توزیع قطر و سرعت قطرات از پارمترهای مشخصه یک انژکتور است که کمک شایانی به شناخت اسپری و تحلیل خصوصیات پاشش می کند و جهت طراحی و بهینه سازی سیستم های پاشش از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. همچنین اطلاعات مربوط به توزیع مشخصه های قطرات در پایین دست اسپری به عنوان شرایط مرزی برای محاسبات دینامیکی سیال اسپری و کدهای cfd ضروری می باشد. صرفنظر از نوع نازل و الگوی پاشش انژکتور مشخصه متمایز کننده اسپری های مختلف می تواند نحوه توزیع سرعت و قطر قطرات باشد. چرا که پارامترهای سرعت و قطر متوسط پاشش نمی تواند به تنهایی گویای همه مشخصه های پاشش باشد و دو انژکتور با الگوی پاشش مختلف و با کاربرد متفاوت می توانند باوجود توزیع متفاوت سرعت و قطر قطرات دارای قطر متوسط و یا سرعت متوسط یکسان باشند. از آنجا که کلیه روشهای ارائه شده برای تخمین توزیع سرعت و قطر قطرات تاکنون نیازمند داده های تجربی و اندازه گیری برخی از پارامترهای پاشش هستند لذا در این رساله با کمک گرفتن از مفاهیم توربولانس جریان داخل نازل و تئوری های رشد امواج ناپایدار بر روی سطح جت تلاش می شود تا پیش بینی توزیع سرعت و قطر قطرات تا حد ممکن از داده های اولیه تجربی مستقل شود. برای این منظور انژکتورهای حلقوی که دارای چتر پاشش بصورت مخروط توخالی بوده و کاربرد فراوانی در موتورهای جلوبرنده و توربین های گاز دارند به عنوان موضوع مطالعه استفاده می شود. در این انژکتورها جریان سیال مایع تحت تاثیر شکل حلقوی نازل و یا نیروی گریز از مرکز وارد بر سیال به صورت لایه ای نازک از سیال از نازل خارج می شود. قبل از خروج سیال از نازل، لایه مرزی و هندسه داخل نازل موجب ایجاد اغتشاشات یا توربولانس در جریان سیال می شود که نتیجه آن اغتشاشات کوچکی بر روی سطح سیال در خروجی جت می باشد. این اغتشاشات تحت تاثیر نیروهای آیرودینامیکی و تقابلات محیط گازی با جت لایه ای سیال در طول جت سیال رشد می کنند و با ایجاد ناپایداری بر روی سطح سیال منجر به شکست جت به تکه های ای از سیال می شوند. تکه های بزرگ سیال نیز مجددا شکسته شده و قطرات کوچکتری را تولید می کنند. این قطرات می توانند دارای محدوده وسیعی از قطر و سرعت باشند و از طرفی دیگر فراوانی قطرات به ازای هر سرعت و قطر می تواند متفاوت باشد. این ویژگی پاشش به عوامل مختلفی شامل هندسه نازل، خصوصیات سیال مایع و محیط گازی اطراف و شرایط عملکرد انژکتور دارد و می تواند توزیع های متفاوتی را برای قطر و سرعت قطرات ایجاد کند. فرایندهای تولید اغتشاشات و رشد امواج ناپایدار روی سطح جت پدیده هایی معین بوده و به روشهای تحلیلی یا عددی قابل تعیین هستند در صورتی که تولید قطرات با قطر و سرعت متفاوت مفهومی اتفاقی دارد و با یک دیدگاه آماری قابل پیش بینی می باشد. برای این منظور در تحقیق حاضر از دیدگاه ماکزیمم آنتروپی شانون برای پیش بینی فراوانی توزیع قطرات استفاده شد. بر اساس این روش در مورد پدیده هایی که اطلاعات کمی از آنها در دست است و جوابهای متعددی می تواند شرایط مدل فیزیکی آنرا ارضا کند، محتمل ترین جواب آن است که منجر به ماکزیمم شدن آنتروپی شانون شود. در این مدل از انتقال حرارت بین محیط و سیال، تبخیر قطرات و برخورد قطرات صرفنظر شده است. استفاده از روش ماکزیمم آنتروپی برای تخمین توزیع سرعت و قطر قطرات نیازمند پاره ای از مشخصه های کلی اسپری مانند سرعت متوسط سیال در خروجی جت، قطر متوسط قطرات بلافاصله بعد از شکست جت و طول شکست جت سیال است که به کمک تحلیل هیدرودینامیکی تولید توربولانس در جریان داخل جت و تحلیل پایداری خطی رشد امواج روی سطح جت بدست می آیند. با استفاده از این تحلیلها مقیاسهای زمانی و طولی توربولانس جریان در خروجی جت و همچنین مقیاسهای زمانی و طولی امواج ناپایدار در موقعیت شکست جت بدست آمده و با ترکیب مقیاسهای طولی و زمانی مذکور به گونه ای که با فیزیک عملکرد این پدیده ها همخوانی داشته باشد، مقیاسهای زمانی و طولی اتمیزاسیون بدست می آید. بدینوسیله مدلهای توربولانس جریان در نازل و رشد امواج ناپایدار با یکدیگر ترکیب شده و با استفاده از ترمهای چشمه ممنتوم و انرژی و همچنین برخی پارامترهای ذکر شده به عنوان شرایط اولیه با مدل ماکزیمم آنتروپی کوپل می شود. ترکیب مدل اصلی ماکزیمم آنتروپی و زیر مدلهای توربولانس و موج که ایده و نوآوری این رساله بوده و برای اولین بار در دنیا انجام می شود منجر به ایجاد یک مدل جامع برای پیش بینی توزیع سرعت و قطر پاشش برای نازلهای جریان حلقوی می شود که وابستگی بسیار کمی به داده های تجربی دارد. در ادامه به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل، یک نمونه نازل چرخشی با اسپری با شکل مخروط توخالی با انجام تست های مختلف ماکروسکوپی و میکروسکوپی بررسی و مشخصه های پاشش آن از جمله توزیع سرعت و قطر قطرات استخراج گردید. نتایج مدل ماکزیمم یافته توسعه یافته با استفاده از داده های تجربی مذکور مقایسه شد و همخوانی خوبی را بین نتایج مدل و نتایج تجربی نشان داد. از طرف دیگر توزیع فراوانی پاشش دو نمونه انژکتور دیگر از تحقیقات پیشین با هندسه و کاربرد متفاوت با نتایج مدل تویعه یافته مقایسه شد. لذا پیش بینی می شود مدل توسعه یافته حاضر قادر به تخمین فراوانی توزیع قطرات پاشش برای رنج گسترده ای از انزکتورهای جریان چرخشی با شرایط عملکرد متفاوت باشد.

بازتوانی به عنوان روشی تجربه شده و تعمیم پذیر می تواند راهکار موثری برای احیاء شبکه نیروگاههای بخار کشور محسوب شود. در حال حاضر افزایش قابل توجه نیاز به انرژی الکتریکی در کشور و کمبود محسوس توان مورد نیاز، حرکت گردانندگان این بخش از بدنه تولید انرژی کشور در پاسخگویی به آنرا در پی داشته است. . یکی از مشکلاتی که در حال حاضر در شبکه تولید برق کشور احساس می شود مسائل مربوط به نیروگاههای بخار است. بسیاری ازاین نیروگاهها به پایان عمر مفید خود رسیده اند و یا در حال رسیدن به آن هستند بعلاوه تعداد قابل توجهی از نیروگاههای بخار با وجود عمر نه چندان زیاد، دارای راندمان قابل قبولی نمی باشند. در این میان می توان بعنوان راهکاری قابل قبول از تجارب تعمیم پذیر سایر کشورها در انجام روشهای گوناگون بازتوانی نیروگاههای بخار استفاده کرد. در این پایان نامه بعد از معرفی روشهای بازتوانی و نیز خصوصیات نیروگاههای بخار کشور به بررسی اثر انجام روشهای بازتوانی بر آنها پرداخته شده است تا تخمینی از اعمال این روشها بر نیروگاههای ایران حاصل شود. بعلاوه با توجه به تعدد نیروگاههای بخار قدیمی در ایران به بررسی انجام بازتوانی کامل بریکی از نیروگاههای بخار قدیمی (نیروگاه بعثت) توسط مدلسازی و بهینه سازی دو هدفه سیکل نهایی توسط توابع هزینه برق تولیدی و نیز راندمان اگزرژی پرداخته شده است.

هنگام آتش سوزی در تونل ها، ذرات دود و گازهای سمی کشنده ترین آلودگی هستند. جهت کنترل حرکت طولی دود ناشی از آتش سوزی و تخلیه آن از محل آتش سوزی باید سیستم های تهویه و تخلیه مناسب طراحی شوند. سیستم های تهویه طولی معمولا در تونل های طویل استفاده می شوند. از جریان هوای قوی ایجاد شده به وسیله جت فن ها جهت انتقال دود به یک سمت تونل استفاده می شود اما اگر جریان هوای ایجاد شده به وسیله سیستم تهویه طولی خیلی ضعیف باشد، دود در خلاف جهت جریان هوا (بالا دست جریان) حرکت کرده و لایه ی برگشتی ایجاد می شود. دود در هر دو جهت پایین دست و بالادست جریان حرکت می کند. هدف اصلی این مدل نشان دادن برهمکنش بین نیروی اینرسی ایجاد شده به وسیله سیستم تهویه و نیروی شناوری است. در سال های اخیر دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) به عنوان ابزاری برای ارزیابی سیستم های تهویه اضطراری(شرایط آتش سوزی) در تونل ها استفاده شده است. در این تحقیق به کمک روش دینامیک سیالات محاسباتی چگونگی گسترش دود و آتش سوزی در فضای بسته مدل کوچک شده تونل با مقیاس کاهش 1/20 مجهز به سیستم تهویه مکانیکی شبیه سازی شده است. در این مدل عددی از چشمه شناوری جهت نشان دادن پلوم آتش سوزی استفاده شده است و تشعشع و افت گرما از دیوارها در محاسبات لحاظ نشده اند. برای شبیه سازی های عددی هشت چشمه شناوری مختلف انتخاب شده اند. برای هر کدام قطر نازل، چگالی و دبی چشمه شناوری بر اساس مدل نیمه تجربی پیشنهاد شده توسط مگرت و واوکیولاین برای آتش سوزی تونلی به دست آمده اند. شرایطی را که با تغییرات جریان هوای طولی، طول لایه ی برگشتی به صفر برسد را شرایط بحرانی گویند. سپس سرعت تهویه بحرانی(کمترین سرعت تهویه طولی برای جلوگیری کردن از تشکیل لایه برگشتی، هنگام آتش سوزی در تونل) اندازه گیری می شود. شبیه سازی های عددی در مدل مقیاس کوچک تونل جهت محاسبه سرعت تهویه بحرانی انجام شده است. در نهایت نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشی موجود مقایسه شده اند که تطابق خوبی را نشان می دهند.

ترانسفورماتورهای قدرت یکی از تجهیزات مهم موجود در سیستم های قدرت بوده بطوری که عملکرد صحیح آنها نقش مهمی در تامین قابلیت اطمینان این سیستم ها ایفاء می نماید. با توجه به اتصال دائم ترانسفورماتورها به شبکه توزیع و انتقال، هر نوع اقدام در جهت افزایش عمر آنها باعث بهبود در عملکرد سیستم های قدرت شده و از نظر اقتصادی صرفه جویی های قابل توجهی را در پی خواهد داشت. درجه حرارت عملکرد ترانسفورماتورها بعنوان یکی از اصلی ترین شاخص های طول عمر آنها می باشد که بطور مستقیم یا غیر مستقیم تحت تاثیر دمای محیط و فضای نصب ترانس خواهد بود. افزایش دما از شرایط استاندارد می تواند تاثیر زیادی در کاهش عمر ترانس داشته باشد و حتی موجب تخریب آن گردد. در این پروژه از سه مدل پست به منظور دستیابی به شرایط مطلوب تهویه ترانس،که دمای سطوح آن نباید از c95 بیشتر شود، استفاده شده است. دراین مدل ها از حل همزمان معادلات بقاء جرم و ممنتوم و انرژی توسط نرم افزار fluent استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که ابعاد پست و جانمایی دریچه های ورودی و خروجی تأثیر مهمی در تهویه ترانس دارد. اگر دریچه های ورودی در ضلع شمالی و زیرزمین و دریچه ی خروجی در ضلع جنوبی اتاق قرار داشته باشند، دمای ترانس به حالت استاندارد می رسد. همچنین استفاده از هود موجب شده که شرایط کارکرد ترانس بهبود یابد و عمر عایق ترانس و نهایتاً عمر ترانس افزایش پیدا کند. در ضمن بزرگ شدن ابعاد اتاق موجب کاهش تهویه ترانس می شود، بطوری که حتی با افزایش ظرفیت فن خروجی نیز بهبودی در تهویه ترانس ایجاد نمی شود.

در این پژوهش ابتدا تاریخچه ای از کار های انجام شده در زمینه شبیه سازی طراحی و بررسی عملکرد پمپ های توربوملکولار ارائه می شود. در ادامه به معرفی مدل های ریاضی بررسی جریان آزاد ملکولی و روش مونت کارلو که یک روش شناخته شده در حل تقریبی مسائل فیزیکی است پرداخته می شود. سپس عملکرد یک طبقه پمپ توربوملکولار به روش ذره آماری نمونه مونت کارلو (tpmc) شبیه سازی می شود و نتایج آن با داده های تجربی مقایسه و اعتبار دهی می شود. شبیه سازی به صورت سه بعدی و در دستگاه مختصات استوانه ای اینرسی متصل به محور پمپ انجام می شود. در این حالت خط سیر ملکول به صورت خط راست می باشد. در محاسبات انجام شده ضخامت پره، لقی بین پره و پوسته و لقی بین روتور و استاتور در نظر گرفته می شود اما از اثرات گرانش و برخورد های بین ملکولی صرفنظر گردیده است. شبیه سازی مذکور برای یک پمپ توربوملکولار چند طبقه تعمیم داده شده است. در ادامه یک الگوریتم تکرار برای شبیه سازی اثر ملکول های برگشتی به طبقه های قبل ارائه شده و همگرایی الگوریتم به صورت تحلیلی اثبات شده است همچنین عملکرد پمپ شبیه سازی شده با داده های تجربی مقایسه و اعتبار دهی می شود. در ادامه این پژوهش تاثیر پارامتر های هندسی روی عملکرد پمپ بررسی شده و با استفاده از آن یک منحنی طراحی بر اساس شرایط مرزی پریودیک در هر ردیف پره، ارائه شده و یک پمپ توربوملکولار چند طبقه بر اساس آن طراحی و شبیه سازی شده است. اختلاف نسبت فشار مورد انتظار و نسبت فشار حاصل از شبیه سازی آن با پمپ مشابه دیگری که بر اساس شرایط مرزی نرمال در هر ردیف پره طراحی شده است، مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که استخراج منحنی طراحی بر اساس فرض شرایط مرزی پریودیک و طراحی پمپ بر مبنای آن به میزان ??/? درصد بهتر از طراحی پمپ بر اساس فرض شرایط مرزی نرمال نسبت فشار طراحی را ارضا می نماید.