در پایان نامه حاضر، انتقال حرارت نانوسیال¬ها در لایه مرزی آرام بر روی صفحه تخت به صورت نظری بررسی شده است. صفحه تخت در دو حالت قرار گرفته در معرض جریان جابجایی اجباری و جریان جایجایی طبیعی نانوسیال و همچنین در دو حالت قرار گرفته در محیط معمولی و مغروق در ماده متخلخل بررسی شده است. حرکت نسبی نانوذرات در سیال پایه با استفاده از معادلات شار رانش مدلسازی شده است. در معادلات حاکم تاثیر حرکت نانوذرات در سیال پایه و ایجاد گرادیان غلظت در لایه مرزی بر انتقال حرارت و تغییر خواص رسانش حرارتی و لزجت دینامیک نانوسیال به حساب آمده است. در ادامه، از فرضیات لایه مرزی برای ساده سازی معادلات حاکم استفاده گردید. سپس، معادلات پاره ای حاکم با استفاده از متغیرهای تشابهی به معادلات دیفرانسیل غیر خطی مرتبه بالا کاهش یافتند. معادلات به دست آمده به روش عددی حل شد. نتایج به دست آمده در برخی حالات ساده شده با پژوهش های پیشین مقایسه شد و صحت محاسبات تایید شد. نتایج در دو محور: بررسی تاثیر وجود نانوذرات بر انتقال حرارت و مشخصه های لایه مرزی به صورت بی بعد و مطالعه موردی ارائه گردید. همچنین، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی زنبور عسل، قطر بهینه نانوذرات آلومینیا در سیال پایه نفت سفید به منظور افزایش انتقال حرارت محاسبه گردید. نتایج نشان داد که برای انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال بر روی صفحه تخت در محیط معمولی می توان قطر بهینه ای در محدوده nm 5 تا nm 7 یافت که با استفاده از آن انتقال حرارت بیشینه می شود. مطالعه موردی انتقال حرارت اجباری نانوسیالات (در هردو محیط معمولی و متخلخل) نشان می دهد که استفاده از نانوذرات باعث افزایش انتقال حرارت جابجایی می شود. در برخی موارد افزایش انتقال حرارت شدید بوده و در برخی موارد نیز بسیار اندک است. برای مثال در انتقال حرارت جابجایی اجباری در محیط معمولی، استفاده از 5% کسر حجمی نانوذرات nm 44 آلومینیا در نفت سفید باعث 30% بهبود انتقال حرارت می گردد. این در حالی است که استفاده از 5% کسر حجمی نانوذرات آلومینیا با قطر متوسط nm 43 در سیال پایه آب تنها موجب 1% افزایش انتقال حرارت جابجایی می گردد. استفاده از نانوذرات در انتقال حرارت جابجایی طبیعی می تواند موجب افزایش یا کاهش انتقال حرارت شود. برای مثال با استفاده از کسر حجمی 5% نانوذرات nm 44 آلومینیا در نفت سفید می توان به 26% بهبود در انتقال حرارت دست یافت. این درحالی است که استفاده از 5% کسر حجمی نانوذرات nm 43 آلومینیا در آب موجب 3% کاهش انتقال حرارت می گردد. استفاده از نانوذرات در انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محیط متخلخل باعث کاهش انتقال حرارت جابجایی می گردد.

پروژه حاضر به طراحی و ساخت یک دستگاه چرخه حرارتی تست مواد دندانی پرداخته است. هدف نهایی، طراحی و ساخت دستگاهی است که پارامترهای دما، زمان و تعداد چرخه حرارتی را از کاربر دریافت نماید و سپس ماده دندانی را به صورت اتوماتیک در معرض چرخه های حرارتی تعیین شده قرار دهد. طراحی دستگاه چرخه حرارتی شامل چهار قسمت اصلی مخزن آب سرد، مخزن آب گرم، مکانیزم جابجایی ماده دندانی و سیستم کنترل و الکترونیک است. معیارهای اساسی طراحی دستگاه، براساس حدود پارامترهای چرخه حرارتی تعیین شده است. مدلسازی و روابط ریاضی محاسبه ابعاد و انتقال حرارت اجزای مخازن آب سرد و آب گرم در پروژه حاضر بیان شده اند. یک سیستم تبرید برای مخزن آب سرد طراحی و ساخته شده است. محاسبات طراحی مخازن و سیستم تبرید توسط برنامه رایانه ای نوشته شده به زبان مطلب صورت گرفته است. مخازن آب و اجزای آن ها برای حالت های بحرانی مختلف شبیه سازی شده اند. نتایج شبیه سازی در قالب کانتورهای دما و سرعت ارائه و تفسیر شده است. مکانیزم جابجایی با دو بازو و موتور پله ای نمونه ماده دندانی را در موقعیت های تعیین شده جابجا می نماید. کنترل دما و سطح آب درون مخازن و حرکت مکانیزم در قالب الگوریتم هایی بیان شده است. مدارهای الکترونیک متشکل از حسگر های مختلف، رله ها، میکرو کنترلر avr، صفحه نمایشگر و صفحه کلید طراحی شده اند. الگوریتم های کنترل دستگاه چرخه حرارتی به زبان برنامه نویسی c نوشته شده اند. این برنامه ها بر حافظه میکروکنترلرهای دستگاه نصب گردید. اجزای مختلف دستگاه چرخه حرارتی با ابعاد واقعی با برنامه طراحی به کمک رایانه (cad) طراحی شده و درکنار یکدیگر قرار گرفته اند. درنهایت نقشه ساخت دستگاه تهیه و اقدام به ساخت دستگاه چرخه حرارتی گردید. مخازن و محل قرار گیری مکانیزم جابجایی بااستفاده از یک قطعه یک پارچه فایبرگلاس قالب ریزی شده است. درب و پوشش جانبی دستگاه با استفاده از صفحات پلاکسی گلاس و برش های لیزری ساخته شده است. اجزای مکانیزم جابجایی و الکترونیک، شیرهای اتوماتیک و دیگر اجزای دستگاه مونتاژ گردید.