در سال های اخیر موضوع افزایش انتقال حرارت جهت دست یابی به سیستم هایی با عملکرد حرارتی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته و روش های بسیاری نیز توسط محققین معرفی شده است. در پایان نامه حاضر، دو روش افزودن نانوذرات به سیال پایه و قرار دادن گردابه سازها در مسیر جریان برای ایجاد جریانات چرخشی به طور عددی بررسی و اثر پارامترهای مختلف از جمله عدد رینولدز، شکل و زاویه حمله گردابه ساز، قطر و کسرحجمی نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار مطالعه شد. در مدل سازی نانوسیال از دیدگاه اویلر- لاگرانژ که سیال و ذرات را به ترتیب از دیدگاه اویلری و لاگرانژی بررسی می کند، استفاده شد و معادلات حاکم با فرض جریان آرام، سه بعدی و غیرقابل تراکم در حالت پایا حل شدند. نتایج نشان داد که با قرارگیری گردابه سازها در مسیر جریان، نرخ انتقال حرارت به دلیل ایجاد جریانات چرخشی و ارسال سیال تازه تری به سمت سطوح انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین افزودن نانوذرات موجب تخت تر شدن پروفیل دما و سرعت سیال نسبت به سیال خالص می گردد و نرخ انتقال حرارت و افت فشار با افزایش کسرحجمی نانوذرات افزایش می یابد. بررسی اثر اعمال هر دو روش به طور هم زمان نشان داد که عملکرد حرارتی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد که البته افزایش افت فشار را نیز به همراه دارد. بنابراین، به منظور حصول بیشینه انتقال حرارت و کمینه افت فشار، مقادیر بهینه پارامترهای شکل، زاویه حمله گردابه ساز و کسر حجمی نانوذرات با به کارگیری ترکیبی از شبیه سازی عددی، شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب محاسبه شد. بر این اساس، مجموعه ای از مقادیر بهینه این پارامترها به همراه بهترین مورد از لحاظ عملکرد حرارتی و هیدرودینامیکی معرفی گردید.

با توجه به رشد روزافزون دانش و کاربرد نانوسیال ها به ویژه در حوزه انتقال حرارت و خنک کاری، نیاز به مرجعی برای سنجش قابلیت استفاده از این نوع سیال ها در مبدل های حرارتی وجود دارد. لذا در این رساله به بررسی نانوسیال نقره که گونه ای از نانوسیال های مورداستفاده به عنوان حامل گرما است، در کاربرد خاص خنک کاری موتور خودرو پرداخته می شود و می تواند مزایا و چالش های اساسی نانوسیال ها در استفاده به عنوان خنک کننده موتور را آشکار سازد. معیار سنجش، استانداردهای بین المللی رایج در این امر و همچنین استاندارد خنک کننده موتور یکی از خودروسازهای بین المللی می باشد. مطابق آزمون های انجام شده، نمونه نانوسیال قادر به ارضاء بخشی از نیازمندی های خنک کننده موتور خودرو بوده، ولی در برخی از آزمون ها موفق نبوده است و بایستی برای توفیق در کلیه آزمون ها توسعه یابد. این آزمون ها در دو دسته ی آزمون های فیزیکی- شیمیایی و آزمون های عملکردی انجام شده اند. پایداری نانوسیال ها که برای آن معیار پذیرشی موجود نیست، مهم ترین عامل بازدارنده ی استفاده ازاین گونه از سیال ها به جای سیال های رایج انتقال حرارت است. نتایج حاصل از آزمون های انجام شده در این رساله، می تواند مرجعی برای کارهای آینده جهت توسعه و رفع موانع استفاده از این نوع سیال ها به عنوان خنک کننده موتور وسایل نقلیه باشد.

هدف از این پروژه، بررسی میزان تحویل نانوداروها به بافت سرطانی از طریق منافذ موجود در مویرگ¬های تغذیه¬کننده آن است. جریان خون و نانوذرات به صورت جریان دوفاز و با استفاده از رویکرد اویلر- لاگرانژ فرموله شده است. در این مطالعه، دو روش برای مدل¬سازی جریان خون در مویرگ¬ها مورد استفاده قرار گرفته است. در روش اول، خون به صورت سیال غیرنیوتونی با مدل توانی و در روش دوم، به دلیل تاثیر زیاد وجود گلبول قرمز و تغییر شکل آن بر جریان خون، خون به صورت مخلوطی از پلاسما و گلبول قرمز مدل¬سازی شده است. روش اندرکنش سازه و سیال دوطرفه برای حل توام معادلات حاکم بر پلاسما به عنوان سیال پیوسته و گلبول قرمز به عنوان جامد الاستیک به کار رفته است. اثر پارامترهای قابل کنترل مختلف بر تحویل ذرات دارویی به تومور بررسی شده است. نتایج نشان می¬دهند که تحویل نانوذرات با کاهش فشار مایع میان¬بافتی، سرعت جریان، اندازه مویرگ، ویسکوزیته کمینه خون و با افزایش اندازه منفذ و فشار خون مویرگی افزایش می¬یابد. رابطه¬ای برای تحویل نانوذرات به تومور ارائه شده است. همچنین اثر تغییر شکل گذرای گلبول قرمز تحت شرایط مختلف بر تحویل ذرات مورد بررسی قرار گرفته است.

به دلیل نیاز روز افزون صنایع به انتقال حرارت با بهره¬وری بالاتر و در حجم¬های کوچک¬تر، محققان استفاده از نانوسیال¬ها را به عنوان جایگزین سیال¬های انتقال حرارت مرسوم مورد بررسی قرار داده¬اند. در نتیجه، تلاش¬های فرآوانی برای تولید سیال¬هایی با این مشخصات و ویژگی¬های مورد نیاز انجام گرفته است. در تحقیق پیش¬رو لزجت که یکی از کلیدی¬ترین خواص ترموفیزیکی سیال می¬باشد با استفاده از شبیه¬سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام شبیه سازی¬های دینامیک مولکولی از نرم¬افزار لمپس (lammps) استفاده شده است. تحقیقات تجربی انجام شده برای محاسبه لزجت نانوسیال مطالعه شده¬اند و همچنین شرح کامل تئوری اندرکنش بین سیال و ذرات نانوسیال جهت دستیابی به پارامترهای کلیدی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. شرح مفصلی از روابط و معادلات حاکم بر پدیده¬هایی از قبیل نیروی پتانسیل وارد بر ذرات مختلف سیال و نانوذرات ارائه شده است. اعتبار اعداد و نسبت¬های بدست آمده برای لزجت نانوسیال¬ با مشخصات متفاوت نانوذرات و سیال خالص با استفاده از افت و خیز توابع همبستگی تنش سنجیده شده است. آنالیز تابع همبستگی تنش برشی و نتایج بدست آمده نشان می¬دهند که حضور ذرات با مقیاس نانو در سیال پایه باعث تغییرات قابل توجهی در مقدار لزجت نانو سیال در مقایسه با سیال پایه می¬شود. نسبت لزجت نانوسیال به لزجت سیال پایه در نانوسیال¬های مختلف متفاوت است اما می¬توان مشاهده کرد که به طور متوسط حداقل افزایش لزجت حدود 1.2 برابر سیال پایه می¬باشد. در پایان نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی¬های دینامیک مولکولی انجام شده با مقادیر حاصل از نتایج تجربی و تئوری حاضر مقایسه شده¬اند و نمودارهایی مقایسه¬ای شامل نتایج ارائه شده¬اند. همچنین اثرات تغییر دمای نانوسیال در بازه دمایی 60 k تا 100 k که آرگون در آن مایع می¬باشد مورد بررسی قرار گرفته است.