در این تحقیق، پایداری شعله ی مخلوط گاز طبیعی و هوا در داخل محیط متخلخل سرامیکی از جنس sic، در شرایط پایا و گذرا به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش های انجام شده، رژیم های پایدار شعله ی سطحی، مدفون، زیرسطحی و بالاسطحی مشاهده شده است. بررسی انجام شده به صورت مطالعه ی تأثیر نسبت هم ارزی، میزان تخلخل و نرخ آتش بر فرآیند پایداری شعله می باشد. مشاهدات نشان می دهد که در چهار رژیم ذکرشده شعله در یکی از دو ناحیه ی روی سطح سرامیک و یا در نزدیکی سطح زیرین سرامیک پایدار می شود. رژیم شعله ی سطحی در مخلوط های غنی و رژیم شعله ی بالاسطحی در نسبت های هم ارزی کمتر از 0/5اتفاق می افتد و میزان تخلخل و نرخ آتش تأثیری چندانی بر این دو رژیم ندارد. ولی در یک تخلخل با افزایش نرخ آتش از محدوده ی پایداری شعله (محدوده ی بین رژیم های شعله ی سطحی و بالاسطحی) کاسته می شود. همچنین مشاهده شد که در رژیم شعله ی مدفون، کاهش تخلخل و افزایش نرخ آتش باعث افزایش دمای سرامیک می شود. در این مطالعه پدیده ی برگشت شعله (از سطح بالایی سرامیک به سطح زیرین آن) که ماهیتی گذرا دارد نیز مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهدات نشان می دهند که دو نوع برگشت شعله به حالت زیرسطح وجود دارد. در نوع اول، شعله بدون نفوذ در سرامیک برگشت می کند. در نوع دوم شعله مقداری از ضخامت سرامیک را با سرعتی از مرتبه ی mm/s 0/1 طی کرده و سپس به زیر سرامیک منتقل می گردد. این دو نوع برگشت، باعث تغییر در زمان و دمای برگشت به حالت زیرسطح می شوند. تغییر زمان برگشت شعله با افزایش نرخ آتش، روندی نامنظم دارد. اما مشاهدات نشان می دهد که روند تغییر زمان برگشت شعله با تغییر نرخ آتش، مشابه این روند در دمای برگشت شعله است. نتیجه ی دیگر این است که در هریک از این دو حالت با افزایش تخلخل بر زمان (و دمای) برگشت شعله افزوده شده و با افزایش نسبت هم ارزی، به طور متوسط از زمان (و دمای) برگشت شعله کاسته می شود.

سرریز کناری از سازه های مهم هیدرولیکی است که در کنار کانال و به موازات آن نصب شده و برای انحراف بخشی از جریان از کانال اصلی به کانال انحرافی مورد استفاده قرار می گیرد. مادامی که ارتفاع آب به تاج سرریز می رسد، سرریز وارد عمل شده و آب اضافی را از کانال اصلی به صورت کناری خارج می نماید. سرریز های کناری در انتقال آب از کانال اصلی به کانال های فرعی در سیستم های آبیاری و زهکشی، کنترل سیلاب و جمع آوری آب های سطحی و جداسازی رسوب و کاهش بار بستر به کار می روند. هدف از انجام تحقیق حاضر اصلاح ورودی جریان در محدوده ی سرریز کناری منقاری به منظور افزایش ضریب دبی سرریز است. سرریز های کناری منقاری، به دلیل افزایش طول موثردرطول ثابتی از دیواره کانال، دارای ضریب تخلیه 5/4 - 5/1 برابر سرریز-های معمولی هستند. به منظور اصلاح ساختار ورودی جریان، از تعدادی صفحه برای انحراف جریان استفاده خواهد شد. این صفحات علاوه بر انحراف جریان، نقش بسیار موثری در دور کردن رسوبات بار بستر از دهانه آبگیر و کنترل رسوبات دارند. مشخصه اصلی صفحات این است که بر اثر اختلاف فشار دو طرف صفحه جریان ثانویه ای در اطراف آنها ایجاد می شود و دبی جریان بیشتری را با حداقل تبعات هیدرودینامیکی نظیر ورود رسوبات به کانال جانبی هدایت می کنند. در این تحقیق از نرم افزار openfoam، برای مدل سازی جریان در محدوده ی سرریز کناری در حضور صفحات هادی استفاده شده است. با بررسی چیدمان های مختلف صفحات، بهترین ترکیب سرریز کناری منقاری و صفحات هادی انتخاب شد. بیشترین ضریب تخلیه در حالتی که صفحات هادی در انتهای پایین دست سرریز و به صورت عمود بر جهت جریان قرار گرفته و نسبت مجموع عرض صفحات به عرض کانال برابر 38/0 بود، به-دست آمد. در ادامه برای مدل با بیشترین ضریب تخلیه، میدان جریان و نمودار های توزیع سرعت ترسیم و محل وقوع گردابه ها و جدایش جریان مشخص شد. هم چنین برخی از خصوصیات جریان نظیر زاویه خروج جریان از کانال اصلی، تنش های رینولدزی، عدد فرود، انرژی جنبشی آشفتگی و سایر مورد بحث و بررسی قرار گرفتند.

لوله گردبادی وسیله ای است که بدون مصرف انرژی یک جریان گاز فشرده را به دو جریان سرد و گرم تقسیم می کند. در پایان نامه حاضر یک مدل دوبعدی از لوله گردبادی رانگ-هیلش به کمک نرم افزار متن باز اُپن فوم شبیه سازی شده است و تغییرات فشار، دما و سرعت ها در لوله برای کسرجرمی های سرد متفاوت و در مقاطع مختلف لوله بررسی شده است. همچنین به بررسی تولید آنتروپی پرداخته شده است. مدل سازی بر اساس یک مدل توربولانسی مناسب انجام گرفته و نتایج به دست آمده با وجود دوبعدی بودن مدل سازی تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد که نشان دهنده قابلیت نرم افزار اُپن فوم در مدل سازی عددی است. نتایج حاصله علاوه بر تأیید تحقیقات انجام شده، وجود یک چرخش در نزدیکی خروجی گرم را نشان می دهد که می تواند عامل دیگری از پدیده جدایش دما باشد و نشان می دهد که سیال از لحظه ورود، به سمت خروجی سرد در حرکت است. همچنین نتایج نشان می دهد که بیشینه تولید آنتروپی در ناحیه ورودی اتفاق می افتد.