در این پژوهش، ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت در یک لوله دایره ای تحت شرط مرزی شار ثابت به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور یک سامانه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شده است. نانوسیال با نانوذرات اکسیدآلومینیوم و سیال پایه آب ساخته و در این آزمایش استفاده شده است. آزمایش تحت جریان آرام صورت گرفته و خواص ترموفیزیکی نانوسیال از روابط موجود در مراجع محاسبه شده است. همچنین با توجه به نتایج آزمایشگاهی محققان و اندازه گیری آزمایشگاهی ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در این پژوهش، به ترتیب دو مدل برای تخمین ضریب هدایت حرارتی نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم در غلظت حجمی بین 1-4 درصد و 1/0-9/0 درصد ارائه شد. حداکثر اختلاف بین مقادیر پیش بینی شده برای مدل و نتایج تجربی 2% است. سپس با استفاده از سامانه آزمایشگاهی، ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری برای سیال پایه (آب خالص) و نانوسیال محاسبه شده است. با بررسی نتایج مشخص می شود که عملکرد انتقال حرارت برای نانوسیال نسبت به سیال پایه افزایش یافته و همچنین با افزایش غلظت نانوذرات، این افزایش بهبود می یابد. با مقایسه بهبود انتقال حرارت در دو دمای مختلف ورودی مشخص می گردد که افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری و عدد ناسلت در دمای ورودی کمتر، افزایش انتقال حرارت بیشتری دارد. در پایان یک مدل جهت تخمین عدد ناسلت نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم اساس داده های آزمایشگاهی ارائه شده است. میانگین اختلاف بین مقادیر ناسلت پیش بینی شده و مقادیر آزمایشگاهی برای این مدل 4/4% است.

در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی جریان های دوفازی غیر دائم هم دما با استفاده از مدل های دوسیالی تراکم پذیر چهار و پنج معادله ای به عنوان مدل های ریاضی مسئله انجام می شود. پس از بیان معادلات حاکم و آنالیز هایپربولیکی آنها، دسته وسیعی از روش های مختلف عددی برای حل این معادلات معرفی می شوند. ابتدا روش های ترکیبی تجزیه بالادست فرارفت (ausm) معرفی شده و سپس از روش های بقایی در امتداد مسیر برای حل معادلات مدل های دوسیالی چهار و پنج معادله ای استفاده می شود. دقت عددی روش های بقایی در امتداد مسیر با استفاده از تکنیک muscl-hancock به مرتبه دو و با کمک روش dg-ader تا مرتبه اختیاری ارتقاء داده می شود. به منظور کاهش زمان محاسباتی جریان های دوفازی غیردائم از مدل سازی رتبه کاسته بر پایه روش تجزیه متعامد بهینه در یک چارچوب بدون معادله و بدون تصویر گالرکین استفاده می گردد. در ادامه تحقیق تحلیل جریان غیردائم دوفازی در شرایط حفاری زیر فشار تعادلی در فضای حلقوی چاه حفاری با استفاده از مدل های دوسیالی با به کارگیری روش های حل عددی مستقیم و همچنین مدل سازی رتبه کاسته صورت می پذیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در میان روش های عددی به کار رفته، روش ausmdv* قابلیت بالایی در تحلیل جریان های دوفازی برخوردار است و علی رغم tvd نبودن، می تواند جریان های نزدیک به تک فاز را به خوبی تحلیل نماید. روش بقایی در امتداد مسیر osher نیز توانایی زیادی در تسخیر ناپیوستگی های میدان جریان دارد و ضمن داشتن دقت مناسب از کارآیی محاسباتی بالایی نیز برخودار است. نقطه ضعف اساسی این روش عدم توانایی آن در تحلیل جریان های نزدیک تک فازی است. روش price-c به دلیل عدم استفاده از ساختار مشخصه ای سیستم سرعت محاسباتی بالایی دارد و همچنین به خوبی می تواند جریان های نزدیک تک فاز را تحلیل نماید. مشکل اصلی این روش به پخش عددی آن ارتباط دارد که به این دلیل نمی تواند تمامی جزئیات میدان جریان را تسخیر نماید. نتایج ارتقاء دقت عددی نشان می دهد که روش muscl-hancock از دیفیوژن عددی بر روی امواج صوتی می کاهد ولی جواب هایی با نوسان محدود بر روی امواج مادی ارائه می کند. نتایج روش ader نشان می دهد که این روش بر روی شبکه های درشت نیز جواب هایی با دقت بسیار خوب ارائه می کند، گرچه نوسان هایی با دامنه بسیار کوچک تولید می کند. نتایج مدل سازی رتبه کاسته نشان می دهد که روش تجزیه متعامد بهینه می تواند تا حدود 35? در زمان محاسبات مربوط به مسائل با گرادیان های شدید صرفه جویی کند. در انتهای این تحقیق، تحلیل جریان دوفازی در شرایط حفاری زیر فشار تعادلی با استفاده از مدل دوسیالی چهار معادله ای صورت پذیرفته است. نتایج به دست آمده نشان دهنده توانایی بالای مدل های دوسیالی در تحلیل این نوع جریان ها می باشد. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی موجود نشان می دهد که خطای پیش بینی فشار ته چاه در حدود 4 درصد می باشد. نتایج مدل سازی رتبه کاسته جریان دوفازی در حفاری زیر فشار تعادلی نشان می دهد که روش تجریه متعامد بهینه در یک چارچوب بدون معادله و بدون تصویر گالرکین می تواند تا حدود 50 درصد در زمان محاسباتی این نوع جریان ها صرفه جویی کند.

کوره های قوس الکتریک در صنعت فولادسازی اهمیت بسیاری دارند. دمای این کوره ها به بالاتر از 1700 کلوین می رسد. به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به اجزای درونی کوره که باعث توقف کار کوره و خسارت های زیادی می گردد، این اجزا را توسط پانل های آبگرد محافظت می کنند. تشعشع ساطع شده از مذاب توسط آب خنک کننده درون لوله ی پانل ها جذب شده و از کوره خارج می شود. یکی از مشکلاتی که باعث توقف کار کوره ها می شود، ترک خوردن این لوله ها و ایجاد نشتی در آن ها به علت خستگی و تنش های حرارتی زیاد، می باشد. گرم و سرد شدن این لوله های خنک کننده، به علت جابجایی های درپوش و تغییرات شدید دمای لوله ها در هنگام شارژ کوره، عامل ایجاد این خستگی و تنش های حرارتی در لوله ها می باشد. در این تحقیق، برای بررسی این خستگی و تنش ها، اقدام به شبیه سازی انتقال حرارت گذرا در لوله ی پانل خنک کننده ی درپوش یک کوره قوس الکتریکی شده است. برای این کار، در ابتدا با استفاده از نقشه پانل خنک کننده درپوش کوره، هندسه ی سه بعدی آن توسط نرم افزار سالیدورکس تولید و سپس وارد نرم افزار تولید شبکه، نرم افزار گمبیت شده و پس از اصلاح هندسه، شبکه ی مناسب در آن ایجاد شد. پس از محاسبه میزان شار دریافتی به درپوش کوره از سطح مذاب و اعمال سایر شرایط مرزی مناسب، معادلات حاکم بر مسأله توسط نرم افزار فلوئنت شبیه-سازی و حل شد. پس از شبیه سازی توزیع دما در لوله ی خنک کننده و میزان دمای آب خروجی از آن در مدت زمان مورد نظر در حالت گذرا بدست آمد. با شبیه سازی مشخص شد که ناحیه های نزدیک به زانویی ها به علت شکل جریان در آن ها دچار افزایش دمای ناگهانی شده و دارای شرایط بحرانی می باشند. در این تحقیق جهت بررسی اثر کاهش دبی بر دمای پانل، شبیه سازی در دبی های مختلف با میزان شار حرارتی بحرانی انجام شد و نحوه تغییرات دمای پانل و دمای آب خروجی از آن در قالب نمودار ارایه شده است. با شبیه سازی گذرا نحوه تغییرات دمای پانل در دو حالت سرد شدن و گرم شدن، با تغییر سریع شرایط مرزی، در قالب نمودارها و کانتورها ارایه شده است. با شبیه سازی گذرا مشخص شد که در حالت سرد شدن پانل و کاهش شار حرارتی با گذشت تقریبا 100 ثانیه و در حالت گرم شدن و افزایش شار حرارتی با گذشت تقریبا 80 ثانیه، دمای پانل به حالت پایدار می رسد. در این تحقیق تاثیر تغییر جنس پانل ها در میزان دمای پانل نیز بررسی شد. با شبیه سازی تغییر جنس پانل از فولاد به مس دمای پانل با کاهش 6 درصدی روبرو شد.

به هنگام رسیدن نفت خام به سطح زمین به منظور فرستادن آن برای ذخیره و یا یک پالایشگاه باید مراحلی طی گردد. در حقیقت هدف از امکانات سرچاهی جداسازی تولیدات چاه است. معمولا یک تفکیک گر چند فاز اولین دستگاهی است که از طریق آن جریان سیال به دیگر تجهیزات فرستاده می شود. در این پژوهش یک جداکننده افقی دو فاز (نفت و گاز)، متعلق به شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب به صورت سه بعدی به کمک نرم افزار های فلوئنت و گمبیت شبیه سازی شده است. این شبیه سازی درک مناسبی از مشخصه های میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک جریان دوفاز در جداکننده را فراهم می کند. برای شبیه سازی از یک ترکیب کارآمد از مدل چند فازی vof و مدل فاز گسسته برای جریان سیال و قطرات (یا ذرات جامد)، همچنین مدل k-? قابل درک برای آشفتگی جریان استفاده شده است. شبیه سازی ها در دو پیکربندی متفاوت برای ورودی جداکننده انجام شده است. در حالت اول منحرف کننده ورودی به صورت یک صفحه ساده و در حالت دوم به صورت یک سیکلون در نظر گرفته شده است. شبیه سازی چکونگی انتشار تاثیر هندسه وروی بر جریان پایین دست و در نتیجه اثر آن بر جداسازی فاز ها را نشان می دهد. نتایج شبیه سازی ها پروفیل سرعت در مقاطع مختلف در جداکننده برای هر دو حالت و همچنین بازده جداکننده برای جدایش قطرات مایع (یا ذرات جامد) با استفاده از نمونه گیری در خروجی گاز و نفت را نشان داد. با توجه به نتایج، جداکننده با ورودی سیکلونی باعث آرام نمودن جریان در جداکننده و همچنین باعث افزایش بازده جدایش قطرات مایع (یا ذرات جامد) در جداکننده می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با پژوهش های پیشین صورت گرفته مقایسه گردید که تطابق قابل قبولی مشاهده شده است.