در این پایان نامه به امکان بررسی الگوهای هیدرودینامیکی استاندارد جریان به کمک نانو- میکرو حباب هوا پرداخته شده است. برای تحلیل جریان و چگونگی حرکت ذرات هوا از پردازش تصویر استفاده شده است. ساختار دستگاه های ساخت نانو – میکرو حباب مورد بررسی قرار گرفته و سپس نحوه تولید نانو – میکرو حباب ها به روش کاویتاسیون هیدرودینامیکی تشریح شده است. در این پژوهش برای تعیین قطر ذرات به کمک روش پراش نور دینامیکی، از دستگاه nano particle size analyzer و برای بررسی پایداری حبابها با زمان از پتانسیل زتا متر در بازه زمانی تا یک ماه از لحظه تولید استفاده شد. مقدار متوسط ضریب همبستگی چند گانه برای ذرات تا نمونه 6 روزه برابر 0.483 بدست آمد که براساس استاندارد ایزو 22412 سال 2008 جهت صحت نتایج اندازه گیری ها با روش تفرق نور دینامیکی، تا 0.7 قابل قبول است. با تعیین پارامترهای فیزیکوشیمیائی از قبیل کدورت، اکسیژن محلول، رسانایی، ph، و دما مشخص شد که با افزایش سیکل های گردش نانو سیال از دستگاه مولد، کدورت و اکسیژن محلول ابتدا افزایش یافته و بعد از گذر از مرحله فوق اشباع، از میزان آنها کاسته می شود. پس از انجام آزمایشات شناسائی نانوسیال مدل های لازم برای ایجاد الگوهای استاندارد جریان تهیه شد. تصویربرداری از جریان، با دو روش استفاده از دوربین 3ccd با همراه لنز میکرو و روش استفاده از میکروسکوپ پلاریزه نوری و دوربین ccd، بسته به شرایط و اندازه نمونه ها، استفاده گردید. فیلم ها به کمک نرم افزار edius با فیلترهای مختلف بازسازی شد تا در پردازش دیجیتالی وضوح بیشتری داشته باشد. در مرحله بعد تصاویر به نرم افزار matlab منتقل و با استفاده از برنامه نوشته شده در این محیط، پردازش تصویر انجام شد. این برنامه قادر است تا تحلیل حرکت نانو- میکرو حباب ها را در فریم های مجزا انجام دهد. بر اساس نتایج حاصل هر چند میکرو حباب ها دارای سرعتی برابر سرعت جریان هستند، اما نانو حباب ها به دلیل فرآیند ناشی از حرکت براونی، کمکی به برداشت الگوی جریان نمی کنند.

در این پژوهش تاثیر میکرو-نانو حباب های (mnb) هوا بر ویژگی های مکانیکی بتن مورد آزمایش قرار گرفت. برای ساخت بتن از طرح اختلات با نسبت آب به سیمان 0.6 استفاده گردید. در کلیه آزمایشات از نمونه های سه تایی استفاده گردید و هر آزمایش حداقل دوبار انجام شد تا از تکرار پذیری آن اطمینان حاصل شود. طبق آزمایشات انجام شده، میکرو-نانو حباب های هوا در بتن باعث افزایش مقاومت های: فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی بتن می شود. دمای هیدراسیون و زمان گیرش اولیه و نهایی ترکیب سیمان با آب حاوی mnb نیز کاهش می یابد. از دیگر ویژگی های بتن حاوی mnb می توان به اسلامپ و روانی کمتر نسبت به بتن معمولی اشاره کرد. طبق نتایج بدست آمده از این پژوهش، رفتار بتن حاوی mnb مشابه بتن دارای دیگر نانو ذرات می باشد و شباهتی به بتن هوادار ساخته شده با مواد افزودنی حباب زا ندارد.