در این پایان نامه روشی سریع و کاربردی بر مبنای حل عددی جریان مخروطی بمنظور طراحی اولیه ورودی مافوق صوت متقارن محوری با تراکم ترکیبی جهت یک رم جت ارائه شده است. میدان جریان ورودی مافوق صوت طراحی شده، در نرم افزار فلوئنت مدلسازی، بررسی و تحلیل گردیده است.ورودیها مجاری آیرودینامیکی هستند که قبل از موتور هستند و وظیفه اصلی آنها هدایت مقدار مشخصی از جریان هوا با کیفیت و معیارهای مورد نظر طراح، بمنظور تغذیه موتور است.پیچیدگی های جریان مخروطی در ورودیهای متقارن محوری ، شامل تراکم پذیر بودن جریان در ورودیهای مافوق صوت، تداخل امواج ضربه ای و انعکاس این امواج باعث می شود تا طراحی و مدلسازی جریان در این نوع از ورودیها پیچیده گردد. در این مطالعه با توجه به پیچیدگی ها و هندسه این نوع ورودی و محدودیت در امکانات محاسباتی و نرم افزار ، سعی شده تا روش ارائه شده جهت طراحی اولیه ورودی متقارن محوری مافوق صوت و مدلسازی ها تا حد امکان کامل باشد. مدلسازی جریان در حالت دوبعدی برای جریان غیر لزج و بصورت دائمی انجام شده است. محاسبات سه بعدی برای جریان غیر لزج و بصورت موازی بر روی 3 نود محاسباتی دارای ریز پردازنده های mhz 2800 و حافظه موقت gb 2 انجام گردیده است. تعداد سلولهای بکار رفته در مدلسازیهای دوبعدی 165.000 سلول و در حالت سه بعدی در حدود 2،850،000 سلول می باشد. برای حل معادلات حاکم از روش همبسته ضمنی برای محاسبات دوبعدی و روش همبسته صریح برای محاسبات سه بعدی استفاده شده است.محاسبات تئوری به روش امواج ضربه ای مخروطی، که از حل عددی معادله تیلور – مک کول بدست آمد، با محاسبات در حالت دو بعدی غیر لزج مقایسه گردید که نتایج تطبیق مناسبی داشتند و لذا می توان به درستی روش طراحی اولیه ارائه شده در این تحقیق اطمینان نمود. مدلسازی میدان جریان مافوق صوت در این ورودی نشان داد که با افزایش عددماخ و نیز افزایش زاویه حمله جریان آزاد مقدار بازیافت فشار کل ورودی کاهش می یابد. بمنظور بررسی اثرات پارامترهای هندسی بر عملکرد ورودی مافوق صوت ، جابجایی جسم مرکزی ورودی و نیز تغییر درزاویه سطح مخروطی دوم انجام و مجددا محاسبات در عددهای ماخ 6/1 و 25/2 انجام گردید. این تغییرات که در راستای بهبود عملکرد ورودی انجام شد ، سبب گردید تا بازیافت فشار کل ورودی در حدود 5 درصد افزایش یابد. نتایج این پایان نامه نشان می دهد که روش طراحی ارائه شده در طراحی اولیه ورودیهای مافوق صوت قابل استفاده و کاربرد می باشد و محاسبات عددی از این دست در طراحی و بهینه سازی ورودیهای مافوق صوت بسیار مفید و موثر می باشد

برای اینکه قدرت جداسازی یک سانتریفیوژ را بیان کنند براساس دو طبقه بندی از متغیرها، قدرت جداسازی را نشان می دهند:پارامترهای جداسازی ( جداسازی ، فاکتورهای غنی سازی و تهی سازی) و پارامترهای جریان (جریان های تغذیه، تولید و زائد). هیچ کدام از این پارامترها به تنهایی نمی توانند میزان قدرت جداسازی سانتریفیوژ را بیان کنند. به عبارت دیگر برای اینکه یک ماشین با راندمان بالا داشته باشیم باید هم فاکتور جداسازی بالا و هم جریان تغذیه بالا داشته باشیم. پارامتری که به صورت کمی قدرت جداسازی سانتریفیوژ را بیان می کند ظرفیت جداسازی می باشد، که به طور همزمان پارامترهای جریان و جداسازی را لحاظ می کند. علیرغم انکه هیچ معنای فیزیکی خاصی ندارد این پارامتر به این خاطر مناسب است که از روی اندازه گیری دیگر متغیرها در ازمایشگاه می توان آن را بدست آورد. هندسه سانتریفیوژ نقش بسیار مهمی در مشخصات هیدرودینامیکی جریان داخل سانتریفیوژ بازی می کند. سانتریفیوژ ایگاسو برای مدلسازی انتخاب شد. برای این هندسه جریان چرخشی در نزدیکی دیواره به وسیله سه عامل تحت تاثیر قرار می گیرد. 1) میزان دبی ورودی 2) اختلاف دما بین دو انتهای سانتریفیوژ 3) نیروی درگ ناشی از اسکوپ. در این مطالعه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی اثر اختلاف دمایی دو انتهای بالایی و پایینی سانتریفیوژ بر روی قدرت جداسازی آن مورد بررسی قرار گرفت. میزان دبی ورودی ثابت و برابر فرض شد. همچنین فرض شد که گرادیان دمایی به صورت خطی و با دمای میانگین 300 کلوین بر روی دیواره سانتریفیوژ باشد. نتایج محاسبات نشان داد که ماکزیمم قدرت جداسازی را در اختلاف دمایی بدست می اید..

شبیه سازی عددی جریانهای ابرصوتی نقش مهمی در تحقیقات و گسترش پرنده های سریع دارند. جریانهای ابرصوتی بیشتر مرتبط با دینامیک گاز رقیق است. با در نظر گرفتن این مساله، روش شبکه بولتزمان با قابلیتهای نشان داده شده در مدل کردن فرآیندهای غیر تعادلی و ناپیوستگیها، به نظر میرسد که یکی از گزینه های قدرتمند ممکن برای شبیه سازی جریانهای ابرصوتی باشد. استفاده از معادلات ناویر-استوکس برای مدل کردن جریانهای سیالی که در رژیم جریانی ابرصوتی قرار میگیرند به دلیل اینکه بیشتر این جریانهای سیال در محیطهای رقیق رخ میدهند و یا شامل فرآیندهای غیرتعادلی هستند، چندان موفق نخواهد بود. بنابراین، به کارگیری روش شبکه بولتزمان می تواند موثرتر باشد. علاوه بر سادگی الگوریتم و پایداری بالا، روش شبکه بولتزمان دارای قابلیت اجرا بر روی سیستم های موازی به گونه ای کارآمد می باشد. در واقع، روش شبکه بولتزمان به گونه ای کاربری وسیعتری نسبت به توصیفات بر پایه معادلات متعارف ماکروسکوپی دارد. هدف اصلی از انجام این پایان نامه ارزیابی قابلیت های روش شبکه بولتزمان در مدل کردن یک جریان سیال پیچیده در حول یک جسم در در رژیم های فراصوتی و ابرصوتی بوده است. این شبیه سازی توسط روش شبکه بولتزمان در رژیم ابرصوتی عملی تصور نمی شد. اما، بر اساس مطالعه حاضر، روش شبکه بولتزمان اختلاف محدود می تواند رژیم جریان ابرصوتی را به طور موفقیت آمیزی اداره کند. در این مطالعه نشان داده شده است که با به کارگیری یک طرح سازگار و راه های پایدارتر ارضای شرایط مرزی می توان جریانات پیچیده ابرصوتی را با استفاده از روش شبکه بولتزمان اختلاف محدود با موفقیت شبیه سازی کرد. این یافته می تواند راهگشای پژوهش های موثرتر در جریانهای ابرصوتی در محیط های رقیق قرار گیرد.

امروزه، انرژی نقش عمده ای در هزینه تولید صنایع داشته، لذا به روشهای جدید، با صرفه و موثر، که انتقال حرارت را افزایش دهد، نیاز دارد. با توجه به این مساله، پژوهش حاضر به بررسی تجربی انتقال حرارت با استفاده از نانوسیال آب و آلومینا در مبادله های حرارتی w شکل پرداخته است. به منظور ثابت نگه داشتن دمای سطح لوله، مبدل حرارتی به طور عمودی درون حمام آب گرم قرار داده شده است. جریان درون لوله رژیم های متفاوت آرام، گذرا و آشفته را در بر می گیرد. آزمایشات روی نانوسیال آلومینا - آب مقطر با دو اندازه متفاوت نانوذرات با قطر متوسط 4 و 24 نانومتر، و درصدهای حجمی 0/5 ،3،2،1 ،4 نانوذرات صورت پذیرفته است. دمای حمام در محدوده 40-80 درجه سانتیگراد به طور یکنواخت تنظیم شده است. افت فشار نیز با اندازه گیری فشار در ابتدا و انتهای لوله w شکل، محاسبه گردید. نتایج حاصل از تمامی آزمایش های انجام شده در این تحقیق نشان می دهد که با افزایش غلظت نانوسیال ضریب انتقال حرارت نانوسیال نسبت به سیال پایه بین 2 تا 40 درصد افزایش یافته و با افزایش عدد رینولدز نیز انتقال حرارت این روند فزاینده را دارد. همچنین در بررسی اثر اندازه ذرات بر افزایش انتقال حرارت، ذرات با قطر متوسط 24 نانومتر، افزایش انتقال حرارت بیشتری نسبت به سیال پایه برای تمام غلظت های نانوسیال از خود بروز داده که این مساله با توجه به افزایش ضریب هدایت حرارتی ناشی از بزرگ شدن ابعاد ذره توجیه پذیر است. باید اضافه کرد که افت فشار نانوسیال در مقایسه با سیال پایه افزایش چشمگیری نشان نمی دهد. علاوه بر این، به لحاظ سهولت استفاده از نتایج پژوهش حاضر، یک سری روابط تجربی که بازگوکننده رفتار حرارتی نانوسیال و پارامترهای موثر در مبادله های حرارتی w شکل می باشد نیز استخراج و ارائه شده است.

در این پایان نامه یک مدل جدید برای شرط مرزی سرعت لغزشی روی دیواره در جریان گازها همراه با انتقال حرارت که مرتبه اول بوده و هماهنگ با تئوری جنبشی می باشد به شکل کاملاً تحلیلی استخراج شده است. در استخراج این مدل از بسط chapman-enskog برای حل معادله بولتزمن استفاده شده است. بررسی این مدل توسط مطالعه سیال نیوتونی در جریان بین دو صفحه موازی انجام شده است، به شکلی که جریان سیال مسئله مورد بررسی جزء جریانهای مایکرو/ نانو قرار می گیرد. مسئله مورد نظر در دو شرط مرزی انتقال حرارت ثابت chf و دمای دیواره ثابتcwt حل شده است و در حالت chf توزیع دما و عدد ناسلت با نتایج قبلی مقایسه شده است. باتوجه به نتایج بدست آمده در پایان نامه علاوه بر حصول اطمینان از صحت مدل ارائه شده، مشخص است که به دلیل استخراج مدل از معادله ی اساسی بولتزمن، این مدل در مقایسه با مدلهای لغزشی مبتنی بر معادلات ناویراستوکس از دقت بالاتری خصوصا در شرایط وجود انتقال حرارت برخوردار است.

جریان دوفازی در مواردی فراوان در طبیعت و صنعت رخ می دهد. تشکیل، برخورد و جدایی قطرات و حباب ها، امواج سطحی و اختلاط دوفازی پدیده های رایج در صنعت هستند که تحقیقات آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی در مورد آنها در جریان است. روش lattice boltzmann ، (lbm) از روش های عددی حل سیال است که در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است . این روش مبنای ذره ای دارد و با گسسته سازی نوع ساده شده ای از معادله بولتزمن در فضای فازی سیال را شبیه سازی می کند. در این پایان نامه با معرفی lbm روش های مختلف شبیه سازی جریان دوفازی در lbm بررسی و مقایسه شده اند. سپس با انتخاب روش مناسب و همچنین افزودن یک تابع توزیع فشار، الگوریتم و برنامه ای کامپیوتری برای حل جریان دوفازی با نسبت چگالی بالا تهیه شده است. برخلاف روش های دیگر در این روش با حفظ سازگاری ترمودینامیکی سیال دوفازی با نسبت چگالی بالا شبیه سازی شده است. پس از اعتبار بخشی به حل، توانایی روش و برنامه کامپیوتری مذکور با مدلسازی برخورد قطرات مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در سالهای اخیر پیشرفتی شگرف در حوزه های ریزتکنولوژی حاصل گردیده است. ماهیت میکرو- نانویی این فن آوری و دوری تدریجی از شرایط محیط پیوسته باعث توجه و گسترش روش های متفاوت در تحلیل ها و شبیه سازی های عددی رفتار سیال در ابعاد ریز گردیده است. استفاده از روش های مولکولی علی رغم برطرف نمودن ضعف روش های مبتنی بر محیط پیوسته در این حوزه, به لحاظ وقت و توانایی کامپیوتری پر هزینه بوده و تلاش می شود تا حتی الامکان از روشهای متداول قبلی استفاده گردد. در تحقیق حاضر, در بخش اول با به کار بردن روش دینامیک مولکولی برای تحلیل جریان سیال در ابعاد نانو, ابتدا اثر الگوریتم های مختلف انتگرال گیری معادله ی حرکت مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس با مدلسازی جریان سیال در یک نانوکانال, رفتار سیال در مواجهه با مدلهای مختلف دیواره, از جمله دیواره ی صاف و زبر مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بخش دوم با ترکیب دو دیدگاه متفاوت در مکانیک سیالات و استفاده از معادلات ناویر- استوکس در حل جریان در محیط پیوسته و معادلات دینامیک مولکولی در حل جریان در محیط مولکولی , روش ترکیبی پیوسته- دینامیک مولکولی معرفی شده است. با استفاده از این روش, حل جریان کوئت در یک نانوکانال در دو حالت دائمی و غیردائمی در دستور کار قرار گرفته است و با بررسی نتایج حاصله, موفقیت روش ترکیبی ارائه شده در پیش بینی رفتار سیال در محیط هایی که اثرات میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک به طور همزمان دارای اهمیت می باشند, نشان داده شده است.

در این پایان نامه عملکرد گرمایی گرماگیرهای میکروکانالی از یک سو و کاربرد نانو سیال ها در انتقال گرما به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتداً جریان درون یک میکروکانال مربعی شکل بررسی شد. با طول های مختلف، عدد ناسلت حاصل از حل تحلیلی برای کانال های مربعی و شرایط مرزی های مختلف گرمایی برای سیال پایه ی آب، با دقت مناسب بدست آمد. پس از آن دو نانو سیالِ آب- اکسید آلومینیوم و آب- نانولوله ی کربنی نیز بررسی شدند. افزایش چشم گیری در ضریب انتقال گرما سیال به خصوص در مورد نانولوله ی کربنی مشاهده شد. سپس با تهیه یک زیر برنامه ی کامپیوتری (udf) شرایط مرزی توان پمپاژ ورودیِ یکسان که معیار بهتری برای مقایسه ی عملکرد سیال های مختلف است را اعمال کرده و خروجی ها برای یک تک کانال مستطیلی گرفته شد و نتایج آن برای مدل سازی گرماگیر ثبت شد. پس از این مراحل به مدل سازی گرماگیر میکرو کانالی با سیال عامل آب و با پوسته ی از جنس آلومینیوم پرداختیم. بعد از حصول اطمینان از درستی جواب ها و بهینه کردن شبکه بندی به مقایسه ی عملکرد سه سیال ذکر شده در گرماگیرهای میکروکانالی پرداخته و با تغییر شرایط مرزی، نتایج را مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه روندی را که از بدست آوردن سرعت ورودی با کمک udf تا مدلسازی یک گرماگیر کامل طی می کردیم را برای کانالهای با مقاطع مثلثی و بیضوی با جایگزینی نانوذره ی الماس که عملکرد بهتری دارد، به جای اکسید آلومینیوم تکرار کردیم. انجام تمام این مراحل نتایج چشمگیری را برای نانولوله ی کربنی به ثبت رسانید. برای مثال در یک گرماگیرِ مستطیلی متداول، میانگین کاهش مقاومت گرمایی برای آب-نانو لوله ی کربنی و آب-اکسید آلومینیم، به نسبت آب خالص به ترتیب، 18% و 1% می باشد. در انتها اثر جنس جامد گرماگیر برروی عملکرد آن بررسی شد که مس بهترین عملکرد را نشان داد.

پایان نامه حاضر روش سه بعدی شبکه بولتزمن را برای مدل سازی عددی تأثیر متقابل ذرات صلب معلق با میدان جریان ارائه می دهد. محاسبات سه بعدی جریان با استفاده از مدل نوزده بیتی و تک زمانه (d3q19) روش حرارتی شبکه بولتزمن انجام گرفته است و معادله دینامیک نیوتن نیز برای انتقال ذرات صلب معلق حل شده است. نیروهای مورد نیاز در بررسی حرکت ذره با استفاده از روش تبادل مومنتوم محاسبه می شوند. جهت اعتبارسنجی مدل عددی حاضر، چندین مسئله مورد بررسی قرار گرفته است مانند جریان پویزوئیل در دو بعد و سه بعد، جریان حول یک استوانه و کره ساکن و همچنین سقوط یک ذره کروی در یک کانال تحت تأثیر نیروی گرانش. نتایج عددی کلیه این مسائل در تطابق بسیار خوبی با حل های تحلیلی موجود و نتایج آزمایشگاهی می باشند. پس از اعتبار سنجی و تأیید برنامه کامپیوتری تدوین شده، تأثیر ذرات صلب کروی ساکن، متحرک با سرعت ثابت و معلق با حرکت آزاد بر عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی یک میکروکانال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که ذرات بزرگتر نرخ انتقال حرارت و افت فشار بیشتری ایجاد می کنند. ذره ساکن در کانال بیشترین افت فشار و ذره معلق با حرکت آزاد کمترین افت فشار و بیشترین نرخ انتقال حرارت را به دنبال دارد. با افزایش عدد رینولدز نیز نرخ انتقال حرارت و همچنین افت فشار افزایش پیدا می کند. در ادامه برای یک ذره کروی که تحت تأثیر نیروی گرانش در حال سقوط در یک کانال می باشد تأثیر متقابل سیال و ذره بر انتقال حرارت از ذره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که هنگامی که دمای ذره در حین سقوط تغییر می کند، در مقایسه با حالتی که دمای آن ثابت است، ماکزیمم سرعت سقوط نیز افزایش می یابد.

در جریان گازهای رقیق، تعداد برخوردهای بین مولکولی جهت رسیدن به تعادل ترمودینامیکی کافی نمی باشد. همچنین، به دلیل تعداد کم مولکول ها در واحد حجم، فرض پیوسته بودن جریان معتبر نمی باشد. از همین رو، نمی توان از روش های معمول عددی که بر مبنای پیوستگی بنا نهاده شده است جهت پیش بینی رفتار جریان گازهای رقیق استفاده کرد. در تحقیق حاضر، قابلیت روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو در مطالعه عددی جریان گازهای رقیق درون میکرو کانال ها و همچنین حول باله های ماورای صوتی و استوانه های مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی جریان ماورای صوت درون میکرو کانال ها نشان می دهند که با کاهش فشار ورودی و همچنین با کاهش ارتفاع میکرو کانال، طول ناحیه ورودی کاهش می یابد. همچنین نتایج بدست آمده از شبیه سازی جریان های گازی حول باله های ماورای صوتی و همچنین جریان ماورای صوت حول استوانه های مستطیلی نشان می دهند که با کاهش عدد نادسن یک ناپیوستگی در میدان جریان رخ می دهد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی جریان های گازی حول باله های ماورای صوتی نشان می دهند که با افزایش عدد نادسن، ضریب فشار در امتداد دیواره های باله کاهش می یابد.

اهمیت روزافزون کاربردهای مکانیک سیالات مایکرو و نانو در حوزه های مهندسی و تکنولوژی، نگاه محققین را به روش هایی معطوف کرده است که از کارآیی بالایی در تحلیل پدیده های جریان های سیال در ابعاد ریز برخوردار باشند. در حالی که در ابعاد مایکرو نانو، روش های پیوستار غالباً در پیش بینی با شکست مواجهه می شوند، روش دینامیک مولکولی از جمله روش های موفق در این ابعاد می باشد. در این روش با استفاده از مکانیک آماری و نمونه گیری بر روی مشخصه ها در ابعاد ریز، کمیت های مورد نظر به دست خواهند آمد. به علت افزایش نسبت سطح به حجم در ابعاد کوچک، استفاده از اختلاف فشار هیدرودینامیکی به عنوان نیروی محرک جریان چندان عملی نمی باشد و به کارگیری از نیرو های الکتروکینتیک مانند الکترواسمتیک کاملاً توجیه پذیر است. جریان الکترواسمتیک در یک نانونازل دارای کاربرد های زیادی همچون تزریق دی. اِن. اِی و یا ژن می باشد. در تحقیق حاضر، مبتنی بر روش دینامیک مولکولی، برنامه ای کامپیوتری به زبان فرترن تهیه شده که قابلیت شبیه سازی جریان های سیال در ابعاد ریز و محیط های گسسته، تحت تاثیر اثرات پدیده های الکتروکینتیک را داراست. با به کارگیری برنامه ی کامپیوتری فوق، مشخصات هیدرودینامیکی جریان پوازویی بین دو صفحه ی تختِ موازی و جریان الکترواسمتیک در یک نانو نازل به دست آورده شده است. همچنین، به بررسی تاثیر زبری صفحات متفاوت کریستالی دیواره ی جامد در دو جریان ذکر شده نیز پرداخته شده است. امکان کاهش زمان مورد نیاز جهت اجرای برنامه ی کامپیوتری تهیه شده نیز با به کارگیری الگوریتم همسایگی ورلت و شعاع قطع، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.

هدف از تحقیق حاضر، بررسی عددی تاثیر مدل های مختف شکست و برخورد قطرات بر مشخصات اسپری سوخت می باشد. برای این منظور، پاشش اسپری سوخت در موتور کترپیلار با استفاده از نرم افزار تجاری avl fire، مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به تقارن کامل محفظه احتراق وتعداد شش عددی نازل های پاشش، تنها یک-ششم محفظه مدل شده و محاسبات ما بین زمان بسته شدن سوپاپ ورودی (ivc)و باز شدن سوپاپ خروجی (evo) صورت گرفته است. با بررسی مدلهای مختلف شکست و برخورد قطرات، سعی شده است که بهترین مدل برای بررسی اسپری های مشابه انتخاب شود. مقایسه نتایج عددی با مقادیر آزمایشگاهی نشان داد که مدل برخوردschmidt در مقایسه با مدل o’rourke از دقت بالاتری در پیش بینی طول نفوذ اسپری برخوردار است و مدل های برخورد تاثیر چندانی بر نرخ تغییر فشار و زمان اشتعال ندارند. مدل های شکست khrt و chu با داشتن بیشترین نرخ تبخیر، بیشترین افزایش فشار و مدل های rd و wave با کمترین نرخ تبخیر، کمترین افزایش فشار را به دنبال دارند. ترکیب مدل شکست khrt با مدل برخورد قطرات schmidt بهترین پیش بینی را از طول نفوذ اسپری و فشار داخل سیلندر ارائه می دهد بنابراین به عنوان بهترین ترکیب معرفی می شود

در طی دو دهه گذشته سیستم های ریز الکترومکانیکی (mems) کاربرد بسیار در زمینه های مختلف مهندسی پیدا کرده اند. از جمله فرآیند های مربوط به این سیستم ها، بررسی های زیستی-شیمیایی بر روی آزمایشگاهایی در مقیاس میکرو هستند ( ( mtasکه نیازمند بسیاری از عملیات در اندازه میکرون می باشند. پدیده اختلاط از جمله این پدیده ها می باشد که به دلایلی از جمله اندازه بزرگ مولکول ها و پایین بودن عدد رینولدز جریان حاکم ( جریان لایه ای) درمیکروکانال ها وقوع آن به طور کامل صورت نمی گیرد و در نتیجه نیاز به کاربرد ریزمخلوط کن ها در این سیستم ها را در پی دارد. تا کنون در مورد ریزمخلوط کن ها تحقیقات فراوانی صورت گرفته است و انواع مختلفی از این نوع وسایل نیز طراحی و ساخته شده است؛ اما در مورد کنترل پدیده اختلاط درون میکروکانال ها و ریزمخلوط کن ها کمتر مطالعاتی صورت گرفته است. لذا در این پایان نامه قصد داریم در ابتدا به بررسی بهینه سازی یک نوع میکروکانال با ساختار موجی ( به عنوان ریز مخلوط کن) بپردازیم. در این قسمت با در نظر گیری پارامتر های هندسی مربوط به ریزمخلوط کن و تعریف کردن یک تابع هزینه برای بازده اختلاط و مقاومت هیدرولیکی سیال، میدان سرعت و غلظت توسط نرم افزار comsol بدست می آید. سپس میزان تابع هزینه مخلوط کن در حالت های مختلف بررسی می شود و بر اساس نتایج بدست آمده حالت بهینه ریزمخلوط کن تعیین می شود. در قسمت بعدی از این پایان نامه با به کارگیری یک کنترلر پسخورد-پیشخورد هوشمند(فازی) در یک ریزمخلوط کن به کنترل میزان اختلاط درون کانال پرداخته می شود. ریزمخلوط کن استفاده شده در این قسمت دارای ساختاری متشکل از چندین الکترود و همچنین صفحات رسانا با توانایی تغییر میزان زتاپتانسیل (zeta potential) روی دیواره ها به منظور کنترل سرعت سیال روی آن ها است. نتایج بدست آمده از کنترلر فازی با نتایج مربوط به حل عددی توسط نرم افزار comsol مقایسه شده است. در قسمت آخر از این پایان نامه به کمک روش پایدار سازی مرزی بر مبنای تئوری لیاپانف و روش گام به عقب، پایداری میدان غلظت بررسی شده است و نیز کنترلر مرزی مناسب برای کنترل پدیده اختلاط درون یک میکروکانال با هندسه ساده طراحی گردیده است.

یکی از روش های آزمایش و اندازه گیری پارامتر های آیرودینامیکی مدل یک وسیله ی پروازی، روش پرتاب آزاد مدل آن می باشد. از تکنیک های پرتاب آزاد مدل، استفاده از سامانه های گازی پرتابگر مدل می باشد. با استفاده از پرتاب آزاد مدل و با ترکیب تکنیک های عکس برداری سریع و استفاده از سیستم های تلمتری، مشخصه های پروازی بدنه ی صلب و بعلاوه ی مشخصه های الاستیک آن قابل اندازه گیری می باشد. پارامتر های قابل اندازه گیری می تواند شامل مواردی از قبیل ضرایب آیرودینامیکی، پارامتر های آیروالاستیسیته مثل فرکانس و سرعت فلاتر بدنه، پارامتر های خروج از تیوب و پارامتر های برخورد و نفوذ باشد. در این پایان نامه ابتدا یک بررسی کلی از انواع سامانه های پرتابگر صورت گرفته است. سپس طراحی سامانه ی گازی تک مرحله ای پرتابگر مدل انجام گرفته است. مدل صفر معادله ای جریان درون سامانه ی مذکور برای طراحی مقدماتی آن مورد استفاده قرار گرفته است. با استفاده از سامانه ی مورد نظر می توان مدل های با اندازه های وزنی تا 2 کیلوگرم و قطر تا 7 سانتی متر را در بازه ی ماخ های پروازی تا 3 پرتاب نمود. برای بررسی دقیق تر طراحی و صحت عملکرد آن، شبیه سازی عددی متقارن محوری میدان جریان سیال درون سامانه و حرکت مدل درون تیوب به صورت جریان غیر لزج و لزج شامل مدل های توربولنت از قبیل rsm spalart-allmaras, k-?, انجام شده است. تغییرات پارامترهایی از قبیل فشار مخزن و جرم مدل نیز به صورت عددی بررسی گردیده است. مقایسه ی نتایج شبیه سازی عددی بین مدل های مختلف، اختلاف زیادی را بین نتایج مدل صفر معادله ای و بقیه مدل ها نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که بین جواب های مدل غیر لزج و مدل rsm کمتر از 3.5 درصد اختلاف وجود دارد که با این اختلاف اندک می توان با تقریب خوبی، جریان درون سامانه را به صورت غیر لزج مدل کرد.

صدای ناشی از حرکت اجسام در محیط سیال در مسائل مختلفی بررسی می شود. هدف از این بررسی ها یا کاهش صدا جهت رسیدن به وضعیت مطلوب تر زندگی، یا کاهش و شناسایی صدا جهت سهولت ارتباطات صوتی است. در تحقیق پیش رو به بررسی صدای ناشی از حرکت چند دماغه متفاوت در شرایط مختلف در محیط آب پرداخته شده است. با توجه به هزینه بالای ساخت تجهیزات مورد نیاز برای اندازه گیری تجربی، و هدف این تحقیق که یافتن راهی مناسب برای تخمین قابل قبول صدا جهت استفاده های کاربردی است، مدلسازی عددی با استفاده از نرم افزارهای محاسباتی ترجیح داده شده است. نرم افزارهای موجود برای این کار بررسی شده و در نهایت نرم افزار تجاری fluent به عنوان گزینه مناسب انتخاب گشته است. پس از راستی آزمایی حل، روش fw-h به عنوان روش حل معادلات صوتی انتخاب و استفاده شده است. در بررسی نتایج دیده شد که دماغه های مختلف طیف های فرکانسی مختلفی ارائه می کنند. نشان داده شد که می توان مدلسازی را در هر سرعت دلخواهی انجام داد و با شرط اینکه رژیم و شکل کلی جریان تغییر نکند، طیف حاصل قابل تبدیل به طیف مربوط به هر سرعت دیگر است. همچنین نشان داده شد که می توان ابعاد مسأله را کوچک یا بزرگ کرد و با شرط عدم تغییر شکل کلی جریان می توان به ترتیب به دقت بیشتر، یا طیف وسیعتر فرکانسی دست پیدا کرد. دیده شد که نقاط مختلف گیرنده های صوتی، نتایج کاملاً متفاوتی را ارائه می دهند که بنابر نیاز، نقاط مختلف را می توان انتخاب و بررسی نمود.

هدف از این تحقیق، بررسی عملکرد آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی یک وسیله سه زیست و تعیین مناسب برخی از پارامترهای فنی و هندسی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی است. با انجام شبیه سازی های متعدد ابتدا تعدادی از مهمترین پارامترهای اثر گذار برعملکرد آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی در پرواز، سرش و غوص این وسیله سه زیست را بررسی کرده و سپس با استفاده از نتایج بدست آمده، خصوصیات عملکردی آنرا محاسبه و ملاحظات لازم را برای فراهم کردن شرایط عملکرد مناسب وسیله سه زیست مورد مطالعه در رژیم های مختلف پرواز و حرکت زیرسطحی در نظر گرفتیم. از دیگر اهداف این پژوهش، شبیه سازی سیستم پیشرانش هوایی یا موتور های هوایی وسیله و اثرات متقابل این موتورها بر ساختار آیرودینامیکی همچون زاویه نصب بال یا فاصله بال از محفظه فشار و مکان بهینه قرار گیری طولی موتور ها به منظور کاهش اثرات منفی این تقابل و افزایش راندمان کلی است بخصوص که جریان هوای پرانرژی خروجی از موتورها می تواند بصورت عمده عملکرد وسیله در حالت پرنده را تحت تاثیر قرار دهد. همچنین با انجام شبیه سازی ها در حضور موتورهای پیشران هوایی و بدون حضور موتورهای پیشران هوایی، اثر لحاظ کردن کارکرد موتورها بر تحلیل اثرات فاصله بال از هیدروفویل بر آیرودینامیک پرنده مشخص شد که نتایج نشانگر آن بود که لحاظ نکردن اثر کارکرد موتورهای فن مجرایی موجب اشتباهات عمده در تحلیل ها خواهد شد. نتایج حاکی از آنست که وجود هیدروفویل دارای نقش کنترل کنندگی جریان و جلوگیری از جدایش روی بال است. در بررسی موتورها، موتورهای پیشران هوایی در دو حالت فن مجرایی دمنده در جلوی بال و فن مجرایی مکنده قرار گرفته در پشت بال، در زوایای دمش و مکش از 0 تا 15 درجه مورد بررسی قرار گرفتند که شرایط کارکرد بهینه هر یک از موتورها با توجه به فاصله بال از محفظه فشار و زاویه نصب بال و زاویه دمش یا مکش موتور فن مجرایی در رژیم های مختلف پرواز از قبیل پرواز آزاد، پرواز در ناحیه اثر نزدیکی به سطح، پرواز سیر و همچنین در مرحله برخاست از سطح آب تعیین گردید. در ادامه از آنجا که پرنده های اثر سطحی دارای ناپایداری شدید طولی هستند به دست آوردن خصوصیات آیرودینامیکی آنها در شرایط پرواز نزدیک سطح جهت طراحی مناسب دم و پایدار کردن آنها و ایجاد قابلیت انجام چنین پروازی بسیار ضروری است که در این رابطه بررسی هایی در شرایط گفته شده قبل بروی ضریب گشتاور طولی اعمال شده حول مرکز گشتاور وسیله، در شرایط گفته شده قبل صورت پذیرفت. از دیگر اهداف این پژوهش مطالعه روی حالت زیر سطحی وسیله بود که با بررسی عوامل موثر بر هیدرودینامیک وسیله، نقش زاویه عقبگرد دم افقی و همچنین زاویه عقبگرد محفظه فشار یا همان هیدروفویل وسیله را بر پسای هیدرودینامیکی بررسی نمودیم و از این طریق با کاهش نیروی پسای هیدرودینامیکی که مهمترین نیروی اثرگذار در حرکت زیرسطحی است، به میزان 20? از توان مصرفی موتورها کاسته شد.

در این پایان نامه نوفه ناشی از چرخش یک پروانه در محیط آب بررسی تجربی شده و نتایج حاصل از انجام آزمایش در یک محیط بسته آزمایشگاهی ذکر شده است. جهت انجام هر آزمایش ابتدا وسایل، ابزار و حس گرها کنترل می شود و پس از اطمینان از مناسب بودن جهت انجام آزمایش مربوطه، از صحت عملکرد و کالیبره بودن در محدوده مورد نیاز اطمینان حاصل می شود. بعد از آن بایستی فضای آزمایشگاه از لحاظ آکوستیکی شناسایی شود. میزان انعکاس صدا در محیط و تاثیر جاذب های صوتی به کار رفته در دیواره های محیط بررسی شده است. پس از طراحی و ساخت تجهیزات مورد نیاز و نصب آن اقدام به انجام دسته آزمایش ها شده است. آزمایش ها در چندین سرعت کاری پروانه صورت پذیرفته است. در هر دسته آزمایش نوفه خالص محیط و موتور اندازه گیری گردیده تا بتوان نوفه خالص پروانه را پس از اندازه گیری صدای کل محاسبه کرد. سپس با تعویض مکان حس گر در فاصله های مشخص در راستای طول و عمق همچنین تغییر زاویه قرارگیری حس گر نسبت به محور پروانه داده برداری شده است. این روند برای هر سرعت کاری تکرار شده و در نهایت بیش از 600 داده برداری صورت پذیرفته است. با مقایسه و بررسی نتایج مشاهده گردید که پروانه در محدوده فرکانسی زیر 50 کیلوهرتز، تقریبا در تمامی فرکانس ها نوفه ایجاد می کند. این نوفه در فرکانس های زیر 5 کیلوهرتز بلندی بیشتر از 90 دسی بل و در فرکانس های محدوده 5 الی 25 کیلوهرتز بین 80 و 90 دسی بل و در فرکانس های بالای 25 کیلوهرتز بلندی صدایی زیر 80 دسی بل را دارد. در این گزارش جهت مقایسه تنها به ذکر نتایج دو دسته آزمایش در مقیاس خطی و لگاریتمی اکتفا شده است. ما بقی نتایج در لوح فشرده ضمیمه شده قابل مشاهده می باشد.

در این تحقیق بر روی ایرودینامیک غیردائمی اجسام شتابدار تمرکز شده است . هدف از این تحقیق مقایسه بین میدان جریان غیردائمی ، نیروهای و گشتاورهای ایرودینامیکی اجسام پروازی در حرکت مستقیم الخط شتابدار با میدان جریان دائمی در عدد ماخ مشخص است. نواحی مادون، مافوق و حدود صوت برای اجسام دوبعدی مانند ایرفویل و اجسام سه بعدی بالچه بدنه مورد بررسی قرار گرفته است. از فلوئنت به عنوان نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی(cfd) همراه با تکنیک هائی برای شبیه سازی حرکت شتابدار استفاده شده است و در این حالت معادلات در دستگاه مختصات غیر اینرسی حل می-شوند. برای شبیه سازی حرکت شتابدار از روش شبکه تغییر یابنده برای تایید نتایج شبیه سازی در دستگاه غیراینرسی استفاده شده است. در بیشتر موارد برای حالت دائمی شبیه سازی در محدوده اعداد ماخ 4/0 الی 5/1 انجام شده است. شبیه سازی حرکت اجسام از سرعت صفر با شتاب هایی برابر g 10، g 30 ، g 100 و g 1000 در محدوده اعداد ماخ یکسان انجام شده است. در حرکت شتابدار در ناحیه مادون صوت نیروی برا کمتر از نیروی برا در حالت دائمی و نیروی پسا بیشتر از نیروی پسا در حالت دائمی در عدد ماخ یکسانی دارند. در ناحیه حدود صوت تفاوت در موقعیت موج ضربه بر روی سطح جسم در حالت شتابدار با حالت دائمی مشاهده می شود و این جابجایی موقعیت موج ضربه اختلاف بین نیروهای ایرودینامیکی در حالت شتابدار با حالت دائمی در ناحیه حدود صوت افزایش می دهد. تفاوت موقعیت موج ضربه در ناحیه حدود صوت برای حالت دائمی و غیردائمی به زمان پاسخ دهی جریان و تاریخچه جریان وابسته است. از منظر هزینه و زمان محاسبات، شبیه سازی حرکت شتابدار در دستگاه غیراینرسی بسیار مقرون به صرفه تر از شبیه سازی حرکت شتابدار در دستگاه اینرسی است و نوع شبکه استفاده شده برای شبیه سازی در دستگاه غیر اینرسی نیز می تواند از نوع سازمان یافته باشد.

عملکرد بسیاری از سیستم¬های ریزالکترومکانیکی و سیستم¬های نانوالکترومکانیکی به جریان سیال در میکرو/نانو-کانال¬هایشان وابسته است. در دهه¬های اخیر با ورود علم و تکنولوژی به دنیای میکروئی و نانوئی و افزایش چشم¬گیر کاربرد سیستم¬های ریزالکترومکانیکی و نانوالکترومکانیکی، مطالعه¬ی جریان سیال در این ابعاد مورد توجه قرار-گرفته¬است. با کاهش ابعاد کانال¬های به کار¬رفته در سیستم¬های ریز¬سیال، اثر برخی از پدیده¬ها که معمولا در کانال-های معمولی صرف¬نظر می¬شدند، اهمیت پیدا کرده و دیگر قابل صرف¬نظر کردن نیست. یکی از این پدیده¬ها، پدیده¬ی الکتروکینتیک است که ناشی از بر¬هم ¬کنش سیال و دیواره¬ی بار¬دار است. در این پایان¬نامه به مطالعه¬ی ¬عددی انتقال یونی ناشی از جریان الکترواسموتیک در نانوکانال¬ها پرداخته شده¬است. به منظور شبیه¬سازی، از ترکیب معادلات پواسون-نرست-پلانک به همراه معادله¬ی استوکس استفاده شده¬است. در این مطالعه، بر خلاف مطالعه¬های پیشین ph محلول نیز در نظر گرفته شده¬است. در ابتدا روش عددی مورد استفاده با استفاده از نتایج تحلیلی و آزمایشگاهی راستی¬آزمایی می¬شود. در مرحله¬ی بعد تاثیر پارامتر¬های اساسی مانند گرادیان ولتاژ، غلظت و ph محلول و بار سطحی دیواره¬ی نانو¬کانال بررسی می¬شوند. سپس تاثیر گرادیان¬های غلظت و ph بر روی عملکرد نانوکانال¬ها مورد مطالعه قرار می¬گیرد. در قسمت بعد تاثیر تغییرات هندسی در نانو¬کانال مورد بحث و بررسی قرار می¬گیرد. در مرحله¬ی آخر واکنش¬های سطحی روی دیواره¬ی نانو¬کانال در نظر گرفته¬ می¬شوند و تاثیر این واکنش¬ها بر عملکرد نانو¬کانال¬ها به تفصیل مورد بحث قرار خواهد¬گرفت. نتایج به¬دست¬آمده نشان می¬دهد که ph محلول تاثیر عمده¬ای بر عملکرد نانو¬کانال¬ها دارد هم¬چنین مشاهده شد که با در¬نظر¬گرفتن واکنش¬های سطحی می¬توان بهتر عملکرد نانوکانال¬ها را توجیه نمود.

در این تحقیق از روش المان طیفی جهت مدل سازی جریان سیال استفاده شده است.در این تحقیق تلاش شد تا با ارائه ی الگوریتمی جدید در گسسته سازی این عبارت، به کاهش هزینه های محاسباتی روش المان طیفی اقدام گردد. همچنین طی مراحل اجرای تحقیق با مشاهده کارآیی نامطلوب روش های حل میدان فشار، تلاش شد تا با ارائه ی روش تصحیح فشاری جدید، ضمن ارزای بهتر معادله پیوستگی، کارآیی روش المان طیفی بهبود یابد.

یکی از موثرترین راه های درمان سرطان، جلوگیری از وقوع پدیده ی متاستاز سلول های سرطانی است. یکی از دستگاه های بیوپزشکی که اخیراٌ برای تشخیص سلول های تومور در حال گردش و جداسازی آن ها از خون استفاده می شود دستگاه acba می باشد. این دستگاه از روش برچسب زنی سلول بهره می گیرد، به این صورت که با تزریق پادتن های مغناطیسی شده به نمونه ی خون فرد و استفاده از میکرومیکسر منفعل سعی می شود که پادتن ها به سلول سرطانی هدف بچسبند تا در مراحل بعد با اعمال میدان مغناطیسی جداسازی صورت گیرد. در این پایان نامه به بررسی نیروهای وارده بر سلول های زیستی و پادتن ها پرداخته شد و معادلات حاکمه بر حرکت این ذرات و سیال احاطه کننده به دست آمد. دو نوع میکرومیکسر موازی و shm به منظور ایجاد حداکثر میزان اختلاط پادتن ها با سلول سرطانی شبیه سازی شدند و بهینه سازی پارامتر های هندسی مهم این میکرومیکسرها نیز انجام شد. سپس اثر همه ی پارامترهای هندسی بر اختلاط به ترتیب اهمیت مشخص شد. رابطه ای برای بیان میزان اختلاط بر حسب متغیرهای هندسی موثر میکرومیکسر ارائه داده شد. نتایج نشان داد که میکرومیکسر shm بازدهی اختلاط بهتری نسبت به نوع موازی آن دارد.

در این مطالعه، میدان جریان مربوط به ایمپاکتور متقارن محوری در شرایط رقیق و در نسبت فشارهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. از روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو برای مدل کردن میدان جریان در اعداد نادسن 1/0، 01/0 و 0002/0 استفاده شده است. اعداد نادسن با استفاده از مقادیر فشار سکون در بالادست محاسبه شده اند. برای هر عدد نادسن، تاثیر مقادیر مختلف فاصله بین خروجی نازل و صفحه ایمپاکتور (l) و مقادیر مختلف نسبت فشار سکون بالادست به فشار محیط مورد مطالعه قرار گرفته است. در همه موارد، جت فراصوتی یا فزون فراصوتی در پایین دست نازل تشکیل می شود. نتایج مربوط به عدد نادسن 1/0 و 01/0 نشان می دهد بر خلاف میدان جریان عدد نادسن 0002/0، در برخورد جت فراصوتی با صفحه ایمپاکتور شاک اتفاق نمی افتد. تغییرات عدد چگالی ذره، سرعت محوری، دما و عدد ماخ در راستای محور جت و کانتورهای فشار کل و عدد ماخ در میدان جریان برای هر سه عدد نادسن 1/0، 01/0 و 0002/0 محاسبه و بحث شده اند. بطور کلی برای عدد نادسن 1/0 و 01/0، گاز با فشار مشخص در بالا دست از نازل خارج شده و تا رسیدن به فشار محیط بصورت یکنواخت منبسط میشود اما در میدان جریان عدد نادسن 0002/0 بجز در بعضی از نسبت فشارهای پایین، یک شاک کمانی در نزدیکی صفحه ایمپاکتور دیده میشود. قدرت و محل شاک به مقدار نسبت فشار (pr) و l/d بستگی دارد. نتایج نشان می دهد برای ??0.3 ( ?=(l?d)/?(p_0?p_b )که p0 فشار سکون بالادست و pb فشار محیط خارج است) تغییرات خواص جریان در راستای محور برای اعداد نادسن 0002/0 و 01/0 مستقل از نسبت فشار است. در تحقیق حاضر، همچنین حرکت ذرات نانو در میدان جریان ایمپاکتورهای فراصوتی/ فزون فراصوتی با دیدگاه لاگرانژین بررسی شده است. نمودار بازده جذب ایمپاکتور برای هر سه مقدار عدد نادسن 0002/0، 01/0 و 0.1 در مقادیر مختلف نسبت فشار و l/d محاسبه و رسم شده است. بطور کلی، قطر جدایش ایمپاکتور (قطر ذره ای که در آن بازده جذب ایمپاکتور برابر با 50% است را قطر جدایش ایمپاکتور گویند) با افزایش فاصله نازل تا صفحه ایمپاکتور کاهش می یابد. همچنین، برای جریانهای با اعداد نادسن 1/0 و 01/0 مقدار بازده جذب ایمپاکتور بیش از 95% است و نسبت فشار و فاصله نازل تا صفحه ایمپاکتور تأثیر قابل توجهی بر مقدار نشست ذرات روی صفحه یمپاکتور ندارد.

یک ریزمخلوط کن، وسیله ای است که با هدف اختلاط دو یا چند سیال در محفظه ای با ابعاد میکرو طراحی شده است. بزرگترین مانعی که در طراحی یک ریزمخلوط کن مواجه می شویم، این است که سیالات در چنین ابعاد کوچکی، فقط به صورت جریان آرام هستند. این موضوع، اختلاط سیالات را محدود به پدیده پخش در سطح مشترک دو سیال می کند. در این پایان نامه، یک ریز مخلوط کننده فعال جدید به صورت عددی شبیه سازی و بررسی شده است که اختلاط را به کمک تولید گردابه های ایجاد شده ناشی از پدیده الکتروکینتیک غیرتعادلی، در سطح مشترک کانال های میکرو- نانو انجام می دهد. از مقایسه میزان اختلاط در جریان ترکیبی الکترواسموتیک و تحت فشار با جریان تحت فشار خالص، بهبود قابل ملاحظه اختلاط در حالت اول مشاهده شد، به طوری که تحت یک شرایط خاص از ولتاژ و نرخ جریان، اختلاط حدود 90 درصد دو جریان سیال در یک طول اختلاط کوتاه به دست آمد. هم چنین عملکرد اختلاط مخلوط کننده به ازای تغییرات پتانسیل الکتریکی، عدد رینولدز، بار سطحی نانوکانال ها و عرض نانوکانال ها با استفاده از پارامتر معیار اختلاط مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که با کاهش عدد رینولدز، افزایش ولتاژ، بار سطحی نانوکانال ها و عرض کل کانال های نانو، اختلاط بهتری درون مخلوط کننده صورت می گیرد.

وسایل پرنده زیر آب می توانند به کمک تشکیل حباب در اطراف خود، به سرعتهای بالایی دست یابند؛ با این حال، رسیدن به این سرعتها چالش های زیادی در پایداری و عملکرد پروازی وسیله در برخواهد داشت. در یک سناریوی پروازی ایده آل، کل وسیله در داخل حباب قرار دارد. اما، در عمل اغتشاشات باعث می شوند تا وسیله به مرز بین آب و گاز برخورد نماید. در این مواقع، نیروهای تولید شده در مرز حباب به عنوان نیروهای پلنینگ شناخته می شوند. این پایان نامه، به بحث در مورد دینامیک و کنترل اجسام پر سرعت زیر آب می پردازد. معادلات حرکت وسیله همراه با اثرات غیرخطی برخورد به دیواره حباب، نیروهای پلنینگ، در مدلسازیها بررسی شده است. در مرحله اول، برای اعتبار سنجی مدل سازی نیروی پلنینگ، دو مدل در دسترس و یک مدل تجربی جدید برای پیش بینی این نیرو در نظر گرفته شده است. با ترکیب و بهره گیری از این مدلها، در ابتدا چهار روش معرفی و سپس این روشها، از طریق شبیه سازی پروازی دو مورد نتایج تجربی در دسترس مقایسه گردیده است. در مرحله بعد، کنترلر pid در کنار دینامیک غیر خطی پیچیده این وسیله، با توجه به نیروی پلنینگ، مانور چرخش به سمت همراه با غلتیدن آن و اثرات تحریک ناقص بررسی شده است. بالک کنترلی حباب ساز ، تنها دارای یک درجه آزادی در کانال پیچ است که وسیله را ملزم به مانورچرخش به سمت همراه با غلتیدن می نماید. علاوه بر این، به دلیل استفاده از تنها دو ورودی کنترلی، بالک کنترلی حباب ساز و شهپر ، این وسیله پر سرعت از نوع سیستمهای تحریک ناقص می باشد. کنترل این وسیله به دلیل این پدیده های پیچیده و همچنین اثرات غیرخطی تعامل با حباب و محدودیت شدید استفاده از حسگرها در زیر آب چالش برانگیز است. برای تعیین عمق در این وسیله با توجه به وجود حباب در اطراف بدنه نمی توان از سنسور فشار استاتیک استفاده نمود؛ با این وجود در روشی ابتکاری در راستای به دست آوردن عمق وسیله، از این حسگر برای اندازه گیری فشار درون حباب، که شامل فشار گاز تزریقی و بخار آب است، استفاده شده است. عملکرد سیستم کنترل با مقایسه نتایج شبیه سازی و داده های دردسترس آزمایش تجربی در شرایط پرواز واقعی مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین مقاومت سیستم کنترل، با انجام تجزیه و تحلیل اولیه خطای پارامترها بررسی شده است. برای بهبود عملکرد خلبان خودکار، یک کنترل سوئیچینگ ترکیبی مقاوم برای مقابله با رفتار غیر خطی این وسیله در هنگام برخورد با مرز آب و حباب به کار گرفته شده است. در حالت کلی، مقدار نیروی پلنینگ و اثر آن بر دینامیک وسیله قابل توجه است. اما، مدلسازی این نیرو با توجه به اینکه مدل سازی تعامل بین وسیله، آب و حباب هنوز به خوبی درک نشده است، معمولا ساده شده و در نتیجه غیر دقیق است. بنابراین، شناسایی نیروی پلنینگ از اهمیت زیادی برخوردار است. برای این منظور، مدل سازی نیروی پلنینگ درحالت سه بعدی بهبود داده شد. سپس، شناسایی برخط این نیرو بر اساس به کارگیری تئوری لیاپانوف در طراحی کنترلر مذکور در نظر گرفته شد که در نتیجه پایداری سیستم تضمین می شود. همچنین نیروی پلنینگ شناسایی شده، همراه با مقادیر اصلی در حرکت طولی و عرضی مورد بحث قرار گرفته است. در ادامه، عملکرد سیستم کنترل در حضور تاخیر زمانی حباب (اثر حافظه ) و دو نوع مانور مختلف چرخش به سمت همراه با غلتیدن و چرخش به سمت همراه با سرخوردن مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان، عملکرد دو روش کنترل کلاسیک (pid) و کنترل تطبیقی سوئیچینگ هیبرید پیشنهادی، برای کنترل این وسیله مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، مقایسه ارزیابی عملکرد این دو کنترلر از طریق شبیه سازی مونت کارلو جهت بررسی احتمال برخورد انجام گرفته است. نتایج 200 اجرای شبیه سازی مونت کارلو، مقاومت بهتر سیستم کنترل پیشنهادی در حضور عدم قطعیت پارامترها در دینامیک وسیله، شرایط پرواز، مدلسازی سنسورها، و مدل نیروی پیشبرندگی را نشان می دهد.

نشست مناسب و کافی ذرات دارویی می تواند به بهبود بیمار کمک کند. یکی از راه هایی که برای نشست مناسب ذرات دارو در سیستم تنفسی توصیه می شود، نگه داشتن نفس پس از استنشاق این ذرات است. این رساله افزایش نشست ذرات مایکرو را تحت تأثیر نگه داشتن نفس در سیستم تنفسی راه هوایی بالایی همراه با سه شاخه ی ابتدایی بررسی و با نشست در حالت استنشاق مقایسه می کند، و همچنین اثر بازدم را بر نشست ذرات (پس از 10 ثانیه نگه داشتن نفس) در نظر می گیرد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

امروزه استفاده ی از سیستم های ریز سیال در صنایع مختلف مانند سیستم های خنک کن قطعات ریز الکترونیکی و علوم زیستی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عملکرد این سیستم ها متاثر از جریان سیال درون میکرو / نانو کانالهایشان می باشد. جریان های الکترواسمتیک و ناشی از گرادیان فشار را می توان بعنوان رایج ترین جریان های درون میکرو/ نانو کانال ها نام برد. در این پایان نامه، آنالیز و کنترل دو نوع جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای و میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی مورد توجه می باشد. بدین منظور در ابتدا و به کمک روش تابع گرین، روشی تحلیلی برای پیدا کردن سرعت در جریان الکترواسمتیک و جریان ناشی از اثر همزمان گرادیان فشار و الکترواسمزیس در میکرو/ نانوکانال های با سطح مقطع مستطیلی پیشنهاد شده و در ادامه فرمول های تحلیلی برای پیدا کردن دما برای این دو نوع جریان و در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای ارائه شده است. در مرحله ی بعد کنترل جریان الکترواسمتیک هدف قرار گرفت. بدین منظور در ابتدا به کمک روش کنترل مرزی و بر مبنای تبدیل ولترا (روش گام به عقب)، پایدار سازی این نوع جریان در میکرو/ نانوکانال های صفحه ای انجام شد. ابتدا به کمک تبدیل ولترا اثر عوامل ناپایدارساز درون دامنه ی جریان حذف شد و سپس با استفاده از قضیه ی پایداری لیاپانف، جریان سیال از طریق مرز کنترل شد. سپس کنترل مدار بسته ی جریان سیال الکترواسمتیک در شبکه ی میکرو/ نانوکانال های t-شکل انجام شد. بدین منظور از ترکیبی از دو روش سیستم استنتاج تطبیقی فازی-عصبی(anfis) و کنترل فازی- ممدانی استفاده شد و صحت کنترلر طراحی شده به کمک شبیه سازی عددی مورد تایید قرار گرفت.

بیماری اتساع عروق، یا گشادشدگی موضعی سطح مقطع رگ ، که اغلب آئورت یا سرخ رگ ششی به آن مبتلا می شود، را اصطلاحا آنوریسم (aneurysm) می گویند. پدیده مذکور در اثر ضعف یا نقص جدار رگ در نتیجه بیماری یا آسیب فیزیکی، بوجود می آید. در هر صورت ، علت هر چه باشد، رابطه بین مشخصات جریان خون در aneurysmها و درصد پیشرفت بیماری از نظر پزشکی بسیار اهمیت دارد. زیرا عقیده بر این است که با مطالعه تغییراتی که با شروع بیماری در مشخصات جریان خون از قبیل توزیع فشار و تنش برشی در جدا رگ ، رخ می دهد، پزشکان می توانند مقدار پیشرفت بیماری را تشخیص داده و با داشتن اطلاعات کافی از رفتار جریان نسبت به علاج بیماری توسط دارو و یا با اجرای عمل bypass اتخاذ تصمیم نمایند. بنابراین مطالعه مشخصات جریان خون در aneurysmها از اهمیت خاصی برخوردار است . هدف اصلی از انجام پروژه حاضر، مطالعه اثر خاصیت غیرنیوتنی خون در مشخصات جریان خون در aneurysmها با در نظر گرفتن مدلهای مختلف رئالوژیک برای خون می باشد. از آنجایی که مدلهای رئالوژیک مختلفی برای خون پیشنهاد شده است . در این تحقیق از سه مدل غیرنیوتنی biviscosity, casson, powerlaw استفاده شده است . جریان خون به صورت آرام (laminar)، دائمی (steady) و با تقارن محوری (axisymmetric) در نظر گرفته شده و از خاصیت ارتجاعی جدار رگ نیز چشم پوشی شده است . با در نظر گرفتن یک شبکه متعامد منطبق بر مرز، فرم تفاوتهای محدود (finite difference) معادلات حاکم در صفحه محاسباتی با روش حجم کنترل (control valume) بدست آمده و با استفاده از الگوریتم شناخته شده simple حل شده اند. برای هر یک از مدل های رئالوژیک مورد مطالعه، حل معادلات با در نظر گرفتن مقادیر مختلف عدد رینولدز جریان اصلی بدست آمده است . جهت انجام محاسبات در این تحقیق، یک برنامه کامپیوتری به زبان fortran77 نوشته شده که خروجی آن شامل توزیع سرعت ، فشار، تابع جریان و ورتیسیتی در حوزه جریان، و تنش برشی روی جدا رگ می باشد. این مقایسه نشان می دهد که برای یک آنوریسم با 69 درصدد افزایش سطح مقطع، جدایی جریان این مدلهای نیوتنی biviscosity, casson, power-law به ترتیب در اعداد رینولدز بزرگتر از 34، 85، 80 و 125 اتفاق می افتد.