یکی از روشهای تولید ورق گالوانیزه فرآیند تولید ورق گالوانیزه به صورت پیوسته است. در خط تولید پیوسته ورق گالوانیزه، ورق فولادی از داخل حوضچه مذاب "روی" عبور می کند. پس از خروج ورق از حوضچه مذاب همراه آن مقداری مذاب از حوضچه خارج می شود با خروج ورق از حوضچه مذاب، لایه نازکی از فلز مذاب "روی"، بر هر دو سطح ورق می نشیند. بلافاصله پس از خروج از حوضچه مذاب، یک جفت جت هوا به سطح ورق، برخورد نموده و ضخامت لایه مذاب را تنظیم می نماید و مذاب اضافی به حوضچه برمی گردد. پروسه جت شویی یک روش مناسب برای کنترل ضخامت لایه مذاب است زیرا جت هوا و لایه مذاب هیچ تماس مکانیکی با یکدیگر ندارند. پارامترهای اصلی کنترل ضخامت لایه مذاب، توزیع فشار و تنش برشی جریان جت هوا بر روی مذاب است. فاصله جت تا ورق، دهانه ورودی جت، فشار تغذیه جت و سرعت حرکت ورق از دیگر پارامترهای موثر در تعیین ضخامت نهایی لایه مذاب هستند. هدف در این پایان نامه بررسی انتقال حرارت در فرآیند جت شویی است که شامل سه مرحله است: شبیه سازی انتقال حرارت جت مغشوش هوا: جت هوا با نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. از فرضهای جریان تراکم پذیر، دو بعدی، رفتارگاز ایده آل و مدل توربولانس برای مدلسازی جت هوا استفاده استفاده شده است. جت برخوردی به دیواره، شامل دو ناحیه است، یکی ناحیه نزدیک به جت و دیگری ناحیه دور از جت. در ناحیه نزدیک جت اثر جریان جت قابل توجه است و تنها در این ناحیه خواص جریان جت مورد توجه قرار می گیرد. محاسبه ضخامت لایه مذاب: از یک کد عددی دو بعدی برای محاسبه ضخامت لایه مذاب استفاده شده است. در این مرحله معادله ممنتوم برای جریان یک بعدی، پایا و آرام برای لایه مذاب حل می شود. از توزیع فشار و تنش برشی جریان جت برای محاسبه ضخامت و توزیع سرعت در طول ورق استفاده می شود. خواص هندسی جت، خواص سیال مذاب از دیگر پارامترهای موثر در تعیین ضخامت لایه مذاب هستند. در این مرحله پروفیل ضخامت و سرعت در لایه مذاب محاسبه می شوند. حل معادله انتقال حرارت: برای حل معادله انتقال حرارت در لایه مذاب و ورق فولادی از یک کد حجم محدود استفاده شده است. انتقال حرارت در این فرآیند شامل سه مکانیسم است: انتقال حرارت جابجایی ( اجباری و آزاد) ، انتقال حرارت تششعی و انتقال حرارت هدایتی. در ناحیه دور از جت انتقال حرارت تششعی مکانیسم غالب انتقال حرارت است. توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی جریان جت، توزیع سرعت در لایه مذاب، توزیع ضخامت لایه مذاب، سرعت ورق فولادی و خواص مذاب "روی" بعنوان داده های ورودی به کد عددی در این مرحله استفاده می شوند. بررسی مکان شروع و پایان انجماد یکی از مهمترین اهداف در این مرحله است. در این مرحله اثر پارامترهایی نظیر ضخامت ورق، توزیع ضریب انتقال حرارت جابجایی، توزیع سرعت در لایه مذاب و توزیع ضخامت پوشش بررسی شده است. ساختار دانه بندی شکل گرفته در انجماد وابستگی زیادی به شار حرارتی دفع شده دارد. کنترل انجماد در فرآیند جت شویی یکی از مهمترین مراحل تولید ورق گالوانیزه است. با افزایش میزان انتقال حرارت ساختار دانه بندی ریزتر می شود.

در فرآیند نورد گرم پیش بینی توزیع دما در ورق از اهمیت ویژه ای برخوردار است، زیرا دما یک پارامتر مهم متالوژیکی در جریان نورد است. خواص فولاد تولیدی، توان مورد نیاز غلتکها و ابعاد ورق تولیدی به توزیع دما بستگی دارند. این پایان نامه در پی آن است که مدل جامعی را برای پیش بینی توزیع دمای ورق در فرآیند نورد نهایی ارائه کند. این مدل سه بعدی بوده و در آن از هیچ یک از مکانیزمهای انتقال حرارت صرفنظر نمی شود. میدان سرعت در ناحیه تماس به طور کامل مدل شده و سرعت در راستای ضخامت ورق حذف نمی شود. انتقال حرارت غلتک نیز به طور همزمان با انتقال حرارت ورق مدل می شود تا دمای ورق با دقت بیشتری محاسبه شود. یکی از پارامترهای مهم در فرآیند نورد گرم، نحوه خنک کاری غلتکهای نورد گرم است. ضریب انتقال حرارت در بخشهایی از سطح غلتک که پاشش آب وجود دارد، وابسته به کمیتهایی مانند زاویه پاشش، فاصله جت آب تا سطح غلتک و فشار آب است. در فرآیند نورد، در نتیجه استفاده از غلتک برای تغییر شکل ورق، یک سطح تماس بین غلتک و ورق ایجاد می گردد. روشهای زیادی برای مدل کردن انتقال حرارت در ناحیه تماس ورق با غلتک وجود دارد. در این پایان نامه به مهمترین این روشها اشاره شده و معایب و برتری هر یک از این روشها بررسی شده است. همچنین این مدل مبتنی بر روابط تجربی به منظور درنظر گرفتن ضرایب انتقال حرارت جابجایی در هر منطقه از ورق، ضریب اصطکاک در ناحیه تماس بین ورق و غلتک، فشار متوسط غلتکها، ضریب صدور تشعشعی و نحوه تغییر خواص فیزیکی فلز با دما است. در این مدل، گرمای حاصل از اصطکاک بین ورق و غلتکها، تولید گرما از طریق کار پلاستیک، اتلاف گرمایی به دلیل وجود آب برای خنک کاری غلتکها، اتلاف از طریق تشعشع و جابجایی، سرعت نورد، کاهش پیوسته ضخامت ورق در طول نورد نهایی و اثر رشد لایه اکسید روی ورق مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش عددی حجم محدود معادلات دیفرانسیل حاکم گسسته شده و به کمک روشهای تکرار دستگاه معادلات جبری حل شده است. استقلال جوابها از شبکه محاسباتی با تغییر سایز شبکه مورد استفاده نشان داده شده است. به علاوه صحت جوابها در مقایسه با نتایج چاپ شده برای شرایط خاص بررسی شده است. تاثیر سرعت نورد، گرمای حاصل از اصطکاک بین ورق و غلتکها، تولید گرما از طریق کار پلاستیک، لایه اکسید و انتقال حرارت هدایتی در راستای طول و عرض ورق، بر روی چگونگی توزیع دمای ورق نشان داده شده است. جهت بررسی نتایج حاصل از مدل سازی هفت قفسه نورد نهایی مجتمع فولاد مبارکه اصفهان، مقایسه ای بین نتایج بدست آمده با نتایج عددی و تجربی موجود انجام گرفته است.

برخورد قطره با سطح جامد کاربردهای صنعتی زیادی دارد که از جمله آنها می توان به پوشش دهی سطحی, توربین بخار, خنک کنندگی پاششی, فرسایش خاک, پاشش سوخت در موتور, پاشش خون در پزشکی قانونی, چاپگرهای جوهر افشان و بسیاری کاربردهای دیگر در فرآیندهای شیمیایی اشاره کرد. محدودیت روش های تجربی و تحلیلی در بیان رفتار قطرات مزو مقیاس در زمان برخورد با سطح صلب, مارا به استفاده از روش های عددی سوق می دهد. روش هایی مانند monte carlo و md برای تحلیل رفتار قطره روی سطح بکار گرفته شده است ولی این روش ها به مقیاس های زمانی و مکانی کوچک محدود می شوند. از این رو در این تحقیق از یک روش سه بعدی دانه بندی ومبنا ذر ای که به mdpd معروف است و در مقیاس مزو کاربرد دارد استفاده می شود. این روش یک روش کوتاه برد است که ذرات در آن تا یک شعاع برش با هم اندرکنش دارند. در این تحقیق از الگوریتم link cells برای یافتن سریع ذرات همسایگی هر ذره استفاده می شود. در این روش از یک پتانسیل نرم و سه نیروی استهلاکی, تصادفی و بقایی بین ذرات بر اساس قانون دوم و سوم نیوتن استفاده می شود. از الگوریتم velocity-verlet برای انتگرال گیری از معادلات حرکت استفاده می شود و گام زمانی بر اساس رسیدن به چگالی مورد نظر تنظیم می شود. همانند روش dpd در این روش نیروهای استهلاکی و تصادفی به ترتیب برای بیان اثرات ویسکوزیته و جبران کاهش درجات آزادی سیستم که ناشی از دانه بندی است به سیستم اضافه می شود و تفاوت این روش با روشdpd در تعریف نیروی بقایی است. در روش dpd این نیرو بخاطر غیر ایده آل بودن سیستم به آن اضافه می شود و تنها شامل یک ترم دافعه است. در روش mdpd شامل یک ترم جاذبه ثابت و یک ترم دافعه متناسب با چگالی محلی ذرات است که شعاع اثر آن کوتاه تر از ترم جاذبه است. در این تحقیق, سطح از ذرات منجمدی تشکیل شده است که حرکت ندارند و آبدوستی یا آبگریزی سطح با تغییر ضریب جاذبه نیروی بقایی بین ذرات سطح و سیال ایجاد می شود و از تابع رنگ برای اندازه گیری زاویه تماس استاتیکی استفاده می شود. در این تحقیق اثر طرح دار کردن سطح روی زاویه تماس استاتیکی بررسی و نتایج آن با قانون cassie-baxter مقایسه می شود. تر شندگی دینامیکی قطره روی سطح همگن افقی در این تحقیق بررسی می شود. پخش قطره روی سطح با افزایش قطر و کاهش ارتفاع قطره همراه است. پدیده بازگشت قطره پس از رسیدن قطره به سکون تا زمان تعادل اتفاق می افتد. در این تحقیق تغییر ارتفاع و قطر بدون بعد قطره بر حسب زمان بی بعد با نتایج تجربی در سه زاویه تماس استاتیکی مقایسه می شود. برای تحقیق اثر انرژی سطح بر فرآیند پخش، برخورد قطره در چند عدد we مختلف بررسی و نمودارهای تغییرات ارتفاع و قطر بی بعد آنها با هم مقایسه خواهد شد.

در رساله حاضر، اثر تغییرات سه پارامتر تاثیرگذار بر روی نوع برخورد گردابه با موج شوک بررسی شده است. این سه پارامتر عبارت اند از: قدرت گردابه، عدد ماخ جریان آزاد و شعاع هسته گردابه. کلیه نتایج با استفاده از یک کد حجم محدود tvd و شبکه با ساختار است. مطالعات عددی روی یک صفحه تخت انجام شده است. در تمام مواردی که درباره آنها بحث شده است، جریان را غیرلزج درنظر می-گیریم. به همین منظور از معادلات اویلر استفاده می کنیم.. شبکه بندی مسئله حاضر ازنوع مربعی و جابه جا نشده است. نوع گردابه مورد استفاده، گردابه لامب می باشد که از خانواده گردابه های برگرز می باشد. نوع گردابه از آنجا اهمیت دارد که بدانیم نوع گردابه تاثیر زیادی بر میزان استهلاک عددی دارد. این مدل گردابه با نتایج تجربی همخوانی دارد. نشان داده می شود نوع محدودکننده شار نیز بر روی حل تاثیرگذار است. در نهایت برای سه پارامتر: قدرت گردابه، عدد ماخ جریان آزاد و شعاع هسته گردابه، بررسی های متعددی با تغییر هر کدام از این سه پارامتر صورت می گیرد. نشان داده می شود با دو نوع رژیم جریان سر و کار داریم، رژیم ضعیف و رژیم قوی. با تغییر این پارامترها، اندرکنش می-تواند به سمت شکست گردابه (اندرکنش قوی) پیش برود. این شکست با برخی مولفه ها شناخته می شود که شامل افت فشاردر پشت ناحیه برخورد، تشکیل دو هسته مجزا برای گردابه و ... می باشد. همچنین پارامترهای شدت گردش و چرخش را برای دسته بندی نوع برخورد به کار می گیریم. همچنین نوع برخورد را از دید روابط امواج صوتی مورد مطالعه قرار می دهیم

در این تحقیق ضمن معرفی روشهای ریسندگی گریز از مرکز و گریز از مرکز الکتریکی، به بررسی مکانیزم عمل و تفاوت آنها با روش متداول الکتروریسی پرداخته شد. پارامترهای اصلی در سیستم گریز از مرکز الکتریکی شناسایی و اثر هر یک بر قطر و فرایند تولید مشخص و تعیین گردید. محدوده ریسندگی در شرایط دستگاهی ثابت در سیستم گریز از مرکز الکتریکی وابسته به ولتاژ اعمالی، ویسکوزیته محلول و سرعت دورانی اعمالی می باشد. در این تحقیق محدوده تولید نانو الیاف بدون عیب مشخص گردید و یک رابطه تجربی برای پیش بینی بیشترین سرعت دورانی ممکن در هر غلظت و ولتاژ ارائه شده است. افزایش توان تولید در سیستم گریز از مرکز الکتریکی نسبت به الکتروریسی چشم گیر بوده و برای غلظت 13 درصد حدود دوازه مرتبه است. در سیستم الکتروریسی دبی محلول توسط پمپ کنترل می شود اما در روش گریز از مرکز الکتریکی مقدار دبی وابسته به عوامل دستگاهی و شرایط تولید است. در این تحقیق با مشخص نمودن عوامل موثر به بررسی تجربی و تئوری مقدار دبی پرداخته شد و روابط تئوری برای پیش بینی دبی ارائه گردید. توانمندی روش گریز از مرکز الکتریکی برای تولید نانو الیاف موازی بررسی شد و اثر عوامل موثر بر میزان آرایش توسط پردازش تصویر مورد بررسی قرار گرفت. در بخش پایانی ساختار نانو الیاف تولید شده به دو روش گریز از مرکز الکتریکی و الکتروریسی توسط پراش اشعه x بررسی گردید. بلورینگی و اندازه بلورهای الیاف تولید شده به روش الکتروریسی نسبت به روش گریز از مرکز الکتریکی بیشتر می باشد. در حالی که آرایش یافتگی در ساختار نانو الیاف تولید شده به روش گریز از مرکز الکتریکی نسبت به روش الکتروریسی افزایش می یابد. با افزایش سرعت دورانی در روش گریز از مرکزالکتریکی میزان آرایش یافتگی افزایش نشان می دهد.

با توجه به استخراج بخش عمده ای از نفت خام از حوزه های فراساحلی، امکان انتشار نفت به محیط های دریایی در اثر عوامل متعددی وجود دارد. از آن‎جا که انتشار نفت در آب زیان‎بار بوده و صدمات زیادی به محیط زیست و خطوط ساحلی وارد می‎آورد، جمع‎آوری هر چه سریع‎تر نفت از سطح آب به منظور کاهش خسارات زیست محیطی و اقتصادی ناشی از حضور نفت در محیط‎های آبی امری بسیار ضروری است. یکی از روش‎های تمیزکاری نفت از سطح آب استفاده از یدک‎کش‎های پاک‎سازی نفت می‎باشد. در این حالت بهینه‎سازی عملیات تمیز‎کاری، به کوتاه ترین زمان ممکن پاک‎سازی و حداقل نمودن هزینه تمیزکاری بر مبنای حجم نفت ریخته شده مربوط می‎شود. هدف در اینگونه مسائل عبارتست از تعیین بردار بهینه موقعیت که زمان پاک‎سازی لکه نفتی حداقل شود. با توجه به وجود مناطق نفت‎خیز و پایانه‎های نفتی در منطقه خلیج فارس و سابقه وجود حوادث نفتی در این منطقه، هدف از پژوهش جاری تهیه سناریوهای مناسب پاک‎سازی نفت، بواسطه بهینه‎سازی مکان قرارگیری یدک‎کش‎های پاک‎سازی نفت در منطقه خلیج‎فارس می‎باشد. بدین منظور با توجه به اهمیت پاکسازی لکه نفتی در کمتر از 36 ساعت و مقرون به صرفه نبودن پاک سازی نفت بعد از این زمان، یک مدل بهینه‎سازی براساس انتشار و استهلاک کوتاه مدت نفت در خلیج فارس توسعه و بسط داده شده است. در این مدل تغییرات حجم لکه نفت براساس فرآیندهای استهلاکی تبخیر و امولسیون در نظر گرفته شده است. این فرآیندها در میان سایر فرآیندهای استهلاکی در ابتدای انتشار نفت به محیط سهم غالبی دارا می باشند. سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک و استفاده از مدل تهیه شده به تهیه چیدمان بهینه یدک‎کش‎های پاک‎سازی نفت مبادرت ورزیده شده است و چیدمان بهینه با در نظرگرفتن تعداد ده یدک کش برای سناریوهای مختلف نشت نفت ارائه شده است. همچنین پس از برخی فرضیات مهندسی چیدمان بهینه ای با تعداد ده یدک کش، قابل کاربرد برای تمامی سناریوها ارائه شده است. سپس بر اساس آنالیز کیفی مبتنی بر ارزیابی احتمال وقوع آسیب های ناشی از نشت نفت و پیامدهای ناشی از این آسیب ها به تهیه نقشه ریسک در خلیج فارس اقدام شده است. روش مورد استفاده در تجزیه و تحلیل خطر، فرآیند تحلیلی سلسله مراتبی می باشد. این فرآیند پس از یک سری تغییرات به ابزاری برای الویت بندی خطر تبدیل شده است. در انتها نیز نتایج حاصل از اجرای الگوریتم ژنتیک با نتایج حاصل از نقشه ریسک اعتبارسنجی شده است.

در این پژوهش، ابتدا طراحی پره توربین باد محور افقی با روش مومنتوم المان پره، که رایج ترین روش طراحی پره توربین باد می باشد، انجام می شود.در این روش، ابتدا، منحنی های ضرایب آیرودینامیکییک ایرفویل مشخص به عنوان ورودی در نظر گرفته می شود. سپس، مشخصات هندسی مقاطع مختلف پره شامل: طول کورد، زاویه پیچش و زاویه نسبی جریان و همچنین، قطر پره با استفاده از این روش محاسبه می گردد. ایرفویلهای متفاوت توربین باد با روش مومنتوم المان پره، از نظر آیرودینامیکی با هم مقایسه و از بهترین ایرفویل برای طراحی پره استفاده می شود. سپس تحلیل عددی سه بعدی جریان اطراف پره طراحی شده، در نرم افزار ansys cfx انجام می شود. در تحلیل سه بعدی از روش دستگاه مرجع متحرک برای ناحیه دوار استفاده می شود. همچنین، از مدل آشفتگی sst به همراه شبکه لایه مرزی روی سطح پره استفاده شده است. در ادامه، با استفاده از یک روش طراحی معکوس تکراری، عملکرد آیرودینامیکی ایرفویل استفاده شده برای طراحی پره، بهبود می یابد. در این روش، اختلاف بین توزیع فشار حاصل از حل عددی جریان حول هندسه موجود و توزیع فشار هدف در هر نقطه از سطح ایرفویل باعث تغییر شکل ایرفویل در هر مرحله می شود. تغییر شکل ایرفویل (مقطع پره)، تا رسیدن به توزیع فشار هدف روی سطح آن ادامه می یابد. الگوریتم اصلاح هندسه به صورت یک برنامه در نرم افزار cfx وارد شده و به همراه حل جریان در هر تغییر شکل در محیط نرم افزار صورت می گیرد. ضریب لیفت و نسبت لیفت به درگ ایرفویل جدید به ترتیب 4/5% و8/3% بیشتر از ایرفویل اولیه است. در نهایت، با استفاده از ایرفویل بهبود یافته، پره جدید طراحی و حل عددی سه بعدی آن صورت می پذیرد. نتایج حل عددی سه بعدی نشان می دهدضریب توان پره جدید 3/2% نسبت به پره اولیه بهبود می یابد.لازم به ذکر است که هدف، بهبود خواص آیرودینامیکی توربین بوده و مقاومت پره در مقابل شکسته شدن، در نظر گرفته نشده است.

طی چند دهه گذشته, پدیده جذب سطحی, توجه بسیاری از صنایع را به خود معطوف کرده است. از مهم ترین کاربردهای این پدیده, می توان به جداسازی مخلوط گازها, به ویژه برای تولید اکسیژن و یا نیتروژن خالص اشاره کرد. این روند روز افزون استفاده از پدیده جذب سطحی, لازم داشته تا با استفاده از روش های شبیه سازی, از جمله cfd, با دقت بیشتری به جزئیات آن پرداخته شود. در این پژوهش, رهیافتی جدید برای شبیه سازی پدیده جذب سطحی مخلوط چند جزئی گاز ارائه می گردد و اثر دانه بندی ذرات جاذب درون یک بستر فشرده, بر روی پدیده جذب سطحی مورد بررسی قرار می گیرد. برای تولید هندسه بستر فشرده, از برنامه از قبل نوشته شده که بر پایه روش dem استوار است استفاده شده است. معادلات حاکم, معادلات پیوستگی, ممنتوم و معادله انتقال اسکالر گونه شیمیایی است که تنها برای فاز سیال حل می گردند و میزان جذب در دانه های جاذب از طریق معادله ldf محاسبه می شود. تولید شبکه و شبیه سازی فرآیند جذب سطحی, به ترتیب با استفاده از نرم افزارهای تجاری icem cfd و ansys fluent 13.0 انجام گرفته است و شرایط اولیه, شرایط مرزی و همچنین جملات چاه مورد نیاز برای حل معادلات, از طریق توابع قابل تعریف در نرم افزار ansys fluent 13.0 (udf) اعمال گردیده است. برای اعتبار سنجی حل میدان جریان و اطمینان از درستی تنظیمات در نظر گرفته شده در نرم افزار, مقدار افت فشار با کارهای قبلی انجام شده مقایسه شده است. برای شبیه سازی پدیده ی جذب سطحی, مخلوطی دو جزئی (حاوی 21 درصد اکسیژن و 79 درصد نیتروژن) از روی بستری فشرده از ذرات جاذب نیتروژن عبور داده می شود و در خروجی, اکسیژن با درصد خلوص بالاتر به دست می آید. به منظور بررسی اثر دانه بندی بر روی پدیده جذب سطحی, بستری با ابعاد ثابت و تعداد دانه های جاذب 7, 14, 28, 41 و 62 در نظر گرفته شده است و مقدار کسر مولی اکسیژن و دبی جرمی اکسیژن خروجی برای بسترها با دانه بندی های مختلف با یکدیگر مقایسه شده است. با توجه به نتایج به دست آمده, عوامل موثر بر پدیده جذب, با فرض ثابت بودن فشار, مقدار جرم ذرات درون بستر و همچنین تخلخل بستر است. به طور کلی, با توجه به مدل ldf, هرچه جرم بستر بیشتر باشد, میزان جذب نیز بالاتر خواهد بود و کسر مولی اکسیژن در خروجی بیشتر خواهد شد. از طرف دیگر, در صورت ثابت بودن جرم برای دو بستر, بستری که دارای تخلخل کمتری است, درجه خلوص بالاتری را برای اکسیژن در خروجی بستر به دست می دهد؛ اما تخلخل پایین تر باعث کاهش دبی جرمی اکسیژن خروجی نیز خواهد شد. لازم به ذکر است که به دلیل کمبود نتایج آزمایشگاهی و عدم امکان انجام آزمایش تجربی, نتایج حاصل از شبیه سازی پدیده جذب سطحی به صورت کیفی مورد بررسی قرار گرفته است.

بررسی جریان های همراه با کاویتاسیون به واسطه آن که به شدت غیر دائم و مغشوش بوده و شامل دو فازی است که دارای اختلاف دانسیته زیاد با یکدیگر هستند، بسیار پیچیده و دشوار می باشد. موارد یاد شده همواره فرایند مدل سازی عددی جریان های کاویتاسیون ر ا با چالشی عمیق مواجه می سازد. لذا شبیه سازی عددی پدیده کاویتاسیون از دیرباز توجه دانشمندان فعال در حوزه دینامیک سیالات محاسباتی را به خود جلب کرده است.مطالعه حاضر نتایج دینامیک سیالات محاسباتی جریان همراه با کاویتاسیون را برای یک نازل همگرا – واگرا دو بعدی و وابسته به زمان ارائه می نماید. با استفاده از روش مدل سازی عددی جریان کاویتاسیون ابری و صفحه ای در هندسه مورد بحث شبیه سازی گردیده و صحت نتایج حاصل در برابر نتایج تجربی ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده بیانگر عمق تاثیر حرکت جریان بازگشتی و گرادیان فشار معکوس بر دینامیک کاویتاسیون می باشد. مدل کاویتاسیئن کامل ارائه شده توسط سینگهال و ضرایب پیش فرض مربوطه جهت پیشگوئی نحوه شکل گیری پدیده کاویتاسیون به کار گرفته شده است. معادلات ناویر استوکس تراکم ناپذیر برای فاز مایع و معادله انتقال کسر حجمی برای فاز بخار به عنوان معدلات حاکم بر مسئله حل گردیده است. همچنین از مدل rng k-? اصلاح شده برای مدل سازی اثرات اغتشاش استفاده گردیده است. نتایج حاصل از شبیه سازی تطابق خوبی با مشاهدات تجربی جریان کاویتاسیون غیر دائم در نازل مسطح دارد.

در صنایع تبرید و تهویه مطبوع به طور عمده مبدل های لوله و پره به عنوان اواپراتور مورد استفاده واقع می شوند. روی سطح این مبدل ها بدلیل دمای پایین، در بسیاری از موارد برفک تشکیل می شود. برفک تشکیل شده بر روی پره ها عملکرد سیستم را تحت تأثیر قرار می دهد و باعث کاهش انتقال حرارت بین سیستم و محیط اطراف می شود. جهت طراحی چنین سیستم هایی از نظر برفک زدایی و افزایش انتقال حرارت نیاز به دانستن جزییات روند تشکیل برفک بر روی چنین مبدل هایی می باشد. مروری بر کارهای گذشته نشان می دهد که کار های بسیار اندکی بر روی چنین مبدل هایی در جریان جابجایی طبیعی صورت گرفته است. بنابراین در این پژوهش سعی شده است به صورت تجربی عملکرد یک نوع از مبدل های لوله وپره صفحه ای در شرایط مختلف محیطی و همچنین دمای مبرد مورد بررسی قرارگیرد. برای انجام آزمایشات از اتاق کنترل مخصوصی که می تواند شرایط دلخواه را تامین نماید، استفاده شده است. با بهره گیری از تجهیزات سرمایش، گرمایش و رطوبت زنی، شرایط کنترل شده مانند رطوبت نسبی محیط بین 50% تا 70%، دمای هوای محیط بین °c 20 تا °c30 و دمای متوسط مبرد بین °c20- تا °c10- تغییر داده شده است. در هر موردیک متغیر هنگامی که سایرمتغیر ها ثابت بوده تغییر داده شده و اثرات آن مطالعه و بررسی شده است. نتایج شامل نحوه ی رشد برفک، تغییرات ضخامت برفک و تاثیر آن روی میزان انتقال حرارت بین مبدل و محیط اطراف می باشد. ضخامت لایه ی برفک به واسطه ی تغییرات ضخامت لایه های مرزی سرعت، گرما و غلظت متغیر است. با افزایش رطوبت نسبی و کاهش دمای مبرد، ضخامت لایه ی برفک افزایش می یابد اما با افزایش دمای محیط، تادمای حدود زیر 30 درجه سانتی گراد رشد برفک افزایش و در دماهای بالاتر، عدم رشد ضخامت لایه ی برفک مشاهده شده است. همچنین ضخامت لایه ی برفک در قسمت های بالای مبدل بیشتر از پایین آن است. نرخ انتقال حرارت در ابتدای آزمایش افزایش و سپس کاهش یافته تا به مقدار تقریبا ثابتی می رسد. با افزایش هر کدام از شرایط محیطی نرخ انتقال حرارت نیز افزایش می یابد. بر اساس داده های آزمایش رابطه های تجربی بدون بعد برای تغییرات ضخامت لایه ی برفک و نرخ انتقال حرارت بر اساس داده های تجربی ارائه گردیده است. مدل سازی انتقال جرم با استفاده از روش تشابه با انتقال حرارت با فرض شرایط فوق اشباع بر روی لایه ی برفک صورت گرفته است و نتایج حاصل از مدل سازی انطباق خوبی با داده های تجربی از نظر رشد برفک با زمان دارد.

در این پایان نامه، روشی نیمه تحلیلی و بدون شبکه برای حل معادلات حرکت سیال دارای سطح آزاد ارائه شده است. از دو نوع نگرش که یکی بر پایه ی تئوری فشار و دیگری بر پایه ی تئوری پتانسیل سرعت استوار است، برای حل این نوع مسائل به صورت سه بعدی استفاده شده است. در تئوری فشار، معادلات ناویر استوکس برای سیال تراکم ناپذیر غیر لزج به صورت معادله ی لاپلاس فشار تبدیل خواهد شد که در هر گام زمانی با یک روش بدون شبکه با استفاده از توابع پایه، حل شده و سایر پارامتر های سیال مانند شتاب، سرعت و جابه جایی از آن حاصل می شود. با توجه به نگرش لاگرانژی هندسه ی سیال به هنگام می شود و حل در زمان پیش می رود. پاسخ معادله به صورت یک سری از توابع پایه نمایی با ضرایب ثابت در نظر گرفته می شود، توابع فوق به گونه ای انتخاب می شوند که معادلات دیفرانسیل در داخل ناحیه حل به طور دقیق ارضا شوند. ضرایب ثابت نیز از ارضای شرایط مرزی بر روی مجموعه نقاطی از مرز، با استفاده از یک تبدیل ویژه به دست می آیند. در نگرش دوم یعنی استفاده از پتانسیل سرعت، برای سیال تراکم نا پذیر غیر لزج؛ معادلات ناویر استوکس به صورت معادله ی لاپلاس پتانسیل سرعت تبدیل خواهد شد که با استفاده از حل بدون شبکه ی توابع پایه نمایی، سرعت ودر نتیجه جابه جایی قابل محاسبه است. همچنین از یک الگوریتم زمانی کوتاه تر استفاده شده که زمان حل را به طور قابل توجهی به نصف کاهش می دهد. از آنجا که دقت در ارضای معادله لاپلاس 3 بعدی از اهمیت ویژه ای برای همگرایی بیشتر حل در طول زمان دارد، در این پایان نامه الگوی جدیدی برای انتخاب توابع نمایی معرفی می شود. در ادامه پس از ارائه مثال ها ی خطی و غیر خطی در مخازن مکعبی، مکعب مستطیل و استوانه ای به مقایسه ی نتایج حاصل از آن ها با دیگر روش های لاگرانژی موجود پرداخته می شود، که به لحاظ صرف وقت و هزینه ی محاسبات بسیار درخور توجه است.

در پروژه حاضر قصد داریم تا با استفاده از روش المان مرزی به تحلیل هیدرودینامیکی جریان اطراف یک شناور زیر سطحی خودکار پرداخته و با استفاده از آن مقادیر جرم افزوده آن را استخراج کنیم. دینامیک حرکت شناورهای زیر سطحی توسط مدل های ریاضی دقیقی موسوم به مدل های دینامیکی تحلیل می شود. مدل دینامیکی شامل تمامی نیروها و گشتاور های دینامیکی وارد بر شناور است که به صورت ضرایب هیدرودینامیکی بیان می شود. ضرایب جرم افزوده بخش مهمی از این ضرایب هیدرودینامیکی را شامل می شود که نقش آن ارائه رفتار دینامیکی شناور در حرکت شتابدار می باشد. جرم افزوده در واقع به مقدار جرمی از سیال اطلاق می شود که به علت شتاب گرفتن جسم درون سیال همراه با وسیله حرکت می کند. این حالت معمولا علاوه بر زمان شتاب گیری با توقف در مانورهای تغییر عمق و جهت نیز رخ می دهد و عدم پیش بینی ضرایب جرم افزوده مرتبط با آن منجر به ناکارآمدی مدل دینامیکی در کنترل هوشمند شناور و در نتیجه عدم مانور پذیری آن خواهد شد. تا کنون روش های زیادی برای تعیین جرم افزوده شناورهای زیرسطحی ارائه شده است که از آنها می توان به روش های تجربی با استفاده از حوضچه های کشش، روش تقریبی نظریه نواری، روش های عددی غیر پتانسیل با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و روش های عددی پتانسیل با استفاده از المان مرزی اشاره نمود، که در پروژه حاضر با فرض جریان پتانسیل اطراف شناور و ساده کردن معادلات حاکم به معادله لاپلاس برای پتانسیل سرعت از روش المان مرزی برای حل آن و در نهایت محاسبه جرم افزوده شناور استفاده شده است. از جمله مزیت های این روش می توان به توان حل مسائل با مرز نامتناهی، عدم نیاز به فضای زیاد برای ذخیره سازی اطلاعات، توانایی در محاسبه مشتقات توابع میدان، سرعت بالا در محاسبات، قابلیت تحلیل هندسه های پیچیده و... اشاره کرد. همچنین یکی دیگر از مزیت های پروژه حاضر که نوآوری در مقایسه با دیگر پروژهش ها دراین حوزه می باشد، استفاده از المانهای مثلثی می باشد که باعث افزایش دقت در تولید و تحلیل هندسه های پیچیده می شود. مراحل کلی انجام کار در این پروژه به این صورت می باشد که پس از بیان مفاهیم تئوری و پایه برای تحلیل مسائل دوبعدی و سه بعدی به حل دو مسئله نمونه با هندسه های کره و بیضی گون می پردازیم و پس از مقایسه و اعتبار سنجی روش عددی مورد استفاده با نتایج حل تحلیلی، هندسه اصلی یعنی auv طراحی شده توسط پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیر دریا دانشگاه صنعتی اصفهان را مورد تحلیل قرار داده و نتایج آن را با نتایج دیگر روش های تقریبی مقایسه می کنیم. از جمله یافته های مهم این پروژه می توان به دقت بسیار مناسب در تحلیل هندسه های کره و بیضی گون در مقایسه با حل های تحلیلی و همچنین توانایی روش مورد استفاده برای تحلیل هندسه های پیچیده تر نظیر auv یا زیر دریایی اشاره کرد.

فرآیند طراحی معکوس به عنوان یک روش بهینه، از روش های مورد توجه طراحی شکل است. در این روش، توزیع یک کمیت جریان مانند سرعت یا فشار معلوم است و هدف تعیین هندسه ای است که این توزیع را ارضا نماید. در کار حاضر طراحی معکوس شبه سه بعدی دیفیوزر کمپرسور گریز از مرکز به روش گلوله-اسپاین، با هدف بهبود عملکرد آن انجام می شود. فرآیند طراحی معکوس با ترکیب الگوریتم اصلاح هندسه و نرم افزار انسیس سی اف ایکس به عنوان حلگر شبه سه بعدی جریان انجام می-شود.

مسئله تغییر شکل قطره شناور در میدان الکتریکی، پدیده ای است که تاکنون به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، رفتار دینامیکی قطره با در نظر گرفتن مدل دینامیکی بار الکتریکی روی سطح مشترک بین قطره و سیال بیرونی اش تحت اثر میدان الکتریکی یکنواخت به صورت عددی مدل می شود. لازم به ذکر است، قطره و سیال بیرونی هر دو از نوع سیال های نیمه رسانا هستند؛ بنابراین با حل معادله انتقال بار الکتریکی روی سطح مشترک، اثر هدایت و جابجایی بارها بررسی خواهد شد. در این کار، سطح مشترک توسط روش سطح مبنا دنبال شده و برای مدل سازی مسئله دوفازی از روش سیال مجازی استفاده می شود. در بخش نتایج نیز ابتدا تغییر شکل کوچک قطره با تغییر پارامترهای موثر مختلف مورد بررسی قرار می گیرد. در نهایت، در محدوده تغییر شکل بزرگ قطره، شبیه سازی هایی در اعداد مویینگی مختلف انجام و اثر بارهای الکتریکی روی تغییر فرم های مختلف بررسی می شود .

دیگ بخار یکی از مهمترین قسمتهای نیروگاه تلقی می شود. و در واقع یکی از پروسه های اساسی سیکل نیروگاه که تبدیل آب به بخار می باشد در این قسمت انجام می گیرد . ساختمان و عملکرد دیگ بخار تاثیر زیادی در راندمان کل سیستم دارد با توجه به اهمیت مطالب بالا و با درنظرگرفتن این موضوع که تشعشع به عنوان مهمترین مکانیزم انتقال حرارت در دیگ بخار مورد توجه است ، پایان نامه حاضر کوششی است در جهت حل مسئله انتقال حرارت در کوره یک دیگ بخار وشامل تعیین نرخ حرارتی و دمای گاز در نواحی و سطوح مختلف کوره است.

در کار حاضر جریان نوسانی آرام در ‏‎b=35‎‏ و ‏‎b=196‎‏ بصورت عددی با روش سیمپل سی و به کمک یک شبکه منطبق بر بدنه نوع ‏‎o‎‏ و هم مکان در محدوده ‏‎1<kc<30‎‏ که رژیم های گوناگون جریان را می پوشاند حل شده است. نتایج بدست آمده از این شبیه سازی نشان دهنده قابلیت مدل دو بعدی در معرفی سینماتیک جریان و رژیم های مختلف و ریزش گردابه ها است. معادله موریسون در ‏‎kc‎‏ های کوچک برازش خوبی را از نیروی طولی ارائه می دهد ولی در اعداد کیولگان - کارپنتر بزرگتر این انطباق ضعیف تر است. انطباق خوبی بین نتایج بدست آمده ونتایج موجود مشاهده شده و برخی از پدیده های جریان مانند تغییر مود و سه بعدی شدن جریان یا ناپایداری هونجی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی تغییرات زمانی نیروی طولی وارد بر استوانه اطلاعات دقیقی در ارتباط با ریزش گردابه ها در هر سیکل و فرکانس ریزش آنها و نحوه تغییر مود جریان ارائه می دهد. در عین حال نتایج دست آمده به خوی تغیرات زمانی نیروی طولی و عرضی یک مود خاص رادر مقایسه با نتایج تجربی ارائه می دهد. همینطور نشان داده شده است که ضریب لیفت را می توان به شرط انتخاب مدار مناسب با تئوری کوتاه بدست آورد که این نتیجه با ساختن جریان پتانسیل نظیر ان تایید شده است. ناپایداریهای سه بعدی هونجی نیز با یک تحلیل سه بعدی عددی برای ‏‎b=200‎‏ شبیه سازی شده است. بررسی این جریان نشان می دهد که در ‏‎kc=1‎‏ جریان دو بعدی و در ‏‎kc=2‎‏ سه بعدی است. بطور کلی نتایج بدست آمده با نتایج آزمایش توافق دارد.در بخش دیگر جریان مغشوش دائم عبوری از روی استوانه دایره ای در اعداد رینولدز زیر بحرانی تا فوق بحرانی با بکارگیری مدلسازی غیر خطی بصورت دو بعدی شبیه سازی شده است. شبیه سازی عددی حاضر و مدل اغتشاش غیر خطی کرافت - لاندر - سوگا با تنظیم محدود جمله های مرتبه سوم توانسته است افت درگ را در عدد رینولدز حدود ‏‎2*10**5‎‏ بعلت وقوع اغتشاش در بالادست نقطه جدایی پیش بینی کند.اندکی پس از این نقطه در اعداد رینولدز بحرانی به علت عدم شبیه سازی حباب های چسبیده جدایی درگ بیش از حد پیش بینی می شود ولی در ناحیه فوق بحرانی درگ را دوباره بهتر پیش بینی می کند.