آنالیز اجزاء محدود، در مقیاس وسیعی از مسایل پیچیده با دقت بالا بکار گرفته می شود. این پروژه انجام آنالیز ترمومکانیکی یک سرسیلندر را به صورت مشروح مورد بررسی قرار می دهد. همخوانی و همپوشانی مدل سرسیلندر المان بندی شده با هندسه آن و تعداد المانهای ایجاد شده بر روی آن، بر جوابهای حاصل از حل اجزاء محدود یک مسیله تاثیر جدی می گذارد. روش مقایسه مودال، برای اطمینان از همپوشانی کافی همراه با تعداد المانهای بهینه روش کاملی می باشد. مدل کامل سه بعدی بصورت کاملا دقیق ساخته شده و شامل 401236 المان و 480220 گره می باشد. نتایج حل ترمومکانیکی این مسیله نشان می دهد که تنش بالایی در اطراف سوپاپ دود و پل بین سوپاپها وجود دارد. این تنش، نتیجه فشار ناشی از احتراق و مقید کردن انبساط حرارتی در محفظه احتراق می باشد. در این تحلیل فرض بر این شده است که تغییرات دما بر منحنی تنش، کرنش اثری ندارد. به منظور تحلیل حرارتی مدل، فرض می شود که تغییرات دمایی در حال کارکرد موتور وجود ندارد و این تغییرات بر روی بدنه سرسیلندر به مقداری کم است که می توان از آن صرف نظر کرد.

در این پایان نامه تحلیل حرارتی و مکانیکی سوپاپ دود خودروی پیکان1600 به صورت گذرا انجام می پذیرد. شبیه سازی و تحلیل با استفاده از زبان پارامتریک نرم افزار ansys انجام می شود. برای شبیه سازی و تحلیل از خاصیت تقارن محوری استفاده شده و سوپاپ، نشیمنگاه، راهنما، فنر و قسمت کوچکی از اسبک مدل شده است. مدل ایجاد شده با نتایج موجود در مراجع ارزیابی شده که بین نتایج حاصل نتایج موجود در مراجع مطابقت خوبی دیده می شود. مقادیر اولیه شرایط مرزی از قبیل دما و فشار داخل سیلندر از شرکت تحقیقات موتور ایران خودرو اخذ شده و سپس محاسبات مفصلی برای استخراج شرایط مرزی نهایی صورت پذیرفته است. تحلیل حرارتی با شروع از شرایط اولیه تا رسیدن به شرایط یکنواخت حرارتی انجام شده که ماکزیمم دما 700 درجه سانتیگراد بدست آمده است. با توجه به توزیع دمای بدست آمده تحلیل حرارتی انجام شده که ماکزیمم تنش در جهت محیطی و در لبه سوپاپ و به اندازه 200 مگاپاسکال بدست آمده است. تحلیل گذرای سازه ای نیز در طول یک سیکل انجام شده که مقادیر تنش های سازه ای بسیار کمتر از تنش های حرارتی است. با انچام تحلیل خستگی مشخص شده که عمر سوپاپ نا محدود است. با بررسی تاثیر تغییر ابعاد سوپاپ بر روی دمای آن دیده شده که ابعاد سوپاپ پیکان مناسب است.

اخیراً بحث های مربوط به انرژی و موضوع گرمایش جهانی موجب شده است که استفاده از انرژی های نو به شدت مورد توجه قرار بگیرد. یکی از گزینه های مناسب برای این منظور استفاده از سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و توان خورشیدی است. در پژوهش حاضر، یک سیستم تولید همزمان سرمایش، گرمایش و توان بر پایه سیکل رانکین ارگانیک و زیر سیستم تبرید اجکتوری که برای تأمین انرژی خود از خورشید بهره می گیرد، برای تأمین بار سرمایشی، گرمایشی و توان الکتریکی ساختمانی در شهر ارومیه پیشنهاد شده است. با توجه به شرایط سیستم و داده های هواشناسی شهر ارومیه، مقدار سطح کلکتور مورد نیاز و سوخت کمکی برای دو حالت کارکرد سیستم یعنی تابستان و زمستان محاسبه شد. پس از تحلیل ترمودینامیکی سیستم و محاسبه تخریب اگزرژی اجزاء، با استفاده از تحلیل حساسیت ترمودینامیکی، اثر دما و فشار ورودی توربین ، فشار پشت توربین، دمای اواپراتور و دمای خروجی گرمکن بر راندمان حرارتی، اگزرژی، سطح کلکتور مورد نیاز، کسر خورشیدی، تخریب اگزرژی اجزاء و نرخ هزینه محصول بررسی گردید و مشاهده شد که در تابستان، فشار ورودی توربین بیشترین تأثیر را بر عملکرد ترمودینامیکی سیستم، مقدار سطح مورد نیاز کلکتور و نرخ هزینه محصول دارد. از طرفی دیگر در زمستان، عملکرد ترمودینامیکی سیستم نسبت به دمای ورودی و فشار پشت توربین حساس تر است، در حالی که نرخ هزینه محصول تأثیر پذیری بیشتری از فشار پشت توربین و دمای خروجی گرمکن دارد. نتایج حاصل از بهینه سازی بیانگر این مطلب است که در تابستان، راندمان حرارتی، اگزرژی و نرخ هزینه محصول در حالت بهینه نسبت به حالت پایه به ترتیب 28% ، 27% افزایش و 17% کاهش یافته اند. به همین منوال این مقادیر در زمستان به همین ترتیب 4% و 13% افزایش و 4% کاهش دارند. در این پژوهش علاوه بر روش های تحلیل اگزرژی متداول، روشی پیشرفته ارائه گردیده که طراحان و مهندسان را قادر می سازد به شناسایی اجزائی بپردازند که پتانسیل بالایی برای کاهش تخریب اگزرژی دارند.

بازتوانی نیروگاه بعثت در ایران توسط انرژی خورشیدی به وسیله کد نوشته شده در نرم افزار اییز و مدل سازی انجام شده در نرم افزار ترموفلو صورت گرفته است. چهار واحد نیروگاه حرارتی بعثت در سال 1343 ساخته و از آن زمان در حال بهربرداری می باشد. ظرفیت هر یک از واحدهای نیروگاه mw 5/82 می باشد. آنالیز انرژی، اگزرژی و اگزرژی اقتصادی در سیکل نیروگاه و سه طرح بازتوانی انجام شده و بایکدیگر مقایسه گردیده است. طرح های بازتوانی شامل 1)جایگزینی هیتر های فشار پایین با کلکتور خورشیدی، 2)جایگزینی هیتر های فشار بالا با کلکتور خورشیدی، 3)جایگزینی هیتر فشار بالای نهایی با کلکتور خورشیدی می باشند. با توجه به نتایج، بازتوانی نیروگاه بعثت توسط انرژی خورشیدی در سناریوهای بازتوانی به ترتیب موجب افزایش در انرژی تولیدی نیروگاه به میزان 9/12%، 1/27% و 87/22% می گردد و طرح دوم بازتوانی از لحاظ افزایش در انرژی تولیدی نیروگاه از باقی طرح ها بهتر می باشد. بازتوانی در طرح سوم بالاترین بازده انرژی (98/49%) و بالاترین بازده اگزرژی (65/21%) را داشته است. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت، بازده انرژی و اگزرژی در طرح دوم به تابش خورشیدی بیشترین حساسیت را نشان می دهد. نتایج حاصل از تحلیل اگزرژی اقتصادی نشان می دهد که هزینه برق تولیدی با افزایش فشار ورودی به توربین به ترتیب 8/1%، 26/1% و 32/1% کاهش می یابد، با افزایش دمای ورودی به توربین به ترتیب 5/9%، 3/7% و 8/6% کاهش می یابد، با کاهش فشار کندانسور به ترتیب 2/0%، 11/0% و 04/0% کاهش می یابد و با کاهش تابش مستقیم لحظه ای به ترتیب 36/0%، 31/0% و 15/0% کاهش می یابد.

در این پژوهش نیروگاه سیکل ترکیبی دو فشاره زواره (اصفهان2) مورد بررسی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی قرار گرفته است. برای این منظور کد نویسی کامپیوتری به کمک نرم افزار ees نوشته شده که توسط آن بازگشت ناپذیری اجزاء و سهم هر کدام در بازگشت ناپذیری کل محاسبه شده است. سپس با استفاده از آنالیز حساسیت ترمواکونومیک تاثیر پارامترهای طراحی بر هزینه تولید توان مورد بررسی قرار گرفته است. بازده حرارتی و اگزرژی بدست آمده به ترتیب 43.2% و 38.35% بوده اند و نرخ تخریب اگزرژی سیکل mw 811.85 محاسبه شده است. هزینه واحد تولید توان خروجی 47.3 kj/$ برآورد شده است و فاکتور اگزرژواکونومیک کل سیستم نیز برابر 0.5 بدست آمده است. علاوه بر این تحلیل اگزرژی و اگزرژواکونومیک پیشرفته روی سیستم انجام شده است که بر اساس نتایج، تخریب اگزرژی درون زای اجزای سیستم 93% کل تخریب اگزرژی را به خود اختصاص داده است و تنها 7% از کل تخریب اگزرژی سیستم مربوط به تعاملات بین اجزا می باشد. 14% از هزینه های تخریب اگزرژی سیستم را می توان با بروز کردن اجزاواستفاده از تکنولوژی روز، حذف نمود. نتایج تحلیل اگزرژواکونومیک پیشرفته نشان می دهند که 80% از هزینه های سرمایه گذاری کل سیستم مربوط به هزینه های بیرون زا است و بهبود کارایی اجزای سیستم تنها می تواند 25% هزینه های سیستم را بکاهد. درصد بالایی از هزینه های تخریب اگزرژی (86%) مربوط به عملکرد خود تجهیزات است وتنها15% از هزینه های تخریب اگزرژی با بروز کردن تجهیزات قابل اصلاح می باشند.

در این پژوهش یک سیستم تبرید متوالی تراکمی-جذبی با اجکتور که برای تامین انرژی مورد نیاز آن از کلکتور صفحه تخت استفاده می شود، ارائه شده است. در سیکل مورد مطالعه از چهار مبرد مختلف r134a، r1234yf، r1234zeو r407c در بخش تراکمی و نانوسیال اکسید مس در آب برای زیرسیستم خورشیدی استفاده شده است. در این سیکل پس از بررسی عملکرد ساعتی آن در طول شبانه روز با استفاده از نرم افزار ees به بررسی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی پرداخته شده است. سپس با استفاده از آنالیز حساسیت ترمودینامیک و ترمواکونومیک تاثیر پارامترهای طراحی بر ضریب عملکرد حرارتی و اگزرژتیک و نرخ هزینه کل محصول و مجموع سطح مبدل ها مورد بررسی قرار گرفته است و بهینه سازی چند هدفه و تک هدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک و بر مبنای حداکثر کردن ضریب عملکرد حرارتی و اگزرژی و حداقل کردن نرخ هزینه واحد اگزرژی خروجی (محصول) سیستم صورت گرفته است.

در این پژوهش یک سیکل تولید سه گانه همزمان سرمایش، گرمایش و توان بر پایه سیکل رانکین آلی و زیرسیستم تبرید اجکتوری که برای تأمین انرژی خود به صورت ترکیبی از انرژی خورشیدی و زمین گرمایی بهره می گیرد، بهینه شده است. در سیکل مورد مطالعه کلکتور خورشیدی از نوع صفحه تخت و سیال مورد استفاده در بخش خورشیدی نانو سیال از نوع اکسید مس در آب (cuo/water) می باشد.

به منظور بررسی و تحلیل رفتار سیال لزج در پروانه پمپ سانتریفوژ، حل عددی معادلات ناویر استوکس در محدوده بین دو پره متوالی انجام گرفته و توزیع فشار، سرعت و تنشهای دیواره با استفاده از مدل توربولانسی rng k- و rsm محاسبه گردیده است . ابتدا شبیه سازی جریان بریا پمپ دوبعدی صورت گرفته است و سپس برای حالت سه بعدی نیز این کار انجام شده است . برای انجام این کار از نرم افزار فلوئنت استفاده شد که نسخه موجود آن قابلیت حل معادلات ناویر استوکس سه بعدی روی شبکه های با سازمان را دارا می باشد، و براساس روش حجم محدود نوشته شده است . پس از گسسته سازی معادلات بر روی حجم کنترل، شار کمیتهای فیزیکی بر روی وجوه حجم کنترل با استفاده از تقریب مرتبه اول power-low و یا تقریبهای مرتبه دوم بالادست (upwind) محاسبه می شوند. حل معادلات جبری بدست آمده با روش simplec انجام می گیرد. شبکه استفاده شده از نوع با سازمان (strucrured)، غیر یکنواخت (non uniform) و منطبق بر بدنه (body fitted) می باشد، که توسط پیش پردازنده تولید می شود. نتایج حاصله نشان می دهد که افزایش فشار و سرعت پروانه بهینه شده نسبت به نمونه قدیمی خیلی بهتر است . نتایج حل عددی با نتایج تجربی و تئوریهای موجود سازگاری خوبی را نشان می دهند.