شعله های صنعتی را از نظر نوع اختلاط سوخت و هوا می توان به دو نوع شعله های پیش مخلوط و غیر پیش مخلوط (دیفیوژن) تقسیم کرد. در شعله های پیش مخلوط سوخت و هوا قبل از احتراق با یکدیگر مخلوط می شوند و در شعله های غیر پیش مخلوط، سوخت و هوا در سطح شعله با یکدیگر مخلوط می شوند. شعله های پیش مخلوط دارای راندمان احتراقی بیشتر و آلاینده های کمتر می باشند اما به دلیل احتمال انفجار در بیشتر تجهیزات صنعتی از شعله های غیر پیش مخلوط استفاده می شود. برای استفاده از مزایای هر دو شعله پیش مخلوط و غیر پیش مخلوط می توان از شعله های جزئی پیش مخلوط استفاده کرد بدین صورت که مقداری از هوا قبل از فرایند احتراق به سوخت اضافه می شود (هوای اولیه) و بقیه هوا در سطح شعله به آن اضافه می شود (هوای ثانویه). علاوه بر این، دربسیاری از موارد صنعتی مانند نفوذ هوا در شعله پیش مخلوط، شعله غیرپیش مخلوط بالارونده، شعله های پیش مخلوط غنی و فقیر، خاموشی محلی شعله-های غیرپیش مخلوط، اشتعال خودبه خودی درتوزیع غیرهمگن سوخت و اکسنده، شعله های پایدارشده با چرخش گازهای داغ، احتراق اسپری، احتراق جزئی پیش مخلوط داریم. به صورت کلی تر هرگاه مخلوط سوخت و اکسنده غیرهمگن باشد احتراق جزئی پیش مخلوط داریم. با توجه به موارد فوق شعله های جزئی پیش مخلوط کاربرد صنعتی زیادی دارند بطوریکه بسیاری از شعله های صنعتی به صورت جزئی پیش مخلوط اند و شعله پیش مخلوط یا دیفیوژن خالص کمتر داریم. برای شبیه سازی این شعله ها و برای آنکه بتوان اثر پدیده های ذکر شده فوق را مدل کرد باید از یک مدل جزئی پیش مخلوط استفاده کنیم. بنابراین مطالعه و شبیه سازی شعله های جزئی پیش مخلوط ضرورت دارد. دراین پایان نامه از مدل های احتراقی جزئی پیش مخلوط برای شبیه سازی شعله های صنعتی استفاده می شود و اثر نفوذ هوا و ارتفاع بالاروندگی بررسی می شوند. برای شبیه سازی احتراق جزئی پیش مخلوط از ترکیب مدل احتراقی زیمنت (که یک مدل فلیملت پیش مخلوط بر مبنای متغیر پیشرفت واکنش است) و مدل احتراقی تعادلی و فلیملت بر مبنای کسر مخلوط (که از مدلهای شعله دیفیوژن می باشند) استفاده می شود. برای شبیه سازی اثر نفوذ هوا، سه شعله بنسن مختلف که در سرعت جت ورودی متفاوت می باشند، مدل می شوند. در حالت دوم برای شبیه سازی ارتفاع بالاروندگی، شعله غیر پیش مخلوط جت بالارونده مدل می شود. حل پیش مخلوط کامل برای حالت اول و دیفیوژن کامل برای حالت دوم انجام می شود. در همه حالات نتایج با کارهای تجربی و عددی قبلی مقایسه می شود. با توجه به نتایج عددی بدست امده استفاده از مدل جزئی پیش مخلوط برای موارد فوق ضروری است و مدل پیش مخلوط و دیفیوژن کامل قادر به شبیه سازی اثرات فوق نمی باشند. با توجه به شرایط استوکیومتریک شعله بنسن شبیه سازی شده، مدل تعادلی و فلیملت اختلاف کمی در مورد آن دارند ولی این اختلاف در مورد شعله بالارونده قابل توجه است. مدل جزئی پیش مخلوط استفاده شده در مورد شعله بنسن پیشگویی خوبی را حتی در مقایسه با مدل سطح مبنا که یک مدل پیشرفته تر است ارائه می دهد. در مورد شعله بالارونده مدل فوق مکانیزم پایداری را به طور کامل شبیه سازی نمی کند و مقدار ارتفاع بالاروندگی کمتر از نتایج تجربی پیش گویی می شود.

در این پایان نامه پیچیدگی حل مسائل احتراقی که از بر هم کنش سینتیک شیمیایی و توربولانس ناشی می شود، به کمک مدل فلیملت آرام در کنار تکنیک استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی با کمترین ساده سازی در نظر گرفته شده است. استفاده از مدل فلیملت امکان استفاده از هر مکانیزم شیمیایی با هر سطحی از پیچیدگی را فراهم می آورد. این در حالی است که در سایر مدل های احتراقی به دلیل همزمانی حل سینتیک و توربولانس در احترق برای جلوگیری از افزایش تصاعدی زمان و حافظه مورد نیاز محاسبات، محققان ناچار به استفاده از مکانیزم های کاهش یافته احتراق می شوند که این امر موجب افزایش خطا می شود. نکته دیگر در این تحقیق، به کار گیری شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان پلی میانبر بین سینتیک شیمیایی و حل جریان در محفظه احتراق می باشد که این امر منجر به کاهش چشمگیر زمان محاسبات بدون ایجاد تأثیر منفی بر نتایج کار شده است. در این کار ابتدا با حل شعله های دیفیوژن جریان مخالف در کرنش های مختلف شعله یک کتابخانه اطلاعات ساخته می شود. سپس در این مجموعه مقادیر کسر جرمی گونه های مختلف و دما به اسکالرهای کسر مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر که با توجه به اطلاعات موجود در این کتابخانه محاسبه می شوند، مربوط شده اند. در مرحله بعد جهت در نظر گرفتن آثار توربولانس، انتگرال گیری عددی به ازای مقادیر مختلف کسر مخلوط متوسط، واریانس آن و نرخ استهلاک اسکالر با استفاده از توابع توزیع احتمال انجام شده و مقدار متوسط فاوره کمیت های ترموشیمیایی جریان بدست آمده و یک شبکه عصبی ساخته شده و با قرار دادن ضرایب وزن و بایاس آن در کد حل معادلات بقا، پیش بینی کسر جرمی ها (یا دما) در آن کد صورت می گیرد. بدین ترتیب در کد حل معادلات بقا نیازی به حل معادلات انتقال تک تک گونه ها نیست که این امر تأثیر به سزایی در کاهش زمان محاسبات داشته است. لازم به ذکر است که در کار حاضر پیش بینی گونه های میانی مهم از جمله برخی آلاینده ها نیز مورد بررسی قرار گرفته است که در نتایج بدست آمده تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی مشاهده شده است. همچنین در این پایان نامه تأثیر استفاده از توابع مختلف توزیع احتمال در حین انتگرل گیری عددی مورد بررسی قرار گرفته است که در نتایج به دست آمده، دقت انجام محاسبات در حالتی که از تابع توزیع لاگ-نرمال به عنوان تابع توزیع احتمال نرخ استهلاک اسکالر استفاده شود نسبت به حالتی که در آن از تابع توزیع دلتا استفاده شود، بیشتر مشاهده شده است. البته تفاوت دقت محاسبات در دو حالت فوق زیاد نبوده و حتی در برخی موارد با توجه به زمان انجام محاسبات بیشتر در حالت اول، اختلاف دقت در دو حالت فوق قابل اغماض است.

در این پایان نامه هدف مدل سازی دوده در شعله های غیر پیش مخلوط مغشوش می باشد. برای رسیدن به این هدف ابتدا مدل های مربوط به دوده شناسایی شده و گونه های تاثیر گذار در تشکیل و اکسید شدن دوده مورد مطالعه قرار گرفته اند. مراحل مختلف تشکیل دوده شامل پنج مرحله می باشد که به ترتیب عبارتند از: 1- تشکیل نطفه دوده 2- گسترش سطح دوده 3- انباشتگی ذرات 4- لخته بستن این ذرات 5- اکسید شدن دوده. برای مرحله تشکیل نطفه که مهم ترین و پیچیده ترین مرحله تشکیل دوده می باشد، واکنش های مختلفی پیشنهاد شده است که از جمله مهم ترین آنها واکنش مربوط به تشکیل اولین حلقه هیدروکربنی است. از معروف ترین واکنش های ارائه شده واکنش اضافه کردن هیدروژن جذب کربن می باشد. . c2h2 موثرترین گونه در تشکیل دوده می باشد و در مطالعات مختلف بر تاثیر این گونه تاکید شده است. گونه های o2 و oh در بیشتر منابع به عنوان اکسید کننده های اصلی به کار رفته اند. در بعضی از منابع o نیز به عنوان اکسید کننده دوده در نظر گرفته شده است. مدل های ارائه شده به دو دسته تک معادله ای و دو معادله ای تقسیم می شوند. عمده تفاوت در مدل های ارائه شده در ضرایب مربوط به مدل ها می باشد. هر یک از این مدل ها در کد cfd اعمال شده اند. برای مدل سازی احتیاج به گونه های میانی بود که برای رسیدن به این هدف از روش فلیملت آرام برای مدل-سازی شعله های غیر پیش مخلوط مغشوش و پیش بینی کسر جرمی گونه ها و دما استفاده شده است. در مرحله اول، کسر جرمی ها و دما از نتایج حل شعله های دیفیوژن جریان مخالف و با در نظر گرفتن اثرات دیفیوژن دیفرانسیلی(اختلاف عدد لوئیس گونه ها از یک) بدست آمده و به کسر مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر مربوط می شود. در مرحله دوم انتگرال گیری عددی به ازای مقادیر مختلف کسر مخلوط متوسط، واریانس آن و نرخ استهلاک اسکالر انجام شده و مقدار متوسط فاوره کمیتهای ترموشیمیایی جریان بدست آمده و در یک جدول مرتب شده است. برای مدل سازی اغتشاش در شعله از روش k-? استاندارد استفاده شده است. سپس در کد cfd با استفاده از میان یابی عددی از این مقادیر برای مدل سازی شعله استفاده شده است.نتایج بدست آمده نشان می دهد که مدل های تک معادله ای نتایج مناسبی را چه برای شعله آرام و چه برای شعله مغشوش ارائه نمی دهند.نتایج مدل های دو معادله ای برای شعله مغشوش از دقت مناسبی برخوردار نیست ولی برای شعله آرام این نتایج تطابق خوبی با نتایج تجربی دارند.

در این پایان نامه حرکت ذرات باردار در جریان غیر قابل تراکم در میدان الکتریکی بررسی شده است. دو مساله به عنوان کاربرد این موضوع شبیه سازی شده و با نتایج تجربی و نتایج مقالات مقایسه شده است. مساله اول مدلسازی فیلتر الکترواستاتیک ساخته شده از فایبر های مستطیلی باردار است. فیلتر به صورت مجموعه ای از فایبر های موازی منظم در نظر گرفته شده است. در این مساله راندمان جمع آوری یک فایبر در شرایط مختلف محاسبه شده و با نتایج تجربی مقایسه شده است. مساله دوم شبیه سازی رنگ پاشی الکترواستاتیک است. هدف از این بررسی، پیش بینی میدان جریان و سرعت سیال و ذرات رنگ تحت شرایط مختلف درون محفظه رنگ پاشی و نیز بررسی اثر میدان الکتریکی بر خط مسیر ذرات باردار رنگ است. در هر دو مساله میدان سیال با معادلات ناویراستوکس و فاز گسسته از دیدگاه لاگرانژی حل شده اند. برای مدل سازی مسایل از نرم افزار fluent استفاده شده است. نتایج به دست آمده در هر دو مساله سازگاری خوبی با نتایج تجربی دارند. اثر سرعت سیال و اندازه ذرات بر میزان جذب فایبر بررسی شده است ، سرعت سیال و سرعت ذرات در محفظه پاشش رنگ در نقاط مختلف به دست آمده و اثر وجود میدان الکتریکی در فرآیند رنگ پاشی الکترواستاتیک نمایش داده شده است.

هدف عمده از حل مسائل احتراقی، یافتن میدان دما و کسر جرمی گونه ها (اعم از گونه های اولیه، میانی یا نهایی) است. در شعله های دیفیوژن آرام ،برای تخمین دقیق میدان دما و کسر جرمی گونه ها، کمیتی تحت عنوان کسر مخلوط معرفی می شود. درحالی که در شعله های دیفیوژن مغشوش، علاوه بر کسر مخلوط (متوسط کسر مخلوط)، نوسانات کسر مخلوط نیز نقش برجسته ای ایفا می کند. به همین دلیل پیش بینی دقیق مقادیر دما و کسر جرمی گونه ها در شعله های مغشوش، منوط به استفاده از مدل ها و معادلات بسیار دقیقی برای تعیین کسر مخلوط متوسط و نوسانات کسر مخلوط است. در شعله های دیفیوژن مغشوش، متغیرهای اصلی جریان مانند سرعت، دما و کسر جرمی گونه ها مانند کمیت های تصادفی عمل می کنند. در بررسی این کمیت ها، استفاده از تکنیک های متوسط گیری از جمله متوسط گیری فاوره بسیار حائز اهمیت است. در رژیم های مغشوش، دما و کسر جرمی گونه ها تابعی از کسر مخلوط متوسط و نوسانات کسر مخلوط می باشند. معادله حاکم بر نوسانات کسر مخلوط شامل جملاتی برای تولید و استهلاک نوسانات کسر مخلوط می باشد. جمله مربوط به استهلاک نوسانات کسر مخلوط در این معادله نیاز به استفاده از یک عبارت مناسب جهت مدل سازی دارد. هرچه این جمله دقیق تر مدل سازی شود، مقادیر محاسبه شده برای نوسانات کسر مخلوط صحیح تر خواهند بود. تلاش های زیادی در زمینه یافتن مقدار صحیح این کمیت صورت گرفته است. این تلاش ها در دو شکل عمده انجام شده است. یکی در زمینه استخراج معادله انتقال جداگانه ای برای نرخ استهلاک اسکالر و حل آن و دیگری استفاده از مدلی مناسب برای جایگزینی نرخ استهلاک اسکالر در معادله نوسانات کسر مخلوط. در زمینه معادله انتقال چندین معادله با ضرایب مختلف استخراج و حل شده است اما حل این معادلات به دلیل پیچیدگی و نیز زمان بر بودن آن مناسب به نظر نمی رسد. برای مدل سازی نرخ استهلاک اسکالر، تا کنون دو مدل ارائه شده است این دو مدل عبارتند از مدل مقیاس های معادل که از مساوی قرار دادن مقیاس زمانی و طولی اسکالر با مقیاس های زمانی و طولی میدان جریان سیال به دست می آید و نیز مدل مقیاس های غیر معادل که در آن، این مقیاس ها لزوماً دیگر با هم مساوی نیستند. در این پایان نامه این دو مدل با در نظر گرفتن ضرایب مختلف در آن ها برای حل سه شعله مختلف به کار گرفته شده است. در کنار این کار،در این پایان نامه برای اولین بار مدل جدیدی برای شبیه سازی نرخ استهلاک نوسانات کسر مخلوط و با استفاده ازمعادله انتقال حاکم بر این کمیت استخراج شد.در این روش فرض شده است که جملات مربوط به جابجایی و پخش در معادله انتقال حاکم بر نرخ استهلاک اسکالر با هم معادل هستند. این مدل در مقایسه با مدل های پیشین پارامترهای بیشتری را در فرمول بندی خود دارد. نتایج حاصل از اجرای کد کامپیوتری موجود به زبان فرترن نشان می دهد که توانایی این مدل در پیش بینی نوسانات کسر مخلوط در بسیاری از موارد از مدل های قبلی بهتر است.

در این پایان نامه مدلسازی و شبیه سازی کوره 202- h پالایشگاه تهران در محیط نرم افزاریfluent به منظور تعیین شرایط عملیاتی بهینه با اهداف بهینه سازی مصرف سوخت، و کاهش آلایندگی محیط زیست انجام گرفت. کوره از نوع مکش طبیعی بوده و دارای چهار مشعل در کف کوره می باشد. جهت شبیه سازی ساختمان کوره از نرم افزار solid work و نرم افزار gambit جهت شبکه بندی استفاده شد. با توجه به ساختار نا متقارن کوره، شبیه سازی به صورت سه بعدی انجام گرفت. باتوجه به نوع کوره و اهمیت افت فشار در آن، در مدل توسعه یافته تمامی لوله های قسمت جابجایی و تابشی کوره در نظر گرفته شد. با توجه به پیچیدگی ساختمان هندسی کوره و نیاز به زمان زیاد برای شبیه سازی آن، تعداد بهینه شبکه ساختمان کوره با توجه به حجم محاسبات برابر 1700000 تعیین گردیده و بر اساس آن شبیه سازی انجام گرفت. پس از مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی مدل توسعه یافته با نتایج تجربی موجود و تائید مدل، از آن برای تعیین شرایط عملیاتی بهینه کوره استفاده شد. تاثیر تغییرات مقدار هوای اضافه ورودی به عنوان یکی از متغیر های مهم و تاثیر گذار بر راندمان با توجه به تغییرات دمایی کوره و نحوه احتراق بررسی شد و میزان بهینه آن جهت عملیاتی شدن تعیین گردید. همچنین نتایج شبیه سازی حاکی از تاثیر مکش کوره بر بازدهی گرمائی قسمت جابجایی کوره بوده که با کاهش مکش، از سرعت گازهای احتراق، و ضریب انتقال گرمای جابجائی این بخش کاسته می شود. در مدلسازی های احتراقی، در ابتدا مکانیزم رایج تعادلی استفاده شد و نتایج شبیه سازی بدست آمده با نتایج تجربی سازگاری دارد. در ادامه با توجه به اینکه در مکانیزم تعادلی واکنش های احتراقی در شرایط تعادلی صورت می گیرند، جهت بررسی بیشتر از مکانیزم gri-mech 3.0 نیزدر مدل سازی واکنش های احتراقی استفاده شد. که مقایسه نتایج این دو مکانیزم با نتایج تجربی همخوانی مناسبی دارد. میزان خطای نسبی در مکانیزم تعادلی برای پیشبینی دمای ورودی قسمت جابجای 1/7 درصد و برای مکانیزم gri-mech 3 1/11درصد می باشد. همچنین میزان خطای نسبی برای محاسبه میزان دی اکسید کربن در مکانیزم تعادلی 30 درصد و در مکانیزم gri-mech 3 20 درصد می باشد. با کمک مکانیزم gri-mech 3.0 شرایط کاهش تولید گاز no بررسی شد.

مهمترین مسئله در مورد تجهیزات صنعتی بررسی بازده و کارایی آنها می باشد که عامل اصلی انتخاب آنها برای تولیدات صنعتی و مهندسی می باشد. در دنیای امروز بهینه سازی مصرف انرژی دغدغه اصلی متولیان صنعت و جامعه است. در این پروژه قصد داریم معیارهای فوق الذکر را در مورد فن ها بررسی نماییم و با استفاده از سیستم های داده برداری مطالعه دقیق و علمی از پارامترهای عملکردی آن ها داشته باشیم. یکی از مهمترین عوامل در عملکرد مطلوب مشعل های صنعتی تغذیه مناسب هوا و ترکیب مناسب هوا و سوخت است، در این میان یکنواختی جریان هوا که می تواند به روش های مختلف تامین گردد از عوامل تعیین کننده میباشد. در رساله ارائه شده بر مبنای استاندارد فن ها ابتدا سیستمی طراحی کرده ایم تا بتوانیم فشار خروجی جریان هوا را اندازه گیری کنیم. در ابتدا در مقدمه ای از کارهای انجام شده و نیز انواع فن ها مطالبی ارائه می گردد که شامل تجهیزات مورد استفاده نیز می باشد. در گام بعدی راجع به انواع روش تست فن و همچنین تجهیزات تست فن مطالبی ارائه می گردد و درباره جزئیات تجهیزات مورد استفاده بحث و بررسی انجام می شود، در این بین به روابط محاسباتی و میزان خطای آنها نیز اشاره می شود. بر اساس استاندارد تست فن دستگاه آزمایش فن طراحی و ساخته شده است که یکی از اجزای اصلی آن سیستم ثبت و ضبط فشار حاصل از جریان است که توسط پیتوت اندازه گیری می شود. با استناد به مدارک سنسورهای استفاده شده و نیز نوع کاربری آنها سیستم یکپارچه دیتا بردای را طراحی و ساخته ایم. با بکارگیری این تجهیزات به بررسی نوسانات فشار جریان خروجی فن می پردازیم. هدف از انجام این پروژه علاوه بر شناخت پروفیل فشار جریان خروجی فن و بدست آوردن دبی حجمی فن، حذف نوسانات فشار می باشد. در مجموع آزمایش های انجام شده از سنسورهای دیجیتال با خروجی ma 20-4 و محدوده اندازه گیری mbar 50-0 برای اندازه گیری فشار استفاده کرده ایم. برای حذف نوسانات لازم است از مستقیم کننده جریان(فیلتر) بهره ببریم، یکی از گزینه های مناسب برای فیلترها لانه زنبوری ها هستند که صنایع دیگر و تونل باد کاربرد وسیعی دارند. برای بررسی قابل قبول از لانه زنبوری با دو ابعاد سوراخ mm 3, mm 5 استفاده می شود که نحوه نصب و مکان آن طبق استاندارد amca می باشد. خروجی سیستم داده برداری بصورت فایل excel است که زمان آزمایش در یک ستون و در ستون های موازی مقادیر فشار استاتیک و فشار کل اندازه گیری شده ثبت می شود. بدلیل حجم بالای داده ها یک نوع کدگذاری روی نتایج صورت پذیرفت که معرف تمام پارامترهای آزمایش باشد. در این پروژه با استفاده از روش داده برداری بر حسب زمان سعی شده است با بهره گیری از مستقیم کننده جریان هوا این نوسانات را کاهش داد و نتایج را برای حالت بدون فیلتر و در موقعیت های نصب مختلف و همچنین با حضور فیلتر دسته بندی و ارائه کرده ایم. در پایان نمودار عملکرد دبی- هد فن استخراج شده است و نشان داده ایم که با استفاده از سیستم دینابرداری و لانه زنبوری ها می توان جریان یکنواخت در خروجی فن داشت. شایان ذکر است نتایج برای حالت حضور لانه زنبوری با سوراخ های mm 3 دارای مقبولیت بیشتری می باشد.

به طور کلی اغتشاش پدیده ای نا منظم و تصادفی بوده و در اثر ناپایداری جریان ایجاد می شود. در جریان های مغشوش ناپایداری جریان باعث مخلوط شدن سریع ذرات و افزایش نرخ انتقال حرارت، مومنتوم و جرم می شود. اغتشاش از جمله خصوصیات جریان بوده و به عدد رینولدزوابسته می باشد. به دلیل وجود نوسانات در کمیات مختلف جریان مغشوش نمی توان جریان را از طریق معادلات حاکم بر جریان آرام حل نمود. در یکی از متداولترین روشهای تحلیل جریان مغشوش، با در نظرگرفتن هر یک از متغیرهای جریان به صورت مجموع دو بخش متوسط و نوسانی می توان معادلات حاکم متوسط گیری شده بر جریان مغشوش را بدست آورد. لذا در در معادلات حاکم مجهولات جدیدی شامل متوسط حاصلضرب کمیات نوسانی ظاهر می گردد. حاصلضرب این کمیات نوسانی که در معادله مومنتوم ،تنش های رینولدز نامیده می شود ، با استفاده از مدل های جریان مغشوش بر اساس متغیرهای اولیه بیان مسئله بیان می شوند. مدل های جریان آشفته از چالش های اصلی محققان برای پیش بینی بهتر جریان های آشفته هستند. دقت در پیش بینی کمیت های جریان آشفته ، منجر به دقت در پیش بینی میدان جریان و در نتیجه دقت در کلیه نتایج شبیه سازی عددی خواهد شد. دو مدل بسیار مناسب برای شبیه سازی جریان های آشفته، مدل دو معادله ای- به طور خاص مدلk-? - و مدل تنش جبریasm هستند. مزیت مدل دو معادله ای، سادگی و سرعت محاسبات و رفتار همگرایی بهتر در حل عددی است، در صورتیکه عیب آن فرض ایزوتروپ بودن جریان مغشوش و پیش بینی غلط تنش های عمودی توربولانس است. مدل asm تش های عمودی را با دقت خیلی بیشتری پیش بینی می کند ولی از نظر همگرایی و همچنین پیش بینی صحیح تنش های برشی توربولانس ضعیف است. لذا به نظر می رسد تلفیق مناسبی از این دو مدل بتواند ضمن جبران ضعف های هر دو مدل از مزایای هر دو بهره ببرد. در این تحقیق، تلفیق دو مدل مذکور به دو شیوه باینری و فازی انجام شده است و نتایج برای جریان پشت پله ، جریان در یک حفره کم عمق و جریان در یک سیکلون استیرمان ارائه شده است. مقایسه نتایج مدل های تلفیقی با نتایج آزمایشگاهی و نتایج دیگر مدل های جریان مغشوش نشانگر این موضوع است که مدل تلفیقی توانسته است پیش بینی کمیت های میدان جریان را بطور میانگین حداقل 34/8 درصد و حداکثر 4/32 درصد نسبت به مدل های دیگر بهبود بخشد.

تکنولوژی مشعل ها با محفظه احتراق متخلخل، یکی از روش های کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید آلودگی است. تولید nox کمتر نسبت به مشعل های شعله آزاد، پیش گرمایش مخلوط سوخت و هوای ورودی و بزرگ بودن چگالی توان را می توان از بارزترین مزایای این مشعل ها برشمرد. بدلیل گداختگی محیط های متخلخل در این نسل از مشعل ها انتقال حرارت به هر سه حالت(رسانش، جابجایی و تابش)، در حالی که در مشعل های شعله آزاد تنها جابجایی عامل اصلی در انتقال حرارت می باشد. کاهش میزان آلودگی، گسترش محدوده شعله وری، گسترش محدوده دینامیکی توان، کاهش حجم مشعل، توزیع یکنواخت حرارت در محفظه احتراق، سرعت گرم شدن بالا و ... از دیگر مزایای این نسل از مشعل ها نسبت به مشعل های شعله آزاد به شمار می رود که باعث شده کاربرد فراوانی در صنایع مختلف پیدا کند. بطور مثال می توان به کاربرد این مشعل ها در سامانه های گرمایش منازل، سامانه های احتراق با سوخت مایع، فرآیندهای تولید بخار و خشک کن ها اشاره نمود. به منظور بررسی تجربی عملکرد مشعل های محیط متخلخل و تاثیر پارامترهای مهم بر آن یک نمونه مشعل محیط متخلخل با توان 5 kw در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی، ساخته و آزمایش شد. در این پروژه با نصب 10 عدد ترموکوپل نوع k در مکان های مهم از طول بدنه مشعل و ثبت لحظه ای دما (50 داده از هر ترموکوپل در ثانیه) جایگاه شعله برای حالت گذرا و پایا بررسی شده است و تلاش برای یافتن کمترین نسبت هم ارزی (نسبتی از هم ارزی که مشعل در آن پایدار و توانایی کار کردن داشته باشد.) در مشعل طراحی و ساخته شده، انجام گرفته است. رژیم های چهارگانه شعله (جایی که شعله در آن نقطه از طول مشعل پایدار می شود: سطحی، مدفون، زیر سطحی و بالاسطحی) در مشعل های محیط متخلخل، آنالیز گازهای خروجی از مشعل بعد از پایدار شدن شعله و تاثیر پارامترهای نسبت هم ارزی، تخلخل و ضخامت محیط های متخلخل، بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق آزمایشگاهی دو دسته آزمایش انجام گرفت که در اولی رصد جایگاه شعله، پایداری شعله و آنالیز گازهای no و co و در آزمایش های دوم اثر نرخ آتش و تخلخل بر روی دما و زمان برگشت شعله بررسی شده است.

نانوسیال عبارت است از مخلوط نانوذرات در یک سیال پایه. نانوسیالات، به دلیل هدایت حرارتی بالای غیر عادی ای که دارند، سیالات نوید بخشی برای افزایش انتقال حرارت هستند. در حال حاضر تفاوت های قابل توجهی در داده های رسانش حرارتی و گرانروی نانوسیالات در مطالعات گوناگون وجود دارد و مکانیزم های افزایش رسانش حرارتی نانوسیالات هنوز به طور کامل قابل درک نیستند. در بخش اول این پایان نامه، مروری بر جزئیات مطالعات گوناگون بر روی ویژگی های ترموفیزیکی نانوسیالات صورت گرفته است. مطالعات تجربی زیادی بر حسب تأثیرات بعضی پارامترها نظیر غلظت حجمی ذره، اندازه ذره و دما روی ضریب رسانایی و گرانروی نانوسیالات توسط محققان انجام شده است. در قسمت دوم این پژوهش رابطه ای نیمه تجربی برای رسانایی حرارتی موثر نانوسیالات بر اساس پوشش سطح مشترک ذره- سیال و حرکت براونی به دست آمده است. در مقایسه با مدل های مرسوم، مدل جدید ارائه شده تنها به ضریب رسانایی سیال و ذره جامد و کسر حجمی آن ها وابسته نیست بلکه به اندازه ذرات، دما و ویژگی های نانولایه نیز بستگی دارد. یک رابطه نیمه تجربی نیز برای پیش بینی لزجت دینامیکی نانوسیالات بر اساس تأثیرات دما، اندازه و کسر حجمی ذرات ارائه شده است. نتایج حاصل از مدل های حاضر برای ضریب رسانش حرارتی موثر و گرانروی نانوسیالات آب/ cuo، آب/ al2o3 و آب/ tio2مطابقت خوبی با نتایج تجربی نشان می دهند. تحقیق در مورد جابجایی آزاد نانوسیالات به خاطر کاربردهای عملی آن ها در تجهیزات انتقال حرارت از اهمیت بسیاری برخوردار است. هدف از پایان نامه حاضر بررسی عددی تأثیرات ویژگی های متغیر بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیالات با سیال پایه آب است. در این میان اثرات ترموفورسیز نانوذرات و دوفور بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیالات به طور همزمان بررسی شده است. با استفاده از فرمول بندی دوپخشی، ترکیب اثرات حرکت براونی، ترموفورسیز و دوفور بر تغییرات انتقال گرما و عدد ناسلت جابجایی آزاد در محفظه های مستطیلی با دیواره های دما ثابت نیز به طور عددی بررسی شده است. برای حل عددی معادلات حاکم از روش حجم کنترل استفاده شده است. هم چنین از روش اختلاف مرکزی برای تقریب ترم های دیفیوژن و جابجایی و سایر جمله ها بهره برده ایم. از روش ضمنی با گسسته سازی مرتبه دوم مکانی و الگوریتم simple برای حل معادلات استفاده شده است. نتایج عددی حاصل با نتایج تجربی و عددی دیگران مقایسه شده است و مطابقت خوبی به ویژه با داده های آزمایشگاهی مشاهده می شود. این مطابقت می تواند نشان دهنده اعتبار مدل دو پخشی حاضر در توجیه رفتار انتقال گرمای نانوسیالات باشد.

فرآیند آنیل پیوسته به منظور بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی ورق پس از نورد سرد انجام می گیرد. با وجود اندازه گیری مستقیم دمای نهایی ورق توسط یک پیرومتر، داشتن تغییرات دمای ورق در کوره برای پیش بینی خواص مکانیکی ورق و بهبود آن ضروری است. هدف از تحقیق حاضر دستیابی به روند دقیق تغییر دمای ورق از ورود تا انتهای ناحیه ی گرمایش است. برای این منظور، مدل ریاضی مناسبی برای پیش بینی توزیع دمای ورق در دو حالت یک بعدی و سه بعدی، ارائه گردیده است. این مدل در تنظیم شرایط، برای رسیدن به دما و خواص خروجی مطلوب کمک خواهد کرد. در ابتدا روش عددی مناسبی جهت حل معادله انرژی انتخاب گردیده است. بعد از آن مکانیزم های انتقال حرارت در کوره شامل جابجایی اجباری و طبیعی و تشعشع بررسی شده-است. برای تعیین شرط مرزی تشعشع، با توجه به هندسه کوره و وجود لوله های تشعشعی به عنوان منبع حرارت، روش مونت کارلو برای تعیین ضرایب شکل در کل کوره مطالعه و به کار گرفته شده است. دقت مدل ارائه شده از طریق مقایسه دمای نهایی پیش بینی شده توسط مدل با داده های واقعی مجتمع فولاد مبارکه ارزیابی شده است. مقدار خطای ناچیز مدل نشان دهنده قابلیت مدل در پیش بینی دقیق توزیع دمای ورق در کوره است. نتایج نشان می دهد که علی رغم صرف وقت و هزینه بسیار، حل سه بعدی اثر کمی بر دقت نتایج دارد. همچنین به دلیل محاسبه دقیق ضرایب شکل با روش مونت کارلو، حل یک بعدی جواب دقیقتری ارائه می دهد. علاوه بر این تأثیر پارامترهای مختلف از جمله ضریب صدور و سرعت ورق، بر روی توزیع دمای ورق بررسی شده است. در نهایت با استفاده از مدل، به راحتی می توان شرایط کوره را برای ورق هایی با خصوصیات جدید تعیین کرد.

تولید آهن و آلیاژهای آن به ویژه فولاد به دلیل کاربرد گسترده ی آن همواره مورد توجه بوده و فرایندهای مربوط به آن، موضوع پژوهشی بسیاری از محققین بوده است. مهم ترین روش تولید فولاد خام جهان از مسیر کوره بلند می باشد. سینترسازی یک فرایند مهم و کلیدی در تولید آهن خام از طریق کوره بلند محسوب می شود به طوریکه بنا به تکنولوژی کوره بلند بین 50 تا 70 درصد از بار مواد آهن دار در کوره بلند را سینتر تشکیل می دهد. در این تحقیق یک مدل دو بعدی غیر دائم با در نظر گرفتن مکانیزم های شیمیایی مبسوط به منظور شبیه سازی فرایند سینترینگ سنگ آهن ارائه شده است. مکانیزم های شیمیایی شامل اکسیداسیون و گازی شدن کُک، تجزیه ی سنگ آهک، اکسیداسیون و احیای سنگ آهن، تبخیر و چگالش آب، ذوب و انجماد بستر، تجزیه ی کربنات ها و واکنش های همگون در فاز گاز می باشد. شبیه سازی فرایند با استفاده از روش های حجم محدود بر پایه ی فشار انجام شد. نتایج شبیه سازی ها برای یک پات سینترسازی نشان دهنده ی بهبود نتایج شبیه سازی ها با در نظر گرفتن مکانیزم های شیمیایی مبسوط می باشد. با استفاده از نتایج شبیه سازی ها و تغییرات دما و غلظت گونه ها در طول بستر، بستر سینترسازی به پنج ناحیه ی تقسیم شد. همچنین اثر پارامترهای موثر بر سینتیک واکنش های شیمیایی شامل اندازه ی ذرات کک، سرعت هوای ورودی، اندازه ی ذرات سنگ آهک و میزان کک در بار بستر بر کیفیت و مدت زمان فرایند سینترینگ مورد بررسی قرار گرفت. اثر پارامترهای سینتیکی بر روی جبهه ی احتراق در نقاط مختلف بستر به سادگی قابل پیش بینی نیست، به طوری که در برخی از نقاط بستر منجر به کاهش دمای جبهه ی احتراق و در برخی نقاط منجر به افزایش دمای آن می شوند. با افزایش اندازه ی ذرات کک کیفیت سینتر تولیدی کاهش می یابد و مدت زمان فرایند افزایش می یابد. کاهش بیش از حد اندازه ی ذرات سنگ آهک باعث کاهش میزان سنگ آهک تجزیه شده و کاهش کیفیت سینتر می شود. با افزایش سرعت هوای ورودی مدت زمان فرایند سینترینگ به طور محسوسی کاهش می یابد. تغییرات میزان کک در بار بستر می تواند بر روی مدت زمان فرایند چندان موثر نباشد ولی به طور قابل ملاحظه ای بر کیفیت سینتر تولیدی و مصرف کک اثر گذار است. در نهایت اثر جایگزینی کک با آنتراسیت به عنوان سوخت بر فرایند سینترسازی مورد بررسی قرار گرفت. جایگزینی کک با آنتراسیت می تواند کیفیت سینتر تولیدی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش دهد ولی با کاهش اندازه ی آنتراسیت کیفیت سینتر تولیدی افزایش می یابد.

در این پایان نامه تولید انتروپی و برگشت ناپذیری در شعله های غیرپیش مخلوط مغشوش با در نظر گرفتن انتقال حرارت تشعشع در محفظه احتراق مورد بررسی قرار گرفته است. محاسبه تولید انتروپی بر پایه استفاده از اطلاعات میدان جریان و بصورت پس پردازش انجام شده است. شبیه سازی احتراق و تشعشع در شعله به ترتیب با استفاده از روش فلیملت پایای آرام و discrete ordinates و با استفاده از کد تجاری فلوئنت انجام شده است. از سینتیک شیمیائی کامل برای درنظر گرفتن گونه ها و واکنش های میانی و برای اعمال رفتار غیرخاکستری گازهای احتراق از روش جمع وزنی گازهای خاکستری استفاده شده است. محاسبه تولید انتروپی با درنظر گرفتن تولید انتروپی ناشی از تلفات ویسکوز، هدایت حرارتی، دیفیوژن گونه ها، واکنش های شیمیائی و تبادل تشعشع درون گازهای احتراق انجام شده است. نتایج نشان می دهد که حدود نیمی از اگزرژی سوخت بواسطه برگشت ناپذیری عوامل فوق از بین می رود. علاوه بر این نتایج نشان می دهد که هدایت حرارتی عامل اصلی تولید انتروپی و برگشت ناپذیری می باشد و واکنش های شیمیائی، دیفیوژن گونه ها و تبادل تشعشع بین گازهای احتراق به ترتیب اهمیت در جایگاه های بعدی قرار دارند درحالیکه تولید انتروپی ناشی از تلفات ویسکوز بسیار ناچیز و قابل صرفنظر می باشد. بررسی اثر دمای هوای احتراق بر تولید انتروپی نشان داد که با افزایش دمای هوای احتراق تولید انتروپی ناشی از هدایت حرارتی، که عامل غالب تولید انتروپی می باشد، بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد که کاهش تولید انتروپی کل را به همراه دارد. بررسی ترکیب سوخت مصرفی نیز نشان داد که با افزودن هیدروژن به متان تولید انتروپی ناشی از واکنش های شیمیائی بطور چشمگیری کاهش می یابد که کاهش تولید انتروپی کل و افزایش راندمان قانون دوم شعله را به همراه دارد.

در این پروژه به منظور بررسی نحوه شکل گیری و گسترش آتش و دود در تونل، شبیه سازی بر روی تونلی با ابعاد واقعی صورت گرفته است. ابتدا به منظور اعتبار سنجی نتایج حاصل از شبیه سازی آتش در تونل با استفاده از کد تجاری cfx، شبیه سازی بر روی تونلی مقیاس کوچک انجام شده است. در این شبیه سازی مدل های توربولانسی مختلفی مورد استفاده قرار گرفتند که در بین مدل های مورد استفاده نتایج حاصل از مدل های و از دقت قابل قبولی برخوردارند. در شبیه-سازی های انجام شده علاوه بر اینکه اثرات شناوری با استفاده ازمدل " بویانسی کامل " مدل سازی شده، تاثیرات شناوری با در نظر گرفتن ترم های تولید و میرایی بویانسی آشفته در معادلات k و لحاظ شده است. نتایج نشان می دهند در صورت استفاده از ترم های تولید و میرایی بویانسی، دقت پیش بینی جریان به شکل محسوسی افزایش می یابد.در صورت استفاده از hrr به جای مدل سازی احتراق، دماهای پیش بینی شده مقادیر بیشتری از موارد اندازه گیری شده، خواهند داشت. شبیه سازی نهایی بر روی بخشی از خط مترو اصفهان به طول 2/778 متر انجام شده که در آنماکزیمم میزان نرخ حرارت آزاد شده در حدود 9/11 مگاوات در نظرگرفته شده است. در طی روند آتش سوزی پلوم حرارتی به دلیل دمای زیاد هوای زیر قطار تشکیل می شود. این پلوم حرارتی به سمت بالا حرکت می کند اما با حرکت در مسیر تونل و اختلاط با هوای سرد از مقدار دمای این پلوم حرارتی کاسته می شود. در تونل مورد بررسی مقدار سرعت بحرانی m/s 394/2 بدست می آید که مطابق با نمودارهای تجربی است. قبل از شروع به کار فن ها دود بیش از 200 متر در بالادست نفوذ کرده و پس از 1200 ثانیه، پایین دست جریان کاملا تحت تاثیر تهویه تونل قرار گرفته است. هرچند که دما در این نواحی همچنان بیشتر از 50 درجه سانتیگراد است ولی نسبت به زمان های قبل به شکل قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. مقایسه توزیع دماهای پیش بینی شده نشان می دهد، به جز در نقاط نزدیک به آتش درسایر نقاط مقادیر پیش بینی شده توسط مدل dtrm کمتر ازمقادیری است که در حالتی که اثرات تشعشعی در نظر گرفته نشده، به دست آمده است. در واقع می توان گفت اثرات تشعشع در کاهش دمای محیط تونل تاثیر بسزایی دارد.

جوشش هسته ای گونه ای موثر و کارآمد از انتقال گرما می باشد که به دلیل میزان انتقال گرمای بالا در کنار اختلاف دمای کوچک، از اهمیت زیادی در فرآیند های صنعتی برخوردار است. ظرفیت مبدل های گرمایی توسط روش های تقویت انتقال گرما بهبود می یابد. شیوه های افزایش را می توان به دو گروه فعال و غیر فعال دسته بندی کرد. اعمال میدان الکتریکی به عنوان یک روش فعال به صورت گسترده در جهت تقویت انتقال گرمای دو فازی بکار می رود. از آنجا که اعمال میدان الکتریکی سبب ایجاد حرکت های ثانویه در سیال می شود روش الکترو هیدرو دینامیکی نیز نامیده می شود. مدل عددی دو بعدی تاثیر الکترو هیدرو دینامیک روی فرایند رشد و جدایش یک حباب تک در این پژوهش ارائه شده است. برای اعتبار سنجی مدل، ابتدا شبیه سازی بدون اعمال میدان الکتریکی انجام شد و تطابق نتایج با داده های تجربی وعددی موجود در متون چاپ شده بررسی شد. باتوجه به میزان خطای اندک و تایید مدل، مدل سازی و شبیه سازی تحت تاثیر میدان الکتریکی انجام شد. برای ردیابی فصل مشترک دو فاز مایع- بخار از روش میدان فاز استفاده شده است. با حل همزمان میدان جریان سیال، معادله گرمایی و میدان الکتریکی، همراه با میدان فاز تاثیر میدان الکتریکی روی مشخصه های یک حباب بخار درون سیال آب متصل به دیوار افقی گرم شونده مطالعه گردید. هسته اولیه حباب بخار در حفره موجود در کف ظرف جاگذاری شده است و با زوایای تماس ?50 و ?90 در فوق گرم های 7، 5/8 و ?c10 رشد می کند. با افزایش میزان فوق گرم اندازه حباب در حال رشد بزرگ تر شده و زمان جدایش کمتر می شود. در مقابل، افزایش زاویه تماس با تغییر میدان سرعت و دما در نزدیکی پایه حباب قطر جدایش و زمان جدایش را تحت تاثیر قرار می دهد. افزایش زاویه تماس، قطر و زمان جدایش حباب را افزایش می دهد. در نمونه بدون اعمال میدان در زاویه تماس ?50، بیشترین خطا در مقایسه با کار تجربی، %16 برای زمان جدایش و %8 برای قطر جدایش بدست آمد. همینطور در زاویه تماس ?90 نتایج بدست آمده با کار عددی پیشین همخوانی با خطای زیر %10 دارد. بعد از اعمال میدان الکتریکی اثر آن بر مشخصه های دینامیکی حباب نظیر میدان سرعت، زمان رشد، زمان ماند، فرکانس جدایش و قطر جدایش بررسی شد. با اعمال میدان زمان رشد و زمان ماند کاهش یافته و در نتیجه فرکانس جدایش حباب افزایش یافت. در زاویه تماس ?50 و فوق گرم ?c7 ، حباب بعد از گذشت ms4/50 و با قطر mm91/2 از سطح جدا می شود، درحالی که بعد از اعمال ولتاژ v4000، زمان جدایش و قطر جدایش به ترتیب، به ms2/23 و mm1 کاهش می یابند. همینطور نتایج نشان می دهد که اعمال میدان منجر به جدایش حباب ها با اندازه کوچک تر ولی کشیده تر می شود. اعمال میدان الکتریکی بر میدان دما تاثیر گذاشته و به طور مثال در ولتاژ v4000 منجر به کاهش ضخامت لایه مرزی گرمایی در انتهای سمت راست منطقه محاسباتی به میزان %60 و افزایش فلاکس گرمایی تا %85 می شود.

کاهش آلاینده های محیط زیست ناشی از احتراق در سیستم های نیرو محرکه، یکی از چالش های اساسی محققان می باشد. پیش بینی دقیق محصولات و درجه حرارت میدان احتراق برای اطلاع از منابع این آلایندهها، امری ضروری است. به همین دلیل در سال های اخیر شبیه سازی جریان های احتراقی مغشوش مورد توجه واقع شده است. برای شبیه سازی این جریانها به یک مدل احتراقی مناسب، نیاز می باشد. مدل فلیملت به دلیل ویژگی های متعدد از جمله جدا نمودن واکنش های شیمیایی از میدان جریان مغشوش، یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مدل های ارائه شده در مقالات می باشد. هم چنین فرض حالت ناپایا درمدل سازی پدیده های پیچیده ی فیزیکی مانند انتقال حرارت تابشی و فرآیند های شیمیایی کند (تشکیل آلاینده ها)، نتایج بهتری نسبت به فرض حالت پایا بدست می آورد. هدف از این پژوهش مشاهده ی کاربرد مدل فلیملت پایا و ناپایا در شبیه سازی شعله های نفوذی مغشوش بلاف بادی و شعله ی جت می باشد. به همین منظور ابتدا یک بانک اطلاعاتی در حالت پایا برای دما و نسبت جرمی گونه های شیمیایی ایجاد می شود. این بانک اطلاعاتی از حل شعله های دیفیوژن ساده (فلیملت) با فرض عدد لوئیس واحد و غیر واحد در فضای نسبت مخلوط بدست می آید. اثرات آشفتگی بر روی فلیملت ها نیز به وسیله ی پارامترهای نسبت مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر بر اساس تابع چگالی احتمال اعمال می شود. کنش و واکنش شیمیایی-توربولانس به وسیله ی انتگرال گیری کمیت های متفاوت بر مبنای تابع چگالی احتمال انجام می شود. با استفاده از این انتگرال گیری، مقادیر متوسط کسر جرمی گونه های شیمیایی و دما بدست می آید. اثرات گذرایی در مرحله ی پس پردازنده با استفاده از مدل فلیملت ناپایا در نظر گرفته می شود. در این مدل برای تولید فلیملت های ناپایا به نرخ استهلاک اسکالر میانگین مشروط وابسته به زمان، نیاز بوده که بوسیله ی در نظر گرفتن یک ذره ی ردیاب فلیملت ناپایا بدست می آید. هم چنین احتمال پیدا کردن فلیملت ناپایا بوسیله ی این ذره ی ساختگی، از حل نمودن یک معادله ی انتقال اسکالر ناپایا بر روی حل همگرا شده ی فلیملت پایا در کل منطقه ی حل، محاسبه می شود. پیش بینی های سرعت، نسبت مخلوط میانگین و واریانس آن با استفاده از مدل اصلاح شده ی k-? همخوانی خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد. مقایسه ی محاسبات حالت پایا و ناپایا نشان می دهد که اثرات گذرایی تاثیر زیادی بر روی گونه های اصلی شامل oh نداشته و در نتیجه ساختار شعله می تواند بوسیله ی روش پایا یا ناپایا به خوبی پیش بینی شود. از این رو پیش بینی های دما و نسبت جرمی گونه های اصلی با استفاده از مدل فلیملت پایا همخوانی خوبی با نتایج تجربی دارد. ولی شبیه سازی های حالت پایا با استفاده از دو مکانیزم شیمیایی gri3.0 و gri2.11، نسبت جرمی گونه ی no را خیلی بیشتر از مقدار واقعی پیش بینی می نماید. . هم چنین مکانیزم gri3.0 با بکارگیری هر دو مدل فلیملت پایا و ناپایا no را بیش از حد پیش بینی می نماید. در عین حال، نسبت جرمی گونه ی no در مدل فلیملت ناپایا با استفاده از مکانیزم gri2.11 و درنظر گرفتن تشعشع، با داده های تجربی همخوانی خوبی دارد. در نتیجه اثرات گذرایی در فرآیند های کندی مانند تشکیل no و پدیده های پیچیده ای هم چون انتقال حرارت تابشی مهم می باشد.

در این پایان نامه جریان سیالات دو فازی ذرات تغییر شکل پذیر در جریان پواسل مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. این کار بوسیله حل عددی معادلات ناویر-استوکس بدون در نظر گرفتن هیچگونه مدل سازی ساده شونده و با نظر گرفتن نیروی کشش سطحی برای سیال دو فازی انجام میگیرد. محاسبات بر اساس روش front tracking انجام میگیرد. برای معادلات بیضوی فشار از یک کد fish pack که حل کننده سریع پواسن است استفاده خواهد شد. جریان در سه حالت سلول حاوی یک قطره و سلول حاوی 25 و 36 قطره بررسی خواهد گردید.در حالت تک قطره ای حرکت عرضی قطره مورد مطالعه قرار میگیرد. در حالت 25 قطره جریان در اهنیسرج ثابت و کسر حجمی بالا بررسی شده و تغییرات ویسکوزیته موثر نشان داده خواهد شد. همچنین در این تحلیل برای نشان دادن نتایج از اعداد بدون بعد نظیر رینولدز قطره عدد اهنیسرج و کسر سطح استفاده میشود.

این پژوهش، به بررسی جریان و انتقال حرارت و انتقال جرم پیرامون استوانه(های) دوار محبوس درون کانال می پردازد. در جریان عبوری از روی استوانه ، گردابه هایی به صورت متناوب و یکی در میان از بالا و پایین استوانه ریزش می کنند. ریزش گردابه ها در پشت استوانه موجب ناپایداری جریان می شود، یکی از کاربردهای چنین جریان هایی، اختلاط نمونه هایی با غلظت مختلف می باشد. ریزش گردابه ها و ناپایداری ناشی از آن موجب بهبود اختلاط نمونه ها می شود. در این پژوهش ابتدا به بررسی جریان و انتقال حرارت پیرامون استوانه دوار محبوس درون کانال پرداخته شده و نتایج به دست آمده با نتایج به دست آمده توسط سایر محققان مطابقت داده شده است. در ادامه اختلاط دو نمونه با غلظتهای مختلف که در ورودی کانال به وسیله یک صفحه جداکننده از هم جدا شده اند و پس از عبور از روی یک استوانه دوار یا دو استوانه ی دوار با آرایش پهلو به پهلو با هم مخلوط می شوند، بررسی شده است. بررسی عددی با استفاده از روش عددی برهم نهی شبکه ها انجام می شود و تاثیر تغییرات عدد رینولدز و سرعت دورانی استوانه و نسبت انسداد کانال و فاصله ی بین دو استوانه روی ساختار جریان و گردابه ها و پارامترهایی مانند ضرایب درگ و لیفت و عدد استروهال و عدد نوسلت و شاخص اختلاط به دست می آید. شبیه سازیهای عددی برای اعداد رینولدز در بازه 10 تا 500، سرعت های دورانی بدون بعد 0، 1 و 2، نسبت های انسداد 1/0، 3/0 و 5/0، فواصل بدون بعد بین استوانه ها 7/1 و 5/2، اعداد پرانتل 7/0 و 7 و اعداد اشمیت 1و 4 انجام شده است. نتایج نشان می دهد در جریان عبوری از روی یک استوانه محبوس درون کانال، الگوی ریزش گردابه ها متفاوت با الگویی است که در جریان آزاد عبوری از روی استوانه مشاهده می شود و گردابه ها در پشت استوانه به صورت ضربدری حرکت می کنند. در جریان عبوری از روی یک استوانه محبوس درون کانال، افزایش نسبت انسداد کانال، گذار جریان از حالت پایا به ناپایا را به تاخیر می-اندازد، به عبارتی در مقایسه با جریان آزاد عبوری از روی استوانه، گذار جریان به رژیم نوسانی ناپایا در اعداد رینولدز بالاتری روی می دهد. با افزایش نسبت انسداد ضریب درگ و انتقال حرارت از استوانه به سیال افزایش می یابند و اختلاط نمونه ها درون کانال بیشتر می شود. در جریان ناپایای عبوری از روی استوانه قرار داده شده درون کانال، دوران استوانه موجب تضعیف ریزش گردابه ها در پشت استوانه می شود تا جاییکه در یک سرعت دورانی بحرانی، ریزش گردابه ها در پشت استوانه قطع و جریان پایا می شود. از آنجا که ریزش گردابه ها موجب به هم خوردن جریان و افزایش سطح مشترک نمونه ها می شود، پس در محدوده ای از اعداد رینولدز که ریزش گردابه ها درپشت استوانه دیده می شود، افزایش سرعت دورانی با کاهش اختلاط نمونه ها درون کانال همراه است. در جریان عبوری از روی دو استوانه محبوس درون کانال ساختار جریان و گردابه ها و همچنین اختلاط نمونه ها درون کانال به شدت به فاصله بدون بعد بین دو استوانه و جهت دوران استوانه ها(خارجی یا داخلی) وابسته است. در این مورد نیز هر چه نوسانات جریان بیشتر باشد، اختلاط نمونه ها درون کانال بیشتر می شود.

اکسیدهای نیتروژن در زمره مهمترین آلاینده های ناشی از فرآیندهای احتراقی می باشند. متاسفانه تمامی اقدام های موجود جهت کاهش دادن تشکیل و انتشار nox منجر به پایین آمدن بازدهی احتراقی می شود. به همین دلیل تخمین دقیق nox در فرآیندهای احتراقی، فاکتور مهمی در طراحی محفظه های احتراقی می باشد و در تحقیق حاضر نیز به بررسی این موضوع پرداخته شده است. لذا ابتدا به تحقیق و بررسی جامعی بر روی مکانیزم های مختلف تشکیل و انتشار nox پرداخته شده و سپس انواع مدل های ریاضی این مکانیزم ها مورد بررسی قرار گرفته اند. در نهایت یک پس پردازنده که در آن معادله انتقال برای جزء اصلی nox حل می گردد تدوین شده است. پس پردازنده تدوین شده نتایج احتراقی خود را از کد احتراقی فلوینت می گیرد. لذا کد تدوین شده معادله انتقال nox را به روش شبکه های بدون سازمان حل خواهد کرد. جهت در نظر گرفتن اندرکنش شیمی-توربولانس از تابع چگالی احتمال پیش فرض شده کسر مخلوط و همچنین مدل شکست گردابه های edc استفاده شده است. اعتبار این مدل ها و صحت عملکرد برنامه، با شبیه سازی چندین شعله مغشوش غیر پیش مخلوط و مقایسه نتایج آن با نتایج تجربی موجود مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این شبیه سازی نشان داد که اغتشاشات جریان تاثیر عمیقی بر دقت پیش بینی ها می گذارد. در نهایت محاسبات احتراقی و nox برای یک محفظه احتراقی سه بعدی توربین گاز انجام گرفته است.

سوخت های فسیلی که منابع فعلی انرژی بشر می باشند، جواب گوی نیاز روزافزون جوامع به انرژی نیستند؛ جایگزینی کردن این منابع با منابعی پایدار و مطمئن از انرژی ضروری می نماید. انرژی های تجدیدپذیر منابعی دائمی، در دسترس و تمیز و گزینه ای مناسب برای جایگزین کردن منابع فعلی انرژی می باشند. انرژی خورشید یکی از پرکاربردترین گونه های انرژی های تجدیدپذیر می باشد که امروزه به صورت های مختلفی به کار گرفته می شود. کاربردهای انرژی خورشیدی را می توان در دو دسته اصلی گرمایی و الکتریکی دسته بندی نمود. با وجود مزایای زیاد سیستم های خورشیدی گرمایی و الکتریکی، محدودیت هایی بر سر راه گسترش استفاده از این نوع انرژی وجود دارد. طولانی بودن زمان بازگشت سرمایه به دلیل پایین بودن بازده صفحات فتوولتائیک، کاهش بازده صفحات با افزایش دما، هزینه بالای تولید و نصب صفحات و نیاز به مساحت زیاد برای نصب هم زمان سیستم های گرمایی و الکتریکی از جمله مسائلی هستند که برای استفاده از سیستم های خورشیدی مطرح می باشد. ترکیب سیستم های خورشیدی گرمایی و الکتریکی در یک مجموعه واحد منجر به بهبود عملکرد سیستم های خورشیدی می گردد. این مجموعه واحد جمع کننده خورشیدی فتوولتائیک-گرمایی نامیده می شود. سیستم ترکیبی علاوه بر مزیت اشغال فضای کمتر، در کل بازدهی بیشتر از سیستم-های جداگانه گرمایی و الکتریکی دارد. در این تحقیق یک سیستم ترکیبی شبیه سازی و اثر پارا مترهای سیستم بر عملکرد آن بررسی شده است. سیستم های فتوولتائیک-گرمایی با هندسه صفحه و لوله به دلیل ساختار ساده شان به راحتی با ترکیب سیستم های گرمایی و الکتریکی موجود در بازار ساخته می شوند و جایگزینی مناسب برای سیستم های گرمایی و الکتریکی فعلی می باشند؛ سیستم های صفحه و لوله بازده مناسبی نیز دارند؛ با در نظر گرفتن این ویژگی ها این هندسه برای شبیه سازی استفاده شده است. به-دلیل دمای جوش پایین، جریان مبردها در لوله در دماهای پایین دو فازی می شود و به دلیل ضریب انتقال حرارت بالای دو فازی، سیستم های فتوولتائیک-گرمایی با سیال عامل مبرد، دمای کاری پایین تر و در نتیجه بازده الکتریکی بالاتری نسبت به سیستم های مشابه با سیال عامل آب دارند. به همین دلیل ابتدا استفاده از مبرد به عنوان سیال خنک کننده سیستم بررسی شده است. به این منظور جریان دو فازی مبرد در لوله صاف و مارپیچ با مدل مخلوط گازها شبیه سازی شده است. ولی به دلیل هم خوان نبودن نتایج مدل سازی جریان دو فازی با نتایج کارهای تجربی انجام شده، نهایتا سیال عامل آب با جریان تک فازی برای شبیه سازی به کار برده شده-است. دما و دبی جرمی سیال ورودی به سیستم و همچنین پوشش دار یا بدون پوشش بودن سیستم، از جمله عواملی هستند که بر عملکرد سیستم های ترکیبی اثر می گذارند. با توجه به نتایج، با افزایش دمای سیال ورودی به میزان k 20، بازده حرارتی و الکتریکی به ترتیب %8 و %15 کاهش می یابند. افزایش دبی جرمی از kg/s 005/0 تا kg/s 1/0، بازده الکتریکی و حرارتی را به میزان %3/4 و %7/9 افزایش و دمای خروجی سیال را به میزان %9/4 کاهش می دهد. بنابراین دبی جرمی باید براساس نوع سیستم و اولویت داشتن بازده گرمایی و الکتریکی و یا کیفیت دمای خروجی سیال انتخاب شود. اضافه کردن پوشش منجر به بهبود عملکرد گرمایی سیستم و افت عملکرد الکتریکی آن می شود. با اضافه کردن یک لایه پوشش برروی سیستم افزایش %19 در بازده حرارتی و کاهش %1/1 در بازده الکتریکی دیده می شود.

هدف از این تحقیق مقایسه مدل های جریان مغشوش در شبیه سازی جریان های احتراقی به روش حجم محدود و با شبکه محاسباتی غیر منظم است. مدلهای مورد بررسی شامل مدل استاندارد و مدل های جبری تنش رینولدز هستند. در این تحقیق پس از افزودن مدلهای جبری تنش رینولدز به یک کد تحقیقاتی موجود، ابتدا میدان جریان هم دما در جریان پشت پلّه شبیه سازی و دقت و صحت فرمول بندی بررسی شده و سپس میدان جریان احتراقی به همراه بلاف بادی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل مدلهای مختلف جریان مغشوش در مورد خطوط جریان، کانتورهای دما و کسر جرمی نمونهها با یکدیگر مقایسه شدهاند. در این تحقیق، نتایج بدست آمده از حل میدان جریان احتراقی چرخشی مغشوش در شبیه سازی یک مشعل صنعتی با هندسه پیچیده و شبکه محاسباتی نامنظم نیز ارایه شده و توزیع سرعت، دما و کسر جرمی نمونه ها در مقاطع مختلف با یکدیگر مقایسه شده اند. در مواردی که امکان مقایسه با داده های آزمایش وجود دارد، نتایج حاصل نشان می دهد مدل های جبری نسبت به مدل های دو معادله ای پیش بینی بهتری در مورد تنش های عمودی دارند.

این تحقیق شامل دو بخش مجزا می باشد. در بخش اول حرکت فیلم مایع بر روی صفحات صاف و موجدار به منظور بررسی تاثیر موجدار شدن سطح بر خصوصیت ترشوندگی آن با مطالعه بیشینه ضخامت و پهنای فیلم مایع، بدون حضور فاز گاز در حالت گذرا شبیه سازی شده است. مطالعات نشان داد که پهنای فیلم مایع با کاهش زاویه سطح شیب دار، هنگامیکه زاویه کمتر از 45 درجه می شود، به سرعت افزایش می یابد. ضخامت فیلم مایع هنگامیکه زوایه سطح شیب دار بین 45 تا 65 درجه است ثابت باقیمانده و کاهش زاویه تماس سبب بوجود آمدن فیلمی با پهنا و ضخامت بیشتر می شود. کشش سطحی تأثیر چندانی بر پروفیل فیلم مایع نداشته و پهنا و ضخامت فیلم نیز متناسب با ویسکوزیته تغییر می نماید. از مقایسه نتایج حرکت فیلم مایع روی صفحه صاف با صفحه موجدار مورب مشخص شد که در زاویه تماس کوچک (5/24 درجه) مقدار بیشینه سرعت فیلم مایع برای صفحه موجدار بیش از صفحه صاف می باشد، اما پهنای فیلم مایع کمتر و بیشینه ضخامت فیلم مایع بیشتر است. بنابراین مشخص می شود که موجدار شدن سطح در زاویه تماس های کوچک، سبب افزایش سرعت حرکت فیلم مایع شده و مانع از پخش شدن آن بر روی صفحه می شود. برای زاویه تماس های بزرگتر (67 درجه)، سرعت حرکت فیلم مایع کاهش یافته و پهنای آن افزایش می یابد. میزان بیشینه ضخامت فیلم مایع نیز تقریباً ثابت خواهد ماند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که موجدار شدن صفحات در هنگامیکه زاویه تماس مایع با جامد بزرگ باشد سبب افزایش سطح تماس فاز گاز – مایع می شود. در بخش دوم در ابتدا جریان تک فازی هوا در داخل یک المان کامل از flexipac 1y بصورت پایا شبیه سازی شد و سپس هیدرودینامیک جریان دوفازی آب-هوا مورد مطالعه قرار گرفته است. در این قسمت چهار مدل مختلف توربولان بررسی و مشخص شد که بهترین مدل برای آنالیز cfd آکنه های ساختار یافته مدل k-? می باشد. پس از آن، آنالیز cfd برای شبیه سازی همزمان پدیده های انتقال اندازه حرکت، جرم و حرارت برای مخلوط دو جزیی سیکلوهگزان-نرمال هپتان انجام پذیرفت. در این بخش نیز چهار مدل توربولان مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد که مدل k-?، بهترین و دقیقترین مدل دوپارامتری برای بررسی اغتشاش در آکنه های ساختار یافته می باشد. همچنین شبیه سازیها نشان داد که درصورت عدم امکان استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی برای بدست آوردن توزیع دما، می توان در سیستمهای مشابه که واکنش شیمیایی رخ نمی دهد از فرض تعادل ترمودینامیکی اشتفاده نمود و توزیع دمای گاز و مایع را با اختلاف دمای حدود 7/0 درجه سانتیگراد نسبت به محاسبات cfd بدست آورد.

طراحی و شبیه سازی سیستمهای تقطیر واکنشی به علت وجود توام واکنش شیمیایی با تعادل فازی پیچیده تر از سیستمهای تقطیر معموالی است و اثر متقابل واکنش شیمیایی و تعادل فازی، ترمودینامیک تعادل فازی - واکنشی را میطلبد که این نکته تاکید بسیار زیادی بر پیچیدگی این سیستمها دارد. در این رساله مدلسازی و شبیه سازی دینامیکی سیستمهای تقطیر واکنشی بر اساس دو روش متفاوت انجام شده است. در ابتدا مدلسازی و شبیه سازی فرایند بر اساس معادلات بنیانی نقای جرم و انرژی انجام گردیده است که پایه ای برای شبیه سازی دینامیکی بر جهای تقطیر واکنشی میباشد. سپس نتایج جاصل از شبیه سازی مورد بحث و بررسی و اثرات پارامترهای مهم عملیاتی برج تقطیر واکنشی بر روی عملکرد برج مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است و نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه گردیدند که نتایج تجربی توافق خوبی را با نتایج شبیه سازی نشان میدهند. در ادامه شبیه سازی و مدلسازی دینامیکی سیستمهای تقطیر واکنش تقطیر واکنشی با مدل شبکه های عصبی انجام شده است. با توجه به نتایج مطلوب حاصل از شبیه سازی مدل مرحله تعادلی این امکان فراهم شد تا با اخذ اطلاعات مناسب و داده های مورد نیاز اقدام به شناسایی سیستم مورد بحث با توجه به شبکه های عصبی شود. در این مرحله بعد از تعیین ساختار شبکه مورد نطر و ساختار مدل شناسایی و الگوریتم آموزش شبکه به شناسایی سیستم مورد بحث پرداخته شد که در نهایت با تغییر پارامترهای موثر شبکه مناسب ترین ساختار برای شناسایی دینامیک سیستم مشخص گردید. در واقع هدف از انجام این کار، استفاده از مدل شناسایی شده توسط شبکه عصبی برای کنترل سیستم میباشد.

آلایندگی و افزایش قیمت سوخت های فسیلی، امروزه پیل های سوختی را بیش از گذشته در کانون توجهات قرار داده است. پیل های سوختی اکسید جامد که به احتمال زیاد در آینده نزدیک سهم بزرگی در تأمین انرژی مورد نیاز بشر را خواهند داشت، به دلیل مشکلات ساخت، قیمت بالا و راه اندازی زمان بر هنوز جایگاه واقعی خود را پیدا نکرده اند. پر هزینه بودن آزمایشات روی پیل سوختی اکسید جامد و همچنین مشکلات آزمایشگاهی، تمرکز بر روی مدل سازی این پیل ها برای برطرف کردن نقایص و افزایش کارایی آن ها را ضروری ساخته است. در این پایان نامه با مدل سازی دو نوع پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای پشتیبان الکترولیت و پشتیبان آند به وسیله نرم افزار فلوینت، اثر تغییر شرایط عملکرد مثل دما و فشار کاری, همچنین تغییر دبی گازهای ورودی و چگونگی ترکیب آن ها در ورودی, تغییر ضخامت و مقاومت الکترولیت بر منحنی های مشخصه این پیل ها بررسی شده است. به علاوه برای پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای پشتیبان آند، تغییر در ابعاد هندسه مدل، نظیر تغییر ضخامت آند و یا تغییر پهنای کانال و همچنین میزان تخلخل آند و کاتد بررسی شده است. نمونه ای از نتایج این پایان نامه که در فصل پایانی به تفصیل آمده است آن که, نسبت به مدل با ضخامت الکترولیت 180 میکرون، با کاهش 44% ضخامت الکترولیت، ماکزیمم چگالی توان سل 26% افزایش و با افزایش آن به میزان 56% و 122%، ماکزیمم چگالی توان سل به ترتیب 4/14% و 39% کاهش می یابد و با کاهش مقاومت الکترولیت به میزان 60% ماکزیمم چگالی توان سل 36% افزایش و با افزایش 100% مقاومت آن ، ماکزیمم چگالی توان سل 33% کاهش می یابد. مشابه این نتایج برای دیگر تغییرات به دست آمده است. از دیگر نتایج آن که، تغییرات فشار چندان اثری بر پیل نداشته، در عوض تغییرات دما خصوصاً در دماهای زیر 1000 درجه کلوین به شدت تأثیر گذار است. همچنین الگوی جریان گازها و ضخامت آند و کاتد بیش از هر چیز، بر نحوه توزیع دما روی الکترولیت موثر است (اگر خارج از محدوده نرمال نباشند). همچنین تغییر پهنای کانال ها در پیل پشتیبان آند مدل شده تاثیر زیادی بر رفتار پیل می گذارد و تعیین مناسب آن را پر اهمیت تر از آن چه پیش بینی می شد نشان می دهد. به هر حال، نتایج هر مدل سازی کاملا منطبق بر واقعیت نیست (به دلیل ساده سازی ها و درنظر نگرفتن برخی پدیده ها), و استفاده از آن ها همیشه ممکن نمی باشد (به علت برخی محدودیت ها مثل محدودیت های ساختی), اما مدل سازی ها علاوه بر کاهش هزینه های مطالعه روی پیل ها، به طور چشم گیری موجب درک بهتر پدیده های پیل های سوختی شده است.

هدف از انجام این پایان نامه شبیه سازی فرایندهای پخش ، انتقال و رسوب ذرات جامد در میدان جریان سیال می باشد.به همین منظور با بکارگیری یک روش اویلری – لاگرانژی میدان سیال را با استفاده از نگرش اویلری حل نموده و رفتار ذرات جامد را در مختصات لاگرانژی مورد مطالعه قرار می دهیم. همچنین اثرات متقابل دو فاز را در مواقع لزوم بصورت جملات چشمه و چاه در معادلات ناویر استوکس وارد می کنیم. در حالتی که جریان مغشوش بصورت غیر ایزوتروپ مدل می شود(مدل جبری تنش رینولدز ) برنامه کامپیوتری نوشته شده با دقت خوبی نتایج آزمایشگاهی و عددی دیگران را پیش بینی می کند و در حالتی که جریان مغشوش به صورت ایزوتروپ شبیه سازی شود.( ) چنین تطابقی وجود ندارد.در ادامه به واکنش ذره و دیواره می پردازیم و به شرایط لازم برای غلتش و لغزش و چسبیدن ذره بروی سطح در دو مدل ارایه شده برای جریان روی ذره در تماس با ذره می پردازیم. سپس به حل ردیابی ذرات در جریان پشت پله پرداخته و به مقایسه نوسانات سرعت و طول ناحیه برگشتی و سرعت ذرات برای دو مدل جریان مغشوش می پردازیم ونتایج نشان می دهد که مدل غیر ایزوتروپ دقت بهتری دارد. در این پایان نامه به منظور بررسی رفتار ذرات در یک میدان کاملا غیر ایزوتروپ ، مانعی در مقابل جریان در یک کانال دو بعدی قرار می دهیم و برای ذرات با قطر میکرو و نانو به مطالعه فرایندهای پخش، انتقال و رسوب ذرات می پردازیم و اثر نیروهای مختلف از جمله نیروهای پسا و لیفت و جاذبه و براونین بررسی می شود. در ذرات با قطر نانو اثر نیروی براونین در پخش ذرات بیشتر است و ذرات با قطر کوچکتر بیشتر پخش می شوند. در جریان پشت پله طول نقطه سکون با مدل تنش رینولدز به نتایج تجربی نزدیکتر است. جریان سیال با استفاده از دو مدل مختلف توربولانس حل شده و با یک نرم-افزار تجاری مقایسه شده است. برای ذرات نانو با روش two way coupling به بررسی ردیابی ذرات پرداخته و اثر ذرات روی نوسانات سرعت و میانگین سرعت در جهت جریان را بررسی می کنیم. البته در این پایان نامه از یک کد اصلاح شده که نقش بسزایی در بهبود زمان همگرایی و کاهش تعدادتکرار دارد، استفاده شده است که در قسمت پیوست نتایج برای جریان انقباض ناگهانی و حفره (cavity) آورده شده است.

اجکتورها از جمله وسایل پرکاربرد در صنعت هستندکه از کاربردهای آن ها می توان به استفاده در صنایع نفت و گاز و سیستم های تبرید اشاره کرد. با توجه به این کاربردها این وسیله در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته است. روش های تحلیل اجکتورها به روش های ترمودینامیکی و دینامیکی تقسیم می گردد .در این تحقیق هر دو نوع اجکتور تک فازی و دو فازی بدون تغییر فاز بررسی شد. در تحلیل ترمودینامیکی اجکتور تک فازی مدل قبلی هانگ اصلاح و نتایج حل آن با نتایج هانگ و نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج این تحلیل نشان داد که مقدار خطا در تحلیل فعلی به مقدار زیادی کاهش یافته است و برای نسبت دبی جرمی سیال ثانویه به سیال اصلی در حدود 4/1% و برای نسبت مساحت گلوگاه اجکتور به مساحت گلوگاه نازل در حدود 2/1% است. یک اجکتور مافوق صوت تک فازی با استفاده از روش دینامیکی و حل گر فلوئنت مدل شد و در آن از خواص متغیر با دما برای سیال استفاده شد و تحلیل فوق نشان داد که با توجه به اینکه دما در طول اجکتور بسیار تغییر می کند ، خواص سیال نیز در طول اجکتور بسیار متغیر است و فرض خواص ثابت بسیار ساده می باشد. اجکتور دو فازی با سیال آب به عنوان سیال اصلی و هوا به عنوان سیال ثانویه با استفاده از هر دو روش ترمودینامیکی و دینامیک سیالات محاسباتی مدل شد. در تحلیل ترمودینامیکی از فرض انتروپی ثابت برای جریان قبل از شوک استفاده شد. تحلیل کاملی بر روی شوک انجام گرفت و روابط کامل تری نسبت به تحلیل ویت انجام شد و نتایج هر دو تحلیل با یکدیگر مقایسه شد. اجکتور فوق به صورت متقارن محوری و با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شد و نتایج تحلیل نشان داد که با افزایش فشار در خروج کسر حجمی آب در خروجی افزایش می-یابد. مدل سرعت لغزش دیگری بجای مدل فلوئنت اعمال شد و نتایج نشان داد که دو مدل تفاوت زیادی با یکدیگر ندارند. مدل های مختلفی برای بدست آوردن قطر قطره استفاده شد ولی نتایج مطلوبی از این مدل ها حاصل نشد و حل با استفاده از فرض قطر قطره ثابت انجام شد و نتایج حل نشان داد که مقدار قطر قطره در نتایج موثر نیست.

در حال حاضر یکی از مهم¬ترین چالش¬ها در رابطه با ساخت فوم¬ها، طراحی بر اساس ویژگی¬های کاربردی آن¬ها می¬باشد. بنابراین اولین قدم در زمینه طراحی آن¬ها، می¬تواند مشتمل بر انجام فرایند شبیه¬سازی و یا به عبارتی حل دقیق معادلات انتقال باشد که در واقع به دلیل پیچیدگی ساختار هندسی فوم¬ها، با دشواری¬های فراوانی همراه می¬باشد. از اینرو اغلب بررسی¬های عددی روی هندسه¬های ایده¬ال و غیر واقعی فوم، از جمله مدل کلوین صورت گرفته است. دلایل این امر را می¬توان در مشکل بودن ساخت هندسه واقعی فوم و نحوه مش زدن آن اشاره کرد. لذا در تحقیق حاضر شبیه¬سازی رفتار هیدرودینامیکی و حرارتی سیال در فوم¬های فلزی با هندسه واقعی و با استفاده از شبکه محاسباتی هگزاهدرال صورت پذیرفته است. بدین منظور معادلات پیوستگی، انتقال مومنتم و حرارت برای سیال داخل محیط متخلخل فوم (با درصد تخلخل¬های 85، 90، 95 و 98) به وسیله الگوریتم حجم محدود، حل گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می¬دهد که ضرایب ترم خطی و غیر خطی معادله افت فشار (-dp/dx=αu + βu^2) به ترتیب در محدوده محدوده 2.31×〖10〗^(-4)<α<1.21×〖10〗^(-3) و 228<β<3733 قرار دارد. همچنین گرمای انتقال یافته به روش هدایت، وابستگی شدیدی به ضریب هدایت حرارتی فاز جامد نشان داد. اما میزان حرارت انتقال یافته در جابجایی اجباری، در طول کمی از بستر انجام می¬شود و بعد از آن تعادل دمایی بین جامد و سیال بر قرار می-شود. اما از طرفی نمودار فاکتور اصطکاک بر حسب عدد رینولدز نشان داد که در دامنه¬ی re < 1 جریان آرام و در دامنهre > 1 جریان وارد ناحیه گذرا می¬شود. در ضمن بایستی به این نکته اشاره نمود که با اعمال گرادیان حرارتی، عدد رینولدز گذرا متناسب با میزان تخلخل تغییر می¬کند. همچنین در کار حاضر رابطه¬ی جدیدی برای عدد ناسلت براساس مشخصات هندسی فوم توسعه داده شده که برای ارائه آن از دیدگاه میکروسکوپی استفاده شده است. با استفاده از این دیدگاه، محدودیت¬های مدل¬های پیشین از جمله عدم توجه به ساختار هندسی فوم، رفع شده است. از طرفی برای به دست آوردن پیچیدگی مسیر عبور جریان سیال، از روش تزریق ذره در داخل محیط متخلخل و رصد مسیر عبور ذره، استفاده شده است. مطابق با نتایج حاصل، فاکتور پیچیدگی با افزایش درصد تخلخل کاهش می¬یابد. همچنین این فاکتور میانگینی از طول مسیر پیموده شده به وسیله جریان می¬باشد و مقدار آن در جهات گوناگون به دلیل غیر یکنواختی توزیع تخلخل¬ها، متفاوت می¬باشد. در نهایت با اتکا به نتایج حاصل از این پژوهش، می¬توان بستری هر چند کوچک را در راستای توسعه¬ی طراحی فوم¬ها با کاربرد¬های مختلف، فراهم نمود.

چکیده نانوسیالات در سال های اخیر به دلیل ارتقای توانایی های انتقال حرارتی آنها مورد توجه قرار گرفته اند. با اضافه کردن کسر حجمی خیلی کم از نانوذرات به سیالات معمولی ضریب رسانش حرارتی و ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات نسبت به سیال پایه آنها به طور قابل توجهی بهبود پیدا می کند. این بهبود خواص در نانوسیالات از این جهت برای ما مهم می باشد که نانوسیالات مشکلات مربوط به سایر محلول های سیال نظیر میکروسیالات، مانند گرفتگی، سایش و ته نشیین شدن را ندارند. بنابراین در این تحقیق یکی از فرایندهای جابجایی در تغییر فاز سیالات، که در فصل مشترک جامد - مایع روی می دهند مطالعه شده است. برای این منظور خواص انتقال حرارت جوشش نانوسیال با نانوذرات اکسید تیتانیوم معلق در آب، برای غلظت های حجمی متفاوت نانوذرات، روی سطح افقی صاف و سه سطح شیار دار دیگر با هندسه های متفاوت و در فشار محیط، بررسی شده است. آزمایش ها جهت بررسی اثر شیاردار کردن سطوح گرمایش بر روی خواص انتقال حرارت جوشش نانوسیال آب - اکسید تیتانیوم انجام شده است. نانوسیال با دو غلظت حجمی متفاوت 2/0 درصد و 4/0 درصد از نانوذرات تیتانیوم اکسید تهیه شده و آزمایش ها بر روی سطوح گرمایش صاف، شیار دار مربعی، شیار دار نیمدایره ای و شیاردارمثلثی با گام یکسان 5/1 میلیمتر در فشار محیط انجام شده است. نمودارهای لگاریتمی شار حرارتی عبوری از سطح گرمایش بر حسب اختلاف دمای سوپرهیت و ضریب انتقال حرارت جوشش بر حسب شار حرارتی عبوری از سطح گرمایش رسم شده و ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال با سیال پایه آن، آب خالص روی تمامی سطوح گرمایش مقایسه شده است و ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال با ضریب انتقال حرارت جوشش آب خالص بر روی تمامی سطوح گرمایش مقایسه شده است. مشاهده می شود که با افزایش غلظت حجمی نانو ذرات معلق در سیال پایه، کاهش در ضریب انتقال حرارت جوشش نانوسیال نسبت به آب روی تمامی سطوح گرمایش بیشتر می شود. با ایجاد شیار روی سطح انتقال حرارت، ضریب انتقال حرارت آب و نانوسیال افزایش می یابد. نتایج آزمایش نشان می دهد که در هر شار حرارتی مشخص، برای سیال پایه آب خالص و نانوسیال در هر دو غلظت حجمی یادشده، سطح گرمایش با شیار های مثلثی شکل دارای بیشترین ضریب انتقال حرارت و ضریب انتقال حرارت روی سطح گرمایش شیاردار نیمدایره ای از ضریب انتقال حرارت روی سطح شیاردار مربعی شکل بیشتر است، بطوریکه متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب 79/34 درصد، 15/34 درصد و 33/28 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیارهای مربعی شکل می باشد. متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب به مقادیر 58/50 درصد، 85/40 درصد و 68/34 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیارهای نیمدایره ای شکل بهبود می یابد. متوسط افزایش نسبی ضریب انتقال حرارت به ترتیب 95/119 درصد، 64/83 درصد و 63/65 درصد در فرایند جوشش آب خالص و نانوسیال با غلظت های حجمی 2/0 درصد و 4/0 درصد روی سطح گرمایش با شیار های مثلثی شکل افزایش یافته است. مساحت تماس سطوح گرمایش با سیال در حال جوشش، با استفاده از نرم افزار سالید ورد محاسبه شده است. این مساحت برای سطوح گرمایش صاف، شیاردار مربعی، شیاردار نیمدایره ای و شیاردار مثلثی به ترتیب 43/1590 میلیمتر مربع، 29/3149 میلیمتر مربع، 70/2499 میلیمتر مربع و 02/3542 میلیمتر مربع می باشد. از نتایج آزمایش مشخص می شود که افزایش مساحت تماس سطح گرمایش با سیال در حال جوشش تنها دلیل افزایش ضریب انتقال حرارت در اثر ایجاد شیار بر روی سطوح گرمایش نمی باشد، زیرا سطح گرمایش شیاردار مثلثی دارای بیشترین مساحت تماس می باشد حال آنکه مساحت تماس سطح گرمایش شیاردار نیمدایره ای از مساحت تماس سطح گرمایش مربعی بیشتراست. کلمات کلیدی : جوشش استخری، نانوسیال، سطوح گرمایش شیاردار، مساحت تماس

در این پایان نامه از مدل فلیملت آرام در کنار شبکه های عصبی مصنوعی جهت مدل سازی شعله های غیر پیش مخلوط مغشوش و پیش بینی کسر جرمی گونه ها و دما استفاده شده است. در مرحله اول، کسر جرمی ها و دما از نتایج حل شعله های دیفیوژن جریان مخالف و با در نظر گرفتن اثرات دیفیوژن دیفرانسیلی(اختلاف عدد لوئیس گونه ها از یک) بدست آمده و به کسر مخلوط و نرخ استهلاک اسکالر مربوط می شود. در مرحله دوم انتگرال گیری عددی به ازای مقادیر مختلف کسر مخلوط متوسط، واریانس آن و نرخ استهلاک اسکالر انجام شده و مقدار متوسط فاوره کمیتهای ترموشیمیایی جریان بدست آمده و یک شبکه عصبی ساخته شده و با قرار دادن ضرایب وزن و بایاس آن در کد حل معادلات بقاء، پیش بینی کسر جرمی ها(یا دما) صورت می گیرد. استفاده از مدل فوق این مزیت را دارد که نیازی به حل معادله انتقال تک تک گونه ها نیست. همچنین می توان غلظت گونه های مختلف از جمله آلاینده ها را در دامنه حل بدست آورد که در مدلهای ساده تر مانند شعله-صفحه ای، این امکان وجود ندارد. نتایج عددی بدست آمده دقت مناسب مدل فلیملت را نشان می دهد؛ ضمن آنکه می توان با صرفنظر از اثرات دیفیوژن دیفرانسیلی، دقت محاسبات را در شعله های مغشوش افزایش داد. دیگر نتیجه قابل ذکر این تحقیق کاهش چشم گیر زمان محاسبات به کمک شبکه های عصبی مصنوعی است

تحقیق حاضر در سه مرحله به تهیه و ارزیابی نانو الیاف حاوی داروی سیپروفلوکساسین هیدروکلراید(ciphcl)، به منظور التیام زخم های پوستی و سوختگی های بسیار شدید ،از پلیمر های زیست تخریب پذیر پلی وینیل الکل و پلی وینیل استات ، پرداخته است.بدین منظور در مرحله ی اول 5 مخلوط از محلول های pvac:pva با نسبت های جرمی 0:100 ، 25:75 ، 50:50 ، 75:25 و 100:0 ،در حلال های آبکی اسید استیک 40% ، 50% و 60% تهیه و سپس به منظور تولید نانو الیاف مناسب در هر نسبت جرمی ، تحت فرآیند الکتروریسی قرار گرفتند.براین اساس ، غلظت هر ترکیب جرمی برای تولید نانو الیاف بهینه ، به صورت اختصاصی تعیین شد.در مرحله ی دوم به منظور بهبود کیفیت فرآیند الکتروریسی و ساختارنانو الیاف ، در تمامی ترکیبات جرمی مقدار v/v))3/0% اسید سولفوریک به حجم سیستم حلال اضافه شد . نتایج نشان دادکه افزایش اسید سولفوریک باعث افزایش قابل ملاحظه ای در هدایت الکتریکی و کاهش ناچیزی در ویسکوزیته ی محلول ها می شود.علاوه بر این ، باعث شده است که میانگین قطر ی نانو الیاف به صورت فاحشی کاهش یابد.به عنوان مثال ، قطر میانگین نانو الیاف در ترکیب جرمی 25:75 از7/503 به80 نانومتر تقلیل یافت.در مرحله ی سوم ، با افزودن پودر کریستالی دارو به محلول های پلیمری مورد نظر ،نانوالیاف حاوی دارو ، الکتروریسی شد. افزودن دارو به محلول پلیمری، به بهبود کیفیت ساختاری نانو الیاف منجر شد.با تولید نانو الیاف بسیار ظریف بدین طریق ، درجه ی تورم بسیار بالایی برای این سیستم حاصل شد.به طوری که برای وب نانو الیاف پلی وینیل الکل ، طی مدت 24 ساعت ،درجه ی تورمی در حدود2092% حاصل شد که این مقدار در مقایسه با نانوالیاف مشابه با میانگین قطری180 نانو متر ، افزایش 150 درصدی ، داشته است.به منظور بررسی ساختار فیزیکی و تداخل شیمیایی احتمالی پلیمر ها و دارو ، از آنالیز حرارتی (dsc) و به منظور بررسی تأثیر فرآیند الکتروریسی بر ساختار فیزیکی پلیمر ها و دارو چگونگی توزیع دارو در بین زنجیر های پلیمری از تفرق اشعه ی x (xrd) استفاده شد.همچنین طیف مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) ، به منظور حصول اطمینان از عدم برهمکنش بین حلال و پلیمرها ، بین پلیمر ها و بین دارو با پلیمرها مورد استفاده قرار گرفت .به منظور تعیین مقدار رهایش دارو ، از لایه های بی بافت نانو الیاف الکتروریسی شده ، محیط بافر فسفات با 8/6 ph, به عنوان فاز گیرنده ، و روش اسپکتروفتومتری در ناحیه ی uv به عنوان روش اندازه گیری انتخاب شدند.نتایج حاصل از رهایش دارو نشان داد که نوع پلیمر ، نسبت دو پلیمر ، مقدار دارو ، قطر نانو الیاف و ضخامت لایه ی نانو الیاف تأثیر زیادی بر پروفایل آزاد ساز ی، رهایش انفجاری اولیه و همچنین برنرخ و مدت زمان کل رهایش دارو دارند به طوری که وب نانوالیاف پلی وینیل استات حاوی 5% دارو، بیشترین مدت زمان رهایش دارو و نیز کمترین میزان رهایش انفجاری اولیه را ، دارا بود. با افزایش قطر نانوالیاف و ضخامت لایه ی بی بافت نانو الیاف به طورجداگانه رهش ناگهانی اولیه کنترل شد.در مجموع این تحقیق نشان داد که با تغییر پارامتر های مختلفی مانند نوع پلیمر ، نسبت پلیمر ها ، مقدار دارو ، ضخامت وب و قطر نانو الیاف ، می توان به فرمولاسیون های مختلفی رسید که پروفایل های متفاوتی برای رهایش دارو ی (ciphcl)ایجاد می کنند. هر یک از این فرمولاسیون ها مطابق با پرو فایل های آزاد سازی، می توانند در کاربرد های مختلفی از رهایش دارو استفاده شوند اما به منظور کاربرد جهت التیام و بهبود سوختگی های شدید، فرمولاسیون هایی که در آنها نسبت بالایی از پلی وینیل الکل وجود دارد، به دلیل درجه ی تورم بالاتر پیشنهاد می شود.

روشهای چندشبکه ای، از جمله روش چندشبکه ای جبری، از کاراترین روشهای افزایش سرعت همگرایی در الگوریتم های حل عددی معادلات دیفرانسیل پاره ای هستند. در این پایان نامه، انواع تکنیک های کلاسیک چندشبکه ای جبری در قالب یک کد نرم افزاری پیاده سازی شده است. سپس اثر این تکنیک ها بر افزایش نرخ همگرایی در چندین مسئله پخش و جابجایی-پخش مدل مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته و معایب و مزایای هر یک مورد توجه قرار گرفته است. نتایج افزایش چشمگیر نرخ همگرایی را در انواع مسائل همراه با شبکه های سازمان یافته و نیز در شبکه های بدون سازمان نشان می دهد. در مطالعات صورت گرفته ترکیب های مختلف اجزای چندشبکه ای شامل درشت سازی و میانیابی نیز پوشش داده شده است. مقایسه بین درشت سازی استاندارد و درشت سازی خشن نشان می دهد که روش درشت سازی استاندارد به همراه میانیابی استاندارد از نظر کاهش ضریب همگرایی انتخاب مناسبی است در حالی که از نظر حافظه مورد نیاز روش درشت سازی خشن به همراه میانیابی مستقیم کمترین حجم را به خود اختصاص می دهد. به علاوه زمان لازم برای مرحله نصب در این روش کمترین مقدار است. علیرغم این مزیت، بزرگ بودن ضریب همگرایی در این روش موجب افزایش شدید تعداد تکرار و متعاقباً افزایش زمان اجرا در مرحله حل می شود. نتایج نشان می دهد که روش چندشبکه ای به خوبی می تواند با انواع روش های حل مثل روش شتاب دهنده گرادیان مزدوج و یا روش تصحیح تأخیری ترکیب شود و نتایج مطلوبی ارائه دهد.

یک مدل دو بعدی غیر دائم برای شبیه سازی بستر سینترسازی سنگ آهن ارائه شده است که از آن می توان برای شبیه سازی سایر فرایندهای احتراق در بستر ثابت نیز استفاده نمود. واکنش های جامد-جامد همچون سوختن کربن و تجزیه ی سنگ آهک، واکنش های گازی، تبخیر آب، شکل های مختلف انتقال حرارت همچون جابجایی، هدایتی و تشعشع، تغییرات تخلخل بستر و خصوصیات فیزیکی دیگر، شبیه سازی شده اند و اثر هر کدام در هر یک از جمله های معادلات حاکم، منعکس شده اند. معادله ی انتقال حرارت برای هر دو فاز جامد و گاز، به صورت جداگانه حل شده اند. مواد بستر جامد، همگن و ترکیبی از سنگ آهن، سنگ آهک، کک و آب می باشد. شبیه سازی عددی برای مقادیر مختلف کک 4/3%، 8/3% و 2/4% انجام شده است. اثر تغییر سرعت هوای ورودی با مقادیر 26/0، 32/0، 42/0، 46/0 و 52/0 متر بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفته است. دو نوع قطر متفاوت سوخت 2 و 5/2 میلیمتر نیز شبیه سازی شده است. همچنین اثر جایگزینی کک با آنتراسیت بررسی شده است. برای بررسی صحت مدل، از نمودارهایی همچون پروفیل دمای بستر در سه نقطه ی متفاوت، ترکیب گازهای خروجی از بستر و کانتور دمای بستر استفاده شده است. پارامترهای کیفی مناسبی برای مشخصه بندی احتراق بستر سینترسازی نیز تعریف شده است. این پارامترها شامل سرعت جبهه ی احتراق، زمان فرایند سینترسازی، مدت زمان ماندگاری در ناحیه ی احتراق، ضخامت ناحیه ی احتراق، ضخامت ناحیه ی مذاب و ماکزیمم دما می باشد. روابط بین این پارامترها و مکانیزم انتشار احتراق نیز تحقیق شده است. نتایج به طور کمی، نشان می دهد که پروفیل دما، انتشار احتراق و ضخامت ناحیه ی احتراق بستر، بیشتر تحت سلطه ی پارامترهای عملیاتی مرتبط با احتراق می باشد. نتایج شبیه سازی، با نتایج آزمایشگاهی بستر سینترسازی سنگ آهن مقایسه شده است. نتایج تطابق خوبی را با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد.

چکیده در فرآیندهای احتراقی بهینه¬سازی و شبیه¬سازی عددی احتراق سوخت¬های مایع حائز اهمیت می¬باشد. یکی از مشکلات شبیه¬سازی یک فرآیند احتراقی همراه با پیچیدگی¬های موجود در آن، زمان¬بر بودن محاسبات می¬باشد. در نتیجه یکی از راه¬های موثر در بهینه¬سازی این فرآیندها، کاهش زمان محاسبات بدون تغییر در دقت می¬باشد. برای این منظور روش¬های حسگر نرم¬افزاری ( soft sensing ) توسعه یافته¬اند، که از جمله آنها روش شبکه¬های عصبی مصنوعی می¬باشد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش شبکه¬های عصبی مصنوعی به حل معادلات ذرات در جریان¬های احتراقی که سوخت مصرفی آنها سبک و یا سنگین بوده، پرداخته شد. سپس سعی شده که بر اساس این الگوریتم معادلات ذرات در جریان در ابعاد نانوحل شود. در ابتدا با توسعه یک کد کامپیوتری به زبان مطلب (matlab) یک شبکه عصبی طراحی شد. سپس اثر افزایش تعداد نورون و تعداد لایه میانی و همچنین اثر اغتشاش برای این شبکه بررسی شده تا بر اساس آن یک مدل مناسب جهت استفاده در برنامه اصلی بدست آید. در مرحله بعدی، این زیر برنامه به برنامه اصلی اضافه شده و برای چند نمونه سوخت، در دو حالت با زیر برنامه شبکه عصبی و بدون آن، همراه با تدوین اطلاعات ورودی و شرایط مرزی، اقدام به شبیه¬سازی شده است. هدف از این کار بررسی دقت و سرعت روش جدید در حل معادلات ذرات می¬باشد. در مرحله آخر بر اساس همین الگوریتم و با در نظر گرفتن کلیه نیروهای وارد بر ذره یک زیر برنامه جدید برای حل معادلات ذرات در بعد نانو نوشته شده و برای یک نمونه بررسی شده است.

تکنولوژی مشعل ها با محفظه احتراق متخلخل، یکی از روش های کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید آلودگی است. تولید nox کمتر نسبت به مشعل های شعله آزاد، پیش گرمایش مخلوط سوخت و هوای ورودی و بزرگ بودن چگالی توان را می توان از بارزترین مزایای این مشعل ها برشمرد. بدلیل گداختگی محیط های متخلخل در این نسل از مشعل ها انتقال حرارت به هر سه حالت(رسانش، جابجایی و تابش)، در حالی که در مشعل های شعله آزاد تنها جابجایی عامل اصلی در انتقال حرارت می باشد. کاهش میزان آلودگی، گسترش محدوده شعله وری، گسترش محدوده دینامیکی توان، کاهش حجم مشعل، توزیع یکنواخت حرارت در محفظه احتراق، سرعت گرم شدن بالا و ... از دیگر مزایای این نسل از مشعل ها نسبت به مشعل های شعله آزاد به شمار می رود که باعث شده کاربرد فراوانی در صنایع مختلف پیدا کند. بطور مثال می توان به کاربرد این مشعل ها در سامانه های گرمایش منازل، سامانه های احتراق با سوخت مایع، فرآیندهای تولید بخار و خشک کن ها اشاره نمود. به منظور بررسی تجربی عملکرد مشعل های محیط متخلخل و تاثیر پارامترهای مهم بر آن یک نمونه مشعل محیط متخلخل با توان 5 kw در دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان طراحی، ساخته و آزمایش شد. در این پروژه با نصب 10 عدد ترموکوپل نوع k در مکان های مهم از طول بدنه مشعل و ثبت لحظه ای دما (50 داده از هر ترموکوپل در ثانیه) جایگاه شعله برای حالت گذرا و پایا بررسی شده است و تلاش برای یافتن کمترین نسبت هم ارزی (نسبتی از هم ارزی که مشعل در آن پایدار و توانایی کار کردن داشته باشد.) در مشعل طراحی و ساخته شده، انجام گرفته است. رژیم های چهارگانه شعله (جایی که شعله در آن نقطه از طول مشعل پایدار می شود: سطحی، مدفون، زیر سطحی و بالاسطحی) در مشعل های محیط متخلخل، آنالیز گازهای خروجی از مشعل بعد از پایدار شدن شعله و تاثیر پارامترهای نسبت هم ارزی، تخلخل و ضخامت محیط های متخلخل، بر عملکرد مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق آزمایشگاهی دو دسته آزمایش انجام گرفت که در اولی رصد جایگاه شعله، پایداری شعله و آنالیز گازهای no و co و در آزمایش های دوم اثر نرخ آتش و تخلخل بر روی دما و زمان برگشت شعله بررسی شده است.

هیدرودینامیک مغناطیسی شاخه ای نسبتا جدید ومهم از دینامیک سیالات است. این مبحث به بررسی اثرات متقابل سیالات و میدان های الکترومغناطیسی می پردازد. حرکت سیال در حضور میدان مغناطیسی منجر به اعمال نیروی جسمی به سیال می شود که می تواند رفتار هیدرودینامیکی و حرارتی سیال را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. در کار حاضر انتقال حرارت جابه جایی آزاد، جابه جایی ترکیبی و جابه- جایی اجباری در میکرو کانال ها تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی یکنواخت عرضی و در رژیم لغزشی مطالعه شده است.

در این پایان نامه در ابتدا به بررسی روش های مختلف تشعشعی از جمله روش تشعشعی انتقال گسسته، روش تشعشعی دسته بندی گسسته، روش تشعشعی پی-1 و روش تشعشعی روزلند به صورت مختصر پرداخته شده و سپس یک کوره مستطیل شکل و یک کوره مربع شکل به صورت دو بعدی و یک کوره مکعب مستطیل و یک کوره مکعب مربع به صورت سه بعدی با روش های تشعشعی فوق مورد بررسی قرار می گیرد.

استفاده از محیط متخلخل در محفظه احتراق مشعل، یک روش بسیار موثر برای کاهش مصرف انرژی و کاهش آلودگی است. از خصوصیات و مزایای برجسته این نوع مشعل ها می توان تولید nox کمتر نسبت به مشعل های شعله آزاد، پیش گرمایش مخلوط سوخت و هوای ورودی قبل از احتراق و کاهش حجم مشعل در نرخ آتش یکسان در مقایسه با مشعل معمولی دانست. در این نسل از مشعل ها از هر سه روش انتقال حرارت هدایت، جابجایی و تشعشع به دلیل گداختگی جامد متخلخل استفاده می شود. در حالی که در مشعل های شعله آزاد جابجایی عامل اصلی در انتقال حرارت است. گسترش محدوده شعله وری، توزیع یکنواخت حرارت در محفظه احتراق، سریع تر گرم شدن، کاهش قابل توجه سروصدا و ... را می توان از دیگر مزایای این نوع مشعل ها در مقایسه با مشعل های شعله آزاد به شمار آورد که باعث استفاده فراوان آن ها در صنایع مختلف گشته است.

لوله ورتکس یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت های متحرک بوده ویکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می شودبدین صورت می توان دماهای تا 40- درجه سلسیوس را ایجاد کرد.اگرچه با وجود اینکه تاکنون مطالعات تجربی زیادی بر روی عملکرد لوله ورتکس صورت گرفته است اما همچنان فهم فیزیکی جریان و مکانیزم پدیده جدایش دمای گاز یا بخار عبوری از آن به دلیل پیچیدگی جریان و ناسازگاری نتایج تجربی به طور کامل استنباط نشده است. در این پایان نامه با هدف ثبت دماهای سرد و گرم ناشی از پدیده جدایش دما، برحسب کسر سرد، ابتدا به بررسی تجربی عملکرد یک نمونه از تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس با مدل r433 ساخت شرکت p.a.hilton واقع در بریتانیا پرداخته شده است.در ادامه با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی موجود در نرم افزار ansys cfx14.5 شبیه سازی عددی جریان حالت دائم،تراکم پذیر و سه بعدی، با ایجاد شبکه محاسباتی دارای ساختار منظم و شش وجهی، برروی هندسه لوله ورتکس فوق الذکر و با استفاده از مدل های مغشوشی چون k-epsilon استاندارد، k-omega و sst k-omega انجام شده است.در پایان نمودار های دمای استاتیک خروجی سرد و گرم، ضریب عملکرد و راندمان آیزنتروپیک ناشی از نتایج شبیه سازی عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است

جریان دوفازی گاز- پودر فلز خروجی از نازل شبیه سازی سده است. ناحیه تمرکز ذرات و فاصله آن از خروجی نازل به دست آمده است. با عکسبرداری از جریان خروجی از نازل، نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شده است. اثر پارامترهای مختلف مانند دبی گاز حامل و دبی گاز محافظ، دبی پودر، زاویه بین نازل ها و چگالی ذرات بر تمرکز ذرات بررسی شده است. اختلاط گاز آرگون و هوای محیط هم شبیه سازی شده است.

هدف از این پژوهش مشاهده ی کاربرد مدل فلیملت پایا و گذرا در شبیه سازی شعله های نفوذی مغشوش بلاف بادی، پایلوت و مشعل کانال است. پیش بینی دقیق گونه های آلاینده بسیار مهمی مانند no و co با استفاده از مدل فلیملت گذرا به عنوان مناسب ترین مدل در این زمینه مهم ترین ویژگی این پژوهش است. توسعه مدل گذرای ذره اویلری از یک ذره به چند ذره از دیگر اهداف این پژوهش است.

اگر چه موضوع مشارکت از قدمتی معادل حیات بشری برخوردار بوده و با مفاهیمی نظیر همکاری، همیاری و مساعدت مرتبط می باشد اما از نیمه دوم قرن بیستم برای اکثر جوامع به موضوعی کلیدی تبدیل شده است. مشارکت همچنین دارای ابعاد مختلفی می باشد که یکی از مهمترین آنها مشارکت سیاسی می باشد. مشارکت سیاسی امروزه به عنوان یکی از مهمترین مولفه های مشروعیت هر نظام سیاسی محسوب می شود و با مفهوم توسعه سیاسی پیوند معناداری دارد لذااز آن جایی که توسعه سیاسی جوامع در گرو استفاده از تمامی ظرفیتهای انسانی آنها می باشد و با توجه به این که زنان نیمی از جمعیت هر کشور را تشکیل می دهند لذا جوامع برای رسیدن به امر توسعه سیاسی پایدار باید بسترها و زمینه های لازم برای مشارکت سیاسی این قشر از جامعه را فراهم آورده و در جهت رفع موانع موجود بر راه مشارکت سیاسی آنان تلاش نمایند. پیرو همین مسأله، موضوع پژوهش حاضر، مشارکت سیاسی زنان در ایران پس از انقلاب: چالش ها و راهکارها می باشد که به روش توصیفی- تحلیلی و در چارچوب نظریه فرهنگ سیاسی گابریل آلموند و سیدنی وربا انجام شده است و در پی پاسخگویی به این سوالات است که مشارکت سیاسی زنان در ایران پس از انقلاب چه وضعیتی داشته و مهمترین چالش فراروی مشارکت سیاسی زنان در ایران پس از انقلاب کدام چالش بوده است؟ و همچنین عملی ترین راهکار در خصوص رفع موانع موجود بر راه مشارکت سیاسی زنان کدام راهکار می باشد؟ نتایج این پژوهش در برگیرنده این نکات است که مشارکت سیاسی زنان در ایران پس از انقلاب افزایش یافته است و فرهنگ سیاسی(از نوع تبعی) مهمترین چالش فراروی مشارکت سیاسی زنان در ایران پس از انقلاب بوده است و تغییر فرهنگ سیاسی از راه آموزش، عملی ترین راهکار این رساله در خصوص رفع موانع موجود می باشد.

در جریان های مغشوش ناپایداری جریان باعث مخلوط شدن سریع ذرات و افزایش نرخ انتقال حرارت، مومنتوم و جرم می شود. به دلیل وجود نوسانات در کمیت های مختلف جریان مغشوش نمی توان جریان را از طریق معادلات حاکم بر جریان آرام حل نمود. در یکی از متداول ترین روش های تحلیل جریان مغشوش، با در نظر گرفتن هر یک از متغیرهای جریان به صورت مجموع دو بخش متوسط و نوسانی، می توان معادلات حاکم متوسط گیری شده بر جریان مغشوش را به دست آورد. لذا در معادلات حاکم مجهولات جدیدی شامل متوسط حاصل ضرب کمیت های نوسانی ظاهر می گردد. حاصل ضرب این کمیت های نوسانی که در معادله مومنتوم، تنش های رینولدز و در معادله اسکالر، شار مغشوش نامیده می شود، با استفاده از مدل های جریان مغشوش بر اساس متغیرهای اولیه بیان مسئله بیان می شوند. هدف از این تحقیق بررسی عملکرد مدل های مختلف شار مغشوش و تنش رینولدز در جریان های احتراقی است.

جریان های دوفازی ازجمله مهم ترین مسائل مهندسی به شمار می آیند و به همین سبب تحلیل این گونه جریان ها بسیار موردتوجه است. در این تحقیق روش های تحلیل جریان های دوفازی بررسی می شود. مدل های شار رانش یکی از روش های تحلیل جریان های دوفازی است که به دلیل سادگی بسیار پرکاربرد بوده و مدل های زیادی نیز در این زمینه ارائه شده است. در این پژوهش تعدادی از مدل های شار رانش و معادلات حاکم بر آن ها برای جریان حبابی رو به بالا شرح داده می شود. شبیه سازی برای جریان های حبابی رو به بالا توسط مدل های شار رانش برای دو نمونه ی آب-هوا و آب-ترمینول انجام شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی مقایسه می شود.

چکیده تمام فرآیندهای مربوط به احتراق سوخت و هوا موجب تشکیل اکسید نیتروژن (no) می گردد. اکسید نیتروژن یکی از مهمترین آلاینده های محیط زیست است که تلاشهای زیادی برای کاهش تشکیل و انتشار آن انجام شده است. متاسفانه تمامی این اقدام ها منجر به پایین آمدن بازده احتراقی میشود. از این رو تخمین دقیق اکسید های نیتروژن در فرآیندهای احتراقی فاکتور مهمی در طراحی محفظه های احتراقی می باشد و هدف از انجام این تحقیق نیز تخمین تولید و انتشار اکسیدهای نیتروژن می باشد. لذا ابتدا به تحقیق و بررسی جامع بر روی مکانیزم های تشکیل و انتشار nox پرداخته شده است. سپس انواع مدل های ریاضی این مکانیزم ها مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت یک کد پس پردازنده که در آن معادله انتقال برای جز اصلی no حل میشود تدوین شده است. پس از حل میدان احتراقی به وسیله فلوئنت، کد تدوین شده با استفاده از نتایج آن میزان تولید no را پیش بینی می کند. کد مذکور به زبان c++ تدوین شده و قابلیت کاربرد برای شبکه بدون سازمان را دارا می باشد. جهت در نظر گرفتن اندر کنش شیمی توربولانس از روش فلیملت آرام پایدار (slfm) استفاده شده و زیر مدل های مختلف جهت محاسبه جمله چشمه/چاه با استفاده از مکانیزم های مورد بحث تدوین شده است. اعتبار این مدل ها و صحت عملکرد برنامه با شبیه سازی چند شعله مغشوش غیر پیش مخلوط بررسی شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که در نظر گرفتن تاثیر اغتشاشات تاثیر عمیقی بر پیش بینی ها می گذارد و استفاده از مدل slfm باعث تخمین مناسب no می گردد. کلمات کلیدی : اکسید نیتروژن، شبکه بدون سازمان، روش فلیملت آرام پایدار، اندرکنش شیمی- توربولانس

هدف از این تحقیق مقایسه مدلهای جریان مغشوش در جریان های احتراقی می باشد.

برای بررسی جریانهای احتراقی مغشوش باید معادلات بقای مدل های جریان مغشوش ، مدل های احتراق و روشهای حل عددی در نظر گرفته شود . لکن در ابتدا معادلات حاکم بر جریان مغشوش احتراقی ناشی از یک سوخت گازی ( با عدم حضور تشعشع ) در نظر گرفته می شود. وجود ارتباطات غیر خطی بین کمیت های لحظه ای باعث بسته نبودن معادلات متوسط گیری شده حاکم بر جریان مغشوش می شود در جریانهای احتراقی مغشوش برای بسته شدن معادلات مومنتوم می توان از مدل های دو معادله ای نظیر مدل ‏‎k-e*‎‏ استفاده کرد. از طرفی مدل های احتراق متعددی نظیر اسکیمو ، مدل گردابه تصادفی ، مدل فراکتال ، مدل های شکست ادی ، مدل های مبتنی بر روش متوسط گیری رینولدز و ممان های مرتبه دوم مدل های مبتنی بر مفهوم فلیملت ، معادله ‏‎g‎‏ مدل های مبتنی بر توابع چگال احتمال روش سطح مبنا و مدل گردابه خطی برای شعله های پیش مخلوط مغشوش وجود دارد که توضیح کوتاهی در مورد هر کدام داده می شود. در این پایان نامه از مفهوم فلیملت و متغیر پیشرفته واکنش ارائه شده است و در بگارگیری برخی از آنها سینتیک شیمیایی هم در نظر گرفته شده است. همچنین اثر تغییر در مشخصه طولی انتگرال اغتشاش و فاکتور کشیدگی شعله در مدل های بکار گرفته شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حل عددی برای چهار شعله جهت پیش مخلوط ( شعله باز و بسته) مختلف ارائه خواهد شد و با نتایج تجربی مقایسه می شود. همچنین اعتبار هر کدام از مدل های بالا در نقاط مختلف مشعل مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه مروری بر تحلیلهای تئوری و تحقیقات تجربی انجام شده آورده شده است. تئوریهایی که ه روابط منابی میان مطالعات تحلیلی و داده های تجربی منتهی شده اند ، ضمن معری مورد تحلیل قرار گفته اند. همچنین روشهای جدیدی مانند مکانیک آماری و ‏‎fractal network‎‏ که برای ح مساله مقاومت حرارتی سطح تماس از روشهای سنتی استفاده نمی کنند معرفی شده اند در ادامه پیشفتهای صورت گته برای حل مساله مقاومت سطح تماس در سیستمهای الکتریکی نیز مختصرا مرور شده است. برای تکمیل مرور کارهای گذشته تعدادی از مراجع جانبی مرتط با مقاومت حرارتی سطوح تماس معری شده اند. در این پایان نامه بصورت خاص و دقیق روش بدست آوردن مقاومت حرارتی سطح تماس سطوح موجدار مورد بررسی قرار گرفته است. ه عبارت دقیقتر چگونگی بدست آوردن ترم مقاومت حرارتی ماده حائل از مراجع موجود استخراج شده است. ولی برای بدست اوردن ترم مقاومت حرارتی سطوح واقعی تماس روش جدیدی ارائه شده است. جهت اطمینان و بدست آوردن میزان تحلیل انجام شده 7 ترکیب از عایقهای داای سطوح موجدار مورد ازمایش قرار گرفتند . نتایج ازمایشات دارای همخوانی قابل قبولی با تحلیل انجام شده می باشند.

گستردگی کاربرد توربین گازی بر کسی پوشیده نیست. در این نوع توربین ها سه مرحله اصلی وجود دارد یکی از این مراحل انتقال انرژی گرمای به سیال عامل می باشد که در محفظه احتراق رخ می دهد . در کار حاضر طرحی برای تغییر در هندسه یک نوع محفظه احتراق جهت بهبود شرایط کار کرد در آن ارائه شده است و اثرات این تغییر بر روی پارامترهای اساسی محفظه مورد بررسی قرار گرفته است. محفظه احتراق از نوع صنعتی بوده و در شکل اصلی دارای یک زانو بوده است .حفظه در شرائط کارکرد ، دچار پوسیدگی در ناحیه زانو شده است. برای رفع این مشکل در طرح اصلاحی این زانویی حذف شده است. در واقع کار اصلی مقایسه این دو طرح است. برای این مقایسه از یک حل عددی استفاده شده است. با توجه به دبی بالا هوا جریان متلاطم است. برای مدل کردن جریان مغشوش از مدل دو معادله ای اصلاح شده استفاده شده است که برای جریان چرخشی مناسب باشد. برای مدل کردن احتراق معادله انتقال برای تمامی نمونه های جرمی حل شده و نرخ واکنش از روش تلفات گردابه ای بدست آمده است. اثرات تشعشع با حل یک معادله انتقال برای شدت تشعشع در نظر گرفته شده است.پس از بدست آوردن پارامترهای محفظه قبل و بعد از تغییر ومقایسه آنها می توان نتیجه گرفت اگر چه طرح اصلاحی در زمینه افت فشار و راندمان احتراق در محفظه بهبودهای را در بر دارد و لیکن به علت شکل هندسی توزیع دما در خروجی ، حالت یکنواخت خود را از دست داده است. این مسئله بسیار با اهمیتی است و باید مورد توجه خاص قرار بگیرد زیرا دمای خروجی محفظه باید در گستره محدودی باشد که پره ها و محفظه توربین مجاز به کارکرد می باشند. البته اهمیت یکنواختی دما در کاربرد مشخص می شود که در صورت یکنواخت بودن دما با داشتن دما در یک نقطه می توان در کل سطح خروجی دما را دانسته فرض کرد . نتیجه نهایی این که تغییر هندسه بدون تغییر در سایر قسمتهای محفظه ریسک بزرگی است و ممکن است مخارج سنگین خرابی توربین را در بر داشته باشد. در پایان روشهایی برای بهبود شرایط پیشنهاد شده که البته هرکدام باید در مورد این محفظه خاص مورد بررسی قرار بگیرد.