در این تحقیق روش نیروی سطحیِ پیوسته (csf) برای اِعمال نیروهای سطحی در برنامه های حل عددی جریان با سطح آزاد که از روش نسبت حجمی سیال (vof) برای بازسازی سطح آزاد استفاده می کنند به همراه طرح اصلاحیِ pcil که برای افزایش دقت گسسته سازی نیروهای سطحی در روش csf ارائه شده است به برنامه حل عددی موجود اضافه می شود. در ادامه پدیده ی الکترووتینگ که یکی از پدیده های مطرح در حوزه ی دینامیک سیالات الکتریکی می باشد و کاربرد آن در بخش های مختلف فناوری با سرعت رو به گسترش است به کمک برنامه ی توسعه داده شده شبیه سازی می شود. برای بررسی اثر تغییر روش اِعمال نیروهای سطحی، یک قطره ی ساکن در غیاب نیروی گرانش و نیروهای حجمی دیگر شبیه سازی می شود. در شرایط واقعی هیچ جریانی نباید در داخل یا خارج قطره یا روی سطح آزاد چنین قطره ای وجود داشته باشد. اما به دلیل عدم خنثی شدن نیروی کشش سطحی با نیروی حاصل از جهش فشار بر روی سطح آزاد، جریان هایی در اطراف سطح آزاد قطره به وجود می آید که جریان های تداخلی نامیده می شوند. همچنین عدم وجود دقت کافی در گسسته سازی نیروهای سطحی باعث می شود میزان اختلاف فشار بین داخل و خارج قطره که در نتیجه ی وجود نیروی کشش سطحی به وجود می آید با مقدار واقعی اختلاف قابل ملاحظه ای داشته باشد. مقایسه ها نشان می دهد که روش جدید نسبت به روش آلوینوف که تا قبل از انجام این پایان نامه مورد استفاده بوده، مقدار حداکثر سرعت تداخلی را به حدود یک سوم و مقدار متوسط این سرعت ها را به بیش از نصف کاهش داده است. همچنین میزانِ قدر مطلق اختلافِ جهش فشار محاسبه شده بر روی سطح آزاد با مقدار تحلیلی از حدود دوازده به شش درصد کاهش یافته است. همچنین بررسی ها نشان می دهد که ریزتر کردن شبکه ی مورد استفاده و یا کوچکتر کردن ابعاد قطره، شدت جریان های تداخلی را بیشتر می کند. از سوی دیگر افزایش چگالی سیال احاطه کننده ی قطره نسبت به چگالی قطره از شدت جریان های تداخلی می کاهد. در قسمت دوم این پژوهش، پدیده الکترووتینگ توسط برنامه عددیِ توسعه داده شده شبیه سازی می شود. نتایج حاصل از شبیه سازیِ پدیده ی الکترووتینگ ابتدا به صورت گذرا در طی زمان مورد بررسی قرار می گیرد و مراحل نوسان قطره تحت تاثیر میدان الکتریکی تا رسیدن به وضعیت تعادل جدید نشان داده می شود. سپس شکل تعادلی سطح آزاد قطره پس از ساکن شدن در شرایط تعادلی جدید با نتایج آزمایشگاهی و همچنین رابطه ی تحلیلی یانگ لیپمان مقایسه می شود که انطباق قابل قبول نتایج، نشان دهنده ی دقتِ قابل قبولِ مدل سازی نیروهای سطحی است. هم چنین دلیل انحراف شکل سطح آزاد از شکل پیش بینی شده توسط رابطه ی یانگ لیپمان در نزدیکی خط تماس به این صورت توضیح داده می شود که تمرکز نیروی الکترواستاتیک در نزدیکیِ این خط موجب افزایش شدید انحنای سطح می شود تا به این صورت نیروی کشش سطحی افزایش یابد و نیروی الکترواستاتیک را خنثی نماید.

در تحقیق حاضر به مدلسازی عددی برهمکنش جامد و سیال در حضور سطح آزاد در حالت دوبعدی/با تقارن محوری پرداخته شده است. مدل ارائه شده از روش سریع حوزه حل مجازی برای مدلسازی حرکت جسم جامد و از روش نسبت حجمی سیال برای پیشبینی حرکت سطح آزاد استفاده می کند. در مدل ارائه شده اجسام جامد در حوزه حل به صورت سیال با ویسکوزیته بالا در نظر گرفته میشوند که باعث حرکت صلب آنها می شود. معادلات حاکم بر سیال در تمامی حوزه محاسباتی که شامل خود جسم جامد نیز میباشد حل میشوند. با استفاده از این روش، اعمال شرط مرزی عدم لغزش روی سطح جسم جامد و برابر بودن نیروهای هیدرودینامیکی وارده به جسم جامد و عکس العمل این نیروها به صورت غیرمستقیم صورت می پذیرد. با توجه به این که برقراری شرط عدم لغزش بر روی سطح جسم جامد با استفاده از افزایش مقدار ویسکوزیته در داخل جسم جامد صورت پذیرفته است، در گامِ اولِ این پژوهش گسست هسازی عبارت ویسکوزیته در معادلات ناویر استوکس با استفاده از روش ضمنی انجام شده است. سپس محاسبات مربوط به حضور جسم جامد در محیط سیال به برنامه عددی افزوده شده است. به منظور اعتبارسنجی نتایج حاصل برای مدلسازی حرکت جسم جامد در محیط سیال، نتایج شبیه سازی برای سقوط آزاد یک و دو جسم جامد دایروی و همچنین ورود اجسام جامد کروی به سطح آزاد مایع با نتایج ارائه شده توسط سایر محققین مقایسه شده است. در تمامی مدلسازی های انجام شده نتایج به دست آمده تطابق خوبی را نشان می دهند.

پدیده اسلاشینگ هنگامی اتفاق می افتد که مخزنی که بصورت جزئی از سیال پر شده است، تحت نیروهای خارجی پایا و یا گذرا قرار گیرد. در این حالت، سطح آزاد مایع حرکت نموده و به دیواره های مخزن برخورد کرده و با دیواره مخزن تبادل نیرو می نماید. این نیرو ها ممکن است سبب بروز مشکلاتی مانند اختلال در عملکرد سفینه های فضائی گردد. در این پژوهش، یک مدل محاسباتی که قادر به شبیه سازی اسلاشینگ مایع در مخازن دو بعدی که دارای حرکت های خطی و زاویه ای تحت شتاب های خطی و زاویه ای ثابت و یا وابسته به زمان می باشد توسعه داده شده است. در این شبیه سازی، تغییر شکل سطح آزاد مایع-گاز با استفاده از روش نسبت حجمی سیال و الگوریتم یانگز مدل سازی می گردد. همچنین در این پایان نامه، تلفیقی از دو روش تئوری و عددی برای شبیه سازی تقابل سیال-سازه استفاده می گردد. معادلات حاکم برای جریان دو بعدی غیر قابل تراکم، معادلات پیوستگی و ناویر استوکس همراه با معادله جابجایی سطح آزاد می باشد. در اینجا معادلات جریان سیال بیانگر اسلاشینگ مایع بوده و معادلات دینامیکی بیانگر حرکت مخزن می باشند که بطور جداگانه در دو برنامه کوپله شده حل می گردند.این برنامه بگونه ای کوپله شده است که در یک زمان، خروجی یک برنامه به عنوان ورودی برنامه دیگر استفاده می گردد. خروجی برنامه سیالاتی نیرو ها وگشتاور های وارده به مخزن به واسطه اسلاشینگ بوده و خروجی برنامه دینامیکی ، سرعت ها و شتاب های وارد بر مخزن می باشد. این برنامه عددی برای شبیه سازی اسلاشینگ درون مخزنی با حرکت نوسانی چپ به راست اجباری استفاده گردید. نتایج عددی بدست آمده از این حرکت شتاب دار وابسته به زمان، با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه گردید. و نتایج بدست آمده مطابقت خوبی با نتایج تجربی نشان می دهد که نشان دهنده قابلیت روش نسبت حجمی سیال درمدل سازی جریان های پیچیده سطح آزاد می باشد. همچنین این برنامه عددی قادر به شبیه سازی حرکت های پیچیده مخزن از جمله حرکت غلتیدن آن و همچنین حرکت چرخ فلکی مخزن بوده و علاوه بر این، مدل توسعه داده شده می تواند در طراحی و بهینه سازی مخازن سیال و انتخاب بهترین چیدمان تلاطم گیر های مخازن استفاده گردد.

روند توسعه روزافزون توربین های بادی موجب گردیده است تا در مناطق مختلف با آب و هوا های گوناگون مزارع تولید برق بادی گسترش یابد. اقلیم های متنوع هر کدام خصوصیات خاص خود را دارند که موجب تحمیل شرایط کاری متفاوتی می شود، مناطق گرم و خشک دارای جریان بادی با گردوخاک هستند که برخورد ذرات به سطح باعث از بین رفتن صافی سطح می گرددو در مناطق دیگر نیز چسبیدن حشرات و تشکیل یخ موجب بروز زبری سطح می گردد. ایرفویل های گوناگونی در پره توربین بادی استفاده می گردد که هرکدام خصوصیات آیرودینامیکی خود را دارد. بروز زبری موجب تغییر در مسیر جریان عبوری بر روی سطح ایرفویل می گردد که منجر به تغییر توان خروجی از توربین می گردد. در این پروژه دو ایرفویل s809 و ایرفویلی که در پره توربین های بادی ایران استفاده می شود انتخاب گردید و زبری های 01/0، 1/0، 3/0 و 1 میلی متر مورد شبیه سازی و تحلیل قرار گرفت که با توجه به نتایج حاصل شده از شبیه سازی برای دو ایرفویل مشخص گردید که ایرفویل s809 در شرایط بدون زبری مناسب تر از ایروفویل استفاده شده در ایران است به طوری که ضریب برا برای پروفیل s809 1/1 برابر ایرفویل مورد استفاده در ایران و نسبت ضریب برا به پسای آن 25/1 برابر ایرفویل مورد استفاده در ایران است، اما در حالتی که بخواهد بر روی ایرفویل زبری ایجاد شود رفتار ایرفویل مورد استفاده در ایران نسبت به ایرفویل s809 تاثیرپذیری کمتری از زبری دارد و در برخی زاویه های حمله حتی با وجود زبری، رفتار ایرفویل استفاده شده در ایران بهتر و دارای نسبت ضریب برا به ضریب پسای بالاتر است. کاهش ضریب برا (cl) و نسبت برا به پسا (cl/cd) در ایرفویل استفاده شده در ایران به ترتیب برابر 75/1درصد و 28/9درصد و برای ایرفویل s809 نیز به ترتیب برابر 12/14 درصد و 17/32درصد است. بر پایه این نتایج پیشنهاد می گردد در مناطقی که احتمال ایجاد زبری به هر دلیل کمتر است و اصطلاحا پره تمیزتر می ماند از پروفیل s809 استفاده گردد و در مناطقی که پتانسیل ایجاد زبری بر روی پره بیشتر است همچون مناطق مختلفی از ایران که بدلیل گردوخاک بر روی سطح پره زبری بوجود می آید ایرفویل استفاده شده در ایران حتی با وجود اینکه در حالت عادی نسبت ضریب برا به ضریب پسای کمتری از s809 دارد اما بدلیل کاهش شدید نسبت ضریب برا به پسا در s809، ایرفویل استفاده شده در ایران برای مناطق کویری و خشک با ذرات غبار و حتی مناطق مرطوب ایران که حشرات زیادتر هستند و موجب ایجاد زبری در سطح پره می گردند مناسب تر است.

در این پژوهش، به بررسی تجربی و عددی پدیده اختلاط در میکرومیکسر t شکل با هندسه های مختلف پرداخته شده است. به منظور بررسی تجربی پدیده اختلاط، یک دستگاه آزمایش متشکل از سیستم تأمین دبی و فشار مورد نیاز برای جریان سیال، برای اولین بار طراحی و به کار گرفته شده است. همچنین، مدل های مختلف میکرومیکسر در ابعاد متفاوت توسط برش لیزر دی اکسید کربن روی صفحات شفاف پلیمری به نام پلگسی گلس ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته اند. جهت استخراج داده های مورد نیاز از سیستم، روش عکس برداری به همراه پردازش تصویر به کار گرفته شده است. برای این منظور، یک برنامه با استفاده از جعبه ابزار پردازش تصویر در نرم افزار متلب، برای هندسه های مختلف و با ابعاد هندسی گوناگون، نوشته شده است. میکرومیکسر t شکل ساده، و سه مدل میکرومیکسر t شکل با کانال هایی به شکل مربعی، مارپیچ و زیگزاگ در آزمایش های تجربی مقایسه شده اند. نتایج هر سه مدل اشاره شده دارای راندمان اختلاط بالاتری نسبت به مدل t شکل ساده هستند و در این بین مدل مربعی بالاترین راندمان اختلاط را دارا می باشد. راندمان اختلاط مدل مربعی در عدد رینولدز 45 به بیش از 90% می رسد و در عدد رینولدز 78 هر سه مدل مربعی، مارپیج و زیگزاگ به اختلاط کامل می-رسند اما طول اختلاط در مدل مربعی نسبت به سایر مدل ها کمتر است. در اعداد رینولدز پایین یعنی کوچک تر از 100 هر سه مدل افت فشار تقریباً یکسانی دارند بنابراین مدل مربعی کارامد ترین مدل ارائه شده می باشد. جهت شبیه سازی عددی فرآیند اختلاط درون میکرومیکسرها به صورت گذرا، برنامه ای در مختصات دوبعدی و استوانه ای با قابلیت حل معادلات ناویر ـ استوکس برای جریان سیال تراکم ناپذیر، توسعه داده شده است. به علاوه، برای بررسی پدیده ی اختلاط، معادله جابجایی ـ پخش گونه به برنامه موجود اضافه شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. در اعداد رینولدز پایین، مطابقت خوبی بین نتایج وجود داشت اما مشخص شد که در اعداد رینولدز بالا، این پدیده باید به صورت سه بعدی شبیه سازی شود. بنابراین، جهت شبیه سازی سه بعدی و مقایسه با نتایج تجربی، نرم افزار فلوئنت مورد استفاده قرار گرفته است که نتایج حاصله دارای مطابقت خوبی با نتایج تجربی می باشند. همچنین با استفاده از کد عددی توسعه یافته، پدیده اختلاط در کانال t شکلِ دارای موانع مورد بررسی قرار گرفته و یک میکرومیکسر متقارن محوری جدید ارائه شده است که به طور قابل ملاحظه ای راندمان اختلاط بالاتری نسبت به مدل t شکل ساده دارد. این میکرومیکسر متقارن محوری جدید، بیش از 20% راندمان اختلاط بالاتری نسبت به مدل t شکل ساده دارا می باشد.

در این پایان نامه، به توسعه ی روش جدیدی برای خنک کاری مدارهای مجتمع در صنایع الکترونیکی پرداخته شده است. با توجه به پیشرفت روزافزون صنعت تولید ریزپردازنده برای کامپیوترها که با افزایش گرمای خروجی و کاهش اندازه ی آنها همراه بوده، مسئله ی به وجود آمدن نقاط داغ در اثر تمرکز گرما در نواحی کوچک، به موضوعی مهم تبدیل شده است. به همین دلیل، نیاز به روش های جدید خنک کاری احساس می شود تا بتوان از اثرات منفی نقاط داغ بر عملکرد و کارایی ریزپردازنده ها جلوگیری نمود. در این پژوهش تلاش شده است تا با استفاده از قطرات مایع در ابعاد میکرولیتر به همراه پدیده ی الکترووِتینگ، بتوان به این هدف دست پیدا کرد. برای امکان سنجی استفاده از قطرات برای خنک کاری نقاط داغ، آزمایش های متعددی انجام شد. ابتدا با استفاده از بردهای مدار چاپی، آزمایشی طراحی شد تا اثرات اعمال ولتاژ بر روی پارامترهای هندسی قطره در پدیده ی الکترووتینگ مورد بررسی قرار گیرد. در این فرآیند، یک دوربین ccd برای عکس برداری از حالت های مختلف قطره به کار برده شد و برای استخراج داده های مورد نیاز از عکس ها، از روش پردازش تصویر استفاده شد. نتایج نشان دادند که اعمال ولتاژ به قطره باعث کاهش زاویه ی تماس و ارتفاع قطره و همچنین افزایش شعاع تماس آن با سطح می شود. در گام بعدی، آزمایشی در قالب یک سیستم خنک کاری طراحی شد تا با استفاده از آن بتوان اثر قطره را بر خنک کاری یک نقطه ی داغ مورد مطالعه قرار داد. برای اندازه گیری دما در نقاط مختلف سیستم، از ترموکوپل نوع k استفاده شد و برای اندازه گیری دمای نقطه ی داغ یک حس گر گرمایی مقاومتی طراحی و کالیبره شد. نتایج آزمایش ها نشان دادند که وجود یک قطره میان نقطه ی داغ و یک چاه حرارتی می تواند در کاهش دمای نقطه ی داغ اثر زیادی داشته باشد. همچنین مشخص شد که با افزایش توان گرمایی خروجی از نقطه ی داغ، اثرگذاری قطره نیز در خنک کاری آن بیشتر می شود. برای توسعه ی بیشتر طرح خنک کاری در این پژوهش، از روش های عددی نیز استفاده شد. برای ردیابی سطح آزاد و تغییر شکل قطره تحت اثر پدیده ی الکترووِتینگ، معادلات ناویه-استوکس به همراه روش نسبت حجمی سیال در یک دستگاه مختصات استوانه ای حل شدند. همچنین، برای شبیه سازی انتقال حرارت و خنک کاری نقاط داغ، معادله ی انرژی به روش آنتالپی حل شد. نتایج نشان دادند که اثر خنک کاری قطره بر نواحی که با آنها در تماس است به مراتب بیشتر از نواحی دیگر است. بررسی های دیگر نشان دادند که اتصال و جداشدن قطره از سطح نقطه ی داغ می تواند باعث تغییر ضریب رسانش گرمایی میان نقطه ی داغ و چاه حرارتی شود. در نهایت با استفاده از همین خاصیت، یک لایه ی واسطه با ضریب رسانش گرمایی متغیر طراحی شد تا با قرار گرفتن میان یک سطح با شار حرارتی غیر یکنواخت و چاه حرارتی بتواند نقاط داغ را از بین ببرد.

سلول های فتوولتائیک متشکل از موادی نیمه هادی می باشند که انرژی پرتوهایی با طول موج کوتاه منتشر شده از خورشید را به طور مستقیم به الکتریسیته تبدیل می کنند. به دلیل اینکه تمام امواج جذب شده انرژی لازم برای تولید الکتریسیته در سلولها را ندارند، در سلول ها تولید حرارت می شود. با توجه به معادله ی کلی دیود که رفتار یک سیستم ساده فتوولتائیک را بیان می کند، افزایش دما سبب کاهش ولتاژ مدار باز و در نتیجه کاهش بازده الکتریکی سیستم فتوولتائیک می شود. با افزودن سیستم بازیاب حرارت به واحد فتوولتائیک، می توان علاوه بر بازده الکتریکی، بازده کلی سیستم را که شامل بازده الکتریکی و حرارتی می شود، افزایش داد. این سیستم ها به واحدهای فتوولتائیک- حرارتی معروف هستند. ترکیب استفاده از بالانس انرژی و تحلیل های جریان سیال، امکان پیش بینی رفتار دینامیکی یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی را تحت تحریک های خارجی، مانند تغییرات آب و هوایی، میزان مصرف سیال و شرایط ساخت واحد، می دهد. به این منظور تحلیلی جامع، شامل بالانس معادلات انرژی برای اجزای مختلف در سیستم بازیاب حرارت و واحد فتوولتائیک در یک سیستم فتوولتائیک- حرارتی انجام شده است. در این تحقیق به عنوان ایده ای بدیع، اثر تغییر سیال خنک کننده ی واحد فتوولتائیک از آب مقطر به نانوسیال، در بازده حرارتی (از لحاظ انرژی و اگزرژی) و الکتریکی به صورت آزمایشگاهی، با طراحی و ساخت تمامی اجزای یک واحد فتوولتائیک- حرارتی، مورد بررسی قرار گرفته است. سیالهای مورد استفاده در این آزمایش، آب مقطر خالص و نانوسیال سیلیکا با سیال پایه ی آب مقطر در غلظت های 4/0درصد و 2/1درصد حجمی می باشد. به منظور بررسی صحت انجام آزمایش ها تحلیلی جامع از عدم قطعیت سیستم آزمایشگاهی صورت گرفته است. نتایج تحلیل عدم قطعیت ها نشان از دقت کافی در انجام آزمایش دارد. با تبدیل انرژی الکتریکی واحد فتوولتائیک به انرژی حرارتی معادل، میانگین افزایش 6/3 درصدی بازده کل انرژی با استفاده از آب مقطر/ نانوسیلیکا %4/0حجمی، نسبت به استفاده آب مقطر خالص و میانگین افزایش 9/7 درصدی بازده انرژی کل با استفاده از آب مقطر/ نانوسیلیکا %2/1حجمی، نسبت به استفاده از آب مقطر خالص در کلکتور واحد فتوولتائیک- حرارتی مشاهده می شود. در بازده حرارتی واحد فتوولتائیک- حرارتی با افزایش غلظت سیال به 4/0درصد و 2/1درصد به ترتیب میانگین افزایش بازدهی 6/7 درصد و 8/12 درصد نسبت به آب مقطر خالص مشاهده می شود. با افزودن کلکتور حرارتی به واحد فتوولتائیک با سیال عامل آب مقطر، شاهد افزایش 36/19واحد اگزرژی، و برای نانوسیلیکا/آب مقطر با غلظت های 4/0درصد حجمی و 2/1درصد حجمی به ترتیب 61/22 و 31/24 واحد اگزرژی کل سیستم، به ازای واحد سطح کلکتور می باشیم. همچنین شبیه سازی سیستم آزمایشگاهی توسط نرم افزار trnsys صورت گرفته است و نتایج اولیه ی آن، شامل پیش بینی دمای سطح واحد فتوولتائیک، دمای خروجی سیال از کلکتور و نیز توان الکتریکی و حرارتی خروجی از کلکتور در مقایسه با کار آزمایشگاهی ارائه شده است.

در تحقیق حاضر، مدل سازیِ عددی شبیه سازی برهمکنش بین یک جسم جامد تغییر شکل پذیر دو بعدی/ با تقارن محوری و محیط سیال توسعه داده شده است. جسم جامد به صورت یک ماده هایپرالاستیک در نظر گرفته شده است که کاربردهای فراوانی در سیستم های بیولوژیکی دارد. مدل توسعه یافته از روش اویلری برای سیال و جسم جامد تغییر شکل پذیر و از روش نسبت حجمی سیال برای تعیین موقعیت جسم جامد بهره می برد. برای محاسبات مربوط به جسم جامد از یک تانسور کرنش استفاده شده است که در هر گام زمانی، توسط یک رابطه انتقال محاسبه می گردد. بر اساس مقادیر کرنش به دست آمده و نیز معادله مشخصه جسم جامد، تنش های الاستیک در جسم جامد قابل محاسبه می باشند. این عبارت که فقط در ناحیه جامد دارای مقداری غیر صفر است، به معادلات حاکم بر سیال افزوده می شود. تنش های الاستیک در فصل مشترک سیال- جامد دارای ناپیوستگی می باشند، لذا شرط مرزی دینامیکی به طور کامل برقرار نخواهد بود. به منظور بهبود شرط مرزی، ویسکوزیته در جسم جامد افزایش یافته است که این امر تأثیر تنش های الاستیک در فصل مشترک سیال-جامد را کاهش داده و سبب پایداری شبیه سازی می شود. محاسبات تنش الاستیک در مدل عددی با استفاده از هر دو طرح صریح و شبه ضمنی انجام شده اند. به منظور اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی، آزمایش تجربی انجام شد که در آن حرکت جسم جامد تغییر شکل پذیرِ کروی در هوا و برخورد آن با سطح صلب بررسی شد. در این آزمایش، از یک دوربین ccd برای گرفتن عکس از حرکت جسم جامد استفاده شد. در ادامه، روش پردازش تصویر به منظور به دست آوردن داده های مورد نیاز استفاده گردید. همین مورد با استفاده از برنامه عددیِ توسعه یافته نیز شبیه سازی شد و نتایج حاصله با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شدند. اعتبارسنجی بیشتر مدل، با مقایسه نتایج شبیه سازیِ برهمکنش سیال-جامد با دیگر نتایج عددی موجود در منابع صورت پذیرفت. این موارد شامل، تغییر شکل یک دیواره تغییر شکل پذیر تحت تاثیرِ جریان سیال در یک حفره دو بعدی، حرکت جسم جامد تغییر شکل پذیر در یک حفره دو بعدی، حرکت یک دیسک تغییر شکل پذیر در محیط یک سیال با اعمال حرکت اولیه نوسانی و حرکت یک ماده هایپرالاستیک در جریان برشی متغیر با زمان می باشند. در همه موارد، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق و دیگر نتایج عددی موجود در منابع تطابق خوبی دارند.

هدف از رساله حاضر، مطالعه جریان همراه با کاویتاسیون طبیعی و گازدهی شده بر روی پرتابه های زیرسطحی با هندسه های مختلف برای بدست آوردن شکل کاویتاتور بهینه در شرایط عملکردی متفاوت می باشد. برای دستیابی به هدف مورد نظر، در تحقیق حاضر روشهای المان مرزی بر پایه جریان پتانسیل، شبیه سازی عددی و مطالعات تجربی مورد توجه است. نتایج در دو بخش کاویتاسیون طبیعی و کاویتاسیون گازدهی شده ارائه شده اند. در بخش کاویتاسیون طبیعی نتایج روش المان مرزی و عددی بر روی هندسه های متقارن محوری ساده و کاربردی با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند که تأیید کننده دقت روشهای المان مرزی و عددی در شبیه سازی کاویتاسیون طبیعی می باشند. سپس به کمک روشهای المان مرزی و عددی و همچنین ترکیب روش المان مرزی با الگوریتم ژنتیک، شکل کاویتاتور بهینه برای پرتابه ها با شکلهای مختلف بدنه و در عددهای کاویتاسیون متفاوت ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که کاویتاتوری بهترین است که در کمترین ضریب پسا، کاویتی تولید کند که بخش مخروطی پرتابه را احاطه کند. همچنین با افزایش عدد کاویتاسیون، کاویتاتور بهینه دماغه کوچکتری خواهد داشت و به کاویتاتور دیسکی نزدیک می شود. در بخش کاویتاسیون گازدهی شده، ابتدا برای شناخت بهتر این پدیده، مطالعات آزمایشگاهی انجام شده در تونل آب دانشگاه علم وصنعت ارائه می شود. سپس مطالعه عددی این پدیده به صورت سه بعدی و به کمک روش نسبت حجمی سیال (vof) با استفاده از الگوریتم بازسازی مرز کاویتی؛ الگوریتم یانگز انجام شده است. مقایسه نتایج تجربی و عددی نشان می دهند که روش عددی استفاده شده به خوبی پدیده کاویتاسیون گازدهی شده را شبیه سازی می کند. همچنین با توجه به نتایج آزمایشگاهی و عددی، معیار مناسب برای انتخاب کاویتاتور بهینه برای پرتابه ها با تکنولوژی دمش گاز، دست یافتن به طول کاویتی یکسان با حداقل دمش گاز و کمترین ضریب پسا درنظر گرفته می شود. در پایان با عنایت به این معیار، کاویتاتورهای بهینه برای پرتابه ها با هندسه های مختلف و در شرایط عملکردی متفاوت با استفاده از روش المان مرزی ارائه می شود. نتایج نشان می دهند که در تمام طولهای کاویتی با افزایش شعاع بدنه پرتابه و کاهش طول قسمت مخروطی، دماغه کاویتاتورهای بهینه کوچکتر شده و به کاویتاتور دیسکی نزدیک تر می شوند.

درک اثرات موئینگی در تعامل قطره مایع با سطح در بسیاری از فرآیند ها از کاربردهای صنعتی نظیر چاپگرهای جوهر افشان، ایجاد پوشش رنگها و پاشش سموم کشاورزی گرفته تا موارد طبیعی نظیر ریزش باران از اهمیت قابل توجه ای برخوردار است. تحقیق حاضر به بررسی تجربی و تحلیلی اثرات موئینگی در تعامل قطره با سطح در سه بخش مختلف می پردازد. در ابتدا پخش خودبخود قطره مایع بر روی سطح از جنبه میکروسکوپیک مورد توجه قرار می گیرد که منجر به رابطه ای بین زاویه تماس دینامیکی و سرعت خط تماس می شود. این رابطه دارای دو پارمتر میکروسکوپیک است که از قبل مشخص نیستند و معمولاً از برازش سرعت خط تماس و زاویه تماس دینامیکی نظیر با استفاده از آزمایش بدست می آیند. در این تحقیق رابطه ای برای هریک از این دو پارمتر بصورت تابعی از خواص معلوم سیستم جامد/مایع ارائه می شود. در بخش دوم، برخورد قطره بر روی سطوح نرم پلی دی متیل سیلیکسونها با ضخامت های مختلف به روش تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. ارزیابی دینامیک برخورد قطره طی برخورد و محدوده اسپلاش / لایه نشانی، در محدوده ای از اعداد رینولدز بین 1000 تا 16000 و عدد وبر تا 2600 از جمله موارد مورد بررسی در این پژوهش است. نتایج تجربی نشان می دهد که اثر نرمی و ضخامت سطح بر روی مرز بین اسپلاش و لایه نشانی و همچنین مرحله پخش پیشرو ناچیز است در حالیکه این تأثیر بر روی مرحله برگشت قطره، قابل توجه است. بخش بعدی تحقیق حاضر به بررسی اثرات موئینگی در پدیده تبخیر سطحی قطره بر روی سطح می پردازد. بررسی تجربی رفتار سطوح شیشه، پلکسی گلاس، آلومینیم و مس در تبخیر سطحی قطرات آب نشان می دهد که تبخیر سطحی برای سطوح آلومینیم و مس عموماً در سطح تماس ثابت صورت می گیرد و این در حالیست که قطره آب بر روی سطوح شیشه و پلکسی گلاس معمولاً در بازه های زمانی مشخصی رفتار لغزشی را نیز تجربه می کند. بررسی تجربی و تحلیلی دینامیک تبخیر سطحی قطرات آب بر روی سطوح با پسماند زاویه تماس مختلف، موضوع بحث بعدی است. مشاهدات تجربی نشان می دهد که سطوح با پسماند بالا در بیشتر زمان تبخیر در مرحله سطح تماس ثابت قرار می گیرند و این در حالیست که قطره بر روی سطوح با پسماند پایین، در بیشتر مدت زمان تبخیر، فرآیند زاویه تماس ثابت را تجربه می کند. در ادامه، از این نتیجه استفاده شده و فرض می شود که کل فرآیند تبخیر بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین در یک مرحله غالب صورت می گیرد و با استفاده از این فرض، معادله حاکم بر تبخیر قطره بر روی سطوح با پسماند بالا و پایین جداگانه و بصورت تحلیلی حل می گردد. مطابقت خوبی بین نتایج بدست آمده از این تحلیل تئوری با داده های تجربی مشاهده می شود که اعتبار مدل تحلیلی پیشنهادی را تأیید می کند.

پدیده اسلاشینگ هنگامی اتفاق می افتد که مخزنی که بصورت جزئی از سیال پر شده است، تحت نیروهای خارجی پایا و یا گذرا قرار گیرد. در این حالت، سطح آزاد مایع حرکت نموده و به دیواره های مخزن برخورد کرده و با دیواره مخزن تبادل نیرو می نماید. در این پژوهش، یک مدل محاسباتی که قادر به شبیه سازی اسلاشینگ مایع در مخازن سه بعدی که دارای حرکت های خطی و زاویه ای تحت شتاب های خطی و زاویه ای ثابت و یا وابسته به زمان می باشد توسعه داده شده است. در این شبیه سازی، تغییر شکل سطح آزاد مایع-گاز با استفاده از روش نسبت حجمی سیال و الگوریتم یانگز مدل سازی می گرددو سیال نیوتنی و تراکم ناپذیر در نظر گرفته می شود. همچنین در این پایان نامه، تلفیقی از دو روش تئوری و عددی برای شبیه سازی تقابل سیال-سازه استفاده می گردد. معادلات حاکم برای جریان سه بعدی غیر قابل تراکم، معادلات پیوستگی و ناویر استوکس همراه با معادله جابجایی سطح آزاد می باشد. در اینجا معادلات جریان سیال بیانگر اسلاشینگ مایع بوده و معادلات دینامیکی بیانگر حرکت مخزن می باشند که بطور جداگانه در دو برنامه کوپله شده حل می گردند. این برنامه به گونه ای کوپله شده است که در یک زمان، خروجی یک برنامه به عنوان ورودی برنامه دیگر استفاده می گردد. خروجی برنامه سیالاتی نیرو ها وگشتاور های وارده به مخزن به واسطه اسلاشینگ بوده و خروجی برنامه دینامیکی ، سرعت ها و شتاب های وارد بر مخزن می باشد. این برنامه عددی برای شبیه سازی اسلاشینگ درون مخزنی با حرکت نوسانی اجباری استفاده گردید. نتایج عددی بدست آمده از این حرکت شتاب دار وابسته به زمان، با نتایج تحلیلی موجود مقایسه گردید. انطباق خوب نتایج بدست آمده با نتایج تحلیلی نشان دهنده قابلیت روش نسبت حجمی سیال درمدل سازی جریان های پیچیده سطح آزاد می باشد. برنامه عددی توسعه داده شده قادر به شبیه سازی حرکت های پیچیده مخزن از جمله حرکت غلتشی و همچنین حرکت دوران آزاد مخزن بوده و علاوه بر این، می تواند در طراحی و بهینه سازی مخازن سیال و انتخاب بهترین چیدمان تلاطم گیر های مخازن استفاده گردد. لازم به ذکر است برنامه عددی نوشته شده برای مخازن با اشکال مختلف کاربرد دارد ولی در این پایان نامه از مخزن مکعب مستطیلی استفاده شده است.

یکی از راه های استرلیزاسیون پیوسته مواد غذایی(شیر)، گرمایش مستقیم آن به وسیله تزریق بخار در آن می باشد. با ورود توده بخار به شیر، گرمای نهان خود را به شیر داده و موجب افزایش ناگهانی دمای شیر می گردد. این امر موجب از بین رفتن میکرو اورگانیزم های شیر و افزایش ماندگاری آن می شود. هرچه فرآیند چگالش بخار در شیر بهتر صورت گیرد، کیفیت شیر استریلیزه شده بهتر خواهد بود. یکی از مشکلات این اختلاط، لرزش و صدای شدید دستگاه به خاطر وجود ناپایداری جریان اختلاط است که با بهبود روند چگالش بخار در شیر بر طرف خواهد شد. در این پروژه برای مشاهده بهتر جریان اختلاط و چگالش، دستگاهی با محفظه شفاف طراحی و از آب به جای شیر استفاده شده است. به طور کلی در این پژوهش به بررسی چگونگی تزریق بخار در آب و عوامل موثر بر شکل توده بخار تزریق شده به روش تجربی، پرداخته شده است. همچنین در انتها برای بررسی عواملی که از طریق تجربی امکان اندازه گیری آن ها وجود نداشته است، از نرم افزار تجاری ansysfluent و مدل دو فازی مخلوط جهت مدلسازی عددی پدیده، استفاده شده است. با توجه به نتایج، عواملی چون افزایش فشار محفظه، کنترل دبی بخار، کاهش دمای آب و تزریق چند مرحله ای بخار می توانند در بهبود فرآیند چگالش، کاهش ارتعاشات و صدای دستگاه و همچنین بهبود روند استرلیزاسیون شیر موثر باشند.

جذب انرژی از امواج آب که همواره مورد توجه ویژه پژوهشگران بوده است را می توان بر حسب نوع عملکرد به سه روش تقسیم بندی کرد: ستون آب نوسان کننده، استفاده از سرریز آب و اجسام نوسان کننده. طراحی بهینه سامانه-هایی که بر مبنای نوسان اجسام کار می کنند به علت نیاز به پیش بینی اندرکنش امواج آب با اجسام متحرک غوطه-ور یا شناور از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. استوانه بریستول که در این پژوهش به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است، یکی از سامانه هایی است که بر مبنای نوسان یک استوانه مغروق با دو درجه آزادی کار می کند. در این ارتباط به کمک اندازه گیری های آزمایشگاهی و توسعه یک برنامه عددی، اندرکنش امواج با اجسام جامد غوطه ور با تمرکز ویژه روی استوانه بریستول مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. اندازه گیری های آزمایشگاهی در تانک موج موجود در دانشگاه فردوسی مشهد انجام شده است. این تانک موج مجهز به یک موج ساز پارویی است که توانایی تولید امواجی با دوره تناوب 7/0 تا 1/2 ثانیه و با ارتفاع 10 تا 100 میلی متر را داراست. در این پژوهش، مدلی از استوانه بریستول با میراگرهای اصطکاکی طراحی و ساخته شده و عملکرد آن در برابر امواج غیرخطی در این تانک موج بررسی شده است. در روش عددی، معادلات جریان سیال لزج و معادله انتقال کسر حجمی سیال برای شبیه سازی جریان دو فازی با استفاده از روش تجزیه سه مرحله ای حل گردیده است. همچنین از روش حل حوزه مجازی برای مدلسازی حرکت اجسام جامد در سیال لزج استفاده شده است. تولید امواج در این تانک موج عددی، با شبیه سازی حرکت موج سازهای پیستونی و پارویی درون سیال انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی روش استفاده شده برای تولید امواج، بازه ی وسیعی از امواج خطی و غیرخطی که توسط موج سازهای پیستونی و پارویی تولید شده اند، با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده که تطابق خوبی بین آن ها مشاهده گردیده است. راندمان جذب انرژی توسط استوانه بریستول در شرایط مختلف از جمله در برابر امواج با تیزی های مختلف و با ثابت های فنر و میراگر مختلف، با استفاده از شبیه سازی عددی محاسبه شده است. نتایج به-دست آمده با نتایج تئوری و نتایج آزمایشگاهی این پژوهش و نتایج عددی و آزمایشگاهی سایر محققان مقایسه گردیده که تطابق خوبی مشاهده شده است. برخلاف روش های عددی که تاکنون برای پیش بینی راندمان استوانه بریستول استفاده شده اند، مدل عددی گسترش یافته در این پایان نامه توانایی پیش بینی رفتار استوانه بریستول در برابر امواج بسیار غیرخطی را نیز دارا می باشد. نتایج عددی و آزمایشگاهی نشان می دهند با افزایش ارتفاع امواج، تئوری خطی اعتبار خود را در پیش بینی راندمان جذب انرژی و همچنین تنظیم ثوابت فنر و میراگر برای دست یابی به راندمان حداکثر از دست می دهد. اثر این ثوابت بر راندمان جذب انرژی استوانه بریستول در برابر امواج با تیزی-های مختلف توسط تانک موج عددی گسترش یافته بررسی شده است. نتایج همچنین نشان می دهند، با افرایش ارتفاع امواج، حداکثر راندمان جذب انرژی در ضرائب استهلاکی بیشتر از آنچه تئوری خطی پیش بینی می کند اتفاق می افتد. درحالی که این مطلب در مورد ثابت فنر برعکس می باشد و با کاهش ثابت فنر، می توان راندمان جذب انرژی در امواج تیز را افزایش داد.

در این پروژه رفتار ارتعاشی یک حباب در داخل محفظه ای مملو از مایع تحت تاثیر یک تحریک نوسانی پیوسته خارجی با استفاده از روش حجم سیال به صورت عددی شبیه سازی شده است. کاربرد اصلی این فرآیند در بررسی اثر ارتعاشات نامطلوب خارجی بر روی سفینه ها و راکت های فضایی است. ابتدا محفظه ی مایع با استفاده از یک هندسه ی دوبعدی تقارن-محوری به صورت استوانه ای و سپس در شبیه سازی سه بعدی به صورت یک مکعب مستطیل مدل شده است. برای حل معادلات مومنتوم و پیوستگی حاکم بر مساله از روش تجزیه ی دومرحله ای استفاده شده است. همچنین، برای ردیابی سطح آزاد حباب و مدلسازی آن از روش حجم سیال استفاده شده است.در شبیه سازی سه بعدی، شرایط مرزی سرعت در ناحیه ی فصل مشترک حباب و مایع بهبود داده شدند تا بدین وسیله ناپایداری ها و اعوجاجات نامطلوب سطحی حباب به حداقل برسند.برای سنجش میزان اعتبار نتایج عددی، این نتایج با چندین مورد از نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود در منابع مختلف مقایسه شده اند. مطابق اعتبارسنجی های انجام شده، نتایج عددی دوبعدی و سه بعدی پژوهش حاضر انطباق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود در منابع دارند. براساس نتایج به دست آمده، پاسخ ارتعاشی حباب به تحریک ارتعاشی خارجی دارای یک پاسخ دوره ای پایا و یک پاسخ دوره ای گذرا است. نتایج به دست آمده در پژوهش حاضر نشان می دهد، در صورتیکه در شرایط بی وزنی، رابطه ی ?(bo/re) (?(a/d))_^0.9>5×?10?^(-4) بین اعداد بدون بعد حاکم برقرار باشد، پدیده ی متلاشی شدن حباب اتفاق می افتد. وجود جاذبه باعث افزایش آستانه ی متلاشی شدن حباب می گردد.همچنین با افزایش چگالی مایع اطراف حباب، دامنه ی پاسخ ارتعاشی حباب افزایش می یابد. در صورتیکه شعاع مقطع محفظه ی مایع 3 برابر شعاع اولیه ی حباب در نظر گرفته شود، تاثیر دیواره های اطراف محفظه بر روی رفتار ارتعاشی حباب به حداقل می رسد. همچنین اگر دیواره های اطراف حباب به اندازه ی کافی از آن دور باشند، شکل اولیه ی محفظه تاثیری بر روی پاسخ ارتعاشی حباب نخواهد داشت.

در این تحقیق رفتار دینامیکی حباب ها که شامل صعود یک حباب در سیال لزج و خروج آن از سطح آزاد، ادغام و تداخل دو حباب هم محور، ناپایداری های جریان در هنگام صعود یک حباب در یک لوله عمودی باریک، مشخصات رشد حباب و خروج آن از حفره و همچنین شکست حباب می باشد، با استفاده از مدل دو بعدی تقارن محوری بررسی شد. به منظور بدست آوردن تغییر شکل حباب، معادلات ناویر استوکس همراه با معادله جابجایی برای نسبت حجمی سیال حل شد. متد اصلاح شده نسبت حجمی سیال(vof) که بر اساس الگوریتم یانگز نوشته شده است، برای ردیابی تغییر شکل حباب استفاده گردید. برای تایید صحت مدل حاضر، نتایج مدل سازی عددی برای سرعت نهائی و شکل حباب با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. تاثیر پارامتر های مختلف مانند شعاع اولیه حباب، ارتفاع کانال، لزجت سیال و تنش سطحی بر روی شکل و سرعت حباب بررسی گردید. پارامترهای مهم دیگری نیز بر روی رفتار نوسانی سرعت حباب و شکل آن مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج عددی نشان می دهد که شکل دماغه یا نوک حباب نسبتا پایدار باقی می ماند، در حالیکه نوسان های قابل توجهی در انتهای حباب در هنگام صعودش در سیال رخ می دهد. تداخل و ادغام دو حباب هم محور در طی زمان صعودشان در سیال ساکن نیز بررسی شد. تصاویر بدست آمده از نتایج عددی برای فرآیند ادغام با عکس های آزمایشگاهی مقایسه گردید. مکانیزم این پدیده به این صورت می باشد که مکش سیال از فضای بین دو حباب باعث تشکیل یک فیلم سیال نازک شده که شکست آن تداخل حباب ها را موجب می شود. در این پایان نامه قابلیت دیگری به الگوریتم نسبت حجمی سیال(vof) برای مدل سازی رشد و شکست حباب افزوده شد. مدل سازی رشد حباب با تزریق جریان گاز از حفره انجام پذیرفت. صحت این مدل با مقایسه بین نتایج عددی برای شکل حباب طی زمان رشد از حفره با نتایج آزمایشگاهی تایید شد. در ادامه، تاثیر پارامترهای مهم بر روی پدیده رشد مورد بررسی قرار گرفت. تطابق نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی از لحاظ کیفی و کمی بسیار خوب می باشد. نتایج نشان می دهد که افزایش تنش سطحی و لزجت، قطر جدا شونده حباب را افزایش می دهد. همچنین اندازه حباب برای محدوده گسترده ای از نرخ های جریان، به قطر حفره بستگی دارد. در انتهای این تحقیق شکست حباب نیز با استفاده از معادله ریلی-پلست برای حل فشار بخار داخل حباب مدل سازی شد. تطابق نسبتا خوبی بین نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی و تئوری برای شکست حباب به صورت کیفی و کمی مشاهده می شود.

در این پژوهش به شبیه سازی عددی فرآیند پوشش لیزری با پاشش پودر هم مرکز بر مبنای مدل نسبت حجمی سیال و روش آنتالپی پرداخته شده است. در تکنولوژی پوشش لیزری, ابتدا سطح جسم توسط لیزر ذوب و سپس ذرات پودر (از فلز مورد نظر) به درون حوضچه مذاب پاشیده شده و با عبور لیزر منجمد می شوند تا لایه ای مستحکم را تشکیل دهند. پارامترهای فراوانی بر عرض، ارتفاع و همواری پوشش و میزان اختلاط زیرلایه با پوشش تاثیرگذارند. جهت شبیه سازی فرآیند پوشش لیزری, برنامه دوبعدی و گذرای موجود برای جریان سیال تراکم ناپذیر همراه با سطح آزاد توسعه داده شده است. بدین منظور معادله انرژی به روش آنتالپی به برنامه موجود افزوده شده و مدلسازی فرآیند تغییرفاز برای یک سیال را ممکن ساخته است. همچنین مقایسه نتایج عددی با حل های تحلیلی ساده, انطباق مناسبی را نشان می دهد. برنامه موجود برای حل مسائل چندفاز (جامد, مایع و گاز) مناسب است و معادلات پیوستگی, ناویراستوکس و انرژی بر هر سه فاز حل می شوند. در روش آنتالپی, معادله انرژی به کمک تبدیل کیرشهف و ضریب گرمای ویژه, بصورت تابعی از متغیر آنتالپی بازنویسی می شود؛ پس از حل معادله انرژی در تمام حوزه حل, نواحی با آنتالپی منفی جامد محسوب شده و با توجه به روش سرعت ساکن, سرعت این نقاط صفر قرار داده می شود. همچنین, برای نواحی خمیری که هر دو فاز جامد و مایع حضور دارند از روش کسر حجمی مایع-جامد که مشابه روش نسبت حجمی سیال است استفاده می شود و بر این اساس معادلات ناویراستوکس اصلاح شده است. همانطور که می دانیم آنتالپی دو سیال مختلف حتی در صورت برابری دمای آن ها متفاوت است که باعث بروز انتقال حرارت کاذبی در نواحی فصل مشترک دو سیال خواهد شد. برای برطرف ساختن این مشکل, معادله انرژی بصورت تابعی از متغیر دما بازنویسی شده و در فصل مشترک و فاز گازی مورد استفاده قرار می گیرد. در پژوهش حاضر, امکان مدلسازی چندفاز با خواص ترمودینامیکی کاملا متفاوت و تابع دما وجود دارد. با توجه به پیچیدگی فرآیند پوشش لیزری که حل تحلیلی نداشته و نتایج آزمایشگاهی محدودی برای آن موجود است, صحت و دقت نتایج با حل های تحلیلی ساده تر (برای پدیده های هدایت خالص, ترکیب هدایت وجابجایی وتغییر فاز) مقایسه شده و تطبیق مناسبی را نشان می دهد. همچنین تست های عددی دیگری (همچون هدایت خالص از قطره ساکن, حرکت قطره درون سیال, برخورد قطره با دیواره جامد) صورت گرفته که بر نتایج سایر محققین منطبق است. در ادامه, بررسی فرآیند پوشش لیزری با تزریق پودر انجام گرفته است. برای این منظور, ابتدا لیزر به صورت چشمه سطحی و توزیع شدت گوسین برای مدت زمان معینی به سطح زیرلایه اعمال می شود . پس از تشکیل حوضچه مذاب, لیزر با سرعت ثابت شروع به حرکت کرده و ذرات پودر جامد با سرعت و فاصله معینی نسبت به سطح پاشش می شوند. ذرات پودر بصورت متوالی و به فاصله زمانی و مکانی مشخصی نسبت به یکدیگر پاشیده و موجب ایجاد پوشش خواهند شد. مدلسازی انجام شده امکان بررسی انتقال حرارت در زیرلایه و گاز, تاثیر برخورد ذرات بر شکل و توزیع دما در حوضچه مذاب و شکل نهایی پوشش ایجاد شده را فراهم می آورد.

یکی از مسائل مهم در انتقال حرارت که کابردهای عملی گوناگونی دارد تشعشع در گازها می باشد. هرجا که صحبت از دماهای بالا در یک گاز باشد مسئلهء تشعشع گاز خود را نشان می دهد. در بسیاری از موارد، گاز تشعشع کننده دارای تغییر دما نسبت به مکان می باشد . تشعشع در چنین گازهائی که گاز غیرایزوترمال (nonisothermal) نامیده می شوند یکی از مسائل مهم تشعشع گازها است . دراین رساله بررسی تشعشع در شیپوره ها که ازاین جمله می باشد موردنظراست این بررسی در فشارها و دماهای بالا در این پروژه انجام گرفته است . در مورد محاسبهءضریب صدور گاز دراین شرائط خاص با تحقیقات مفصل انجام شده روش دقیقی براساس نتایج کار (8) lefebvre (4)hottel بکاررفته است . در زمینه روش محاسبهء تبادل تشعشع گاز غیرایزوترمال در محفظه های غیرایزوترمال نیز با مطالعات انجام شده روش نسبتا" دقیق ومناسب برای کامپیوتری کردن یعنی روش ناحیه ای (zoning method) که حاصل کار (15) hottel می باشد اختیار شده است . چند برنامه کامپیوتری جهت محاسبات قسمتهای مختلف در این پروژه نوشته شده است و در نهایت مقدار انتقال حرارت تشعشعی خالص برای المانهای سطح دیواره شیپوره و انتقال حرارت تشعشعی کلی به دیواره تعیین شده است . طبق بررسیهای تجربی مقدار انتقال حرارت تشعشع در شیپوره ها در فشار و دمای زیاد باید حدود 5-35 درصد انتقال حرارت جابجائی به دیواره باشد . با مقایسه نتایج حاصله دراین پروژه با نتیجه پروژه یکی دیگر از دانشجویان در زمینه بررسی انتقال حرارت جابجائی در شیپوره ها مقدار انتقال حرارت تشعشعی در همان حدود مذکور قرار گرفت که تائیدی بر صحت کار و نتیجه آن می باشد.