این پایان نامه به بررسی و تحلیل عددی میکرو پمپ الکتروهیدرودینامیکی می پردازد.این نوع میکروپمپ از یک میکروکانال تشکیل شده است که در طول آن الکترودها قرار دارند. با باردار شدن الکترودها و ایجاد میدان الکتریکی، سیال باردار می شود و بر اثر نیروی واردشده از سوی میدان الکتریکی حرکت می کند. با توجه به ابعاد کوچک این نوع میکروپمپ و روند ساخت پیچیده آن، شبیه سازی عددی و بررسی شرایط بهینه و مناسب این میکروپمپ قبل از ساخت از ضروریات اجتناب ناپذیر است.از سوی دیگر، به خاطر کوپل شدن معادلات جریان سیال و معادلات الکتریکی در این میکروپمپ، تحلیل عددی آن با مشکلات و پیچیدگی هایی همراه است. با توجه به این مسئله، در این پایان نامه یک الگوریتم عددی برای تحلیل این نوع میکروپمپ ها پیشنهاد شده است. سپس با مقایسه نتایج این مدل سازی با نتایج حاصل از میکروپمپ های ساخته شده که در منابع مختلف اطلاعات آن ها موجود است، صحت الگوریتم پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، این میکروپمپ در شرایط فیزیکی و هندسی مختلف مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. از جمله پارامترهای مورد بررسی، می توان به ولتاژ اعمال شده بر الکترودها اشاره کرد. با تغییر این کمیت فشار و سرعت سیال تغییر می کند. با توجه به این مسئله، محاسبه مقدار دبی در ولتاژهای مختلف در موارد استفاده مانند تزریق دارو و آزمایشگاه کوچک بر روی میکروچیپ کاربرد زیادی دارد. همچنین نتایج نشان می دهد که، با تغییر فاصله الکترودها و یا تغییر فاصله مرحله های این نوع میکروپمپ، می توان سرعت و فشار سیال را کنترل کرده و در صورت نیاز، فاصله بهینه برای این متغیرها هندسی را محاسبه کرد. نتایج نشان می دهد که، با افزایش ولتاژ، کاهش فاصله الکترودها و افزایش ارتفاع الکترودها، فشار سیال افزایش می یابد.

در این پژوهش، ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت در یک لوله دایره ای تحت شرط مرزی شار ثابت به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک سامانه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. نانوسیال با نانوذرات اکسیدآلومینیوم و سیال پایه آب ساخته و در این آزمایش استفاده شده است. آزمایش تحت جریان آرام صورت گرفته و خواص ترموفیزیکی نانوسیال از روابط موجود در مراجع محاسبه شده است. همچنین با توجه به نتایج آزمایشگاهی محققان و اندازه گیری آزمایشگاهی ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در این پژوهش، به ترتیب دو مدل برای تخمین ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در غلظت حجمی بین 1-4 درصد و 1/0-9/0 درصد ارائه شد. حداکثر اختلاف بین مقادیر پیش بینی شده برای مدل و نتایج تجربی 2% است. سپس با استفاده از سامانه آزمایشگاهی، ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری برای سیال پایه (آب خالص) و نانوسیال محاسبه شده است. با بررسی نتایج مشخص می شود که عملکرد انتقال حرارت برای نانوسیال نسبت به سیال پایه افزایش یافته و همچنین با افزایش غلظت نانوذرات، این افزایش بهبود می یابد. با مقایسه بهبود انتقال حرارت در دو دمای مختلف ورودی مشخص می گردد که افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت در دمای ورودی کمتر، افزایش انتقال حرارت بیشتری دارد. در پایان یک مدل جهت تخمین عدد ناسلت نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم اساس داده های آزمایشگاهی ارائه شده است. میانگین اختلاف بین مقادیر ناسلت پیش بینی شده و مقادیر آزمایشگاهی برای این مدل 4/4% است.

مبحث انتقال حرارت غیرفوریه ای به دلیل مشاهده رفتارهای غیرعادی در طبیعت، در بسیاری از سیستم ها و کاربردهای مهندسی به تازگی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. ناتوانی مدل های کلاسیک انتقال حرارت در پیش بینی رفتار فیزیکی برخی از فرآیندهای غیرعادی باعث توجه به مدل های جدید انتقال حرارت شده است. از سوی دیگر، حساب کسری نیز قابلیت های بالای خود را در مدل نمودن رفتارهای غیرعادی و میانی در پدیده های انتقال نشان داده است. در این پایان نامه، از قابلیت های حساب کسری در مدل نمودن رفتارهای میانی در پدیده انتقال حرارت غیرفوریه ای در بافت پوست از جمله در درمان حرارتی استفاده شده است. هدف نشان دادن قابلیت این مدل در پیش بینی دقیق رفتارهای میانی انتقال حرارت در بافت پوست می باشد. دو مسأله غیرفوریه ای بررسی شده که از روش های ضمنی و روش حجم محدود برای حل معادله حاکم استفاده شده است. نتایج این دو شبیه سازی عددی، نشان دهنده ی برتری توانایی مدل حساب کسری نسبت به سایر مدل ها در بررسی انتقال حرارت غیرفوریه ای در درمان حرارتی می باشد. از طریق مقایسه ی نتایج مدل تأخیر فاز منفرد کسری با مدل تأخیر فاز دوگانه، برای اولین بار پارامترهای اساسی در مدل تأخیر فاز منفرد کسری برای بافت پوست با استفاده از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج به دست می آید. نتایج به دست آمده نشان دهنده موفقیت مدل تأخیر فاز منفرد کسری در این تحقیق در مدل نمودن رفتار غیرفوریه ای انتقال حرارت در بافت پوست و درمان حرارتی می باشد.

به هنگام رسیدن نفت خام به سطح زمین به منظور فرستادن آن برای ذخیره و یا یک پالایشگاه باید مراحلی طی گردد. در حقیقت هدف از امکانات سرچاهی جداسازی تولیدات چاه است. معمولا یک تفکیک گر چند فاز اولین دستگاهی است که از طریق آن جریان سیال به دیگر تجهیزات فرستاده می شود. در این پژوهش یک جداکننده افقی دو فاز (نفت و گاز)، متعلق به شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب به صورت سه بعدی به کمک نرم افزار های فلوئنت و گمبیت شبیه سازی شده است. این شبیه سازی درک مناسبی از مشخصه های میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک جریان دوفاز در جداکننده را فراهم می کند. برای شبیه سازی از یک ترکیب کارآمد از مدل چند فازی vof و مدل فاز گسسته برای جریان سیال و قطرات (یا ذرات جامد)، همچنین مدل k-? قابل درک برای آشفتگی جریان استفاده شده است. شبیه سازی ها در دو پیکربندی متفاوت برای ورودی جداکننده انجام شده است. در حالت اول منحرف کننده ورودی به صورت یک صفحه ساده و در حالت دوم به صورت یک سیکلون در نظر گرفته شده است. شبیه سازی چکونگی انتشار تاثیر هندسه وروی بر جریان پایین دست و در نتیجه اثر آن بر جداسازی فاز ها را نشان می دهد. نتایج شبیه سازی ها پروفیل سرعت در مقاطع مختلف در جداکننده برای هر دو حالت و همچنین بازده جداکننده برای جدایش قطرات مایع (یا ذرات جامد) با استفاده از نمونه گیری در خروجی گاز و نفت را نشان داد. با توجه به نتایج، جداکننده با ورودی سیکلونی باعث آرام نمودن جریان در جداکننده و همچنین باعث افزایش بازده جدایش قطرات مایع (یا ذرات جامد) در جداکننده می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با پژوهش های پیشین صورت گرفته مقایسه گردید که تطابق قابل قبولی مشاهده شده است.

تولید شبکه های سه بعدی و شبیه سازی جریان در مخازن هیدروکربوری با شکاف های گسسته هدف این پایان نامه بوده است. یک الگوریتم جدید به منظور گسسته سازی هندسه های پیچیده مخازن هیدروکربوری ارائه شده که هم زمان فاکتـورهای هندســی و زمین شناسی سنگ مخزن را در فرآیند ریزسازی شبکه درنظر می گیرد. فرآیند ریزسازی شبکه براساس روش های جاگذاری گره و تقسیم سلول بوده است که برای نخستین بار در ریزسازی شبکه های مخازن هیدروکربوری استفاده شده است. این روش ریزسازی توانایی تطبیق شبکه براساس پارامترهای هندسی و خواص سنگ مخزن را دارد. همچنین توزیع گره حول موقعیت چاه ها و حول هندسه شکاف ها به صورت اتوماتیک کنترل می شود. قابلیت دیگر این روش امکان تطبیـق هنـدسه شبکـه های بی سازمان سه بعدی بر مبنای نقشه کانتورهای تحت الارضی می باشد. انواع الگوریتم های بهبود کیفیت شبکه شامل روش های توپولوژیک و غیرتوپولوژیک در الگوریتم تولیـد شبکـه گنجـانده شده اند. الگوریتم های توپولوژیک شامل تعویض های2→2، 3→2، 2→3 و 4→4 می باشند. کارایی الگوریتم تولید شبکه ارائه شده با گسسته سازی هندسه مخزن هیدروکربوری رگ سفید و مخزن شکاف دار مسجدسلیمان مطالعه و بررسی شده است. در بخش پایانی، محاسباتی بودن شبکه های تولید شده با حل جریان دوفازی آب و نفت براساس مدل شبیه سازی شکاف های گسسته به روش فشار ضمنی- اشباع صریح آزمایش شده است. نتایج عددی این بخش شامل شبیـه سازی جـریان در مسئله مخزن پنج- نقطه، بررسی انگشتی شدن جریان در نزدیکی چاه تولیدی، شبیـه سازی جریان در مخازن شکاف دار، بررسی تاثیر شکاف بر مسیر انتقال جریان، بررسی تاثیر شکاف بر بهره وری چاه تولیدی و بررسی تاثیر فشار مویینگی بر تولید نفت است. نتایج عددی به دست آمده هم خوانی دقیقی با نتایج نرم افزار شبیه سازی اکلیپس و نتایج معتبر منتشرشده داشته اند.

در پایان نامه حاضر تأثیر تابش خورشید بر گرمایش ترانسفورماتورهای توزیع به صورت تجربی و تحلیلی بررسی شده است. یکی از مشکلات مهم شبکه توزیع برق، گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتورهای توزیع در هنگام تابستان و خراب شدن آنها می باشد. تابش خورشیدی بر روی ترانسفورماتور ها سبب گرمایش آنها شده و به افزایش دمای آن کمک می کند. به همین علت یکی از تحقیقات مورد نیاز بررسی میزان تاثیر تشعشع خورشید بر گرمایش ترانسفورماتور می باشد. زیرا عمر ترانسفورماتور به شدت تابع دمای روغن و عایق های درون آن است. از طریق آزمایشات تجربی تاثیر تابش خوشید بر گرمایش ترانسفورماتور مورد بررسی قرار گرفت. برای اینکار دمای روغن ترانسفورماتور در دو حالت، یکی وقتی که ترانسفورماتور تحت تابش خورشید بوده و دیگری وقتی که سایبان بر روی آن قرار دارد اندازه گیری شد. همچنین مدلسازی حرارتی ترانسفورماتور انجام و معادلات حاکم بر آن استخراج شد و نتایج حل عددی با نتایج تجربی مقایسه گردید. نتایج آزمایشات و مدلسازی انجام گرفته نشان می دهند که در شرایط تابستان اهواز تشعشع خورشید در گرمایش ترانس ها بسیار موثر بوده و بطور متوسط 5/3 درجه بر افزایش دمای روغن درون ترانسفورماتور تأثیر می گذارد.

در پایان نامه ی حاضر شبیه سازی رفتار برج های خنک کننده نیروگاه رامین اهواز به کمک مدل سازی ریاضی فرآیند انتقال جرم و حرارت صورت پذیرفته است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار دو سیال آب و هوا در ناحیه ی پکینگ های برج که از نوع جریان متقابل بوده، با استفاده از قوانین بقای جرم و انرژی استخراج گردید. در مدل سازی انجام شده تاثیر میزان آب تبخیر شده در فرآیند ها در نظر گرفته شد. معادلات حاکم به روش عددی حل شده و با مقایسه ی نتایج آن با نتایج تجربی موجود در مراجع، اعتبار سنجی آن انجام گرفت. با استفاده از آزمایشات انجام شده و به کمک مدل سازی موجود مشخصه ی عملکرد برج خنک کن نیروگاه محاسبه گردید. با داشتن مشخصه ی عملکرد برج خنک کن، رفتار برج در شرایط مختلف آب و هوایی پیش بینی شده و با داده های موجود در نیروگاه مقایسه گردید. مشخصه های ترمودینامیکی آب و هوا در طول حرکت در برج، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت و تاثیر پارامتر های مختلف بر آنها بررسی گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهند که مدل ارائه شده قادر خواهد بود در شرایط کارکرد مختلف برج نتایج قابل قبولی را برای دمای آب خروجی از برج ارائه دهد.