در مقاله حاضر حل عددی جریان آشفته با خواص متغیرسیال به همراه انتقال حرارت در یک مبدل زمین گرمایی از نوع هم محور در چند هندسه مختلف در نظر گرفته شده است. ابتدا با بررسی برخی کارهای علمی گذشته به اهمیت استفاده از این نوع انرژی اشاره شده است. یکی از نرم افزار های مورد استفاده در این زمینه معرفی شده و نتایج یک مدل آن با نتایج نرم افزار فلوئنت برای همان مدل مقایسه شده است. در ادامه به کمک نرم افزار فلوئنت به تحلیل نتایج برای شرایط گوناگون پرداخته شده است. در مدلسازی جریان آشفته از مدل sst k-ωاستفاده شده است. افت فشار برای نسبت قطر¬های مختلف مبدل به دست آمده است. تغییرات مقادیر ضرایب انتقال حرارت جابجایی دیواره ها در جریان حلقوی و توزیع دمای جریان در راستای عمق با تغییر نسبت قطر ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که به ازای افزایش مقاومت حرارتی در دیواره درونی، دمای خروجی افزایش می¬یابد. تولید آنتروپی کل برای نسبت قطرهای مختلف و با مقاومت های حرارتی متغیر در دیواره درونی به دست آمده است و به بررسی تغییرات نسبت قطر بهینه با تغییر مقاومت عایق در دیواره درونی پرداخته شده است. با افزایش مقاومت حرارتی در دیواره میانی کمینه آنتروپی و شعاع بهینه در نسبت قطر های بالاتر اتفاق می¬افتد. هر چه مقاومت حرارتی در دیواره میانی افزایش یابد تأثیر بخش اتلاف حرارتی در تولید آنتروپی و به دست آوردن نسبت قطر بهینه کمتر می شود و در نتیجه نسبت قطر هایی که در آن مینیمم تولید آنتروپی و مینیمم افت فشار اتفاق می افتد، به هم نزدیکتر می شود. در ادامه با استفاده از نانو سیال آب/اکسید آلومینیوم و آب/ اکسید مس که عملکرد حرارتی قابل قبولی را در مقایسه با نانوسیالات دیگر دارد، برای مقادیر مختلف کسر حجمی نانوسیال، تغییرات پارامترهای اصلی مورد بررسی قرار گرفته است. با افزودن نانو سیال، افزایش چشمگیری در انتقال حرارت مبدل و نیز همچنین افت فشار در مبدل اتفاق می افتد.

هدف از این تحقیق، بدست آوردن مشخصه های سیستم کنترل بردار تراست با چهار تیغه ی منحرف کننده عمود بر هم در داخل پوشش و قرار گرفته در قسمت عقب نازل موتور موشک می باشد. از اینرو، به منظور دریافت درک روشنی از رفتار جریان تراکم پذیر لزج اطراف تیغه ی سه بعدی، در ابتدا، آنالیز عددی و تحلیلی میدان جریان مافوق صوت پیرامون ایرفویل دوگوه ای انجام شد. سپس، شبیه سازی های عددی سه بعدی به منظور تعیین مشخصه های سیستم انجام شدند. معادلات سه بعدی ناویر استوکس به همراه مدل آشفتگی rng k-? با شبکه بندی نامنظم حل شدند. تمام مشخصه های اساسی جریان شامل تداخل دینامیکی سیال، تداخل موج های شوک تولید شده توسط تیغه ها بر روی دیواره ی پوشش و عملکرد آئرودینامیکی تیغه های قرار گرفته در داخل پوشش با حل عددی بدست آمدند. همچنین اثر تغییر پارامترهای زوایای پیچ و یاو تیغه ها، فشار محفظه و نیم زاویه راس تیغه بر نیروی جانبی کل و افت تراست سیستم بدست آمد. نتایج حاصل از تغییر زوایای پیچ و یاو تیغه ها بدین گونه بدست آمد که با افزایش آنها، ناحیه بیشتری در صفحه خروجی نازل تحت تاثیر شوک های مایل تشکیل شده توسط تیغه ها قرار گرفت که باعث کاهش بیشتری در ممنتوم خروجی شد و در نهایت افت تراست کل را به همراه داشت. همچنین با انحراف تیغه ها تا زاویه 30 درجه، به دلیل افزایش اختلاف فشار بین سطوح رو به باد و پشت به باد تیغه ها، نیروی جانبی کل سیستم به حداکثر مقدار خود رسید، اما پس از آن با انحراف بیشتر تیغه ها، کاهش یافت که یک علت آن کاهش عدد ماخ در قسمت پشت تیغه ها به سبب اشغال سطح وسیعی از خروجی نازل توسط تیغه ها بدست آمد و دلیل دیگر آن نیز افزایش ناگهانی نیروی جانبی تولید شده توسط پوشش به علت تقاطع شوک-شوک بر روی دیواره اش بود، از آنجا که این نیرو در خلاف جهت نیروی جانبی تولید شده توسط تیغه ها بود، نیروی جانبی کل را کاهش داد. با بررسی نتایج حاصل از افزایش نیم زاویه راس تیغه ها نیز مشاهده شد که در هر زاویه حمله، با افزایش نیم زاویه راس، نیروی جانبی و تراست کل سیستم کاهش یافته است. تیغه منحرف کننده به علت دارا بودن ضخامت، اختلاف فشاری بین قسمت جلویی و عقبی اش بوجود می آورد. این اختلاف فشار منجر به تولید نیروی درگ نامطلوب می شود، که افت تراست کل و نیروی جانبی کل را به همراه دارد. هرچه نیم زاویه راس تیغه افزایش یابد، ضخامت آن بیشتر شده و در نتیجه به علت افزایش اختلاف فشار بر روی آن، نیروی درگ نامطلوب نیز بیشتر می شود. در نهایت با زیاد شدن نیروی درگ تراست کل و نیروی جانبی کل کاهش بیشتری می یابند. اثر تغییر پارامتر فشار محفظه بر نیروی جانبی و تراست کل نیز بدین صورت است، که با افزایش فشار محفظه، دبی جرمی جریان افزایش یافته که این منجر به افزایش نیروی جانبی و تراست کل می شود.