در این پژوهش، نتایج شبیه سازی عددی سه بعدی لایه های اختلاط تراکم پذیر آشفته با استفاده از مدل آشفتگی شبیه سازی گردابه های بزرگ ارائه شده است. لایه های برشی آزاد تراکم پذیر در بسیاری از مسائل پیچیده صنعتی اهمیت دارند. یک نمونه از جریان های برشی، لایه های اختلاط تراکم پذیر می باشند که یکی از بهترین موارد برای مطالعه اثرات تراکم پذیری و آشفتگی است. لایه های اختلاط از دو جریان موازی با سرعت های متفاوت تشکیل شده اند. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، برای جدا سازی مقیاس های کوچک و بزرگ جریان، از معادلات ناویر- استوکس با استفاده از تابع فیلترگیری پله فیلترگیری می شود. معادلات ناویر- استوکس فیلتر شده که بیانگر مقیاس های بزرگ جریان هستند، با استفاده از یک الگوریتم عددی حل می شوند و مقیاس های کوچک جریان مدل می گردند. گسسته سازی زمانی معادلات ناویر – استوکس فیلتر شده توسط روش رانگ – کوتای صریح چهار مرحله ای انجام می گیرد. گسسته سازی مکانی به روش حجم محدود صورت گرفته و سپس با حل انتگرال به روش ذوزنقه، تبدیل به روش های مرکزی می گردد. این روش، باعث تولید یک روش حجم محدود قوی در مش باسازمان می گردد. برای گسسته سازی مکانی معادلات، ترم های جابه جایی و ویسکوز از هم جدا می شوند. برای گسسته سازی ترم های جابه جایی و ویسکوز به ترتیب از روش های مرکزی مرتبه چهار وزنی و مرکزی مرتبه دوم استفاده می گردد. برای مدل کردن مقیاس های کوچک ، از مدل ویسکوزیته گردابه ای دینامیک استفاده می شود. بر مبنای این مدل، انرژی جنبشی جریان توسط ویسکوزیته گردابه ای در مقیاس های کوچک به گرما تلف می گردد. در این مطالعه، از یک شرط اولیه آشفته بر پایه گردابه های تانسنت با استفاده از کد کامپیوتری متلب استفاده شده است. این شرط اولیه باعث وارد شدن یک میدان آشفته در میدان جریان می گردد و جریان سریعتر آشفته گشته و حجم محاسبات کاهش می یابد. نتایج حل اولیه یعنی حل در زمان صفر مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. شبیه سازی عددی لایه های اختلاط که میدان اصلی جریان است، توسط کد کامپیوتری فرترن در یک مکعب روی یک مش یکنواخت با سازمان انجام می گیرد. پارامترهای اساسی لایه های اختلاط نظیر ضخامت ممنتوم، انرژی جنبشی کل، ضخامت ورتیسیتی و انرژی جنبشی آشفته بررسی گشته و نتایج ضخامت بدست آمده در این شبیه سازی با نتایج گرفته شده توسط ورمان مقایسه می شود. با گذشت زمان و افزایش آشفتگی ها، ضخامت ممنتوم و ورتیسیتی افزایش و انرژی جنبشی کل کاهش و انرژی جنبشی آشفته در کل میدان گسترده می شود. سرانجام، کانتورهای سه بعدی متغیرهای اصلی جریان نظیر ورتیسیتی، سرعت، فشار، چگالی و دما در زمان های مختلف نمایش داده می شود. این کانتورها بیانگر پخش شدن آشفتگی ها و اثرات تراکم پذیری حاصل از اختلاط لایه ها در کل میدان می باشند و نشانگر خصوصیت انتشار آشفتگی در میدان است. شکل ورتیسیتی ها تولید شده در کل میدان در زمان های مختلف تغییر می کند که این از خصوصیات ذاتی لایه های اختلاط است.

در این مطالعه با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند پروفیل نازل مارپیچ، تعداد نازل ورودی، فشار ورودی به دستگاه و تأثیر نسبت جرمی جریان سرد بر عملکرد ورتکس تیوب و جدایش انرژی در آن پرداخته شده است. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر سه بعدی و توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیدهاند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، فشار ورودی و نیز پروفیل مارپیچ مناسبی با معرفی یک پارامتر بدون بعد به نام gpl که نسبت فاصله شعاعی ورودی نازل تا محفظه چرخش و طول ضلع بزرگتر نازل میباشد، برای دستیابی به حداکثر عملکرد سرمایشی بدست آمده است. همچنین در این تحقیق پارامتر تعداد نازل مارپیچ ورودی نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه گرفته شد که با افزایش تعداد نازل، میزان جدایش دمایی در خروجی سرد و گرم نیز افزایش مییابد. در پایان نتایج و توصیه هایی برای طراحی ارائه گردیدند که برای دستیابی به جدایش انرژی بیشتر میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. مقایسه نازلهای مارپیچ با نوع مستقیم آنها و نیز تأثیر نازل بر روی محل نقطه سکون از دیگر نتایج قابل ذکر در این رساله میباشد. نتایج عددی بدست آمده با نتایج تجربی موجود اعتبار دهی اولیه میشوند که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد.

در این مطالعه با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند فشار ورودی به دستگاه و نسبت جرمی جریان سرد بر عملکرد ورتکس تیوب و جدایش انرژی در آن پرداخته شده است. در این راستا با تمرکز بر روی پارامتر جدایش دمایی خروجی سرد به بررسی راندمان ورتکس تیوب، به عنوان یک دستگاه ساده که بدون داشتن قطعات متحرک همچون شفت یا سیلندر متحرک، قادر به تولید برودت است، پرداخته شده است. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر سه بعدی و توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیده اند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، فشار ورودی مناسبی برای دستیابی به حداکثر عملکرد سرمایشی بدست آمده است. نتایج مطالعه شامل منحنی های دمایی دستگاه و ... برای ورتکس تیوب مورد مطالعه با مشخصات ترموفیزیکی معین ارائه شده است و نتیجه گرفته شد که فشار کاری برابر 8/4 بار، یک فشار بهینه می باشد. در پایان نتایج و توصیه هایی برای طراحی ارائه گردیدند که برای دستیابی به جدایش انرژی بیشتر می توانند مورد استفاده قرار گیرند. نتایج عددی بدست آمده با نتایج تجربی موجود اعتبار دهی اولیه می شوند که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد.

شبیه سازی گردابه های بزرگ(les)، تکنیکی درحال گسترش است که می توان از آن برای پیش بینی درست جریان های آشفته استفاده کرد. این تکنیک شبیه سازی عددی، انر‍ژی ساختارهای ورتیکال بزرگ را در جریان آشفته، به وسیله حل معادلات ناویر استوکس فیلتر شده بدست می آورد. و ساختارهای آشفته کوچک را حل نمی کند. این روش زمان شبیه سازی را بصورت قابل ملاحظه ای نسبت به شبیه سازی تمام ادی های آشفتگی که در بیشتر حالت ها غیرممکن است کاهش می دهد. تاثیر متوسط ادی های کوچک بر روی جریان آشفته با مدل زیر شبکه مشخص می شود. از دید تئوری به خوبی می دانیم که ادیهای آشفتگی کوچک نقشی یونیورسال در جریان های با عدد رینولدز بالا دارند. بنابراین انتظار می رود که این ادی ها توسط یک مدل زیرشبکه ای عمومی و قوی مدل شوند. بطور کلی les پیش بینی های درستی از جریان آشفته ارائه می دهد. با وجود این در عمل، مدل سازی زیرشبکه ای دقیق نیست و یک خطای قابل ملاحظه به وجود می آورد. در پژوهش حاضر به بررسی خطای ورودی در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ توسط مدل سازی پرداخته شده است، مدل های اسماگورینسکی، دینامیک و مدل دینامیک ترکیبی برای مسئله لایه اختلاطی تراکم پذیر مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه به تاثیر مدل های مختلف بر روی ساختارهای اصلی و همچنین دیگر کمیت های بررسی گردید. مشخص گردید که مدل ترکیبی دینامیک نتایج صحیح تری نسبت به سه مدل دیگر می دهد.

با توجه به رشد و توسعه قدرت محاسباتی و نیاز روزافزون به حل دقیق جریان های موجود درصنعت و کاربردهای مهندسی که اغلب جز جریان های آشفته محسوب می شوند روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به عنوان یک روش مهم و دقیق در حل این نوع جریان ها محسوب می گردد. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برخلاف روش شبیه سازی مستقیم عددی همه گردابه های میدان جریان حل نمی شود. در واقع این روش بر اساس تقسیم بندی میدان جریان به دو قسمت مقیاس های حل شده و مقیاس های زیرشبکه می باشد. مقیاس های بزرگ مستقیما توسط معادلات ناویراستوکس حل می شوند، در صورتیکه اثرات مقیاس های کوچک و تقابل آنها با مقیاس های حل شده به صورت مدل وارد معادلات می گردد. در این تحقیق روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای شبیه سازی لایه اختلاطی زمانی تراکم پذیر آشفته توسط مدل های اسماگورینسکی و دینامیکی کلارک مورداستفاده قرار گرفته است. ضریب اسماگورینسکی معمولاً به روش تجربی انتخاب می شود و مدل های دینامیکی به منظور تخمین بهتر این ضریب می باشند که مستلزم اعمال فیلتر آزمون هستند. در این تحقیق برای حل عددی معادلات حاکم بر میدان جریان روش اختلاف محدود بکار رفته بطوریکه برای گسسته سازی ترم های ویسکوز و جابجایی به ترتیب روش های مرتبه 2 و مرتبه 4 و برای ترم زمانی روش رانگ کوتای مرتبه 2 مورداستفاده قرار گرفته است. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج روش شبیه سازی مستقیم عددی نشان می دهد که مدل های دینامیکی با وجود هزینه بالاتر به دلیل محاسبه ضریب مدل در هر نقطه و ارائه نتایج دقیق تر مطلوب هستند. قابل ذکر است که نتایج در عدد رینولدز 50 و عدد ماخ 0.2 ارائه شده اند.

بعنوان یک منبع و مرجع محاسباتی در الکترومغناطیس عددی مدلی کلی بصورت سه بعدی (3d) برای مطالعات رزونانس شومان (schumann resonance) ، سنجش از راه دور برای میادین و مخازن نفتی ، سنجش از راه دور برای بررسی اغتششات یونسفر و فرضیه زلزله الکترومغناطیسی پیشرو و ... توسعه و بکار برده میشود. همه مدلهای تفاضل محدود حوزه زمان بکار برده شده تا به امروز از یک منحنی رسانایی الکتریکی برای نمایش یونسفر بهره میگیرند. تا حد بسیار زیادی یونسفر بصورت یک محیط همه سو یکسان (isotropic) که میدانهای وابسته به جاذبه زمین (geomagnetic field) ان قابل اغماض و چشم پوشی است ، رفتار می کند. این اثر به اندازه کافی در انتشار امواج الکترومغناطیسی در ارتفاعات کمتر از 100 کیلومتر ودر فرکانسهای کمتر از 1 کیلو هرتز دیده میشود و اشکار است. بهر حال با در نظر نگرفتن میدان ژئومغناطیسی غیر همه سو یکسان (anisotrpic) این مدلهای fdtd قادر به مدل کردن بسیاری از اثرات ژئومغناطیسی همچون چرخش فارادی ( تغییر پلاریزاسیون ) در یونسفر ،در نظر گرفتن امواج سوت کش (whistler wave) ، اذرخش و ... نخواهد بود

در این مطالعه با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند تأثیر مکش جانبی از نازلهای تزریق بر عملکرد ورتکس تیوب ، پارامتر بی بعد ? )درصد نسبی دبی جرمی خروجی از حفره به دبی جرمی ورودی به ورتکس تیوب( ، جریانهای برگشتی، نواحی پر فشار و جدایش انرژی در آن پرداخته شده است. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر سه بعدی و توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیده اند. به منظور درک و بررسی تأثیر مکش جانبی از نازلها، سوراخی در خروجی هر نازل ایجاد شده و به ازای دبی-های ورودی مختلف به دستگاه، نتایج استخراج و تحلیل می شوند بدین منظور برای دستیابی به مینیمم دمای خروجی سرد در ورتکس تیوب، غلبه بر تأثیر نامطلوب ناحیه پر فشار، ساماندهی الگوی جریان و همچنین دستیابی به عملکرد سرمایشی بهتر از پارامتر oph که همان فشار خروجی حفره می باشد، استفاده گردیده و مقادیر 0.1 ، 0.2 ، 0.3 ، 0.4 و 0.5 بار برای oph تخصیص داده شده است. نتایج حاکی از آن است که با غلبه بر اثر نامطلوب ناحیه پر فشار ، الگوی جریان بهبود یافته و این امر باعث کاهش دمای خروجی سرد می شود. نتایج عددی بدست آمده با نتایج تجربی موجود اعتبار دهی اولیه می-شوند که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد.

در این مطالعه با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند زاویه محوری نازل های تزریق جریان، نقاط اکسترمم فشار و دمای جریان سرد بازگشتی، فشار ورودی به دستگاه و تأثیر نسبت جرمی جریان سرد بر عملکرد ورتکس تیوب و جدایش انرژی در آن پرداخته شده است. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر سه بعدی و توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیده اند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، فشار ورودی و نیز زاویه محوری مناسبی با معرفی یک پارامتر به نام ? که نسبت اختلاف فشار ماکزیمم و مینیمم فشار جریان سرد بازگشتی بر فاصله این نقاط می باشد، برای دستیابی به حداکثر ظرفیت سرمایشی بدست آمده است. همچنین در این تحقیق محل مینیمم دمای سرد جریان بازگشتی نیز مورد بررسی قرار گرفت و نتیجه گرفته شد که مکان مینیمم دمای سرد دقیقا در خروجی سرد قرار ندارد. در پایان نتایج و توصیه هایی برای طراحی ارائه گردیدند که برای دستیابی به جدایش انرژی بیشتر می توانند مورد استفاده قرار گیرند. مقایسه نازل های دارای زاویه محوری با نوع مستقیم آنها و نیز تأثیر نازل بر روی نقطه ماکزیمم ظرفیت سرمایش از دیگر نتایج قابل ذکر در این رساله می باشد. نتایج عددی بدست آمده با نتایج تجربی موجود اعتبار دهی اولیه شده است که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد.

ورتکس تیوب یا رانک- هیلش ورتکس تیوب یک وسیله مکانیکی است با هندسه‏ای نسبتاً ساده و بدون پیچیدگی در اجزای تشکیل‏دهنده، که قادر است هوای فشرده ورودی به آن را به دو بخش مجزای گرم و سرد تبدیل کند. عدم وجود قطعات متحرک در داخل دستگاه و عدم وابستگی به انرژی‏های الکتریکی و مکانیکی و سیال مبرد و ... از مزایای این وسیله می‏باشد. در ورتکس تیوب، جریان سیال فشرده به صورت مماسی از طریق یک یا چند نازل به داخل محفظه لوله وارد می‏شود و بعد از پدیده جدایش، دو جریان سیال مجزای سرد و گرم ایجـاد می‏کند که بسته به نیـاز می توان از هر یک از این جریان‏ها استفاده کرد. در این مطالعه عددی، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند دما و فشار سیال ورودی به دستگاه، زاویه واگرایی لوله کاری، قطر روزنه خروجی سرد و نسبت جرمی جریان سرد بر عملکرد ورتکس تیوب پرداخته شده است. معادلات حاکم میدان جریان به وسیله کد استاندارد نرم‏افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم‏پذیر سه‏بعدی توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیده‏اند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، ویژگی‏های میدان جریان در ورتکس تیوب دردماهای مختلف سیال ورودی مورد بررسی قرار گرفته‏اند. هم‏چنین با مقایسه ورتکس تیوب مخروطی و استوانه‏ای، بازه بهینه‏ای برای زاویه واگرایی لوله کاری جهت بهبود عملکرد سرمایشی به دست آمد. علاوه بر این، به منظور جلوگیری از تشکیل جریان‏های چرخشی ثانویه و عدم اختلاط جریان‏های سرد و گرم، یک قطر بهینه برای روزنه خروجی سرد در مدل شبیه‏سازی شده به دست آمد. نتایج عددی به‏دست آمده با نتایج تجربی موجود اعتباردهی شده‏اند، که تطابق قابل قبولی بین آن‏ها وجود دارد.

در این مطالعه عددی به مقایسه جامع میان دو نوع شرایط مرزی مختلف شامل اعمال فشار معین در خروجی و اعمال شرایط مرزی محیطی پرداخته شده است.سپس در این مطالعه عددی به بررسی جدایش انرژی در ورتکس تیوب تحت بکارگیری گازهای مختلف پرداخته شده است.گازهای بکارگرفته شده در این مطالعه عبارتند از هوا، دی اکسید کربن، دی اکسید نیتروژن، اکسیژن و نیتروژن.عملکرد سرمایشی و گرمایشی ورتکس تیوب برای گازهای ذکرشده مورد تحلیل قرار گرفته است و جزئیات توسط نمودارهای مختلف توصیف شده است.ورتکس چمبر یکی از اجزای مهم ورتکس تیوب است که گاز مستقیما توسط نازل ها به صورت مماسی به این جزء تزریق می شود.یک طراحی مناسب برای ورتکس چمبر منجر به بالا بردن عملکرد ورتکس تیوب می شود.مدل دینامیک سیالات محاسباتی سه بعدی تراکم پذیر بر اساس یک مدل آزمایشگاهی طراحی شده و بااستفاده از مدل توربولانس k-? در حالت پایدار حل شده است.در این مطالعه پارامترهای بررسی شده متمرکز است بر برخی ویژگی های هندسی ورتکس تیوب شامل شعاع ورتکس چمبر و شعاع گرد شده داخل ورتکس چمبر.تاثیر تغییرات هرکدام ازین پارامترها بر خصوصیات ترموفیزیکی جریان مورد بررسی قرار گرفته است.نتایج عددی ارائه شده نشان می دهد که برای هرکدام از این دو پارامتر هندسی یک مقدار بهینه برای بدست آوردن ماکزیمم ظرفیت سرمایشی ورتکس تیوب وجود دارد.محدوده تغییرات شعاع ورتکس چمبر از 7/5 میلیمتر یا 13 میلیمتر در نظر گرفته شده و این تغییرات تحت نسبت طول به قطر 298/9 انجام شده و نهایتا شعاع بهینه تعیین شده است.علاوه بر این اثر تغییرات شعاع گرد شده بر عملکرد ورتکس تیوب در محدوده 0 تا 4 میلیمتر در نظر گرفته شده است.پس ازین دو مرحله بهینه سازی بیشینه اختلاف دمای خروجی سرد با دمای گاز ورودی، 26/47 کلوین برای شعاع گرد شده 5/1 میلیمتر و شعاع ورتکس چمبر 11 میلیمتر در نسبت جرمی خروجی سرد 3/0 بدست آمده که حدود %5/7 بهتر از حالت پایه است.

یکی از اقتصادی ترین روش های بازیابی، تولید الکتریسیته از گاز همراه می باشد. سه مولد توان توربین گاز، توربین بخار و مولد توان ترکیبی توربین گاز و توربین بخار برای بررسی انتخاب شده اند. این تکنولوژی ها از نظر هزینه اولیه، بازده سیستم در بار نامی و در شرایط کار زیر بار نامی، نحوه تغییرات توان و بازده با دمای محیط و محدودیت های سوخت مصرفی از جمله ارزش حرارتی و میزان تغییرات مجاز آن، حداقل دمای سوخت و میزان مجاز ناخالصی ها، در ظرفیت های مختلف با یکدیگر مقایسه می شوند. در ادامه با توجه به شرایط گاز همراه، در مورد تکنولوژی های مورد نیاز جهت رساندن سوخت به شرایط قابل قبول مولدها بحث می شود و در آخر وضعیت اقتصادی طرح برای چند دسته از گازهای همراه بررسی می شود و همچنین تأثیر تغییر پارامترهایی چون دبی، دما، نقطه طراحی، قیمت فروش برق و تغییر دسته گاز همراه، مطالعه می گردد. برای مدل سازی مولدها و تعیین رفتار آن ها در شرایط مختلف کاری، از نرم افزار ترموفلو استفاده شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از این منبع انرژی از نظر فنی کاملاً قابل دستیابی می باشد و با توجه به دسته گاز همراه و شرایط محیطی، طرح می تواند بسیار اقتصادی و سود آور باشد.

در این مطالعه، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی، سعی بر آن شده است که ابعاد بهینه برای نازلهای تزریق دستگاه ورتکس تیوب بدست آید. بدین منظور شبیه سازی عددی برای مقادیر مختلف طول، عرض و ارتفاع نازل های تزریق انجام گرفته و سایر ابعاد ورتکس تیوب های مدل شده برای تمام مدل ها یکسان در نظر گرفته شده است که همان ابعاد دستگاه ورتکس تیوب اسکای و همکاران می باشد. نتایج عددی برای جریان های آشفته و تراکم پذیر با استفاده از مدل توربولانس استانداردk-? به دست آمده اند. هدف اصلی این مطالعه عددی بدست آوردن حداقل دمای ممکن در خروجی سرد با تغییر ابعاد نازلهای تزریق می باشد. در بررسی حاضر، به بررسی فشار در محفظه چرخش و رابطه آن با دمای خروجی سرد دستگاه پرداخته شد که در نهایت به ازای مقادیر خاصی از ابعاد نازل های تزریق، جدایش انرژی بهتری حاصل شده است. در نهایت برخی از نتایج حاصل از کار عددی با نتایج تجربی مقایسه شده اند که مطابقت قابل قبولی بین آنها وجود دارد.

در این مطالعه به بررسی عددی خنک کاری جت پایپ(اگزوز) یک توربوجت پرداخته شده است. جریان سیال بررسی شده در این مطالعه سه بعدی، پایا، تراکم پذیر و آشفته می باشد. مدل آشفته ی استفاده شده در این بررسی k-? استاندارد می باشد. ایده ی اصلی در این مقاله، بکارگیری تکنیک های بهبود انتقال حرارت جابجایی به کمک نصب بافل (تیغه) و نوارهای مارپیچ در مسیر جریان سیال خنک کار و بررسی تأثیر آن بر روند خنک کاری می باشد. عوامل موثر بر روند خنک کاری با بکارگیری بافل ها شامل، قطر هیدرولیکی (d_h)، تعداد بافل، ارتفاع بافل(h) و زاویه ی قرارگیری بافل (?) می باشند. قطر هیدرولیکی در نسبت های مختلف، ?-?.?= d_2/d_1 ، تعداد بافل در شش چیدمان متفاوت، ارتفاع بافل در نسبت های مختلف، 4.? -?.? = h/d_h و زاویه ی قرارگیری بافل در زوایای مختلف °??، °??،°??، °??? و°??? درجه بررسی؛ و به تأثیر آن بر افت فشار سیال خنک کار، عدد نوسلت ودمای میانگین جت پایپ، پرداخته شد و در نهایت کارایی بافل ها مورد ارزیابی واقع شد و تاثیر تعداد بافل و ارتفاع بافل بر معیار ارزیابی pec بررسی شد. در بکارگیری نوارهای مارپیچ به تاثیر پارامترهای هندسی موثر بر روند خنک کاری از جمله، گام نوار مارپیچ و ارتفاع نوار مارپیچ پرداخته شد و میزان کارآیی نوارهای مارپیچ در گام های مختلف و ارتفاع های مختلف با معیار ارزیابی کارایی pec سنجیده شد. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان می دهند؛ بافل ها و نوارهای مارپیچ بر روند جریان سیال و انتقال حرارت، به شدت تأثیر می گذارند.

ضد عفونی محلول های آبی، مانند شیر یا آبمیوه ها، توسط از هم پاشیدن سلولهای میکروبی بدون تغییر قابل توجهی در خواص طبیعی آنها با به حالت تعلیق در آوردن پروتئین ها یا دیگر مواد فعال مورد توجه بسیاری در صنایع غذایی و دارویی قرار گرفته است. دو مورد از کارهای در حال انجام در این مورد ، میدان های پالس الکتریکی(pef) و حرارت آنی می باشند.استفاده از اثرات مشترک این دو روش می تواند از لحاظ تامین فضای پارامتری بزرگتر جهت بهینه سازی کارایی و باز کردن زمینه های بالقوه کاربرد در صنایع دارویی مفید باشد.هدف این پروژه مطالعه عددی امکان پذیری روش ترکیبی (pefh) می باشد که با محاسبه ویژگی های حرارتی سیستم مدل شامل یک کانال میکروسیال انجام شده است. ساختار حرارتی کانال طوری می باشد که استفاده از ولتاژ یک افزایش دمای سریع در اثر حرارت ژول تولید می کند که این افزایش دما جهت تخریب برگشت ناپذیر سلول های میکروبی توسط الکتروپوریشن، که همان لیز سلول میکروبی و انتشار مولکول های بزرگ از سلول هاست، می باشد. آنالیز حجم محدود انتقال گرمای گذرا جهت برآورد دمای کانال در طول اعمال پالس ولتاژ و بعد از آن مورد استفاده قرار گرفته و قانون انتقال حرارت فوریه در ترکیب با اصل بقای انرژی به صورت گسسته در کل کانال حل شده است. مشاهده شده است افزایش ارتفاع کانال، ضخامت الکترود، و سرعت سیال باعث تاخیر در رسیدن به دمای اوج شده است. همچنین افزایش سرعت سیال باعث سرمایش سریع تر سیال می شود که این بعد، به ویژه در جلوگیری از آسیب رسیدن به مواد حساس در مایع، مهم می باشد.

تمامی جریان های حوزه مهندسی اعم از جریان های ساده دو بعدی تا موارد خیلی پیچیده تر، بالاتر از یک عدد رینولدز خاص ناپایدار می-شوند. با توجه به تأثیر جریان آشفته بر روی پارامترهای هیدرودینامیکی لزوم شناخت مکانیزم های منتهی شونده و تعیین موقعیت ناحیه گذار جریان و تبدیل به جریان آشفته کاملاً آشکار می باشد. به عنوان یک نمونه از مسائل مهم و پرکاربرد در زمینه مهندسی پزشکی و مهندسی بیومکانیک وقوع گرفتگی در عروق می باشد. وقوع گرفتگی در عروق ماهیت و طبیعت جریان پایین دست را به طور اساسی دچار دگرگونی می-کند. جریان در پایین دست گرفتگی وابسته به پارامترهای هندسی، درجه گرفتگی و عدد رینولدز جریان می تواند به جریان آشفته تبدیل شود. از منظر دینامیک سیالات، میدان جریان در داخل عروق دارای گرفتگی به سه ناحیه تقسیم بندی می شود، بدین صورت که از ابتدای ورودی لوله تا شروع جریان آشفته، جریان آرام می باشد. با شروع جریان آشفته تا شروع لایه ای شدن مجدد جریان، جریان آشفته و از شروع لایه ای شدن مجدد جریان تا پایین دست و خروجی لوله جریان آرام می باشد. تاکنون مدل آشفتگی زیادی ارائه شده اند، که هر یک برای رژیم های خاص جریان و حتی در ناحیه خاصی از میدان جریان معتبر و دقیق می باشند. در تمامی مطالعات عددی گذشته همواره از یک مدل آشفته و یا آرام برای شبیه سازی کل میدان جریان استفاده شده است، اما با توصیفی که از میدان جریان در بالا ارائه شده، این نوع شبیه سازی همواره با خطا همراه خواهد بود. در این پروژه با استفاده از روش حل ناحیه به ناحیه، به شبیه سازی میدان با توجه به رژیم جریان حاکم بر میدان پرداخته شده است. شبیه سازی برای دو مدل گرفتگی متفاوت متقارن محوری و نامتقارن با 50% و 75% کاهش سطح مقطع برای اعداد رینولدزهای 500، 1000، 2000 انجام گرفته است. هدف از این مطالعه، شناسایی موقعیت های گذار جریان به جریان آشفته و لایه ای شدن مجدد جریان و بررسی میزان صحت آن با داده های تجربی و عددی موجود می باشد. نتایج به دست برای مدل متقارن محوری، حاکی از پیش بینی عالی پروفیل های سرعت محوری و تنش های برشی دیواره می باشد. با توجه به اینکه برای مدل نامتقارن هیچ گونه نتایج تجربی و عددی معتبر نمی باشد تنها به ارائه نتایج پرداخته شده است. به طور کلی با افزایش عدد رینولدز تا یک عدد رینولدز بحرانی طول ناحیه چرخش افزایش یافته و سپس با افزایش عدد رینولدز این مقدار کاهش می یابد. در نهایت شبیه سازی ناحیه به ناحیه برای مدل سازی در گرفتگی با هندسه متفاوت و متوالی و یا در جریان دارای گرفتگی انشعابات و یا مدل سازی سیستم هوایی در نای و یا جریان های گذرا همانند جریان روی بال هواپیما پیشنهاد می شود.

در این پایان نامه روش مونت کارلو که به عنوان ابزاری برای ردیابی پرتوهای خورشید به کار رفته است با روش حل عددی حجم محدود ترکیب شده است تا بتوان تاثیر عواملی از قبیل زاویه قرارگیری کلکتور و همچنین سرعت و جهت وزش باد را در دمای خروجی سیال و میزان گرمای استحصالی در کلکتور خورشیدی سهموی خطی ls-2 مطالعه کرد. با توجه به پارامترهایی از قبیل فاصله خورشید، منحنی آینه منعکس کننده و همچنین استفاده از روش مونت کارلو، تابع توزیع شار در اطراف لوله جذب کننده بدست می آید. نتایج بدست آمده با نتایج تجربی v.dudly مقایسه شده و اعتبار روش حل حاصل می شود. این تحلیل با تکیه بر ساختمان کلکتورls-2 انجام پذیرفته است. فرض مسئله بر وزش افقی باد بر روی کلکتور مورد مطالعه می باشد که با تغییر سرعت باد و زاویه قرار گیری کلکتور نتایج خوبی برای مقایسه تغییرات دمای خروجی و تحلیل اگزرژی سیال بدست آمد. سیال عامل یکی از مشتقات نفت به نام سیلفرم 800 (syltherm-800) می باشد. در انتها دو مدل جدید ارائه شده است که به بهبود انتقال حرارت می انجامد.

پانل نمایش پلاسمایی یکی از فناوری های برتر برای نمایشگرهای بزرگ، مسطح و با وضوح بالا می باشد. یکی از معایب اصلی پانل نمایش پلاسمایی بهره درخششی پایین آن است. برای رفع این مشکل لازم است که درک کامل و درستی از ویژگی های فیزیکی تخلیه داشته باشیم. از آنجایی که به دلیل ابعاد کوچک این پانل، بررسی های تجربی آن بسیار دشوار است، رهیافت شبیه سازی عددی می تواند ابزاری مفید برای مطالعه دینامیک تخلیه باشد. در این پژوهش مدل سیالی انرژی را براساس معادله بقای انرژی الکترون معرفی می نماییم و شبیه سازی عددی معادلات و چگونگی حل آن ها را ارائه می دهیم. هدف از انجام این پروژه درک عملکرد پانل نمایش پلاسمایی، به دست آوردن یک مدل خودسازگار از تخلیه، بررسی دینامیک تخلیه، به دست آوردن توزیع فضایی-زمانی ذرات باردار، ذرات برانگیخته خنثی، انرژی متوسط الکترون و محاسبه چگالی بار سطحی روی دی الکتریک ها می باشد که دست یابی به این اهداف با کدنویسی کامپیوتری میسر شده است.

در این پایان نامه، دو نوع پیل سوختی پلیمری به لحاظ ابعادی و هندسی مورد بررسی قرار گرفته است. علت این امر در سهولت و اهمیت بررسی هر یک از پارامترهای مد نظر در هر کدام از مدل ها می باشد. معادلات حاکم که مشتمل بر معادلات بقاء جرم، مومنتوم، گونه ها و انرژی و نیز معادلات مربوط به میادین پتانسیل الکتریکی است، با استفاده از روش حجم محدود گسسته سازی و سپس توسط تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی حل میشوند. تستهای عددی دقیقی برای اطمینان از مستقل بودن حلِ مساله از اندازه شبکه انجام شده و در نهایت تعداد مش بهینه برای مدلسازی هر کدام از حالتها انتخاب شده است. هدف از انتخاب دو نوع پیل، بررسی رفتار پیلهای مختلف، تحت شرایط عملکردی متفاوت می باشد. هر مدل بطور جداگانه با نتایج آزمایشگاهی معتبر، اعتبار سنجی شده و سپس در هر مدل، گامهای مختلفی برای بررسی نحوه رفتار پیل و توزیع انواع گونه ها در آنها انجام شده است. در مدل دو بعدی، مواردی مانند تاثیر فشار راه اندازی کاتد، میزان رطوبت گازهای ورودی به کانالهای آند و کاتد، ضخامت غشاء و ضریب انتقال آند بر عملکرد پیل سوختی پروتونی مورد تحلیل قرار گرفته است. هدف از شبیه سازی مدل سه بعدی، بررسی تاثیر تغییر ولتاژ پیل سوختی بر نحوه توزیع گونه ها (اکسیژن در لایه های مختلف سمت کاتد، هیدروژن در لایه های مختلف سمت آند و آب در تمام لایه های داخلی پیل سوختی)، چگونگی تغییر قابلیت هدایت پروتونی لایه های مختلف پیل، خاصیت اکتیوایی آب و نیز نحوه تغییر دما (در اثر انجام واکنش الکتروشیمیایی حرارت آزاد میشود) هم در راستای عرض و هم در راستای طولی پیل می باشد. در ضمن به بررسی تاثیر تغییر هندسه کانالهای گاز آند و کاتد بر میزان تراکم جریان و به تبع آن نحوه توزیع گونه ها و میزان مصرف و تولید آنها پرداخته شده است. در اکثر مدلسازی های انجام شده توسط محققین مختلف، پیل سوختی بصورت مونوسل شبیه سازی شده است. بدین معنی که کانالهای گاز آند و کاتد مستقیم و تک سل بوده و مواد واکنش دهنده از یک سمت وارد می شوند و مقدار باقیمانده آنها در همان راستا خارج میشود. یکی از اهداف اصلی این تحقیق، معرفی و مدلسازی کانالهای گاز مارپیچ و پیلهایی با مجموعه الکترود-غشاء شکسته و تاثیر آنها بر عملکرد پیل می باشد که در هر مورد مدل مناسب از لحاظ عملکرد و مقدار مصرف سوخت معرفی شده است. در موارد فوق الذکر، کانتورهای مربوط به کسر جرمی، توزیع دما، انواع افتهای موثر بر ولتاژ پیل و نیز نحوه توزیع پتانسیل در پیل سوختی ارائه شده است. در ادامه بررسی تاثیر نسبت عرض کانال به شانه و اثر آن در کارایی و نحوه توزیع گونه ها و افتهای پتانسیلِ پیل سوختی انجام شده است. چندین مدل با نسبت عرض کانال به شانه متفاوت توسعه داده شده که در این مدل ها، عرض کانال ثابت و عرض شانه متغییر می باشد و مدل مناسب انتخاب شده است. در نهایت تحلیل فیزیک پدیده غرقابی و نحوه و احتمال زمان آغاز آن در پیل سوختی مورد بررسی قرار گرفته که بدین منظور یک معادله غلظت یک بعدی در لایه نفوذ گاز با شرایط مرزی مناسب حل شده است.در ضمن یکی از موارد بسیار مهم بررسی شده در این تحقیق، ارائه و تحلیل نتایج مدل دو فازی می باشد که جزئیات مربوط به آن مفصلا در متن پایان نامه ارائه شده است.

این تحقیق تاثیر فشار ورودی بر روی نوعی از ورتکس تیوب ها که دارای یک محفظه چرخش اضافه هستند و به تازگی معرفی شده اند را مورد مطالعه قرار می دهد. محاسبات برای تحلیل میدان جریان پیچیده درون این دستگاه بر روی جریان سه بعدی، آشفته و تراکم پذیر انجام گرفته است. نتایج عددی حاصل برای تجزیه و تحلیل میدان جریان پیچیده چرخشی با استفاده از مدل توربولانس استانداردk-ε بدست آمده است. مدل های مورد مطالعه دارای پروفیل یکسانی می باشند و فقط فشار ورودی به عنوان شرط مرزی متغییر است به طوری که در یک حالت به هر دو محفظه چرخش فشار یکسانی وارد شده است و تاثیر فشارهای ورودی در این حالت مورد بررسی قرار گرفته اند. در حالت بعد، برای مطالعه تاثیر فشار ورودی در تک تک محفظه ها، یک بار فشار در محفظه اول ثابت در نظر گرفته شده و بازه ای از مقادیر فشار به سیال ورودی از محفظه دوم اعمال شده است و در حالت آخر این رویه با ثابت گرفتن فشار در محفظه دوم، بر روی محفظه چرخش اول انجام گرفته است. تحقیق حاضر بر روی عملکرد سرمایشی تمرکز دارد و یک نمودار مشخصه برای حداقل خروجی سرد ارائه داده است. نتایج عددی حاکی از این است که اثر فشار ورودی در محفظه چرخش دوم کارآمدتر از محفظه چرخش اول می باشد و با افزایش فشار در محفظه دوم، دمای خروجی سرد بیشتر کاهش می یابد. زمانی که از هر دو محفظه چرخش، سیال با فشار بالا وارد می شود، بهترین حالت در عملکرد سرمایشی ورتکس تیوب بوجود می آید ولی اگر بنا به شرایط محیط کار، نتوان فشار بالا را در هر دو محفظه تامین کرد، فشار بالا در محفظه چرخش دوم تاثیر بیشتری در بهبود عملکرد دستگاه خواهد داشت.

در این تحقیق با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی به شبیه سازی عددی جریان فوق چرخشی در ورتکس تیوب های مجهز به نازل های همگرا پرداخته شده است. مدل مورد مطالعه به شش نازل همگرا مجهز شده است که به بررسی تأثیر پارامترهای کلیدی مانند زاویه همگرایی نازل های ورودی، فشار ورودی به دستگاه و تأثیر نسبت جرمی جریان در خروجی سرد بر عملکرد ورتکس تیوب مجهز به نازل های همگرا پرداخته شده است. معادلات بنیادی میدان جریان بوسیله کد استاندارد نرم افزار فلوئنت و با یک مدل تراکم پذیر سه بعدی و توربولانس با مدل استاندارد k-? حل گردیده¬اند. با استفاده از نتایج تحلیل عددی، تاثیر فشار ورودی روی جدایش دمایی بررسی شده است و نشان داده شده است که افزایش فشار ورودی در تمامی زوایای همگرایی، باعث افزایش جدایش دمایی می شود و نیز زاویه همگرایی نازل ها روی عملکرد دستگاه بررسی شده و تاثیر نسبت جرمی جریان در خروجی سرد روی جدایش دمایی مورد مطالعه قرار گرفته شده است و نشان داده شده است که همانند ورتکس تیوب با نازل مستقیم، به ازای کسر جرمی سرد 3/0، بیشترین جدایش دمایی حاصل خواهد شد. در پایان، نتایج و توصیه هایی برای طراحی ارائه گردیده است که برای دستیابی به جدایش انرژی بیشتر می¬توانند مورد استفاده قرار گیرند.

در این مطالعه عددی، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، به بررسی تأثیر پارامتر زاویه همگرایی لوله کاری و فشار ورودی جریان در خروجی سرد بر عملکرد ورتکس تیوب پرداخته شده است. با مقایسه ورتکس تیوب مخروطی و استوانه‏ای، بازه بهینه‏ای برای زاویه همگرایی لوله کاری به ازای نسبت های جرمی سرد مختلف جهت بهبود عملکرد سرمایشی به دست آمده است. نتایج عددی به‏دست آمده با نتایج تجربی موجود اعتباردهی شده‏اند، که تطابق قابل قبولی بین آن‏ها وجود دارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.