خواص متالورژیکی اتصال در جوشکاری ذوبی، به شدت تحت تاثیر ابعاد و شکل حوضچه جوش و توزیع دمای قطعه در حین فرایند می باشد. در کار حاضر، به منظور بررسی تاثیر آشفتگی بر توزیع دما و شارش سیال در حوضچه جوش مدل-سازی سه بعدی انجام شده است. مدل سه بعدی از نمونه آلیاژهای آلومینیوم خالص 1050 و فولاد زنگ نزن 304 که به روش gtaw جوشکاری شده، تهیه گردیده است. با استفاده از حل معادلات حاکم بر شارش سیال و انتقال گرما در حوضچه جوش و مناطق اطراف آن، میدان های دما و شارش سیال بدست می آید. حل معادلات با استفاده از هر دو فرض جریان آشفته و آرام و در سرعت های جوشکاری مختلف انجام گرفت. برای اعمال جریان آشفته بر مسئله، از مدل k-? استاندارد استفاده شده است. به منظور بدست آوردن مرز حوضچه جوش از تکنیک انتالپی- تخلخل کمک گرفته شده است. شرایط مرزی مناسب مسئله اعمال می گردد. اثرات نفوذپذیری شدید آشفتگی باعث کاهش در بیشینه دما و سرعت می گردد. تاثیر هر یک از نیروهای کشش سطحی، لورنتز و غوطه وری بر شارش سیال در حوضچه جوش بحث گردید. عدد رینولدز، انرژی جنبشی آشفتگی، نرخ از دست رفت آشفتگی و ویسکوزیته ی آشفته در حوضچه جوش محاسبه شد. پهنای منطقه haz و سیکل های سرد و گرم شدن قطعه بدست آمد. ازمهمترین نتایج کار حاضر، کاهش آشفتگی در حوضچه جوش با افزایش سرعت جوشکاری می باشد. همچنین، نتایج نشان می دهد که شکل و ابعاد حوضچه جوش در فرایند مذکور با استفاده از جریان آشفته در تطابق بهتری با نتایج تجربی است. نتیجه دیگر این که، استفاده از این مدل آشفته، در مورد آلیاژ آلومینیوم نتایج بهتری را نسبت به فولاد ارائه کرده است.

شهر اهواز به دلیل نزدیکی آن به خلیج فارس، دارای رطوبت بالا می باشد. در رطوبت بالا راندمان برج خنک کن به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. از طرفی به نظر می رسد تابش خورشید نیز به عنوان یک منبع حرارتی خارجی بر عملکرد برج خنک کننده تاثیر بگذارد. در پایان نامه حاضر شبیه سازی و بهبود عملکرد برج ها ی خنک کننده قطار شهری اهواز که از نوع جریان متقاطع می باشد، صورت پذیرفته است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دو سیال آب و هوا، با استفاده از قوانین بقای جرم و انرژی استخراج گردیده و به روش عددی تفاضل محدود حل شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که متغیر محیطی که فرایند خنک سازی درون برج را تحت تاثیر مستقیم خود دارد، دمای حباب تر هوای ورودی به برج می باشد. جهت کنترل دمای حباب تر، به طراحی چرخ دسیکنت مناسب با شرایط آب و هوای شهر اهواز پرداخته شد. بدین منظور با استفاده از روابط مربوط به دما و رطوبت مطلق هوای خروجی از چرخ دسیکنت، تاثیر کاربرد آن همراه با یک مبدل حرارتی بر روی کاهش دمای حباب مرطوب خروجی از مبدل حرارتی مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای بهینه و کمترین دمای حباب مرطوب هوای خروجی از مبدل حرارتی انتخاب شد. با استفاده از پارامترهای بهینه چرخ دسیکنت می توان بیش ترین دمای حباب تر شهر اهواز را بیش از 6 درجه و دمای آب خروجی از برج را بیش از 3 درجه کاهش داد. در بخشی دیگر به منظور بررسی نقش تابش خورشید بر عملکرد برج خنک کن، نتایج آزمایشات در دو حالت با سایبان و بدون سایبان و مدلسازی انجام گرفته، نشان داد که در شرایط تابستان اهواز، سایبان بر عملکرد برج خنک کننده بسیار موثر بوده و به طور متوسط 0.75 درجه بر کاهش دمای آب خروجی برج تاثیر می گذارد که این کاهش دما برای برج با دامنه 5 مقدار قابل توجهی می باشد. و همچنین درحالت برج با سایبان خطای بین نتایج تجربی و مدلسازی به طور متوسط 85/1% کاهش می یابد.

در این پژوهش از روش شبکه ی بولتزمن برای حل برخی جریان های پایه ی دو بعدی و تراکم ناپذیر و نیز حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل با خواص جهتی استفاده شده است. جریان های پایه ی دو بعدی شامل جریان در حفره ی مربعی ، جریان در کانال دو بعدی و جریان از روی دسته استوانه حل می گردند و طیف وسیعی از شرایط مرزی و نحوه ی پیاده سازی آن ها در روش شبکه ی بولتزمن مورد بررسی قرار می گیرد. شرط عدم لغزش روی سطوح جامد، شرایط سرعت و فشار روی مرزهای باز، شرط تناوبی و نحوه ی محاسبه ی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر اجسام غوطه ور در حیطه ی شبکه ی بولتزمن تشریح شده است. نتیجه به طور کلی از دقت بالای روش شبکه ی بولتزمن برای حل جریان های دو بعدی حکایت دارد. به عنوان یک چالش عددی حل جریان توسعه یافته در محیط متخلخل تناوبی با خواص جهتی به روش شبکه ی بولتزمن انجام شده است. این مطالعه ی عددی از آن نظر دارای اهمیت است که اعتبار روابط رایج برای توصیف جریان و رابطه ی افت فشار و سرعت در محیط های با استقلال جهتی برای محیط های با خواص جهتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که برای حالت تقارن محوری رژیم های موجود در محیط های با استقلال جهتی عینا تکرار شده و روابط دارسی و فورشهایمر در این حالت معتبر می باشند. با خروج جریان از حالت تقارن محوری تغییری در رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار در رژیم دارسی مشاهده نشده و این در حالی است که در رژیم اینرسیایی به ازاء زوایای انحراف بالا، رفتار جریان به طرز محسوسی دگرگون شده و رابطه ی سرعت ظاهری و افت فشار از الگوی فورشهایمر منحرف می گردد.

هدف این تحقیق نشان دادن فرایند مدل سازی هندسی و شبیه سازی جریان درون یک جسم با هندسه پیچیده است. برای دست یابی به این هدف مدل هندسی پوسته و پروانه کمپرسور گریز از مرکز در نظر گرفته شده است. مدل هندسی با اندازه گیری ابعاد با استفاده از وسایل اندازه گیری مستقیم مانند کولیس و کمان سنج و استفاده هم زمان از نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر و برازش منحنی بدست آمده است. از نرم افزار سالیدورکس برای ثبت داده‎های اندازه‎گیری شده و برازش مرزهای مسیر جریان استفاده شده است.برای ایجاد فضای محاسباتی مناسب، به دلیل هندسه پیچیده و انحنادار کمپرسور، از شبکه بی‏سازمان و ترکیبی برای گسسته سازی ناحیه محاسباتی استفاده شده است. کل ناحیه محاسباتی شامل 787325 سلول بی سازمان تتراهدرال و پیرمید می باشد. برای حل معادلات ناویراستوکس، جریان درون کمپرسور گریز از مرکز با جزییات کامل جریان بین پره‎ها، دیفیوزر و محفظه حلزونی شبیه‎سازی عددی شده است. روش حجم محدود به منظور شبیه سازی و حل عددی جریان تراکم پذیر، دائمی و سه بعدی درون مجراهای کمپرسور انتخاب شده است. از مدل آشفتگیsst, که اثرات تراکم پذیری را درنظر می گیرد برای تحلیل سه بعدی جریان استفاده شده است. در شبیه‎سازی مناطق دوار روش پایا- نیمه‎پایای دستگاه مختصات دوار چندگانه بکار گرفته شده است. جریان برای سه دور مختلف روتور حل شده و منحنی عملکردی سیستم و خط سرج کمپرسور تعیین شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‎سازی جریان درون کمپرسور برای دو حالت پروانه، شامل پره جداکننده و بدون پره جداکننده نشان دهنده کاهش نسبت افزایش فشار و بازده در کمپرسور بدون پره جداکننده می‎باشد. نتایج بر وجود جریانات ثانویه و برگشتی بین پره‎ها دلالت می‎کند. همچنین شکل محفظه حلزونی و محل زبانه آن تأثیر زیادی بر مقدار افزایش فشار کمپرسور داشته و باعث اغتشاشاتی در جریان خروجی از پره‎ها می‎شود.

در این پژوهش، پروانه ی محوری درون واحد بیرونی کولر گازی دو تکه مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل‏سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی واحد بیرونی می‏باشد. مدل‏سازی هندسی با نرم‏افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (cad) صورت گرفته است. سپس، ناحیه محاسباتی ایجادشده به نرم‏افزار تولید شبکه انتقال یافته است. شبکه‏ای متراکم درون هندسه پیچیده پروانه محوری تولید شده است. تولید شبکه بر اساس اعمال توابع اندازه کارآمد به منظور ریزسازی شبکه حول پره‏ها و پیشگیری از تراکم بیش از حد شبکه در سایر نواحی می‏باشد. فضای محاسباتی با سلول‏های بی‏سازمان تتراهدرال گسسته شده است. با تعیین شرایط مرزی و چارچوب مرجع چرخان به حل جریان پرداخته شده است. به منظور شبیه‏سازی جریان آشفته درون فن از مدل آشفتگی k-? تحقق‏پذیر استفاده شده است. نتایج حل جریان به صورت توزیع فشار، توزیع سرعت و نمایش خطوط جریان در مقاطع مختلف ارایه شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی برای واحد بیرونی با گریل دایروی نشان داد که اختلاف نرخ جریان خروجی به طور متوسط در سه دور بالای فن، 657/8 % است. پس از اعتبارسنجی، شبیه سازی ها برای واحد بیرونی با گریل مربعی و گریل با پره های راهنمای خروجی صورت گرفت. برای مقایسه عملکرد گریل ها، دو پارامتر عملکرد آیرودینامیک بی بعد و میزان پرتاب باد توسط فن بررسی شدند. در سرعت دورانی یکسان، از لحاظ پارامتر اول، گریل نوع سوم بهترین عملکرد را دارا بوده و اختلاف دبی خروجی این گریل با حالت بدون گریل برابر با 45/2 % است. از لحاظ پارامتر دوم، گریل دایروی بهترین عملکرد را داشته و اختلاف پرتاب باد آن با حالت بدون گریل، 33/53 % می باشد

بهینه سازی عملکرد موتور های دیزلی موضوع بیشتر پژوهشگران این زمینه در دهه های اخیر می باشد. اگزرژی، به عنوان یک ابزار موثر در شناخت ناکارآمدی@های سیستم های تبدیل انرژی و حرکت به سمت بهینه سازی عملکرد به کار گرفته می شود. در این پژوهش، برنامه رایانه ای از یک مدل احتراق تک منطقه ای به منظورتعیین نرخ آزادسازی حرارت سوخت نوشته شد. پس از اعتبارسنجی نتایج بدست آمده با نتایج تجربی، معادلات حاکم بر اگزرژی به نتایج برنامه اعمال می شود. همچنین، امکان استفاده از سوخت بیودیزل حاصل از روغن آفتابگردان به عنوان جایگزینی برای سوخت دیزل در یک موتور 244-mt4، به صورت شبیه سازی ترمودینامیکی-ریاضی مورد بررسی قرار گرفت. بخش های مختلف اگزرژی به صورت جداگانه بر حسب درجه میل لنگ، برای سوخت دیزل و بیودیزل خالص مقایسه و تأثیر سوخت بیودیزل بر بازگشت ناپذیری و راندمان قانون اول و دوم ترمودینامیک (انرژی و اگزرژی) بررسی شد. در ابتدا نتایج حاکی از این واقعیت بود که در بیودیزل خالص احتراق به طور نامناسب انجام گرفته و در نتیجه راندمان انرژی و اگزرژی به ترتیب 2/72 درصد و 2/61 درصد کاهش می یابد. از طرف دیگر، به دلیل ماهیت احتراق بیودیزل، انتشار آلاینده خطرناک مونوکسید کربن کاهش می یابد. در ادامه جهت بهبود متغیرهای عملکردی،کاهش آلاینده ها و بررسی بخش های مختلف اگزرژی، نسبت هم ارزی بهینه ای تعیین گردید. این نسبت برای سوخت دیزل 75/.و برای سوخت بیودیزل7/. می باشد. نتایج نشان می دهند با تغییر نسبت هم ارزی راندمان موتور با سوخت بیودیزل بهینه شد و به مقداری نزدیک به راندمان دیزل می رسد. در نسبت هم ارزی بهینه برای هر دو سوخت،راندمان انرژیی و اگزرژی افزایش پیدا می کند، اگزرژی گاز های خروجی از سیلندر کمتر می شود و درصد بیشتری از اگزرژی سوخت به کار مفید تبدیل می گردد.