در رساله حاضر، تأثیر قرار دادن یک صفحه کنترل کننده عمودی در بالادست جریان برای کاهش نیروهای سیالاتی اعمالی بر روی سیلندرهای مربعی شکل در محدوده جریان آرام و آشفته بررسی شده است. کلیه نتایج حاصله، با استفاده از یک کد حجم محدود مبتنی بر الگوریتم سیمپل سی و شبکه جابجانشده بدست آمده است. همچنین، از مدل توربولانسی برای مدلسازی جریان مغشوش استفاده شده است. در فصل اول و دوم این رساله، مروری بر مفاهیم اولیه و انواع روشهای کنترل جریان انجام شده است و پس از آن در فصل سوم جزئیات مسئله مورد تحقیق، معادلات حل شده، مدل های توربولانسی و روش عددی مورد استفاده در تحقیق حاضر شرح داده شده است. در فصل چهارم، ابتدا در محدوده جریان آرام، حالت بهینه (صفحه کنترل کننده با ارتفاع نصف طول ضلع سیلندر مربعی شکل در فاصله سه برابر طول ضلع سیلندر از آن قرار گیرد) برای کاهش نیروهای سیال بر روی تک سیلندر در عدد رینولدز 160=re ارائه شده است. سپس تاثیر عدد رینولدز 200~50=re بر کنترل جریان برای شرایط بهینه بررسی گردیده است. در مرحله آخر، تاثیر صفحه کنترل کننده بر جریان گذرنده از دو سیلندر پشت سرهم در عدد رینولدز 160=re مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل پنجم ابتدا برای اطمینان از اعتبار نتایج بدست آمده از مدل توربولانسی ، نتایج شبیه سازی شده توسط این مدل در رساله حاضر برای تک سیلندر و همچنین دو سیلندر مربعی شکل (بدون صفحه کنترل کننده) با نتایج مدلهای توربولانسی k-? در کار حاضر و دیگر نتایج منتشر شده عددی (les) و تجربی مقایسه شده است. سپس بررسی جریان بر روی تک سیلندر مربعی شکل در حضور صفحه کنترل کننده در عدد رینولدز 56000=re بررسی شده است. نهایتا، در فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهاد برای کارهای بعدی ارائه شده است. نتایج این تحقیق نشان دادند که استفاده از صفحه کنترل کننده عمودی در بالا دست جریان موجب می شود تا نیروهای اعمالی بر روی سیلندر به میزان زیادی کاهش یابند. از جمله، میزان کاهش نیروی پسای کل در حالت تک سیلندری در جریان آرام 2/37 درصد و در حالت آشفته 64/53 درصد نسبت به حالت بدون کنترل کننده است. علاوه بر آن، استفاده از صفحه کنترل کننده به میزان زیادی از نوسانات نیروهای برآ و پسا بر روی سیلندر می کاهد.

در یاتاقان های لغزشی هنگامی که سرعت محور پایین است و یا بار محور زیاد باشد، چرخش محور به تنهایی نمی تواند لایه روانکار را بین محور و پوسته یاتاقان ایجاد نماید و در نتیجه تماس سطح با سطح اتفاق می افتد. این مشکل در یاتاقان های هیدرواستاتیکی با پمپ کردن روانکار به درون یاتاقان بر طرف می گردد. به منظور پخش فشار روانکار بر روی محور و بالا رفتن توانایی حمل بار لازم است که روانکار ابتدا به درون حوضچه انتقال یابد و از آنجا فشار را بر روی محور وارد نماید. طراحی یاتاقانهای لغزشی هیدرواستاتیکی روند پیچیده ای است که به انتخاب دقیق پارامترهایی مثل هندسه مناسب یاتاقان، تعداد و نوع حوضچه ها و فشار منبع بستگی دارد. در این تحقیق سعی بر آن است تا با استفاده از نرم افزار فلوئنت تأثیر تعداد و نوع حوضچه در عملکرد یاتاقان هیدرواستاتیکی بررسی شود و بهینه ای برای آنها بدست آورده شود.

بحث طراحی ساختمانهای بتنی در برابر حریق برای اولین بار در کشور در مبحث نهم مقررات ملی مطرح گردیده است. بمنظور ارزیابی ضوابط این آیین نامه در مورد ستونها، در این تحقیق به کمک نرم افزار ansys به مدلسازی و تحلیل حرارتی چند نمونه ستون میانی و کناری و همچنین چند نمونه تیر با سه وجه کامل داخل سقف و تیر عمیق با ابعاد و ضخامت پوشش و درصد آرماتور مختلف از یک طبقه از ساختمان درمعرض آتش استاندارد پرداخته شده است. پس از تحلیل حرارتی و یافتن دمای نقاط مختلف مقطع در طول زمان آتش سوزی، با استفاده از جداول فصل نوزدهم مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (رابطه بین مقاومت و دما) کاهش مقاومت فولاد و بتن تعیین شده و نمودار کاهش مقاومت محوری ستون به مقاومت اولیه و همچنین کاهش مقاومت خمشی تیر به مقاومت اولیه بدست آمده است. با استفاده از نمودارهای بدست آمده مدت زمان مقاومت ستونها و تیر ها در برابر حریق ارزیابی و با ضوابط مبحث نهم مقایسه شده است و در پایان به نتیجه گیری وذکر چند پیشنهاد پرداخته شده است . باتوجه به نتایج بدست آمده، به نظر میرسد درطراحی سازه ها علاوه بربارهای ثقلی وجانبی اثر وقوع آتش سوزی نیز بایستی درنظر گرفته شود تا سازه توانایی کنترل خسارت را داشته باشد و آئین نام? طراحی ساختمانها دربرابر آتش به شکل کاملتری تدوین گردد.

با توجه به پیشرفت روز افزون صنعت در چند دهه اخیر، ذرات ریز مقیاس مورد توجه خاص قرار گرفته اند. جهت حل جریان حول یک نانو ذره نیاز به روش عددی مناسبی است که براساس پیوستگی جریان استوار نباشد. روش شبکه بولتزمن یکی از ابزارهای به روز و موثر درزمینه ی بررسی عددی پدیده هاست که محدودیت پیوستگی جریان بر آن اعمال نمی شود. هدف اصلی این پایان نامه، بررسی جریان حول یک نانو ذره توسط روش شبکه بولتزمن است. در این پایان نامه، ابتدا با بررسی جریان پوازیه داخل لوله و کانال، دقت روش تبادل ممنتم در محاسبه نیرو روی سطوح صاف نشان داده شد. سپس جریان داخل حفره های مستطیلی و نیم دایره ای مورد بررسی قرار گرفت. جهت معتبر سازی کد نوشته شده در زمینه اعمال شرط مرز منحنی از تحلیل جریان حول استوانه بین دو صفحه موازی استفاده شد و توانایی و دقت روش یو مرتبه 2 نسبت به سایر روشهای اعمال شرط مرز منحنی نشان داده شد. در ادامه، جریان حول یک استوانه و کره آزاد (بررسی شرط تقارن محوری) مورد بررسی قرار گرفت و توانایی روش تبادل ممنتم در محاسبه نیرو روی سطوح منحنی نیز مشخص گردید. جهت تکمیل بررسی سطوح منحنی به تحلیل جریان حول یک ایرفویل پرداخته شد. در ادامه، کلیه مسائل مطرح شده، در حالت ریز مقیاس مورد بررسی قرار گرفتند. پس از بررسی جریان داخل میکرو کانال و میکرو لوله توانایی روش طیفی 1، dsbc، dmbc، cbc جهت اعمال شرط لغزش بر روی سطح صاف مشخص گردید. سپس جریان داخل یک میکرو حفره مربعی و نیم دایره ای تحلیل شد. در آخر جریان حول یک میکرو استوانه آزاد و یک نانو ذره با اعمال شرط مرز منحنی، شرط لغزش و شرط تقارن محوری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از دقت روش dmbc جهت اعمال شرط لغزش بر روی سطوح منحنی بود. جهت معتبر سازی نتایج از نتایج تحلیلی در اعداد رینولدز کوچک استفاده شد. در نهایت پس از بررسی تاثیر عدد رینولدز و عدد نادسن بر ضریب درگ و با محاسبه ضریب کانینگهام، تاثیر لغزش بر روی ضریب درگ مشخص گردید. نتایج حاصل نشان دهنده تصحیح ضریب کانینگهام و اضافه نمودن ضریبی از عدد رینولدز در این رابطه بود. لازم به ذکر است که نتایج به دست آمده در کلیه مراحل، همخوانی مناسبی با نتایج مراجع معتبر داشتند.

امروزه استفاده از مبدلهای حرارتی در صنعت غیر قابل انکار است. در این میان مبدلهای حرارتی لوله پره دار به دلیل میزان انتقال حرارت زیاد آن از اهمیت ویژه ای برخوردارند و کاربردهای گوناگونی دارند. برای مثال می توان به رادیاتور خودرو، سیستمهای سرمایش و گرمایش و ... اشاره نمود. از این رو چگونگی رفتار این مبدلها نسبت به تغییراتی که بر روی ورودی ها اعمال می شود، ما را در طراحی هر چه بهتر اینگونه مبدلها برای شرایط مختلف یاری می دهد. عدم استفاده مناسب از مبدلهای حرارتی می تواند باعث ایجاد خساراتی در سیستم شود. در این پایان نامه پاسخ یک مبدل حرارتی لوله پره دار بر اثر تغییرات پله ای که بر روی ورودی ها اعمال می شود، به صورت تجربی بررسی می شود. پس از انتخاب پمپ و فن و مبدل و قطعات مناسب دستگاه را مونتاژ نموده و سپس به انجام آزمایش می پردازیم. آزمایش برای چهار حالت زیر انجام می شود: 1) تغییر پله ای دبی هوای ورودی 2) تغییر پله ای دبی آب ورودی 3) تغییر پله ای دمای آب ورودی 4) تغییر پله ای دمای آب ورودی از حالت تعادلی حالت تعادلی حالتی است که دمای آب و هوای ورودی یکی باشد در این حالت هیچگونه انتقال حرارتی وجود ندارد و بنا بر این دماهای خروجی نیز یکسانند. با افزایش پله ای دبی هوای ورودی، دمای هوای خروجی، ابتدا یک کاهش شدید از خود نشان می دهد و سپس به صورت نمایی تغییر می کند ولی دمای آب از ابتدا به صورت نمایی تغییر می کند. دمای آب خروجی بر اثر افزایش پله ای دبی آب ورودی ابتدا به شدت و سپس به صورت نمایی افزایش می یابد ولی تغییر دمای هوای خروجی در این حالت از ابتدا به صورت نمایی خواهد بود. در حالتی که دمای آب ورودی به صورت پله ای افزایش یابد مشاهده می شود که دمای آب و هوای خروجی هر دو از ابتدا به صورت نمایی تغییر خواهد کرد. باید متذکر شد که مبدل حرارتی استفاده شده در این آزمایش، یک رادیاتور خودرو پراید بوده است که لوله ها و پره ها به ترتیب از جنس مس و برنج بوده و ابعاد آن (cm) 33 * 38 * 2/4 می باشد.

ثابت ماندن فشار کندانسور در نیروگاه های بخار اهمیت زیادی دارد زیرا فشار کندانسور با پس فشار توربین برابر است. با تغییر پس فشار توربین، توان تولیدی در راندمان نیروگاه تغییر می کند. فشار کندانسور تابعی از میزان خنک سازی آن است. این خنک سازی توسط برج خنک کن انجام می شود. عملکرد برج خنک کن با جریان طبیعی، بسیار متاثر از شرایط محیطی از قبیل دما و سرعت باد است. در پایان نامه حاضر عملکرد برج خنک کن نیروگاه سیکل ترکیبی یزد در هنگام وزش باد بررسی شده و راهکارهای اصلاحی نیز مورد توجه قرار گرفته است. نخست عملکرد برج بدون وزش باد به صورت عددی شبیه سازی شده و نتایج با داده های تجربی موجود، تایید شده است. با وزش باد نتایج شبیه سازی مشخص شده است که در سرعت های کمتر از m/s5، افزایش سرعت باد باعث کاهش عملکرد برج می شود ولی در سرعت های بیشتر از m/s5 عملکرد برج بهتر می شود. در سرعت های زیاد باد، قسمت عمده جریان وارد شده به برج، به طور افقی از رادیاتور های پشتی خارج می شود. بدین معنی که هوای گرم داخل برج از روی رادیاتورهای پشتی عبور نموده و از برج خارج می شود، در نتیجه به دلیل کاهش اختلاف دمای رادیاتورهای این ناحیه و هوا، از قدرت سرمایی این رادیاتورها کاسته می-شود. همچنین به دلیل عبور جریان هوا به صورت مماسی روی رادیاتورهای کناری و کاهش فشار هوا مطابق قانون برنولی در این ناحیه، این دسته از رادیاتورها با کاهش شدید مکش هوا روبرو هستند و در نتیجه این رادیاتورها جزء بحرانی ترین رادیاتورها به حساب می آیند. با بستن لوورهای ورودی جریان هوای برج با یک نظام خاص، می توان الگوی جریان داخل برج را کنترل نمود و از خروج جریان هوا به صورت افقی از رادیاتورهای پشتی جلوگیری نمود و همچنین میزان جریان هوای ورودی رادیاتورهای کناری را افزایش داد. این موضوع به طور عددی شبیه سازی شده است و افزایش 16 درصدی بهبود خنک کاری برج پیش بینی شده است. همچنین رفتار غیر دائم برج با تغییر سرعت باد نیز بررسی شده است.

با توجه به اهمییت استفاده از سیال غیرنیوتنی در صنعت، در این پژوهش به تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت سیال غیرنیوتنی در یک لوله شیاردار و فنردار در حالت سه بعدی به کمک نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. محدوده جریان سیال آرام در نظر گرفته شده است. در این پژوهش موارد زیر مورد بررسی قرار گرفته شده آست: 1- تاثیر عدد رینولدز 2- شرایط مرزی دما ثابت و شار ثابت 3- اثرات شیار و فنر 4- اثرات دما نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز عدد ناسلت در طول لوله افزایش می یابد. با مقایسه عدد ناسلت لوله فنردار با لوله صاف مشاهده می شود که عدد ناسلت به علت ایجاد فنر افزایش یافته و بیشترین نسبت عدد ناسلت لوله فنردار به لوله صاف در شرط مرزی دماثابت برای گام 20 و ارتفاع فنر 1.5 میلی متر برای رینولدز 918 و برابر با 19/2 می باشد. همچنین با مقایسه عدد ناسلت لوله شیاردار با لوله صاف مشاهده می شود که عدد ناسلت به علت ایجاد شیار افزایش یافته و بیشترین نسبت عدد ناسلت لوله شیاردار به لوله صاف در شرط مرزی دماثابت برای گام 20 و عمق شیار 2 میلی متر برای رینولدز 307 و برابر با 32/2 می باشد. با مقایسه افت فشار لوله فنردار با لوله صاف مشاهده می شود کمترین افت فشار لوله فنردار به لوله صاف در شرط مرزی شار ثابت برای گام 20 و ارتفاع فنر 1.5 میلی متر برای رینولدز 918 و برابر با 31/1 می باشد. همچنین با مقایسه افت فشار لوله شیاردار با لوله صاف مشاهده می شود کمترین افت فشار لوله شیاردار به لوله صاف در شرط مرزی دماثابت برای گام 60 و عمق شیار 2 میلی متر برای رینولدز 918 و برابر با 03/1 می باشد.

در این پایان نامه به کاربرد روش عددی شبکه بولتزمن در شبیه سازی جریان سیال غیر نیوتنی پرداخته شده است. این رساله ضمن ارایه معرفی مختصری در راجع به روش شبکه بولتزمن، برخی از معادلات ساختاری که برای سیالات غیر نیوتنی ارایه شده است را معرفی می‏نماید. در این بین، معادلات ساختاریی که جهت شبیه سازی سیالات غیر نیوتنی عمومیت بیشتری دارند مورد توجه قرارگرفته‏اند و در صورت امکان معادله حل تحلیلی این معادلات در جریان داخل کانال و یا لوله استخراج شده است. در ادامه استخراج معادلات حرکت سیال غیر نیوتنی از معادلات شبکه بولتزمن شرح داده شده و نتایج حل عددی حاصل از شبیه سازی ارایه شده است. در شبیه سازی‏هایی که به کمک روش شبکه بولتزمن صورت گرفته، ابتدا جریان نیوتنی بین دو صفحه تخت و جریان کوئت با شرایط مرزی متفاوت به عنوان مسئله نمونه مد نظر گرفته شده و نتایج حل عددی ارایه شده است. در آخر جریانی که برای آزمودن کد شبیه سازی شده است، جریان درون یک حفره ی مربعی با سرپوش متحرک است. هرچند این جریان حل تحلیلی ندارد، اما جریان به دفعات توسط روش های عددی مرسوم حل شده است. علت انتخاب این جریان آن است که برخلاف هندسه ی ساده مسأله، جریان درون آن به علت حضور هم زمان بسیاری از پدیده های مهم از جمله گردابه های گوشه، حالت دو بعدی، شرایط آشفته و ... ارزشمند بوده و این موضوع آن را به صورت یکی از موضوعات تحقیقاتی پراهمیت تبدیل کرده است. همچنین پارامتر‏های مختلف بر دقت و سرعت حل عددی از دیگر مطالب ارایه شده در این رساله است. لازم به ذکر است استخراج معادلات حرکت سیالات غیر نیوتنی از معادلات شبکه بولتزمن به طور کامل و واضح و همچنین حل عددی جریان سیال غیر نیوتنی درون حفره در شاخصه‏های مختلف سیال از جمله نوآوری‏های این پایان نامه می‏باشد.

نیروگاه های سیکل ترکیبی به خاطر بازده حرارتی بالا، عملکرد سازگار با محیط و زمان کوتاه برای ساخت، به طور فزاینده ای مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از مزایای هر دو سیکل ترمودینامیکی، از یکی کردن توربین گاز و بخار حاصل می گردد. سیکل ترکیبی با بازیافت انرژی گرمایی خروجی توربین گاز و استفاده از آن برای تولید بخار، منجر به بازده حرارتی بسیار بالا می گردد. بویلر بازیاب با اتصال بین توربین گاز و بخار، ستون فقرات نیروگاه های سیکل ترکیبی را تشکیل می دهد. عملکرد بویلر بازیاب روی عملکرد کلی سیکل ترکیبی اثر می گذارد و برای بهینه سازی عملکرد بویلر بازیاب نیاز است که هریک از اجزاء بویلر بازیاب را مورد مطالعه قرار داده و تأثیر آن را روی کل سیستم بررسی کرد. افت بازده در یکی از اجزاء بویلر بازیاب ممکن است باعث افت بازده در جزء دیگر شود و بازده کلی سیکل ترکیبی را کاهش دهد. داشتن یک جریان یکنواخت در طول حرکت گازهای داغ در سرتاسر مسیر موجب توزیع یکنواخت دما در ورودی مبدل های حراتی موجود گشته و در نتیجه عملکرد بهینه بویلر بازیاب را به همراه خواهد داشت. هدف تحقیق حاضر استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی جهت بررسی جزئیات جریان طرف گاز بویلر بازیاب نیروگاه سیکل ترکیبی یزد می-باشد. داشتن جزئیات جریان سمت گاز و تحلیل آن موجب خواهد شد تا در صورت مشاهده نقاط با جریان غیریکنواخت، تمهیداتی برای یکنواخت تر نمودن جریان گاز در طول مسیر ارائه شود. شبیه سازی جریان گازهای داغ برای دو وضعیت کاری نیروگاه سیکل ترکیبی انجام شده است. وضعیت اول زمانی است که بویلر بازیاب غیر فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بدون ورود به بویلر بازیاب از طریق دودکش بای پس به اتمسفر تخلیه می شوند. وضعیت دوم زمانی است که بویلر بازیاب فعال است و گازهای خروجی از توربین گاز بعد از عبور از مبدل های حرارتی موجود در مسیر از طریق دودکش اصلی (دودکش بویلر بازیاب) به اتمسفر تخلیه می-شوند. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب غیر فعال است نشان می دهد که طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز باعث تشکیل جریان های چرخشی بزرگی در این ناحیه شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که در جریان گاز داخل دودکش بای پس الگوهای چرخشی از جریان وجود دارد که افت فشار و غیریکنواختی در دما را به همراه دارد. نتایج شبیه سازی ها در وضعیتی که بویلر بازیاب فعال است نشان می دهد در دهانه ورودی بویلر بازیاب جریان های گردابه ای تشکیل شده اند که این باعث توزیع غیریکنواخت جریان در روی مبدل های حرارتی و مشعل های احتراق شده است. توزیع سرعت روی اولین سطح حرارتی نشان می دهد که یک ناحیه سرعت بالا در روی این سطح حاصل شده است که ناشی از طراحی نامناسب دهانه انبساطی مجرای خروجی توربین گاز در بالادست بویلر بازیاب می باشد. همچنین بررسی نتایج در دودکش بویلر بازیاب نشان می دهد که اتصال نامناسب بدنه بویلر بازیاب به دودکش بویلر بازیاب باعث جدایش در جریان و تشکیل ناحیه های با فشار منفی شده است. از آنجا که از پارامترهای اساسی طراحی بویلر بازیاب توزیع یکنواخت جریان روی سطوح حرارتی است و دهانه ورودی در بالادست مبدل های حرارتی باید این توزیع یکنواخت جریان را حاصل کند. لذا برای رفع مشکلات عنوان شده موجود در طرح فعلی یک پیشنهاد اصلاحی ساده و عین حال قابل قابل اجرا ارائه شده است. پیشنهاد گردیده است که در دهانه ورودی بویلر بازیاب یک صفحه مشبک جهت کاهش غیریکنواختی جریان نصب گردد. نتایج شبیه سازی پس از اعمال طرح اصلاحی نشان می دهد که با نصب صفحه مشبک جریان های چرخشی در دهانه ورودی به میزان قابل توجهی کاهش یافته اند و یک توزیع یکنواخت تری از جریان روی سطوح حرارتی، مشعل های احتراق و در کل بهبود قابل توجهی در کیفیت جریان حاصل شده است. همچنین نتایج نشان می دهد که طرح اصلاحی به بهبود جریان در دودکش اصلی کمکی نکرده است.

از آنجا که در بررسی تعداد زیادی از مسائل مطرح در حوزه مهندسی شامل جریان سیال و انتقال حرارت، راه حل های تحلیلی وجود ندارد، مدل سازی و حل عددی این گونه مسائل موضوعی درخور توجه است. در روش های معمول حل عددی، مانند روش های اختلاف محدود و حجم محدود، معادلات ناویر- استوکس معادلات حاکم بر جریان هستند. ولی از آنجا که این معادلات تنها در رژیم جریان پیوسته حاکم هستند، در استفاده از آن ها محدودیت وجود دارد. روش شبکه بولتزمن، یکی از روش های نوین در شبیه سازی عددی مسائل است که پیوستگی جریان در آن نقشی ندارد. در تمام روش های حل عددی، تعداد گره های میدان حل در صحت و دقت نتایج نقش اساسی دارند و با افزایش تعداد گره ها نتیجه دقیقتری به دست می آید. ولی تراکم گره ها در نواحی خاصی از میدان حل مد نظر است. در روش شبکه بولتزمن استفاده از شبکه غیریکنواخت به سادگی امکان پذیر نیست. ولی به دلیل نیاز به دقت بالا در برخی نواحی میدان حل به ناچار افزایش تراکم شبکه نیاز است. استفاده از شبکه یکنواخت با تراکم بالا باعث افزایش تعداد گره های محاسباتی و انجام محاسبات اضافی در نواحی غیر مورد نیاز می شود. برای رفع این مشکل از روش چند بلوکی استفاده می شود. در این روش، می توان نواحی مورد نیاز با دقت بالا را با شبکه ریز و نواحی دیگر را با شبکه درشت پوشش داد. در این پایان نامه روش چند بلوکی بر روی روش شبکه بولتزمن پیاده شده است. در بررسی انواع مختلفی از جریان ها بهترین حالت بلوک بندی میدان حل انتخاب شده است. ابعاد بلوک ریز و نسبت تراکم شبکه بین بلوک ها در نواحی از میدان حل که که به دقت بالایی نیاز دارند به عنوان پارامترهای تأثیر گذار بر روی نتایج مطالعه شده است. در نهایت جریان بین دو صفحه موازی، جریان روی پله، جریان داخل تقاطع و حفره با درپوش متحرک و جریان حول استوانه و ایرفویل برسی شده است. همچنین از روش شبکه بولتزمن برای بررسی انتقال حرارت هدایتی، استفاده شده و با روش چند بلوکی ترکیب شده است و انتقال حرارت از مقاطع مربعی و زانوی 90 درجه مورد بررسی قرار گرفته است. در تمامی مسائل مورد بررسی نتایج به دست آمده با نتایج تجربی و عددی موجود تطابق خوبی دارند.

در این مطالعه جریان طبیعی و تراکم ناپذیر سیال غیرنیوتنی مدل پاورلا در حالت دائم و آرام در محفظه مکعب مستطیلی شیبدار به روش عددی شبیه سازی شده است. دیواره ی بالا، پایین، جلو و عقب محفظه عایق و دیواره های راست وچپ، دمای ثابتی دارند. برای تقریب چگالی از تقریب بوزینسک استفاده شده است. مدل پاورلا بیشترین کاربرد را در توصیف سیالات غیرنیوتنی لزج خالص دارد. این مدل به طور گسترده کاربرد داشته و طیف گسترده تری از سیالات را در بر می گیرد و شامل سیالات نیوتنی نیز می شود و نیز صدق بیشتری بر رفتار سیال در نرخ برش بالا خواهد داشت. بر این اساس در این تحقیق، بررسی مسائل محدود به سیالات لزج خالص مستقل از زمان بدون تنش تسلیم اوّلیه منطبق بر مدل پاورلا انجام شده است. از روش عددی حجم محدود برای تبدیل معادلات دیفرانسیل جزئی به روابط جبری که مقدار متغیّرهای وابسته را به گره های شبکه محاسباتی ارتباط می دهند، استفاده شده است. برای حل معادلات ناویر استوکس و پیوستگی از روش سیمپل سی برای ارتباط سرعت و فشار بهره برده شده است. اثر تغییرات زاویه ی شیب محفظه، شاخص پاورلا و عدد رایلی بر روی مشخّصه های جریان از قبیل توزیع عدد ناسلت بر روی دیواره، سرعت ماکزیمم روی خطوط وسط محفظه و خطوط جریان بررسی شده است. نتایج در کل نشان می دهد که برای محدوده ی زاویه، نسبت منظـر، عدد پرانتل، عدد رایلـــی و ضریب پاورلای بررسی شده، مقـادیر پارامتــرهای جریان و انتقال حرارتــی سیال برای ?=0^°، pr=10، ra=10e7 و 0/6= n بیشترین مقدار را دارد.

روش شبکه بولتزمن (lbm) یک روش محاسباتی است که توانایی مدل سازی جریان سیال و انتقال حرارت را دارد. تحلیل میدان جریان با مرزهای پیچیده، دستورات ساده برنامه نویسی و شرایط آسان برای پردازش موازی از مزیت های این روش است. هدف این پایان نامه، توسعه و بازنویسی یک کد کامپیوتری به زبان فرترن است که بتواند جریان سیال همراه با انتقال حرارت را در ابعاد بزرگ وریز مقیاس تحلیل کند. (کد موجود قبلی فقط جریان سیال بدون انتقال حرارت را تحلیل می کرد) .جریان آرام دوبعدی و تراکم ناپذیر و سیال نیوتونی و تک فاز است. در تحلیل جریان در ابعاد ریز مقیاس (جریان لغزشی) از شرط مستقیم و طیفی برای سرعت و شرط مستقیم و dsbc برای دما استفاده شده است. از شرط زو-هی سرعت ثابت و شرط دمای معکوس لغزشی برای شرط عدم لغزش روی دیواره ها و برای مرزهای ورودی و خروجی از شرط زو-هی سرعت ثابت و فشار ثابت استفاده شده است. از شبکه d2q9 در همه تحلیل های سیالاتی و حرارتی استفاده شده است. بعد از تدوین کد مورد نظر مسائل زیر تحلیل شده اند: 1)هدایت گرما در جسم جامد با مرزهای پیچیده 2)جریان پتانسیل روی اجسام با شکل پیچیده 3)جریان و انتقال حرارت بین دو صفحه موازی در ابعاد بزرگ و ریز 4)جریان جا به جایی طبیعی در یک محفظه با و بدون جسم داخلی با مرز پیچیده در ابعاد بزرگ و ریز در تمام موارد، نتایج با داده های تحلیلی و عددی موجود مقایسه شده است که در همه موارد دقت وتوانایی کد تهیه شده به اثبات رسیده شده است.

در سال های اخیر با دستیابی به توانایی تولید ذرات جامد با ابعاد نانومتر، ایده استفاده از نانوسیالات به عنوان سیال مبرد در صنایع و نیروگاه ها تقویت شده است. از عمده ترین مزایای این مواد می توان به بهبود انتقال حرارت سیستم های حرارتی، کوچکتر و سبکتر شدن سیستم ها و مبدل های حرارتی و کمتر شدن هزینه های عملیاتی اشاره نمود. تصور اولیه این بود که افزودن نانوذراتی با ضریب هدایت حرارتی بالاتر به سیال پایه، سبب افزایش ضریب هدایت حرارتی معادل نانوسیال نسبت به سیال پایه می شود و این منجر به افزایش انتقال حرارت این سیالات مبرد جدید خواهد شد. اما بیشتر کارهای انجام شده روی نانوسیالات نشان می دهد که افزایش ضریب هدایت حرارتی نمی تواند تنها عامل افزایش قابل توجه انتقال حرارت در نانوسیالات باشد و مکانیزم های مختلفی برای این افزایش پیشنهاد شده است. انتقال حرارت جابه جایی در نانوسیالات را می توان با دو روش تکفاز و دوفاز مدل کرد. اگرچه روش تکفاز ساده و کم هزینه است ولی چون خواص واقعی نانوسیالات دقیقاً مشخص نیستند، نتایج این روش معمولاً تطابق مناسبی با کارهای تجربی ندارد و یا محدود به شرایطی خاص بوده و قابل تعمیم نیستند. علاوه بر این به دلیل وجود عواملی از قبیل نیروی اصطکاک بین سیال و ذرات جامد و همچنین پخش برونی ذرات، سرعت لغزشی بین سیال و ذرات جامد صفر نیست. بنابراین به نظر می-رسد استفاده از روش دوفازی برای مدل کردن نانوسیالات، مناسب تر است. در تحقیق حاضر، از روش دوفازی اویلری- اویلری (مخلوط) برای بررسی جریان آرام و مغشوش نانوسیال آب- 3o2al درون لوله و کانال مربعی استفاده شده است. هدف اصلی در این تحقیق، بررسی اثر افزایش کسرحجمی ذرات و مهاجرت آنها بر میزان انتقال حرارت و ضریب اصطکاک نانوسیال در نواحی درحال توسعه و توسعه یافته جریان است. در این تحقیق نتایج نشان می دهد که برای جریان های آرام با افزایش کسرحجمی، اگرچه عدد ناسلت در ناحیه در حال توسعه افزایش می یابد ولی در ناحیه توسعه یافته مستقل از کسرحجمی ذرات است و به یک مقدار ثابت میل می کند. اما برای جریان های مغشوش همواره با افزایش کسرحجمی ذرات، مقدار عدد ناسلت نانوسیال نسبت به سیال پایه افزایش می یابد. همچنین نشان داده شده که به علت مهاجرت ذرات در نواحی نزدیک دیواره، ضریب اصطکاک نانوسیال نسبت به سیال پایه، افزایش قابل توجه ای نداشت. اگرچه مهاجرت ذرات در یک لوله متقارن است ولی در کانال مربعی به علت وجود گوشه های زاویه دار این تقارن به هم خورده و با نزدیک شدن به گوشه ها، مهاجرت ذرات بیشتر می شود.

تولید شبکه مناسب برای میدان هایی با هندسه های پیچیده و مرزهای متحرک، تاثیر زیادی بر دقت نتایج حاصله دارد. استفاده از شبکه های بی سازمان متداول ترین روش برای شبکه بندی میدان های با هندسه های پیچیده است. شبکه های مثلثی و کارتزین تطبیقی، دو نوع متداول از این دسته شبکه ها می باشند. از آنجا که شبکه کارتزین تطبیقی قادر است سلول ها را به صورت موضعی ریز نماید، می توان برای تولید شبکه میدان با مرز متحرک از این نوع شبکه استفاده نمود. در این پایان نامه تولید شبکه بی سازمان تطبیقی برای میدان جریان در حالت دو بعدی بررسی شده و شبکه کارتزین تطبیقی به دو روش ایزوتروپ و غیرایزوتروپ تولید شده است. در روش ارائه شده، امکان حرکت مرزها در جهت قائم که منجر به ایجاد دیواره قائم می گردد نیز وجود دارد و مشکل شبکه های باسازمان منحنی الخط در این خصوص مرتفع میگردد. در روش ایزوتروپ از ساختمان داده درخت چهارتایی و در روش غیرایزوتروپ از ساختمان داده بی سازمان استفاده شده است. در درخت چهارتایی با ایجاد یک لیست پیوندی بین برگ های درخت، در اکثر مراحل تولید شبکه عمل پیمایش درخت چهارتایی با عمل پیمایش یک لیست پیوندی جایگزین میگردد. در هر دو روش با حرکت مرزهای میدان در مناطق مورد نیاز شبکه ریز شده و در مناطق دیگری که شبکه ریز مورد نیاز نیست، شبکه بصورت اتوماتیک درشت می شود. مدل-های تهیه شده برای شبکه بندی سطح یک دریاچه و همچنین گودال آب شستگی که در مجاورت آستانه های بستر رودخانه ایجاد شده، بکاررفته و نتایج نشان می دهد که شبکه با کیفیت مناسب و ابعاد متناسب با نیاز در هر قسمت ایجاد شده است. همچنین مقایسه دو روش نشان دهنده کاهش چشمگیر حافظه مورد نیاز در روش غیرایزوتروپ نسبت به روش ایزوتروپ است، علاوه بر آن زمان مورد نیاز برای تولید شبکه غیرایزوتروپ به مراتب کمتر از زمان لازم برای شبکه غیرایزوتروپ است. هر چند در مواردی شبکه ایجاد شده در شبکه ایزوتروپ از کیفیت بالاتری برخوردار است.

از آنجا که در بررسی تعداد زیادی از مسائل مطرح در حوزه مهندسی شامل جریان سیال و انتقال حرارت، راه حل های تحلیلی وجود ندارد، مدل سازی و حل عددی این گونه مسائل موضوعی درخور توجه است. در روش های معمول حل عددی، مانند روش های اختلاف محدود و حجم محدود، معادلات ناویر- استوکس معادلات حاکم بر جریان هستند. ولی از آنجا که این معادلات تنها در رژیم جریان پیوسته حاکم می باشند، در استفاده از آن ها محدودیت وجود دارد. روش شبکه بولتزمن، یکی از روش های نوین در شبیه سازی عددی مسائل است که پیوستگی جریان در آن نقشی ندارد. در تمام روش های حل عددی، تعداد گره های میدان حل در صحت و دقت نتایج نقش اساسی دارند و با افزایش تعداد گره ها نتیجه دقیقتری به دست می آید. پایداری روش و اینکه بتوان از آن در گستره کاملی از اعداد رینولدز استفاده کرد جزء موارد مهمی است که در این پایان نامه مورد توجه قرار گرفته است. در روش قبلی که موسوم به روش شبکه بولتزمن با زمان منفرد بوده پس از حل مسئله در یک عدد رینولدز خاص، حل همان مسئله در رینولدزی دیگر نیاز به اصلاح تعداد سلول ها و پارامترهایی مانند سرعت شبکه داشته که قابلیت مقایسه نتایج در دو عدد رینولدز را تا حدودی تحت الشعاع قرار می داد. همچنین پایداری روش به شدت کم بوده و قادر به مدل سازی محدوده کمی از اعداد رینولدز است. حال آنکه با استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چند گانه به این موارد فائق آمده و بهبود روش کاملاً مشخص است. در نهایت جریان بین دو صفحه موازی، جریان روی پله و جریان داخل حفره با درپوش متحرک و جریان حول ایرفویل بررسی شده است. در تمامی این موارد نتایج به دست آمده با نتایج تجربی و عددی موجود تطابق خوبی داشتند.

در سال های اخیر تحقیقات بر روی اثر متقابل بین سیال و اجسام متحرک توجه زیادی را به خود جلب کرده است. شبیه سازی جریان در اطراف اجسام در حال حرکت به صورت دقیق و کارآمد، یک چالش بزرگ پیش پای تکنیک های عددی قرار می دهد و در حال حاضر، در اولویت مسائل دینامیک سیالات محاسباتی قرار دارد. زمانیکه یک هندسه پیچیده در دامنه حل غوطه ور می شود، بدلیل ایجاد شبکه ی محاسباتی نامطلوب و فرآیند پیچیده حل ناشی از وابستگی قوی بین گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان و اعمال شرایط مرزی، روش های معمول حل جریان در دینامیک سیالات محاسباتی، چندان کارآمد نیست. برای رفع این مشکل از روش مرزپوششی استفاده می شود. در این پـایان نامه، روش مرز شناور در چارچوب روش شبکه بولتزمن، پیاده سازی شده است. جریان داخل حفره به همراه یک مانع مربعی و یک مانع دایروی شبیه سازی شده است. نتایج حاصل نشان می دهد شکل گردابه های ایجاد شده، اندازه و محل آن ها به عدد رینولدز جریان، محل قرارگیری مانع و اندازه مانع بستگی دارد. با افزایش عدد رینولدز، گردابه های تشکیل شده قوی تر و نواحی جدایی جریان روی مانع، بزرگتر می شود. در ادامه جریان آزاد حول استوانه بررسی گردید. بسته به عدد رینولدز، الگوی جریان متفاوت شده است. با افزایش عدد رینولدز، ضریب دراگ استوانه، کاهش می یابد.جریان حول استوانه ساکن بین دو صفحه موازی، در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. در اعداد رینولدز 60 و 100 ریزش گردابه دیده می-شود. در نهایت جریان حول استوانه متحرک که حرکت طولی با سرعت ثابت و حرکت عرضی به صورت نوسانی انجام می دهد شبیه سازی شده است. در حرکت طولی، با توجه به اینکه استوانه با سرعت ثابت حرکت می کند، مثل آن است که استوانه ساکن باشد، و نتایج در زمان های مختلف مشابه هم هستند. در حرکت عرضی استوانه، نتایج مربوط به ضریب دراگ به صورت نوسانی بدست آمده است.

مبدل های حرارتی لوله پره دار خاص با تعداد ردیف لوله زیاد و لوله هایی با قطر خارجی بزرگ در محدوده وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. که به عنوان نمونه کاربردی از آن، می توان مبدل های حرارتی فورگو را نام برد. هندسه مورد مطالعه در این پژوهش یک مبدل حرارتی لوله پره دار با پره های ساده و لوله هایی با قطر خارجی در سه حالت شش ردیف لوله، نه ردیف لوله و دوازده ردیف لوله در نظر گرفته شده است. که توسط نرم افزار فلوئنت در حالت پایا با فرض جریان تراکم ناپذیر و آرام به صورت سه بعدی شبیه سازی گردیده است. نتایج نشان داد که اگر جریان با زاویه ای حداکثر تا 35 درجه وارد مبدل حرارتی مذکور شود تغییرات ایجاد شده در مقدار عدد ناسلت کمتر از 5 درصد می باشد که ناچیز بوده و قابل اغماض می باشد. همچنین اگر جریان ورودی با زاویه ای حداکثر تا 15 درجه وارد مبدل حرارتی مذکور گردد تغییرات ایجاد شده در میزان افت فشار کمتر از 5 درصد می باشد که قابل چشم پوشی است. بررسی ها نشان داد که افزایش تعداد ردیف لوله ها هیچ تاثیری بر روی مقدار عدد ناسلت و ضریب j کولبرن ندارد. ولی باعث افزایش قابل توجه مقدار افت فشار می گردد. همچنین با افزایش تعداد ردیف لوله ها میزان تغییر ایجاد شده در ضریب اصطکاک کمتر از 7 درصد می باشد. تحلیل ها روشن نمود که مولفه افقی سرعت جریان ورودی نقش اصلی را در تعیین مقادیر پارامترهای ناسلت، افت فشار، ضریب j کولبرن و ضریب اصطکاک دارا می باشد. مشاهده شد که مقدار عدد ناسلت در اولین ردیف از لوله ها که با جریان هوای ورودی تماس پیدا می کند نسبت به سایر ردیف ها بیشتر است. همچنین مقدار افت فشار در اولین و آخرین ردیف از لوله ها نسبت به سایر ردیف ها بیشتر می باشد.

با تعویض دریچه قلب کیفیت زندگی بیمار افزایش می یابد. اگر چه بیماری هر یک از دریچه های قلب می تواند باعث بروز مشکل شود، بیماری دریچه آئورت بیشتر شایع بوده و تأثیرات بیشتری بر روی سلامت فرد دارد. دریچه طبیعی آئورت دریچه ای بی همتاست که هیچ یک از دریچه های مصنوعی ساخته شده تاکنون کیفیت و کارکرد آن را نداشته اند. بر هم کنش سیال جامد در دریچه مکانیکی قلب همواره موضوعی چالش برانگیز در دینامیک سیالات محاسباتی بوده است.تا کنون روش های مختلفی جهت مدل سازی بر هم کنش سیال جامد در دریچه مکانیکی قلب ارائه شده است که هر یک دارای محاسن و معایبی می باشند.برخی مدل های ارائه شده دارای محدودیت در مدل سازی جابجایی های قابل توجه جسم جامد و برخی دیگر به دلیل نیاز به شبکه بندی مجدد ناحیه حل روش هایی زمان بر هستند. در این رساله هدف بررسی پارامترهای جریان عبوری از دریچه مکانیکی قلب در دو حالت آئورت مستقیم و آئورت با وجود سینوس های والسالوا، با در نظر گرفتن برهم کنش سیال جامد است.حل به کمک نرم افزار ansys cfxو استفاده از ماژول rigid body و شبکه بندی مجدد به کمک icem cfdانجام شده است. نتایج تحلیل نشان دهنده حساسیت بالای کارکرد دریچه به هندسه آئورتاست.دریچه در آئورت مستقیم نسبت به آئورت با وجود سینوس های والسالوا دیرتر باز شده و زودتر بسته می شود. بیشینه سرعت جریان عبوری از دریچه در حالت آئورت مستقیم بیشتر از آئورت با وجود سینوس های والسالوا است. باله های دریچه با وجود سینوس های والسالوا در زمان بسته شدن به مقدار کم نامتقارن می شوند. نتایج به دست آمده مطابقت خوبی با کارهای آزمایشگاهی قبل دارد.

در طبیعت و بسیاری از کاربردهای صنعتی، فرآیندهای همزمان حرارت و جرم بطور گسترده وجود دارد. تحلیل جریان سیال همراه با انتقال حرارت و جرم به دلیل وابستگی بین معادلات حاکم مشکل است. در این پایان نامه از روش شبکه بولتزمن برای حل معادلات حاکم بر جریان سیال، انتقال حرارت و انتقال جرم استفاده شده است. انتقال حرارت با و بدون انتقال جرم درون محفظه به صورت جریان طبیعی، انتقال جرم درون محفظه ای با وجود یک سیلندر درون آن، انتقال حرارت درون محفظه ای با دوران 90 درجه ای، انتقال جرم درون محفظه لرزان و انتقال جرم درون میکسر با وجود موانع مختلف در این پایان نامه بررسی شده است. در مسائل بررسی شده نتایج به دست آمده با نتایج عددی موجود تطابق خوبی داشته است. در گرمایش جزیی درون محفظه افزایش اندازه قسمت گرم، باعث تغییر الگوی جریان و دو گانه شدن گردابه شده است. در محفظه لرزان، لرزش محفظه باعث کاهش مدت زمان اختلاط شده است. در ترکیب انتقال حرارت و جرم با افزایش عدد لوییس مقدار شروود متوسط افزایش یافته در حالی که با افزایش عدد لوییس مقدار عدد ناسلت متوسط کاهش یافته است. ناهمواری درون میکسر باعث افزایش بازده اختلاط درون میکسر می شود و از بین سه شکل ناهمواری مستطیلی، دایره-ای و مثلثی، ناهمواری مستطیلی بیشترین میزان اختلاط را باعث می شود.

روش شبکه بولتزمن به عنوان یک روش عددی در حوزه مکانیک سیالات و انتقال حرارت امروزه توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. استفاده از روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چندگانه (mrt) نیز که برخی از نقص های روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی منفرد (srt) را رفع کرده و باعث بهبود آن شده نیز بر امتیازات این روش عددی می افزاید. به کارگیری روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چندگانه در جریان های همراه با انتقال حرارت، با هدف بهبود حل های ارائه شده به روش شبکه بولتزمن در اینگونه مسائل، از جمله مواردی است که باید مورد توجه قرار بگیرد. در کار حاضر نیز با به کارگیری روش mrt برای حل معادله مومنتوم، و حل معادله انرژِی به روش srt، به حل مسائلی شامل جریان جابه جایی اجباری بین دو صفحه موازی و جریان جابه جایی طبیعی در یک حفره مربعی پرداخته شده است. نتایج حاصل از کد کامپیوتری به کار رفته برای حل جریان جابه جایی اجباری بین دو صفحه موازی با حل معادله مومنتوم به روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چندگانه و حل معادله انرژی به روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی منفرد (mrt-srt)، تطابق خوبی با نتایج دقیق حاصل از حل تحلیلی داشت. بدینوسیله اعتباریابی کد کامپیوتری به کار رفته صورت گرفت. در ادامه با به کارگیری روش mrt-srt برای جریان بین دو صفحه موازی، مشاهده شد که برای داشتن حلی پایدار می توان عدد رینولدز را تا دو برابر نسبت به حالتی که روش srt-srt به کار گرفته شود، افزایش داد. همین بررسی برای جریان جابه جایی طبیعی در حفره انجام شد و امکان افزایش عدد رایلی تا ده برابر برای حالتی که از روش mrt-srt به جای srt-srt استفاده شود، وجود داشت. در همین مسئله وقتی از روش اختلاف محدود صریح (fd) برای حل معادله انرژی استفاده شد، امکان افزایش عدد رایلی تا پنج برابر نسبت به حالتی که از روش mrt-srt استفاده شود، وجود داشت. همچنین استفاده از روش mrt-fd حدود 42 درصد کاهش را در زمان اجرای کامپیوتر در پی داشت.

تاکنون تحقیقات فراوانی در زمینه جریان حول استوانه ساکن انجام شده است. بسیاری از آن ها برای کنترل پدیده ریزش گردابه و کاهش ضریب درگ از صفحه ای افقی در پشت استوانه استفاده کرده و با تغییر فاصله، نیروی درگ بهینه را بدست آورده اند. از طرف دیگر جریان حول استوانه چرخان در نرخ های چرخش مختلف (نسبت سرعت چرخشی استوانه به سرعت جریان آزاد ?=u_?/u_? =r?/u_? ) و تأثیر آن بر مشخصات جریان از جمله ضرایب لیفت و درگ توسط دانشمندان بررسی شده است. برای اولین بار در گزارش حاضر جریان حول استوانه ساکن و چرخان با یک صفحه در پشت آن به وسیله نرم افزار دینامیک سیالاتی ansys-cfx شبیه سازی و بررسی شد. یک بار صفحه ای افقی و بار دیگر صفحه ای خمیده در فواصل گوناگون پشت استوانه قرار داده شده تا بیشترین ضریب لیفت و یا کم ترین ضریب درگ روی آن بدست آید. عدد رینولدز جریان برابر re=60,000 بوده و نرخ چرخش در بازه [0-2] تغییر می کند. با بررسی جریان مشاهده شد که با افزایش نرخ چرخش، به طور کلی ضریب لیفت در هر سه حالت استوانه تنها، استوانه با صفحه افقی و استوانه با صفحه خمیده افزایش می یابد. از طرف دیگر ضریب درگ برای استوانه تنها و استوانه با صفحه افقی سیر نزولی داشته، در حالی که برای استوانه با صفحه خمیده تغییر چندانی ندارد. سپس در ادامه تغییرات پارامترها نسبت به فاصله صفحه از انتهای استوانه نیز بررسی شد. بیشترین کاهش ضریب درگ توسط صفحه افقی پشت استوانه ساکن ایجاد شده و مقدارش نسبت به مقدار متناظر برای استوانه تنها به میزان 49% کاهش یافته است. همچنین بیشترین افزایش نیروی لیفت نیز توسط صفحه خمیده و در نرخ چرخش ?=2 به وجود آمده و مقدارش نسبت به مقدار متناظر برای استوانه تنها به اندازه 26% افزایش یافته است. بیشترین ضریب لیفت نیز در همین حالت رخ می دهد. اما کم ترین ضریب درگ را خود استوانه تنها و در نرخ چرخش ?=2 ایجاد کرده است.

در تحقیق حاضر، تأثیر استفاده از نانوسیّال به جای سیّال پایه در یک جریان آزاد، بر رفتار جریان و انتقال حرارت حول سیلندر مربعی به صورت عددی و با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم simplec مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق، جریان نانوسیّال به عنوان یک سیّال نیوتونی تراکم ناپذیر به صورت دو بعدی در محدوده اعداد رینولدز آرام (25≥re≥5) برای ارزیابی چگونگی انتقال حرارت نانوسیّال از سیلندر داغ برّرسی شده است. با وجود اینکه نانوسیّال یک مخلوط دو فازی است، ولی با فرض عدم لغزش بین سیّال و نانوذرّات و همچنین وجود تعادل حرارتی بین سیّال و نانوذرّات و با توجّه به این که غلظت نانوذرّه پایین است، به صورت تک¬فازی در نظر گرفته شد و همانند سیّالات معمولی مورد برّرسی قرار گرفت. در این مطالعه نانوسیّالات آب- آلومینا و آب- اکسید مس به کار گرفته شد. از آخرین روابط به دست آمده برای هدایت حرارتی و ویسکوزیته¬ی نانوسیّال که تابعی از غلظت حجمی، قطر نانوذرّه و دمای نانوسیّال می باشند، استفاده شد. نتایج حاصل بهبود قابل توجّهی در انتقال حرارت نانوسیّال نسبت به سیّال پایه نشان داد. این بهبود در جریان¬هایی با درصد حجمی بالاتر نانوذرّات آشکارتر بود، این در حالی است که قطر نانوذرّات تأثیر معکوس بر انتقال حرارت تحمیل می¬کرد. قابل ذکر است که افزایش زاویه سیلندر تا 15 درجه نه تنها تأثیر چندانی بر انتقال حرارت نداشت، بلکه در اعداد رینولدز بالاتر تأثیر معکوس نیز داشت، امّا از زاویه¬ی 20 درجه به بعد با افزایش زوایه تا 45 درجه بهبود انتقال حرارت مشاهده شد، که این بهبود در 45 درجه بیش¬ترین مقدار خود را داشت. در شرایط استفاده از دو سیلندر پشت سر هم به جای تک سیلندر تأثیر فاصله¬ی بین سیلندری بر انتقال حرارت مورد برّرسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش فاصله¬ی بین سیلندری سبب بهبود انتقال حرارت در سیلندر اوّل می¬گردد، که این بهبود در سیلندر دوّم شدیدتر است.

روش شبکه بولتزمن به عنوان یک روش عددی در حوزه مکانیک سیالات و انتقال حرارت امروزه توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. در تحقیق پیش رو حل جریان تراکم ناپذیر با شبکه غیریکنواخت مد نظر است. برای این منظور در کل دو روش حل وجود دارد؛ روش اول استفاده از الگوریتم برخورد- جاری شدن است.در این روش لازم است برای هر گره در هر قدم زمانی میان یابی هایی انجام گردد. روش دوم حل معادله دیفرانسیل بولتزمن به روش تفاضل محدود است. در این تحقیق برای بررسی نتایج حاصل از انتقال حرارت در هر دو روش بالا معادله انرژی به روش تفاضل محدود صریح حل شده است. در کار حاضر از سه مسئله جریان بین دو صفحه موازی، جریان داخل حفره با جابجایی طبیعی و جریان داخل حفره با درپوش متحرک برای اعتبار سنجی روش های حل استفاده شده است. در تمام موارد توزیع سرعت، ضریب اصطکاک و عدد ناسلت بررسی شده است. برای جریان بین دو صفحه موازی از هر دو روش بالا استفاده شده که از نظر دقت برای شبکه یکنواخت، نتایج روش تفاضل محدود از دقت بالاتری برخوردارند. ولی برای شبکه با غیریکنواختی در جهت عرضی روش برخورد- جاری شدن دقت بالاتری دارد. برای جریان داخل حفره نیز تنها از روش تفاضل محدود استفاده شده است. همچنین برای جریان داخل حفره نیز غیریکنواختی در جهت افقی باعث بهبود نتایج و اضافه کردن غیریکنواختی در جهت عمودی باعث افزایش خطا شده است.

هدف این پایان نامه، توسعه و بازنویسی یک کد کامپیوتری به زبان فرترن است که بتواند جریان سیال همراه با انتقال حرارت و جسم متحرک را با استفاده از روش شبکه بولتزمن تحلیل کند. جریان مورد بررسی، آرام دوبعدی و تراکم ناپذیر است. در تحلیل جریان برای شرطهای مرزی سرعتی روی دیوارها و مرز ورودی از شرط زو-هی و برای مرز خروجی از شرط جابجایی استفاده شده است.از نظر حرارتی نیز سطوح، دما ثابت و یا عایق هستند. از شبکه برای کلیه تحلیل های سیالاتی و حرارتی استفاده شده است. برای مدل سازی جسم متحرک از روش مرز شناور استفاده شده است. مسائلی که حل شده اند عبارتند از : 1) جریان حول استوانه ساکن بین دو صفحه موازی 2) نوسان افقی استوانه در سیال ساکن 3) جریان بین دو صفحه موازی حول استوانه نوسانی 4) جریان درون میکسر با استوانه نوسانی. در تمام موارد، نتایج با داده های تحلیلی و عددی موجود مقایسه شده است که در همه موارد دقت وتوانایی کد تهیه شده به اثبات رسیده شده است. برای استوانه نوسانی هرچه دامنه نوسان کمتر باشد، بازه تغییرات ضریب درگ نیز کوچک تر می شود. با ثابت نگه داشتن دامنه نوسان، هر چه استوانه سریع تر نوسان کند، بازه تغییرات ضریب درگ بزرگ تر خواهد بود. ضریب لیفت نیز همانند ضریب درگ تحلیل می شود. در مورد عدد ناسلت نیز با کاهش دامنه نوسان استوانه و افزایش دوره تناوب نوسان موجب کاهش دامنه تغییرات عدد ناسلت و به تبع آن نزدیک شدن مقادیر حداکثر به یکدیگر می شود. در میکسر نیز با توجه به اینکه با افزایش عدد رینولدز، میزان پخش و اختلاط در میکسر کاهش خواهد یافت، لذا با ثابت بودن عدد رینولدز میزان اختلاط ، با افزایش دامنه نوسان افزایش میابد. کاهش زمان تناوب نیز، موجب افزایش بازده اختلاط خواهد شد.

امروزه آلودگی هوا به عنوان یکی از مهمترین چالش های کشورها می باشد. پیشرفت های زیادی در مدلسازی پخش آلودگی هوا صورت گرفته است. یکی از این مدل ها که بر اساس مدل گوس می باشد، aermod است. اماaermod دارای محدودیت هایی در زمینه ورود و خروج داده-های مورد نیاز اجرای مدل می باشد. بنابراین برطرف کردن این محدودیت ها و نیز تولید یک مدل بومی اهمیت دارد که به آن پرداخته شود. هدف از این تحقیق توسعه مدلaermod با استفاده از برنامه نویسی matlab می باشد. در این تحقیق ابتدا مدلaermod و برنامه نویسی matlab مورد کنکاش قرار گرفت و سپس مدل نقشه سازی و ارزیابی پراکنش اتمسفری(adamm) ایجاد گردید که می تواند جایگزین مدلaermod در کشور باشد. به منظور تصدیق مدل adamm نتایج مدلسازی برای داده های مشابه یک منبع آلوده کننده با مدل adamm مقایسه شد. نتایج نشان دادند که در کل مدل adamm نسبت به مدل aermod فراتخمین است. ولی مدل adamm به عنوان یک مدل بومی دارای مزایایی نسبت به مدل aermod می باشد. همچنین مدل adamm در فاصله های کم نسبت به فواصل طولانی نتایج بهتری نشان می دهد(فاصله> 5کیلومتر، 0/53=r) و به علاوه مدل adamm یک محیط کاربر پسند فراهم می کند که سرعت عملکرد بهتری نسبت به aermod دارد. مزیت دیگر adamm این است که اطلاعات را می تواند با فرمت اکسل بپذیرد در صورتی که مدل aermod مستلزم دریافت فایل های مختص خود می باشد. همچنین adamm می تواند خروجی با فرمت های اکسل، اسکی، دو بعدی و سه بعدی تولید کند. مزیت دیگر مدل adamm این است که این مدل یک محیط کاربر برای انجام همه مراحل ورود داده ها، تنظیم داده ها و خروجی داده ها فراهم می کند در صورتی که مدل aermod دارای چندین زیر مدل برای اجرای برنامه نهایی می باشد به شکلی که هر زیر مدل کار خاص خود را انجام می دهد.

در مناطق گرم و خشک یکی از روش های تهیه آب آشامیدنی در فصل گرم استفاده از آب انبار می باشد. در تابستان زمانی که دمای هوای بیرون 42 درجه باشد آب خنک با دمای 12 درجه به آسانی از منبع آب زیرزمینی قابل دسترسی می باشد. از این رو عملکرد سیستم آب انبار مورد توجه است. موضوع مورد مطالعه در تحقیق حاضر شبیه سازی عددی یک آب انبار زیرزمینی می باشد. این شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شده است. آب انبار مورد مطالعه در این تحقیق واقع در شهر یزد است. این آب انبار پیش از این در پژوهشی دیگر به صورت تجربی و تحلیلی بررسی شده است. در مطالعه ی تحلیلی از جابجایی سیال در زمان بهره برداری صرف نظر گردیده و لذا انتقال حرارت در بدنه ی آب ذخیره شده، صرفاً بصورت هدایت در نظر گرفته شده است. هم چنین یکی از نکات مبهم در آزمایشات، تأثیر تابش خورشیدی و تبخیر بر چگونگی توزیع دما در لایه های بالایی آب می باشد. در مطالعات قبلی نقش تبخیر و تابش خورشید بر تغییرات دمای آب، به خوبی روشن نشده است. اکنون در پروژه حاضر با شبیه سازی این آب انبار با نرم افزار، عملکرد حرارتی آن در دوره ی ذخیره سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. میدان جریان، توزیع دمای آب و تغییرات دمای آب در ماه های مختلف و در فاصله زمانی بین پر شدن و برداشت از منبع بدست آورده شده و با مدل سازی تحلیلی و نتایج تجربی مقایسه گردید. هم چنین تأثیر انتقال حرارت تشعشعی و تبخیر سطحی بر تغییرات دمای آب بررسی شد.

پیش گرمکن های هوا به طور گسترده در نیروگاه های حرارتی به منظور پیش گرم کردن هوای ورودی احتراق در بویلر به کار می روند. با این کار از یک طرف از گرمای اتلافی گازهای حاصل از احتراق استفاده می شود و از طرف دیگر مصرف سوخت بویلر کاهش می یابد. در این میان پیش گرمکن های هوای چرخان یانگستروم به دلیل فشردگی بالا، عملکرد مناسب و قابلیت اطمینان بالا نسبت به سایر پیش گرمکن های هوا از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. همچنین به دلیل سادگی ساخت آن ها، بسیار مقرون به صرفه می باشند. به منظور بالا بردن کارایی این نوع از بازیاب های انرژی، نیاز به بررسی تغییرات دما در صفحات خروجی سیال و پارامترهای موثر بر کارایی آن، امری ضروری می باشد. در این پژوهش، جریان سیال درون پیش گرمکن هوای چرخان یانگستروم توسط نرم افزار تجاری شبیه سازی شده است. در ابتدا هندسه ساده سه بعدی به منظور صحت مدل سازی و حل هم زمان سیال و جامد، بررسی شد. به دلیل اهمیت هندسه مجرای عبور جریان، نمونه واقعی موجود در صنعت مورد مطالعه قرار گرفت و صحت استفاده از شرط مرزی عایق بودن دیواره مجرا، در دو مجرای عبور جریان بررسی گشت. با مشاهده نتایج و همچنین جهت کاهش حجم محاسبات، تحلیل یک مجرای عبور جریان مسیر شد. در بررسی و تحلیل انتقال حرارت درون این بازیاب، مقدار میانگین زمانی و مکانی برای ضریب انتقال حرارت جابجایی به دست آمد. نتایج حل وابسته به زمان نشان داد، پس از گذشت زمان در چند دوره عبور هوای سرد و گرم به صورت متناوب، دما در صفحات خروجی به حالت پایدار می رسد. بعد از آن بررسی پارامترهای اساسی انتقال حرارت در مبدل حرارتی چرخان مورد ارزیابی قرار گرفت. در بررسی تأثیر سرعت چرخش بر عملکرد این مبدل مشخص گردید با افزایش سرعت در محدوده ی معین، کارایی بازیاب افزایش می یابد. همچنین با بررسی پارامتر ارتفاع ماتریس، نتایج نشان داد با افزایش 28 درصدی ارتفاع ماتریس بازیاب نسبت به ماتریس اصلی، بازده 5/5% و توان مصرفی مکانیکی 32% افزایش می یابد. در نهایت با بررسی چگالی فشردگی در هسته بازیاب مشخص شد که با دو برابر کردن این پارامتر نسبت به بازیاب اصلی، 6/33% افزایش در بازده این مبدل و 70% افزایش توان مصرفی مکانیکی به وجود می آید.

پارامترهای زیادی بر پخش شدگی آلودگی تاثیر دارد. پارامترهای هواشناختی از عوامل مهم انتشار آلاینده ها محسوب می شود. کوهساری، باد و پایداری جوی از عوامل مهم هواشناختی موثر بر پدیده های نشر و انتقال شناخته شده است. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار فلوئنت جریان پخش شدگی آلودگی شبیه سازی شده است و اثرات برخی عوامل هواشناختی از قبیل ارتفاع کوه ها، فاصله بین دو کوه، دمای محیط و شرایط پایداری و سرعت باد بر جریان پخش آلودگی بررسی شده است. پس از بررسی سه مورد برای هر کدام از پارامترها مشاهده شد که ارتفاع کوه ها به تشدید آلودگی کمک می کند و نیز افزایش فاصله بین کوه ها فضای بیشتری برای تجمع غلظت می دهد اما امکان ایستا شدن در آن نقطه کاهش می یابد. برای اثر پایداری جوی سه شرایط خنثی، پایدار نسبی و وارونگی دما بررسی شد که با پایدارتر شدن جو امکان تجمع غلظت و ماندن آن در یک ناحیه افزایش می یابد.برای بررسی اثر سرعت باد با سه پروفایل سرعت جریان آلودگی شبیه سازی شده است و مشاهده می شود با افزایش سرعت باد قدرت ترقیق سازی جو از آلودگی افزایش می یابد و امکان ماندن آلودگی در سطح شهر یا یک ناحیه کوهستانی کاهش می یابد. تهران از شهرهای بسیار صنعتی با کوهساری پیچیده است که آلودگی هوا از معضلات این شهر محسوب می شود. در این تحقیق کوه های تهران به صورت دو بعدی و پیوسته ترسیم شده است و با اعمال شرایط جو بی دررو در لایه های پایین و وارونگی دما در اتمسفر میانی و باز پروفایل دمایی جو بی دررو جریان پخشی آلودگی روی کوه ها شبیه سازی شده است و اثرات پارامترهای هواشناختی را روی ابعاد واقعی دوبعدی مشاهده کنیم.

مبدل های حرارتی فورگو از نوع مبدل های حرارتی فشرده بوده و در سیستم های خنک کننده خشک غیر مستقیم هلر کاربرد دارند. از این نوع مبدلهای حرارتی به عنوان رادیاتور در پیرامون برج خنک کن استفاده می شود. عملکرد یک برج خنک کن هلر به شدت تابعی از عملکرد سیالاتی-حرارتی این مبدلهای حرارتی است. تا کنون تحقیق معتبری درباره بررسی عملکرد این گونه مبدلهای حرارتی انجام نشده است. هدف از انجام این تحقیق در مرحله اول تعیین ضرایب افت فشار و انتقال حرارت بر حسب سرعت هوای ورودی برای مبدل حرارتی فورگو است. هدف بعدی این تحقیق، بررسی پاسخ زمانی این نوع مبدل با تغییر سرعت، دمای هوای ورودی و تغییر دمای سطح لوله است. برای رسیدن به این اهداف، از شبیه سازی عددی استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان و انتقال حرارت، با استفاده از روش حجم محدود و به گارگیری الگوریتم simple حل شده اند. جریان سه بعدی، آرام و غیر قابل تراکم است. با توجه به نتایج بدست آمده روابطی بر حسب سرعت برای ضریب انتقال حرارت جابجایی، ضرب کولبرن، افت فشار و ضریب افت فشار ارائه شده است. مشاهده شده که با افزایش سرعت هوای ورودی، ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار افزایش و ضریب کولبرن و ضریب اصطکاک کاهش یافته اند. پاسخ زمانی این نوع مبدل با افزایش یا کاهش سرعت هوای ورودی 3/86 و 8/79 ثانیه بوده است. با تغییر دمای هوای ورودی از k 288 به k 298، زمان پاسخ گویی در حدود 2/84 ثانیه است. همچنین با تغییر دمای سطح لوله ها از k 316 تا k 326، در سیستم حدود 1/108 ثانیه تغییرات مشاهده شده است.

افزایش قیمت سوخت های فسیلی و تخلیه سریع منابع انرژی متعارف از نگرانی های عمده در بازار انرژی است. انرژی خورشیدی به عنوان یکی از انرژی های پاک و ارزان می تواند جایگزین انرژی های فسیلی متعارف شود. این انرژی توسط کلکتورهای خورشیدی جمع آوری و سپس به انرژی حرارتی و یا الکتریکی تبدیل می گردد. بازده پایین و قیمت گران کلکتورهای خورشیدی در مقایسه با دستگاه های فسیلی متعارف دانشمندان و مهندسان را وادار می سازد که برای افزایش عملکرد آن ها تلاش کنند. سیالاتی که دارای ذرات جامد با مقیاس نانو که در سیال پراکنده شده است نانوسیال گفته می شود. نانو ذرات جامد فلزی یا غیر فلزی خواص ترموفیزیکی سیال را همچون ضریب انتقال حرارت هدایتی، ویسکوزیته، گرمای ویژه، چگالی سیال را تغییر می دهد. نانوسیال دارای ضریب انتقال حرارت هدایتی بالاتری نسبت به سیال پایه دارد. استفاده از نانوسیالات به صورت مستقیم روی بازده کلکتور خورشیدی تاثیرگذار است. اما از لحاظ اقتصادی استفاده از نانوسیالات یک چالش بزرگ قلمداد می شود. کلکتورهای مورد بررسی در این پایان نامه از نوع کلکتور لوله خلا است. هر کلکتور لوله ای خلاء از تعدادی لوله شیشه ای دو جداره که بین جداره های آن خلاء ایجاد شده، تشکیل شده است. انتهای این لوله ها بسته است و جریان آب سرد از تانک وارد لوله شده، به صورت ترموسیفون گرم شده و به بالا حرکت می کند. هدف تحقیق حاضر بررسی عملکرد حرارتی یک کلکتور خورشیدی ترموسیفونی از نوع لوله خلا به همراه تانک ذخیره و کویل مسی جهت گرم کردن آب شهری با استفاده از سیال کاری نانوسیال به جای سیال مرسوم آب می باشد. در این پژوهش از نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم برای دبی های مختلف ورودی به کویل استفاده شد. با بررسی دمای میانگین خروجی از کویل برای غلظت های حجمی مختلف نانوذرات اکسید آلومینیوم به این نتیجه رسیدیم که با افزایش غلظت حجمی دمای میانگین خروجی از کویل نسبت به آب خالص نزدیک به 15% کاهش می یابد. همچنین انتقال حرارت خروجی از کویل به 20% کاهش می یابد.

در سال های اخیر روش شبکه بولتزمن به عنوان یک نگرش جدید برای حل مسائل پیچیده دینامیک سیالات مورد توجه قرارگرفته است. با توجه به ماهیت سه بعدی پدیده ها روش شبیه سازی سه بعدی می تواند تحلیل دقیقتر و نزدیک به واقعیت را در اختیار ما بگذارد. به همین دلیل است که هدف این پایان نامه نوشتن کد شبکه بولتزمن سه بعدی قرار داده شده و در آینده نیز به عنوان کد مبنا زمینه های گسترش دارد. در این پایان نامه برای حل معادله مومنتوم از روش شبکه بولتزمن سه بعدی با ساختار شبکه d3q19 و برای حل معادله انرژی از روش اختلاف محدود استفاده شده است. هر دو شرط مرزی بازگشت به عقب و زو- هی برای شبیه سازی استفاده شده اند. نوآوری این کار تعمیم روابط شرط مرزی زوهی به صورت سه بعدی است که با تعمیم روابط زو-هی دو بعدی به سه بعدی روابط حاکم محاسبه شده اند. نتایج حاصل از کد کامپیوتری برای بررسی جریان در یک کانال سه بعدی با مقطع مربعی، جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک و جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی به کار گرفته شده است. در همه مسائل در ابتدا با انتخاب شرایط مرزی و حل یک مسأله ذاتاً دوبعدی به صورت سه بعدی اعتبار کد سه بعدی سنجیده شده است، در همه ی آن ها، نتایج حاصل از حل سه بعدی تطابق خوبی با حل دو بعدی داشته اند. در مسأله جریان سه بعدی در کانال به بررسی توزیع دما، سرعت، عدد ناسلت و ضریب اصطکاک در کانال پرداخته شده است که نتایج حاصل از حل کد سه بعدی تطابق خوبی با نتایج حل دقیق داشته اند. در تحلیل جریان جابجایی اجباری در یک محفظه مکعبی با درپوش متحرک به بررسی توزیع دما و سرعت در محفظه پرداخته شده است و نتایج حاصل از حل سه بعدی با نتایج حل نرم افزار فلوئنت مقایسه شده که تطابق خوبی داشته است. در مسأله جریان جابجایی طبیعی در یک محفظه مکعبی توزیع دما، سرعت و عدد ناسلت میانگین بررسی شده است و نتایج این مسأله با نتایج حل عددی موجود تطابق خوبی داشته است.

مسائل تغییر فاز اهمیت زیادی در مهندسی دارند که از آن جمله ریخته¬گری، ذوب فلزات و رشد کریستال¬ها است. از آنجا که روش شبکه بولتزمن توانایی حل هندسه¬های مختلف را دارد، در این تحقیق برای تحلیل مسائل انتقال حرارت با تغییر فاز از این روش استفاده شده است. در این مسائل استفاده از دو روش دما و آنتالپی امکان¬¬پذیر است که در نخستین روش دما و در دومین روش آنتالپی پارامترهای مستقل هستند که در این پایان نامه از اولین روش استفاده شده است. در این تحقیق در ابتدا ذوب در یک جسم نیمه بی¬نهایت با حضور انتقال حرارت هدایت بررسی شده است و چون این مسأله که معروف به مسأله استفان است حل تحلیلی دارد نتایج حاصل از حل با حل دقیق مقایسه شده است. بخش دیگری از تحقیق شامل انجماد با حضور انتقال حرارت جابجایی اجباری است که به عنوان اولین مسأله انجماد در کانال بررسی شده است و نتیجه حاصل از حل با نرم¬افزار فلوئنت مقایسه شده است. برای مقایسه از نظر زمانی مسأله یک بار هم با روش اختلاف محدود حل شده است.انجماد در لوله مسأله دیگری است که مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن انجماد در حفره با صفحه متحرک بررسی شده و نتایج حاصل از حل با نرم¬افزار فلوئنت مقایسه شده است. در گروه دیگری از مسائل این پایان نامه انتقال حرارت جابجایی طبیعی حاکم است. ذوب در حفره از سمت چپ و ذوب با حضور صفحات گرم که در دو طرف دیواره قرار دارند و جابجا می¬شوند نیز حل شده است. در آخر، مسائلی که در آنها جسم خارجی در جسم وجود دارد و انجماد از اطراف آن شروع شده است مورد ارزیابی قرا گرفته است.

از هندسه¬های مهم و پر کاربرد در مسائل سیالاتی و حرارتی هندسه¬های تقارن محوری است که ماهیتی سه بعدی دارند، اما از آن¬جایی که حل عددی این¬گونه مسائل زمان زیادی می-طلبد از حالت تقارن محوری دو بعدی در مختصات استوانه¬ای استفاده می¬شود. در این روش جمله¬ی به نام جمله چشمه به معادلات شبکه بولتزمن اضافه می¬شود، که در فصل اول مفصل به آشنایی با روش شبکه بولتزمن تقارن محوری، پرداخته شده¬است. درفصل دوم پیشینه روش تقارن محوری گردآوری شده است. در فصل آخر نتایج و مقایسه مسائل جریان درون لوله، جریان روی دیسک و جریان پله بیان شده است، که توافق خوبی بین این پایان¬نامه و داده¬های تحلیلی و تجربی مشاهده می¬شود.

در تحقیق پیش رو استخر خورشیدی گرادیان نمک به صورت عددی و دو بعدی مدل سازی شده است و رفتار حرکتی و حرارتی لایه¬های مختلف استخر مورد بررسی قرار گرفته است. تحلیل جریان سیال همراه با انتقال حرارت و جرم به دلیل وابستگی بین معادلات حاکم مشکل است. در این تحقیق از روش شبکه بولتزمن برای حل معادله حاکم بر جریان سیال استفاده شده است. معادلات انتقال حرارت و انتقال جرم نیز به روش تفاضل محدود حل شده اند. در کار حاضر ابتدا برای اعتبار سنجی روش حل، جریان داخل حفره با جابه¬جایی طبیعی و استخر با دو شرط مرزی دما ثابت و شار ثابت برای کف برای نسبت منظرهای 1 و 2 مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصله با مراجع دیگر مقایسه شده که تطابق خوبی داشته است. سپس رفتار حرارتی استخر در مرحله ذخیره¬سازی با در نظر گرفتن انرژی جذب شده حاصل از تابش خورشید بررسی شده است. همچنین اثرات سایه ایجاد شده توسط دیوارهای استخر بر عملکرد حرارتی سیستم و بر آرایش جریان در لایه های مختلف مطالعه شده و نتایج به دست آمده از این حالت نیز ارائه شده است. در نهایت نیز تأثیر گرادیان نمک بر پایداری و آرایش جریان های سیال در استخر مطالعه شده است. در ترکیب انتقال حرارت و جرم در داخل حفره مشاهده شد که افزایش عدد لوییس باعث افزایش شروود متوسط شده در حالی که با افزایش عدد لوییس مقدار عدد ناسلت متوسط کاهش یافته است. نتایج به دست آمده در حالت استخر با دو شرط مرزی دما ثابت و شار ثابت برای کف استخر نشان داد که این دو شرط، به دلیل دوری از شرایط واقعی برای استفاده در مدل سازی عددی مناسب نیستند. در حالت تشعشع عمود بر سطح استخر، با بررسی نمودارهای توزیع دما و خطوط جریان در این حالت مشاهده شد که جذب تابش خورشید توسط آب باعث تغییر در الگوی جریان و دما در داخل استخر می¬شود. با بررسی عدد بدون بعد نسبت شناوری مشاهده شد که انتخاب مقادیر کوچک برای نسبت شناوری، گرادیان غلظت موجود در استخر را بهم زده و باعث نفوذ سیال گرم به لایه بدون جابه¬جایی می گردد.

در این رساله عملکرد فیلترهای فیبری در طول فرآیند بارگذاری توسط ذرات با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است.

در این مطالعه، پارامترهای جریان و سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی و بر روی سطح یک سیلندر مربعی در شش زاویه حمله مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور جریان هوا بر روی سیلندر مربعی دو بعدی با یک دامنه حل سه بعدی به روش عددی با نرم افزار تجاری فلوئنت و با استفاده از مدل اغتشاشی رهیافت گردابه-های بزرگ در سه عدد رینولدز 5000، 46000 و 69000 شبیه سازی شده است. با تعریف مختصات شنونده ها سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی محاسبه می شود. برای بررسی سطح فشار صوت بر روی سطح با توجه به عدم محاسبه صحیح سطح فشار صوت بر روی سطح جامد توسط نرم افزار فلوئنت نوسانات فشار در مکان های مورد نظر روی سطح سیلندر، نسبت به زمان ثبت شده و با استفاده از تعریف سطح فشار صوت، این کمیت محاسبه شده است. با مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تجربی موجود، مشخص گردید که نتایج حل جریان و سطح فشار صوت مطابقت قابل قبولی با نتایج تجربی دارند. کمترین مقدار ضرایب نیروهای برآ و پسا و مجذور میانگین مربعات نیروی برآ در محدوده زاویه حمله 13 درجه روی داده و نیز کمترین مقدار سطح فشار صوت در دوردست آکوستیکی نیز در این محدوده واقع شده است که متأثر از حداقل شدن نوسانات نیروی برآ و پسا است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

هیدروسیکلون یکی از کارآمدترین وسایل طبقه بندی است که کاربرد وسیعی در کارخانه های فرآوری مواد معدنی پیدا کرده است. موفقیت هیدروسیکلون ها در توانایی آن ها در جدایش دو مایع غیر قابل امتزاج، جدا کردن ذرات معلق از مایعات و جدا کردن ذرات بر اساس وزن مخصوص و اندازه آن ها است. در این پژوهش به بررسی عوامل تاثیر گذار بر فرآیند جدایش، مدل سازی پارامترهای اساسی (دبی خوراک، حد جدایش اصلاح شده، میزان بازیابی آب به ته ریز و تابع طبقه بندی) و شبیه سازی جریان در هیدروسیکلون پرداخته شده است. با توجه به تعدد فاکتورهای تاثیر گذار بر فرآیند جدایش در یک هیدروسیکلون، در تحقیق حاضر از روش طراحی آزمایش ها (روش سطح پاسخ) استفاده شده است. پارامتر های درصد جامد خوراک، افت فشار، قطر سرریز و قطر ته ریز به عنوان پارامتر های موثر در نظر گرفته شده اند. تاثیر این پارامترها از طریق برازش مدل های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، از مدل های تجربی برای تخمین پارامتر های اساسی هیدروسیکلون، به دو صورت: اعمال پارامتر های پیش فرض مدل ها، و کالیبره کردن مدل ها با توجه به شرایط عملیاتی موجود، استفاده شده است. در انتهای این تحقیق، شبیه سازی جریان داخل هیدروسیکلون، با استفاده از شیوه دینامیک سیالات محاسباتی، و با نرم افزار fleunt ، صورت پذیرفته است. سه مدل آشفتگی برای تخمین سرعت ها، دبی جریان ها و قطر ستون هوای مرکزی، به کار برده شده اند. نتایج این تحقیق نشان داده است که پارامتر های هندسی هیدروسیکلون تاثیر بیشتری در فرآیند جدایش دارند. مقایسه مدل های تجربی نشان داد که استفاده از پارامتر های اصلاح شده، دارای نتایج دقیق تری نسبت به این مدل ها با پارامتر های پیش فرض، هستند. استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان یک روش جدید برای شبیه سازی کار هیدروسیکلون ها نتایج موفقیت آمیزی را به همراه داشته است. با کاربرد این شیوه سرعت ها و قطر ستون هوای مرکزی به خوبی پیش بینی شده اند. با توجه به قابلیت این روش، با تحقیقات گسترده تر در این زمینه می توان عملکرد جدایش در هیدروسیکلون را به طور کامل شبیه سازی کرد.