در این پایان نامه به بررسی عملکرد جداکننده ی سیکلونی و تأثیر تغییر پارامترهای هندسی بر آن، به کمک دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. پس از انتخاب شبکه بندی مناسب برای هندسه ی سیکلون، تأثیر تغییر پارامترهای هندسی بر مقدار حمل مایع از بالا و مقدار حمل گاز از پایین مطالعه گردید. در این طراحی، سطح مقطع ورودی، زاویه ی ورودی، ارتفاع ورودی از کف سیکلون، قطر خروجی مایع و قطر اصلی سیکلون به طور همزمان بهینه شدند. مطابق این شبیه سازی ها مقدار حمل گاز از زیر با کاهش قطر خروجی مایع یا افزایش قطر اصلی سیکلون یا افزایش سطح مقطع ورودی و یا کاهش زاویه ی ورودی، کاهش می یابد و یک نقطه ی بهینه برای تغییرات حمل گاز از زیر با تغییر ارتفاع ورودی سیکلون وجود دارد. همچنین یک نقطه ی بهینه برای حمل مایع از بالا با تغییر پارامترهای هندسی نظیر سطح مقطع ورودی، ارتفاع ورودی از کف سیکلون، قطر خروجی مایع و قطر اصلی سیکلون به دست می آید. افزایش زاویه ی ورودی باعث افزایش حمل مایع از بالا می گردد. در نهایت نیز تاثیر استفاده از سیکلون در درام بویلر که حاوی بخار و قطرات آب در دما و فشار بالا است، مورد بررسی قرار گرفت.

در این پروژه به بررسی تأثیر تزریق نانوذرات به جریان دوفاز گاز- مایع به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار cfx پرداخته شده است. به دلیل اهمیتی که جریان جوشش مادون سرد در بسیاری از صنایع دارد، این جریان به عنوان جریان گاز-مایع مورد نظر انتخاب شد. در ابتدا جریان جوشش مادون سرد آب در لوله عمودی با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر مدل سازی شد. سپس نانوذرات به جریان جوشش تزریق شده و جریان جوشش نانوسیال با استفاده از دو دیدگاه متفاوت دوفازی و سه فازی مورد تحلیل عددی قرار گرفت. در مدل سه فازی هر سه فاز از جریان در نظر گرفته شده، و میدان جریان، آب-بخار با استفاده از دیدگاه اویلر-اویلر و حرکت نانوذرات در سیال با استفاده از دیدگاه اویلر-لاگرانژ تحلیل شده، سپس هر دو دیدگاه با همدیگر حل می شوند. از نتایج مشاهده شد که در غلظت های کم نانوذرات (حدوداً %1/0)، اختلاف میان نتایج حاصل از دیدگاه دوفازی و سه فازی برای حل جریان جوشش نانوسیال بسیار اندک می باشد ولی با افزایش کسر حجمی نانوذرات، اختلاف افزایش می یابد. بعد از تحلیل جوشش آب و نانوسیال در لوله ی عمودی، این کار برای مقاطعی با شکل سطح مقطع متفاوت ولی با قطر هیدرولیکی یکسان انجام شد. برای مدل سازی جریان جوشش نانوسیال در مقاطع مختلف، تنها از دیدگاه سه فازی استفاده شد.

ویژگی های خاص نانو ذره اکسید گرافن نظیر هدایت حرارتی بالا، اندازه متوسط خیلی کم، وزن مولکولی بسیار پایین نسبت به نانو ذرات فلزی متداول و همین طور پایداری بیشتر نانو سیال حاصل از آن، توجه محققین را به خود جلب کرده است. سپس هدایت حرارتی نانو سیال پایدار شده اکسید گرافن- اتیلن گلیکول در دو دمای 25 و 50 درجه ی سانتی گراد و غلظت های 0/01، 0/03و 0/05 درصدجرمی بررسی شده است. از لیزر پالسی که روشی سبز، ارزان قیمت و آسان است، برای کاهیدن نانو سیال استفاده شد که اکثر گروه های اکسیژنی آن حذف شد. نتایج نشان داد که هدایت حرارتی نانوسیال کاهیده نسبت به نانوسیال غیر کاهیده و همچنین اتیلن گلیکول افزایش داشته است. این بهبود با افزایش غلظت افزایش یافت.