این رساله به ارزیابی انتقال حرارت تشعشعی در سیستمهایی شامل اثر متقابل حالتهای مختلف انتقال حرارت می پردازد. در چنین مواردی، بررسی یک حالت انتقال حرارت بدون در نظر گرفتن اثرات دیگر حالتها اغلب منجر به ایجاد خطا در نتایج می گردد. در بخش اول این مطالعه، انتقال حرارت مرکب رسانایی و تابشی در هندسه های سه بعدی پیچیده مورد مطالعه قرار می گیرد. بدلیل پیچیدگی در یافتن راه حل تحلیلی دقیق برای معادله انتقال تشعشعی و حجم عظیم منابع محاسباتی مورد نیاز، هدف بخش اول این پژوهش، توسعه ابزار عددی ساده، سریع و قابل اطمینان، برای مطالعه انتقال حرارت مرکب رسانایی-تابشی در محفظه های سه بعدی با هندسه پیچیده می باشد. نتایج این بخش نشان می دهد که زمانیکه انتقال حرارت تشعشعی غالب است اختلال در کانتورهای شار حرارتی به خوبی دیده می شود. در بخش دوم، اثرات انتقال حرارت تشعشعی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه های دو بعدی با هندسه های منظم و نامنظم بررسی می گردد. اثرات تابشی گازهای دخیل در تشعشع حتی در محدوده دمایی معمولی، قابل صرفنظر نیست. هدف بخش دوم از این مطالعه، ارایه روشی دقیق برای تحلیل اثرات تشعشع خاکستری و غیرخاکستری بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی در محفظه های دو بعدی با هندسه منظم و نامنظم، در حالتهای مختلف می باشد. بر طبق نتایج بدست آمده از این بخش، حتی در محفظه هایی با دمای دیواره پایین و اختلاف دمای کوچک همراه با گازهای جذب کننده ناچیز، صرف نظر کردن از محاسبات تشعشعی در تحلیل، خطای زیادی را ایجاد می کند.

استفاده از کامپوزیت های پایه پلیمری از چهل سال گذشته تا به امروز دارای رشد بالایی بوده است. در این دوره رشد استفاده از کامپوزیت به حدود سی برابر رسیده است. استفاده از کامپوزیت ها به علت خواص مکانیکی، شیمیایی، گرمایی و فیزیکی بسیار مهمشان بسیار زیاد است. اما، یکی از مهمترین چالشها در استفاده از این نوع مواد، قابلیت احتراق ذاتی این مواد و عدم استحکام آنها در برابر دماهای بالا بویژه هنگام مواجهه با آتش است. زمانیکه کامپوزیتها در معرض دماهای بالا (بطور مشخص بالای ) قرار می گیرند، ماتریس طبیعی کامپوزیت همراه با آزادسازی گرما، دود، ذرات دوده و بخارات سمی تجزیه می شود. تجزیه حرارتی کامپوزیتها در آتش یک موضوع پیچیده شامل اثرات ترکیبی حرارتی، شیمیایی و فرآیندهای فیزیکی می باشد. در اثر تاثیر آتش بر سازه کامپوزیتی فرآیندهای حرارتی متعددی از جمله رسانایی حرارتی در سازه، تجزیه شدن رزین و تولید و خروج گازهای فرار از کامپوزیت رخ می دهند. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیرات آتش بر سازه های کامپوزیتی می باشد. بررسی کامل تمامی این پدیده ها، نیاز به مدلسازی پاسخ حرارتی کامپوزیت در برابر آتش دارد. علاوه بر آن، تحلیل مقاومت کامپوزیت در برابر آتش، تعیین میزان و مدت زمان دوام آوردن کامپوزیت در برابر آتش و همچنین بررسی اثرات تنش حرارتی ایجاد شده در سازه کامپوزیتی نیازمند تحلیل ترکیبی حرارتی-مکانیکی کامپوزیت می باشد. جهت تحلیل مساله در این پژوهش از نرم افزار آباکوس استفاده شده است. ابتدا، معادلات حاکم و روابط ریاضی مورد نیاز جهت تحلیل هر دو بخش حرارتی و مکانیکی مساله بدست می آید. سپس مدل مناسب جهت تحلیل بخشهای حرارتی و مکانیکی مساله با توجه به معادلات حاکم، توسعه یافته و از طریق زیرروالهای موجود در نرم افزار آباکوس در این نرم افزار وارد می شود. مدل حرارتی-مکانیکی با نتایج موجود در مطالعات معتبر، اعتبار سنجی شده و در نهایت این مدل، جهت تحلیل حرارتی-مکانیکی یک سازه کامپوزیتی استوانه ای تحت تاثیر آتش مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج نشان دادند تاثیر مستقیم آتش موجب بالا رفتن دمای لایه های کامپوزیت و تجزیه رزین می شود.

این روزها، سیستمهای حرارتی خورشیدی توسعه زیادی در مصارف خانگی و صنعتی پیدا کرده اند. یک کلکتور خورشیدی استاندارد می تواند هم برای تولید آب گرم و هم برای مصارف گرمایشی در یک خانه استفاده شود. این مقاله، به ارزیابی انتقال حرارت مرکب تشعشعی و جابجایی طبیعی در کلکتورهای خورشیدی صفحه تخت می پردازد. برای اولین بار محفظه کلکتور بصورت محیط دخیل در تشعشع در نظر گرفته شده است. ابتدا، مدل مناسب جهت بررسی رفتار حرارتی کلکتور، توسعه یافته و توسط نتایج موجود در دیگر پژوهشها اعتبارسنجی می گردد. سپس این مدل جهت تحلیل انتقال حرارت داخل یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مشخصات واقعی در شرایط تابش خورشیدی در تابستان برای طیف وسیعی از ضرایب جذب مختلف استفاده می شود. بر طبق نتایج بدست آمده، با افزایش ضریب جذب هوا، دمای صفحه جاذب کاهش و دمای هوا افزایش می یابد. تاثیر ضریب جذب بر دمای هوا نسبت به دمای صفحه جاذب بیشتر است. طبق محاسبات، مقدار عدد رایلی با افزایش ضریب جذب، کاهش می یابند.

در پژوهش حاضر، اثرات غیر خاکستری گازهای تشعشعی بر انتقال حرارت جابجایی در کانالهای دو بعدی و دارای جدایش جریان، بصورت عددی مورد بررسی و مطالعه قرار می-گیرد. سیال عامل در این کانال همانند یک محیط همگن در جذب، صدور و پخش تشعشع شرکت می کند. برای مدل سازی محیط غیر خاکستری، یکی از موثرترین و جدیدترین مدلهای طیفی به نام روش توزیع k تمام طیف، بکار گرفته می شود. بعلاوه، محاسبات محیط خاکستری بر اساس ضریب جذب میانگین پلانک انجام شده و سپس این محاسبات با نتایج محیط غیر خاکستری به عنوان حالت واقعی مقایسه می شوند تا میزان خطا ناشی از این فرض ساده مشخص گردد.

در کار حاضر، شبیه سازی غددی اثر حرارتی لیزر پرتو پیوسته بر بافت زنده پوست مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار، یک محیط یک بعدی در نظر گرفته شده که در یک سطح تحت تاثیر لیرز قرار گرفته است و سطح دیگر در دمای ثابت 37 درجه سانتی گراد دارد. پرتو های لیزر عمود بر سطح تابیده می شود. بافت پوست به عنوان یک محیط شدیداً پراکنده کننده و غیر ایزوترپیک و همچنین محیط داخلی پوست، محیط خاکستری و دیواره های مرزی سیاه فرض شده اند. جریان خون نیز در معادله زیست گرمایی بافت پوست لحاظ شده است. معادلات حاکم بر این مسئله معادله تشعشع به همراه رسانش می باشد که روش راستاهای مجزا برای حل معادله تشعشع و برای حل معادله انرژی از روش حجم محدوداستفاده شده است. صحت سنجی با کارهای دیگر محققین صورت پذیرفته است و در نهایت اثر تغییر پارامتر های نوری وفیزیکی بافت مانند ضریب پراکنندگی البدو، ضریب میرایی و اثر جریان خون بررسی شده و همچنین مسئله برای حالت وابسته به زمان نیز حل شده و نتایج حاصله ارائه گردیده است.