کاربرد فراوان مواد دانه ای در صنایع مختلف مانند صنایع داروسازی، صنایع معدن و بسیاری تولیدات اساسی در بخش های شیمیایی، داروسازی و صنایع غذایی سبب شده است که بررسی خواص این مواد از بسیاری جنبه ها، هم از نظر اقتصادی و هم از نظر صنعتی اهمیت زیادی داشته باشد. بنابراین شناخت هرچه بیشتر رفتار مواد دانه ای می تواند به بهبود شرایط استفاده از آن ها در موارد متعددی از جمله انبارکردن دانه های خوراکی و موارد مورد نظر در صنایع دارویی و غیره کمک کند. یکی از پدیده های جالب در این محیط ها، اشباع فشار در یک عمق مشخص در ستونی از مواد دانه ای (سیلوها) است که به اثر یانسن معروف است. مواد دانه ای به هنگام تخلیه و ریزش از یک روزنه، گاهی قوس هایی تشکیل می دهند که به موجب آن، سرعت حرکت دانه ها کند شده و یا متوقف می شوند. به این کندشدن حرکت یا توقف ریزش دانه ای، پدیده قفل شدگی گویند. تاکنون آزمایش های واقعی و شبیه سازی های متفاوتی به بررسی ریزش مواد دانه ای از یک روزنه یا قیف پرداخته اند. بررسی های انجام شده حاکی از آن است که سرعت ریزش به ارتفاع لایه ی دانه ای بستگی ندارد ولی زمانیکه فشار اشباع می شود که ناشی از اثر یانسن می-باشد، سرعت ریزش ثابت باقی می ماند. در این پژوهش ما با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی که توسط نرم افزار lammps اجرا می شود، ابتدا اشباع فشار در سیلوهای باریک را بررسی کرده و سپس به بررسی پدیده قفل شدگی در طی ریزش مواد دانه ای از یک روزنه در سه بعد می پردازیم. در این بررسی ها نشان خواهیم داد که سرعت ریزش مواد دانه ای علاوه بر اینکه به ارتفاع لایه ی دانه ای بستگی ندارد، مستقل از فشار و اشباع آن و در نتیجه مستقل از اثر یانسن می باشد. همچنین مشاهده خواهیم کرد هرچه اندازه ی سیلو نسبت به اندازه ی روزنه بزرگتر باشد، سرعت ریزش مواد کمتر و تعداد دانه های گیر کرده در سیلو بیشتر خواهد بود و پدیده قفل شدگی با احتمال بیشتری اتفاق می افتد.

از آن جایی که کارهای تحقیقاتی تجربی از یکسو و شبیه سازی های صورت پذیرفته به روش های مختلف از سوی دیگر، کیفیت ورود و ادامه مسیر یک شاره در داخل یک نانولوله را با تفاوت های قابل توجّهی نسبت به آنچه در ابعاد معمولی مشاهده می کنیم ارائه می نماید،در این کار پژوهشی با اجرای فرآیندهای شبیه سازی متعدّد به روش دینامیک مولکولی تلاش ما براین بوده تا فرآیند جذب آب در داخل نانولوله های مختلف را با هدف تعیین میزان تأثیر کمّیت های مختلفی از جمله دما، پارامترهای پتانسیلی برهم کنشی بر روند کلّی آن، اجرایی سازیم. لذا پس از انجام شبیه سازی های مربوطه برای فرآیند جذب آب در یک نانولوله کربنی، آنچه در نگاه اول جلب توجه می کند، عدم اعتبار معادله لوکاس- واشبرن در ابعاد نانو و در شرایط مسأله ما (علی رغم این که بخوبی در ابعاد معمولی، دینامیک صعود شاره را پیش بینی و توصیف می کند،) می باشد. در ادامه با بررسی روند افت و خیز شاره در داخل نانولوله در دماهای مختلف مشاهده می شود که سیستم نسبت به تغییرات دما، حسّاسیت ویژه اینشان می دهد به طوری که افزایش دمای سیستم، علاوه براین که سرعت انتقال شاره در داخل نانولوله را بالا می برد، تشخیص حدّ فاصلی دقیق میان فازهای مایع و بخار شاره در فضای داخلی محفظه استوانه ای نانولوله را سخت تر از قبل می نماید. در واقع، نتایج حاصل از شبیه سازی ها حکایت از این موضوع دارند که با بالابردن دمای سیستم، آب با سرعت بالاتری نسبت به قبل، در داخل نانولوله به حرکت درمی آمده و فاز بخار این شاره نیز در فضای مذکور، نسبت به وضعیت مشابه در دمای پایین تر، حجم گسترده تری را به خود اختصاص می دهد. از سوی دیگر، با توجّه به نقش آفرینی مستقیم پتانسیل برهم کنشی شاره- دیواره بر دینامیک جذب آب به داخل نانولوله، تکرار شبیه سازی ها به روش دینامیک مولکولی برای بررسی وضعیت سیستم در حالتی که با اعمال تغییرات مختلف در اندازه پارامترهای? و ?پتانسیل برهم کنشی لنارد- جونز، میزان برهم کنش شاره با دیواره های نانولوله تغییر یافته است، حکایت از این موضوع داردکه همان طور که انتظار نیز می رفت، اثر برهم کنشی دیواره بر شاره جذب شده، از درجه اهمّیت بالایی برخوردار باشد. به عنوان مثال، نتایج شبیه سازی های ما نشان می دهد که سرعت انتقال شاره در فضای داخلی نانولوله، با افزایش مقدار هریک از دو پارامتر پتانسیلی اشاره شده، روندی رو به رشد را از خود نشان می دهد و لذا یکی از راهکار های مناسب دیگری که علاوه بر اعمال تغییرات مناسب در دمای سیستم می توان جهت کنترل سرعت انتقال شاره در داخل نانولوله هادنبال نمود، تنظیم مناسب میزان برهم کنش میان شاره و دیواره از طریق اعمال تغییرات در پارامترهای دوگانه و اساسی پتانسیل برهم کنشی لنارد- جونز، خواهد بود

چکیده: هدف این رساله آشنایی با یک بسته نرم افزاری جهت شبیه سازی تشکیل ساختار کیهان و سپس تعدیل این برنامه جهت منظور کردن وجود ماده تاریک آینه ای در آن می باشد. از این رو در ابتدا مروری مقدماتی بر نظریات کیهان شناسی داشته و سپس مضامین اصلی و اثرات ماده تاریک و نامزدهای مختلف آن بررسی می شود. در ادامه به معرفی مفهومی ماده آینه ای و دلایل و شواهد حضور آن پرداخته خواهد شد. سپس بسته نرم افزاری cosmics به تفکیک زیر برنامه های آن معرفی و توضیح داده می شود در خاتمه تغییرات لازمی که باید در کد و برنامه فوق جهت ویرایش آن ایجاد شود (البته نه به صورت کامل بلکه تا حدی که توانسته ایم)، معرفی شده است و نتایج این رساله آورده خواهد شد.

بعضی از رهیافت های مهم به گرانش کوانتمی پیشنهاد می کنند که یک طول کمینه قابل اندازه گیری باید وجود داشته باشد. بر مبنای این نتیجه انتظار می رود که اصل عدم قطعیت (مکان و تکانه) در مکانیک کوانتمی به گونه ای تصیح شود که ?x هیچ گاه از یک مقدار کمینه، کمتر نشود. در اینجا ما با فرض بر قراری اتحاد ژاکوبی با دقتی از مرتبه دوم تکانه، صورت متفاوتی از اصل عدم قطعیت تعمیم یافته را پیشنهاد می-کنیم. سپس به منظور مقایسه آن با صورت های پیشنهادی دیگر، اثر اختلالی آن را بر ترازهای انرژی مسئله نوسانگر هماهنگ ساده و مسئله ذره در جعبه مطالعه خواهیم کرد.