در این مطالعه رفتار هیدرودینامیکی و انتقال حرارت جریان نانوسیال نیوتنی آب-al2o3 و نانوسیال غیرنیوتنی محلول آبی 5/0 درصد وزنی کربوکسی متیل سلولوز (cmc)-cuo در یک میکروکانال دوبعدی، با و بدون بفل و برای دو کسر حجمی 0?= و 04/0 ?= مورد بررسی قرار گرفته است. برای جریان نانوسیال نیوتنی از عدد رینولدز سیال پایه و برای جریان نانوسیال غیرنیوتنی از عدد رینولدز نانوسیال استفاده شده و در هر دو مورد بررسیها در اعداد رینولدز 50 ،20 ،5re= انجام گرفته است. یک بفل در دیواره پایین و بفل دیگر موجود در دیواره بالا به عنوان میکرومیکسر و وسیله افزاینده انتقال حرارت عمل میکند. معادلات اساسی جریان نانوسیال نیوتنی و غیرنیوتنی همراه با شرایط مرزی دما ثابت با استفاده از روش تفاضل محدود پروجکشن و به صورت تک فازی، توسط برنامه ای که به زبان فرترن نوشته شده حل شده است. تاثیر پارامترهای مختلف مانند کسر حجمی نانوذرات، عدد رینولدز، فاصله بین بفلها، ارتفاع بفلها و ترتیب قرارگیری آنها برای هر دو نانوسیال نیوتنی وغیرنیوتنی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهند که حضور بفلها و نیز افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی نانوذرات موجب افزایش ضریب انتقال حرارت و اصطکاک میشود. علاوه بر آن تاثیر کسر حجمی نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت بیشتر از ضریب اصطکاک است و نیز تاثیر کسر حجمی نانوذرات در افزایش انتقال حرارت و اصطکاک در نانوسیال نیوتنی بیشتر از نانوسیال غیرنیوتنی میباشد. مشاهده میشود که مکانیزم اصلی انتقال حرارت و یا اختلاط، نواحی چرخشی ایجاد شده در پشت بفلها هستند. اندازه این نواحی با افزایش عدد رینولدز و ارتفاع بفلها بزرگتر میشود. اندازه نواحی چرخشی به دلیل خاصیت رقیق شوندگی نانوسیال غیرنیوتنی بزرگتر از نانوسیال نیوتنی است. در نهایت به منظور بررسی تاثیر نوع ذرات و نیز نوع سیال پایه بر انتقال حرارت و اصطکاک، جریان نانوسیال آب-cuo با جریان نانوسیال آب-al2o3 و cuo-cmc به ازای 50re= و ارتفاع و وضعیت قرارگیری مشابه بفلها مورد مطالعه قرار گرفته است. بر اساس نتایج بدست آمده، نانوسیال آب-al2o3 دارای ضریب انتقال حرارت بیشتر و ضریب اصطکاک کمتری نسبت به نانوسیال آب-cuo است. علت این امر بزرگ بودن ضریب رسانندگی گرمایی نانوذرات al2o3 در مقایسه با نانوذرات cuo میباشد. همچنین نتایج نشان می دهند با اینکه سیال غیرنیوتنی cmc در مقایسه با سیال نیوتنی آب میزان انتقال حرارت بهتری را نشان میدهد، ولی افزودن نانوذرات cuo تاثیر زیادی بر سیال نیوتنی داشته و در کسر حجمی 04/0 ?= میزان انتقال حرارت نانوسیال آب-cuo بیشتر از نانوسیال cuo-cmc می باشد. علاوه بر آن ضریب اصطکاک در نانوسیال غیرنیوتنی بسیار کمتر از نانوسیال نیوتنی است.

فرآیند اختلاط در تجهیزات در ابعاد میکرو در صنایعی مانند صنایع شیمیایی، غذایی، پزشکی و . . . از اهمیت به خصوصی برخوردار است. همانگونه که می دانیم عدد رینولدز در این تجهیزات بسیار پایین می باشند. در اعداد رینولدز کم جریان متلاطم نمی شود و نیروهای اینرسی ضعیف هستند و اختلاط دیفیوژنی نقش اصلی را دارد. بنابراین برای رسیدن به یک اختلاط مناسب نیاز به طول های بلند برای میکروکانال ها یا زمان های طولانی می باشد. برای حل این مشکل می توان از میکرومیکسرها استفاده کرد. میکرومیکسرها به دو دسته فعال(active) و غیر فعال (passive)تقسیم می شوند. در میکرومیکسرهای فعال، اختلاط توسط یک عامل خارجی مانند میدان الکتریکی، مغناطیسی، اغتشاشات میدان فشار، امواج صوتی . . . صورت می گیرد در حالی که اختلاط در میکرومیکسر غیر فعال از تعامل جریان اصلی با هندسه کانال، که به طور خاص طراحی شده است ، بدون هیچ گونه انرژی خارجی صورت می گیرد. یکی از روش های افزایش اختلاط در میکرومیکسرهای غیرفعال استفاده از جریان های ورودی با سرعت های نوسانی است که دارای اختلاف فاز نسبت به یکدیگر می باشند. در این پایان نامه تأثیر اعمال این سرعت ها بر درجه اختلاط والگوهای جریان در تعدادی از میکرومیکسرهای غیرفعال موجود بررسی شده است و هندسه ای که سرعت های نوسانی، بهترین تأثیر را از لحاظ درجه اختلاط بر آن داشته انتخاب شده است. سپس تغییراتی در هندسه مذکور ایجاد شده و یک میکسرومیکسر غیر فعال با هندسه جدید ارائه شده است که نسبت به طرح های قبلی درجه اختلاط بالاتری دارد. در نهایت جریان های ورودی نوسانی به این هندسه اعمال شده و تأثیر کمیت های جریان بر اختلاط و توزیع دما مطالعه شده است. معادلات حاکم بر جریان سیال تراکم ناپذیر، آرام و ناپایا با استفاده از نرم افزار ansys fluent 14 حل شده است. برای اعمال سرعت ورودی نوسانی یک udf نوشته شده و برای کوپل سرعت و فشار الگوریتم simple به کار رفته است.

امروزه استفاده از نانو سیالات جهت افزایش انتقال حرارت و کاربردهای پزشکی به سرعت توسعه یافته است. نانوسیالات می توانند مخلوط ذرات بسیار ریز فلزی یا اکسید فلزی (1 الی 100 نانو متر) با هدایت گرمایی بالا باشند که با یک سیال پایه مانند آب، اتیلن گلیکول یا ... مخلوط شده و باعث افزایش چشمگیر انتقال حرارت نسبت به مایع خالص می گردند. همچنین نانو سیالات می توانند نوع خاصی از داروها باشند که در ابعاد ذکر شده، با به خون تزریق می شوند تا به عضو آسیب دیده یا یک غده سرطانی اثر کنند. در کاربردی هایی مانند آزمایشگاه های تراشه ای (lab-on-a-chip)امکان دارد یک نانوسیال با یک سیال خالص یا چند نانوسیال با هم مخلوط شوند تا اندازه گیری خاصی بر روی آنها انجام شده و یا برای یک واکنش شیمیایی آماده سازی شوند. بنابراین مطالعه اختلاط در ابعاد میکرو به دلیل کاربردهای گسترده آن در بیوشیمی، توزیع دارو در بدن، فعال سازی سلولی، واکنش آنزیمها و . . . علاقه زیادی را در زمینه های صنعتی و دانشگاهی به خود جلب کرده است. همانگونه که می دانیم عدد رینولدز در میکروکانال ها بسیار پایین می باشد. بنابراین در مواردی که نیاز به اختلاط سریع می باشد، چون جریان متلاطم نمی شود اختلاط دیفیوژنی نقش اصلی را دارد. بنابراین برای رسیدن به یک اختلاط مناسب نیاز به طول های بلند برای میکروکانال ها یا زمان های طولانی می باشد. درچنین مواردی استفاده از میکرومیکسرها توصیه می شود. میکرومیکسرها در حالت کلی بر دو نوعند: فعال و غیر فعال. در نوع فعال آن، یک عامل خارجی باعث اختلاط دو سیال می شود مانند اغتشاش فشاری یا میدان الکتریکی؛ در حالی که در نوع غیر فعال سیالات بدون عامل خارجی به علت هندسه خاص میکسر با هم تماس پیدا کرده و مخلوط می شوند. مدل غیر فعال به دلیل هزینه های پایینترآن نسبت به مدل فعال، توجه بیشتری را به خود جلب کرده است. یکی از انواع میکرومیکسرهای غیر فعال نوع تزریقی است که در آن از تزریق سیال مخلوط شونده در سیال اصلی استفاده می شود. اختلاط در این نوع میکرومیکسرها با توجه به سطح تماس زیاد دو سیال و کوچکتر بودن مسیر اختلاط بهتر انجام می پذیرد. در این پایان نامه هدف مطالعه اختلاط دو نانو سیال یا یک سیال و یک نانوسیال در میکرومیکسرهای تزریقی است. نانوسیال در این مطالعه به صورت دوفازی مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل معادلات حاکم روش حجم محدود و برنامه ای که به زبان فرترن نوشته شده، به کار برده شده است. ابتدا نتایج حاصله از این کد با کارهای مشابه انجام شده قبلی اعتبارسنجی شده سپس از یک روش عددی برای کاهش زمان محاسبات استفاده شده است و در نهایت تأثیر کمیت هایی مانند مکان و زاویه تزریق، کسر حجمی نانوسیالات، عدد رینولدز جریان اصلی وتزریقی، بفل ها و . . . بر درجه اختلاط و نحوه توزیع نانوذرات و افت فشار بی بعد مورد بررسی قرار گرفته است.

در سال های اخیر فنآوری مربوط به سیستم های میکروفلوئیدی به سرعت در حال گسترش بوده و کاربردهای وسیعی در صنایع شیمیائی و بیوتکنولوژی پیدا کرده است. یکی از این سیستم ها، سیستم آنالیز کلی میکرو که µtas نامیده می شود، می باشد. این تجهیزات که به صورت یک آزمایشگاه تراشه ای می باشند شامل وسایل جریان سیال در ابعاد میکرو و سنسورهای گوناگون هستند و برای فرآیندهای مختلفی چون اختلاط، واکنش شیمیائی، جدایش و استخراج به کار می روند. به علت کوچک بودن ابعاد، اعداد رینولدز این تجهیزات بسیار پائین است بنابراین در فرآیندی چون اختلاط، جریان هیچگاه متلاطم نمی شود و کارائی اختلاط بسیار ضعیف است، زیرا در این رژیم، اختلاط فقط در نتیجه پخش مولکولی است و بنابراین برای رسیدن به یک درجه اختلاط مناسب، به یک مسیر طولانی و زمان بالا نیاز است. یکی از راه های افزایش اختلاط در این وضعیت استفاده از میکرومیکسرها است. میکرومیکسرها به دو دسته اصلی فعال و غیرفعال تقسیم می شوند. میکرومیکسر فعال نیاز به انرژی ورودی خارجی چون اعمال میدان الکتریکی، مغناطیس، نوسانات سرعت و ...دارد در حالیکه اختلاط در میکرومیکسر غیرفعال از تعامل جریان اصلی با هندسه کانال، که به شکل خاصی طراحی شده است، بدون هیچ گونه انرژی خارجی صورت می گیرد. میکرومیکسر فعال عملکرد بهتری دارد ولی در اکثر موارد هزینه ساخت آن بالاست و یا حرارت تولید شده به نمونه های بیولوژیکی طی فرآیند آسیب می رساند. در بسیاری از میکرومیکسرهای غیرفعال برمبنای دیفیوژن مولکولی، پدیده جابجایی در امتداد جریان اصلی است، بنابراین پدیده انتقال در جهت عرضی فقط از طریق نفوذ مولکولی است در حالی که اگر بتوان با روشی جریانهای ثانویه ای در جهت عرضی ایجاد کرد، اختلاط به¬طور قابل توجهی بهبود می یابد و می توان با هندسه های ساده تر به درجات اختلاط بالاتری رسید. گردابه های عرضی در مقطع کانال های منحنی مثالی برای این روش است که باعث می شود فصل مشترک بین دو سیال تحت اختلاط افزایش یافته و اختلاط بهبود پیدا کند. طرح اصلی در این روش ایجاد مکانیزم انتقال جابجایی علاوه بر انتقال مولکولی، از طریق کشیده شدن، پیچش و شکست المان های سیال در جریان لایه ای است.

در این پایان نامه برای مطالعه عددی رفتار سیالات غیر نیوتنی و با هدف مدل سازی جریان سیال جت های برخوردی یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن بر مبنای روش تفاضل محدود پروجکشن صریح نوشته شده است. از مدل قانون توانی جهت تعیین رفتار غیر نیوتنی ویسکوزیته سیال پایه استفاده شده است. در این مطالعه جریان و انتقال حرارت در حضور نانو ذرات اکسید مس (cuo) در جت برخوردی نوسانی به کار گرفته شده است. سیال پایه مورد استفاده محلول آبی 5/0 درصد وزنی کربوکسی متیل سلولوز (cmc) می باشد. با فرض این که ذرات نانو با سیال پایه در تعادل هیدرودینامیکی وگرمایی قرار دارند، به مدل سازی تک فازی این نوع سیالات پرداخته شده است. بنابراین در بخش اولیه کار حاضر، با در نظر گرفتن اثر تغییر سینوسی دهانه جت برخوردی که منجر به تغییر همزمان اندازه و سرعت جت می شود، به بررسی تاثیر نانو ذرات وتاثیر میزان درصد کسر حجمی ذرات نانو بر رفتار هیدرودینامیکی و انتقال حرارت یک نانو سیال غیر نیوتنی در فرکانس های نوسانی متفاوت می پردازیم. بنابراین نتایج عددی نشان می دهند که در یک سرعت ورودی معین، در اثر افزودن نانوذرات به سیال پایه غیر نیوتنی و با اعمال نوسان، گردابه های متحرک ثانویه ایجاد شده به میزان قابل توجهی باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می شوند. این در حالی است که برای نانو سیالی با کسر حجمی 2% و با فرکانس ?=0.25 بیشترین میزان انتقال حرارت صورت می گیرد. در بخش دیگری از این مطالعه به شبیه سازی میکرو جت های متقابل محدود شده سه بعدی در رژیم جریان آرام پرداخته شده است. در این مطالعه هیدرودینامیک جریان و رفتار اختلاط در میکرو کانال ها با سیالات کاری غیر نیوتنی، حاصل از برخورد دو جت مستطیلی متقابل آرام محصور با عرض دهانه متغیر با استفاده از مدل توانی بررسی می شود. سیال کاری محلول آبی کربوکسی متیل سلولوز(cmc) با شاخص توانی و ضریب سازگاری سیال غیر نیوتنی ثابت و یا وابسته به درصد جرمی cmcدر نظر گرفته شده است. به منظور بهبود عملکرد اختلاط میکرو جت های برخوردی متقابل، بر دهانه های هر دو جت به صورت سینوسی نوسان اعمال می شود. با استفاده از نتایج حل عددی، اثرات عدد رینولدز، فرکانس نوسانی و... بر روی عملکرد اختلاط مورد بررسی قرار می گیرد. ملاحظه می شود که در جریان میکرو جت های متقابل در طول یک میکرو کانال، سیالات رقیق شونده برشی عملکرد اختلاط خوبی نسبت به سایر سیالات دارند. همچنین برای میکرو جت های متقابل نوسانی نسبت به حالت پایا بهبود اختلاط وجود دارد.

صدای مزاحم به وجود آمده از گازهای خروجی موتورهای احتراق داخلی از جمله آلودگیهای صوتی است که باعث آزار بوده و به سلامتی انسان آسیب می¬رساند. یکی از روش¬هایی که میتواند این صداهای مزاحم را به طور موثری کاهش دهد، نصب محفظه های انبساط در مسیر گازهای خروجی از موتور می¬باشد. در این پایان¬نامه با در نظر گرفتن یک موتور احتراق جرقه¬ای، به منظور بهبود رفتار میرایی اکوستیکی محفظه انبساط ساده، اثرات افزودن لوله¬های ورودی یا خروجی تورفته به محفظه، افزودن سوراخ به تورفتگی¬ها و تغییر موقعیت سوراخ¬ها در طول لوله تورفته روی پارامتر افت انتقال با حل معادله هلمولتز توسط روش غیرخطی نیوتن مستهلک شده با نرم¬افزار comsol بررسی شده است. اثرات این بهبودها روی افت فشار مافلر با تحلیل جریان مطالعه شده است که مدل k-ε، مدل آشفتگی استفاده شده می¬باشد. بعد از بررسی¬های انجام شده، مافلر ترکیبی سوراخ¬دار به دلیل رفتار میرایی پهن¬باند در بازه فرکانس هدف پیشنهاد شده است و برای تایید این مافلر، صدای مزاحم جریان و کاهش آن، با حل جریان ناپایای آشفته سه¬بعدی و تبدیل سریع فوریه بررسی شده است. نتایج حاصل نشان¬گر اثرات مفید بهبودها، امکان بهره بردن از آن¬ها برای میرایی بهتر در بازه فرکانس هدف و کارایی خوب مدل پیشنهادی می¬باشند.

در این پایان نامه جت های برخوردی جوششی غوطه ور از لحاظ انتقال گرما و الگوهای جریان به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به وجود شارهای گرمایی بسیار بالا در برخی قطعات الکترونیکی و محدودیت های مواد مورد استفاده در این قطعات، لزوم خنک کاری بهینه با استفاده از تکنولوژی جوشش در جت های برخوردی مطرح می شود. در این روش با قرار دادن جریان ورودی جت دروضعیت مایع فروسرد و ایجاد شرایط تغییر فاز (جوشش) روی سطح برخوردی، از طریق گرفتن گرمای نهان تبخیر، ضرایب انتقال گرمای بالایی را ایجاد می کند که در نتیجه باعث خنک تر شدن سطح برخوردی خواهد شد. در این تحقیق ابتدا یک جت سیال تنهای دایره ای به صورت غوطه ور در سیال شبیه سازی شده و نتایج با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبار سنجی شده است. سپس تأثیر کمیت های مختلف هندسی و جریان از قبیل نسبت فاصله جت با صفحه برخوردی به قطر جت ، دمای سیال ورودی ، سرعت ورودی جریان، و برخی کمیت های دیگر بر بهبود عملکرد جت مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادامه آرایه ای از جت ها در چیدمان های مختلف انتخاب و تاثیر کمیت های مختلف از قبیل سرعت سیال، دمای سیال ورودی، نسبت فاصله جت ها از دیواره به قطر جت ها، نسبت فاصله جت ها از هم به قطر جت ها و همچنین نوع سطح مقطع جت ها در بهبود انتقال گرما از سطح در حالت آرایه ای مورد بررسی قرار گرفته است و در مواردی با رفتار جریان های تک فازی نیز مقایسه شده است. جریان، سه بعدی، پایا، تراکم ناپذیر، متلاطم و دو فازی می باشد و شبیه سازی ها به صورت عددی با استفاده از نرم افزار ansys-cfx انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد، به ازای تغییر سرعت ورودی و نسبت فاصله جت از صفحه برخوردی به قطر جت چه در حالت تک جت و چه در حالت آرایه ای، تغییر چندانی در منحنی جوشش جت های برخوردی حاصل نمی شود. تنها کمیتی که تاثیر محسوسی بر روی منحنی جوشش دارد، کمیت میزان فروسردی ورودی سیال می باشد که با افزایش این کمیت روند بهبود انتقال گرما اتفاق می افتد.

در این تحقیق رفتار هیدرودینامیکی جت غیر نیوتنی برخوردی در برخورد با سطوح صاف و منحنی بررسی شده است. تأثیر عدد رینولدز، ابعاد جت، فاصله آن نسبت به سطح، پارامترهای مشخصه سیال غیر نیوتنی و شعاع انحنای صفحه برخوردی، روی الگوهای جریان، شکل جت و شکل لایه های مرزی تشکیل شده روی صفحه برخوردی و همچنین روی تنش برشی اعمال شده بر سطح به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. حل معادلات حاکم بر جریان همراه با ردیابی مرز مشترک مایع-گاز توسط نرم افزار ansys fluent انجام گرفته است. با توجه به نتایج بدست آمده ، توزیع تنش برشی و فشار روی صفحه برخوردی بررسی شده و برای کاربردهای پرداخت کاری عدسی ها، نرخ براده برداری جت برخوردی و نقطه ی بیشینه ی براده برداری بدست آمده است. با توجه به نمودارهای بدست آمده می توان اثر پارامترهای مختلف را در بهبود براده برداری در پرداخت کاری بدست آورد. از نتایج بدست آمده دریافت شد که پارامترهای h/d و re به ترتیب دارای بیشترین اثر در براده برداری بوده و از طرف دیگر تغییر شعاع انحنا تاثیر زیادی بر براده برداری ندارد. با بررسی سیالات غیرنیوتنی نیز چنین دریافت شد که افزایش ?0 موجب نزدیک شدن بیشینه ی براده برداری به مرکز صفحه برخوردی می گردد.

در سیالات لزج در اثر اعمال تنش، برش ایجاد شده و این برش به طور پیوسته با زمان تغییر می کند. در حالی که مواد الاستیک در اثر برش ، به طور لحظه ای تحت تنش قرار می گیرند و با حذف تنش به سرعت به حالت اولیه شان باز می گردند. سیالات و ویسکو الاستیک هر دو مشخصه سیالات لزج و مواد الاستیک را دارا می باشند.به علت اثرات الاستیک در سیالات ویسکوالاستیک تعمیم تئوری سیالات نیوتنی به این تنوع سیالات بسیار دشوار می باشد. معادلات حرکت این سیالات بسیار پیچیده و غیر خطی می باشد و معادله مشخصه جریان (constitutive equation) در اکثر موارد یک معادله ی دیفرانسیلی است که باید به صورت کوپل با معادلات مومنتوم حل شود. به علت پیچیدگی معادلات و همچنین پیچیدگی رفتار این سیالات که متفاوت از سیالات نیوتنی است در این مطالعه از هندسه ساده کانال عمودی متشکل از دو صفحه عمودی موازی برای بررسی همرفت ترکیبی استفاده شده است. جریان پایا، دو بعدی و غیر قابل تراکم فرض می شود. برای حل معادلات حاکم روش حجم محدود و برنامه ای که به زبان فرترن نوشته شده است، به کار گرفته می شود.یک مدل سیال ویسکو الاستیک انتخاب شده و رفتارهای آن از لحاظ الگوهای جریان و پارامترهای انتقال حرارت مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است و تاثیر کمیتهای سیال ویسکو الاستیک، کمیتهای جریان و انتقال حرارت روی رفتار این سیالات بررسی شد. همچنین سعی شده است که در زوایای مختلف کانال نسبت به افق نیز بررسی نسبتاً دقیقی انجام شود. تاثیر افزایش عدد weissenberg بر روی اعداد nu و cf در روی دیوارهی کانل مورد بررسی قرار گرفت. پروفیل های سرعت و دما نیز در طول کانال رسم شد و با سیّالات نیوتنی مقایسه گردید. هر یک از موارد ذکر شده در زوایای مختلف بررسی شدند و با مقایسه نسبت به یکدیگر، حالتی را که میزان انتقال حرارت بیشترین مقدار است را مشخص کردیم. لازم به ذکر است که نسبت زمان تاخیر به زمان رهاسازی را نیز می توان به عنوان یک پارامتر بی بعد در نظر گرفته و تاثیر تغییرات آن بر پارامترهای جریان و انتقال حرارت مطالعه کرد.

به علت اهمیت حفظ محیط زیست و تصفیه آب از ذرات جامد الگوهای جریان در مخازن ته نشینی مطالعه شده تا هندسه مناسب برای حذف ذرات جامد در خروجی مخزن انتخاب شود. برخی از پساب های صنعتی رفتار سیال غیرنیوتنی دارند، بنابراین رفتار این نوع سیالات نیز مطالعه شده است. به علت حضور ذرات جامد، جریان سیال دوفازی بوده و با استفاده از دو مدل اولری- اولری و اولری- لاگرانژی قابل شبیه سازی است. در این مطالعه مدل اولری- اولری استفاده شده و کسر حجمی ذرات جامد محاسبه شده تا راندمان مخزن به دست آید. واضح است که می توان مخزن را طویل ساخت تا راندمان بالایی را به دست آورد ولی به علت هزینه ساخت بالا ، سعی می کنیم با استفاده از هندسه های مختلف از جمله صفحات شیب دار به این امر دست یافته و جریان های چرخشی را در خروجی مخزن کاهش دهیم. با استناد به مقالات، از مدل توانی در سیال غیرنیوتنی استفاده شده و شاخص توانی، ضریب سازگاری و لزجت کمینه و بیشینه با استفاده از نمودار تنش- نرخ برش برای یک پساب واقعی به دست آمده است. جریان سیال پایا و آشفته بوده و شبیه سازی در نرم افزار ansys-cfx انجام شده است.

واماندگی ناشی از خزش یکی از مهم ترین عواملی است که عمر قطعات مکانیکی که در درجه حرارت بالا کار می کنند را تعیین می کند. از قطعات مهمی که در درجه حرارت بالا و تحت تنش های مکانیکی قرار دارند، پره ها ی توربین گازی می باشند. در طرح های جدید، به منظور کاهش درجه حرارت پره ها و جلوگیری از خزش، جریان سیال خنک کن از کانال هایی در این پره ها عبور داده می شود تا این جریان موجب کاهش درجه حرارت بدنه پره شود. بنابراین، یکی از عوامل مهم در عملکرد سیستم خنک کاری، ضریب همرفت جریان داخل کانال ها می باشد. در این پژوهش، با مدل سازی کانال های خنک کاری به صورت مبدل هایی با روکش حرارتی محافظ و همراه با خنک کاری فیلمی- همرفتی، تأثیر دما و رطوبت مخصوص سیال خنک کن و نیز زبری کانال آن در مقدار ضریب همرفت جریال داخل کانال تعیین شده است.

حرکت ریزارگانیسم ها در سیال از دیرباز مورد توجه پژوهشگران در حوزه ی زیست شناسی بوده است. از آن جایی که حرکت این موجودات در تمام امور زیستی جانوران نقش اصلی را ایفا می کند، سعی در شناخت پدیده های فیزیکی حاکم بر حرکت آن ها از اهمیت فراوانی برخوردار است. اگرچه معمولاً تعداد اسپرم در هر انزال به عنوان معیار اصلی باروری بین عموم شناخته می شود، اما حقیقت این است که همیشه این معیار درست نیست. توانایی حرکتی اسپرم عامل به مراتب مهمتری در باروری به شمار می رود. اگرچه روش های مداخله جویانه ای مانند بارورسازی خارج رحم موجود هستند که در آن ها توانایی حرکتی اسپرم اهمیتی ندارد، اما این روش ها هم مستلزم هزینه ی زیادی هستند و در آن ها ریسک به خطر افتادن سلامتی مادر نیز وجود دارد. برای مدل سازی حرکت میکرو ارگانیسم ها، از جمله اسپرم انسان، روش های متعددی تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است. روشی که در این پایان نامه به کار رفته است، روش شبیه سازی عددی مستقیم با استفاده از معادلات کامل ناویه استوکس و ساده سازی های مربوطه می باشد. روش عددی حل این معادلات، روش اجزاء محدود است که با استفاده از بسته ی نرم افزاری مناسب، روش مذکور پیاده شده و اثر پارامترهای مختلف موج و شرایط مختلف محیط سیال بر شنای مدل محاسباتی میکروارگانیسم سنجیده شده و نتایج مربوطه در قالب مناسب ارائه خواهد شد.

مساله اصلی در گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان سیال ، تخمین جملات کنوکسیونی روی وجوه سلول با استفاده از گره های مجاور است . در ابتدا روش بالادست با دقت مرتبه اول برای گسسته کردن شار کنوکسیونی مورد استفاده قرار می گرفت. محققین تلاشهای زیادی برای یافتن اسکیمهایی با دقت مرتبه بالاتر کردند. با وجود حل موفقیت آمیز مشکل دقت ، موضوعات پیچیده دیگری در زمینه پایداری عددی و محدود کنندگی فیزیکی پیش آمد، این مساله منجر به تلاش برای یافتن اسکیمهایی شد که علاوه بر دقت بالا، نتایج فیزیکی قابل قبولی ارائه داده و از نظر عددی پایدار باشند. اسکیمهای مرتبه اول ( مانند بالا دست ) از نظر عددی پایدار هستند اما در مواردی که میدان جریان نسبت به خطوط شبکه مایل بوده و متغیر وابسته دارای گرادیان غیرصفر در جهت عمود بر جریان می باشد ، خاصیت پخشی نتایج بالا است ، این پخش عددی ناشی از روش بالادست برای پایداری عددی مطلوب است اما اغلب منجر به نتایج بسیار نادرست مخصوصا در گرادیانهای شدید می شود. برای غلبه براین نقص و افزایش دقت نتایج ، محققان اسکیمهای مرتبه بالای مختلفی ارائه کرده اند. نتایج حاصل از اسکیمهای مرتبه بالا بسیار دقیقتر از اسکیم بالادست مرتبه اول و بسیار پایدارتر از اسکیم تفاضل مرکزی مرتبه دوم است ، اما زمانی که عدد پکله محلی نسبت جابجایی به پخش ) بالا بوده و گرادیانهای شدید در خواص جریان وجود داشته باشد باعث ایجاد نوسان در نتایج می شود. یکی از روشهای محدود کردن این نوسانات استفاده از فرمولبندی متغیر بی بعد شده ( ‏‎nvf(normalized variable formulation است . روش ‏‎nvf‎‏ زمینه کاری خوبی برای توسعه اسکیمهای مرتبه بالا ایجاد کرده است طوری که هر سه خاصیت سادگی اجرا ، دقت بالا و محدود کنندگی را تواما دارا می باشد.