در این پایان‏نامه شرط مرزی میان محیط متخلخل و سیال آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا جریان و انتقال حرارت در محیط متخلخل دو بعدی در مقیاس میکروسکوپیک و با شرایط مرزی دوره‏ای به‏کمک روش حجم محدود حل ‏شده است. سپس محیط نیمه متخلخل در سه مقیاس میکروسکوپیک، مسوسکوپیک و ماکروسکوپیک مدل‏سازی شد. نتایج بدست آمده عدم انطباق میان دو مقیاس مسوسکوپیک و ماکروسکوپیک در مرز میانی را نشان می‏داد. بنابراین بررسی شرط مرزی مناسب میان دو محیط، مورد توجه قرار گرفت. با معرفی شرایط مرزی جدید سرعت، مسئله عدم انطباق دو مقیاس برطرف گردید. با توجه به اینکه انتخاب معادله حرکت محیط متخلخل در مقادیر سرعت محیط نیمه متخلخل تأثیرگذار است، با حل معادلات حاکم بر محیط نیمه متخلخل در رینولدزهای متفاوت، محدوده‏های رینولدز به عنوان معیاری مناسب برای معادله حرکت بدست آمد. به دلیل زمان‏بر بودن حل جریان در محیط نیمه متخلخل، جریان در این محیط به‏کمک شبکه‏های عصبی مصنوعی شبیه‏سازی شد و برای کاهش خطای شبیه‏سازی از الگوریتم بهینه‏سازی زنبور عسل استفاده گردید. در نهایت شرط مرزی میانی حرارت در محیط نیمه متخلخل بررسی شد. با حل انتقال حرارت هدایت در سه مقیاس بیان شده مسئله‏ای مشابه با حل جریان سیال در محیط نیمه متخلخل مشاهده شد. این مشکل با معرفی شرط مرزی میانی حرارت جدید بهبود یافت. نتایج این بررسی نشان می‏دهد که برای بدست آوردن شرط مرزی میانی حرارت و سرعت می‏بایست منطقه میان محیط متخلخل و سیال آزاد به درستی مدل شود.