در طی سه دهه اخیر، روابط تجربی ساده شده برای ارزیابی سریع انتشار دینامیکی آلودگیها ارائه شده است. مدلهای جدید ریاضی فرمولهای دقیقتر و منطبق تر بر فیزیک مسئله را می توانند به کار برند. در اکثر موارد، مدل سازی ریاضی ابزار قوی و مناسبی نه تنها برای محاسبه سریع سرنوشت آلودگی ها بلکه برای شبیه سازی عملیات پاکسازی می باشند. اکنون شبیه سازی کامپیوتری محیط های دریایی یکی از حوزه های مورد علاقه پژوهشگران شده است. مدلهای عددی به طور گسترده به عنوان یک مولفه مهم برای جلوگیری از احتمال وقوع حوادث و مدیریت ساحلی می باشند. اینگونه مدلها به عنوان یک ابزار واقعی برای پیش بینی حرکت آلودگیها و انتخاب روشهای مقابله و محافظت منابع واقع در مناطق ساحلی استفاده می گردند. یکی از مهمترین کاربردهای استفاده از چنین مدلهای هیدرودینامیکی برآورد حرکت سطحی لکه نفت و پیش بینی انتقال و سرنوشت آن می باشد. بنابراین مدل حاضرکه یک مدل سه بعدی است برای چنین منظوری برای خلیج فارس پیشنهاد و تهیه شده است. منطقه خلیج فارس در زمینه تولید و انتقال نفت در دنیا اشتهار یافته است و برخی پژوهشها قبلا به منظور تهیه یک اطلس هیدرودینامیکی، شبیه سازی و اعتبار دهی وقایع نفتی و بالاخره تهیه نقشه مسیرهای خطر از جنبه رها سازی نفت بر اساس شرایط بحرانی دریا انجام یافته است. اگرچه مطالعاتی در زمینه پخش و انتشار لکه های نفتی برای خلیج فارس انجام شده است، ارائه روشهای پر راندمان همواره مورد نیاز بوده است. بنابراین هدف اصلی پژوهش حاضر، تهیه یک مدل سه بعدی برای تولید میدان دینامیکی در خلیج فارس به عنوان ابزاری در تعیین موقعیت لکه نفت رها شده و ارائه مقصد آن در بازه مورد نظر می باشد. این مدل نشان داده است که چگونه می توان از یک تقریب ژئوستروفیک برای تولید یک چارچوب دینامیکی و محاسبه حرکت در مقیاس مکان وزمان بزرگ بهره برداری نمود. این مدل در واقع از خصوصیات اساسی فیزیکی حرکت زمین بهره جسته است و در اینجا از آن به عنوان یک مدل جدید هیدرودینامیکی برای حوزه خلیج فارس که دارای جریانات جزر و مدی و نوسانات مربوط به آن می باشد یاد شده است. معادلات هیدرودینامیکی شامل معادلات بقای جرم و ممنتوم برای آبهای کم عمق مورد توجه قرار گرفته و ساده شده است. استفاده از نظریه امواج کلوین در مقایسه با مدل هیدرودینامیکی دیگری که معرفی شده است در کوتاه مدت به طور متوسط تا میزان 15 درصد نتایج بهتری ارائه داده است. از یک میدان باد با استفاده از داده های میدانی استفاده شده است و یک فایل داده ها شامل میدان باد، توپوگرافی بستر، مولفه های جزر و مدی، نوسانات سطح آب و سرعت سطحی آب در بازه زمانی مورد نظر تهیه شده است. به منظور مقایسه الگوی جریان از بخش هیدرودینامیکی نرم افزار mike-hd استفاده شده است. عملکرد این مدل به وسیله داده های اندازه گیری در نقاط مشخص و به منظور کالیبراسیون آن مورد توجه قرار گرفته است تا بتواند مبنای مقایسه نتایج محاسبه شده از طریق استفاده از نظریه امواج کلوین باشد. در واقع نتایج مدل ساده که تعیین میدان دینامیکی با استفاده از نظریه کلوین می باشد، داده های اندازه گیری و مدل پر هزینه (mike) مقایسه شده اند و انطباق مناسبی مشاهده شده است. استفاده از نظریه امواج کلوین به عنوان یک مدل هیدرودینامیکی جایگزین، نه تنها قادر به برآورد الگوی جریان به روشی ساده و با سرعت زیاد می باشد بلکه نتایج بهتری در بازه مورد بررسی چه به لحاظ الگوی جریان و چه در راستای تعیین موقعیت لکه ارائه نموده است. در واقع، این پیش بینی با در نظرگرفتن تاثیرات میدان باد و جزر و مد که اثر آن بیش از حدود 60% کل اثرات پیرامونی در افزایش مساحت لکه تخمین زده شده است، می تواند به تهیه یک سناریوی جمع آوری لکه از روی آب منجر گردد. مدل توسعه داده شده به عنوان کاربرد در پیش بینی مسیر لکه و تعیین موقعیت، ضخامت و سطح آن بهره گیری شده است. همچنین در صد نفت تبخیر شده، حل شده و امولسیون شده و نیز میزان نفت باقیمانده بر روی سطح آب بررسی گردیده است. مقایسه انتشار واقعی لکه با توجه به داده های در دست و مقدار محاسبه شده توافق مناسبی نشان داده است. در مطالعه ای موردی در رابطه با یک حادثه نمونه، حدود 25 درصد از نفت ریخته شده تبخیر و 19 درصد آن به ذرات معلق تبدیل یافته است. همچنین حدود 20 درصد به داخل ستون آب نفوذ نموده است به طوری که پس از 5/1 روز تنها حدود 36 درصد نفت بر روی آب باقیمانده است. بنابراین، خروجی اصلی این پژوهش ارائه یک برآورد ساده برای تعیین الگوی جریان با استفاده از نظریه امواج کلوین در بررسی های کوتاه مدت انتشار لکه نفت می باشد. توانایی استفاده از میدان باد و داده های میدانی به ایجاد سهولت در بهره برداری از این روش ساده و پر سرعت منجر شده است. همچنین سهولت و ارائه کاربردی مدلسازی مسیرحرکت نفت به منظوربررسی آثار زیست محیطی و تعیین مسیر لکه برای آماده سازی نقشه های مناطق خطر آفرین در نواحی شمالی خلیج فارس از جنبه ریزش و انتشار نفت براهمیت این پژوهش می افزاید.

در بین سیستم های رانش دریایی می توان از سیستم دو پروانه ای با چرخش معکوس به عنوان یکی از پربازده ترین انواع سیستم پروانه ای اشاره کرد که علاوه بر ایجاد تراست بیشتر، موجب بهبود مصرف انرژی و تعادل عکس العمل گشتاور ناشی از سیستم پیش برنده در شناورهای زیر سطحی و اژدرها می شود. در کار حاضر، با استفاده از یک نرم افزار تجاری، به حل عددی و بررسی جریان لزج تراکم ناپذیر اطراف یک سیستم دو پروانه ای با چرخش معکوس ، شامل دو پروانه یکسان و پنج پره، پرداخته شده است و مشخصات عملکردی آن شامل ضرایب تراست، گشتاور و بازدهی حاصل از دوران پروانه ها بررسی شده است. در این تحلیل از روش مش لغزان و به صورت غیر دائم برای یک شبکه بی سازمان که اطراف پروانه ها توزیع شده است استفاده گردید. در این مطالعه ابتدا تاثیر فاصله دو پروانه در مشخصات عملکردی برای دو پروانه باسرعت دورانی یکسان و در شرایط ورودی جریان یکنواخت (شرایط آب باز) مورد بررسی قرار گرفت. سپس تاثیر نسبت دوران دو پروانه نسبت به یکدیگر بر روی مشخصات عملکردی سیستم برای یک فاصله بین پروانه ای معین و در شرایط آب باز بررسی شد و در پایان مقایسه ای بین عملکرد سیستم در دو حالت آب باز و حالت جریان ورودی غیر یکنواخت ناشی از یک شناور زیرسطحی ارائه شده است. نتایج حاصل شده نشان دادندکه با کاهش فاصله بین دو پروانه بطور کلی گشتاور اعمال شده به بدنه کاهش می یابد ولی ضرایب نیروی تراست و بازدهی با کاهش فاصله ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابند. بررسی توزیع نیروی محوری تولید شده در طول شعاع پره ها نشان داد که 20% ابتدایی و پایینی هر دو پروانه کمترین سهم را دارد و همچنین 40% خارجی آنها بیشترین سهم را در تولید نیروی محوری یر عهده دارند. در تحلیل اثر نسبت چرخش نیز معین شد با افزایش نسبت چرخش و اثر القایی پروانه پشتی بر پروانه جلویی نیز افزایش می یابد تا جایی که در چرخش پروانه جلویی اختلال ایجاد می کند و باعث افت بازدهی سیستم می شود. همچنین با افزایش نسبت چرخش، شروع این اختلال به سمت بارگذاری سنگینتر( ضریب پیشروی پایین تر) حرکت می کند. بررسی جریان اطراف سیستم در جریان غیر یکنواخت حاصل از یک شناور زیرسطحی در یک سرعت مشخص نشان می دهد که ضرایب هیدرودینامیکی در این حالت از ضرایب متناظر در حالت آب باز معادل با سرعت شناور بیشتر هستند. برای جریان غیر یکنواخت روند توزیع نیرو تقریباً نسبت به حالت آب باز یکسان است. همچنین در مقاطع بالایی پره کاهش درصد نیروی محوری برای جریان غیر یکنواخت نسبت به حالت آب باز، برای هر دو پروانه جلویی و پشتی، وجود دارد. این در حالی است که در مقاطع پایینی درصد نیروی محوری برای جریان غیریکنواخت افزایش می یابد که البته این تغییرات ناچیز و به علت ساختارپروفیل سرعت در جریان غیر یکنواخت است.

با توجه به نیاز روز افزون به تولید انرژی با بازده بالا که بخش عمده ای از آن از توربین های گازی تامین می شود، در طول سالیان گذشته پژوهش های متعددی در این زمینه انجام شده است. اما با توجه به پیچیدگی بسیار جریان روی پره ها و محدودیت های مختلف ، همچنان شبیه سازی عددی و اندازه گیری آزمایشگاهی جریان در مناطق حساس توربین گاز موضوع تحقیقات امروزی است. پس از دهه ها تحقیق ، امروزه افزایش بیشتر کارایی توربین مشکل و مشکل تر شده است و نیاز به درک عمیقی از میدان سه بعدی و پیچیده ی جریان دارد. تحقیق حاضر به بررسی فیزیک جریان در ناحیه ی نوک پره به کمک شبیه سازی عددی در یک نرم افزار تجاری می پردازد. نوک پره های روتور توربین گاز نه تنها یکی از عوامل اصلی تولید افت آیرودینامیکی هستند، بلکه عاملی محدود کننده برای عمر پره نیز محسوب می شوند. لقی بین نوک پره و بدنه در حضور اختلاف فشار بین دو سمت فشاری و مکشی پره موجب می شود جریان نشتی با شتاب بالا از این گپ عبور کند. تقابل این جریان با جریان اصلی مجرا در سمت مکشی پره باعث ایجاد گردابه ی نشتی و تولید افت زیاد می شود ؛ از طرف دیگر سرعت بالا و اصابت جریان داغ به سطح پره، ضریب انتقال حرارت بالایی را روی نوک پره ایجاد می کند. در این پایان نامه، هندسه ی نوک حفره دار که در مطالعات قبلی نسبت به طرح های دیگر در کنترل جریان نشتی موفق تر و عملی تر تشخیص داده شده است، با هندسه ی تخت برای عمق های مختلف حفره، لقی های بین 1 تا 3% پهنای پره و نیز دو زاویه برخورد خارج از نقطه طرح مقایسه شده و توزیع کمیت های دبی نشتی، افت جریان در طول مجرا و در صفحه ی خروجی، زاویه ی خروجی گاز و ضریب انتقال حرارت مورد تحلیل قرار گرفته است. شبیه سازی ها در حالت ردیف پره ی خطی و منطبق با یک تحقیق آزمایشگاهی انجام گرفته است. توزیع انتقال حرارت روی نوک و توزیع فشار در مقطع میانی پره توافق قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد. پس از مقایسه ی چند مدل آشفتگی، مدل دومعادله ای در پیش بینی انتقال حرارت عملکرد بهتری نشان داد. نتایج نشان می دهد با افزایش لقی کمیت های افت جریان ، دبی نشتی و انحراف گاز خروجی بصورت خطی افزایش می یابد که شیب افزایش با افزایش ارتفاع شیار کاهش یافته است. نوک های حفره دار در همه ی لقی ها مقدار این کمیت ها را کاهش می دهند. در هر لقی ارتفاع مناسبی برای شیار وجود دارد که کمترین افت را ایجاد می کند. ارتفاع شیار 1/2% در لقی های کوچک و ارتفاع شیار 2/4% در لقی 3% کارایی بهتری نشان می دهند، بطوری که در لقی 5/2% هر دو ارتفاع تقریبا کاهش افت یکسانی ایجاد می کنند. نتایج حل حرارتی نشان می دهد با افزایش لقی مقدار متوسط کلی ضریب انتقال حرارت روی سطح نوک تخت، تا لقی 2% افزایش و در لقی های بزرگتر کاهش می یابد. برای هندسه های شیاردار این کمیت افزایش اما شیب افزایش آن با افزایش لقی کاهش یافته است. متوسط ضریب انتقال حرارت نوک های شیاردار در تمامی حالات کمتر از مقدار آن برای نوک های تخت است و مقدار آن با افزایش ارتفاع شیار کاهش می یابد. طبق نتایج حاصله، برای پروفیل پره ی مورد مطالعه در این تحقیق، مقدار ضریب انتقال حرارت نوک پره نسبت به کمیت های آیرودینامیکی بیشتر تحت تاثیر تغییر ارتفاع شیار نوک پره قرارمی گیرد

توربین های گاز در صنایع مختلف کاربرد های بسیاری دارند. افزایش دمای ورودی در توربین های گازی باعث افزایش راندمان آنها خواهد شد. با توجه به محدودیت دمایی آلیاژهای مورد استفاده در ساخت توربین های گازی، به راه حلی برای کاهش دمای اجزای توربین به خصوص پره های توربین نیاز است. خنک کاری پره های توربین به صورت داخلی و خارجی انجام می شود. در خنک کاری داخلی با عبور سیال سرد از درون پره ها دمای آنها کاهش می یابد. در خنک کاری خارجی سیال خنک با ایجاد یک لایه محافظ، از برخورد مستقیم جریان داغ با بدنه پره ها جلوگیری می کند. با توجه به مشکلات و هزینه های بالا در انجام کارهای تجربی، تحقیقات عددی بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. در این شبیه سازی عددی، مدل هندسی و شبکه محاسباتی به کمک نرم افزار گمبیت ایجاد شده است. ضریب انتقال حرارت در نوک پره بیشترین مقدار خود را داراست، به همین دلیل در تحقیق حاضر و اکثر کارهای مشابه سوراخ های خنک کاری در لبه پره واقع شده است. از نرم افزار فلوئنت نیز برای حل معادلات حاکم و تحلیل جریان استفاده شده است. با توجه به مغشوش بودن جریان در توربوماشین ها استفاده از معادلات اغتشاشی مناسب برای مدل کردن اغتشاشات جریان یکی از مسائل مهم در تحلیل حرارتی جریان های موجود در توربین ها است. در پژوهش حاضر نیز برای یافتن مدل اغتشاشی مناسب ابتدا از چندین مدل اغتشاشی برای حل مساله استفاده شد. مدل های اغتشاشی مورد بررسی مدل های دو معادله ای k-?، k-? و. مدل چهار معادله ای v2f است. صحت نتایج بدست آمده از طریق مقادیر گزارش شده در کارهای تجربی تأیید شده است. بهترین پیش-بینی ها توسط مدل های k-?-sst و v2f انجام شده که به دلیل هزینه محاسباتی بالا از مدل اغتشاشی v2f استفاده نشده است. به دلیل اینکه در مدل اغتشاشی k-?-sst ازتابع دیواره استفاده نشده، نیاز به شبکه محاسباتی مناسب در کنار مرز پره باعث افزایش حجم شبکه محاسباتی شده است. پیش بینی های انجام شده در سمت فشاری انطباق بسیار خوبی با نتایج تجربی دارد اما در سطح مکشی به دلیل ناپایداری های ایجاد شده در جریان نتایج بدست آمده با نتایج تجربی انطباق خوبی ندارد. در اکثر کارهای تجربی و عددی انجام شده در این زمینه پره های توربین به صورت ثابت و بدون حرکت مورد بررسی قرار گرفته اند در حالیکه در شرایط واقعی پره-های توربین با سرعت بالا در حال دوران هستند. در پژوهش حاضر ابتدا با استفاده از مقادیر آزمایشگاهی گزارش شده برای شرایط مرزی، به بررسی حرارتی جریان اطراف پره های توربین در حالت وجود و عدم وجود خنک کاری لایه ای پرداخته شده، سپس با تغییر پارامترهای موثر در خنک کاری به بررسی چگونگی تغییر ضریب انتقال حرارت پرداخته شده است. بعد از بررسی پره در حالت ساکن به بررسی اثر دوران بر خنک کاری لایه در حالت متحرک پرداخته شده است. دما و دبی سیال خنک از پارامترهای مهم در خنک کاری لایه ای پره های توربین است. در حالت ساکن نشان داده شده که با تغییر دمای سیال خنک تغییر چندانی در ضریب انتقال حرارت بر روی بدنه پره ایجاد نشده است. با کاهش دمای سیال خنک فقط در نواحی کوچکی از ناحیه فشاری پره کاهش اندکی در ضریب انتقال حرارت ایجاد شده است. افزایش دبی سیال خنک در حالت ساکن تا 1 درصد جریان گرم اصلی در کاهش ضریب انتقال حرارت مفید بوده درحالیکه با افزایش بیشتر دبی سیال خنک ضریب انتقال حرارت در قسمت هایی از بدنه پره افزایش می یابد. در حالت متحرک با سرعت دوران کم و متوسط افزایش دبی سیال خنک تا 5/1 درصد باعث کاهش ضریب انتقال حرارت خواهد شد، در حالیکه در سرعت های دوران بالا، با افزایش دبی سیال خنک تا 1 درصد جریان گرم اصلی، ضریب انتقال حرارت کاهش خواهد یافت و با افزایش 5/1 درصدی سیال خنک در قسمت هایی از بدنه پره ضریب انتقال حرارت در اثر افزایش اغتشاشات افزایش خواهد یافت.

امروزه شبیه سازی های رایانه ای به عنوان ابزاری مناسب در کنار فعالیت های آزمایشگاهی، کمک شایانی به فهم پدیده های فیزیکی می کند. به دلیل محدودیت های آزمایشگاهی در مقیاس میکرو و نانو، علم محاسباتی نانو به عنوان مکمل علوم آزمایشگاهی، محققان را در فهم پدیده ها در مقیاس میکرو و نانو یاری می نماید. در این میان روش شبیه سازی دینامیک مولکولی، به عنوان یک روش معین، در میان روش های شبیه سازی مولکولی، در سال های اخیر مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پژوهش هدف ما شبیه سازی جریان پوازی درون نانو کانال هاست. مهم ترین عامل در به دست آوردن خواص صحیح جریان نزدیک دیواره جامد، شبیه سازی مناسب دیواره و تقابل آن با سیال نزدیک دیواره است. یکی دیگر از عوامل مشخص کننده صحت شبیه سازی، ضرایب انطباق سطح هستند. که در این رساله، تمرکز ما بر روی شبیه سازی دیواره با استفاده از مدل های معرفی شده و به دست آوردن بهترین مدل ها در شرایط مرزی مختلف است. در این رساله هر دو فاز مایع و گاز آرگون در نظر گرفته می شود و نتایج برای آن ها محاسبه می گردد. بدین منظور ابتدا جریان پوازی درون نانوکانال پلاتینی با ذرات مایع و گاز آرگون محصور شده در آن، با اعمال توابع پتانسیل مناسب شبیه سازی می شود، سپس ذرات دیواره از دامنه حل حذف می شوند و به جای آن ها از مدل های تصادفی، به منظور پیش بینی سرعت برگشت ذرات از سطح، استفاده می کنیم. در این شبیه سازی ها در برخی از مدل های ارائه شده، نیاز به دانستن ضریبی به نام ضریب انطباقی خواهیم داشت که این ضرایب از شبیه سازی جریان با استفاده از مدل دیواره واقعی محاسبه می شوند. بدین دلیل، این ضرایب از شبیه سازی جریان با در نظر گرفتن دیواره واقعی، محاسبه می شوند و در شبیه سازی جریان پوازی با اعمال مدل های دیواره تصادفی، قرار داده می شوند. در نهایت هر یک از شبیه سازی ها یا به عبارت دیگر، نتایج مدل های تصادفی دیواره را با نتایج دیواره واقعی، مقایسه می نماییم. نتایج مهم و کاربردی از این تحقیق و پژوهش به دست آمد که مهم ترین آن ها، آن است که در این گونه شبیه سازی ها با توجه به کاهش ذرات دامنه حل، زمان شبیه سازی را کاهش می یابد، در حالی که خواص سیال بدون کمترین تغییری محاسبه می شود. با توجه به گسترش روزافزون استفاده از نرم افزارهای منبع آزاد و رویکرد مثبت محققان نسبت به این گونه بسته های نرم افزاری، شبیه سازی های مولکولی نیز پیشرفت قابل توجهی در این زمینه داشته است، یکی از بسته های نرم افزاری مهم و پرکاربرد، بسته نرم فزاری lammps است، پیشرفت این بسته به گونه ای بوده که در سه سال اخیر بالغ بر صدها کد توسط محققان دانشگاه های مختلف بدان اضافه شده است. در این رساله نیز از این بسته نرم افزاری به همراه اضافه نمودن کدهای مورد نیاز در آن (مدل های دیواره و محاسبه ضرایب انطباقی) با استفاده زبان برنامه نویسی c++ و مطابق با قواعد کتابخانه mpi (همسو با کدهای پردازش موازی در lammps)، در پیشبرد اهداف پژوهش استفاده می گردد.

یکی از مهم ترین قسمت های سیستم های مرتبط با وسایل میکرو و نانو، مجاری هستند که به منظور انتقال سیال با اهداف مختلفی مانند انتقال حرارت، جابجایی مواد و سوخت رسانی مورد استفاده قرار می گیرند. این مجاری با توجه به ابعاد این تجهیزات، دارای طول مشخصه ای در مقیاس میکرو و نانو هستند. با توجه به کاربرد گسترده نانو کانال ها، شناخت رفتار سیال در نانوکانال ها سهم بزرگی در پیش بینی خواص این نوع سیستم ها بر عهده دارد. لذا باید روش مناسبی برای تحلیل این کانال ها پیش بینی شود. با توجه به محدودیت های سخت افزاری در تحلیل رفتار جریان در مقیاس میکرو و نانو، شبیه سازی های عددی به عنوان مکمل روش های آزمایشگاهی، روش مناسبی برای شبیه سازی این نوع سیستم ها هستند. علاوه بر این با توجه به حساسیت اندازه گیری در این وسایل باید یک روش شبیه سازی را در نظر گرفت که از دقت بالایی برخوردار باشد. از این رو در این پژوهش از روش شبیه سازی دینامیک ملکولی، استفاده می شود، که یک روش دقیق شبیه سازی سیستم های ملکولی بر مبنای قانون دوم نیوتن است و برای پیش بینی رفتار بین ذره ای میان ذرات به کمک مکانیک آماری به کار می رود. یکی از فرضیات کلاسیک مورد استفاده در مکانیک سیالات محیط های پیوسته، شرط مرزی عدم لغزش است، که در تشریح جریان در مقیاس های ماکرو موفق عمل کرده است اما مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهند که این شرایط به علت امکان لغزش سیال نسبت به دیوار در مقیاس میکرو و نانو نیاز به بازنگری دارند. با اعمال شرایط مرزی لغزشی در دیواره نتایج بدست آمده از حل های عددی و تحلیلی به مقادیر عددی نزدیکتر شد، اماهمچنان اختلاف قابل توجهی در نتایج وجود داشت با بررسی ها و مطالعات انجام شده بر جریان سیال در میکرو و نانو کانال ها با جنس و زبری نسبی متفاوت، دانشمندان متوجه تاثیر متفاوت و قابل توجه زبری سطح بر جریان در ابعاد میکرو و نانو شدند.از این رو در این پژوهش با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک ملکولی اثر انواع هندسه زبری سطح بر روی مشخصه های جریان آرگون مایع در یک نانوکانال مورد بررسی قرار گرفته است. انواع هندسه زبری به کار برده شده در این پژوهش شامل هندسه های مستطیلی، ذوزنقه ای، مثلثی و استوانه ای و همچنین هندسه زبری با المان-های شطرنجی شامل کروی و مکعبی است و تأثیر پارامترهای ارتفاع زبری، فاصله بین المان های زبری و نسبت عمق انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ارتفاع زبری و فاصله بین المان های زبری تأثیر قابل توجهی بر روی مشخصات جریان دارد. در واقع با افزایش ارتفاع زبری سرعت لغزشی و بیشینه سرعت کاهش، و میزان نوسانات چگالی افزایش می یابد. به علاوه کاهش فاصله بین المان های زبری کاهش سرعت جریان را به دنبال دارد. همچنین نتایج نشان می دهند میزان نوسانات چگالی مستقل از هندسه زبری است. در سال های اخیر نرم افزارهای متن باز به طور گسترده ای در کاربردهای علمی مثل شبیه سازی ملکولی مورد استفاده قرار گرفته است. لمپس یکی از کاربردی ترین و معروفترین آنها است که در این پژوهش از آن استفاده شده است.

از جمله مهم ترین معادلات حاکم در مکانیک سیالات، معادلات ناویر-استوکس هستند که بدلیل پیچیدگی زیاد و پارامترهای بسیار بدون جواب باقی مانده اند. بعلاوه در ابعاد کوچک بسیاری از معادلات حاکم که در ابعاد معمولی برقرارند، نقض شده و یا از دقت کافی برخوردار نیستند. یکی از پدیده های مهم در جریان سیال داخل مجاری و کانال ها، لغزش سیال است که عموماً در ابعاد معمولی صرفنظر شده و در حل معادلات سیال از شرط عدم لغرش سیال استفاده می شود. درحالی که در ابعاد کوچک و بویژه در مقیاس نانو باید لغزش سیال را در نظر گرفته تا بتوان رفتار جریان سیال را به درستی تحلیل کرد. در تحقیق حاضر قصد داریم تا به تاثیرات پاره ای از پارامترهای مختلف موثر بر لغزش سیال بپردازیم. از جمله اثر تغییر ارتفاع کانال، مقدارتقابل بین ذرات سیال و جامد، زبری سطح، فاصله زبری ها، مقدار سرعت دیواره و اندازه اتمی. لازم به ذکر است که جهت انجام شبیه سازی ها از نرم افزار لمپس استفاده کردیم که یکی از قدرتمندترین پکیج های موجود در شبیه سازی جریان سیالات در مقیاس نانو به شمار می رود. بر اساس نتایج بدست آمده در این پژوهش با افزایش ارتفاع کانال در جریان کوئت با سرعت دیواره ثابت، لغزش سیال کاهش یافته و طول لغزش سیال به مقداری ثابت میل می کند. این تغییرات نیز عموماً به شکل تابع توانی هستند. با افزایش سرعت دیواره نیز لغزش بیشتر شده و در سرعت های بالا چه در کانال صاف و چه کانال زبر، پروفیل سرعت از حالت خطی خارج شده و حتی در سرعت های بسیار بالا بخشی از ذرات سیال در کنار دیواره ساکن بدون تحرک باقی می مانند. افزایش تقابل بین ذرات سیال و دیواره نیز در کانال صاف اثر بسزایی گذاشته و لغزش جریان را کم خواهد کرد. سرعت ذرات سیال در کنار دیوارهای زبر، بسیار نزدیک به سرعت دیواره است و با افزایش سرعت دیواره، لغزش در کانال با هر دو دیواره زبر بصورت تقریباً خطی افزایش می یابد. در کانال زبر نیز، با افزایش ارتفاع زبری و یا کاهش فاصله بین زبری ها، طول لغزش بشدت کاهش یافته و در این شرایط جریان توسط زبری ها بلوکه شده و سرعت لغزشی و طول لغزش هر دو منفی خواهند شد. زبری مستطیلی نیز در تمامی حالات بیشترین مقاومت در برابر جریان سیال را ایجاد کرده و زبری های مثلثی راست و چپ نیز عموماً رفتاری مشابه یکدیگر دارند. افزایش پریود زبری نیز معادل صاف تر شدن کانال بوده و لغزش را بیشتر خواهدکرد.

امروزه، مشکلات زیست محیطی، هزینه زیاد انرژی و کاهش منابع سوختی به عنوان واقعیت های زندگی در آمده اند که بررسی کلیه فرایندهای انرژی بر را در راستای بهبود بازده کلی آنها اجتناب ناپذیر می سازد. در هر فرایند صنعتی که مبتنی بر انتقال مایعات از یک سطح فشار به سطحی دیگر است، از پمپ ها به عنوان یک بخش اصلی در آن فرایندها استفاده می گردد و به این دلیل پمپ ها یک مصرف کننده اصلی انرژی به شمار می روند. در این پایان نامه، اجزاء مختلف یک درایو موتور القایی- پمپ و همچنین مدل تلفاتی هریک از اجزاء درایو مورد بررسی قرار گرفته و برای هریک از اجزاء درایو مدلی ارایه شده است که با وجود دارا بودن دقت مناسب، به محاسبات پیچیده و اضافی نیز نیازی نداشته باشد. همچنین جهت مدل سازی پمپ و سیستم هیدرولیکی که یک سیستم غیرخطی وپیچیده می باشد، از شبکه عصبی استفاده شده است. روشهای مختلف بهینه سازی بازده در درایو موتور القایی مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده است که مناسب ترین روش جهت بهینه سازی بازده در درایو موتور القایی- پمپ، روش جستجو گر حداقل تلفات می باشد. ازجمله ایرادات موجود در روش جستجوگر حداقل تلفات، کند بودن این روش و نوسان حول نقطه بهینه می باشد. روش جداول جستجو نیز به عنوان یک روش کنترلی مبتنی بر آزمایش عملی مطرح می باشد، ازجمله ایراداتی که در روش جداول جستجو وجود دارد این است که در عمل تعداد نقاطی راکه می توان آزمایش نمود محدود می باشد و همچنین درصورتی که به مرور زمان مشخصات موتور و بار تغییر نمایند این جداول باید مجدداً تهیه شوند. در این پایان نامه، یک روش کنترل جستجوگر فازی جهت کنترل بهینه بازده در درایو موتور القایی- پمپ ارایه گردیده است. کنترل کننده پیشنهادی، با تلفیق روش جداول جستجو و روش جستجوگر حداقل تلفات و درنظر گرفتن تمهیدات لازم در طراحی توانسته است تا حدود زیادی مشکلات موجود در هر دو روش را کاهش دهد.

اهمیت ارتباط مسائل زیست محیطی دریایی با ریزشهای نفت و زیانهای ناشی از آن ، به توسعه مدل های عددی به منظور پیش بینی انتقال و سرنوشت لکه های نفتی منجر شده است. وقتی آلودگی نفتی از یک منبع نقطه ای به محیطی تخلیه می شود، برحسب خصوصیت آن آلاینده، دمای محیط، غلظت سایر مواد درون آب و وزش باد و دیگر عوامل، آلودگی تخلیه شده به محیط شروع به پخش شدن در راستای افقی و عمودی می کند. با توسعه علم کامپیوتر، کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی در صنایع دریایی امکان پذیر و عملی شد. این محاسبات دریچه ای تازه از دقت را گشود. در این مقاله از نرم افزار مایک3 برای مدلسازی انتشار لکه نفتی در منطقه عسلویه در ماه های آگوست و سپتامبر سال 2008 میلادی استفاده شده است. به همین منظور در ابتدا تنگه هرمز به عنوان مرز ورود جریان آب به منطقه خلیج فارس در نظر گرفته شده است. سپس سری زمانی نوسانات سطح آب جزیره هنگام که نزدیک ترین منطقه به تنگه هرمز می باشد، به عنوان یکی از شرایط مرزی به مدل اعمال شده است. همچنین سری زمانی سرعت و جهت باد در منطقه عسلویه به عنوان دیگر شرط مرزی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این، برای حل معادلات هیدرودینامیکی اغتشاشی ناویر استوکس از فرمول اسماگورینسکی که تطابق خوب آن با نتایج تجربی احراز گردیده، استفاده شده است. نتایج سرعت و نوسانات آب ترمینال عسلویه نیز با داده های میدانی به دست آمده از جریان سنج ها و بویه ها مقایسه و صحت آنها احراز گردیده است. سپس با اعمال میدان سرعت به دست آمده از ماژول هیدرودینامیکی و اعمال آن به مدول تحلیل لکه نرم افزار، میزان تبخیر، امولسیون و سرنوشت لکه نفتی در منطقه برای مهار گسترش آلودگی به دست آمده است. نتابج مطالعات موردی نشان می دهد که مدل قادر است سرنوشت لکه نفتی را با دقت خوبی و در مدت زمانی کوتاه پیش بینی کند. همچنین بر طبق نقشه های ریسک، لکه نفتی به سمت سواحل حرکت کرده و به سواحل نزدیک عسلویه خسارت زده است. بر طبق این نتایج در سال 2008 حرکت لکه نفتی به سمت شمال غرب منطقه عسلویه بوده و در پایان بازه زمانی بنادر سیراف و کنگان آلوده شده اند. مساحت سطح آلوده شده در محدوده ی 62 کیلومتر مربع تخمین زده شده است. در سال 2012 نیز این گسترش به سمت جنوب عسلویه به علت وزش بادهای شمال غربی بوده و خلیج نایبند آلوده شده است. در این سال سطح منطقه ی پوشیده شده با لکه نفتی در حدود 28 کیلومترمربع می باشد. در پایان نتایج نشان می دهد که نیروی باد، نقش موثری در فرآیندهای استهلاک لکه نفتی مانند تبخیر و امولسیون نفت در آب دارد. بر اساس تحقیقات، نفت تبخیری در حدود92 درصد و میزان امولسیون 69 درصد افزایش یافته است. همچنین میزان حلالیت در حدود 17 درصد کاهش را نشان می دهد. بنابراین مقدار نفت باقی مانده در اثر تنش برشی باد به طور متوسط 30 درصد کاهش یافته است.

در تحقیق حاضر رفتار حرارتی و هیدرودینامیکی جریان نانوسیالات در مبدل های حرارتی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور دو نوع نانوسیال با نانوذرات معلق یکسان آلومینا (γ-al2o3) و سیالات پایه متفاوت مورد بررسی قرار می گیرد. نانوسیال اول با معلق ساختن نانوذرات آلومینا در آب مقطر ساخته می شود در حالی که نانوسیال دوم از ترکیب همان نانوذره در آب واحد tempered water پالایشگاه اصفهان که حاوی درصد کمی مولیبدات سدیم (با نام صنعتی انرژی 110) است به دست می آید. رفتار حرارتی و هیدرودینامیکی این نانوسیالات با سه غلظت حجمی 0/05، 0/1 و 0/15 درصد در دو مبدل حرارتی پوسته و لوله نوع یک گذر پوسته و دو گذر لوله، و لوله-پره با پره های مستطیل شکل موج دار مورد بررسی قرار گرفته است. اثر غلظت نانوذره، دما و دبی نانوسیال بر ضریب کلی انتقال حرارت (u)، ضریب انتقال حرارت جابجایی (h) و افت فشار (

در این تحقیق، تاثیر اضافه کردن تولید کننده های گردابه ای به میکروکانال های چند لایه ای مورد مطالعه قرار گرفته است. به همین منظور ابتدا چندین نوع تولید کننده گردابه ای از نظر افزایش انتقال حرارت و افت فشار با یکدیگر مقایسه می شوند. با توجه به نتایج، بهترین عملکرد در دو نوع تولید کننده گردابه ای v-شکل با زاویه 45 درجه رو به جریان و بال مثلثی نوع اول رو به جریان مشاهده شد. سپس رفتار جریان و انتقال حرارت میکر کانال های تک لایه ای و دو لایه ای با جهت جریان مخالف در لایه ها بدون تولید کننده گردابه ای مورد مطالعه قرار گرفت. در پایان تاثیر اضافه کردن تولید کننده های گردابه ای v-شکل با زاویه 45 درجه رو به جریان و بال مثلثی نوع اول رو به جریان به میکروکانال های تک لایه ای و دو لایه ای به صورت جداگانه بررسی شد. در این تحقیق پارامتر هایی همچون عدد ناسلت موضعی، عدد ناسلت متوسط، ضریب اصطکاک، ضریب عملکرد، ماکزیمم دمای قطعه الکترونی و مقاومت حرارتی کل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در یک رینولدز یکسان، مقاومت حرارتی کل میکروکانال دو لایه ای با جهت جریان مخالف در کانال ها تقریبا نصف میکروکانال تک لایه ای است. در میکروکانال های تک لایه ای با اضافه شدن تولید کننده های گردابه ای، ماکزیمم دمای قطعه الکترونیکی و مقاومت حرارتی کل کاهش و عدد ناسلت متوسط، ضریب اصطکاک و ضریب عملکرد، افزایش می یابند. عملکرد میکروکانال دو لایه ای همراه با تولید کننده گردابه ای v-شکل با زاویه 45 درجه رو به جریان نسبت به میکروکانال دو لایه ای همراه با تولید کننده گردابه ای بال مثلثی رو به جریان در یک ارتفاع و رینولدز یکسان، بهتر می باشد

چکیده عامل اساسی در توسعه و پیشرفت صنعت حمل و نقل هوایی نوآوریها در زمینه پیشرانش بوده است. در هزاره جدید نیازهای جدیدی در زمینه ایمنی، ظرفیت، مسائل اقتصادی و محیط زیست هستند که رقابت علمی در مورد آنها وجود دارد. برای رسیدن به این اهداف چند مرحله انقلاب در صنعت هواپیمایی برای چند دهه آینده توسط سازمانهای فضایی پیش بینی و در نظر گرفته شده است. این مراحل عبارتند از: انقلاب توربین گاز، دگرگونی در وضعیت قرارگیری موتورها، استفاده از منابع سوخت جدید مانند هیدروژن در توربینهای گازی و در نهایت موتورهای جدید با پیشرانش بر پایه پیل سوختی. در این مطالعه یکی از موارد مرحله دوم از این مراحل چندگانه یعنی نیروی پیشرانش توزیع شده مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از مدل یک هواپیمای جت مسافربری دو موتوره 150 نفره در عدد ماخ 77/0 و ضریب لیفت 55/0 استفاده شده است. حل جریان حول این هواپیما به کمک یک کد تجاری در شرایط مختلف انجام شده است و توزیع ضریب فشار در مقاطع مختلف بال، توزیع فشار، توزیع سرعت و نمودارهای مهم آیرودینامیکی برای این مدل ارائه و با نتایج تجربی تونل باد مقایسه شده است. و تأثیر تعداد سلولهای محاسباتی و نوع مدل اغتشاش مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه تعداد موتورها از یک موتور بر روی هر بال تا هشت موتور اضافه شده است و تأثیر آن در ضریب درگ هواپیما ارزیابی شده است. نتیجه این ارزیابی کاهش در نیروی درگ سیستم پیشرانش، افزایش در نیروی درگ بال و در نهایت افزایش 2 تا 4 درصدی در نیروی درگ کل هواپیما بنا به تعداد موتورهای بکار رفته می باشد که عمده این تغییرات ناشی از تغییرات مولفه درگ فشاری می باشد. معادلات حاکم شامل معادلات ناویر-استوکس هستند که برای حل آنها از روش متوسط گیری رینولدز با مدل اغتشاش اسپالارت-آلماراس و sst ?-? استفاده شده است. معادلات دیفرانسیل حاصل با روش حجم محدود به یک دستگاه معادلات جبری تبدیل گشته و به طور همزمان حل گردیده اند. شبکه بندی انجام شده از نوع ترکیبی می باشد به طوری که در نزدیکی هواپیما از نوع سازمان نیافته و در فاصله دورتر از نوع سازمان یافته می باشد.

چکیده شناورهای زیردریایی امروزه کاربرد فراوانی در عملیات نظامی، کشف منابع نفتی، دریاشناسی و غیره دارند. پیش بینی نیروهای هیدرودینامیکی وارد بر شناور، به منظور کنترل دینامیکی آن و سپس انتخاب سیستم جلوبرندگی، جزء نیازهای اساسی طراحی شناور می باشد. در کار حاضر ابتدا جریان لزج، ترکم ناپذیر و مغشوش اطراف یک شناور زیر آبی با استفاده از یک نرم افزار تجاری و از روش حجم محدود مورد بررسی قرار گرفته است. جریان به صورت دائم فرض شده وحل عددی جریان با استفاده از یک شبکه بی سازمان، متشکل از 2800000 سلول انجام گرفته است. در این شبیه سازی ضرایب هیدرودینامیکی نیروهای وارد بر شناور در حرکت آن با سرعتهای مختلف در بازه 1 تا 24/8 متر بر ثانیه و همچنین بر حسب تغییر زاویه حمله جریان از 12- تا 12+ درجه، برآورد شده است. نتایج بدست آمده از کار حاضر که توافق خوبی با نتایج گزارش شده از یک مرکز پژوهشی دریایی دارند، نشان می دهند که ضریب درگ شناور در زاویه حمله صفر با افزایش عدد رینولدز جریان کاهش می یابد و ضریب لیفت شناور در یک سرعت ثابت با افزایش مقدار زاویه حمله، افزایش می یابد. بررسی میدان جریان در انتهای شناور نشان می دهد که فاکتور دنباله که بیانگر میزان کاهش سرعت متوسط سیال در انتهای شناور می باشد، با افزایش سرعت شناور در بازه سرعت مورد بررسی در حدود 15% کاهش می یابد. در بخش بعدی جریان اطراف یک پروانه پنج پره ای با استفاده از روش مش لغزان و به صورت غیر دائم مورد تحلیل قرار گرفته است. شبکه تولید شده در این بخش شامل 540000 سلول است که به صورت بی سازمان در اطراف پروانه توزیع شده است. این شبیه-سازی در دو حالت ورودی مختلف انجام گرفته است. درحالت اول جریان ورودی به صورت یکنواخت اعمال می شود ( شرایط آب باز) و در حالت دوم جریان غیریکنواخت انتهای شناور که از قسمت قبل بدست آمده است به عنوان ورودی پروانه در نظر گرفته می-شود. نتایج بدست آمده از کار حاضرکه از تطابق خوبی با نتایج حاصل از روش المان مرزی برخوردار است، نشان می دهند که ضرایب نیروی محوری و گشتاور وارد بر پروانه با افزایش ضریب پیشروی کاهش می یابند. بررسی توزیع نیروی محوری تولید شده در طول شعاع پره ها نشان می دهد، 40% خارجی پروانه بیشترین سهم را در تولید نیروی محوری بر عهده دارد و این در حالی است که 20% ابتدایی پروانه کمترین سهم را داراست. بررسی جریان اطراف پروانه در جریان غیر یکنواخت حاصل شده از حرکت شناور در یک سرعت مشخص نشان می دهد که ضرایب هیدرودینامیکی پروانه در این حالت بیشتر از ضرایب متناظر در جریان یکنواختی معادل با سرعت شناور می باشند.

در کار حاضر جریان لغزشی و انتقال حرارت سیال رقیق شده به همراه پرش دمایی در میکروکانال های مستطیلی، ذوزنقه ای، بیضوی و دایره ای مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل معادلات ناویر استوکس و انرژی از روش حجم کنترل استفاده شده و شروط لغزش و پرش دمایی بر روی دیواره اعمال گردیده است. جریان برای اعداد نودسون کوچکتر از 1/0 حل شده و تاثیرات عدد رینولدز در محدوده 1/0 تا 1 و نسبت ارتفاع به عرض کانال(در میکروکانال های مستطیلی و ذوزنقه ای) و یا نسبت اقطار(در میکروکانال بیضوی) در محدوده 2/0 تا 1 بر روی پروفیل سرعت، میدان فشار، میدان دما و همچنین بر روی پارامترهای کلیدی جریان مانند طول ورودی هیدرودینامیکی و حرارتی، ضریب اصطکاک، عدد ناسلت، عملکرد میکروکانال و مقاومت حرارتی میکروکانال مورد تحقیق قرار گرفته است و تفاوت کمی هر یک از این پارامترها در مقاطع مختلف ارائه شده است. در کلیه میکروکانال ها در ناحیه ورودی، بروز پدیده لغزش و رقیق شدن سیال باعث افت شدید ضریب اصطکاک و عدد ناسلت نسبت به شرایط عدم لغزش و عدم پرش دمایی شده است. در دهانه ورودی مقدار f.re و عدد ناسلت برای تمامی میکروکانال ها مقدار محدودی بوده که این مقدار به هندسه و عدد رینولدز وابسته نمی باشد زیرا در دهانه ورودی سیال در حال ورود به کانال بوده و هنوز درک درستی از هندسه و عدد رینولدز ندارد . همچنین در این منطقه در شرایط عدم لغزش وجود گرادیان فشار بالا در کنار دیواره باعث می شود که بیشینه سرعت سیال در کنار دیواره ها رخ دهد و با افزایش عدد نودسن و کاهش گرادیان فشار، مقدار سرعت کنار دیواره کاهش می یابد. با حرکت در طول کانال و نزدیک شدن به منطقه توسعه یافته به علت کاهش گرادیان فشار در مقطع میکروکانال بیشینه سرعت در میانه کانال اتفاق می افتد. پرش دمایی بر روی دیواره ها باعث کاهش نرخ انتقال حرارت شده و بنابراین دمای سیال نسبت به شرایط عدم لغزش وعدم پرش کمتر می باشد. بهترین عملکرد در بین مقاطع مورد بحث مربوط به مقطع بیضوی می باشد که در رینولدز 3/0، نودسن 1/0 و نسبت اقطار یک سوم بالاترین نرخ انتقال حرارت را در ازای کمترین افت فشار داراست.

در بررسی عملکرد یک مبدل حرارتی صفحه ای نوع آرایش جریان، یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار در کارایی مبدل است. یکی از مزایای این نوع مبدل حرارتی قابلیت انطباق با نوع فرآیند است که به واسطه ی تنوع در آرایش گذرها، می توان به میزان انتقال حرارت و دمای سیال خروجی مورد نظر دست یافت و مبدل را برای انجام فرآیند های گوناگون آماده کرد. لازم به ذکر است که ناهمواریها و شیارهای روی صفحات و نیز فاصله بسیار کم آنها از یکدیگر سبب ازدیاد اغتشاش در کانالها می شود بگونه ای که جریان سیال در رینولدزهای پایین نیز مغشوش است. پارامترهایی که نوع آرایش جریان را تعیین می کنند تعدادکانال ها، تعداد گذر هریک از دو سیال، مکان نسبی ورودی تغذیه، موقعیت سیال گرم ورودی و نحوه حرکت سیال درون کانال ها است که از رهگذر تغییر این عوامل، جریان های همسو و ناهمسو، سری و موازی و ... ایجاد می شوند. در این پایان نامه سه نوع مبدل حرارتی صفحه ای شیار دار و نیز آرایش های مختلف یک مبدل صفحه ای با 24 کانال، (به عنوان نماینده ای که بتواند نتایج را به مبدل های صنعتی تعمیم دهد) مدلسازی و پارامتر های موثر در عملکرد مبدل، مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین کانتورهای دما و سرعت و نیز پروفیلهای دما در طول کانالها در تعدادی از آرایش ها تشریح می شود. در کار حاضر حل عددی معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی از طریق یک کد تجاری، به روش حجم محدود و با استفاده از مدل اغتشاشی ، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و صحت نتایج بدست آمده توسط نتایج تجربی، تحقیق می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش تعداد گذر و تعداد کانال ها با جریان ناهمسو، موجب افزایش کارائی مبدل می شود اما روند تغییر تعداد مسیر های ناهمسو، در همه آرایش ها نمی تواند تعیین کننده روند تغییر میزان انتقال حرارت و کارایی مبدل باشد. می توان گفت افزایش توأم این دو پارامتر، افزایش انتقال حرارت در مبدل را به همراه دارد. میزان کارایی در مبدل هایی با آرایش مشابه، برای جریان غیر هم جهت در ورودی، بیشتر از میزان کارایی در مبدل با جریان هم جهت در ورودی است. نقش ورودی جریان سیال دوم، در بعضی مسائل حتی از تعداد گذر نیز بیشتر است. در یک مبدل با تعداد کانال ثابت، افزایش تعداد گذر منجر به افزایش دبی سیال عبوری از کانال ها شده و افت فشار در مبدل را افزایش می دهد. همچنین با افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضریب انتقال حرارت کلی را بالا برده و در نهایت منجر به انتقال حرارت بیشتر در کل مبدل می گردد. هرگاه تعداد کانال های یک گذر بیشتر از یکی باشد، دبی سیال آن گذر بین کانال ها تقسیم می شود. این تقسیم بندی به نسبت کاملا مساوی صورت نمی گیرد، اما دمای سیال ورودی به کانال های یک گذر دقیقا مساوی دمای سیال ورودی به مبدل است. میزان کارایی در مبدل با جریان عمودی، با اختلاف کمی از میزان کارایی در مبدل با جریان قطری و با آرایش مشابه آن، کمتر است.

از نقطه نظر کاربردهای بیولوژیکی و صنعتی، به علت کاربردهای وسیع آب به عنوان سیال عامل و سیال پایه در بسیاری از نانووسیله های صنعتی و پزشکی، به ویژه تجهیزات نانوپزشکی مثل نانوپمپ های پزشکی برای تزریق پیوسته داروها در رگها و بافتهای بدن، و توجه به این مورد که سیال پایه در بسیاری از داروهای تزریقی مایع، آب خالص میباشد، ضروری است که جریان و انتقال ملکولهای آب تحت شرایط فیزیکی مختلف درون نانوکانالهای مختلف بررسی شود. در این تحقیق به روش شبیه سازی دینامیک ملکولی به بررسی تاثیر بار الکتریکی و زبری دیواره بر روی جریان پواسل آب مایع درون نانوکانالهای با دیواره های مختلف صاف و زبر و در حالات مختلف ملکولهای آب با قطبیت و بدون قطبیت پرداخته می شود. پس از اجرای کدهای نوشته شده و استخراج نتایج، چنین نتیجه گیری شده است که وجود بار الکتریکی بر روی دیواره ها باعث تغییرات شدید پروفیلهای چگالی و سرعت، نسبت به حالت دیوار بی بار می شود. وجود زبری، سرعت سیال را در نزدیکی دیوار زبر به میزان زیادی کاهش می دهد و باعث کاهش سرعت متوسط و سرعت بیشینه سیال می شود و با افزایش پهنای زبری، تاثیر زبری بر هر دو پروفیل سرعت و چگالی زیاد می شود. افزایش ارتفاع زبری خیلی بیشتر از افزایش پهنای زبری، پروفیلهای چگالی و سرعت را دچار انحراف و کاهش می کند.

پخش قطره روی سطح جامد کاربردهای زیادی دارد که از جمله ی آنها می توان به پوشش دهی سطحی توربین بخار پاشش سوخت در موتور، پیش رانشها، روکشدهی سطوح ، پاشش رنگ روی سطوح، خنک کنندگی پاششی، چاپگرهای جوهرافشان وحسگرهای زیستی اشاره کرد. امروزه شبیه سازی های رایانه ای به عنوان ابزاری مناسب در کنار فعالیت های آزمایشگاهی کمک شایانی به فهم پدیده های فیزیکی می کند. به دلیل محدودیت های آزمایشگاهی در مقیاس میکرو و نانو، علم محاسباتی نانو به عنوان مکمل علوم آزمایشگاهی، محققان را در فهم پدیده های میکرو و نانو یاری می نماید. دینامیک مولکولی یکی از دقیق ترین شبیه سازی ها در مقیاس میکرو و نانو است که روز به روز استفاده از آن بیشتر می شود.

یکی از روش های موجود برای خنک کردن آب خنک کننده مورد استفاده در کندانسور نیروگاه های حرارتی، استفاده از برج های خنک کن خشک است که دارای مزایای فراوانی است. چون افزایش سرعت وزش باد و همچنین افزایش درجه حرارت محیط، تاثیر به سزایی در پایین آوردن کارایی یک برج خنک کن می تواند داشته باشد، لذا یکی از روش های افزایش کارایی برج خنک کننده خشک در شرایطی که دمای محیط زیاد است، استفاده از اسپری آب به منظور خنک کردن جریان هوای ورودی به مبدل می باشد. آب از اسپری های مخصوصی پاشیده شده و هوای عبوری از قطرات کوچک آب، خنک شده و وارد مبدل می گردد و دمای آب خروجی از برج را کاهش می دهد. کار حاضر ضمن مطالعه کارهایی که در گذشته انجام شده است، سعی در مدل سازی دقیق شرایط کاری برج های هلر به کمک نرم افزارهای gambit وfluent دارد.

چکیده ندارد.

در این پژوهش موتور جدید zee برای خودرو،انواع مختلف آن و چرخه های ترمودینامیکی حاکم بر آن معرفی شده سپس بین این موتور و موتورهای مرسوم که در خودرو برای کاهش نشر آلاینده های ناشی از احتراق مورد استفاده قرار می گیرد مقایسه ای انجام شده و دلیل طراحی این موتور بیان شده است.دراین گام سیکل ترمودینامیکی مافوق بحرانی موتور zee03 مورد مطالعه قرار گرفته است. درگام بعد احتراق در مشعل محیط متخلخل و مزایای آن مورد بررسی قرار گرفته است.در این مرحله بررسی مواد مورد استفاده در محفظه های متخلخل ، ساختارهای مختلف آن و در نهایت شبیه سازی عددی احتراق در محیط متخلخل دو مرحله ای و حل معادلات حاکم بر سیال در محیط متخلخل انجام شده است.در گام سوم با توجه به اینکه جانمایی صحیح دریچه های خروجی و ورودی ، زمان باز و بسته شدن آنها و هندسه سیلندر و پیستون در راندمان موتور و نحوه عملکرد چرخه ترمودینامیکی موثر است به شبیه سازی دو بعدی حرکت سیال در محفظه سیلندر با نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است.

هدف از انجام این پروژه بررسی جریان مغشوش سه بعدی غیردائم حول یک المان مکعبی می باشد. معادلات حاکم بر جریان عبارتند از: معادله پیوستگی، معادله مومنتم و معادله انرژی. از آنجایی که تنها جنبه هیدرودینامیکی جریان مورد بررسی قرار می گیرد بنابراین معادله انرژی در بررسی جریان مورد استفاده قرار نمی گیرد. از آنجایی که جریان مغشوش است بنابراین روش متوسط گیری برای حل معادلات مذکور مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای مدل کردن جمله تنش رینولدز موجود در معادله مومنتم متوسط گیری شده از مدل( - k )استفاده شده است . روش حل کامپیوتری این معادلات روش حجم محدود می باشد. با استفاده از این روش دستگاه معادلات به یک دستگاه معادلات جبری تفاضل متناهی تبدیل می گردد. این معادلات با استفاده از شبکه جابجا شده برای معادلات سرعت و شبکه معمولی برای سایر معادلات و استفاده از الگوریتم simplec توسط یک برنامه کامپیوتری به زبان فرترن حل شده اند. در جریان حول جسم سه بعدی که غیردائم می باشد گردابه هایی در پشت جسم به وجود می آید که این گردابه ها به ترتیب رشد کرده و جدا می شوند. این نوسان گردابه ها باعث نوسان در نیروی مقاوم drag و نیروی بالابرlift می شود.

از عمده ترین اجزاء یک موتور احتراق داخلی می توان از سیلندر، بوش سیلندر، سرسیلندر، پیستون، رینگها، ... نام برد. در این میان اجزاء در تماس با گازهای داغ به دلیل کار در شرایط دمای بالا و فشارهای زیاد در حالت بحرانی تری قرار دارند و در بین آنها رینگ بالایی حساس ترین عضو می باشد. در این پایان نامه پیستون، رینگها، بوش سیلندر و سیلندر یک موتور احتراق داخلی دو زمانه هوا خنک شونده که باعث به گردش در آمدن ملخ یک هواپیمای بدون سرنشین و پیش رانش آن می گردد، مورد بررسی حرارتی قرار گرفته است و میدان دما در اجزاء مختلف محاسبه شده و تاثیر پارامترهای مختلف روی دمای نقاط حساس بررسی شده است . در این راستا ابتدا با توجه به معادلات حاکم و شرایط مرزی مسئله بین روشهای صریح و ضمنی، بهینه ترین روش انتخاب و روی یک هندسه نمونه امتحان شده است و نتایج با روش تحلیلی همان مسئله مقایسه گردیده است . در ادامه هندسه سه بعدی مسئله شامل پیستون، رینگها، بوش سیلندر و سیلندر در مختصات استوانه ای مش بندی شده است . معادله بقاء انرژی روی انواع مختلف المانهای موجود(المان های مرزی و داخلی) اعمال گردیده و معادلات حاصل توسط روش عددی انتخاب شده، گسسته سازی و حل گردیده است . در این بررسی با در نظر گرفتن این نکته که در حدود 80 در صد انتقال حرارت از موتورها بصورت جابجایی انجام می پذیرد. از تاثیرات ناشی از تشعشع صرفنظر گردیده است . همچنین تاثیر انرژی حرارتی تولید شده توسط اصطکاک در محاسبات وارد نشده است . در شرایط مرزی جابجایی مسئله دمای گازها به طور یکنواخت ولی متغیر با زمان فرض شده و ضریب جابجایی نیز که در حالت کلی با زمان و مکان در تغییر است ، بصورت متغیر زمانی انتخاب شده و تغییرات مکانی آن در نقاطی که تاثیر زیاد روی نتایج حل داشته، اعمال شده است .

پیش بینی آیرودینامیک خارجی خودروها یکی از نیازهای صنایع خودورسازی و از چالشهای کاربرد ‏‎cfd‎‏ می باشد. علیرغم تمام پیشرفتهایی که در ‏‎cfd‎‏ حاصل شده پیش بینی صحیح جریان با توجه به فیزیک جریان و پیچیدگیهای هندسی موجود، کار مشکلی است. از نقطه نظر دینامیک سیالات خودورها، اجسام بسیار نزدیک به زمین بوده و در نتیجه جریان روی آنها کاملا سه بعدی است، لایه مرزی در آنها به صورت مغشوش بوده و جدایش جریان رایج است و یک مغشوش بزرگی در پشت آنها ایجاد می شود. در این پایان نامه هدف بررسی کارهای عددی صورت گرفته در زمینه آیرودینامیک خودروها و حل عددی جریان به کمک یک کد تجاری به روی سه بدنه ساده شده پژو 405 ، پراید (صبا) و فورد می باشد .