در این رساله، مدلی حرارتی برای فرآیند های سوراخ کاری و برش لیزری ارائه شده است. در سوراخ کاری لیزری، پدیده های ذوب و تبخیر در حین فرآیند، مورد بررسی قرار گرفته اند. موقعیت مکانی فصول مشترک جامد-مایع و مایع-بخار، با استفاده از حل معادلات بقای انرژی به دست آمده اند. ارتباط میان دمای اشباع و فشار پس زنی، با استفاده از معادله ی کلازیوس-کلاپیرون در نظر گرفته شده است. همچنین، انتقال حرارت در فاز جامد، با استفاده از روش تقریبی انتگرال حل شده است. معادلات حاکم بر فرآیند، معادلات غیر خطی هدایت حرارتی بوده، و با استفاده از روش اختلاف محدود، به حل آن ها پرداخته شده است. تأثیر پارامتر های مختلف پرتوی لیزری، از قبیل شدت انرژی، شعاع و زمان پالس پرتو، بر روی پروفیل سوراخ ایجاد شده بررسی شده است. نتایج نشان داده است که، با افزایش شعاع پرتوی لیزری، میزان نرخ برداشت ماده کاهش خواهد یافت. همچنین، پدیده ی تبخیر در حین فرآیند برش لیزری مورد مطالعه قرار گرفته، و موقعیت مکانی فصل مشترک جامد-بخار، با استفاده از حل معادلات بقای انرژی به دست آمده است. نتایج به دست آمده، سازگاری قابل قبولی را با داده های آزمایشگاهی نشان می دهند.

درک فرآیند انتقال حرارت در بافت های بیولوژیکی اهمیت بسیار بالایی دارد و دارای کاربردهای متنوعی در پزشکی می باشد. به دلیل زمان آسایش حرارتی بزرگ در بافت های بیولوژیکی، رفتار حرارتی غیرفوریه به صورت تجربی در بافت مشاهده شده است. ولی اکثر تحقیقات صورت گرفته تاکنون، بر مبنای نامحدود بودن سرعت انتشار گرما بوده اند. هدف این تحقیق بررسی فرآیند انتقال حرارت غیرفوریه در بافت پوست می باشد. در فرآیند انجماد، تغییرات فاز، دما و تنش حرارتی بافت پوستی که در معرض یخ زدگی است با استفاده از دو مدل انتقال حرارت هذلولوی و سهموی به روش عددی و تحلیلی بررسی گردیده است. حل های تحلیلی و عددی به ترتیب با جداسازی متغیرها و روش تفاضل محدود بدست آمده اند. این تحقیق نشان می دهد که نتایج حل معادله سهموی و هذلولوی در برخی موارد کاملا متفاوت می باشند و اثرات غیرفوریه هنگامی که زمان آسایش حرارتی بزرگ است، مهم می باشد و بدون در نظر گرفتن این تاثیر ممکن است تعبیر اشتباهی از دمای پیش بینی شده رخ دهد. در فرآیندهای گرمایش دمای سطح ثابت، شار سطحی ثابت و شار سطحی پریودیک، حل دقیق معادلات انتقال حرارت بیولوژیکی هذلولوی و سهموی با روش تبدیل لاپلاس بدست آمده است. سپس درجه سوختگی و آسیب حرارتی با انتگرال سوختگی آرنیوس محاسبه شده است. در نتایج مدل هذلولوی یک جهش آنی دیده می شود که به شکل جلوی یک موج می باشد که در نتیجه تغییر پله ای دما در سطح پوست است. به طور آشکار این رفتارها به دلیل نفوذ موج حرارتی با سرعت محدود می باشد. در فرآیند گرمایش لیزر برای دو مورد توان بازتاب کوچک (طول موج های ماورا بنفش و دوراز مادون قرمز) و بزرگ (طول موج های مرئی و نزدیک مادون قرمز) با استفاده از روش تبدیل لاپلاس حل دقیق معادلات انتقال حرارت هذلولوی و سهموی با منبع حرارتی لیزر بدست آمده است. نتایج نشان می دهد زمانی که توان بازتاب بزرگ است به دلیل اینکه ضریب پراکندگی مقدار بزرگی دارد، عمق نفوذ نور نسبتا زیاد است پس در زمان کوچک، توزیع دما در بافت ناشی از فرآیند تولید حرارت می باشد، لذا اختلاف بین نتایج هذلولوی و سهموی کوچک می باشد. ولی برای توان بازتاب بزرگ، به دلیل بزرگ بودن ضریب جذب، پرتو لیزر در لایه های اولیه پوست جذب شده و توزیع دما در بافت در نتیجه هدایت حرارت از لایه های اولیه به لایه های زیرین می باشد که این امر سبب به وجود آمدن اختلاف بزرگی در بین نتایج هذلولوی و سهموی می شود.

اخیراً مطالعه میکرو جریان ها به سبب کاربردهای بالقوه آنها بطور چشمگیری مورد توجه قرار گرفته است. رشد سریع سیستم های میکرو الکترو مکانیکال منجر به افزایش تقاضا برای مدل نمودن ابزارهای کارآمد به منظور بررسی جریان های گازی در میکرو سیستم ها شده است. این جریان ها مــعمولاً با استفاده از عدد نادسن ?(kn) تعریف می شوند که بصورت نسبت میانگین مسیر پویش آزاد مولکول ها (?)? به طول مشخصه سیستم ? ? تعریف می شود. رقیقی به سبب ابعاد کوچک میکرو سیستم ها ممکن است سبب شود روش پیوسته نادرست باشد و یا حتی با شکست مواجه شود. تقریباً بیشتر جریان های خارجی و داخلی نازل ها در محدوده رژیم لغزشی قرار دارد(0.01< kn <0.1). از این رو رفتار میکرو جت های برخوردی با استفاده از دو روش شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (dsmc? تقسیم شار فون لیر با سرعت لغزشی دیوار و پرش دما در سطح سیال- جامد بررسی شده است. برای طراحی مناسب میکرو پیشراننده ها نیاز داریم که جت برخوردی تحت شرایط اتمسفر زمین بررسی کنیم زیرا چنین جت هایی در حین برخورد میکرو راکت ها رخ میدهند. در این مطالعه جریان پلوم ناپایدار با عدد ماخ 1 وارد اتمسفر محیط می شود. بعلاوه بمنظور ارزیابی اثر ارتفاع و حرکت بطور کارآمد و دقیق روی پلوم خروجی مرز متحرک با استفاده از روشی نوین مدل شده است. تطابق خوبی بین میدان جریان نازل ثابت و متحرک وجود داشت.

در این تحقیق جریان داخل یک تفنگ گازی یک مرحله ای و همچنین یک تفنگ باروتی به صورت عددی شبیه سازی شده است. در شبیه سازی تفنگ گازی یک مرحله ای از دو مدل، یک بعدی و دو بعدی برای حل استفاده شده است. برای شبیه سازی یک بعدی از رو ش های مرتبه دوم رو، تجزیه شار فون لیر و استیگر وارمینگ استفاده شده است. در شبیه سازی دوبعدی روش تجزیه شار فون لیر به کار گرفته شده است. در هر دو مدل یک و دو بعدی برای شبیه سازی حرکت پرتابه از روش مرز متحرک استفاده شده است. جریان در داخل تفنگ گازی برای حالت یک و دو بعدی به ترتیب غیر لزج و مغشوش در نظر گرفته شده است و برای مدل مغشوش مدل یک معادله ای بالدوین و لوماکس به کار گرفته شده است. برای بررسی تاثیر مدل گاز حقیقی مسئله با فرض گاز حقیقی نیز حل شده است که برای این منظور از مدل نابل- آبل استفاده شده است. همچنین برای بررسی اثر اصطکاک از یک مدل ساده برای اصطکاک استفاده شده است، که در نهایت تاثیری روی سرعت خروجی پرتابه مشاهده نشد. برای تعیین صحت کدهای کامپیوتری نوشته شده، نتایج عددی به دست آمده از حل یک بعدی و دو بعدی با نتایج تجربی موجود برای یک تفنگ گازی زیر صوت با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که نتایج عددی تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی داشته ولی نتایج دو بعدی دارای خطا هستند. این امر نشان می دهد که روش فون لیر روش خوبی برای جریان های زیر صوتی نیست. در نهایت نتایج شبیه سازی یک و دو بعدی برای یک تفنگ گازی فرا صوتی با هم مقایسه شده اند که تطابق بسیار خوبی در جواب ها دیده می شود. این مقایسه نشان می دهد که روش فون لیر روش مناسبی برای جریان های فرا صوتی است و روش رو نیز دارای قابلیت بالایی در شبیه سازی جریانهای تراکم پذیر در رنج وسیعی از عدد ماخ است. اما برای شبیه سازی جریان داخل تفنگ باروتی از روش مرتبه اول رازانف استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عددی تفنگ باروتی نیز با نتایج تجربی موجود و نتایج محققان دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی بین جواب ها مشاهده می شود. در این تحقیق همچنین از یک مدل آیزنتروپیک برای جریان به دست آوردن سرعت خروجی پرتابه استفاده شده که بیشتر برای حالت حدی سرعت به کار گرفته شده است. در نهایت نتایج نشان می دهند که مدل یک بعدی و فرض جریان غیر لزج در تفنگ گازی جواب های قابل قبولی را ارائه می دهند و احتیاجی به حل دو بعدی و مغشوش نمی باشد.

در دما های بسیار پایین یا بازه های زمانی خیلی کوچک مدل انتقال حرارت هذلولوی جایگزین انتقال حرارت هدایتی فوریه می شود. برخلاف انتقال حرارت فوریه که انرژی گرمایی توسط مکانیزم پخش انتقال می یابد، انتقال حرارت هذلولوی توسط پیشروی موج گرمایی با سرعت محدود صورت می گیرد. بنابراین برای حل عددی معادله انتقال حرارت هذلولوی باید از روش هایی استفاده شود که مانع از گسترش نوسانات در حوالی جبهه موج شود. انتقال حرارت هذلولوی را می توان در دو دسته مورد مطالعه قرار داد. دسته اول به بررسی روش های حل مستقیم و دسته دیگر حل معکوس انتقال حرارت را مورد بررسی قرار می دهند. در این مطالعه انتقال حرارت معکوس برای یافتن شرط مرزی (در اینجا دما) متغیر با زمان در پایه یک پره مستطیلی با استفاده از روشهای حل معکوس گرادیان مزدوج و الگوریتم ژنتیک به کار گرفته می شود. در هر دو روش ذکر شده برای حل معکوس، حل مستقیم معادله انتقال حرارت هذلولوی از اهمیت بالایی برخوردار است. به همین دلیل دو روش اختلاف محدود ضمنی و روش ونو با شار ضد انتشار (anti-diffusive flux) دقت مرتبه پنج برای حل مستقیم معادله انتقال حرارت هذلولوی مورد استفاده قرار گرفته است. حل های عددی با حل تحلیلی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که روش ونو با شار ضد انتشار مرتبه پنج نسبت به روش اختلاف محدود ضمنی برای حل معادله انتقال حرارت هذلولوی از دقت بیشتری برخوردار است. روش گرادیان مزدوج الحاقی برای حل انتقال حرارت معکوس روی مثال هایی از شرایط مرزی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. فرض می شود که هیچ گونه اطلاعات قبلی درباره شکل تابع شرط مرزی مجهول وجود نداشته باشد، بنابراین مساله مورد بررسی در دسته مسائل تخمین تابع قرار می گیرد. دقت حل معکوس با در نظر گرفتن خطا در دماهای اندازه گیری شده توسط سنسور در زمان های مختلف، سنجیده می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تخمین بسیار خوبی از شرط مرزی دمایی نامشخص در پایه پره برای مثال های مورد بررسی توسط روش گرادیان مزدوج الحاقی بدست می آید و اینکه حل معکوس با استفاده از گرادیان مزدوج الحاقی به حدس اولیه وابسته نیست. روش دیگری که برای حل مساله انتقال حرارت معکوس غیر فوریه به آن پرداخته شده است، الگوریتم ژنتیک است. ابتدا مساله انتقال حرارت معکوس به صورت یک مساله بهینه سازی مدل می شود و سپس الگوریتم ژنتیک اصلاح شده برای حل مساله بهینه سازی مذکور مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجایی که تعداد متغیر های بهینه سازی زیاد می باشد، در صورت استفاده از الگوریتم ژنتیک دودویی (binary)، عملیات رمز گذاری و رمز گشایی (coding and decoding) موجب بالا رفتن زمان حل می شود. بنابراین در این مطالعه از الگوریتم ژنتیک حقیقی استفاده می شود. به کار بردن اصلاحاتی در این الگوریتم، موجب بهبود روند همگرایی الگوریتم ژنتیک در یافتن مقادیر بهینه متغیر های بهینه سازی می شود. نتایج عددی برای نمایش دقت و کارایی الگوریتم پیشنهاد شده، آورده شده است.

در فرایند تحلیل و طراحی راکتورهای هسته ای علاوه بر آنالیز نوترونیک نیاز به بررسی و آنالیز پارامترهای ترموهیدرولیکی نیز وجود دارد تا بتوان از نتایج این بررسی ها در طراحی سیستم های مدار اول و دوم استفاده کرد. قلب راکتورهای هسته ای، حرارتی را تولید می کند که ناشی از شکافت هسته ای داخل میله های سوخت می باشد. سیال خنک کننده با عبور از بین میله های سوخت، این حرارت را به خارج از قلب راکتور منتقل می کند. دسته میله های موجود در راکتورهای آبی تحت فشار علاوه بر این، شامل شبکه های نگهدارنده ای هستند که با ایجاد فاصله ی مناسب بین میله های سوخت آرایش لازم را برای دسته میله ها فراهم کرده و از ارتعاش میله های سوخت درون قلب راکتور در شرایط کاری جلوگیری می کنند. شبکه های نگه دارنده بر روی توزیع جریان سیال خنک کننده اثر گذاشته و باعث ایجاد اغتشاش می شوند. علاوه بر این به دلیل آرایش منظمی که برای قرارگیری میله های سوخت ایجاد می کنند کانالی را جهت عبور سیال خنک کننده از بین میله ها فراهم می نمایند. شبکه های نگه دارنده با قرار گرفتن در بین دسته میله های سوخت باعث کاهش سطح مقطع عبور جریان سیال شده و از اینرو باعث افزایش سرعت سیال در ورودی شبکه های نگه دارنده می شود. در این مطالعه ابتدا دسته میله ی سوختی برگرفته از ابعاد اصلی راکتور vver-440 شبیه سازی شده و پارامترهای ترموهیدرولیکی همانند ضریب انتقال حرارت، افت فشار و دمای میله ی سوخت مورد محاسبه قرار گرفت. سپس با شبیه سازی چهار شبکه ی نگه دارنده بر روی دسته میله ی سوخت، تاثیر این شبکه ها و همچنین افزایش عدد بی بعد رینولدز را در پارامترهای ترموهیدرولیکی همچون افت فشار سیال خنک کننده و ضریب انتقال حرارت میله ی سوخت تحت بررسی قرار گرفت. در مرحله ی بعد با شبیه سازی پره های مغشوش کننده ی جریان بر روی شبکه های نگه دارنده به ارزیابی اثرات آن ها در همان پارامترهای ترموهیدرولیکی پرداخته شد. نتایج نشان داد که در حالتی که از شبکه های نگه دارنده در طول دسته میله ی سوخت استفاده شد؛ ضریب انتقال حرارت در طول کانال نسبت به حالت بدون شبکه ی نگه دارنده افزایش یافت. البته با وجود این شبکه ها افت فشار نیز افزایش یافت. اما در حالتی که از پره های مغشوش کننده استفاده گردید به علت مسدود شدن سطح مقطع بیشتری از کانال و ایجاد جریان برگشتی ضریب انتقال حرارت کاهش یافت که البته افت فشار دچار افزایش چشمگیری شد. به همین خاطر است که در راکتورهای vver از پره های مغشوش کننده استفاده نمی شود.

یکی از روش های غیر تهاجمی استفاده از امواج فراصوتی پر شدت در از بین بردن تومورها می باشد. در روش جراحی غیر تهاجمی تومور مغز، امواج فراصوتی در یک نقطه ی خاص تمرکز می یابند. به کمک این روش دمای سلول های تومور، بالا رفته و سایر سلول های سالم مغز دست نخورده باقی می مانند. در این پایان نامه به منظور بررسی اثرات امواج فراصوتی متمرکز، مغز انسان به صورت دو بعدی و سه بعدی شبیه سازی شده است. یکی از عوامل محدود کننده در استفاده از این روش، وجود استخوان جمجمه می باشد. ابتدا امواج فراصوتی از طریق دریچه ایجادی در جمجمه به مغز فرستاده شد. سپس شبیه سازی روش صد در صد غیر تهاجمی انجام شده و حباب زایی آکوستیک مورد مطالعه قرار گرفته است. در مغز با استخوان جمجمه دست نخورده با استفاده از فرکانس های پایین تر و با افزایش دامنه ی فشار، امواج فراصوتی متمرکز شدند. نتایج نشان دهنده ی این مطلب هستند که توزیع فشار درون مغز بسیار تابع فرکانس امواج می باشد. با افزایش فرکانس، منطقه ی تمرکز کوچک تر و توزیع فشار متمرکز تر می گردد. به منظور دستیابی به توزیع دمای مستقل از اثرات گردش خون، می بایست زمان برخورد امواج کاهش یابد. افزایش دامنه ی موج فراصوتی، افزایش فرکانس و افزایش مدت زمان تابش امواج موجب افزایش دمای بافت می گردند. امواج فراصوتی پر شدت می توانند موجب حباب زایی در ماده گردند. در ابتدا رفتار حباب در محلول آب و گلیسیرین شبیه سازی شد و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه گردید. تطابق بسیار خوبی بین نتایج عددی و تجربی مشاهده شد. سپس رفتار حباب هوا در آب مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده ی افزایش قطرحباب ماکزیمم و سرعت دیواره ی حباب با افزایش دامنه ی فشار آکوستیکی می باشد. افزایش دامنه ی فشار باعث تأخیر در کاهش ناگهانی قطر حباب می گردد. در نهایت به بررسی امکان ایجاد حباب در حین درمان به کمک امواج فراصوتی متمرکز پرشدت پرداخته شده است و ایجاد حباب به واسطه ی برخورد امواج فراصوتی در خون موجود در رگ های مغز و در مایع cerebrospinal (csf) بررسی گردیده است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان دریافت که احتمال حباب زایی در مغز در حین تابش امواج فراصوتی وجود دارد. بنابراین، قبل از به کارگیری این امواج می بایست از عدم ایجاد حباب زایی به خصوص حباب زایی اینرسی اطمینان حاصل نمود.

درک پدیده انتقال حرارت و اثرهای ناشی از آن در بافت پوست بسیار مهم بوده و می تواند برای کاربردهای پزشکی متعددی مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل قابل توجه بودن زمان های آسایش گرمایی در بافت های بیولوژیکی، رفتار گرمایی غیرفوریه ای در آنها به صورت آزمایشگاهی مشاهده شده و توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. هدف این پژوهش، مرور تحقیق های انجام شده در زمینه فرآیند انتقال حرارت غیرفوریه و ارائه رویکردی تحلیلی برای تخمین این فرآیند در بافت پوست است. در این راستا، مدل تأخیر فاز دوگانه(dpl) برای مدلسازی انتقال حرارت در بافت پوست در نظر گرفته شده است. برای اولین بار، حل تحلیلی و دقیق این مدل در بافت پوست با در نظر گرفتن عبارت گردش خون و تولید گرمای متابولیکی، با استفاده از روش تبدیل لاپلاس و تئوری وارونه سازی به دست آمده است. حل عددی مسئله حاضر با استفاده از روش اختلاف محدود صریح برای مقایسه با حل تحلیلی ارائه شده است. با استفاده از نتایج حل تحلیلی مدل تأخیر فاز دوگانه، به همراه نتایج مدل های هذلولوی موج گرمایی و سهموی پنز، رفتار پخش و موج گونه ای انتقال حرارت در بافت پوست تحت شار حرارتی ثابت، پالسی و نوسانی بررسی شده است. نتایج بیانگر تفاوت چشمگیر بین پیش بینی مدل های پنز، موج گرمایی و تأخیر فاز دوگانه از پاسخ دمایی بافت و آسیب گرمایی هستند. به صورتی که برای شار حرارتی پالسی، مقایسه بین مدل های پنز و رژیم گرمایی شار موجود مدل تأخیر فاز دوگانه در پیش بینی زمان های سوختگی بیانگر این مطلب است که وجود زمان تأخیر فاز گرادیان دما، زمان های سوختگی درجه اول و دوم را حدود %35 کاهش داده است. هم چنین بررسی این مطلب بین مدل های موج گرمایی و رژیم گرمایی گرادیان موجود مدل تأخیر فاز دوگانه بیانگر این است که وجود ، منجر به %22 کاهش در زمان های سوختگی شده است. برای شار حرارتی نوسانی نیز، نتایج نشان می دهند که پاسخ دمایی سطح پوست به فرکانس های پایین گرمایش حساس تر است. هم چنین وجود ?t در مدل تأخیر فاز دوگانه، کاهش عمقی از بافت که اثر گرمایش سطح را هنگام افزایش فرکانس گرمایش احساس می کند، %76/11 نسبت به این کاهش در مدل های موج گرمایی و پنز کمتر کرده است. در حالی که مقایسه مدل های پنز و موج گرمایی نشان می دهد که وجود زمان آسایش گرمایی شار گرما روی این کاهش عمق تأثیری ندارد.

پرتاب با کمک هوای فشرده در زیر آب دارای مکانیزم پیچیده و شامل پارامترهای موثر زیادی است. در این تحقیق پس از استخراج روابط ترمودینامیکی، هیدرودینامیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم و حل دستگاه معادلات مربوطه، به مطالعه میزان تاثیر پارامترهای موثر در پرتاب پرداخته شده است. نتیجه آن بود که حدود 90% از رفتار فرآیند پرتاب در گرو نحوه باز و بسته شدن شیر شلیک هوای فشرده است. لذا به دنبال بهینه ترین پروفیل تغییرات دریچه شیر برحسب زمان در اعماق مختلف آب پرداخته شد. به طوری که با اطلاعات تجربی از عملکرد سامانه واقعی مطابقت داشته باشد. مواردی همچون سرعت خروج پرتابه از دهانه جلویی دستگاه پرتاب، شتاب مجاز وارد بر پرتابه، فشار مجاز داخل لوله پرتاب، فشار لوله پرتاب در لحظه خروج از دهانه، فشار باقیمانده در کپسول پرتاب گر، مبنای تایید آنالیز سامانه پرتاب بر اساس اطلاعات واقعی هستند. پروفیل زمانی باز شدن شیر به صورت تابع ریاضی چندجمله ای و پروفیل زمانی بسته شدن شیر به صورت تابع کسینوسی تخمین زده شد و ضرایب این توابع با توجه به پارامترهای کنترلی پرتاب برای 5 عمق 10، 50، 100، 150، 200 متری آب بدست آمد. بهینه سازی در چنین سیستم هایی فرآیندی بسیار وقت گیر و پرزحمت است. یافتن روشی برای ساده سازی مدل حاکم بر سیستم، از جمله اصلی ترین اهداف این پروژه به حساب می آید. پس از تحلیل سیستم پرتاب پوزیتیو هوای فشرده در زیرآب، صحت فرضیات ساده کننده مسئله را با کمک شبیه سازی در نرم افزار فلوئنت بررسی نمودیم. شبیه سازی در این نرم افزار طی چند مرحله انجام گرفت. در هر مرحله صحت پاره ای از فرضیات بررسی شد. با توجه به طولانی بودن زمان شبیه سازی در نرم افزار، تغییرات پارامترهای پرتاب در طی فرآیند، به عنوان نمونه در عمق 100 متری آب به صورت دوبعدی متقارن محوری در فلوئنت تعیین و با نتایج تحلیل معادلات مقایسه گردید. در ادامه به بررسی شرایط مدل سازی و شبیه سازی سه بعدی فرآیند در نرم افزار پرداخته شد. باتوجه به محدودیت زمانی در این پروژه، امکان حل کامل مدل سه بعدی وجود نداشت. لذا تعدادی از نتایج میانی حل ارائه گردید.

پیل سوختی یک وسیله الکتروشیمیایی است که با انتقال گازهای واکنشگر ( اکسیژن و هیدروژن) در آن، انرژی شیمیایی یک سوخت به انرژی الکتریکی تبدیل می گردد. دیگر محصولات تولیدی در پیل سوختی آب و گرما بوده که به بیرون از پیل انتقال می یابد. در این رساله، سیستم تغذیه سوخت آند پیل سوختی غشا پلیمری به وسیله اجکتور نازل همگرا، مطالعه شده است. این سیستم برای کاهش توان پارازیتی پیل، بازگشت دوباره سوخت و استفاده از انرژی پتانسیل فشاری مخزن سوخت بسیار موثر است. با انتخاب یک مدل دو بعدی تقارن محوری تک فاز و دوفاز برای اجکتور، معادلات حاکم شامل: بقا جرم، ممنتم، انرژی و ... با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شده اند و مدل عددی حاضر با نتایج تحلیلی موجود در مقالات مقایسه و صحت شبیه سازی عددی تائید شده است. برای بررسی تاثیر آب مایع در جریان ثانویه اجکتور، نتایج عددی جریان تک فاز با نتایج جریان دوفاز مقایسه شده است و نتایج نشان می دهد که از مقدار ناچیز آب مایع می توان صرفه نظر کرد و تحلیل اجکتور به صورت تک فاز مورد صحت مسئله واقع می شود. پس از تحلیل جریان درون اجکتور به بهینه سازی پارامترهای هندسی اجکتور در جهت افزایش عملکرد آن توسط شبکه های عصبی و الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. در این رساله نیز تاثیر پارامترهای عملکردی پیل شامل افت فشار گاز در کانال سوخت سمت آند، فشار عملکرد پیل سوختی و دمای عملکرد پیل بر عملکرد اجکتور بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با کاهش افت فشار پیل، عملکرد اجکتور بهبود یافته و حتی در فشار جریان اولیه پایین تر، افزایش عملکرد بهتر خواهد بود این مزیت خوبی می باشد که در فشار پایین تر ماکزیمم نسبت دبی جرمی جریان ثانویه به جریان اولیه بدست می آید. با افزایش فشار و دمای کارکرد پیل نیز عملکرد اجکتور بهتر خواهد شد؛ هر چند که حساسیت عملکرد اجکتور به افزایش فشار کارکرد، بسیار بیشتر است. در آخر نیز عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با استفاده از سیستم تغذیه سوخت اجکتوری و کمپرسوری مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که سیستم تغذیه سوخت اجکتوری تاثیر به سزایی بر راندمان پیل سوختی غشا پیلمری دارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

جریانهای تراکم پذیر با سرعتهای زیاد با استفاده از مدلهای تلاطم جبری و دو معادله ای مورد ارزیابی قرار گرفته و یک روش شبیه سازی تلاطم برمبنای مقیاس طولی ارئه شده است . یک برنامه کامپیوتری برای حل عددی جریان آرام و متلاطم با فرضهای گاز کامل، متعادل و نامتعادل ترمودینامیکی براساس روش حل ریمان روو با دقت مکانی مرتبه دوم به صورت صریح و ضمنی تدوین شده است . ابتدا اثر محدود کننده ها و شرایط انتروپی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و با انتخاب محدودکننده مناسب برای جریانهای تراکم پذیر مختلف ، مدل تلاطم مورد ارزیابی قرار گرفته اند. برای کاهش زمان محاسبات در جریانهای ابرصوتی(خصوصا" برای جریانهای با واکنش های شیمیایی)، یک روش انطباق شبکه با استفاده از حل معادلات پویسان بر مبنای طول قوس خطوط شبکه ارائه گردیده است . این روش برای جریان روی دماغه کروی با فرضهای گاز کامل، متعادل و نامتعادل ترمودینامیکی به خدمت گرفته شده است . همواری و سرعت همگرایی این روش بسیار خوب است و برای اتصال به برنامه کامپیوتری مناسب می باشد.