auvها یکی از وسایل نقلیه ی بسیار مهم در زمینه ی مهندسی مکانیک و بطور خاص علوم دریایی می باشند. استفاده ی گسترده از وسایل نقلیه هوشمند زیر آب(auv) در برنامه های کاربردی نیازمند مطالعه نیروهای هیدرودینامیکی است که حین کار در اعماق بر آن وارد می شود. در این پایان نامه هدف بررسی حساسیت تعیین ضریب درگ یک نمونه auv در حوضچه ی کشش پژوهشکده ی علوم و تکنولوژی زیر دریای دانشگاه صنعتی اصفهان می باشد. تحلیل حساسیت پیرامون پارامترهای عمق اندازه-گیری، نوع استروت مورد استفاده، نرخ داده برداری، اثر شرایط دمایی، تغییر کوچک در زاویه ی اتصال مدل به دینامومتر و اثر اعوجاج استروت بر اندازه گیری نیروی درگ auv و تعیین ضریب مربوطه انجام گرفته است. همچنین اثر روش پردازش سیگنال خام حاصل از اندازه گیری ها بر دقت محاسبات مورد ارزیابی قرار گرفته است. در بخش دیگری از کار نیز نیروی درگ auv به روش شبیه سازی عددی و با کمک نرم افزار ansys-cfx به دست آمده است. در نهایت داده های تجربی حاصل از آزمایش ها با نتایج شبیه سازی عددی و روابط نیمه تجربی موجود مقایسه شده اند. آزمایش ها و شبیه سازی های انجام گرفته در محدوده ی اعداد رینولدز که بر مبنای قطر auv به عنوان طول مشخصه محاسبه شده، انجام گرفته اند. اندازه گیری ها با سه نوع استروت با مقاطع دایره، naca0012 و naca0018 و در پنج عمق 20، 40، 60، 80، 90 و 100 سانتی متر صورت گرفته است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش سرعت مدل، نیروی درگ اعمالی بر مدل بصورت همواری افزایش می یابد. هرچند حساسیت اندازه گیری نیروی درگ توسط سه استروت متفاوت بوده که دلایل آن نیز بررسی شده است. نتایج به دست آمده از پژوهش حاضر نشان داد که داده های حاصل از اندازه گیری با استروت naca0018 طراحی شده در این پایان نامه، به دلیل اثر متقابل کمتر با بدنه دارای دقت بالاتری نسبت به استروت naca0012 می باشد. همچنین نتایج حاصل از اندازه گیری با استروت دایره ای دارای خطای بالایی در مقایسه با دو نوع دیگر بود. هرچند چنان چه به دلیل الزامات عملی استفاده از این نوع استروت اجباری باشد، اندازه گیری در عمق 40 سانتی متر با حدود 12 درصد خطا نسبت به داده های حاصل از اندازه گیری با استروت naca0012 پیشنهاد می شود. تحلیل حساسیت پارامترهای مطرح شده نشان داد که عمق اندازه گیری و نوع استروت مورد استفاده، بیشترین تأثیر را بر روی نتایج نیروی درگ اندازه گیری شده دارا می باشند.

در تحقیق حاضر، کنترل جریان سیال و انتقال حرارت از تک سیلندر مربعی با استفاده از مکش و یا دمش به صورت عددی، در زوایای چرخش از صفر تا 45 درجه برای سیال نیوتنی تراکم ناپذیر دو بعدی در جریان آرام و مغشوش بررسی شده است. برای بررسی دقیق تر و امکان مقایسه، ابتدا تأثیر میزان دمش و یا مکش بر سطوح به صورت مجزا، بر رفتار جریان و انتقال حرارت در عدد رینولدز 150 در زوایای 45، 30 و 15 درجه مطالعه شده است (حالت های ساده) و در ادامه با ترکیب حالت های ساده، یک حالت ترکیبی بهینه برای جلوگیری از ریزش گردابه و کاهش نیروهای وارد بر تک سیلندرتحت زاویه در عدد رینولدز 150 به دست آمده است. در جریان روی سیلندر تحت زاویه 45 درجه به دلیل تقارن قرار گیری سیلندر نسبت به جریان در حالت های ساده به بررسی اثر مکش و دمش بر اضلاع جلویی و پشتی سیلندر پرداخته شده است در سایر زوایا از جمله زوایای 30 و 15 درجه به دلیل عدم تقارن قرار گیری سیلندر نسبت به جریان در حالت های ساده ابتدا به بررسی اثر مکش و دمش بر تک تک اضلاع به صورت جداگانه و در نهایت حالت بهینه بررسی شده است. در ادامه به بررسی و تعیین حالت بهینه برای سایر زوایای بین صفر تا 45 درجه پرداخته شد و در نهایت به بررسی تأثیر تغییر عدد رینولدز بر تغییر در ریزش گردابه و پارامترهای آیرودینامیکی و انتقال حرارت از سیلندر، در حالت کنترلی بهینه در تمامی زوایای مورد بررسی، برای اعداد رینولدز 100، 130، 150، 170 و 200 پرداخته شد و سر انجام به بررسی تأثیر میزان دمش در کاهش ضرایب پسا و برآ کل و متوسط نوسانات ضرایب برآ و پسا در جریان مغشوش برای زاویه 45 درجه برای دو هندسه با شرایط کنترلی متفاوت و تحت اعداد رینولدز 22000 و 10000 پرداخته شد. بررسی ها نشان دادند که استفاده از حالت کنترلی بهینه می تواندبا حفظ حداقل نیروی برآ، نیروی پسا وارد بر سیلندر را کاهش دهد و در اکثر موارد ریزش گردابه در پشت سیلندر را متوقف کند. در رژیم جریان آشفته نیز اعمال حالت کنترلی سبب کاهش در ضرایب پسا و برآ و متوسط نوسانات ضرایب پسا و برآ وارد برسیلندر می-گردد.واژه های کلیدی:کنترل فعال- مکش و دمش- انتقال حرارت- سیلندر مربعی تحت زاویه- ریزش گردابه

در این پایان نامه، شبیه سازی عددی جریان مغشوش و انتقال حرارت درون یک کانال بعنوان بخشی از یک مبدل حرارتی صفحه ای با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت انجام شده است. برای افزایش عملکرد حرارتی و بهبود انتقال حرارت آن، تاثیر استفاده از نانوسیال و تولیدکننده های گردابه بلوکی بررسی شده است. مطالعات عددی در محدوده اعداد رینولدز 400-2000 برای سیال عامل آب و نانوسیال صورت گرفته است. با بررسی مدل های توربولانسی مختلف، مدل بعنوان مدل مناسب در شبیه سازی عددی مسئله تحت بررسی استفاده شده است. از ضریب عملکرد حرارتی، که مقایسه ای بین میزان افزایش انتقال حرارت و افزایش توان مصرفی (یا افت فشار) است، بعنوان یک شاخص برای ارزیابی عملکرد حرارتی هندسه انتخابی استفاده شده است. بررسی اثر پارامترهای هندسی تولیدکننده گردابه شامل زاویه، طول، ارتفاع، موقعیت طولی، موقعیت عرضی و همچنین تعداد آن در یک المان کانال مطالعه شده و مقادیر مناسب معرفی شده است. در این مرحله روند کار بدین صورت است که در هر مرحله، با تعیین حالت مناسب برای پارامتری از تولیدکننده گردابه، در مراحل بعدی که اثر پارامتر دیگری بررسی می گردد، حالت مناسب پارامتر قبلی استفاده شود. همچنین مقادیر مناسب برای پارامترهای هندسی مولد گردابه حاصله، در یک کانال شامل شش المان که معرف یک ردیف مبدل حرارتی صفحه ای است نیز استفاده و نتایج آن بررسی شده است. در فصل اول این پایان نامه به روشها و مکانیزمهای افزایش انتقال حرارت پرداخته شده و دو روش استفاده از نانوسیالات و تولیدکننده های گردابه مرتبط با این تحقیق تشریح شده است. در فصل دوم به برخی کارهای مشابه صورت گرفته در رابطه با افزایش انتقال حرارت توسط نانوسیالات و تولیدکننده های گردابه پرداخته شده و وجوه تمایز کار حاضر با مطالعات صورت گرفته قبلی توسط دیگر محققان بیان شده است. در فصل سوم، به معرفی هندسه مورد بررسی و روابط به کار رفته برای تخمین خواص انتقال حرارتی نانوسیالات مناسب برای کاربرد در هندسه معرفی شده، پرداخته شده است. در فصل چهار، با تطابق نتایج حاصل از حل عددی جریان در هندسه تولیدی و نتایج عددی وتجربی موجود، از صحت نتایج استخراج شده از حل جریان سیال درون کانال اطمینان حاصل گشته و سپس از بین نانوسیالات شامل نانوذرات al2o3، tio2، cuo و سیالات پایه آب و اتیلن گلیکول، با بررسیهای انجام گرفته نهایتاً نانوسیال آب-tio2 به عنوان نانوسیال مناسب برای کاربرد در مسئله تحت بررسی انتخاب شده است. در فصل پنجم، به بررسی اثر پارامترهای هندسی تولیدکننده گردابه شامل زاویه حمله، ارتفاع، طول، موقعیتهای طولی و عرضی تولیدکننده گردابه، تعداد ردیف و فاصله طولی بین دو ردیف تولیدکننده های گردابه پرداخته شده و این بررسیها نهایتاً به هندسه ای ختم شد که به عنوان المانی مناسب از مبدل حرارتی نهایی درنظر گرفته شد. در فصل پایانی، یک ردیف مبدل حرارتی که دارای 6 المان مناسب متوالی که هرکدام شامل دو ردیف مولد گردابه بلوکی هستند، تولید شده و جریان سیالات آب و نانو در محدوده اعداد رینولدز این تحقیق، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش انتقال حرارت در هندسه شامل یک ردیف از مبدل حرارتی(با تولیدکننده گردابه و نانوسیال با غلظت 4%) در مقایسه با کانال ساده (بدون تولیدکننده گردابه و سیال عامل آب) 341 درصد است که بیانگر کارایی بالای تولیدکننده گردابه و نانوسیال در بهبود انتقال حرارت در هندسه تحت بررسی می باشد.

امروزه دستگاه های تهویه مطبوع جزء جدایی ناپذیر ساختمان ها می باشند. در عصر حاضر عمدتاً وسیله های تهویه مطبوع مکانیکی بوده و با مصرف انرژی، شرایط مطلوبی را برای زندگی و آسایش انسان ها فراهم می کنند. با توجه به افزایش نگرانی بشر در مورد آلودگی های زیست محیطی و نیاز به منابع انرژی کارآمد، تهویه طبیعی از اهمیت خاصی برخوردار شده است. تهویه ای که با استفاده از انرژی های تجدید پذیر و بدون نیاز به دستگاه های تهویه مکانیکی باشد، تهویه طبیعی نامیده می شود. تهویه طبیعی در ساختمان ها با استفاده از باد و نیروی شناوری انجام می شود. بادگیر و دودکش خورشیدی با توجه به ساختار سازه خود و همچنین مکان مورداستفاده آن ها عمل تهویه را به خوبی انجام می دهند. بادگیر یک نمونه از روش های تهویه طبیعی است که در مناطق گرم و خشک مرکزی ایران و کشورهای حاشیه خلیج فارس به منظور تهویه طبیعی و سرمایش استفاده شده است. بادگیر علاوه بر کاهش آلودگی های محیط زیست و همچنین کاهش هزینه تهویه ساختمان باعث ایجاد یک محیط مطلوب و سالم برای ساکنان، در مقایسه با دستگاه های تهویه مطبوع فعال نظیر کولر و چیلر می شود. بادگیر هوای تازه در ارتفاع بالا که سرعت بالاتر و آلودگی کمتری دارد را از طریق کانال های رو به باد خود به فضای مسکونی زیر بادگیر هدایت می کند. در این پژوهش یک مدل بادگیر دوطرفه که نمونه واقعی یک بادگیر دوطرفه در شهر یزد هست در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده و سپس عملکرد تهویه طبیعی این بادگیر در زاویه های مختلف بین 0 تا 90 درجه به کمک تونل باد و تونل دود موردبررسی قرارگرفته تا در هر شرایط محیطی عملکرد بادگیر تعیین شود. بدین منظور، فشار در وجه های داخلی بادگیر و دبی ورودی و خروجی بادگیر در زاویه های مختلف جهت باد و همچنین دبی بادگیر در حضور موانع بالادست در تونل باد اندازه گیری شده است. به منظور مطالعه الگوی جریان درون و اطراف بادگیر دوطرفه، الگوی جریان در ورودی و خروجی بادگیر دوطرفه تحت زاویه های مختلف جهت باد و همچنین الگوی جریان برای بادگیر دوطرفه در حضور موانع بالادست آزمایش آشکارسازی جریان به کمک دود انجام شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که عملکرد بادگیر دوطرفه به شدت وابسته به جهت وزش باد می باشد و برای دریچه رو به باد افزایش زاویه باد از یک زاویه مشخص (زاویه گذار) جهت جریان در بادگیر معکوس می شود. حضور موانع در بالادست جریان نیز بر عملکرد بادگیر تأثیر می گذارد به گونه ای که درجایی سبب افزایش دبی القایی به بادگیر و درجایی سبب معکوس شدن جهت جریان در داخل کانال بادگیر می شود. همچنین نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش سرعت سبب افزایش دبی ورودی و خروجی بادگیر می شود.

جریان حول اجسام جریان بند مثل سیلندرهای با مقاطع مربعی و دایره ای کاربرد گسترده ای در زمینه مهندسی دارد. از جمله کاربردهای این اجسام می توان به سازه های بلند ساختمانی، دودکش های بلند، پل های معلق و... اشاره نمود. جریان حول این گونه اجسام (جریان بند) به دفعات برای سیلندر با مقطع دایره ای و کمتر برای سایر مقاطع مانند مربع، مستطیل و ... صورت گرفته است که عمدتاً شامل هندسه دوبعدی است و کمتر تأثیر دیوار متصل به یک سمت و جریان آزاد انتهای آن ها بررسی شده است (همانند جریان عبوری از یک ساختمان). علاوه بر موارد ذکرشده، هنگامی که یک سازه در ویک سازه دیگر قرار گیرد، ویژگی‏های جریان و نیروهای آیرودینامیکی به شدت وابسته هندسه، فاصله بین سازه ها، آرایش و نحوه قرارگیری سازه ها نسبت به جهت جریان است.

بررسی جریان اطراف اجسام جریان بند با آرایش مختلف شامل آرایش پشت سر هم، کنار هم و اریب دارای کاربرد های صنعتی، مهندسی و علمی زیادی است. مطالعات تجربی و عددی جریان حول این گونه اجسام برای سیلندر های با مقطع دایره ای به دفعات انجام شده است و کمتر برای سایر مقاطع مانند مربع، مستطیل و ... صورت گرفته است. در این پژوهش جریان بر روی دو سازه مکعب مستطیل سه بعدی با طول محدود در آرایش پشت سر هم (شبیه دو ساختمان پشت سرهم) به صورت تجربی به وسیله تونل باد و تونل دود بررسی شده است. در فواصل بین سیلندری و زوایای حمله مختلف، به منظور آشنایی با فیزیک و الگوهای جریان در اطراف این سازه ها از آشکارسازی جریان به کمک تونل دود و برای بررسی تغییرات فشار روی سطوح سازه ها، با نصب حسگرهای فشار برروی وجوه مختلف آن ها ضرایب فشار میانگین تعیین شد. همچنین توزیع سرعت و اغتشاشات جریان در فاصله های مختلف و در زاویه حمله صفر به وسیله جریان سنج سیم داغ تعیین شده است.