امروزه کاربرد بهینه سازی در فرآیندهای صنعتی و طراحی مهندسی بر کسی پوشیده نیست. با کاهش مداوم مواد اولیه و افزایش هزینه های تولید، اهمیت این شاخه به طور روز افزونی در حال افزایش می باشد. از جمله ی کاربردهای بهینه سازی می توان به استفاده از تکنیک های بهینه سازی در طراحی تجهیزات الکترونیکی در معرض شار حرارتی اشاره نمود. وسایل الکتریکی در زندگی روزمره نقش قابل توجهی دارند و کاربرد قابل اطمینان و طول عمر این وسایل رابطه ی مستقیمی با دمای کارکرد این تجهیزات دارند، به طوری که پایین نگاه داشتن دمای کارکرد این تجهیزات از جمله مهمترین هدفهای شرکتهای سازنده آنها می باشد. هدف از این تحقیق بررسی عددی و یافتن مقداری کمینه برای حداکثر دمای منبع گرم به ازای اندازه های مختلف منبع حرارتی گرم وسرد، و دیگر پارامترهای مختلف حاکم بر مسئله در جریان جابجایی آزاد و درون یک محفظه ی مربعی دو بعدی می باشد. در پایان نامه حاضر علاوه بر بررسی و بهینه سازی مکان منبع گرم ، به بهینه سازی مکان منبع سرد نیز پرداخته می شود. همچنین در بخش بهینه سازی ،پس از مقایسه ی کارایی دو الگوریتم بهینه سازی ژنتیک و الگوریتم بهینه سازی به روش گروه ذرات، از الگوریتم مناسب تر برای بهینه سازی مسئله استفاده شده است. در نهایت نیز مسئله مورد بررسی توسط شبکه عصبی مدل شده و مدل بدست آمده توسط الگوریتم بهینه سازی منتخب در مرحله قبل بهینه می شود. نتایج بدست آمده در این پایان نامه نشان داده است که الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات از نظر همگرایی کارایی بالاتری نسبت به الگوریتم ژنتیک کلاسیک دارا می باشد. همچنین بکارگیری رهیافت ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم بهینه سازی باعث کاهش قابل ملاحظه زمان لازم برای فرایند بهینه سازی می شود.

در تحقیق حاضر به بررسی نشست و پخش ذرات معلق در یک کانال بر روی مانع مثلثی و اثر تغییر زاویه-ی مانع بر روی ته نشینی ذرات پرداخته می شود. در بخش دیگری از کار انجام شده، تأثیر تغییر فاصله ی بین دو مانع مثلثی که پشت سر هم قرار گرفته اند بر ته نشینی ذرات و همچنین اثر نزدیک شدن این دو مانع به دیواره ی کانال بر نشست ذرات بر روی هر دو مانع بررسی شده است. برای تحلیل و محاسبه سرعت سیال در داخل کانال از روش شبکه بولتزمن استفاده شده است. در حل جریان با روش شبکه بولتزمن از شبکه d2q9 استفاده شده که در تحلیل جریان دوبعدی بسیار مورد استفاده قرار گرفته و نتایج قابل قبولی از آن به دست آمده است. رفتار ذرات با دیدگاه لاگرانژی و با کمک معادله لانگوین مورد بررسی قرار گرفته است. در مسئله ی حل شده، جریان آرام و عدد رینولدز برابر 200 می باشد. در بررسی انجام شده نیروهای شناوری، پسا، برا و براونی که بر حرکت ذرات معلق اثرگذار هستند، در نظر گرفته شده اند. قطر ذرات از 40 میکرومتر تا 4/0 میکرومتر و عدد استوکس از 5 تا 001/0 متغییر می-باشند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش عدد استوکس ذرات از گردابه ها دور شده و بر روی سطوح می نشینند. همچنین در استوکس های پایین ذرات معلق به مانند ذرات سیال رفتار کرده و در سراسر کانال پخش می شوند. در مورد اشکال هندسی هرچه زاویه ی بین ضلع جلویی مانع و راستای جریان ورودی کمتر باشد میزان نشست نیز کمتر خواهد بود. برای دو مثلث قرار گرفته پشت سرهم در فاصله ی مشخصی از همدیگر میزان نشست روی مثلث پشتی به جز در استوکس های بسیار پایین به عدد صفر می رسد. همچنین با نزدیک شدن مثلث ها به دیواره ی کانال رفته رفته از ته نشینی ذرات بر روی هر دو مثلث کاسته شده که این مسئله در مورد مثلث پشتی در استوکس های پایین برعکس می شود.

در این پایان نامه، تأثیر وجود صفحه جداکننده بر جریان و میدان انتقال حرارت حول سیلندر مربعی زاویه دار با زاویه 45 که درون یک کانال قرار گرفته است به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق جریان آرام، دوبعدی و برای چهار عدد رینولدز (50،100،200،300=re) ارائه گردیده است. تأثیر تغییر فاصله طولی بین صفحه جداکننده و سیلندر، تغییر زاویه صفحه جداکننده و طول های مختلف صفحه جداکننده بر میدان جریان و انتقال حرارت و همچنین تأثیر صفحه جداکننده در کانال با نسبت انسداد مختلف در این پ‍ژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. میدان انتقال حرارت برای دو حالت کانال با دیواره گرم و سیلندر سرد و کانال با دیواره های آدیاباتیک و سیلندر گرم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاضر یک تطابق مناسب با نتایج مطالعات قبلی از خود نشان می دهند. نتایج حاصل نشان می دهد که فاصله های معینی بین سیلندر و صفحه جداکننده وجود دارد که در آن، ضریب پسا و عدد ناسلت متوسط به طور ناگهانی افزایش می-یابند. همچنین با بررسی تأثیر همزمان اثر صفحه جداکننده بر ضریب پسای کل و انتقال حرارت جهت تعیین بهترین موقعیت، پارامتر به عنوان معیاری برای به دست آوردن موقعیت بهینه محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهد که در حالت اول بیشترین افزایش مقدار پارامتر ، نسبت به حالت بدون صفحه جداکننده در زاویه و در مکان و re=300رخ می دهد. به همین ترتیب در حالت دوم نیز ماکزیمم افزایش در موقعیت درre=300 و در زاویه و مکان اتفاق می افتد.

در‎ ‎این‎ ‎پایان نامه‎ ‎شبیه سازی‎ ‎جریان‎ ‎آرام‎ ‎و‎ ‎انتقال حرارت جابجایی ترکیبی حول دو سیلندر مربعی ‏بوسیله روش شبکه بولتزمن ‏lbm‏ بررسی شده است. برای‎ ‎مدل‎ ‎کردن‎ ‎جریان‎ ‎و‎ ‎انتقال‎ ‎حرارت بر‎ ‎روی ‏مرزهای‎ ‎منحنی از‎ ‎مدل‎ ‎جدیدی‎ ‎که دارای‎ ‎دقت‎ ‎مرتبه‎ ‎دوم‎ ‎می باشد‎ ‎استفاده‎ ‎شده‎ ‎است. در‎ ‎این‎ ‎پژوهش ‏تاثیر فاصله طولی‎ ‎بین‎ ‎سیلندرها، تغییر زاویه آن ها، تغییر فاصله سیلندرها با دیواره های بالا و پایین ‏محدوده محاسباتی بهمراه تاثیر اعداد رینولدز، ریچاردسون و پرانتل بر روی جریان سیال و انتقال حرارت ‏مورد مطالعه‎ ‎قرار‎ ‎گرفته‎ ‎است. شبیه سازی برای بازه های ‏ ‏ ، ‏ ‏ و ‏ ‏ انجام شده است. مقایسه نتایج‎ ‎این‎ ‎پژوهش‎ ‎با نتایج‎ ‎آزمایشگاهی‎ ‎و‎ ‎عددی‎ ‎منتشر‎ ‎شده‎ ‎قبلی، نشان می دهد‎ ‎که‎ ‎این‎ ‎روش‎ ‎دارای دقت بالایی‎ ‎می باشد.‏‎ ‎نتایج حاصل‎ ‎از‎ ‎این‎ ‎پژوهش‎ ‎نشان‎ ‎می دهد‎ ‎که ضریب پسا هر دو سیلندر با افزایش فواصل بین دو سیلندر افزایش می یابد و همچنین میزان تغییرات ‏عدد ناسلت در رینولدزهای بالاتر وابستگی بیشتری به میزان فاصله سیلندرها از یکدیگر دارد. ‏

در این پژوهش برخورد یک قطر? غیر نیوتنی به یک فیبر نازک با مقطع دایروی با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا، جریان سیال غیرنیوتنی با مدل توانی در یک حفر? مربعی که دیواره های بالایی و پایینی آن دارای سرعتی برابر و همجهت می باشند، شبیه سازی گشت و با نتایج عددی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی کاملاً منطبق بر نتایج پژوهش های انجام شد? پیشین بوده است. در ادامه، برخورد یک قطر? غیر نیوتنی با مدل توانی به فیبر شبیه سازی شد. جهت انجام اعتبار سنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی در حالت n=1، که معادل رفتار سیال نیوتنی است، با نتایج حاصل از پژوهش تجربی مقایسه شد که نتایج با دقت مناسبی با نتایج تجربی ارائه شده مطابقت داشته است. جهت درک تفاوتهای رفتار یک سیال غیر نیوتنی در مقایسه با یک سیال نیوتنی، چگالی ، کشش سطحی و ضریب ویسکوزیت? مدل توانی به ترتیب برابر چگالی ، کشش سطحی و ویسکوزیت? آب قرار داده شد و با تغییر شاخص سیال توانی ، تغییر رفتار قطر? غیر نیوتنی بررسی و با نتایج بخش قبل مقایسه شد. نتایج این پژوهش نشان می دهند که با تغییر مقدار n قطره رفتار های متفاوتی از خود نشان میدهد. در سیالات برشی نازک ، با کاهش شاخص سیال توانی n، در یک سرعت ثابت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. اما در سیالات برشی ضخیم ، با افزایش شاخص سیال توانی در یک سرعت ثابت شعاع آستان? جذب افزایش خواهد یافت. همچنین، در سیالات برشی نازک، در اعداد n کوچک، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش خواهد یافت. در سیالات برشی ضخیم نیز، در اعداد n بزرگ، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب کاهش می یابد اما این روند در سرعت های بالا کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان دهند? آن است که بطور کلی، با افزایش سرعت، شعاع آستان? جذب قطره کاهش مییابد، به عبارت دیگر با افزایش قطر قطره، سرعت آستان? جذب، که در آن قطره بطور کامل توسط فیبر جذب میگردد، کاهش مییابد. نتایج حاصل از برخورد قطرات غیرنیوتنی به فیبرهای آبدوست نشان می دهند که فیبرهای آبدوست با افزایش نیروی موئینگی تمایل به حفظ قطره داشته و در مقابل نیروهای اینرسی و گرانش مقاوت بیشتر از خود نشان می دهند. لذا، شعاع آستان? جذب را در مقایسه با فیبرهای آبگریز افزایش می دهند. بلعکس، در فیبرهای آبگریز، تمایل قطره به تر نمودن فیبر کاهش یافته و قطره پس از برخورد به فیبر تمایل به بازگشت از سطح را از خود نشان می دهد. در واقع، در فیبرهای آبگریز نیروی موئیینگی سهم کمتری در حفظ قطره بر روی فیبر ایفا مینماید. بنابراین شعاع آستان? جذب در این فیبرها کاهش می یابد.

چکیده در این پژوهش رفتار قطرات تحت میدان الکتریکی dc مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به افزایش رو به رشد این رشته تحقیقاتی، در ابتدا بطور مختصر کاربردهای الکتروهیدرودینامیک در فصل اول شرح داده شده است. لذا فصل اول این تحقیق به ارائه کاربردها اختصاص داده شده است. در فصل دوم مبانی فیزیکی الکتروهیدرودینامیک شرح داده شده تا مقدمه¬ای باشد(هر چند کوتاه) بر روابط استفاده شده در فصول بعدی. در فصل سوم مروری شده است بر کارهای صورت گرفته در زمینه رفتار قطره تحت میدان. در فصل چهارم نتایج آزمایش تجربی آورده شده¬اند. در فصل پنجم رفتار قطره بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها در فصل ششم به بررسی نتایج تحلیلی ( اثر میدان الکتریکی بر روی قطرات ) پرداخته شده است. نتایج تجربی نشان میدهد که دو قطره با بار متضاد میتوانند همدیگر را دفع کنند .¬پراکندگی قطرات در میدان الکتریکی منجر به تشکیل زنجیره قطرات میشود. همچنین انتقال بارهای الکتریکی میتواند بطور یکسان صورت نگیرد و پدیده¬های مختلفی را رقم بزند. افزایش میدان الکتریکی برای قطراتی که به شکل رندم پخش شده اند باعث تشکیل زنجیره¬ای از قطرات میگردد. رفتار نوسانی ، حالت تیلورکن ، اندرکنش دو قطره (انعقاد و جدایش) در این کار نشان داده شده است. نتایج عددی و تحلیلی تغییر شکل قطره را در دو حالت متفاوت (قابلیت پلاریزاسیون) نشان میدهند. در فصل عددی شبیه سازی توسط روش شبکه بولتزمن و در حالت دو فازی صورت گرفته است. حالت های مختلف breakup به کمک روش عددی بدست می¬آیند.سه نوع جدایش pinch-off ،shear و back-breakup در حالتهای مختلف دیده شده و همچنین رفتار دو قطره نیز بررسی شده است. در بحث تحلیلی، رفتار قطره در حالت ناپایدار و در دو حالت ac,dc مورد ارزیابی قرارگرفته است. در این اثر علاوه بر رفتار قطره ساکن ، حرکت قطره در میدانهای ac,dc مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحلیلی فرکانس بحرانی را پیشبینی میکنند که میتواند راستای تغییر شکل قطره را تغییر دهد. همچنین نتایج تحلیلی مطابقت خوبی با نتایج عددی دارند. تمامی نتایج تحلیلی در اعدادکپیلاری الکتریکی کمتر از یک بدست آمده است. اثر میدان الکتریکی بر روی قطره در حال سقوط منجر به تشکیل گردابه هایی در درون و بیرون قطره میشود که پخش حرارت توسط این ورتکسها توسط روش عددی ترکیبی المان و حجم محدود مورد بررسی قرار گرفته است. افزایش عدد پکلت باعث کاهش اثر پخش حرارتی (ترم دیفیوز) شده و نقش جریان سیال در توزیع حرارت بیشتر میگردد.

در این پژوهش حرکت و فعل وانفعالات یک جفتحباب در حال صعود در یک مایع ساکن در دو بعد با استفاده از مدل حجم سیال شبیه سازی شده است. برای این منظور از نرم افزار منبع باز openfoam استفاده گردید. پیش از انجام این شبیه سازی، جهت حصول اطمینان از کد، ابتدا صعود و تغییر شکل یک حباب تنها در یک مایع ساکن تحت رژیم های متفاوت، شبیه سازی و با نتایج عددی و تجربی پیشین مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این شبیه سازی با تقریب خوبی منطبق بر نتایج پژوهش¬های انجام شد? پیشین بوده است. انواع فعل وانفعالات ممکن میان جفت حباب که به صورت افقی در راستای یک خط کنار هم قرار گرفته اند، شبیه سازی گردید و نتایج نشان داد که جفت حباب تحت اعداد بدون بعد متفاوت، چهار نوع فعل وانفعال منحصربه فرد به نام های انعقاد، دافعه، زیگزاگ و گسیختگی را در حین صعود تجربه خواهند نمود. برای تشریح بهتر رفتار جفت حباب ، بررسی ها در 3 زاویه 0، 45 و 90 درجه تقسیم شده است. به عنوان نمونه در به علت جاذبه ایجادشده توسط جدایش (دنباله) حباب پیشرو (بالایی)، حباب پیرو (پایینی) شتاب قابل توجهی را در حرکتش تجربه نموده و سرانجام با حباب بالایی برخورد و در صورت فقدان مواد فعال در مایع، دچار انعقاد خواهد شد. بررسی سرعت صعود یک حباب فعل وانفعال دار (پیرو) نشان می دهد که مقدار این سرعت با کاهش فاصله جدایش میان حباب ها افزایش یافته و بهعلت اثر جاذبه دنباله های حباب پیشرو، مقدار سرعت صعود حباب پیرو همیشه بزرگتر از سرعت حباب تنها است. از طرفی مقدار نیروی درگ حباب پیرو متناسب با کاهش فاصله جدایش میان حباب ها، در حال کاهش است. سپس در پایان، جهت تشخیص نوع فعل وانفعال میان جفت حباب ، یک معیار کلی بر اساس اعداد بدون بعد و ارائه گردید. این معیار با معلوم بودن 4 پارامتر مذکور، تا حدودی در تشخیص نوع فعل وانفعال کمک خواهد نمود.

چکیده ندارد.