در این رساله، جریان حول استوانه نوسانی نزدیک به سطح آزاد در دو حالت نوسان طولی و عرضی به روش عددی شبیه سازی شده است. بدین منظور از روش عددی ذره-مبنای بدون شبکه اس-پی-اچ استفاده شده است. با توجه به ماهیت ذره ای روش و عدم نیاز آن به شبکه، هیچ گونه محدودیتی در هندسه و نوع حرکت جسم وجود نداشته و همچنین سطح آزاد به راحتی شبیه سازی می شود. نتایج حاصل از برنامه نوشته شده، ابتدا با نتایج موجود محققان دیگر برای مسائل مختلف مقایسه شده و صحت برنامه موجود تأیید شده است. در بخش نتایج، جریان حول استوانه نزدیک به سطح آزاد در دو حالت نوسان عرضی و طولی برای نخستین بار بررسی شده است. تغییرات الگوی جدایش گردابه ها، ضرایب بی بعد برآ و پس آ در اثر نوسان و حضور سطح آزاد مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین پارامترهای مختلف مرتبط با سطح آزاد نیز بررسی گردیده اند. نتایج نشان داد که سطح آزاد، باعث تغییر رفتار گردابه ها، دنباله و در نتیجه نیروهای برآ و پس آ می شود. با افزایش عمق استوانه، تمامی این رفتارها به سمت جریان بر روی استوانه در غیاب سطح آزاد میل می کند. با کاهش عمق، جت سیال در بالای استوانه تشکیل می شود که بسیاری از پارامترها را تحت تأثیر قرار می دهد. برای مثال افزایش ضرایب برآ و پس آ و تغییر الگوی جدایش گردابه ها از آثار این جت سیال می باشند. با کاهش بیشتر عمق، این جت از بین رفته و سبب کاهش در ضرایب برآ و پس آ می شود. همچنین شبیه سازی برای حالتی انجام شد که نیمی از استوانه در خارج از سیال قرار داشته و یا در اثر نوسان به خارج از سیال منتقل می شد.

در حین ترمزگیری وسائل نقلیه، انرژی مکانیکی وسیله متحرک به انرژی حرارتی تبدیل می شود و حرارت تولید شده بین دیسک و لنت ترمز پخش می گردد. شوک حرارتی وارده به سطح دیسک ترمز باعث ایجاد گرادیان دمایی و همچنین تنش های حرارتی بالا در دیسک می شود. در نتیجه این تنش های حرارتی، ترک های طولی در سطح تماس آنها ایجاد شده و باعث کاهش عمر دیسک می گردد. استفاده از مواد جدید در طراحی و ساخت دیسک ترمز، تأثیر بسزایی در بازدهی و قابلیت اعتماد سیستم ترمز قطار خواهد داشت. مواد fg به مواد کامپوزیتی غیرهمگنی گفته می شود که خواص مکانیکی و ترمومکانیکی آن بطور پیوسته و تدریجی از یک سطح به سطح دیگر تغییر می کند. با این روش استحکام ماده در مقابل تنش های حرارتی، تنش های پسماند، عوامل تمرکز تنش بیشتر شده و مقاومت سایشی در سطح تماس افزایش می یابد. در این پایان نامه، رفتار ترمومکانیکی دیسک ترمز لکوموتیو er24pc و همچنین تاثیر ماده fg بر عملکرد آن با استفاده از روش المان محدود گذرا بررسی شده است. روش تحلیل در این پایان نامه کوپل حرارتی – مکانیکی غیر مستقیم می باشد که با استفاده از نرم افزار ansys انجام شده است. گرمایی که به سطح هر دیسک وارد می شود بر حسب زمان ترمزی محاسبه و در فرایند شبیه سازی، به عنوان بار حرارتی به سطح دیسک وارد می گردد و میدان توزیع دما در آن تعیین می شود. بعد از تحلیل حرارتی، قیدهای مکانیکی و همچنین فشار حاصل از تماس لنت با دیسک بر روی مدل اعمال می گردد و با استفاده از میدان توزیع دما، تنش های ترمومکانیکی در دیسک ترمز محاسبه می گردد. در این مطالعه، تاثیر مواد fg بر کاهش تنش های حرارتی و افزایش عمر آنها بررسی شده و ماده fg مناسب پیشنهاد گردیده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که با استفاده از ماده fg مناسب می توان ضریب اطمینان طراحی را بهبود بخشید.

در این پایان نامه جریان و انتقال حرارت حول استوانه چرخان و غیر چرخان، در حال نوسان طولی و عرضی به شکل عددی شبیه سازی شده است. بدین منظور از یک روش جدید المان محدود بر اساس تجزیه معادلات در امتداد خطوط مشخصه، استفاده شده است. شبکه محاسباتی به کار رفته از نوع بی سازمان مثلثی متحرک انتخاب شده تا هرگونه محدودیت در هندسه و نوع حرکت جسم از بین برود. جابجایی نقاط شبکه ، به کمک شبیه سازی نقاط و اتصالات با فنرهای طولی و پیچشی انجام شده و معادلات حاکم به کمک دیدگاه دلخواه اویلری - لاگرانژی روی شبکه متحرک اعمال شده است. نتایج حاصل از برنامه نوشته شده، با نتایج محققان دیگر مقایسه گشته و صحت آنها تأیید شده است. در بخش نتایج جریان و انتقال حرارت حول استوانه غیر چرخان و چرخان در دو حالت نوسان عرضی و طولی برای اولین بار بررسی شده است. پدیده قفل شدن گردابه ها، تغییر الگوی جدایش گردابه ها و تغییرات ضرایب بی بعد برآ، پسا و عدد نوسلت در اثر نوسان مورد مطالعه قرار گرفته است.دیده شد که در محدوده قفل شدن گردابه ها، عدد نوسلت و ضریب پسا افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. برای استوانه چرخان نوسانی، یک مقدار سرعت چرخش بحرانی وجود دارد. که برای سرعت های بزرگ تر جدایش گردابه ها کاملا از بین می رود. مشاهده شد که با افزایش سرعت چرخش ضریب برآ افزایش و ضریب پسا و عدد نوسلت کاهش می یابد.

هدف از این تحقیق توسعه روش لتیس¬بولتزمن(lbm) برای تحلیل اثر میدان مغناطیسی متغیر بر مشخصه¬های جریان و انتقال حرارت در نانو سیال می¬باشد. روش لتیس بولتزمن ابزار کارآمدی برای تحلیل سیالات چند جزئی نظیر نانوسیالات است. در این تحقیق از شبکه d2q9 در گسسته¬سازی معادلات بولتزمن استفاده شده و برای جمله برخورد در این معادله مدل bgk به کار رفته است. همچنین تخفیف های زمانی برای توابع توزیع جریان و انتقال حرارت بر اساس مشخصات نانوسیال مورد نظر تعریف گردیده¬اند. برای اعمال نیروی ناشی از میدان مغناطیسی از روش چند سرعتی(multi speed) که یکی از روش های موثر در روش لتیس بولتزمن می باشد، استفاده گردیده است. معادلات توابع توزیع جریان و انرژی به روش تفاضل محدود گسسته¬سازی و با استفاده از برنامه کامپیوتری که به زبان فرترن تهیه شده عددی حل گردیده¬ است. برای ارزیابی و صحت سنجی نتایج به دست آمده، جریان آب در داخل کانال دوبعدی در ناحیه آرام با سرعت ورودی یکنواخت، جریان داخل پله وارون برای رینولدزهای مختلف و همچنین جریان و انتقال حرارت داخل حفره در حضور میدان مغناطیسی برای ha=50 تحلیل گردیده و در هرکدام از مطالعات موردی، نتایج با نتایج دیگر محققان مقایسه شده است که نتایج به دست آمده بیانگر همخوانی خوب با نتایج معتبر گزارش شده می باشد. در ادامه اثر افزایش کسرحجمی نانوذرات اکسید آلومینیوم(al2o3) در سیال پایه آب و همچنین اثر میدان مغناطیسی و زاویه آن بر روی جریان و انتقال حرارت این نوع نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از این بررسی نشان می دهد که در حالت کلی با افزایش نانوذرات دمای متوسط نانوسیال در انتهای کانال افزایش می یابد که بیانگر بهبود انتقال حرارت در آن می باشد. همچنین تأثیر تغییرات زاویه میدان مغناطیسی از ?=0 تا ?=90 بر انتقال حرارت جابجایی برای اعداد مختلف هارتمن بررسی گردیده است. نتایج بیانگر افزایش عدد ناسلت در نتیجه افزایش عدد هارتمن می باشد و بیشترین افزایش در ?=90 که میدان مغناطیسی عمود بر جریان اعمال می شود را دارد. نتایج تحلیل معادلات نانوسیال در حضور میدان مغناطیسی حاکی از بهبود انتقال حرارت جابجایی بوده و تأثیر هر دو عامل میدان مغناطیسی و نانوذرات را دارد. این بهبود در جریان داخل کانال با شرط مرزی دما ثابت برای ناحیه آرام به 35 درصد نیز می¬رسد.

در پروژه ی حاضر شبیه سازی عددی جریان خون در داخل پمپ گریز از مرکز معلق شده ی مغناطیسی kyoto-ntn با 16 پره ی مستقیم در حالت دو بعدی و دو و نیم بعدی انجام شده است. خون سیال غیر نیوتنی و تراکم ناپذیر فرض شده است. بدون اعمال هیچ فرضی، جریان آشفته خون در داخل پمپ به صورت ناپایا با استفاده از روش های دستگاه مختصات چندگانه، مش لغزان و مش متحرک و به کمک نرم افزار فلوئنت مدل سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در دبی جریان 5 لیتر بر دقیقه و سرعت دوران پروانه ی 2000 دور در دقیقه، این پمپ افزایش فشاری برابر با 15/1 کیلوپاسکال ایجاد می کند. تنش برشی دیواره ی بالا در نواحی دماغه و لبه ی صفحه ی جداکننده و لبه های پشتی پره های پروانه اتفاق می افتد و از این رو احتمال تخریب یاخته ها و همولیز در این نواحی وجود دارد. بررسی ها نشان می دهد که شبیه سازی دو و نیم بعدی به روش مش متحرک با ایجاد شرایط واقعی تر نتایج بهتری ارائه می دهند.