پروژه حاضر به بررسی ارتعاشات القاء شده توسط سیال در یک مسیر حلقوی می پردازد. یکی از مسائل مهم در مبدل های حرارتی، ارتعاشات القا شده توسط سیال در سازه ،fiv، یا اندرکنش سازه و سیال ،fsi، می باشد که بروز این پدیده در مبدل های حرارتی باعث ایجاد خسارت هایی در مبدل می گردد. بنابراین به منظور جلوگیری از خرابی های ناشی از fiv لازم است که این پدیده بطور کامل شناخته شده و مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق از گروه نرم افزار های ansysدر بررسی های عددی استفاده می شود. بطور کلی نرم افزارهای استفاده شده به دو نرم افزار مستقل ansys - cfx و ansys - workbench تقسیم بندی می شوند. ابتدا در محیط workbench هندسه تولید شده و مش زده می شود سپس در محیط cfx، شبیه سازی کلی و شرایط مرزی اعمال می گردند. به منظور تایید روش نرم افزاری مذکور به مقایسه ی نتایج حاصل از آن با نتایج مراجع مختلف اقدام شده است که نتایج توافق خوبی با هم دارند. تغییر پارامترهای موثر از جمله فرکانس طبیعی سازه، سرعت سیال، جابجایی اولیه، فاصله مسیر حلقوی و دمای سیال بر پایداری سازه و دامنه پروفیل های سرعت و فشار مورد بررسی قرار گرفته اند. مهم ترین نتایج این پروژه به صورت زیر تقسیم بندی می شوند: - با افزایش فرکانس طبیعی ارتعاش سیلندر بیرونی، اندازه دامنه پروفیل های سرعت محیطی و فشار ناپایدار به شدت افزایش می یابد به طوری که میرایی کمتر و فرکانس کوپله بزرگتری در سیستم وجود دارد. - افزایش سرعت سیال عبوری از مسیر حلقوی تغییر کمی در دامنه پروفیل های سرعت محیطی و فشار ایجاد می کند همچنین میرایی کمتری در سیستم دیده می شود ولی در فرکانس کوپله تغییری ایجاد نمی کند. - با افزایش جابجایی اولیه ی سیلندر بیرونی، دامنه سرعت محیطی و فشار به مقدار نسبتاً زیادی افزایش می یابد و میرایی کمتری در سیستم مشاهده می شود ولی تاثیری در فرکانس کوپله دیده نمی شود. - افزایش فاصله مسیر حلقوی باعث کاهش دامنه سرعت و فشار ناپایدار می شود. همچنین با افزایش این پارامتر میرایی خیلی کمتری در سیستم وجود خواهد داشت. - افزایش دمای سیال همواره باعث افزایش دامنه پروفیل های سرعت محیطی و فشار می شود به طوری که میرایی کمتر و فرکانس کوپله بزرگتری در سیستم مشاهده می شود. پایداری سیستم در فرکانس های پایین به شدت به دمای سیال بستگی دارد.

پروژه حاضر به بررسی ارتعاشات القایی توسط سیال، fiv، در یک سیلندر سبک و چهار سیلندر با آرایش مربعی، در جریان متقاطع و بررسی هم زمان تاثیر این ارتعاشات بر میزان انتقال حرارت می پردازد. در این تحقیق از گروه نرم افزار های ansysدر بررسی های عددی fiv و تاثیر بر انتقال حرارت استفاده می شود. به منظور تایید روش نرم افزاری مذکور به مقایسه ی نتایج حاصل از آن با نتایج مراجع مختلف اقدام شده است که نتایج توافق خوبی با هم دارند. تغییر پارامتر موثر، فرکانس طبیعی سازه، برای تک سیلندر الاستیک مورد بررسی قرار گرفته اند و برای آرایش چهار سیلندر در یک فرکانس مشخص نتایج بدست آمده اند. مهم ترین نتایج این پروژه به صورت زیر تقسیم بندی می شوند: برای تک سیلندر الاستیک در محدوده فرکانس طبیعی نسبتا وسیعی، پدیده ارتعاش با دامنه بزرگ (lock-in) دیده می شود. محدوده فرکانس برای پدیده فوق، در تک سیلندر نوسانی، در نزدیکی فرکانس ورتکس شدینک سیلندر ثابت می ماند. در حالت "لاک این" فرکانس نوسان در جهت جریان دو برابر فرکانس نوسان در جهت عمود بر جریان دیده می باشد. مسیر ارتعاشی در حالت "لاک این" به صورت شکل عدد 8 برای تک سیلندر الاستیک می شود. افزایش انتقال حرارت برای تک سیلندر در ناحیه "لاک این"، نسبت به حالت سیلندر ثابت، 10 تا 6/13 درصد بوده و برای فرکانس های طبیعی که متحمل پدیده "لاک این" نشدند تغییر محسوسی در میزان انتقال حرارت دیده نمی شود. در آرایش مربعی برای چهار سیلندر برهم کنش سیلندرها با ملاحظه مسیر ارتعاشی بیضوی سیلندرها به خوبی قابل مشاهده می باشد. ارتعاش با فرکانس یکسان برای هر چهار سیلندر دیده می شود. ارتعاش با 180 درجه اختلاف فاز برای سیلندرهای مجاورهم دیده می شود. مسیر ارتعاشی با وجود تقارن هندسی برای سیلندرها دیده نمی شود. انتقال حرارت برای سیلندرهای جلویی نسبت به سیلندرهای متناظر در حالت سیلندرهای ثابت افزایش یافت اما این افزایش برای سیلندرهای عقبی دیده نمی شود. در شرایط مورد بررسی برای چهار سیلندر الاستیک انتقال حرارت کل با وجود ارتعاشات القایی چندان تغییر محسوسی نداشته اند.

در این پایان نامه ضمن معرفی مفهوم ‏fiv‏ و تشریح مکانیزم های ایجاد ارتعاش در سازه ها، به تحلیل ‏عددی این پدیده در یک مجرا حاوی دو لوله که در دو آرایش دایروی و بیضوی قرار گرفته اند، پرداخته ‏شده و تأثیر آن بر میزان انتقال حرارت بررسی شده است. همچنین نتایج برای فواصل مختلف دو لوله ‏از هم بدست آمده و با هم مقایسه شده اند.‏ به منظور شبیه سازی این پروژه، از گروه نرم افزاری ‏ansys 11‎‏ استفاده شده است. این گروه شامل ‏دو نرم افزار مستقل (‏ansys-workbench‏ و ‏ansys-cfx‏) می باشد. ابتدا در محیط ‏workbench‏ هندسه تولید شده و مش زده می شود سپس در محیط ‏cfx، شبیه سازی کلی و ‏شرایط مرزی اعمال می گردد. در فصل اول این پایان نامه به بیان اهمیت موضوع و تعریف خلاصه ای از ‏مسأله مورد بررسی پرداخته و به برخی از فعالیت ها و نتایجی که توسط محققین در این زمینه صورت ‏گرفته است، اشاره شده است. در فصل دوم مطالبی در ارتباط با مبدل های حرارتی آورده شده و ‏مکانیزم های ایجاد ارتعاش ناشی از حرکت سیال در مبدل های حرارتی مورد بررسی قرار می گیرند. در ‏فصل سوم به بیان کلی معادلات حاکم و روند گسسته سازی آنها پرداخته می شود. فصل چهارم ‏مربوط به بررسی ارتعاشات القایی در یک سیلندر دایروی الاستیک با دمای دیواره ثابت در جریان ‏متقاطع می باشد که برای سیلندر، ارتعاش با دو درجه آزادی در جهت جریان و عمود بر جهت جریان ‏در نظر گرفته شده است. در این فصل اثرات فرکانس طبیعی سیلندر بر دامنه ارتعاشات و اثر آن بر ‏میزان انتقال حرارت سیلندر بررسی شده است. در فصل پنجم نتایج ‏بدست آمده برای حالت دو مجرای تخت و دایروی نشان داده شده و مقایسه شده اند. وهمچنین، ‏نتایج برای فواصل مختلف دو لوله از هم بدست آمده است. سپس نتیجه گیری کلی و پیشنهاداتی برای ‏مطالعات بعدی در فصل ششم مطرح می گردد

انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه ها، یکی از مسائلی است که مورد توجه و بررسی محققان فراوانی قرار گرفته است. این موضوع یک مسئله بنیادین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی می باشد. از طرف دیگر، با پیدایش علم نانو تکنولوژی، دانشمندان ایده استفاده از نانوسیال ها به جای سیالات معمول را مطرح کرده اند. نانوسیال ها دارای قابلیت انتقال حرارت بهتری بوده و در طی دو دهه اخیر موضوع تحقیقات متعددی بوده اند. انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه مربعی شکل با استفاده از نانوسیال های مختلف، مورد تحقیقات گسترده ای قرار گرفته است . همچنین، استفاده از بافل در محفظه های مربعی با استفاده از سیال هوا، قبلا تا حدودی مطالعه شده است ولی بررسی این موضوع با استفاده از نانوسیال ها، مسئله ای است که می توان گفت که توجه کمتری به آن شده است. به همین خاطر، در این پژوهش سعی شده است تا به این موضوع بیشتر پرداخته شده و جنبه های گوناگون آن بررسی شود. برای انجام تحقیق از نرم افزار گمبیت برای ایجاد شبکه و برای تحلیل از نرم افزار فلوئنت نسخه 6.3.26 استفاده شده است. مطالعه شبکه برای اطمینان از تعداد آن انجام گرفته و نتایج به دست آمده با نتایج کارهای قبلی انجام شده مورد مقایسه قرار گرفته اند. در ابتدا، مطالعه مختصری درباره محفظه های مربعی ساده بدون بافل با استفاده از سیال هوا انجام شده است. سپس، وجود بافل در این محفظه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. انتقال حرارت جابجایی با استفاده از نانوسیال موضوع دیگری است که به طور مختصری به آن پرداخته شده است. استفاده از بافل در یک محفظه مربعی که دیواره های افقی آن عایق بوده و دیواره های عمودی آن، دارای دما های مختلف بوده و داخل آن از نانوسیال پر شده است، مهمترین بخش مطالعه را تشکیل می دهد. پارامتر های مختلفی برای این حالت مورد تحقیق قرار گرفت. سه حالت مختلف اتصال بافل ، یعنی اتصال یک بافل به ضلع بالا یا پایین و اتصال همزمان دو بافل به اضلاع بالا و پایین، مورد بررسی قرار گرفته اند. تاثیر تغییر موقعیت بافل از دیواره گرم، ارتفاع و ضخامت بافل، نسبت حجمی نانوذرات در سیال و عدد رایلی بر نمودارهای همدما، تابع جریان و عدد نوسلت مورد بررسی قرار گرفتند. برخی از این پارامتر ها تاثیر عمده ای بر خروجی ها داشتند ولی بعضی دیگر، تاثیر ناچیز داشته یا بی تاثیر بودند. در حالت کلی می توان گفت که استفاده از بافل، انتقال حرارت را به شدت کاهش می دهد و ارتفاع و ضخامت بافل و عدد رایلی، سه عاملی هستند که بیشترین تاثیر را بر جریان محفظه و خروجی ها ایجاد می کنند.

در بسیاری از موارد عملی مهندسی، اغلب اعضاء به شکل گروهی ظاهر می گردند، برای مثال گروه های از ساختمان ها، کوره ها، دودکش ها، برج ها و سکوهای دورتر از ساحل را می توان نام برد. به دلیل تداخل متقابل سیال با سازه، ویژگی آیرودینامیکی مانند توزیع فشار و الگوه های جریان گردابی بر روی هر یک از اعضاء در گروه با آنکه به صورت مجزا قرار دارند کاملاً تفاوت دارند. سیلندر مدور نوعی جسم چاق است و یکی از اجزاء سازه است که بیشتر به کار گرفته شده است. در این مطالعه تداخل جریان بین سه و چهار سیلندر مدور در آرایش های ردیفی، مثلثی، مربعی و به شکل لوزی در جریان های عرضی با نرم افزار فلوئنت مورد مطالعه قرار گرفته اند. سیلندرها در فاصله های نسبی (l/d) مختلف نسبت بهم قرار دارند که فاصله نسبی برابر با نسبت فاصله مرکز دو سیلندر(l)به قطر سیلندر (d) است و تاثیر افزایش فاصله نسبی بر روی ضرایب آیرودینامیکی مانند ضریب فشار و الگوه های جریان گردابی بر روی هر یک از سیلندر ها بررسی شده است. برای حل ازمدل اغتشاشیk-?استاندارد استفاده شده است، برای گسسته سازی معادلات از روش مرتبه 2 و برای همبسته کردن سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل سی(simplec)استفاده شده و مسئله به صورت ناپایدار مدل شده است.نتایج بدست آمده برای آرایش های ردیفی، مربعی و مثلثی شکل به ترتیب در رینولدز های 28000، 60800 و 55000با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند و مشاهده می شود که نتایج عددی بدست آمده توافق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. همان طور که مشاهده می شود رفتار سیلندر ها با آرایش های مختلف در مقابل جریان سیال با افزایش فاصله نسبی، رفتاری مشابه با سیلندری واحددر معرض جریان را از خود نشان می دهند. ضرایب پسای سیلندر های بالا دست جریان در آرایش های مختلف نسبت به سیلندر های پایین دست جریان بیشتر هستند و با افزایش فاصله نسبی ضرایب پسای سیلندر ها به سمت ضریب پسای سیلندر واحد میل می نمایند. در آرایش های ردیفی و مربعی شکل سیلندر های پایین دست جریان اجازه تشکیل گردابه های نوسانی پشت سر سیلندر های بالا دست جریان را نمی دهند و با افزایش فاصله نسبی گردابه های نوسانی پشت سر سیلندر های بالا دست جریان تشکیل می شوند که گردابه های نوسانی تشکیل شده پشت سیلندر ها را خیابان ورتکس کارمن می نامند.

پروژه حاضر به بررسی ارتعاشات القاء شده توسط سیال در یک مسیر حلقوی می پردازد. یکی از مسائل مهم در مبدل های حرارتی، ارتعاشات القا شده توسط سیال در سازه ،fiv، یا اندرکنش سازه و سیال ،fsi، می باشد که بروز این پدیده در تجهیزات تبدیل کننده انرژی باعث ایجاد خسارت هایی در آنها می گردد. بنابراین به منظور جلوگیری از خرابی های ناشی از fiv لازم است که این پدیده بطور کامل شناخته شده و مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق از گروه نرم افزار های ansysدر بررسی های عددی استفاده می شود. به منظور تایید روش نرم افزاری مذکور به مقایسه ی نتایج حاصل از آن با نتایج مراجع مختلف اقدام شده است که نتایج توافق خوبی با هم دارند. تغییر پارامترهای موثر از جمله سرعت و دمای سیال بر پایداری سازه برای سه مد ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفته اند. با مقایسه نتایج به دست آمده برای مدل مورد بررسی با تعداد المان های مختلف می توان نتیجه گرفت که نتایج نسبت به اندازه ی مش حساسیت بسیار کمی دارند و برای صرف جویی در زمان برای به دست آوردن نتایج می توان از تعداد المان کمتری استفاده نمود. نتایج نشان می دهند که در حالت مد سوم بیشترین میرایی وجود دارد و سازه خیلی سریع در زمان کمی میرا می شود. همچنین ماکزیمم دامنه در حالت مد دوم رخ می دهد. کاهش دامنه برای هر سه مد به صورت لگاریتمی است. اگر با همین شرایط فقط به جای جابجایی اولیه 1 میلیمتر برای سیلندر بیرونی سرعت اولیه 1/0 متر بر ثانیه در نظر گرفته شود، سازه در مد سوم پس از تعداد کمی نوسان به صورت فلاتر نوسان می کند. با افزایش سرعت سیال عبوری برای هر سه مد ارتعاشی، میرایی کمتری در سیستم دیده می شود ولی در فرکانس کوپله تغییری ایجاد نمی کند. با افزایش دمای سیال برای هر سه مد ارتعاشی، میرایی کمتر و فرکانس کوپله بزرگتری در سیستم مشاهده می شود. پایداری سیستم در مدهای پایین به شدت به دمای سیال بستگی دارد.

یکی از هندسه های شناخته شده و کاربردی در زمینه ارتعاشات القایی توسط سیال، جریان در مسیر حلقوی است. در حالت کلی این امکان وجود دارد که بر اثر یک عامل خارجی و یا حتی یک ناپایداری ناگهانی در جریان سیال، دیواره یکی از لوله ها از وضعیت تعادل خود خارج شود، به گونه ای که دیگر مجموعه لوله ها هم مرکز نخواهند بود. در این مسئله تنها لوله خارجی قابلیت ارتعاش دارد و لوله داخلی ثابت شده است. هدف اصلی در این پروژه بررسی نحوه تغییر فشار محوری و سرعت محیطی سیال جاری در مسیر حلقوی و چگونگی پایداری لوله خارجی پس از خروج از حالت تعادل است. در این مطالعه نرم افزاری اثر پارامترها و متغیرهای مختلف و قابل کنترل مسئله بر کمیت های جریان یعنی فشار ناپایدار محوری و سرعت محیطی به کمک شبیه سازی هایی که در نرم افزار ansys-cfx صورت گرفته اند، بررسی می شود؛ روند پایداری لوله خارجی از دیگر مواردی است که تابع پارامترهای هندسی و فیزیکی مسئله است و در این پژوهش مورد بررسی قرار می گیرد. سرعت محوری سیال، اندازه شعاع هر یک از لوله ها، فاصله بین دو لوله، فرکانس طبیعی لوله بیرونی و دمای سیال جاری در مسیر حلقوی از جمله پارامترهای موثر در مسئله می باشند که تأثیر آنها بر کمیت های فیزیکی جریان بررسی می شود. تمام مطالعات و شبیه سازی های اشاره شده فوق برای چهار جریان آشفته با رینولدزهای 4000، 8000، 10000 و 16000 صورت می گیرد. شبیه سازی ها نشان می دهند که با افزایش سرعت محوری میانگین جریان و در نتیجه افزایش عدد رینولدز، دامنه فشار ناپایدار سیال و سرعت محیطی آن و همچنین دامنه ارتعاش استوانه بیرونی کاهش می یابد. افزایش فرکانس طبیعی استوانه متحرک باعث افزایش دامنه فشار ناپایدار و سرعت محیطی و بزرگتر شدن دامنه حرکت نوسانی می شود. با کاهش شعاع استوانه های تشکیل دهنده مسیر حلقوی، دامنه فشار ناپایدار و سرعت محیطی کاهش می یابد اما استوانه بیرونی با دامنه بزرگتری ارتعاش می کند. یکی از کاربردهای نتایج فوق در مبدل های حرارتی حلقوی می باشد.

نیاز به افزایش لیفت و کاهش دراگ در ایرفویل ها، بخصوص در حالت های فرود آمدن و برخاستن هواپیما که سرعت کم است و میزان لیفت تولید شده توسط بال ها کم می باشد از جمله دلایلی است که منجر به انجام تحقیقات گوناگون در زمینه بهبود ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل ها شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثرات گرنی فلپ ها بر روی ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل ها می-باشد. در این تحقیق برای شبیه سازی مسائل مورد بررسی از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. در ابتدابه منظور معتبرسازی روش حل، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از یک تحقیق آزمایشگاهی و نیز یک مطالعه عددی در مورد ایرفویل ناکا 23012 در حالت بدون فلپ و همچنین در حالت فلپ نصب شده به ارتفاع 5/1% طول وتر ایرفویل در عدد رینولدز 106?3 مقایسه شده اند. برای ایرفویل ناکا 12 نیز نتایج حاصل از فلوئنت با نتایج بدست آمده از آزمایش در وضعیت های ایرفویل ساده و ایرفویل با گرنی فلپ به ارتفاع 2% طول وتر در عدد رینولدز 106?1/2 مورد مقایسه قرار گرفته اند.در ادامه به منظور توسعه ی تحقیق، ایرفویل ناکا 23018 انتخاب شده و پس از اجرای روند اعتبارسنجی نتایج در عدد رینولدز 106?1/3، تأثیر ارتفاع گرنی فلپ (3% و 2، 5/1، 1، 5/0 ) طول وتر، زاویه ی نصب گرنی فلپ ( ?90 و ?60، ?45) و نیز موقعیت نصب آن (صفر، 2 و 4% ) طول وتر، در عدد رینولدز 106?1/3 مورد بررسی قرار گرفته-اند. نتایج در دو حالت بدون فلپ و فلپ به ارتفاع 5/1% طول وتر برای ایرفویل ناکا 23018 در عدد رینولدز 106?5/0 نیز بدست آورده شده و با نتایج بدست آمده در عدد رینولدز 106?1/3 مقایسه شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده مشخص شد که به ازای ضرایب لیفت بزرگتر از یک مقدار معین، که این مقدار با افزایش ارتفاع گرنی فلپ بزرگتر می شود، استفاده از گرنی فلپ سبب رشد نسبت لیفت به دراگ ایرفویل می گردد و کارایی ایرفویل را بهبود می بخشد.

بدلیل پایین بودن قیمت انرژی در ایران و در نتیجه بالا بودن دوره بازگشت سرمایه در پروژه های بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها، سازندگان بنا از ساخت ساختمان هایی با هدف مصرف کم انرژی استقبال نمی کنند. حتی افزایش قیمت حامل های انرژی تا سطح منطقه نیز باعث اقتصادی بودن بسیاری از طرح های صرفه جویی انرژی نمی گردد. روش های معماری کاهش دهنده مصرف انرژی، روش های بدون هزینه و پایداری بوده که هم از منظر اقتصادی و هم از منظر زیست محیطی مناسب تر از دیگر روش ها می باشند. هرچند صرفه جویی انرژی با طراحی معماری در همه کشور ها قابل استفاده است ولی بواسطه ساختار اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی، برای ایران از مناسبت بیشتری برخوردار است. مصرف انرژی به تعداد زیادی از پارامترهای طراحی وابسته است که هر یک از این پارامترها می توانند تاثیرات مختلف و حتی متضادی در مصرف انرژی ساختمان داشته باشند. در میان این پارامترهای گسترده آنچه که در این پایان نامه بعنوان موضوع تحقیق انتخاب گردیده پنجره ها، دیوارها، سقف ها و دمای داخل می باشند. در حقیقت هدف این پژوهش یافتن مناسب ترین طرح از نقطه نظر مصرف انرژی برای یک ساختمان با تاکید بر تغییر در اندازه و نوع پنجره ها، جنس دیوارها و سقف ها و اندازه دمای داخلی است. به منظور یافتن طرح بهینه از الگوریتم ژنتیک استفاده می گردد اما از آنجا که استفاده از این الگوریتم نیاز به محاسبات گسترده ای دارد به منظور کاهش حجم محاسبات از شبکه های عصبی بهره گرفته می شود. ابتدا برای تایید این مدل (تلفیق شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک)، مقاله ای که نتایج آن موجود است به این روش حل و با یکدیگر مقایسه می شوند. پس از اطمینان از کیفیت این مدل، از آن برای بهینه سازی یک ساختمان نمونه در شهر قزوین استفاده می گردد. این مدل قادر است حالت های بهینه را در کوتاهترین زمان از میان میلیون ها حالت ممکن شناسایی کند و پاسخ های آن تا حدود بسیار زیادی دقیق هستند. از جمله محدودیت های آن می توان به کند بودن روند تشکیل پایگاه داده لازم برای آموزش شبکه عصبی و نیز مشخص نبودن تعداد داده کافی برای تشکیل این پایگاه اشاره نمود.

در این تحقیق برای حل هم زمان معادلات ناویر- استوکس و معادله دینامیکی سازه جهت مطالعه پایداری و بدست آوردن خصوصیات ارتعاشی یک مسیر حلقوی هم مرکز حاوی جریان سیال آرام وتراکم ناپذیر، از نرم افزار 12ansys و کد ccl استفاده شده است. سیلندر درونی ساکن و سیلندر بیرونی قابل ارتعاش فرض شده اند. سیلندر بیرونی از موقعیت تعادل خود خارج شده و سپس رها شده است. در این بررسی، بخش سیالاتی مسئله توسط نرم افزار ansys و به روش اویلر پسرو مرتبه دوم و معادله سازه از طریق بی بعدسازی معادله حرکت خطی درجه اول توسط کد ccl حل شده است. نیروی وارده از جانب سیال به سازه از طریق معادلات ناویر- استوکس محاسبه شده و با جایگذاری این نیرو در معادله دینامیکی موقعیت جدید سیلندر بیرونی بدست آمده است. برای انتقال دقیق و صحیح اطلاعات بین گره ها، اندازه مش ها در فاصله طولی سیلندرها دو برابر فاصله عرضی در نظر گرفته شده است. سه مد اول ارتعاش سیلندر بیرونی برای سه هندسه یکنواخت، پله-دار ودیفیوزر بازاویه 20 درجه بررسی شده اند. هم چنین، تاثیر جابه جایی اولیه سیلندر بیرونی با در نظر گرفتن سه مقدار mm 1، mm 2 و mm 3 بر خواص ارتعاشی سیلندر بیرونی بررسی شده است. در انتها، تاثیر عدد رینولدز با در نظر گرفتن دو مقدار 200=re و 1000=re بر میرایی افزوده و فرکانس کوپله سیلندر بیرونی بررسی شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از این پژوهش با نتایج حاصل از روش تبدیل مختصات وابسته به زمان (tdct) در مراجع برای هندسه های یکنواخت و پله دار در حالت ارتعاش، بدون توجه به مد سیلندر بیرونی، صحت روش بکار گرفته شده را اثبات کرده است. نتایج بدست آمده از این تحلیل نشان داده اند که میرایی افزوده با افزایش مد ارتعاش سیلندر بیرونی افزایش می یابد. هم چنین، هندسه یکنواخت کمترین و هندسه پله دار بیشترین میرایی افزوده را دارند. هم چنین، افزایش جابه جایی اولیه سیلندر بیرونی تنها منجر به افزایش نیروی ناپایدار وارده از جانب سیال به سازه شده و تاثیر چندانی بر میرایی افزوده و فرکانس کوپله ندارد. افزایش عدد رینولدز باعث نزدیک شدن جریان به جریان پتانسیل شده و میرایی را کاهش می دهد.

در این پژوهش ضمن معرفی جریان های دوفازی و پارامترهای مهم در آنها، نسبت به بررسی عوامل تأثیر گذار در ارتعاشات القایی ناشی از این جریان ها پرداخته شده است. بدین منظور مدل یک مسیرحلقوی افقی شامل دو سیلندر هم مرکز در نظر گرفته شده و پس از عبور جریان دوفازی آب و هوا از بین دو سیلندر، ارتعاش القایی ناشی از این جریان به کمک نرم افزار ansys مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعه حاضر سیلندر داخلی ثابت و سیلندر بیرونی متحرک درنظر گرفته شد. ابتدا شبکه بهینه به منظور افزایش دقت نتایج و کاهش زمان اجرای نرم افزار، مورد بررسی و انتخاب قرار گرفت. پس از آن نتایج کار حاضر با میل دادن جریان دوفازی به سمت جریان تک فازی با نتایج کارهای صورت گرفته قبلی که مسئله حاضر را برای جریان تک فازی و به کمک روش های عددی mp و tdct حل نموده بودند مقایسه گردید. نتایج به دست آمده تطابق مناسبی با نتایج روش tdct که مبتنی بر تبدیل مختصات وابسته به زمان است نشان داد. تأثیر تغییر پارامترهای مختلف جریان دوفازی همچون کسرحجمی، عدد رینولدز، سرعت جریان دوفازی، الگوی جریان، اجزای تشکیل دهنده جریان دوفازی، فرکانس بدون بعد سیلندر بیرونی، جابه جایی اولیه و شعاع سیلندرها بر ارتعاش سیلندر بیرونی بررسی و با نتایج حاصل از مراجع مختلف مقایسه گردید. نتایج نشان داد که مکانیزم دمپینگ در جریان های دوفازی بسیار پیچیده تر از جریان های تک فازی بوده و به شدت به کسرحجمی و سرعت جریان وابسته است. علاوه بر آن نتایج به دست آمده نشان داد تغییر فرکانس بدون بعد سیلندر بیرونی تأثیر چندانی بر مکانیزم دمپینگ در جریان های دوفازی نخواهد داشت. همچنین نتایج نشان داد که افزایش جابه جایی اولیه سیلندر بیرونی تنها منجر به افزایش نیروی ناپایدار وارده از جانب سیال به سازه شده و تأثیر چندانی بر میرایی افزوده و فرکانس کوپله ندارد. از نتایج دیگر استخراج شده می توان افزایش شعاع سیلندرها را نام برد که سبب افزایش نیروی وارده از طرف سیال بر سیلندر بیرونی شده و این موضوع خود سبب افزایش میرایی در جریان های دوفازی و بالطبع کاهش دامنه ارتعاش خواهد گردید.

حوزه تحقیق در این پروژه بررسی ارتعاشات القایی برای دو سیلندر ساده مجاور هم به منظور اعتبار سنجی و چند حالت از تک سیلندر های پره دار و یا جفت سیلندرهای پره دار با آرایش مجاور یا دنبال هم می باشد که هم زمان تاثیر این ارتعاشات بر ضریب انتقال حرارت جابجایی h و میزان انتقال حرارت جابجایی q نیز بررسی می شود. در این تحقیق از نرم افزار ansys در بررسی های عددی استفاده می شود. به منظور تایید روش نرم افزاری مذکور به مقایسه ی نتایج حاصل از آن با نتایج مراجع اقدام شده است که نتایج توافق خوبی با هم دارند. در ادامه تغییر پارامترهای موثر از جمله تعداد پره و زاویه ی پره سیلندر نسبت به جهت جریان و سرعت ورودی سیال مورد بررسی قرار گرفته اند. به خوبی دیده شد که دامنه نوسان این ارتعاشات به پره دار بودن سیلندر بستگی دارد. در زاویه صفر 3 و 4 پره افزایش دامنه نوسان و ضریب لیفت و در زوایای 60 درجه 3 پره و 45 درجه 4 پره کاهش 60% در آن ها مشاهده شد. در کل موارد نوسانات دامنه نوسان و ضریب لیفت در محدوده لاک-این هم فاز و در بالای این محدوده غیر هم فاز بودند. مشخص شد رابطه مستقیمی بین سرعت ورودی سیال با دامنه نوسان و ضریب h وجود دارد. در کل نتایج با افزایش تعداد پره، ضریب h کاهش، ولی میزان q به جز آرایش دنبال هم افزایش یافت. در آرایش دنبال هم، دمپ ارتعاشات دو سیلندر و فرکانس نوسانی مساوی ضرایب لیفت و دامنه نوسانات در دو سیلندر بالادست و پایین دست دیده شد. همچنین بزرگتر بودن ضریب لیفت و دامنه نوسان بدون بعد سیلندر پایین-دست نسبت به سیلندر بالادست مشاهده شد. ضریب h نیز در هر دو حالت 3 و 4 پره، در سیلندر بالادست مقادیر بیشتری را نسبت به سیلندر پایین دست به خود اختصاص داد.

در این نوشتار انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال آب-al2o3 و آب-tio2 در جریان آرام و آشفته در یک لوله بررسی شده است. در شبیه سازی عددی با روش حجم محدود، خواص ترموفیزیکی و جریانی نانوسیال متغیر با دما و کسر حجمی در نظر گرفته شده اند. نتایج بدست آمده در جریان آرام نشان می دهند که در کسرهای حجمی پایین، افزودن نانوذرات al2o3 و tio2 باعث کاهش عدد ناسلت می شود ولی با افزایش غلظت نانوذرات این روند معکوس می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیال حتی در غلظت-های پایین، در مقایسه با سیال پایه بیشتر است. مقدار افزایش ضریب انتقال حرارت در مقایسه با افت فشار کم است و می توان گفت که افزایش انتقال حرارت با افزایش افت فشار تعادل نمی یابد.در جریان آشفته، انتقال حرارت جابجایی اجباری در محیط نانوسیال با دو رویکرد عددی تک فازی، و دوفازی به دقت مطالعه شد. مقایسه نتایج عددی بدست آمده از حل عددی با نتایج ازمایشگاهی نشان می دهد که نتایج تحلیل تک فازی به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر هستند. همچنین مشاهده شد که با افزایش عدد رینولدز جریان و کسر حجمی، عدد ناسلت، ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد رینولدز، ضریب اصطکاک کاهش می یابد ولی افزایش کسر حجمی در این ضریب تاثیر چشمگیری ندارد.

چکیده ندارد.

درجه حرارت بدست آمده از برنامه کامپیوتری suftt که بر اساس مدل انتگرال برای انتقال حرارت با هدایت نوشته شده اصلاح شده است . برنامه کامپیوتری جدید طوری اصلاح شده است که تغییرات سریع زمانی کمیت هائی نظیر تولید انرژی، ضریب انتقال حرارت و شدت جریان مایع در نظر گرفته شود. یک مدل که بر اساس تقریب دیفرانسیل بنا شده است تقریب بهتری از مدل انتگرال (suftt) برای درجه حرارت در داخل میله سوخت بدست میدهد. بعد از محاسبه درجه حرارت در داخل میله سوخت مقدار آزاد شدن گازهای شکافت در زمان کارراکتور و بعد از آن محاسبه شده است . در محاسبات از مدل دیفیوژن برای کره معادل در زمان کارراکتور و بعد از آن استفاده میشود گازهای شکافت متعاقبا بوسیله خلل و فرج ها از میله های سوخت خارج میشود. ضریب دیفیوژن تابعی از مدت زمانی است که عناصر سوخت در راکتور گذرانده اند. برای عناصر و ایزوتوپهائی که مورد نظر بوده اند بر حسب اینکه پایدار باشند یا نه دو نوع فرمول در نظر گرفته شده است . یکی برای عناصر پایدار و دیگری برای ایزوتوپهای کم عمر. اثر آزاد شدن گازهای شکافت در مقدار هدایت فاصله غلاف و اثر متقابل آن روی درجه حرارت میله سوخت و بر عکس بررسی شده است . مقدار هدایت فاصله غلاف به ضخامت آن بستگی دارد. این مقدار روی درجه حرارت میله سوخت اثر میگذارد که به روش محاسبه مکرر بررسی شده است . بر اساس مدل جدید کد کامپیوتر suftt اصلاح شده و کد درجه حرارت میله سوخت و آزاد شدن گازهای شکافت (etfgs) تهیه شده است . این کد میتواند درجه حرارت میله سوخت ، غلاف ، درجه حرارت خنک کننده، مقدار آزاد شدن گازهای شکافت و فشار آنها را در فاصله غلاف روی غلاف و میله سوخت (این محاسبات میتواند برای آنالیز تنش و کرنش مفید باشد) در هر قسمت شعاعی در طول میله سوخت را محاسبه نماید. مقدار کل گازهای شکافت آزاد شده در میانی راکتور نیز محاسبه میشود. این کد برای بررسی پرامتریک و آنالیز میله سوخت در حالت پایداری و تغییرات زمانی در مدت فقدان خنک کننده میتواند بسیار مفید باشد. از کد matprop برای تعیین خصوصیات اجسام استفاده شده است