با توجه به کاربرد و استفادۀ گستردۀ پلی پروپیلن (پی پی) در زندگی روزانه و قابلیت اشتعالی بالایی که دارد، لزوم مطالعۀ دقیق رفتار احتراقی آن اجتناب ناپذیر است. مواد پلیمری در اثر جذب حرارت تجزیه شده و گازهای قابل احتراقی تولید می کنند که در صورت قرار گرفتن در شرایط مناسب شعله ور می شوند. نتایج پژوهش های متعدد آزمایشگاهی و تئوری نشان داده است که نرخ تجزیۀ حرارتی و یا به عبارت دیگر نرخ تولید گازهای قابل احتراق مهم ترین عامل در فرایند افروزش پلیمرها می باشد. ایمنی مواد در برابر آتش را می توان به قدر کافی با افزایش مقاومت افروزش، کاهش سرعت پیش روی شعله، کاهش نرخ حرات آزاد شده و کاهش تولید گازهای خطرناک و محصولات احتراق و ترجیحاً بکار بستن تمام موارد افزایش داد. استفاده از افزودنی های تأخیرانداز شعله بیشترین روش مشترک برای افزایش ایمنی در برابر آتش در محدودۀ وسیعی از محصولات پلیمری می باشد. به همین دلیل بررسی اثر مواد افزودنی جهت کنترل نرخ تجزیۀ حرارتی پلیمرها به گونه ای که بر روی خواص فیزیکی و قیمت محصول تمام شده حداقل تأثیر را داشته باشد از اهمیت بالایی برخوردار است. کربنات کلسیم مادۀ نسبتاً ارزانی است که در طبیعت به وفور وجود دارد و باعث پایداری حرارتی و تقویت کردن برخی خواص مکانیکی پلی پروپیلن می شود. یکی از کاربردهای مهم فناوری نانو بالا بردن مقاومت پلیمرها در برابر آتش و درنتیجه دیرسوز کردن آن ها می باشد. در این پژوهش اثر ذرات نانو کربنات کلسیم بر روی سرعت پیش روی شعله، نرخ حرارت آزاد شده، مقاومت افروزش و تولید گازهای سمی از قبیل منو اکسید کربن در پلی پروپیلن به دو روش آزمایشگاهی و تئوری انجام شده است. نتایج روش آزمایشگاهی (انجام شده بر روی یک ورق قائم) نشان می دهند که افزایش درصد وزنی ذرات نانو کربنات کلسیم به پلی پروپیلن سرعت پیش روی شعله (حرکت شعله به سمت پایین)، نرخ حرارت آزاد شدۀ بیشینه و منواکسید کزبن تولید شده را کاهش می دهد در حالیکه باعث افزایش مقاومت افروزش می گردد. نتایج روش تئوری نشان می دهند که سرعت پیش روی شعله با عکس ضخامت نمونه، خواص حرارتی ماده، ضریب ریزش ماده و درصد مادۀ افزودنی متناسب است. با مقایسه کردن نتایج تئوری و آزمایشگاهی با یکدیگر ضریب تناسب استخراج شده است.

اخیراً، لیزرهای پالس کوتاه منجر به ظهور تکنولوژی های مدرن شده است. علاقه مندی به استفاده از این لیزرها در مواردی نظیر میکروماشین کاری ها، سیستم های میکروالکترومکانیکی، سختی سازی سطحی، ذوب و انجماد سریع فلزات و جراحی های پزشکی گسترش پیدا کرده و نیاز به مطالعه انتقال گرما در مقیاس های کوچک مکانی و زمانی بیش از پیش احساس می شود. کاملترین مدل هدایت غیرفوریه ای مدل ماکروسکوپی تأخیر فاز دوگانه بوده و در مطالعه حاضر با توجه به رفتار غیرفوریه ای انتقال گرمای هدایت در بررسی توزیع دمای ناشی از اعمال لیزر بر فیلم نازک فلزی و بافت بیولوژیکی بدن، از این مدل استفاده شده است. موفقیت درمان سرطان و انجام فرآیندهای لیزری روی فیلم های فلزی به پیش بینی دقیق و کنترل توزیع دما بستگی دارد. روش مکان-زمانی المان حل و المان بقاء (سی ای اس ای) یک چارچوب عددی جدید، دقیق، ساده، عمومی و منسجم به منظور حل قوانین بقاء در مکانیک محیط های پیوسته می باشد که مبرا از محدودیت های موجود در روش های عددی مرسوم است. در این روش نیازی به تنظیم نمودن پراکندگی های مصنوعی جهت سازگار نمودن خاصیت های حل محلی نیست و بنابراین از یک حل دقیق یکنواخت می توان خاطر جمع بود. این ویژگی باعث می شود که روش فوق یک حل کننده ایده آل برای مسائل با ماهیت موجی و پدیده های همراه با عدم پیوستگی یا گرادیان های شدید نظیر سیستم های احتراق، موج های ضربه ای و غیره باشد. در این مطالعه از روش سی ای اس ای به منظور شبیه سازی موج حرارتی ناشی از اعمال لیزر روی بافت بدن در دستگاه دکارتی و کروی یک بعدی استفاده شده است. همچنین توزیع دمای گذرا ناشی از اعمال لیزر پالس کوتاه بر فیلم فلزی یک بعدی و دو بعدی با استفاده از این روش مورد بررسی قرار گرفته است. عدم ایجاد نوسانات عددی در محدوده ناپیوستگی های شدید و رفتار کاملاً یکسان با بعدهای مکانی و زمانی از ویژگی های این روش می باشد.

در این پایان نامه به بررسی طرح بهینه یک مبدل پره-صفحه ای به شیوه ساختاری پرداخته می شود. مبدل پره-صفحه ای یک مبدل از نوع فشرده است که می تواند برای جریان های مخالف، موازی و متقاطع طراحی شود که در این مطالعه جریان از نوع متقاطع بررسی شده است. مبدل با جریان متقاطع به دلیل ماهیت توزیع دمای دو بعدی که در آن ایجاد می شود، یک گزینه مناسب برای بهینه سازی هندسی به روش ساختاری است. توزیع غیریکنواخت اختلاف دما در مبدل با جریان متقاطع می تواند با تعیین یک توزیع هندسی غیریکنواخت به هندسه ای بهینه برای رسیدن به بیشترین انتقال حرارت بیانجامد. در این مطالعه مبدل فشرده پره-صفحه ای جریان متقاطع با پره های ساده سرتاسری به روش ترکیب ریزمبدل ها تحلیل شده و انتقال حرارت و افت فشار کل مبدل از ترکیب ریزمبدل های تشکیل دهنده آن تعیین شده است. روش بکار رفته به گونه ای است که فاصله میان پره ها می تواند یک متغیر بهینه سازی باشد. تاثیر تغییرات فاصله میان پره ها در عملکرد مبدل بررسی شده است. در این مطالعه از پره های ثانوی برای بهبود توزیع هندسی مبدل استفاده و اثر تغییر طول این پره ها بر عملکرد مبدل بررسی شده است. با توجه به تاثیرات مثبت تغییر فواصل پره ها و اضافه کردن پره های ثانوی بر عملکرد مبدل، به وسیله روش بهینه یابی الگوریتم ژنتیک یک طرح بهینه برای طرح فاصله میان پره ها و طول پره های ثانوی در مبدل مورد نظر با محدودیت های حجم و جرم کل ثابت و توان ورودی معین تعیین شده است. همچنین تحلیل عددی مبدل بهینه و مبدل اولیه توسط نرم افزار فلوئنت صورت پذیرفته و نتایج آن ها با یکدیگر مقایسه و بررسی شده است.

با اطلاع از محل و خواص بافت سرطانی می توان گرمای مورد نیاز برای نابودی آن را با روش معکوس به دست آورد. روش گرادیان مزدوج به عنوان روش معکوس استفاده شده است. برای نابودی بافت زنده معیارهای متفاوتی ارائه شده است. در این پایان نامه معیار دز حرارتی ساپارتو انتخاب شده و برای دز حرارتی مطلوب، چشمه حرارتی معادله پنس تخمین زده شده است.

نیروگاه دودکش خورشیدی از ابزاری است که می توان انرژی خورشیدی را به طور غیرمستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل نمود. بر اثر تابش خورشید، دمای هوا در داخل کلکتور افزایش یافته و بر اثر نیروی شناوری در داخل دودکش به سمت بالا حرکت می کند. با جایگذاری توربین در مسیر حرکت جریان هوا، می توان انرژی جنبشی را به انرژی الکتریکی تبدیل نمود. در این پایان نامه، نیروگاه دودکش خورشیدی با ابعاد نمونه ساخته شده در اسپانیا، با استفاده از نرم افزار اپن فم شبیه سازی می گردد. با استفاده از فرض بوزینسک، معادلات پیوستگی، ناویر استوکس و انرژی حل شده و برای اعمال اثر آشفتگی جریان از مدل k-? استفاده می-شود. افت فشار توربین با اعمال شرط فن معکوس مدل می گردد. اعتبار سنجی حل با مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نمونه اسپانیا و نتایج عددی پیشین مورد تایید قرار می گیرد. با استفاده از داده های آب و هواشناسی اندازه گیری شده توسط سازمان آب و هواشناسی شهر مشهد، عملکرد نیروگاه در ماه های مختلف سال، برای شهر مشهد مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که با افزایش افت فشار توربین، انرژی هدر رفته از خروجی دودکش کاهش یافته در حالی که انرژی هدر رفته از سطح کلکتور و سطح زمین افزایش می یابد. با استفاده از برازش نتایج، رابطه توانی بین افزایش دمای هوا در کلکتور و سرعت هوا در خروجی دودکش، به ازای افت فشار های مختلف توربین به دست می آید. مقدار بهینه نسبت افت فشار توربین به اختلاف فشار کل، برای دستیابی به بالاترین میزان بازدهی در ماه های سال محاسبه می گردد که میانگین آن تقریباً برابر 87 /0 می باشد. بیشترین مقدار توان تولیدی برای شرایط آب و هوایی شهر مشهد در دودکش خورشیدی نمونه اسپانیا، در ماه جولای و برابر 5/14 کیلو وات است. بالاترین میزان بازدهی برای ماه جولای و برابر 4/0% به دست می آید.

در این پایان نامه، شبیه سازی عددی فرآیند پخت ساختارهای مواد مرکب دوبعدی مورد بررسی و تحقیق قرارگرفته است. در همین راستا، کدی دوبعدی توسعه داده شده است که برخلاف بسیاری از پژوهش های تفاضل محدود صورت گرفته ی پیش از این، قادر است با استفاده از روش حجم کنترلی و به کار گرفتن از دستگاه مختصات عمومی، بسیاری از مواد مرکب با شکل های اختیاری را مدل کند. نتایج عددی حاصل از کد توسعه داده شده با نتایج آزمایشگاهی انجام گرفته شده و همچنین سایر نتایج عددی تطابق خوبی دارد. همچنین به منظور استفاده از محورهای مختصات عمومی، فرآیند پخت هندسه های مختلفی از جمله یک باله ی استاندارد نیز با این کد مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است.