایش ارتفاع دودکش، دمای روی سطح و اعماق زمین، خروجی کلکتور، مقطع توربین و خروجی دودکش کاهش می یابد. 2- با افزایش قطر کلکتور دما روی سطح و اعماق زمین، خروجی کلکتور، مقطع توربین و خروجی دودکش (نیروگاه) افزایش یافته و بیشترین مقدار را نسبت حالات دیگر به خود اختصاص می دهد. 3- در حالتی که ارتفاع دودکش کاهش یابد، دما روی سطح و اعماق زمین کاهش یافته و کمترین مقدار را نسبت به حالات دیگر به خود اختصاص می دهد. در این حالت دما در خروجی کلکتور، مقطع توربین و خروجی دودکش نیز نسبت به حالت مرجع کاهش می یابد. 4- در حالتی که قطر کلکتور کاهش می یابد، دمای سطح و اعماق زمین نسبت به حالت مرجع کاهش می یابد. دما در مقاطع خروجی کلکتور، مقطع توربین و خروجی نیروگاه (خروجی دودکش) نیز کاهش یافته و کمترین مقدار را نسبت به حالات دیگر به خود اختصاص می دهند. 5- دما در ورودی کلکتور در تمام حالات ابعادی بررسی شده مقداری تقریبا برابر دارد. 6- با افزایش ارتفاع دودکش سرعت در ورودی نیروگاه (ورودی کلکتور)، خروجی کلکتور، خروجی نیروگاه (خروجی دودکش) و دبی جرمی در مقطع توربین افزایش می یابند. 7- با افزایش قطر کلکتور، سرعت در ورودی نیروگاه (ورودی کلکتور) نسبت به حالت مرجع کاهش اما سرعت در مقاطع خروجی کلکتور، خروجی نیروگاه( خروجی دودکش) و دبی جرمی در مقطع توربین افزایش می یابند و نسبت به سایر حالات ابعادی مورد بررسی ماکزیمم مقدار خود را به دست می آورند. 8- با کاهش ارتفاع دودکش، سرعت در خروجی کلکتور، خروجی نیروگاه (خروجی دودکش) و دبی جرمی در مقطع توربین کاهش یافته و نسبت به سایر حالات ابعادی کمترین مقدار را به خود اختصاص می دهند. سرعت در ورودی کلکتور نیز در این حالت نسبت به حالت مرجع کاهش می یابد. 9- با کاهش قطر کلکتور مقادیر سرعت و دبی جرمی نسبت به حالت مرجع کاهش می یابند اما از مقادیر متناظر خود در نیروگاه با دودکش کوتاه بالاترند. 10- افت فشار در مقطع توربین با افزایش ازتفاع کلکتور نسبت به حالت مرجع افزایش می یابد. این افزایش نسبت به حالتی که قطر کلکتور افزایش یابد بیشتر خواهد بود و با کاهش ارتفاع دودکش به طور قابل توجهی کاهش می یابد. در حالتی که قطر کلکتور کاهش یافته باشد نیز مقدار افت فشار نسبت به حالت مرجع کمتر است اما از حالتی که از دودکش کوتاه استفاده شده باشد بیشتر خواهد بود. 11- میزان قدرت الکتریکی تولیدی در حالتی که قطر کلکتور افزایش یابد ماکزیمم مقدار و با دودکش کوتاه مینیمم مقدار را خواهد داشت. 12- بازدهی کلی نیروگاه ماکزیمم مقدار خود را با افزایش ارتفاع دودکش و کمترین مقدار خود را با کاهش ارتفاع دودکش پیدا خواهد نمود با توجه به نتایج حاصل از شبیه سازی نیروگاه در ماه های مختلف سال در می یابیم: 1- مقادیر دمای روی سطح و اعماق زمین، در ورودی نیروگاه (ورودی کلکتور)، خروجی کلکتور و خروجی نیروگاه در شش ماه اول سال بالاتر است تا در فاصله مرداد تا شهریور به ماکزیمم خود می رسد و بعد کاهش می یابد و کمترین مقدار را در فاصله آبان تا آذر خواهد داشت و بعد دوباره روند صعودی پیدا می کند. 2- روند تغییرات سرعت در خروجی کلکتور و دودکش همچنین دبی جرمی در مقطع توربین به گونه ای است که در شش ماه اول سال مقادیر مذکور بالاتر است طوری که در فاصله مرداد تا شهریور به ماکزیمم خود می رسد و بعد کاهش می یابد و کمترین مقدار را در فاصله آبان تا آذر خواهد داشت و بعد دوباره روند صعودی پیدا می کند. 3- قدرت تولیدی و بازدهی کلی نیز در شش ماه اول سال روند افزایشی دارند که در فاصله تیر تا مرداد به ماکزیمم مقدار خود می رسند؛ و بعد کاهش می یابند و کمترین مقدار را در فاصله آبان تا آذر خواهند داشت و بعد دوباره روند صعودی پیدا می کنند.

در این تحقیق مدلسازی عددی انتقال حرارت جرم از یک جسم قرار گرفته در یک محفظه تهویه شده بررسی شده است. دیواره های محفظه آریاباتیک می باشند. سیال که هوای گرم و خشک می باشد از دهانه ورودی به محفظه وارد می شود و پس از جذب رطوبت از جسم، از دهانه خروجی خارج می شود. انتقال مورد بررسی از نوع جابجایی اجباری و طبیعی می باشد، علاوه بر جابجایی اجباری، انتقال حرارت هدایتی نیز درون مانع داخلی وجود دارد. انتقال جرم از مانع داخلی به سیال نیز مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم، معادلات بقای جرم، ممنتم، انرژی و غلظت می باشند که به صورت دو بعدی بیان می شوند و پس از بی بعد سازی به روش حجم محدود گسسته سازی شده و سپس به روش گذرا حل شده اند. به منظور کوپل نمودن معادلات سرعت و فشار از الگوریتم simpler استفاده شده است. تحقیق حاضر شامل بررسی پارامترهایی از قبیل نسبت هدایت حرارتی جامد به سیال، نسبت هدایت غلظتی جامد به سیال، عدد لویس، عدد ریچاردسون، ابعاد و موقعیت جسم جامد داخلی، بر میدان جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم می باشد. نتایج به دست آمده در قالب خطوط جریان، سرعت در میانه محفظه، کانتورهای دما و کانتورهای غلظت ارائه شده است. در نهایت با بررسی آرایش های مختلف ورود و خروج هوای گرم و خشک به محفظه و نسبت منظرهای مختلف جسم داخلی نتیجه می شود بهترین حالت برای ورود و خروج، حالتی است که جریان از میانه ضلع پایینی وارد شده و از سمت مقابل از وجه بالایی خارج شود. همچنین نسبت منظر مناسب نیز بدست آمده است.

در تحقیق و مطالعه مباحث آیرودینامیکی، تونل باد از اهمیت زیادی برخوردار است. تونل باد جریان هوای کنترل شده ای را ایجاد می کند که از اطراف مدل مورد نظر عبور کرده و بدین ترتیب اطلاعات لازم از چگونگی عبور جریان هوا از اطراف مدل به دست می آید. کیفیت جریان هوای داخل تونل باد با میزان یکنواختی، اندازه شدت اغتشاش ها و زاویه جریان آن مشخص می شود. تونل باد باید بگونه ای باشد که جریان هوای یکنواخت با حداقل اغتشاش ها و بدون زاویه ایجاد کند. نازل یکی از مهمترین اجزای تونل باد است که نقش اساسی در کیفیت جریان هوای تونل باد ایفا می کند. هنگامی که هوا از نازل تونل باد عبور می کند، شدت اغتشاشات و غیر یکنواختی آن کاهش می یابد در نتیجه وجود نازل قبل از اتاق آزمون باعث می شود که جریان هوای یکنواخت با حداقل اغتشاش ها و بدون زاویه در اتاق آزمون ایجاد شود. در این تحقیق جریان نازل تونل باد دانشگاه یزد به صورت تجربی با استفاده از دستگاه سرعت سنج سیم داغ مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. همچنین نتایج تجربی بدست آمده از این تحقیق با نتایج عددی انجام شده، مقایسه شد. بعد از بررسی نازل تونل باد دانشگاه یزد، جریان اطراف سیلندر دایره ای و مربعی (با زاویه حمله صفر و 45 درجه) دو بعدی در محدوده اعداد رینولدز 3333 تا 13332 مطالعه شد. در فصل اول ابتدا مقدمه ای درباره تونل باد و ویژگی های جریان هوای آن ارائه شده است و سپس تحقیقات انجام شده در گذشته در بخش های جداگانه ارائه شده و جایگاه تحقیق حاضر تعیین شده است. در فصل دوم به تشریح انواع تونل باد ها، ویژگی ها و قسمت های مختلف آنها می پردازد و سپس ویژگی های تونل باد دانشگاه یزد بحث شده است. در فصل سوم انواع وسایل و روش های اندازه گیری دما، فشار و سرعت در تونل باد تشریح شده است. در فصل چهارم تجهیزات و نحوه استفاده آنها برای انجام تحقیق حاضر توضیح داده شده است. در فصل پنجم جریان هوای در نازل تونل باد دانشگاه یزد ابتدا از نظر کاهش غیر یکنواختی و اغتشاشهای سرعت مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه لایه مرزی ناحیه انتهایی نازل از نظر نوع آن و جدایش جریان تشریح شده است و نتایج تجربی با نتایج عددی مقایسه شده است. در فصل ششم جریان اطراف دو سیلندر دایروی و مربعی از جهت سرعت متوسط، اغتشاشهای سرعت، ضریب نیروی درگ و فرکانس ریزش گردابه ها بررسی شده است. نتایج برای چهار سرعت متفاوت ارائه شده است. بعد از بررسی نتایج اندازه گیری های لایه مرزی درداخل نازل اثری از جدایش دیده نشده است، در نتیجه احتیاج به استفاده از تریپ استریپ نیست. در بررسی جریان پایین دست سیلندر های دو بعدی در فواصل نزدیک به هر سه سیلندر (بالا و پایین مدل) ناحیه افزایش سرعت دیده می شود و کشیدگی دنباله در حالت دایروی از همه بیشتر است و در پایین دست سیلندر دایروی اغتشاشها کمتر از سیلندر مربعی است. مقادیر عدد استروهال بر حسب عدد رینولدز تحقیق حاضر با نتایج دیگر محققین هم خوانی خوبی دارد.

در این پایان نامه مسئله معکوس انتقال حرارت گذرای دو بعدی به منظور تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ترکیب دو روش المانهای مرزی برای حل مسئله مستقیم و الگوریتم ژنتیک برای حل مسئله معکوس استفاده شده است. در روش مستقیم شرایط اولیه، خواص فیزیکی جسم، هندسه مسئله و شرایط مرزی معلوم هستند و هدف محاسبه ی توزیع دما در جسم است. در روش معکوس پارامتر h (ضریب انتقال حرارت جابجایی) در شرایط مرزی جابجایی مجهول است ولی توزیع دما روی مرزها اندازه گیری شده و به عنوان اطلاعات اضافی در حل مسئله معکوس استفاده میشود. روش المانهای مرزی تنها با شبکه بندی مرزهای جسم امتیازاتی از قبیل کاهش زمان حل و کاهش حافظه مورد استفاده در رایانه برخوردار است. در این روش به علت شبکه بندی مرزها، مسائل سه بعدی و دو بعدی به ترتیب به مسائل دو بعدی و یک بعدی تبدیل میشوند. به علت گذرا بودن مسئله، معادلات انتگرال مرزی در حل مسئله مستقیم به دو بخش انتگرالهای زمانی و انتگرالهای مکانی تقسیم شده اند. مسئله معکوس بر مبنای استفاده از دماهای اندازه گیری شده در بعضی از نقاط روی مرز، به عنوان اطلاعات اضافی تعریف شده است. این دماها به عنوان ورودی مسئله معکوس برای تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی به کار میرود. افزایش تعداد دماهای اندازه گیری شده احتمال همگرایی به جواب صحیح را افزایش میدهد. روش حل مسئله معکوس بر مبنای مینیمم سازی تابع هدفی است که بصورت مجموع مربعات تفاضل دمای محاسبه شده از حل مستقیم و دمای اندازه گیری شده روی مرز تعریف می گردد. این مینیمم سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک صورت میگیرد. الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش بهینه سازی همگانی، امتیازاتی از قبیل امکان گیرنیفتادن در مینیمم محلی را دارد.

نیروگاه های سیکل ترکیبی به خاطر بازده حرارتی بالا، عملکرد سازگار با محیط و زمان کوتاه برای ساخت، به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از مزایای هر دو سیکل ترمودینامیکی، از یکی کردن توربین گاز و بخار حاصل می گردد. سیکل ترکیبی با بازیافت انرژی گرمایی خروجی توربین گاز و استفاده از آن برای تولید بخار، منجر به بازده حرارتی بسیار بالا می گردد. بویلر بازیاب با اتصال بین توربین گاز و بخار، ستون فقرات نیروگاه های سیکل ترکیبی را تشکیل می دهد. عملکرد بویلر بازیاب روی عملکرد کلی سیکل ترکیبی اثر می گذارد و برای بهینه سازی عملکرد بویلر بازیاب نیاز است که هریک از اجزاء بویلر بازیاب را مورد مطالعه قرار داده و تأثیر آن را روی کل سیستم بررسی کرد. افت بازده در یکی از اجزاء بویلر بازیاب ممکن است باعث افت بازده در جزء دیگر شود و بازده کلی سیکل ترکیبی را کاهش دهد. داشتن یک جریان یکنواخت در طول حرکت گازهای داغ در سرتاسر مسیر موجب توزیع یکنواخت دما در ورودی مبدل های حراتی موجود گشته و در نتیجه عملکرد بهینه بویلر بازیاب را به همراه خواهد داشت. هدف تحقیق حاضر استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی جهت بررسی جزئیات جریان طرف گاز بویلر بازیاب نیروگاه سیکل ترکیبی یزد می-باشد. داشتن جزئیات جریان سمت گاز و تحلیل آن موجب خواهد شد تا در صورت مشاهده نقاط با جریان غیریکنواخت، تمهیداتی برای یکنواخت تر نمودن جریان گاز در طول مسیر ارائه شود. شبیه سازی جریان گازهای داغ برای دو وضعیت کاری نیروگاه سیکل ترکیبی انجام شده است. وضعیت اول زمانی است که بویلر بازیاب غیر فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بدون ورود به بویلر بازیاب از طریق دودکش بای پس به اتمسفر تخلیه می شوند. وضعیت دوم زمانی است که بویلر بازیاب فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بعد از عبور از مبدل های حرارتی موجود در مسیر از طریق دودکش اصلی (دودکش بویلر بازیاب) به اتمسفر تخلیه می-شوند. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب غیر فعال است نشان می دهد که طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز باعث تشکیل جریان های چرخشی بزرگی در این ناحیه شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که در جریان گاز داخل دودکش بای پس الگوهای چرخشی از جریان وجود دارد که افت فشار و غیریکنواختی در دما را به همراه دارد. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب فعال است نشان می دهد در دهانه ورودی بویلر بازیاب جریان های گردابه ای تشکیل شده اند که این باعث توزیع غیریکنواخت جریان در روی مبدل های حرارتی و مشعل های احتراق شده است. توزیع سرعت روی اولین سطح حرارتی نشان می دهد که یک ناحیه سرعت بالا در روی این سطح حاصل شده است که ناشی از طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز در بالادست بویلر بازیاب می باشد. همچنین بررسی نتایج در دودکش بویلر بازیاب نشان می دهد که اتصال نامناسب بدنه بویلر بازیاب به دودکش بویلر بازیاب باعث جدایش در جریان و تشکیل ناحیه های با فشار منفی شده است. از آنجا که از پارامترهای اساسی طراحی بویلر بازیاب توزیع یکنواخت جریان روی سطوح حرارتی است و دهانه ورودی در بالادست مبدل های حرارتی باید این توزیع یکنواخت جریان را حاصل کند. لذا برای رفع مشکلات عنوان شده موجود در طرح فعلی یک پیشنهاد اصلاحی ساده و عین حال قابل قابل اجرا ارائه شده است. پیشنهاد گردیده است که در دهانه ورودی بویلر بازیاب یک صفحه مشبک جهت کاهش غیریکنواختی جریان نصب گردد. نتایج شبیه سازی پس از اعمال طرح اصلاحی نشان می دهد که با نصب صفحه مشبک جریان های چرخشی در دهانه ورودی به میزان قابل توجهی کاهش یافته اند و یک توزیع یکنواخت تری از جریان روی سطوح حرارتی، مشعل های احتراق و در کل بهبود قابل توجهی در کیفیت جریان حاصل شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که طرح اصلاحی به بهبود جریان در دودکش اصلی کمکی نکرده است.

در میان تمام وسایل تولیدکننده قدرت مکانیکی، توربین گاز از بسیاری جهات رضایت-بخش ترین است. عدم وجود عضوهای رفت وآمدی و مالشی، پایین بودن مصرف روغن جهت روغنکاری و بالا بودن قابلیت اعتماد از مزایای توربین گاز است. در تحقیق حاضر به تعیین مشخصات عملکردی یک واحد توربین گاز آزمایشگاهی در شرایط بهره برداری متنوع پرداخته شده است. نظر به قابلیت انعطاف دستگاه توربین گاز مورد بررسی، کم هزینه بودن انجام آزمایشات، پاسخ سریع دستگاه به تغییرات شرایط بهره برداری متنوع، این دستگاه می تواند در تخمین عملکرد یک دستگاه توربین گاز واقعی هنگامی که شرایط بهره برداری تغییر می کند، مورد استفاده قرار گیرد. در فصل اول مختصری در مورد تاریخچه، کاربرد و انواع توربین گاز بیان شده است. در فصل دوم مروری بر مطالعات گذشته صورت گرفته است. در این مطالعات تأثیر شرایط محیطی بر روی عملکرد توربین گاز بررسی شده است. بیشتر مطالعات انجام شده حالت شبیه سازی داشته یا برای توربین گاز در مقیاس بزرگ (که معمولا در دور ثابت کار می کنند) انجام شده است. فصل سوم به معرفی تجهیزات آزمایشگاهی پرداخته شده است که این تجهیزات شامل دستگاه توربین گاز آزمایشگاهی و دستگاه تهویه مطبوع آزمایشگاهی است. در فصل چهارم به بررسی عملکرد دستگاه توربین گاز آزمایشگاهی که قابلیت بهره برداری در دو حالت دو محوره و تک محوره را دارد، پرداخته شده است. در حالت بهره برداری دو محوره عملکرد تمامی اجزاء بجز توربین مولد گاز در نقطه طراحی بصورت بهینه بوده است و بعد از نقطه طراحی بازده تمامی اجزاء بجز توربین مولد گاز کاهش داشته است. در حالت بهره برداری دو محوره دستگاه توربین گاز توانسته در گستره وسیعی از سرعت توربین توانی بصورت بهینه کار کند. در حالت بهره-برداری تک محوره با افزایش سرعت توربین، بازده اجزاء سیکل، بازده دستگاه و توان الکتریکی خروجی روند افزایشی داشته اند. در فصل پنجم، تأثیر دمای هوای ورودی به دستگاه توربین گاز آزمایشگاهی بر عملکرد آن در دو حالت بهره برداری دو محوره و تک محوره بررسی شده است. تغییر دمای هوای ورودی به دستگاه توربین گاز آزمایشگاهی بوسیله یک دستگاه تهویه مطبوع انجام گرفته است. در هر دو حالت بهره برداری دو محوره و تک محوره با کاهش دمای هوای ورودی به دستگاه توربین گاز، نرخ جرمی هوای ورودی افزایش یافته است که این موجب افزایش توان الکتریکی خروجی و بازده توربین گاز شده است. مشاهده گردیده است که در دو حالت بهره برداری، سیکلی که دارای دمای ماکزیمم سیکل و نسبت فشار بیشتر بوده است، حساسیت کمتری نسبت به تغییر شرایط هوای ورودی داشته است. ملاحظه شده است که در حالت بهره برداری دو محوره با کاهش دمای هوای ورودی بازده تمامی اجزاء سیکل بجز توربین مولد گاز افزایش داشته اند.

در سال های اخیر با دستیابی به توانایی تولید ذرات جامد با ابعاد نانومتر، ایده استفاده از نانوسیالات به عنوان سیال مبرد در صنایع و نیروگاه ها تقویت شده است. از عمده ترین مزایای این مواد می توان به بهبود انتقال حرارت سیستم های حرارتی، کوچکتر و سبکتر شدن سیستم ها و مبدل های حرارتی و کمتر شدن هزینه های عملیاتی اشاره نمود. تصور اولیه این بود که افزودن نانوذراتی با ضریب هدایت حرارتی بالاتر به سیال پایه، سبب افزایش ضریب هدایت حرارتی معادل نانوسیال نسبت به سیال پایه می شود و این منجر به افزایش انتقال حرارت این سیالات مبرد جدید خواهد شد. اما بیشتر کارهای انجام شده روی نانوسیالات نشان می دهد که افزایش ضریب هدایت حرارتی نمی تواند تنها عامل افزایش قابل توجه انتقال حرارت در نانوسیالات باشد و مکانیزم های مختلفی برای این افزایش پیشنهاد شده است. انتقال حرارت جابه جایی در نانوسیالات را می توان با دو روش تکفاز و دوفاز مدل کرد. اگرچه روش تکفاز ساده و کم هزینه است ولی چون خواص واقعی نانوسیالات دقیقاً مشخص نیستند، نتایج این روش معمولاً تطابق مناسبی با کارهای تجربی ندارد و یا محدود به شرایطی خاص بوده و قابل تعمیم نیستند. علاوه بر این به دلیل وجود عواملی از قبیل نیروی اصطکاک بین سیال و ذرات جامد و همچنین پخش برونی ذرات، سرعت لغزشی بین سیال و ذرات جامد صفر نیست. بنابراین به نظر می-رسد استفاده از روش دوفازی برای مدل کردن نانوسیالات، مناسب تر است. در تحقیق حاضر، از روش دوفازی اویلری- اویلری (مخلوط) برای بررسی جریان آرام و مغشوش نانوسیال آب- 3o2al درون لوله و کانال مربعی استفاده شده است. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی اثر افزایش کسرحجمی ذرات و مهاجرت آنها بر میزان انتقال حرارت و ضریب اصطکاک نانوسیال در نواحی درحال توسعه و توسعه یافته جریان است. در این تحقیق نتایج نشان می دهد که برای جریان های آرام با افزایش کسرحجمی، اگرچه عدد ناسلت در ناحیه در حال توسعه افزایش می یابد ولی در ناحیه توسعه یافته مستقل از کسرحجمی ذرات است و به یک مقدار ثابت میل می کند. اما برای جریان های مغشوش همواره با افزایش کسرحجمی ذرات، مقدار عدد ناسلت نانوسیال نسبت به سیال پایه افزایش می یابد. همچنین نشان داده شده که به علت مهاجرت ذرات در نواحی نزدیک دیواره، ضریب اصطکاک نانوسیال نسبت به سیال پایه، افزایش قابل توجه ای نداشت. اگرچه مهاجرت ذرات در یک لوله متقارن است ولی در کانال مربعی به علت وجود گوشه های زاویه دار این تقارن به هم خورده و با نزدیک شدن به گوشه ها، مهاجرت ذرات بیشتر می شود.

لایه مرزی که بر اثر حرکت نسبی جسم جامد و سیال ایجاد می شود ، یکی از مهمترین مباحث علم مکانیک سیالات است که پژوهشهای وسیعی در رابطه با آن انجام گرفته و یا در حال انجام است. دلیل آن این است که لایه مرزی تأثیر مستقیم و یا غیر مستقیم بر روی پدیده های فیزیکی و سیالاتی نظیر جدایش، دنباله، نیروی اصطکاک، پسا، برآ و غیره دارد. بنابراین بررسی و پژوهش در مورد لایه مرزی از اهمیت خاصی برخوردار است تا بتوان با شناخت و کنترل آن، تجزیه و تحلیل و طراحی دستگاه ها و سیستم های فیزیکی با کاربردهای عملی خاص نظیر هواپیما، خودرو، سیستم های انتقال آب و هوا، مبدل های حرارتی و غیره را به نحو مطلوبی انجام داد. علیرغم مطالعات زیادی که در زمینه لایه مرزی انجام شده است، هنوز جنبه های زیادی از لایه مرزی آشفته نامشخص است. هدف از این پژوهش بررسی جریان لایه مرزی آشفته روی سطح صاف و همچنین بررسی اثرات زبری و ایجاد شیار روی سطح تخت بر پارامترهای لایه مرزی آشفته است. بدین منظور توزیع سرعت و شدت اغتشاشات توسط جریان سنج سیم داغ اندازه گیری و به دنبال آن پارامترهای مختلف جریان محاسبه می شود. از جمله پارامترهای مورد نظر ضخامت لایه مرزی، ضخامت جابجایی، ضخامت مومنتوم، ضریب شکل و ضریب اصطکاک است. در فصل های اول و دوم این پایان نامه، مقدمه ای بر جریان لایه مرزی و نیز مروری بر کارهای انجام شده در این زمینه ارائه گردیده است. در فصل سوم، تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق و روند انجام آزمایشات معرفی می گردند. نهایتاً در فصل چهارم، نتایج مربوط به مطالعات انجام شده روی صفحه تخت صاف، صفحه تخت با زبری پیش انداز، سطح تخت به همراه زبری گسترده (کاغذ سمباده) و در نهایت صفحه تخت شیاردار ارائه می شوند.

یکی از رایج ترین روشها برای ایجاد تهویه طبیعی در داخل ساختمانها، استفاده از بادگیر میباشد. روش کار بادگیر بدین صورت است که باد مطلوب را گرفته و آن را به داخل اطاقهای اصلی ساختمان هدایت می کند. عملکرد بادگیرها به شدت وابسته به سرعت و جهت وزش باد میباشد. از اینرو یکی از معایب آنها کاهش دبی هوای ورودی به ساختمان با تغییر جهت باد است. برای غلبه بر این مشکل، محققان بادگیر با سطح مقطع دایره را پیشنهاد کرده اند. این نوع از بادگیرها حساسیت کمتری نسبت به تغییر جهت باد دارند. اما نسبت به بادگیر با سطح مقطع مربع- مستطیل دبی هوای کمتری را القا میکنند. در تحقیق حاضر تلاش شده است با برسی دقیق جریان در داخل بادگیرهای یکطرفه، که ساده ترین نوع از بادگیرها می باشند، معایب این نوع از بادگیرها شناسایی و بر طرف شود. در ادامه هندسه ای از بادگیر یکطرفه که کمترین حساسیت را نسبت به تغییر جهت باد دارد ارائه شده است. از این هندسه می توان در طراحی بادگیرهایی با ساختار پیچیده تر استفاده کرد. در فصل های اول و دوم این پایان نامه، مقدمه ای بر تهویه طبیعی و نیز مروری بر کارهای انجام شده در این زمینه ارائه گردیده است. در فصل سوم، تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق معرفی میگردند. در فصل چهارم، نتایج مربوط به مرئی سازی جریان در داخل و اطراف انواع بادگیر های یکطرفه ارائه شده است. در فصل پنجم، نتایج حاصل از اندازه گیری دبی هوای القایی، ضرایب فشار، ضرایب تخلیه و ضرایب تلفات سه نوع بادگیر یکطرفه ارائه شده است. در انتهای این فصل اثر سازه های بالادست بر عملکرد بادگیرها بررسی شده است. در فصل ششم، به بررسی جریان در اطراف بادگیر یکطرفه ،تحت زوایای مختلف حمله باد، پرداخته شده و نتایج مربوط به سرعت متوسط و شدت توربولانس به تفکیک ارائه شده است. نهایتاً در فصل ششم خطا و عدم قطعیت موجود در آزمایش ها مورد بررسی قرار می گیرند.

در این پایان نامه مساله معکوس انتقال حرارت پایدار دوبعدی به منظور تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی روی دیواره دودکش دستگاه توربین گاز آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور از ترکیب روش های المان های مرزی برای حل مساله مستقیم و الگوریتم ژنتیک و گرادیان مزدوج برای حل مساله معکوس استفاده شده است. در حل مساله معکوس پارامتر h (ضریب انتقال حرارت جابجایی) مجهول است، ولی توزیع دما روی مرز خارجی دیواره دودکش اندازه گیری می شود و این دماها به عنوان اطلاعات اضافی و ورودی مساله معکوس برای تخمین ضریب انتقال حرارت جابجایی به کار می روند. روش حل مساله معکوس بر مبنای مینیمم سازی تابع هدفی است که به صورت مجموع مربعات تفاضل دمای محاسبه شده از حل مساله مستقیم و دمای اندازه گیری شده روی مرز تعریف می گردد. مینیمم سازی تابع هدف با استفاده از الگوریتم ژنتیک که یک روش بهینه سازی همگانی است و نیز روش گرادیان مزدوج به عنوان یک روش بهینه سازی محلی، صورت می گیرد. از آنجا که الگوریتم ژنتیک یک روش بهینه سازی همگانی است، امکان گیر افتادن در مینیمم های محلی را ندارد ولی این حالت ممکن است در استفاده از گرادیان مزدوج بوجود آید که با شناسایی و پرهیز از آن مشکل رفع می گردد. در ادامه نتایج حاصل با نتایج حاصل از حل مساله در نرم افزار فلوئنت مقایسه می شود.

در این تحقیق، تهویه ی طبیعی در دودکش خورشیدی، در شرایط آب و هوایی شهر یزد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، جریان جابجایی طبیعی، در حالت دائم، به صورت آرام و دوبعدی، در دودکش خورشیدی با وجود جاذب حرارتی، به صورت تحلیلی و عددی شبیه سازی گردیده است. دودکش با دو هندسه ی متفاوت، که از نظر موقعیت قرارگیری دریچه ی خروجی با یکدیگر متفاوت هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. هر یک از هندسه های فوق نیز، خود به دو صورت یک و دو ردیفه در نظر گرفته شده اند. میزان تشعشع دریافتی از خورشید، با استفاده از روابط تجربی، برای شهر یزد محاسبه شده و در ادامه مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا جریان به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته، سپس با استفاده از نتایج به دست آمده، شرایط مرزی برای حل عددی تعیین گشته، شبیه سازی عددی صورت می پذیرد. معادلات حاکم، معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی می باشند، که به صورت دوبعدی بیان می شوند و پس از بی بعدسازی به روش حجم محدود گسسته سازی شده و به صورت دائم حل می گردند. به منظور کوپل نمودن معادلات سرعت و فشار از الگوریتم simpler استفاده شده است. همچنین، حل عددی، با استفاده از روش حل شبه گذرا صورت پذیرفته است. تحقیق حاضر نشان می دهد که هندسه ی خروجی دودکش تاثیر بسزایی در عملکرد آن دارد. همچنین نتایج بیانگر آن است که بهترین انتخاب برای کاهش اتلاف حرات از دودکش خورشیدی، استفاده از شیشه دو لایه می باشد. علاوه بر این تعداد تعویض هوای اتاق در ساعت، در دودکش دو ردیفه با هندسه های مورد بررسی، حداقل 9/40 % و حداکثر 2/81 % نسبت به دودکش یک ردیفه افزایش می یابد. تحقیقات بیشتر نشان می دهند که اضافه کردن پره به جاذب حرارتی، با توجه به هندسه خروجی دودکش، می تواند تاثیرات متفاوتی بر عملکرد دودکش خورشیدی داشته باشد و تعداد تعویض هوا در ساعت را تا 16/14 %، در هندسه های مورد بررسی افزایش دهد. علاوه بر این، نتایج حاصل از بررسی دودکش در ساعات مختلف یک روز نیز، نشان می دهند که عملکرد دودکش خورشیدی در ساعاتی از روز که تشعشع خورشید بیشتر است، بهتر می باشد.

روند کوچک سازی قطعات مورد استفاده در صنایع گوناگون از جمله الکترونیک و اپتیک، با عاملی محدود کننده روبروست. این عامل محدود کننده همان چگالی فزاینده ی بار حرارتی تولیدی در این اجزاست که لزوم استفاده از فن آوری های پیشرفته ی خنک کاری را بیش از پیش آشکار می سازد. از این جهت، تلاش های زیادی برای بهبود انتقال حرارت از منابع تولید گرما صورت گرفته است. از آن جمله می توان به تولید نانوسیالات اشاره نمود که از پراکنده ساختن ذرات با ابعاد نانو در سیالات خنک کننده ی سنتی حاصل می شوند و امیدهای تازه ای را در بهبود خواص انتقال حرارتی سیالات خنک کننده ایجاد کرده اند. در تحقیق حاضر، جریان و انتقال حرارت جابجایی طبیعی ترکیبی در محفظه ی بسته و همچنین انتقال حرارت جابجایی مخلوط در محفظه ی در حال تهویه با حضور مانع داخلی و بدون حضور مانع داخلی بررسی شده است. درمسئله ی اصلی که جریان جابجایی مخلوط درون محفظه را بررسی می کند، دیواره ها آدیاباتیک بوده و سیال ورودی در دمای سرد فرض شده است. چشمه ی داخلی دارای شار ثابت حرارتی می باشد که در 9 موقعیت مختلف درون محفظه تغییر مکان می دهد. مدلسازی نانوسیال در این تحقیق به صورت تک فاز صورت گرفته است؛ لذا معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی سیال خالص، با اعمال تغییرات مربوط به حضور نانوسیال، بی بعد شده و بوسیله ی روش حجم محدود گسسته سازی می گردد. به منظور کوپل کردن معادلات سرعت و فشار از الگوریتم سیمپلر استفاده شده و دستگاه معادلات جبری بدست آمده از گسسته سازی، به روش شبه گذرا حل می گردد. در این تحقیق، تاثیر پارامترهای 1) مکان جسم داخلی، 2) نرخ تولید حرارت (عدد گراشف)، 3) نرخ سیال ورودی (عدد رینولدز)، 4) غلظت نانوسیال، 5) نوع نانوسیال و 6) ابعاد جسم داخلی بر جریان و انتقال حرارت درون محفظه، بررسی گردیده و نتایج آن در قالب خطوط جریان، خطوط دماثابت، اعداد ناسلت متوسط و موضعی، توزیع دما و توزیع سرعت سیال گزارش شده است. از مطالعه ی نتایج بدست آمده برای محفظه ی در حال تهویه اینگونه بر می آید که حضور نانوذرات درون سیالات پایه در اغلب موارد باعث افزایش انتقال حرارت و در عین حال تضعیف جریان درون محفظه می گردد. با این وجود، به طور قطع نمی توان بهبود انتقال حرارت درون محفظه را در اثر استفاده از نانوسیال انتظار داشت؛ چرا که بسته به نوع جریان (جابجایی طبیعی یا مخلوط)، پارامترهای انتقال حرارتی (رایلی یا گراشف) و موقعیت قرار گرفتن منبع حرارتی در محفظه، استفاده از نانوسیال ممکن است حتی به نقصان انتقال حرارت نیز بیانجامد. به علاوه دیده شد که در جریان جابجایی مخلوط با حضور چشمه ی حرارتی داخلی، افزایش انتقال حرارت و یا کاهش آن در اثر افزایش رینولدز و گراشف، مستقیماً به محل استقرار منبع حرارتی بر می گردد؛ به نحوی که در بعضی حالات، افزایش رینولدز و گراشف با ایجاد جریان های ثانویه، مانع از حرکت بهینه ی سیال روی منبع حرارتی می گردد. بهترین موقعیت برای استقرار منبع حرارتی در محفظه از لحاظ دارا بودن کمترین مقادیر توزیع دما و بیشترین افزایش انتقال حرارت در اثر بکارگیری نانوسیال، گوشه ی سمت راست و بالای محفظه (نزدیک دهانه ی خروجی سیال) می باشد. همچنین در انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه ی بسته، استفاده از نانوسیال تنها در اعداد رایلی پایین به صرفه است و با افزایش رایلی تا بیش از 106، استفاده از نانوسیال اثر معکوس در بهبود انتقال حرارت دارد. از بین سه نانوسیالی که در این تحقیق استفاده شد، بهترین خواص حرارتی را به ترتیب، نانوسیالات آب-مس، آب-اکسید مس و آب-آلومینا از خود بروز دادند.

با توجه به پیشرفت صنعت و ضرورت استفاده از سیستم های با حجم کمتر و نرخ انتقال حرارت بیشتر، بررسی انتقال حرارت و خصوصیات جریان سیال در داخل میکروکانال ها مورد توجه خاص قرار گرفته است. امروزه از میکروکانال ها در صنایع و تجهیزات مختلف نظیر خنک کاری قطعات الکترونیکی، مبدل های حرارتی، قطعات و وسایل سرمایش و گرمایش در ابعاد میکرو استفاده زیادی می شود. در فرایندهای صنعتی رفتار جریان همراه با برش، با روابط نیوتنی قابل بیان نیست، چرا که بسیاری از سیال های صنعتی رفتارهای غیرنیوتنی از خود بروز می دهند. علیرغم کاربرد گسترده سیالات توانی، اطلاعات ناچیزی از مشخصه های جریان سیالات توانی و انتقال حرارت آنها در جریان درون میکروکانال ها در اختیار می باشد. همچنین اگر ابعاد کانال (طول مشخصه ماکروسکوپی) با طول آزاد میانگین قابل مقایسه باشد دیگر تعادل ترمودینامیکی در سیال وجود ندارد و اثرات رقیق بودن ظاهر می شود که این مطلب در مطالعه حاضر به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه انتقال حرارت جابجایی اجباری جریان تراکم ناپذیر سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا در حالت دائم و آرام در میکروکانال مستطیلی بصورت سه بعدی با استفاده از روش عددی شبیه سازی شده است. دیواره های میکروکانال دمای ثابتی دارند. مدل پاورلا بیشترین کاربرد را در توصیف سیالات غیرنیوتنی لزج خالص دارد. این مدل بطور گسترده کاربرد داشته و طیف گسترده ای از سیالات را در بر می گیرد و شامل سیالات نیوتنی نیز می شود و نیز صدق بیشتری بر رفتار سیال در نرخ برش بالا خواهد داشت. بر این اساس در این تحقیق، بررسی مسائل محدود به سیالات لزج خالص مستقل از زمان بدون تنش تسلیم اولیه منطبق بر مدل پاورلا انجام شده است. همچنین شرایط مرزی لغزش سرعت و پرش دمایی بوسیله عدد نادسن که معیاری از میزان لغزشی بودن جریان است، برای بررسی اثرات رقیق بودن لحاظ و به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. از روش عددی حجم محدود برای تبدیل معادلات دیفرانسیل جزئی به روابط جبری که مقدار متغیرهای وابسته را به گره های شبکه محاسباتی ارتباط می-دهند، استفاده شده است. همچنین برای حل معادلات ناویر استوکس و پیوستگی از روش سیمپل سی برای ارتباط سرعت و فشار بهره گرفته شده است. اثر تغییرات عدد نادسن، شاخص پاورلا، عدد پرانتل و نسبت منظر بر روی مشخصه های جریان از قبیل پروفیل های سرعت، فشار، دما و توزیع ضریب اصطکاک و عدد ناسلت در ناحیه در حال توسعه و همچنین توسعه یافته هیدرودینامیکی و حرارتی به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است.

امروزه انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی پاک، ارزان و بی‎پایان یکی از مهمترین جایگاه‎ها را در میان منابع مختلف انرژی به خود اختصاص داده است. تحقیق و توسعه کاربردهای انرژی خورشیدی به یکی از دغدغه‎های دنیای حاضر جهت پاسخگویی به نیاز مبرم بشر به انرژی‎های نوین و تجدید‎پذیر تبدیل شده است. در این پژوهش، ابتدا انرژی خورشیدی و جایگاه آن در گروه انرژی‎های تجدید‎پذیر نوین مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این مفاهیم کلی انرژی خورشیدی و اصول تابش‏ خورشید معرفی شدند. از آن جایی که طراحی سیستم‎های تبدیل انرژی خورشیدی، به دانش دقیقی در مورد قابلیت دسترسی تابش‎های کل خورشیدی نیاز دارد و در نبود داده‎های تشعشعی اندازه‎گیری شده، لازم است از روش‎هایی برای تخمین میانگین ماهانه یا روزانه تابش‎های خورشیدی بر اساس داده‎های هواشناسی قابل دسترس در اکثر ایستگاه‎های هواشناسی استفاده نمود. تاکنون مدل‎های بسیاری برای تخمین تابش کل خورشیدی ارائه و در مکان‎های مختلف مورد آزمایش قرار گرفته‎اند. گستردگی این مدل‎ها و فراوانی پژوهش‎های صورت گرفته در این زمینه بیانگر اهمیت این موضوع می‎باشد. در این تحقیق برای کمک به انتخاب دقیق‎ترین و مناسب‎ترین مدل در هر مکان و برای هر هدف خاص، مطالعه جامعی جهت گردآوری معادلات تابشی موجود، شامل مطالعات انجام شده برای تخمین میانگین ماهانه تابش کل خورشیدی روزانه روی یک سطح افقی، صورت گرفت. پس از گردآوری مدل‎های تابشی موجود، این مدل‎ها بر اساس پارامتر‎های هواشناسی به‎کار رفته در آن‎ها به‎عنوان ورودی مدل، به چهار دسته زیر تقسیم شدند: مدل‎های وابسته به ساعات تابش خورشید، مدل‎های وابسته به ابرناکی، مدل‎های وابسته به دما و مدل‎های وابسته به سایر پارامتر‎های هواشناسی. به سبب کمبود داده‎های تشعشعی تجربی در بیابان‎های مرکزی ایران از جمله یزد (به عنوان یک منطقه مستعد در بهره‎گیری از انرژی تابشی خورشید) و نیز گسترش کاربردهای انرژی خورشیدی به ویژه در ده‎های اخیر، توسعه مدل‎های تابشی قابل اطمینان که امکان استفاده از آن‎ها در مناطق مختلف استان (با توجه به قابلیت دسترسی به پارامتر‎های هواشناسی مختلف) وجود داشته باشد، برای پیش‎بینی انرژی تشعشعی خورشید ضروری به نظر می‎رسد. از این رو در این پژوهش به منظور برآورد میانگین ماهانه تابش کلی خورشید در سطح افقی زمین درشهر یزد از داده‎های مربوط به پارامترهای هواشناسی مختلف برای شهر یزد که از سازمان هواشناسی کشور دریافت شده بود، طی سال‎های 1982-2008 میلادی استفاده گردید. پس از بررسی صحت و کنترل کیفی داده‎ها، از داده‎های موجود در بازه زمانی 1982-2003 میلادی برای مدل‎سازی داده‎ها و از داده‎های اندازه‎گیری شده در فاصله سال‎های 2004 تا 2008 میلادی برای اعتبار‎سنجی روابط استخراج شده استفاده گردید. پس از مقایسه مقادیر محاسبه شده تابش کل با استفاده از مدل‎های واسنجی شده برای شهر یزد با اندازه‎گیری ‎های تابش‎سنجی به‎دست آمده از سازمان هواشناسی کشور و تعیین خطاهای آماری برای هر مدل، مدل‎هایی که دارای بالاترین دقت در هر دسته بودند انتخاب شدند. سپس به منظور دستیابی به دقت بالاتر در تخمین تابش خورشیدی کل در شهر یزد، چندین رابطه ریاضی بین میانگین ماهانه تابش‎ کل خورشید و میانگین ماهانه دیگر پارامترهای هواشناسی مورد بررسی قرار گرفته و روابط جدیدی ارائه شد. با مقایسه عملکرد مدل‎های استخراج شده بر اساس آزمون‎های آماری مختلف، مدل پیشنهادی 1 به دلیل داشتن دقت کافی در تخمین میانگین ماهانه تابش کل خورشیدی روزانه و همچنین استفاده از تنها یک پارامتر هواشناسی ورودی یعنی ساعت آفتابی که در بیشتر ایستگاههای هواشناسی قابل اندازه‎گیری است، به عنوان دقیق‎ترین و مناسب ترین مدل برای تخمین میانگین ماهانه تابش کل خورشیدی روی یک سطح افقی در شهر یزد تعیین شد. علاوه بر این با استفاده از داده‎های اندازه‎گیری شده در بازه زمانی آوریل تا سپتامبر مدل‎هایی برای فصل بهار و تابستان و با استفاده از داده‎های ماه‎های اکتبر تا مارچ مدل‎هایی برای فصل پاییز و زمستان ارائه شد. نتایج به‎دست آمده نشان داد که استفاده از مدل‎های فصلی به میزان زیادی باعث بهبود تخمین تابش کل خورشید در شهر یزد نمی‎شود.

چکیده گردآورنده های سهموی نوعی از گردآورنده ها می باشند که در آن سطحی که به آن حرارت منتقل می گردد کمتر از دیگر گردآورنده ها می باشد. بنابراین با پایین آمدن سطح دریافت کننده حرارت، اتلاف حرارتی نیز پایین می آید. در این بررسی یک دستگاه آبگرمکن خورشیدی سهموی مرکب هوشمند جهت استفاده خانگی، طراحی بهینه و ساخته شده و عملکرد حرارتی آن مورد بررسی قرار گرفته است. این آبگرمکن از 5 عدد گردآورنده سهموی، که در یک قاب قرار داده شده اند، و نیز شبکه های لوله موازی و سری، که در کانون گردآورنده ها قرار گرفته اند، ساخته شده است. به طوری که آب مصرفی از پایین شبکه لوله وارد می گردد و پس از گرم شدن تا دمای مورد نظر که توسط ترموستاتی که دمای آب خروجی را تنظیم می کند، شیر برقی باز می شود و آب گرم خارج می گردد. در این مطالعه عملکرد حرارتی آبگرمکن خورشیدی ساخته شده، به صورت تجربی و در دماهای مختلف آب خروجی و همچنین در ماه های مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. و همچنین عملکرد دستگاه با دو نوع شبکه لوله جاذب سری و موازی، با سیستم ردیابی خورشید تک محوره و دو محوره مورد مطالعه قرار گرفته است. در انتها عملکرد دستگاه به عنوان یک آب شیرین کن خورشیدی، مورد بررسی قرارگرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با افزایش دادن دمای مورد نظر آب خروجی، بازده سیستم نیز کاهش می یابد. همچنین بازده سیستم در ردیابی دو محوره در حدود 5 درصد، بیشتر از ردیابی تک محوره و با شبکه لوله سری، در حدود 3 درصد، بیشتر از شبکه لوله جاذب موازی می باشد. این دستگاه به عنوان یک آب شیرین کن خورشیدی در مقایسه با نمونه های دیگر، مقدار آب بیشتری در یک روز می تواند تصفیه کند.

در این تحقیق حل عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بین دو استوانه غیر هم مرکز دماثابت، مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور معادلات مومنتوم وانرژی به شیوه ی حجم محدود و در مختصات بایپولار گسسته شده و سپس با الگوریتم simpler حل گردیده اند. نتایج عددی برای گراشف بین 100 و 100000 و نسبت های شعاعی 5 , 2.6 , 1.5 و خارج از مرکزیت های مختلف عمودی، افقی و مایل بدست آمده است. از تحلیل نتایج مشاهده گردید که هریک از این سه پارامتر بر میزان انتقال حرارت جابجایی بین دو استوانه ی غیر هم مرکز تاثیر می گذارند. با افزایش عددگراشف، انتقال حرارت جابجایی طبیعی افزایش می یابد و بیشترین انتقال حرارت جابجایی در خارج از مرکزیت منفی عمودی یعنی هنگامی که استوانه داخلی به سمت پایین استوانه خارجی جابجا شده است اتفاق می افتد. همچنین ملاحظه شد که در عدم مرکزیت عمودی منفی، با افزایش نسبت شعاعی، انتقال حرارت نیز افزایش می یابد ولی در عدم مرکزیت مثبت، این افزایش انتقال حرارت، چندان قابل محسوس نیست. در ادامه ی این تحقیق، انتقال حرارت جابجایی- هدایت بین دو استوانه غیر هم مرکز که جداره ی استوانه ی داخلی آن، ضخامت داشته باشد، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در جداره ی جامد استوانه ی داخلی، معادله ی انرژی در مختصات استوانه ای و در سیال بین دو استوانه، معادله ی انرژی در مختصات بایپولار و به فرم حجم کنترل گسسته و حل گردیدند. برای ارتباط این دو معادله با یکدیگر، از شرط پیوستگی دما و بقای شار حرارتی در مرز جامد و سیال استفاده گردید. از آنجا که تاکنون تحقیق جامعی درباره ی انتقال حرارت جابجایی- هدایت بین دو استوانه ی غیر هم مرکز همدما، انجام نشده است، در نتیجه به منظور اعتبارسنجی نتایج این قسمت از تحقیق، از این نکته استفاده شد که برای نسبت هدایت حرارتی در جامد به سیال ( kr ) خیلی بزرگ (که مقاومت حرارتی جداره تقریبا صفر می شود) نتایج بدست آمده، باید با نتایج حالتی که استوانه داخلی بدون ضخامت باشد، یکسان گردد. به این منظور از kr=105 برای سنجش درستی نتایج استفاده شد و مشاهده گردید که در این kr، نتایج حالتِ با ضخامت و بی ضخامت کاملا برهم منطبق اند. پس از اعتبارسنجی این قسمت، به بررسی تاثیر گراشف بر میدان جریان و دما، همچنین تاثیر خارج از مرکزیت، ضخامت استوانه داخلی و نسبت ضریب هدایت جامد به سیال(kr = ks/kf) در kr= 1 , 50 , 5000 و ضخامت 0.1 و 0.25 پرداخته شد. مشاهده گردید که در kr= 1، افزایش ضخامت، تاثیر قابل ملاحظه ای بر توزیع دما در جداره و سیال بین دو استوانه می گذارد ولی در سایر kr ها این تاثیر، چندان قابل ملاحظه نیست.

در دینامیک سیالات محاسباتی دو نوع شبکه برای حل معادلات حاکم وجود دارد: شبکه جابه جاشده و شبکه هم مکان ؛ که تفاوت آن ها در مکان ذخیره سازی سرعت است و همچنین پیچیدگی هندسی شبکه جابه جاشده نسبت به شبکه هم مکان زیادتر می باشد. زمانی که معادلات حاکم در شبکه هم مکان حل می شوند، مشکل نوسانات فشار به وجود می آید. برای حل این مشکل روش های مختلفی مطرح است که در این پژوهش روش درون یابی مومنتوم و فرم های تصحیح شده آن، روش درون یابی گرادیان فشار و روش تصحیح فشار هموارساز بررسی شده اند. برای حل معادلات از الگوریتم سیمپل بر پایه روش حجم محدود استفاده شده است. جهت اعتبارسنجی مدل عددی، نتایج با حل های معتبر موجود مقایسه و عدد ناسلت متوسط ارائه شده است. نتایج این روش ها و روش شبکه جابه جاشده برای مسئله جابه جایی طبیعی درون محفظه بسته، مقایسه گردیده است. نتایج به صورت پروفیل های سرعت، فشار، دما و همچنین خطوط جریان و کانتور فشار ارائه شده است. در شبکه هم مکان نوسانات علاوه بر میدان فشار در میدان سرعت نیز مشاهده شده است. این نوسانات بر روی میدان دما تاثیری نداشته و میدان دما کاملا هموار به دست آمده و تطابق خوبی با شبکه جابه جاشده دارد. همچنین عدد ناسلت به دست آمده در روش های مختلف حل در شبکه هم مکان با یکدیگر برابر می باشند. با توجه به نتایج حاصله ملاحظه می شود که روش درون یابی گرادیان فشار توانایی حل مشکل نوسانات فشار را به طور کامل نداشته و فقط آن را کاهش داده است. روش درون یابی مومنتوم و تصحیح فشار هموارساز در نزدیکی دیوار بالایی حفره موفق عمل نکرده اند و هنوز فشار و سرعت دارای نوسان هستند. از طرف دیگر با توجه به نتایج به دست آمده، مدت زمان همگرایی و تعداد تکرار در روش شبکه هم مکان نسبت به شبکه جابه جاشده کمتر است. در مسئله حاضر شبکه جابه جاشده نتایج بهتری را ارائه می دهد. روش شبکه جابه جاشده، سرعت و فشار را به خوبی پیش بینی می نماید و هم چنین عدد ناسلت به دست آمده در این نوع شبکه دقیقا با یکی از حل های معتبر انجام شده برابر است.

بررسی مشخصه ها و رفتار جریان سیال و همچنین، بدست آوردن ضرایب بی بعد پیرامون اجسام غوطه ور، جزء مسائل مهم و قابل توجه در رشته های مهندسی مکانیک و هوافضا به شمار می رود. در این حالت بین جسم و سیال، مبادله ی نیرو و انرژی رخ می دهد. تعیین این نیروها می تواند اساس حرکت جسم غوطه ور و یا پایه ی محاسبات لازم جهت مقاوم سازی ساختارهای مستغرق در سیال را مشخص نماید. صنایع دریایی نقش و تأثیر مهمی در زندگی انسان ها دارند. زیردریایی یکی از پیشرفته ترین تجهیزات متحرک دریایی است که از سطح آب تا اعماق دریا حرکت می کند و قادر به انجام عملیات های نظامی به صورت کاملاً مخفی و ناشناس است. وسایل زیرسطحی بدنه ای خط جریان کشیده دارند. جریان سه بعدی ایجادشده در اطراف بدنه ی آنها دارای پیچیدگی هایی مانند ایجاد نقطه ی سکون، تشکیل لایه مرزی سه بعدی، جدایی آن در طول یک سطح محدب و تشکیل گردابه می باشد. شبیه سازی صحیح رفتار این وسایل به تعیین دقیق نیروها و ممان های هیدرودینامیکی وارد بر بدنه نیاز دارد. دینامیک سیالات محاسباتی بهترین راه پیش بینی نیروها در مقیاس کامل وسیله زیرسطحی را فراهم می کند. با استفاده از این روش می توان برای تمام اعداد رینولدز به حل رسید و اگر قدرت محاسباتی در دسترس باشد می توان اثرات دینامیکی را لحاظ کرد. در این پژوهش جریان سه بعدی متقارن محوری اطراف بدنه ی یک مدل زیردریایی استاندارد در حالت دائم و با کمک روش حجم محدود مبتنی بر المان بررسی شده است. برای این منظور جریان اطراف مدل با یک شبکه ی سازمان یافته و با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی ansys cfx در دو حالت زیردریایی بدون برجک و با برجک شبیه سازی شده است. ابتدا روش عددی درمقابل یافته های تجربی موجود اعتبارسنجی شده و سپس دو شکل دماغه استاندارد suboff و drdc str برای این زیردریایی در زوایای حمله ی متفاوت درنظر گرفته شده است. به منظور بررسی کامل رفتار جریان در اطراف مدل، نیروهای هیدرودینامیکی طولی محاسبه و ساختار دنباله در پشت مدل برای دو دماغه بررسی شده است. نتایج محاسباتی شامل مکان جدایش جریان، خطوط تنش برشی دیوار، توزیع فشار و اصطکاک سطح، قدرت و مکان مراکز گردابه در زاویه حمله 20 درجه ارائه و رژیم جریان برای دو زاویه 10 و 20 درجه مقایسه شده است. با مقایسه ی دو دماغه، در حالت دماغه ی drdc str خط جدایی جریان به سمت موافق جریان حرکت کرده، جدایش جریان در زوایای کمتری رخ داده، اندازه ی ناحیه ی جدایی افزایش یافته، منجر به تشکیل گردابه های قوی تر شده و باعث افزایش نیروی درگ و لیفت می-شود.

چکیده: در اثر حرکت اجسام درون سیال ( هوا ، آب و ... )، نیروهای آیرودینامیکی از طرف سیال به جسم متحرک وارد می شود. روش های گوناگون طراحی اجسام زیرسطحی، پرنده و ...، در بیشتر موارد، تنها پس از انجام آزمایشهای مختلف تجربی و عملی، به جواب مطلوب می رسند. تحقیق حاضر به بررسی رفتار دنباله و مقدار ضریب پسای یک مدل زیردریایی سابوف با سه دماغه مختلف در زوایای حمله صفر و 10 درجه در دو حالت با و بدون تریپ می پردازد. کلیه آزمایشات در تونل باد مدار باز مادون صوت دانشگاه یزد در چهار سرعت 7، 10، 15 و 20 متر بر ثانیه و با شدت توربولانس جریان ورودی 0.25 درصد انجام شده است. در این تحقیق از جریان سنج سیم داغ با پراب یک بعدی برای اندازه گیری سرعت جریان استفاده شده است. در ابتدا جهت بررسی مناسب دنباله مدل زیردریایی، اثر شکل پایه نگه دارنده بر میدان دنباله مدل و نیروی پسای ناشی از آن تعیین شده است. تکیه گاه naca 0012-64 مناسب ترین تکیه گاه برای نصب مدل در زاویه حمله صفر و تکیه گاه سیمی بهترین تکیه گاه برای نصب مدل در زاویه حمله 10 درجه می باشند. با توجه به نتایج بدست آمده، در یک عدد رینولدز ثابت، همواره ضریب درگ مدل با تریپ، بیشتر از ضریب درگ مدل بدون تریپ است و با افزایش عدد رینولدز، ضریب درگ کم می شود. همچنین اندازه تریپ مناسب برای مدلهای مورد آزمایش برابر 0.55 و 0.45 میلیمتر می باشد.

در مناطق گرم و خشک یکی از روش های تهیه آب آشامیدنی در فصل گرم استفاده از آب انبار می باشد. در تابستان زمانی که دمای هوای بیرون 42 درجه باشد آب خنک با دمای 12 درجه به آسانی از منبع آب زیرزمینی قابل دسترسی می باشد. از این رو عملکرد سیستم آب انبار مورد توجه است. موضوع مورد مطالعه در تحقیق حاضر شبیه سازی عددی یک آب انبار زیرزمینی می باشد. این شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شده است. آب انبار مورد مطالعه در این تحقیق واقع در شهر یزد است. این آب انبار پیش از این در پژوهشی دیگر به صورت تجربی و تحلیلی بررسی شده است. در مطالعه ی تحلیلی از جابجایی سیال در زمان بهره برداری صرف نظر گردیده و لذا انتقال حرارت در بدنه ی آب ذخیره شده، صرفاً بصورت هدایت در نظر گرفته شده است. هم چنین یکی از نکات مبهم در آزمایشات، تأثیر تابش خورشیدی و تبخیر بر چگونگی توزیع دما در لایه های بالایی آب می باشد. در مطالعات قبلی نقش تبخیر و تابش خورشید بر تغییرات دمای آب، به خوبی روشن نشده است. اکنون در پروژه حاضر با شبیه سازی این آب انبار با نرم افزار، عملکرد حرارتی آن در دوره ی ذخیره سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. میدان جریان، توزیع دمای آب و تغییرات دمای آب در ماه های مختلف و در فاصله زمانی بین پر شدن و برداشت از منبع بدست آورده شده و با مدل سازی تحلیلی و نتایج تجربی مقایسه گردید. هم چنین تأثیر انتقال حرارت تشعشعی و تبخیر سطحی بر تغییرات دمای آب بررسی شد.

مبدل های حرارتی فورگو از نوع مبدل های حرارتی فشرده بوده و در سیستم های خنک کننده خشک غیر مستقیم هلر کاربرد دارند. از این نوع مبدلهای حرارتی به عنوان رادیاتور در پیرامون برج خنک کن استفاده می شود. عملکرد یک برج خنک کن هلر به شدت تابعی از عملکرد سیالاتی-حرارتی این مبدلهای حرارتی است. تا کنون تحقیق معتبری درباره بررسی عملکرد این گونه مبدلهای حرارتی انجام نشده است. هدف از انجام این تحقیق در مرحله اول تعیین ضرایب افت فشار و انتقال حرارت بر حسب سرعت هوای ورودی برای مبدل حرارتی فورگو است. هدف بعدی این تحقیق، بررسی پاسخ زمانی این نوع مبدل با تغییر سرعت، دمای هوای ورودی و تغییر دمای سطح لوله است. برای رسیدن به این اهداف، از شبیه سازی عددی استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان و انتقال حرارت، با استفاده از روش حجم محدود و به گارگیری الگوریتم simple حل شده اند. جریان سه بعدی، آرام و غیر قابل تراکم است. با توجه به نتایج بدست آمده روابطی بر حسب سرعت برای ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضرب کولبرن، افت فشار و ضریب افت فشار ارائه شده است. مشاهده شده که با افزایش سرعت هوای ورودی، ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار افزایش و ضریب کولبرن و ضریب اصطکاک کاهش یافته اند. پاسخ زمانی این نوع مبدل با افزایش یا کاهش سرعت هوای ورودی 3/86 و 8/79 ثانیه بوده است. با تغییر دمای هوای ورودی از k 288 به k 298، زمان پاسخ گویی در حدود 2/84 ثانیه است. همچنین با تغییر دمای سطح لوله ها از k 316 تا k 326، در سیستم حدود 1/108 ثانیه تغییرات مشاهده شده است.

افزایش قیمت سوخت های فسیلی و عدم تعادل اقتصادی در زمینه انرژی طی دهه های گذشته، مهندسین را وادار نمود تا برای رفع این مشکل به ارائه راه حل های جدید بپردازند. هرچند که پیشرفت های چشم گیری در زمینه انرژی های نو رخ داده است، اما هنوز سوخت های فسیلی مهمترین و با ارزش ترین منبع تولید انرژی می باشند، از این رو بررسی راه کارهای افزایش راندمان و بهره وری همچنان به عنوان ابزاری قدرتمند در دست مهندسین می باشد. تأمین گرمایش ساختمان ها و ادارات یکی از بخش های قابل توجه در هر سازمان می باشد و بهینه سازی میزان مصرف انرژی در این بخش می تواند کمک شایانی به اقتصاد سازمان ها و ادارات باشد. کوره های هوای گرم یکی از پرکاربردترین تجهیزات در زمینه گرمایش ساختمان ها و سوله ها و ادارات می باشد. کوره های هوای گرم در اشکال و انواع گوناگونی ساخته می شوند. در این تحقیق به بررسی یک کوره هوای گرم با دیگ استوانه ای پرداخته شده است. این تحقیق به ارائه توضیحاتی در زمینه مدل سازی احتراق همراه با پاشش سوخت با نرم افزار فلوئنت و به ارائه روش آزمایش یک هیتر می پردازد و مشخص می شود که با اعمال تغییرات جزئی در دیگ یک هیتر که منجر به تغییر مسیر حرکت محصولات احتراق شود به گونه ای که تمرکز محصولات احتراق در کوره اصلی هیتر افزایش یابد، علاوه بر افزایش دما در کانال خروجی هیتر، باعث کاهش دمای اگزوز به میزان قابل توجهی خواهد شد و همانطور که از آزمایشات و مدل سازی های کامپیوتری برمی آید، راندمان کوره در حدود 14 درصد افزایش خواهد یافت. در این تحقیق همچنین به ارائه روش هایی برای جمع آوری اطلاعات ترمودینامیکی هیتر پرداخته شده است.

در سال های اخیر روش شبکه بولتزمن به عنوان یک نگرش جدید برای حل مسائل پیچیده دینامیک سیالات مورد توجه قرارگرفته است. با توجه به ماهیت سه بعدی پدیده ها روش شبیه سازی سه بعدی می تواند تحلیل دقیقتر و نزدیک به واقعیت را در اختیار ما بگذارد. به همین دلیل است که هدف این پایان نامه نوشتن کد شبکه بولتزمن سه بعدی قرار داده شده و در آینده نیز به عنوان کد مبنا زمینه های گسترش دارد. در این پایان نامه برای حل معادله مومنتوم از روش شبکه بولتزمن سه بعدی با ساختار شبکه d3q19 و برای حل معادله انرژی از روش اختلاف محدود استفاده شده است. هر دو شرط مرزی بازگشت به عقب و زو- هی برای شبیه سازی استفاده شده اند. نوآوری این کار تعمیم روابط شرط مرزی زوهی به صورت سه بعدی است که با تعمیم روابط زو-هی دو بعدی به سه بعدی روابط حاکم محاسبه شده اند. نتایج حاصل از کد کامپیوتری برای بررسی جریان در یک کانال سه بعدی با مقطع مربعی، جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک و جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی به کار گرفته شده است. در همه مسائل در ابتدا با انتخاب شرایط مرزی و حل یک مسأله ذاتاً دوبعدی به صورت سه بعدی اعتبار کد سه بعدی سنجیده شده است، در همه ی آن ها، نتایج حاصل از حل سه بعدی تطابق خوبی با حل دو بعدی داشته اند. در مسأله جریان سه بعدی در کانال به بررسی توزیع دما، سرعت، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در کانال پرداخته شده است که نتایج حاصل از حل کد سه بعدی تطابق خوبی با نتایج حل دقیق داشته اند. در تحلیل جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک به بررسی توزیع دما و سرعت در محفظه پرداخته شده است و نتایج حاصل از حل سه بعدی با نتایج حل نرم افزار فلوئنت مقایسه شده که تطابق خوبی داشته است. در مسأله جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی توزیع دما، سرعت و عدد ناسلت میانگین بررسی شده است و نتایج این مسأله با نتایج حل عددی موجود تطابق خوبی داشته است.

در تحقیق پیش رو استخر خورشیدی گرادیان نمک به صورت عددی و دو بعدی مدل سازی شده است و رفتار حرکتی و حرارتی لایه¬های مختلف استخر مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل جریان سیال همراه با انتقال حرارت و جرم به دلیل وابستگی بین معادلات حاکم مشکل است. در این تحقیق از روش شبکه بولتزمن برای حل معادله حاکم بر جریان سیال استفاده شده است. معادلات انتقال حرارت و انتقال جرم نیز به روش تفاضل محدود حل شده اند. در کار حاضر ابتدا برای اعتبار سنجی روش حل، جریان داخل حفره با جابه¬جایی طبیعی و استخر با دو شرط مرزی دما ثابت و شار ثابت برای کف برای نسبت منظرهای 1 و 2 مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصله با مراجع دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی داشته است. سپس رفتار حرارتی استخر در مرحله ذخیره¬سازی با در نظر گرفتن انرژی جذب شده حاصل از تابش خورشید بررسی شده است. همچنین اثرات سایه ایجاد شده توسط دیوارهای استخر بر عملکرد حرارتی سیستم و بر آرایش جریان در لایه های مختلف مطالعه شده و نتایج به دست آمده از این حالت نیز ارائه شده است. در نهایت نیز تأثیر گرادیان نمک بر پایداری و آرایش جریان های سیال در استخر مطالعه شده است. در ترکیب انتقال حرارت و جرم در داخل حفره مشاهده شد که افزایش عدد لوییس باعث افزایش شروود متوسط شده در حالی که با افزایش عدد لوییس مقدار عدد ناسلت متوسط کاهش یافته است. نتایج به دست آمده در حالت استخر با دو شرط مرزی دما ثابت و شار ثابت برای کف استخر نشان داد که این دو شرط، به دلیل دوری از شرایط واقعی برای استفاده در مدل سازی عددی مناسب نیستند. در حالت تشعشع عمود بر سطح استخر، با بررسی نمودارهای توزیع دما و خطوط جریان در این حالت مشاهده شد که جذب تابش خورشید توسط آب باعث تغییر در الگوی جریان و دما در داخل استخر می¬شود. با بررسی عدد بدون بعد نسبت شناوری مشاهده شد که انتخاب مقادیر کوچک برای نسبت شناوری، گرادیان غلظت موجود در استخر را بهم زده و باعث نفوذ سیال گرم به لایه بدون جابه¬جایی می گردد.

در این بررسی یک متمرکز¬¬کننده¬ی ¬سهموی دیشی ترکیب شده با آب شیرین کن خورشیدی حوضچه¬ای هرمی نوین، طراحی و ساخته شده و سپس عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. متمرکز کننده¬ی سهموی دیشی به سیستم ردیاب خورشیدی دو محوره با مکانیزم جدید مجهز شده است و آب شیرین¬کن حوضچه ای هرمی مجهز به سیستم خنک کننده است. سیال ناقل حرارت در این دستگاه روغن حرارتی می باشد، که در یک سیکل بسته گردش می کند و گرما را از کانون متمرکز کننده به آب شور موجود درون حوضچه انتقال می دهد و مجدداً به سمت کانون برمی¬گردد. عملکرد سیستم خنک کن، به گونه¬ای است که علاوه بر خنک کردن پوشش شیشه¬ای حوضچه، گرمای ناشی از چگالش بخار آب را بازیابی می¬کند. آزمایش¬ها در چندین ماه مختلف از سال انجام شده¬اند. این دستگاه با دو نوع جذب کننده¬ و دو سینی با سطح مقطع متفاوت و در دو حالت، با سیستم خنک کننده و بدون آن، در ارتفاع¬های مختلف سطح آب درون حوضچه، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین عملکرد حوضچه ی هرمی به تنهایی نیز بررسی شد. برای مقایسه ی بهره برداری این آب شیرین کن با آب شیرین¬کن¬های معمولی، یک آب شیرین¬کن معمولی ساخته شد و همزمان با دستگاه جدید تست گردید. نتایج این مطالعه نشان داد که بهره برداری به افزایش شدت تشعشع خورشید، افزایش می¬یابد. استفاده از سیستم خنک کننده تولید آب مقطر را در حدود 113% افزایش می¬دهد. همچنین با ایجاد تغییرات کوچکی در ابعاد سینی حوضچه و جذب کننده قرار گرفته درکانون میزان آب مقطر تولید در آب شیرین کن نوین و بازده روزانه به ترتیب 975.8% - 202.8% بیشتر از آب شیرین کن حوضچه¬ای معمولی شد که مقدار قابل ملاحظه¬ای است.

شبیه سازی تجربی جریان در اطراف یک مدل زیر سطحی با استفاده از آزمایش های تجربی تونل باد کمک شایانی به طراحی و بهینه کردن شکل هیدرودینامیکی بدنه شناور زیر سطحی می کند. در راستای نیازهای تحقیقاتی کشور در مورد بررسی ویژگی های هیدرودینامیکی یک زیردریایی بومی، آزمایش های مدل این زیردریایی در تونل باد برای اولین بار در ایران انجام شد. ساختار شناسی فیزیک جریان در اطراف بدنه مدل زیردریایی و بررسی تاثیر شکل دماغه بر ساختار این میدان جریان در زوایای پیچ مختلف، هدف از انجام این تحقیق را تبیین می کنند. ابتدا به منظور بررسی ویژگی های هیدرودینامیکی مدل زیردریایی بومی (با دماغه غیر تقارن محوری) نیروها و ممان های وارد بر این مدل در تونل باد توسط یک بالانس شش مولفه ای اندازه گیری شده اند. مرور کارهای گذشته نشان می دهد که برای اولین بار روی یک مدل زیردریایی با چنین دماغه ای این آزمایش ها انجام شده است. در این آزمایش ها تاثیر عدد رینولدز و زاویه پیچ بر ضرایب نیروها و ممان های هیدرودینامیکی وارد بر مدل بررسی شده است. بررسی نتایج این قسمت نشان داده اند که با افزایش عدد رینولدز ضریب پسا تا عدد رینولدز بحرانی (10e6×9/5) افزایش می یابد و بعد از آن تغییرات ضریب پسا ناچیز خواهد بود. همچنین با افزایش زاویه پیچ مقدار ضرایب پسا و برا افزایش می یابند. با استفاده از آزمایش های مرئی سازی مشخص شد که عامل اصلی این افزایش نحوه جدایش جریان و تشکیل گردابه ها روی بدنه مدل در زوایا پیچ بالا است. مقادیر ضریب نیرو جانبی و ممان های رولینگ و یاووینگ در بازه زاویه پیچ °14+>آلفا>°10- تقریبا ناچیز می باشند اما با افزایش بیشتر زاویه پیچ، مقدار این ضرایب به شدت افزایش می یابد. این رفتار عجیب می تواند ناشی از عدم تقارن جریان دو طرف مدل در اثر غیر یکنواختی های روی سطح مدل، لرزش مدل، پایه نگهدارنده و دیگر عوامل ناشناس باشد. در ادامه، دو نوع روش مرئی سازی به منظور بررسی کیفی ساختار جریان اطراف و روی سطح مدل زیردریایی در تونل باد انجام شد. نتایج بدست آمده از این قسمت، نتایج نیروها و ممان های هیدرودینامیکی وارد بر مدل را تفسیر کرده و تاثیر شکل دماغه بر فیزک جریان را تعیین کرده اند. نتایج مرئی سازی روغن و رنگدانه ساختار جدایش های جریان روی سطح مدل را در زوایای پیچ مختلف تعیین کرد است. با افزایش زاویه پیچ مکان جدایش هم به سمت دماغه مدل حرکت می کند و هم به صورت عرضی از سمت مخالف جریان به سمت موافق جریان منتقل شده و جدایش سهم بیشتری از سطح مدل را در بر می گیرد. جدایش روی دماغه در اعداد رینولدز پایین و جدایش اولیه و ثانویه جریان عرضی روی سطح مدل در تمامی رنج اعداد رینولدز در زوایای پیچ بالا اتفاق می افتند. همچنین نتایج مرئی سازی با دود و نور لیزر میدان چرخشی گردابه ها در اطراف مدل در زوایا مختلف را مشخص نموده اند. این دو روش مرئی سازی در تفسیر ساختار پیچیده جریان اطراف مدل مکمل یکدیگر بوده اند. مقایسه نتایج مرئی سازی بر روی مدل با دماغه ها مختلف نشان می دهد که جدایش برای دماغه استاندارد در زوایای کمتری نسبت به دماغه سابوف اتفاق می افتد. همچنین برای دماغه تانگو (غیر تقارن محوری) جدایش روی دماغه نسبت به دماغه استاندارد (تقارن محوری) در مکانی نزدیکتر به نوک دماغه در زوایا پیچ بالا قرار دارد. همچنین، آزمایش های بررسی کمی میدان گردابه های عرضی بوسیله یک پراب پنج حفره بر روی مدل زیردریایی در تونل باد انجام پذیرفت. این آزمایش های اطلاعات بسیار مفیدی در مورد ورتیسیته گردابه های تشکیل شده در اطراف مدل را بدست داد. نتایج پراب پنج حفره ساختار چرخشی جریان گردابه های عرضی تعیین شده توسط روش مرئی سازی با دود را تایید می کنند. آزمایش های اندازه گیری توزیع فشار و منحنی های لایه مرزی بر روی سطح دماغه مدل برای سه شکل دماغه مختلف انجام شد. هدف از انجام این آزمایش ها بررسی تاثیر شکل دماغه بر گرادیان های فشار، پروفیل لایه مرزی و احتمال جدایش روی سطح دماغه مدل زیردریایی بوده است. بررسی توزیع های فشار و پروفیل های سرعت بر روی دماغه های مختلف نشان داد که حضور گرادیان فشار مثبت مداوم روی دماغه استاندارد باعث افزایش احتمال جدایش روی این دماغه نسبت به دماغه سابوف دارد. حضور گرادیان فشار مثبت و شکل منحنی های لایه مرزی روی سطح مداغه تانگو نشان داد که جریان در نزدیکی نوک دماغه در زوایا بالای 10 درجه دچار جدایش می شود که البته نتایج مرئی سازی نیز این واقعیت را تصدیق می کنند.

در این مطالعه، پارامترهای جریان و سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی و بر روی سطح یک سیلندر مربعی در شش زاویه حمله مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور جریان هوا بر روی سیلندر مربعی دو بعدی با یک دامنه حل سه بعدی به روش عددی با نرم افزار تجاری فلوئنت و با استفاده از مدل اغتشاشی رهیافت گردابه-های بزرگ در سه عدد رینولدز 5000، 46000 و 69000 شبیه سازی شده است. با تعریف مختصات شنونده ها سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی محاسبه می شود. برای بررسی سطح فشار صوت بر روی سطح با توجه به عدم محاسبه صحیح سطح فشار صوت بر روی سطح جامد توسط نرم افزار فلوئنت نوسانات فشار در مکان های مورد نظر روی سطح سیلندر، نسبت به زمان ثبت شده و با استفاده از تعریف سطح فشار صوت، این کمیت محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تجربی موجود، مشخص گردید که نتایج حل جریان و سطح فشار صوت مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی دارند. کمترین مقدار ضرایب نیروهای برآ و پسا و مجذور میانگین مربعات نیروی برآ در محدوده زاویه حمله 13 درجه روی داده و نیز کمترین مقدار سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی نیز در این محدوده واقع شده است که متأثر از حداقل شدن نوسانات نیروی برآ و پسا است.

در مطالعه حاضر، با استفاده از کاوشگر پنج حفره جریان حول یک سیلندر سه بعدی با مقطع مربعی و نیز اثر تغییر شکل انتهای آزاد سیلندر مربعی در عدد رینولدز 104 بررسی شده است. با استفاده از نتایج تجربی، سرعت متوسط در جهت جریان، فشار کل، فشار استاتیک، انحراف معیار فشار حفره میانی کاوشگر پنج حفره و ... ارائه شده است. در این بخش از یک روش شبکه عصبی جدید برای کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره استفاده شده است. نتایج کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره با استفاده از شبکه عصبی با نتایج روش های رایج کالیبراسیون از جمله الگوریتم های درون یابی خطی و انطباق منحنی چند جمله ای از مرتبه 5 مقایسه شده است. معیار های آماری نشان دهنده دقت مناسب و برتری روش شبکه عصبی نسبت به سایر روش های ذکر شده، در کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره است.در فصل پنجم، نتایج مربوط به اثر نیم بیضوی شدن انتهای آزاد سیلندر مربعی ارائه گردیده اند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.