امروزه با کوچک سازی بسیاری از صنایع، نیاز به انتقال حرارت با شدت بالا و زمان کوتاه و بهینه برای خنک کاری اجتناب ناپذیر است لذا به خنک کننده ای جدید و موثر نیاز می باشد که اخیراً نانو سیالات به عنوان یکی از محیط های مناسب انتقال حرارت مطرح است. این سیال از افزودن ذرات جامد در اندازه های نانو، به سیال پایه حاصل می شود و به دلیل بالا بودن هدایت حرارتی ذرات افزوده شده، نانوسیال هدایت حرارتی بیشتری نسبت به سیال پایه دارد. در این تحقیق به بررسی سه بعدی انتقال حرارت ترکیبی آب خالص و نانو سیال آب-اکسید آلومینیوم در جریان آرام داخل یک مبدل حرارتی دو لوله ای پرداخته می شود و از معدود بررسی هایی است که هر دو جریان درون لوله و پوسته و هدایت حرارتی در جداره را همزمان به روش عددی تحلیل می کند. در این بررسی اثرات مربوط به تغییر عدد رینولدز و گراشف هر یک از دو جریان درون لوله و پوسته و همچنین اثرات افزایش کسر حجمی و قطر نانوذرات در رینولدز و گراشف ثابت و همینطور در دبی جرمی و دمای ورودی ثابت بر روی پارامترهای حرارتی و هیدرودینامیکی با استفاده از مدل دو فازی مخلوط بررسی می شود. برای همه حالت ها آرایش جریان همسو و ناهمسو در نظر گرفته شده است. معادلات بکار رفته در این تحقیق بیضوی بوده و با استفاده از روش حجم محدود گسسته می شوند. برای ارتباط بین ترم های سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده در حالی که شبکه مورد استفاده همجا می باشد و همه نتایج با توسعه یک کد محاسباتی فرترن بدست آمده اند. در پایان نتایج مربوط به توزیع سرعت، دما، کانتور های سرعت ثانویه و خطوط جریان و همینطور پارامتر های بی بعد ناسلت، ضریب اصطکاک پوسته ای و راندمان مبدل حرارتی مورد بررسی قرار گرفتند. بدین صورت که با افزایش رینولدز پوسته و گراشف لوله و همینطور کاهش رینولدز لوله و گراشف پوسته راندمان مبدل حرارتی در هر دو آرایش جریان افزایش می یابد و در حالت نانوسیال با افزایش کسر حجمی و قطر نانوذرات در رینولدز و گراشف ثابت به دلیل تغییر شرایط مرزی، راندمان کاهش و در حالت دبی جرمی و دمای ورودی ثابت با افزایش کسر حجمی و کاهش قطر نانوذرات جریان به دلیل تغییر رینولدز و گراشف، راندمان نیز افزایش می یابد.

امروزه کنترل بردار تراست موشک ها بسیار پرکار برد است. از آنجا که پره های آیرودینامیکی در خارج از جو کارایی خود را از دست می دهند، استفاده از روش های کنترل تراست می توانند برای کنترل جسم در خارج از جو به کار گرفته شوند. تغییر مسیر حرکت مطابق با برنامه قبلی و چرخش وسیله و تغییر رفتار آن در هنگام پرواز موتور روشن از دلایل اصلی استفاده از روش های کنترل بردار تراست می باشد. یکی از این روش ها که به طور کامل بررسی نشده است، نازل متحرک با مقطع برشی (محل اتصال قسمت ثابت و متحرک نازل) در ناحیه مافوق صوت می باشد. در این نوع نازل چرخش جریان در پایین دست گلوگاه در ناحیه مافوق صوت جریان رخ می دهد، چرخش ناحیه ی متحرک توسط عملگرهای هیدرولیکی صورت می گیرد. دلایل اصلی استفاده از این روش کنترل بردار تراست عبارتند از الف) دارا نبودن فضای جانبی زیاد برای چرخش نازل، ب) زمانی که سیستم نیازمند انحراف زیاد بردار تراست بیش از انحراف نازل می باشد. به دلیل وجود پدیده ی موج ضربه در نازل با مقطع برشی در ناحیه مافوق صوت، انحراف بردار تراست بیش از گردش نازل می باشد. با فرض تک فاز بودن جریان و با در نظرگرفتن زوایای انحراف متفاوت و با استفاده از مدل های آشفتگی مختلف به کمک حل مرتبه دو بالادست، مشاهده شد که در تحلیل عددی حاضر، مدل آشفتگی rng k-? به کمک تابع دیواره ی بهبود یافته و روش ausm برای گسسته سازی شار، با دقت قابل قبولی با نتایج تجربی تطابق دارند. در ادامه تاثیر تغییر مکان مقطع برشی، تغییر زاویه واگرایی نازل و طراحی سهمی وار پروفیل ناحیه مافوق-صوت نازل بر پارامترهای عملکردی نازل از جمله فاکتور بزرگنمایی، تراست کل و تراست جانبی مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش فاصله ی مکان مقطع برشی نسبت به گلوگاه فاکتور بزرگنمایی، تراست کل و تراست جانبی کاهش می یابد. همچنین با افزایش زاویه واگرایی نازل فاکتور بزرگنمایی، تراست کل و تراست جانبی نیز کاهش می یابد. طراحی سهمی وار پروفیل ناحیه مافوق صوت نازل باعث افزایش ضربه ی ویژه، فاکتور بزرگنمایی و تراست جانبی می شود.

امروزه با کوچک سازی بسیاری از صنایع، نیاز به افزایش انتقال حرارت در زمان کوتاه و بهینه برای خنک کاری اجتناب ناپذیر است. لذا به خنک کننده ای جدید و موثر نیاز می باشد. از این رو از نانوسیالات به عنوان یکی از روش های افزایش انتقال حرارت استفاده می شود. این سیال از افزودن ذرات جامد در اندازه های نانو، به سیال پایه حاصل می شود و به دلیل بالا بودن قابلیت هدایت گرمایی ذرات افزوده شده، قابلیت هدایت بیشتری نسبت به سیال پایه دارد. زبر کردن سطوح، نرخ انتقال حرارت را بوسیله ی کاهش مقاومت گرمایی نزدیک سطوح افزایش می دهد، که به خاطر افزایش آشفته تر کردن جریان است. اما افزایش افت فشار توسط دو روش استفاده از نانوسیالات و زبری سطوح، از معایب آن هاست. در این تحقیق به بررسی انتقال حرارت جابجایی اجباری جریان آشفته نانوسیال آب/ اکسید آلومینیم باکسرحجمی های مختلف در لوله همراه با زبری ( مستطیلی، ذوزنقه ای و نیم دایره ای ) با نسبت های زبری متفاوت پرداخته شده است و همچنین با تعریف عدد آنتروپی افزایشی سعی شده است موقعیت بهینه از نظر حرارت و افت فشار در جریان نانوسیال و لوله زبر بدست آید. رویکرد تک فاز برای مدل کردن نانو سیال و خصوصیات جریان در نظر گرفته شده است و همچنین از روش حجم محدود استفاده شده است. شرط شار حرارتی یکنواخت برای هر لوله زبر و نسبت زبری در دیواره اعمال شده است. نتایج استفاده از مدل های آشفتگی در اعتبار سنجی نشان می دهد که مدل k-? استاندارد و k-? rng با توابع دیواره بهبود یافته و مدل rsm دارای تطابق بیشتر نسبت به مدل های دیگر آشفتگی به نتایج آزمایشگاهی موجود برای جریان هوا دارد. بنابراین مدل k-? استاندارد با توابع دیواره بهبودیافته برای پیش بینی این جریان پیچیده انتخاب شده است. نتایج استفاده از نانوسیال آب/اکسید آلومینیم با کسر حجمی phi=0.01-0.05 در محدوده ی عدد re=10000-35000 نشان می دهندکه ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط با افزایش کسرحجمی و عدد رینولدز افزایش می یابد، به طوریکه برای کسر حجمی phi=0.03 ضریب انتقال حرارت جابجایی متوسط در حالت میانگین حدود 20 درصد افزایش می یابد. همین طور با بررسی توان پمپاژ نانوسیال مشخص شده است که توان پمپاژ نانوسیال با افزایش کسرحجمی و عدد رینولدز افزایش می یابد و بدین معناست که نانوسیالات نیاز به توان پمپاژ اضافی دارند و از معایب حضور نانوذرات در سیال پایه است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهند استفاده از دندانه (زبری) روی لوله، باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و جریان نسبت به لوله صاف می گردند. با تغییر فاصله بین زبری ها، مشاهده شد که با افزایش تعداد زبری نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. با بررسی شرایط بهینه طراحی توسط مینیم سازی آنتروپی برای نسبت زبر ی های متفاوت مشخص شده است که نسبت زبری t/p=0.25 برای لوله زبر مستطیلی و نیم دایره ای و نسبت زبری t/p=0.33 برای لوله زبر ذوزنقه ای، نسبت زبری بهینه از نظر ترمودینامیکی است. همچنین کسرحجمی phi=0.05 (برای نانوذره اکسید آلومینیم) به عنوان کسرحجمی بهینه بدست آمده است.همین طور اثر اشکال مختلف زبری بر مقدار تولید آنتروپی در جریان و انتقال حرارت به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است. در حالت کلی با افزایش کسرحجمی نانوذره، عدد رینولدز و کاهش نسبت زبری (t/p)، عدد ناسلت و خصوصیات حرارتی افزایش می یابند و همین طور با افزایش کسرحجمی نانوذره و زبر کردن لوله که نتیجه ی کاهش t/p می باشد، افت فشار و توان پمپاژ افزایش می یابد.

در این پروژه، اثرات جریان و مهاجرت نانوذرات بر انتقال حرارت در یک لوله مستقیم پر شده از محیط متخلخل، به طور عددی بررسی شده است. تحلیل انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در لوله متخلخل، توسط محققین دیگر به طور کامل انجام نشده است و نیازمند مطالعات بیشتری است. در پروژه جریان در حال توسعه، پایا و مدل دارسی-برینکمن-فورچهیمر برای لوله پر شده از محیط متخلخل و مدل تعادل گرمایی بین نانوسیال و بدنه جامد محیط متخلخل در نظر گرفته شده است. همچنین فرض شده است که توزیع نانوذرات درون لوله غیر یکنواخت است بنابراین یک معادله درصد حجمی نانو ذره به معادلات حاکم کوپل شده است. اثر پارامترهایی از قبیل: تخلخل، قطر حفره و درصد حجمی نانوذره بر میدان سرعت و میدان دما به طور کامل مطالعه شده است. نتایج نشان می دهند که عدد نوسلت موضعی با افزایش تخلخل و افزایش قطر حفره کاهش می یابد.