این مطالعه با هدف دست یابی به یک کد عددی برای شبیه سازی جریان سیال خواص متغیر داخل لوله، انجام شده است. معادلات در دستگاه استوانه ای به صورت بدون بعد و با حضور تمامی مولفه ها با روش حجم معیار محدود انتگرال گیری شده اند. ترم های دیفرانسیلی جابه جایی با تقریب پس رو مرتبه یک و مولفه های دیفرانسیلی پخش با تقریب مرکزی مرتبه دو گسسته سازی شده اند. تمامی خواص متغیر فرض شده و به صورت بی بعد در معادله ظاهر می شوند. مقایسه بین نتایج حاصل از مطالعه حاضر بر روی جریان سیال خواص متغیر و پژوهش پیشین محققین هماهنگی خوبی را نشان می دهد. با توجه به متغیر بودن خواص و شکل گیری نیروهای شناوری، جریان ثانویه ای بر روی مقطع لوله که شامل دو گردابه است و به صورت متقارن در هر نیمه چپ و راست سطح مقطع شکل می گیرد. این جریان سبب بر هم خوردن تقارن دامنه سرعت و دما می شود و توزیع غیریکنواخت دما بر روی سطح مقطع لوله مشاهده می شود. در یک مسأله گرمایش نیمه بالایی سطح مقطع گرم تر از نیمه پایینی خواهد بود. به دلیل اختلاف دمای سیال نزدیک به دیواره و هم چنین دمای دیواره در نقاط مختلف محیط لوله، ضریب انتقال حرارت و عدد نوسلت برای هر نقطه متفاوت از نقطه دیگر است. در نیمه بالایی سطح مقطع لوله به دلیل گرم تر بودن سیال و در نیمه پایینی لوله به دلیل حضور سیال سرد تر، ضریب انتقال حرارت و عدد نوسلت به ترتیب کاهش و افزایش پیدا می کند. سیال فوق بحرانی سیالی است که خواص آن در نزدیکی نقطه بحرانی به شدت متغیر است. تغییر شدید خواص در نزدیکی دمای بحرانی باعث افزایش شدید در ضریب انتقال حرارت جابه جایی سیال می شود. برای دماهای بزرگتر از دمای بحرانی مجدداً مقدار ضریب انتقال حرارت کاهش پیدا می کند.

با وجود گذشت بیش از نیم قرن از مطالعه جریان سیالات فوق بحرانی هنوز ابهام های فراوانی پیرامون این پدیده فیزیکی پیچیده وجود دارد. خواص سیال در نزدیکی ناحیه بحرانی ترمودینامیکی به شدت متغیر است و تاثیر نیروهای شناوری خیلی بیش از آنچه است که در جریان های معمولی شاهد آن هستیم. از این رو، در شرایط فوق بحرانی امکان وقوع دو رژیم کاملاً متفاوت، بهبود و اخلال، در انتقال حرارت جابجایی وجود دارد. مدل-سازی های انجام گرفته در رژیم های بهبود انتقال حرارت، تا کنون نتایج رضایت بخشی به ارمغان آورده است. اما در رژیم های اخلال انتقال حرارت، اختلاف قابل توجهی بین نتایج شبیه سازی های عددی و داده های تجربی وجود دارد. بر اساس مطالعات انجام شده یکی از مهم ترین عوامل اصلی این اختلاف ها به شیوه مدل کردن آشفتگی جریان بر می گردد. مدل های موجود آشفتگی نوعا برای جریان های خواص ثابت توسعه یافته اند، حال آن که خواص سیال در جریان های فوق بحرانی به شدت متغیر می باشد. مدل سازی آشفتگی جریان سیالات فوق بحرانی در پژوهش حاضر مورد کنکاش قرار گرفته است. ابتدا با بهره مندی از روش های دینامیک سیالات محاسباتی یک مدل عددی برای محاسبه انتقال حرارت جابجایی در جریان آشفته سیال فوق بحرانی در یک لوله عمودی بنا نهاده شد که امکان آزمودن جریان با شرایط مختلف و بررسی تاثیر پارامترهای گوناگون را فراهم می سازد. با معاینه تعداد قابل توجهی از مدل های توربولانس موجود، نقاط ضعف آنها شناسایی شده و عملکرد آنها با یکدیگر مقایسه گردیده است. سپس با کنار هم نهادن دانش به دست آورده، بازبینی مجدد معادلات جریان آشفته، الهام گرفتن از ماهیت فیزیک جریان و لحاظ نمودن تغییرات تند خواص سیال، یک مدل k-? رینولدز پایین اصلاح شده برای استفاده در سیالات فوق بحرانی پیشنهاد شده است. علاوه بر اصلاح مدل توربولانس، تشابه بین انتقال ممنتوم و انتقال حرارت در شرایط فوق بحرانی مورد تشکیک و بازبینی قرار گرفت. این امر منجر به ارایه رابطه ای نو برای عدد پرانتل آشفته در سیالات فوق بحرانی برای اولین بار شده است. مقایسه با داده های تجربی نشان می دهد که استفاده از مدل مذکور در کد عددی، بهبود قابل توجهی در نتایج حاصل می کند. علاوه بر اصلاح مدل آشفتگی جریان، کد cfd نوشته شده به عنوان یک آزمایشگاه مجازی کارآمد مورد استفاده قرار گرفت تا فیزیک پیچیده انتقال حرارت در سیالات فوق بحرانی بهتر شناخته شود. دو دستاورد شاخص این مطالعه بدین قرار است. یکی اینکه پیرامون مکانیزم و نحوه تاثیرگذاری خواص متغیر بر رفتار سیال توضیح جدیدی ارایه گردیده است. دیگر آنکه اهمیت ویژه تحولاتی که در لایه بافر رخ می دهد مورد شناسایی قرار گرفت و روشن گردید این بخش از لایه مرزی، نقش تعیین کننده ای بر انتقال حرارت در جریان سیالات فوق بحرانی دارد.

اکسایش آب فوق بحرانی یکی از جدیدترین فناوری های موجود در زمینه تصفیه پساب است. در این فناوری آب فوق بحرانی به عنوان یک حلال غیرقطبی عمل می کند. بنابراین ترکیبات آلی غیرقطبی و گازهایی مثل اکسیژن کاملا قابل امتزاج با سیال فوق بحرانی می شوند و واکنش به صورت تک فاز انجام می شود. از آنجا که در این فرایند در بسیاری از شرایط، داده های آزمایشگاهی موجود نیست و به سبب برخی محدودیت ها امکان آزمایش وجود ندارد، توسعه فناوری اکسایش آب فوق بحرانی از ابعاد پژوهشی و آزمایشگاهی به مقیاس های کاربردی بزرگتر و تجاری برای ضایعات گوناگون صنعتی و شهری در گرو پیشرفت شبیه سازی های نظری و عددی این فرایند می باشد. در این پایان نامه، یک راکتور لوله ای تصفیه پساب که حاوی آلاینده فنول است، مدل سازی گردیده است. بدین منظور، معادلات بقای جرم (پیوستگی)، بقای مومنتوم (نویر-استوکس)، بقای انرژی و بقای اجزاء شامل 7 معادله دیفرانسیل حاکم بر جریان، استخراج گردیده اند. مجموعه معادلات حاصل، به دلیل تغیـیرات شدید خواص آب فوق بحرانی به یکدیگر وابـسته بوده و به طور همزمان حل شده اند. مقایسه توزیع دمای حاصل از مدل سازی در شرایط پایا با مراجع، حاکی از دقت بالای مدل می باشد. با استفاده از مدل حاضر تاثیر تغییرات پارامترهای مختلف نظیر اثر غلظت فنول بر روی چگالی مخلوط و اثر پارامترهای سینتیکی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین می توان اثر هرگونه تغییر مانند میزان فنول ورودی، دبی ورودی و شرایط عملیاتی را در طول راکتور تعیین نمود. دستگاه معادلات برای حالات ناپایا حل گردیده است، تا بتوان پاسخ کارکرد سیستم به تغییرات وابسته به زمان را که ممکن است ناخواسته و ناگهانی در یک راکتور رخ دهد، به دست آورد. سه مورد افزایش ناگهانی نرخ جریان جرمی ورودی هوا و جریان آلاینده و افزایش ناگهانی دمای ورودی، به عنوان نمونه مورد بررسی قرار گرفته است.

در این تحقیق جریان مولکولی آزاد در محیط متخلخل، کانال زبر و حول نانوذرات شبیه سازی شده است که در تکنولوژی مدرن دارای کاربردهای فراوانی می باشد. در علم سیالات، توجه فراوانی به جریان مولکولی آزاد شامل جریان های رقیق در کانال ها و جریان در مقیاس نانو و میکرو شده است. در این رژیم جریان، انتقال گاز در کانال به برخورد گاز با دیواره کانال وابسته است و هیچ برهم کنشی بین مولکو های گاز وجود ندارد. انتقال انواع گازها و ترکیبات فرار از میان محیط متخلخل در کاربردهای صنعتی بسیار حائز اهمیت است. در قسمت اول اثر تخلخل زبری سطح بر روی رژیم مولکولی آزاد بررسی شده است. روش ذره نمونه مونت کارلو (tpmc) طبق روابط موجود استفاده شده است. محیط متخلخل و زبری با استفاده کره مدل شده است. در اینجا اثر تخلخل ( نسبت حجم خالی محیط متخلخل به حجم کل مجرا)، اندازه کره ها (pore size)، هندسه محیط متخلخل، نوع گاز عبوری و دمای محیط بر روی کانداکتانس مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی برای لوله و نازل متخلخل و زبر انجام شده است.در قسمت دوم شبیه سازی جریان مولکولی آزاد اطراف نانوذره کروی انجام شده است. در اعداد نادسن کوچک (رژیم پیوسته) و رینولدزهای پایین، مقاومت اصطکاکی ذرات در جریان با استفاده از رابطه استوکس بدست می آید که با فرض عدم لغزش روی سطح ذره حاصل می شود. به هرحال، در نادسن های بالا، این فرض درست نخواهد بود و انحراف از رژیم پیوسته با استفاده از ضریب تصحیح لغزشی یا کانینگهام بدست می آید. در کار حاضر، نیروهای آئرودینامیکی وارد بر نانوذرات در فشارهای پایین انجام شده است تا عدم سازگاری تئوری کلاسیک در فشارهای پایین و جریان های رقیق مشخص شود. از دینامیک مولکولی گاز برای بررسی آئرودینامیکی نانوذرات استفاده شده است. از یک فرمول تجربی برای تابع تطابق ممنتوم استفاده شده است. نتایج بدست امده برای ذرات با اندازه 1 نانومتر هم درست می باشد. نتایج عددی با کارهای قبلی مقایسه شده است و توافق بسیار خوبی حاصل شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که علاوه بر عدد نادسن، عدد ماخ نیز ضریب تصحیح کانینگهام را تحت تاثیر قرار می دهد. درقسمت سوم اثر مشخصات وابسته به دمای سیال و طول مشخصه بر روی ضریب درگ و شار گرمایی یک نانوذره کروی در جریان مولکولی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. مشخصات گاز مانند ویسکوزیته، چگالی، ضریب هدایت و مسیر پویش آزاد با دما بصورت متغیر در نظر گرفته می شوند. پرش دمایی در محل تداخل گاز-ذره در رژیم مولکولی آزاد در نظر گرفته می شود. اثر مشخصات متغیر گاز با دما و عدد نادسن بر روی ممنتوم و انتقال حرارت بررسی شده است. بعلاوه اثر نوع بازتابش مولکول از سطح نانوذره و پرش دما انتقال حرارت را تحت تاثیر قرار می دهد. اگر بازتابش مولکول از سطح دیفیوژ کامل باشد بیشترین انتقال حرارت و اگر آینه ای کامل باشد میزان انتقال حرارت صفر می شود که با استفاده از تابع تطابق ممنتوم (? ) میزان دیفیوژ یا آینه ای بودن مشخص خواهد شد. همچنین پرش دمایی بالا میزان انتقال حرارت را به دلیل کاهش گرادیان دمایی کاهش می دهد. بنابراین چشم پوشی از پرش دمایی موجب بیش-برآورد در میزان انتقال حرارت خواهد شد.

افزایش فاصله بین تولید و مصرف انرژی یک تهدید جدی برای مهندسان، جهت تامین انرژی مورد نیاز جامعه بشری، ایجاد کرده است. به طوری که تعداد بسیار زیادی از گروههای مدیریت انرژی به منظور اهمیت دادن و تاکید کردن در ذخیره انرژی، تشکیل شده اند. امروزه یکی از تکنیک های موثر، ذخیره انرژی گرمایی با به کار بردن مواد تغییر فاز می باشد. ذخیره انرژی حرارتی توسط مواد تغییرفاز دهنده به دلیل استفاده از گرمای نهان تغییر فاز، سبب افزایش میزان ذخیره سازی انرژی حرارتی با تغییرات دمایی کمتری می شوند، که این مزیت سبب افزایش بهره وری سیستم ذخیره ساز انرژی می شود. مواد تغییر فاز حالت خاصی از جامد-مایع نامیده می شوند و محلول هایی می باشند، که برای کنترل حرارت به کار رفته و به دو دسته کلی با ترکیبات آلی و با ترکیبات غیر آلی تقسیم می شوند. در این پژوهش ضمن دسته بندی مواد تغییر فاز، به بیان ویژگی ها و خصوصیات هر یک پرداخته و نحوه ی انتخاب ماده تغییر فاز با توجه به کاربرد و محدوده ی دمایی مورد نظر، بررسی می گردد. همچنین کاربرد-های سیستم های ذخیره انرژی گرمایی در بخش های گوناگون بویژه در ساختمان، آورده شده است. در ادامه ضمن بیان مدل های عددی و ریاضی گوناگون برای حل مساله تغییر فاز به بررسی مقالات و کارهای گذشته مرتبط با اینگونه سیستم ها پرداخته، که در انها اشاره به پایین بودن ضریب هدایت گرمایی اینگونه مواد می شود، که این موضوع تلاش محققان در پی یافتن راه حل هایی جهت غلبه بر این نقیصه و بهبود انتقال حرارت، در پی داشته است. پس از مروری بر روش های گوناگون به کار گرفته شده در گذشته جهت بهبود انتقال حرارت، به ارائه یک روش بهینه سازی هندسی در بهبود انتقال حرارت با اصلاح در مشخصات هندسی پوسته (با اعمال زاویه به پوسته)، در مبدل های لوله و پوسته عمودی پرداخته و با استفاده از تحلیل های عددی با کمک نرم افزار فلوئنت، نقش زاویه پوسته در بهبود مدل پایه (با زاویه پوسته صفر) در مقایسه با حالت بهینه سازی شده، بیان می شود. همچنین با بیان اعداد بی بعد قابل تامل در این سیستم ها، نقش هر یک در عملکرد سیستم، ارائه می گردد. در پایان با توجه به طولانی بودن مدت محاسبات توسط کامپیوتر برای حل مسائل تغییر فاز، یک نرم افزار مقدماتی جهت محاسبه سریع و تقریبی عملکرد اینگونه مبدل ها، آورده می شود.

این پژوهش بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی توان خروجی روتور یک توربین بادی افقی است. در این پژوهش ابتدا با مطالعه تئوری توربین های بادی افقی و روتور آنها، متغیرهای موثر بر روی توان خروجی یک توربین بادی افقی جهت مطالعه در این پژوهش معین شدند. سپس روتور یک توربین بادی افقی در محیط نرم افزار شبیه سازی شد. ابتدا در یک مدل دوبعدی با استفاده از کد رایگان javafoil منحنی های مشخصه-ی پروفیل های گوناگون رسم شدند و بر اساس بیشینه ضریب برآ 4 پروفیل با بهترین عملکرد انتخاب گشتند. در مدل دوبعدی توزیع ضرایب فشار، برآ، پس آ و نسبت سرعت و خطوط جریان رسم و مقایسه شدند. در مرحله ی بعد در تحلیل سه بعدی روتور، با تغییر دیگر متغیرهای موثر مانند تعداد پره های روتور، زاویه ی حمله ی باد، سرعت باد، نوع توپی و زاویه ی صفحه ای روتور، در یک الگوریتم جایگشتی در مدل سه بعدی روتور در نرم افزار fluent مقدار هر متغیر برای دستیابی به بیشینه توان خروجی تعیین گشت. پروفیل های مورد بررسی این مطالعه پروفیل هایی از سری های مختلف استاندارد naca بودند. بدین ترتیب در پایان پژوهش مشخصات یک روتور 30 کیلوواتی با بیشینه ضریب توان معرفی شده است. این روتور، یک روتور سه-پره ای با پروفیل naca138114 است که در شرایط خاص بارگذاری بیشترین توان خروجی را دارد. به علاوه از منظر اقتصادی تأثیر پارامتر طول پره (قطر روتور) بر قیمت واحد انرژی تولیدی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است که نتیجه ی آن معرفی قطر 40 متر برای رسیدن به کمترین قیمت واحد انرژی است. در انتها نشان داده ایم که الگوریتم به کار گرفته شده تا 2 برابر توان استحصالی را می تواند افزایش دهد. همچنین برای اعتبار سنجی روش شبیه سازی، یک نمونه پژوهش تجربی جهت مقایسه ی روش تحلیلی با تجربه در نظر گرفته شد و مقایسه میان نتایج نشان داد خطایی حداکثر در حدود 8 درصد میان روش تحلیلی به کارگرفته-شده و نتایج آزمایش های تجربی برقرار است که دقت مناسبی برای استفاده از روش های تحلیلی است.

دنباله های تولیدی توسط توربین ها و اثرات ناشی از ناهمواری های زمین باعث کاهش سرعت باد در یک مزرعه بادی می شوند. در چیدمان بهینه توربین ها که با هدف تولید بیشترین انرژی و صرف کمترین هزینه انجام می شود همواره سعی می شود تا از قرارگرفتن توربین در این نواحی که باعث کاهش بازده توربین و قرارگرفتن آن در معرض اغتشاشات جریان و کاهش طول عمر توربین می شود جلوگیری شود. با مدل سازی عددی یا انجام آزمایش به محاسبه دنباله توربین باد و میدان جریان در مزرعه باد پرداخته می شود. تاثیر وجود ناهمواری در مزرعه بر روی سرعت باد و دنباله توربین مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور مدل سازی جریان باد در یک ناهمواری، مدل سازی دنباله توربین در یک منطقه هموار و مدل سازی دنباله توربین در یک ناهمواری با استفاده از روش مدل سازی توربولانسی گردابه های بزرگ (les) و روش مدل سازی دنباله توربین دیسک عامل چرخان انجام شده است. نشان داده شده است که وجود یک ناهمواری در یک مزرعه، با توجه به موقعیت قرارگیری توربین باد نسبت به آن می تواند باعث کاهش یا افزایش طول دنباله توربین شود. این کاهش یا افزایش طول دنباله می تواند مقدار قابل توجهی داشته باشد که حتما باید در چیدمان بهینه توربین ها در نظر گرفته شود.

هدف از این پایان نامه مدل سازی عددی میدان جریان به منظور بررسی پارامترهای موثر در نشر دود خروجی از دودکش ها در هوا می باشد. برای این منظور از یک فضای محاسباتی سه بعدی استفاده شده است که همزمان در آن معادلات توربولانس، مومنتوم، پیوستگی، انرژی و نفوذ گونه حل می گردد. در ابتدا مدل های توربولانسی k-? استاندارد، rng و غیرخطی بر مسئله اعمال شده و با یکدیگر مقایسه می شوند تا بهترین مدل اتخاذ گردد. پس از اتخاذ مدل k-? غیرخطی به عنوان بهترین روش برای حل این گونه از مسائل، به بررسی چیدمان دودکش پرداخته می شود و اثر چیدمان بر رژیم جریان مورد مطالعه قرار می گیرد. قرارگیری دو دودکش پشت سرهم نسبت به جهت باد، باعث می شود مسیر آلاینده خروجی از دودکش تا ارتفاع بیشتری بالا رود و اگر دو دودکش نسبت به جهت باد کنار یکدیگر قرار گیرند، مسیر دود خروجی به نزدیکی زمین انتقال می یابد. پس از بررسی چیدمان، به دودکش با چند خروجی پرداخته شده است و نشان داده می شود که استفاده از یک نمونه دودکش با چند خروجی بسته به آنکه تحت چه زاویه ای باد بر آن بوزد می تواند باعث افزایش و یا کاهش ارتفاع مسیر دود خروجی شود. در ادامه اثر ارتفاع وسرعت دود و باد بر مسیر بررسی می شود. نشان داده خواهد شد که افزایش ارتفاع دودکش تنها به میزان طول اضافه شده بر دودکش، مسیر دود را بالا می برد و افزایش سرعت دود خروجی باعث می شود آلاینده به سطح بالاتری انتقال یابد. این در حالی است که افزایش سرعت باد موجب می گردد تا مسیر دود به سطح زمین نزدیک شود. همچنین افزایش سرعت باد و دود به نسبت برابر باعث می شود مسیر آلاینده به سطح پایین تری انتقال یابد.

در سال های اخیر استفاده از انرژی باد به دلیل دسترسی بالا و انتشار آلاینده اندک، رشد چشمگیری داشته است. از میان انواع توربین های بادی، توربین های محور عمودی به دلیل برخورداری از مزایایی همچون عدم وابستگی به جهت وزش باد، سادگی ساخت و حساسیت کمتر به آشفتگی جریان توجه خاصی را به خود معطوف ساخته اند. عملکرد این توربین ها همچنان با مشکلاتی از جمله تولید گشتاور نوسانی و راندمان کمتر نسبت به توربین های مرسوم مواجه می باشد. در این پژوهش یک توربین بادی محور عمودی با ابعاد آزمایشگاهی از میان پژوهش های پیشین انتخاب گردیده و کارایی آن با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بهبود کارایی این توربین، اثر چند پارامتر هندسی حاکم از جمله میزان پیچش پره ها به دور روتور، محل اتصال پره به بازو های نگهدارنده و گام اولیه پره ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان داده است که انتخاب گام اولیه و محل اتصال مناسب پره می تواند بیشینه ضریب عملکرد توربین مورد بررسی را تا 60 درصد افزایش دهد. همچنین نشان داده شده که استفاده از پره های با پیچش مناسب، ضمن افزایش 45 درصدی ضریب عملکرد، حدود 65 درصد از دامنه نوسانات گشتاور تولیدی توربین را کاهش می دهد.

در این مطالعه ابتدا یک سیستم سرمایشی( به همراه سیستم گرمایشی) که با هدف کاهش هزینه اولیه سیستم، و برای مناطق گرم و مرطوب طراحی شده است، معرفی شده است. در طرحی سیستم مذکور سعی شده است با استفاده از نوع معماری ساختمان و به کارگیری روش های سرمایشی ساده و طبیعی مانند بادگیرها، دودکش خورشیدی، کلکتورهای هوا گرم کن و ترکیب این سیستم ها با یک سیستم رطوبت زدایی دسیکنت خورشیدی، تا حد ممکن شرایط آسایش در داخل ساختمان تأمین گردد. در فرایند عملکرد این سیستم طراحی شده، جذب انرژی هورشیدی از طریق یک سیستم هواگرمکن خورشیدی، حذف رطوبت هوای ورودی به ساختمان از طریق یک چرخ دسیکنت، بازیاب حرارتی از طریق یک مبدل هوا به هوا و سرمایش هوا از طریق سیستم سرمایش تبخیری انجام می گیرد. سپس در ادامه ضمن مدل سازی قسمت های مختلف سیستم، عملکرد آن برای یک ساختمان نمونه در مناطق مذکور (گرم و مرطوب شمال و جنوب کشور) شبیه سازی شده است. با توجه به اینکه سیستم سرمایشی قالب در مناطق گرم و مرطوب کشور سیستم های سرمایش تبرید تراکمی می باشد، لذا مبنای محاسبات بر اساس میزان برق مصرفی انجام شده است. در این پژوهش سیستم طراحی شده برای شرایط آب و هوایی دو شهر بوشهر و بابلسر شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد این سیستم می تواند در طول روزهای گرم تابستان شرایط نسبتاً مطلوبی را در داخل ساختمان به وجود آورد و برای شهر بوشهر تا حدود 48 درصد و برای شرتیط آب و هوایی شهر بابلسر تا حدود 54 درصد به طور سالیانه از انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تامین بار برودتی ساختمان بکاهد. همچنین در انتهای پژوهش، چگونگی تامین بار حرارتی ساختمان در طول روز از طریق کلکتور هواگرم طراحی شده مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در این پژوهش، بهینه سازی دو هدفه مبادله کن های حرارتی پوسته لوله ای به منظور افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش همزمان هزینه کلی، توسط الگوریتم ژنتیک انجام شده است. برای محاسبه ضریب انتقال حرارت و همچنین محاسبه افت فشار سمت پوسته مبادله کن، از روش بل دلاور استفاده شده است. برای محاسبه نرخ انتقال حرارت، از روش های ?-ntu و p-ntu استفاده شده است. در سه مطالعه موردی، قیدهای مربوط به هندسه ها و استانداردهای انجمن سازندگان مبادله-کن های حرارتی لوله ای ، قیدهای مربوط به سرعت جریان ها و قیدهای مربوط به حداکثر افت فشارها در فرایند بهینه سازی رعایت شده اند. در هر سه مطالعه موردی، یازده متغیر و در قسمتی از مطالعه موردی اول، دوازده متغیر در فرایند بهینه سازی دخالت داده شده است. در نظر گرفتن این تعداد متغیر برای توابع هدف مذکور، در ادبیات موجود برای این کار سابقه ندارد. در مقایسه ای که بین طراحی بهینه ارایه شده در این پژوهش با سایر پژوهش های مشابه انجام شده است، افزایش در نرخ انتقال حرارت و کاهش هزینه کلی حاصل گردیده است.

در این پژوهش، توسعه روش شبکه بولتزمن به منظور شبیه سازی پدیده اثر پیستونی که اصلی ترین مکانیزم انتقال حرارت سیال فوق بحرانی در محیط میکرو گرانش می باشد مورد توجه قرار گرفته است. تغییر ضریب پخش در روش شبکه بولتزمن حرارتی با اضافه شدن یک ترم به تابع توزیع تعادلی مدل سازی گردیده است. این مدل در مساله های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شده است. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاح و استفاده از ترم های مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. به علاوه نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نودسن ایجاد می کند و قابل صرف نظر می باشد. هم چنین معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است. در ادامه، آنالیز چاپمن انسکوگ در فضای برداریِ توصیف شده، جهت استخراج معادلات ناویراستوکس به کار گرفته شده است. به علاوه نشان داده می شود که نیروی بین مولکولی، تنها تحت فرمولاسیونی خاص و با اضافه شدنِ جمله اصلاحی به معادله سرعت ماکروسکوپیک و تعادلی، قابل تبدیل به معادلات ناویراستوکس تراکم پذیر می باشد. جهت محاسبه نیروی بین مولکولی، از رابطه حاکم بر سیال واندروالس استفاده شد. در کنار مدل تراکم پذیر شبکه بولتزمن، روش اعمال شرط مرزی در حضور نیروی بین مولکولی مورد بررسی قرار گرفت و روشن گردید که مدل های موجود، توانایی شبیه سازی پرش نیرو نزدیک دیواره را ندارند. پس، بر پایه یکی از مدل ها شرط مرزیِ منطبق با شبکه بولتزمن تراکم پذیر با نیروی واندروالس توسعه داده شد. نشان داده شد که این شرط مرزی دقت بسیار بالایی در شبیه سازی مسایل نیرو محور دارد و دقت مرتبه دوم نسبت به مکان را دارا می باشد. مدل توسعه یافته شبکه بولتزمن حرارتی به همراه مدل شبکه بولتزمن تراکم پذیر جهت شبیه سازی انتقال حرارت جریان سیال فوق بحرانی به کار گرفته شده است. برای شبیه سازی جریان جابجایی آزاد درون حفره از فیلتراسیون آکوستیکی استفاده می گردد. پدیده اثر پیستونی با در نظر گرفتن مدل نیروی بین مولکولی واندورالس شبیه سازی گردید. نتایج حاکی از آن است که طرح های گوناگون شبیه ساز نیرو، خطاهای متفاوتی را در شبیه سازی جریان تراکم پذیر فوق بحرانی دارند.

در این تحقیق به بررسی ناحیه ی دنباله ی یک توربین که نسبت به جهت باد، منحرف شده است پرداخته می شود. این کار با هدف کمینه نمودن اثر مخرب دنباله و مطالعه ی عملکرد توربین پایین دست در یک چیدمان پشت سرهمی صورت می پذیرد. از روش شبیه-سازی گردابه ای بزرگ برای تحلیل میدان جریان آشفته استفاده شده است. برای این منظور میدان جریان توربین بالادست در هنگامی که تحت زوایای انحرافی 0، 10، 20 و 30 درجه نسبت به باد وارد شونده قرار می گیرد، شبیه سازی شده است. نتایج آزمایشگاهی مربوط به زاویه ی صفر درجه یعنی هنگامی که توربین باد به طور مستقیم مورد اصابت باد وارد شونده قرار می گیرد موجود می باشد. از این داده ها به منظور اعتبار سنجی شبیه سازی این مطالعه استفاده گردیده است. تحلیل ها توسط نرم افزار فلوئنت و با استفاده از یک مش باسازمان انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که گرچه منحرف کردن توربین بالادست باعث کاهش توان تولیدی توسط توربین مذکور می گردد اما این امر سبب افزایش کیفیت باد وارد شونده به توربین پایین دست و در نتیجه بهبود عملکرد مجموعه می شود. در نهایت مشاهده شد هنگامی که فاصله ی جدایی دو توربین 10 می باشد زاویه ی انحراف بدست آمده برای بهبود عملکرد مجموعه 10 درجه است. این زاویه برای فاصله ی جدایی 5، 20 درجه به دست آمد. همچنین وابستگی زاویه ی انحراف پیشنهادی به فاصله ی مابین دو توربین مشاهده شد.

در دهه های اخیر به علت افزایش نگران کننده نرخ گرمایش زمین و همچنین روند صعودی قیمت انرژی های فسیلی، توجه جهان به انرژی های نو و تجدید پذیر جلب شده است. در این بین انرژی خورشیدی هم اکنون بیش از انواع دیگر انرژی های نو مورد توجه و مصرف است. از طرفی با توجه به تابش خورشید در اغلب نقاط کشورمان می توان از این منبع پاک برای مصارف صنعتی و خانگی استفاده کرد. شاید بهره برداری از گرمای خورشید با توجه به ماهیت آن زیاد دشوار به نظر نرسد، اما استفاده از خورشید برای تولید سرما قابل تأمل است. برای تولید سرما از انرژی خورشید می توان از سیکل های جذبی استفاده کرد، که به دلیل توان ورودی پایین، گزینه ی مناسبی برای کوپل شدن با خورشید می باشند. در این بین سیکل های جذبی آب-آمونیاک به دلیل ساده بودن نحوه ی ساخت نسبت به نمونه های دیگر مورد مناسبی است. برای این تحقیق به منظور ساخت یک سیستم جذبی خورشیدی از سیکل تبرید جذبی پخشی استفاده شد که در واقع سیستم یخچال نفتی الکترولوکس را تشکیل می دهد. لذا نمونه ای از این یخچال از شمال کشور تهیه شد. برای انتقال حرارت به ژنراتور این دستگاه از کلکتور سهموی استفاده شد. با توجه به شار حرارتی مورد نیاز، ابعاد کلکتور طراحی و ساخته شد. در پایان نیز بازگشت سرمایه برای نمونه ساخته شده محاسبه شد.

در این پایان نامه جریان سیال و انتقال حرارت ترکیبی درون کانال دو بعدی با حضور موانع به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی جریان و انتقال حرارت برای اعداد رینولدز 200 تا 1000 انجام گرفته و عدد پرانتل برای سیال عامل هوا 0/72 انتخاب شده است. در عدد رینولدز 600 اثر نسبت ضریب انتقال حرارت 1، 10، 100 و 400 بین سیال و جامد مورد بررسی قرار گرفت. همچنین در این عدد نسبت ضریب انتقال حرارت 10 و همین عدد رینولدز، تاثیر فاصله ی بین مانع ها بررسی گردیده است. نتایج نشان داد که افزایش عدد رینولدز باعث بهبود انتقال حرارت می شود. همچنین با افزایش ضریب انتقال حرارت، کل سطوح جسم همدما شده و انتقال حرارت افزایش می یابد. با افزایش فاصله بین مانع ها انتقال حرارت بهتر می شود. کارایی روش شبکه بولتزمن در حل هندسه های پیچیده با نتایج و داده های عددی موجود مورد مقایسه قرار گرفت و نشان داد که روش ارائه شده مطابقت خوبی با نتایج دینامیک سیالات معمولی دارد.

هدف از این پایان نامه بررسی تاثیر هندسه قسمت عقب خودرو بر ضرایب پسا و برآ می باشد. برای این منظور از نرم افزار فلوئنت جهت مدل سازی عددی جریان حول خودرو به صورت پایا استفاده شده است. مدل سازی در دو حالت دو بعدی و سه بعدی برای هندسه های هاچ بک و صندوق دار انجام شده و نتایج با یکدیگر مقایسه شده است. سپس تاثیر اضافه شدن اسپویلر به این دو هندسه مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل هاچ بک، اسپویلر در محل اتصال سقف به شیشه عقب قرار داده شده است و در مدل صندوق دار علاوه بر این مورد، تاثیر اضافه شدن اسپویلر بر لبه صندوق نیز مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از افزودن اسپویلر، از بین بردن ناحیه مکش ایجاد شده توسط سیال بر روی سطوح پشت خودرو و در نتیجه از بین بردن "پسای القایی" است. نتایج به دست آمده در حالت دو بعدی حاکی از آن است که با افزودن اسپویلر، ضریب پسا افزایش می یابد در حالی که در حالت سه بعدی، اسپویلر موجب کاهش این ضریب می گردد. این تفاوت به دلیل دیده نشدن "پسای القایی" در حالت دو بعدی است. تفاوت نتایج مدل دو بعدی و سه بعدی در خودرو بر خلاف تشابه رفتاری مدل دو بعدی و سه بعدی در بال ها و سطوح تولیدکننده برآ می باشد.

در این پژوهش جریان آشفته ی عبوری از دو و سه استوانه ی مربعی پشت سر هم به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ مورد مطالعه قرار می گیرد. برای حل معادلات فیلتر شده ی ناویر-استوکس از مدل های مقیاس زیرشبکه ی مختلفی نظیر اسماگورینسکی-لیلی ، اسماگورینسکی-لیلی دینامیکی ، ویل و دابلیو ام ال ای اس استفاده شده است. کلیه ی شبیه سازی ها به صورت سه بعدی و گذرا در محیط نرم افزار انسیس فلوئنت 14، به روش حجم محدود و برای عدد رینولدز 500 صورت گرفته است. تاثیر فاصله ی میان استوانه ها بر ساختار جریان و کیفیت ریزش گردابه ها مورد بررسی قرار گرفته است. برای جریان پیرامون دو استوانه ی مربعی متوالی، دو فاصله ی بحرانی به دست آمده است. عبور از این فواصل بحرانی تغییرات ناگهانی در الگوی جریان، ضرایب آیرودینامیکی و عدد استروهال را به همراه دارد. در فاصله ی بحرانی اول ضرایب آیرودینامیکی متوسط و نوسانی ناگهان افزایش و در فاصله ی بحرانی دوم، ناگهان کاهش می یابند. تغییرات عدد استروهال عکس ضرایب آیرودینامیکی است. نشان داده شده است که در یک محدوده ی خاص از فاصله ی میان دو استوانه، میدان جریانی که از حل معادلات ناویر-استوکس به دست می آید وابسته به شرایط اولیه ای است که پیمایش زمانی با آن آغاز می شود. این محدوده ی خاص همان حد فاصل فواصل بحرانی اول و دوم است و محدوده ی هیسترزیس نامیده می شود. برای جریان عبوری از سه استوانه ی مربعی پشت سر هم، سه الگوی متمایز به دست آمده است. این دسته بندی بر اساس امکان یا عدم امکان ریزش گردابه ها در فضای میان جفت استوانه های متوالی صورت گرفته است. نتایج مربوط به جریان پیرامون دو استوانه ی متوالی با نتایج شبیه سازی عددی مستقیم مقایسه شده است و نشان داده شده که با صرف هزینه ی محاسباتی به مراتب کمتر، می توان به نتایجی با همان دقت دست یافت.

سیستم های بهبود یافته زمین گرمایی با سیال کاری دی اکسید کربن توجه محافل علمی و صنعتی را به دلیل مزایای بیشتر در هنگام تولید توان به خود جلب کرده اند. در این مطالعه سیستم های بهبود یافته زمین گرمایی فوق بحرانی به وسیله روش های عددی با تمرکز بر اثر دبی جرمی سیال، نفوذپذیری در منبع و نوع سیال که آب یا دی اکسید کربن باشد با روش عددی تخلخل دوگانه شبیه سازی شده اند. افزایش دبی دی اکسید کربن تزریقی باعث افت بیشتر فشار بین چاه های تزریق و برداشت می شود و موجب کاهش دمای سیال خروجی و هم چنین عمر سیستم می گردد. با افزایش نفوذپدیری در منبع، سیال راحت تر جریان پیدا می کند و دچار افت فشار کمتری می شود. شبیه سازی نشان می دهد برای یک عمر مشخص سیستم، افت فشار آب با دبی 5 کیلوگرم بر ثانیه دو برابر افت فشار دی اکسید کربن با دبی 10 کیلوگرم بر ثانیه است، اما انرژی استخراج شده آب 11% بیشتر است. سعی شده است این مطالعه مقدمه ای کامل برای مطالعات بیشتر در شبیه سازی و استفاده کاربردی سیستم های بهبود یافته زمین گرمایی باشد.

در دهه های اخیر به علت افزایش نگران کننده نرخ گرمایش زمین، آلودگی هوا و روند صعودی قیمت سوخت های فسیلی، توجه محققین به انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی حرارتی هدر رفت اگزوز خودروها جلب شده است. در این پایان نامه یک سیکل جذبی آب و آمونیاک با هدف استفاده در سیستم تهویه مطبوع خودرو و یا یخچال خودرو مورد بررسی قرار گرفته است. این سیکل از انرژی هدررفت اگزوز موتور بنزینی به عنوان منبع تامین کننده گرمای ژنراتور استفاده می کند. این مدل، هم¬زمان مزیت استفاده بهینه از سوخت و کاهش آلودگی ناشی از آن را به دنبال دارد. هم¬چنین حذف کلروفلوئوروکربن¬ها نیز به عنوان اصلی¬ترین مبرد سیستم¬های تراکمی به حفظ محیط زیست کمک خواهد نمود. در این مطالعه، به منظور کوپل یک سیستم تبرید جذبی با اگزوز خودرو از سیکل جذبی پخشی استفاده شده که در واقع همان سیستم تشکیل دهنده یخچال نفتی می¬باشد. لذا با استفاده از نرم افزارهای تجاری مدلی از سیستم اگزوز خودرو و یخچال تهیه گردید و امکان بهره برداری از چنین سیکلی به عنوان سیستم تهویه یا یخچال خودرو مورد بررسی قرار گرفت. پس از کوپلینگ ژنراتور یخچال با اگزوز خودرو، چند آزمایش در دور موتورهای مختلف انجام گرفت. در مرحله اول آزمایش، در دور موتورهای پایین به دلیل انتقال حرارت ضعیف در ژنراتور، سیکل از عملکرد مناسبی برخوردار نبوده، لذا ژنراتور دیگری برای سیکل طراحی، ساخته و آزمایش ها در دور موتورهای مختلف تکرار شد. در پایان نیز مقایسه¬ای بین تاثیر ژنراتور اولیه و ثانویه بر روی عملکرد یخچال صورت پذیرفت که نتایج حاکی از بهبود عملکرد یخچال در دور موتورهای پایین برای ژنراتور ثانویه بود.

این پژوهش به بررسی جریان اختلاطی دو مایع با چگالی های مختلف به صورت سه بعدی در لوله شیب دار می پردازد. نتایج این پژوهش می تواند در بهبود تکنیک های مربوط به حفاری چاه های نفت مفید واقع گردد. با مدل سازی جریان اختلاطی دو مایع با استفاده از نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت به تحلیل این نوع جریان پرداخته شده است. با در نظر گرفتن کارهای تجربی انجام شده، در این مدل سازی فرض شده است سیال سنگین در بالای لوله و سیال سبک در پایین آن قرار دارد و سیال سنگین با سرعت ورودی ثابت از بالای لوله وارد آن می شود. با تغییرات سرعت ورودی، چگالی سیال سنگین و شیب لوله به بررسی رفتار جریان پرداخته و با نتایج عددی پیشین مقایسه گردیده است. با به دست آوردن فصل مشترک دو سیال، سرعت و مساحت آن را به دست آورده و به بررسی نحوه ی وابستگی آن ها با سرعت ورودی، چگالی سیال سنگین و شیب لوله پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش سرعت ورودی در زاویه های مورد بررسی، میزان پیش روی سیال سنگین در سبک افزایش می یابد و با کاهش عدد اتوود در شیب 45 درجه، افزایش سرعت ورودی و شیب لوله نوسانات سرعت فصل مشترک بیش تر می گردد. همچنین ملاحظه گردید در شیب 45 درجه مساحت فصل مشترک در بعضی از زمان ها تقریباً مستقل از عدد اتوود است. این نتایج با پژوهش های پیشین تطابق مطلوبی دارد.

انتقال حرارت به سیالات فوق بحرانیف کلی ترین و پیچیده ترین نمونه از انتقال حرارت به سیالات باخواص متغیر می باشد. در فشارهای فوق بحرانی، خواص سیال با دما به شدت تغییر می کنند. به دنبال تغییرات غیر عادی گرمای ویژه و دیگر خواص، انتقال حرارت به جریان سیال به دما، معادله انرژی غیر خطی می شود و تناسب شار با اختلاف دما برقرار نخواهد بود. تغییرات جرم حجمی موجب تغییرات سرعت می گردد انبساط حرارتی، شناوری و گرمای ویژه محلی بالا می توانند تأثیرات مهمی روی انتقال حرارت جابجایی داشته باشند.یک مدل ریاضی به منظور محاسبه ضرایب انتقال حرارت موضعی به جریان پایدار، توسعه یافته، متقارن و آشفته آب فوق بحرانی در یک لوله مدور، بنا نهاده شده است برای حل همزمان معادلات به شدت به هم وابسته مومنتوم و انرژی حاکم بر جریان سیال (که در نتیجه تغییرات چشمگیر خواص سیال با دما می باشد) یک روش عددی، بکار برده شده است. پایه و اساس مدل ارائه شده تئوری قانون دیواره می باشد. عبارت تحلیلی مختلف برای پروفیل عمومی سرعت آزموده شده اند (عبارات دیسلر، پرانتل تیلور، ون دریست، فون کارمن، رنی وریچارت) در مدل ارائه شده، علاوه بر تغییرات شعاعی شار حرارتی و تنش برشی، تغییرات شعاعی خواص سیال نیز لحاظ شده اند همچنین مقایسه ای بین ضرایب انتقال حرارت محاسبه شده توسط مدل و نتایج حاصل از برخی روابط همبسته بدون بعد تجربی، همچون رابطه سونسون، انجام گرفته است عدم تطابق بین نتایج حاصل از روابط همبسته بی بعد تجربی با یکدیگر و با داده های تجربی نشان داد که اینگونه روابط در تخمین ضرایب انتقال حرارت قابل اعتماد نیستند. در این مطالعه، اثر عدد پرانتل آشفتگی نیز مورد بررسی قرار گرفته است پیشرفت های اخیری که در تعریف عدد پرانتل آشفتگی انجام گرفته است. در مدل تحلیلی لحاظ شده اند. دو راهکار مختلف، در تعیین اثر تغییرات شدید خواص بر ضرایب پخش گردابه ای مورد بررسی قرار گرفته اند. این راهکارها عبارتند از روش سو و اسمیت در تعیین اثر تغییرات جرم حجمی و روش هس و کوتز در تعیین اثر تغییرات لزجت بر ضرایب پخش گردابه ای مقایسات مختلف نشان می دهند که در غیاب نیروهای حجمی (شناوری و شتاب جریان) تطابق خوب و نزدیکی بین نتایج حاصل از مدل و داده های تجربی وجود دارد. برخی از پژوهشگران به این نتیجه رسیده اند که ماکزیموم ضرایب انتقال حرارت در مقطعی از جریان رخ می دهد که دمای اغلب نقاط سیال واقع در آن مقطع، بسیار نزدیک به دمای شبه باشد (دمای شبه بحرانی درجه حرارتی است که در آن تغییرات خواص سیال به بیشترین مقدرا می رسد) هر چند که نتایج حاصل از مدل کنونی، این نظریه را تأیید نمی کند. در این مطالعه، نشان داده شده است که ناحیه کوچکی از لایه میانی دارای اثر غالب بر نرخ انتقال حرارت می باشد. به عبارت دیگر، ضریب انتقال حرارت به مقدرا ماکزیموم خودنخواهد رسید مگر آنکه ناحیه شبه بحرانی در لایه میانی قرار گیرد.

در این رساله ارائه مدل جامعی که بتواند در برگیرنده عوامل مختلف فیزیولوژیکی رسانش دارو به تومورها باشد، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش برای اولین بار رسانش دارو به تومور با در نظر گرفتن شبکه مویرگی دینامیک (این شبکه تحت تاثیر تومور تولید شده است) که در ارتباط با جریان میان بافتی است و سیستم لنفاوی را هم شامل می شود، مطالعه شده است. از نکات مهم این مطالعه حل معادلات مستقل انتقال ماده حل شدنی همزمان با معادلات حاکم بر جریان سیال است. همچنین اثرات پارامترهایی مانند شکل و اندازه تومور بر رسانش دارو مطالعه شده است. به منظور دستیابی به این مدل جامع در ابتدا، مدلی از جریان سیال درون بافتی در بافت توموری و نرمال ارائه شده است. جریان درون بافتی همزمان با جریان درون مویرگی در شبکه مویرگی ناشی از تومور حل شده است. شبکه مویرگی به کمک روش ریاضی رگ زایی گسسته-پیوسته تولید شده است. در ادامه، جریان درون مویرگی با در نظر گرفتن سه شرط مختلف برای شبکه مویرگی بررسی شده است که عبارتند از: 1) توزیع یکنواخت و ثابت فشار درون-مویرگی به عنوان شبکه 2) شبکه با قطرهای ثابت (روش استاتیک) 3) شبکه با قطرهای متغیر (روش دینامیک). نتایج نشان داد که روش شبکه دینامیک (دارای فرضیات واقعی)، شبکه مویرگی پیچیده تر و ناهمگن تری نسبت به روش استاتیک و بالاترین فشار میان بافتی (در حدود 2 برابر روش بدون شبکه و 1/3 برابر روش شبکه استاتیک) را پیش بینی می کند. با اضافه کردن معادلات انتقال ماده حل شدنی به معادلات جریان سیال درون بافتی و درون مویرگی، رسانش دارو به بافت توموری در حضور شبکه مویرگی در یک مدل با فرضیات واقعی بررسی شده است. در مدل سازی رسانش دارو نیز سه فرض مدل سازی جریان خون در شبکه مویرگی لحاظ شده است. بررسی نتایج نشان داد که مدل سازی با توزیع یکنواخت فشار درون مویرگی، مقدار غلظت داروی بالاتری را در ناحیه توموری نسبت به روش های با شبکه، پیش بینی می کند. با مقایسه نتایج دو روش شبکه دینامیک و بدون شبکه مشخص می شود که توزیع دارو در شبکه دینامیک، به دلیل پیچیده بودن شبکه مویرگی ناشی از تومور و فشار میان بافتی بالاتر در ناحیه توموری غیریکنواخت تر است. به کمک مدل ریاضی ارائه شده، اثر برخی پارامترهای مرتبط با تومور در رسانش دارو بررسی شده است. حجم و شکل تومور در مطالعه آنالیز حساسیت بررسی شده اند. به علاوه، دو پارامتر دیگر که یکی مرتبط با خصوصیت جریان و وابسته به فشار جریان خون و اسمزی بوده و دیگری مرتبط با خصوصیات بافت، ضریب رسانش هیدرولیکی است، نیز بررسی شده اند. نتایج نشان داد که اثرات رشد تومور (افزایش حجم) (افزایش حجم از 0.1 به 1 (cm3 باعث کاهش رسانش دارو به میزان 35 درصد می شود. بررسی اشکال مشخص کرد که رسانش دارو با کشیده شدن شکل بیضوی تومور(بیضی کشیده)، افزایش می یابد که علت آن، بالا رفتن اثرات انتقال جابه جایی از رگ ها به بافت در این تومورهاست. بررسی اثر پارامتر جریانی نشان از کم اهمیت بودن آن (تغییرات در حدود 5 درصد در تغییرات 200 درصدی پارامتر) دارد و اثر پارامتر بافتی حاکی از تاثیر زیاد این پارامتر (تغییر دو برابری در افزایش 2 تا 3 برابری پارامتر) در رسانش دارو است.

بر طبق گزارش سازمان بهداشت جهانی در ابتدای قرن بیستم 10 % کل موارد مرگ ومیرها به علت بیماری های قلبی و عروقی بوده است. در انتهای همین قرن موارد مرگ ومیر ناشی از بیماری های قلبی و عروقی به 25 % افزایش یافت. پیش بینی می شود با توجه به روند کنونی در جوامع مختلف تا سال 2025 میلادی بیشتر از 35 تا 60 درصد موارد مرگ ومیر را بیماری های قلبی و عروقی تشکیل دهد. در ایران بیماری های قلبی و عروقی 46 درصد موارد مرگ ومیر را به خود اختصاص داده است. در گروه بیماری های قلبی، سکته قلبی بالاترین نرخ ابتلا را به خود اختصاص می دهد. گرفتگی شریان (آتروسکلروسیس) مهم ترین دلیل رخ داد سکته قلبی می باشد. امروزه برای تشخیص وجود و تعیین درصد وخامت گرفتگی از روش های تصویربرداری ازجمله ام آر آی و سی تی اسکن استفاده می شود. ایراد اساسی این روش ها عدم امکان مستندسازی دقیق یافته می باشد. ازاین رو روش های تصویربرداری گزینه های مناسبی برای بررسی دقیق وضعیت فعلی بیماری، پیگیری روند پیش رفت آن در طول زمان و پیش بینی وضعیت آتی بیماری نمی باشند. تلاش های تئوری و آزمایشگاهی متعددی برای بررسی میزان گرفتگی یک شریان توسط مطالعه ویژگی های جریان خون انجام شده است. هدف این پژوهش مدل سازی و حل عددی جریان نوسانی خون در شریان های دارای گرفتگی در بدن است. در بررسی کنونی، مدل سازی بیومکانیکی شریان کاروتید و شریان کرونر با استفاده از داده های بالینی بیماران مراجعه کننده به کلینیک قلب و عروق بیمارستان امام خمینی انجام پذیرفته است. با بررسی تصاویر سی تی اسکن بیمار و استخراج هندسه، مدل بیومکانیکی شریان کاروتید و شریان کرونر دارای گرفتگی ساخته شده است. تعامل سیال و جامد در حل این مسئله به کار گرفته شده و تأثیر آن بر نتایج موردبررسی قرارگرفته است. برای مدل سازی دیواره هم به صورت جدا و هم با استفاده از مدل مونی ریولین و برای مدل سیال خون از مدل غیر نیوتنی کارئو و مدل نیوتنی کمک گرفته شده است. از نرم افزار آدینا (نسخه 8.8) برای انجام این شبیه سازی استفاده می شود. بررسی تأثیر نیوتنی یا غیر نیوتنی بودن سیال خون، صلب یا الاستیک بودن دیواره و همچنین تغییر درصد گرفتگی بر نتایج همودینامیکی به دست آمده برای میدان سیال شامل سرعت و فشار و تنش برشی و تغییر مکان و تنش در دیواره موردتوجه قرارگرفته است. بررسی شریان کاروتید دارای گرفتگی به دست آمده از تصاویر بالینی بیمار و تحلیل نتایج مکانیکی حاصل از افزایش میزان گرفتگی می تواند منجر به پیگیری و پیش بینی دقیق تری از وضعیت کنونی و آینده پیشرفت بیماری گردد.

در این کار برای تولید آب شیرین از روشی جدید با استفاده از شرایط آب و هوایی خاص (مناطق شرجی) و منابع تجدید پذیر انرژی (انرژی خورشید)استفاده شده است. در این کار تحلیل و مدلسازی تئوری سیکل جذب بخار آب از هوای اتمسفر و بازیابی بخار جذب شده با استفاده از انرژی خورشیدی انجام شده است. برای جذب رطوبت، بسترهایی پارچه ای سیاه رنگ آغشته به محلول cacl2 با غلظت 50% در نظر گرفته شده است. بسترهای پارچه ای کتانی آغشته با محلول در طول شب در معرض هوای مرطوب قرار گرفته تا رطوبت هوا را جذب کنند. با شروع روز و بالا آمدن خورشید، کار بازیابی بخار آب جذب شده شروع می شود. دمای سطح و میانگین بستر جاذب و دمای میانگین شیشه با استفاده از معادلات بالانس انرژی بدست خواهند آمد .مسئله برای چندین ماه حل شده است.میزان آب تولیدی و بازده این سیستم برای شرایط آب و هوایی مورد نظر نیز بدست آمده اند.

به دلیل کمبود منابع آب شیرین کشف راه های جدید تولید آب از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از روش های نوین تولید آب شیرین در ظرفیت های پایین، استفاده از رطوبت هوا است که به عنوان سیستم تولید آب چگالشی شناخته می شود. در این روش، جریان هوای گرم و مرطوب به درون لوله های مدفون در زمین هدایت می شود، هوا در طول لوله به دلیل انتقال حرارت با خاک به تدریج خنک شده و در دمایی کم تر از نقطه شبنم، بخار موجود در آن به صورت قطرات آب، روی سطح لوله ظاهر می گردد. در این پژوهش سیستم های تولید آب خوراکی با هدف به دست آوردن طول بهینه و ارزیابی پارامترهای موثر بر میزان آب تولید شده در سیستم های چگالشی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر مسئله، شرایط مرزی و اولیه آن برای یک سیستم تولید آب چگالشی نمونه، استخراج گردید و سپس با استفاده از روش حجم محدود، گسسته سازی آن تشریح می شود. در ادامه یک نمونه سیستم تولید آب خوراکی در نرم افزار متلب در یک شبانه روز مدل سازی می شود. نتایج عددی نشان می دهند، در لوله ا ی به قطر 2/0 متر، در عمق نیم متری زمین و طول پانزده متر که دمای هوای ورودی 70 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 70 درصد است، تقریباً 2,1 کیلوگرم آب در روز استحصال خواهد شد. آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای مختلف و جنس خاک نیز انجام شده است. نتایج آنالیز نشان می دهند که دمای هوا و رطوبت نسبی بیش ترین تأثیر را بر میزان آب تولید شده دارند و به ترتیب ماسه، شن، خاک مرطوب و خاک رس بیشترین آب را تولید می کنند. مدل سازی خنک کاری سیستم های چگالشی در طول شب نیز نشان دهنده آن است که خاک می تواند پس از 12 ساعت خنک کاری شبانه تقریباً به دمای اولیه روز قبل برسد.

سرطان به عنوان یکی از بیماری های در حال گسترش در بسیاری از کشورها بخش قابل توجهی از مرگ و میر را به خود اختصاص می دهد. بسیاری از سرطان ها در شکل تومور ظاهر می شوند. رشد تومور مراحل مختلفی دارد که رگ زایی متاثر از تومور حلقه ارتباطی بین مراحل رشد غیر عروقی و عروقی تومور است. با توجه به اهمیت رگ زایی در مباحث مختلفی مانند رسانش دارویی و پیش بینی و درمان سرطان، این موضوع مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. بخشی از این تحقیقات، مربوط به مدل سازی ریاضی این پدیده و تلاش جهت استفاده از این مدل ها برای پیش بینی وقایع مرتبط با سرطان است. در این تحقیق، با استفاده از یک مدل چند مقیاسی ریاضی برای رگ زایی متاثر از تومور، رشد و گسترش رگ ها مدل شده است. در این مدل سه مقیاس مولکولی (درون سلولی)، سلولی و بافت (فراسلولی) در نظر گرفته شده است. در مقیاس مولکولی، این مدل با در نظر گرفتن برهم کنش بین مولکول های انتقال دهنده ی سیگنال درونِ سلول، پاسخ سلول ها را به شرایط محیطی در نظر می گیرد. برای مدل سازی مقیاس مولکولی از روش شبکه های بولی استفاده شده است. در مقیاس مولکولی، رشد و برهم کنش بین سلول ها و محیط اطراف آن با استفاده از یک روش بر مبنای عوامل به نام روش سلولی پاتس مدل شده است. در مقیاس بافت نیز پخش فاکتورهای رگ زایی تومور در محیط، جریان خون ایجاد شده و حلقه های شکل گرفته ناشی از به هم پیوستن رگ ها مدل شده است. نوآوری اصلی این تحقیق در نظر گرفتن جریان خون به عنوان یکی از پدیده های اصلی در مقیاس بافت و ارتباط دادن آن به وقایع درون سلول اندوتلیال است. ویژگی اصلی مدل ارائه شده توانایی آن در شبیه سازی رگ زایی بدون اعمال فیزیک مسئله به صورت مستقیم است. در واقع، این مدل فیزیک مسئله را نیز به صورت هم زمان تولید می کند. این تحقیق در پی پاسخ دادن به چند سوال اصلی در زمینه فیزیولوژی رگ ها و رگ زایی می باشد. این که چه عاملی سبب حفظ ساختار یک رگ که متشکل از تعدادی سلول مجزا می باشد می شود؟ یا این که چه عاملی باعث هماهنگی بین سلول ها در حین رشد شده و ساختار حلقه مانند رگ ها را در حین گسترش به سمت تومور حفظ می کند؟ فیزیک مورد بررسی در این تحقیق یک حلقه ی تشکیل شده ناشی از به هم پیوستن دو شاخه رگ منفرد است. در اثر این اتصال، جریان خون در حلقه ی بسته ایجاد می شود. تا پیش از برقراری جریان، محیط اطراف سلول عامل اصلی تنظیم رفتار آن است. پس از برقراری جریان، تنش برشی ناشی از جریان عامل اصلی تنظیم رفتار سلول می شود. مسیرهای انتقال سیگنال مختلفی پیش و پس از برقراری جریان فعال می شوند که در نتیجه ی آن، رفتار سلول ها در این دو حالت متفاوت است. در نظر گرفتن این تغییر در رفتار سلو ل ها، بخش اصلی این تحقیق است. بر اساس نتایج به دست آمده در این تحقیق، مشاهده می شود که در صورت در نظر نگرفتن تغییر رفتار سلول ها در اثر جریان، حلقه ی اولیه ای که از به هم پیوستن دو شاخه رگ منفرد تشکیل شده، قادر به حفظ ساختار خود نبوده و به مرور از هم می-پاشد. در مقابل، هنگامی که تغییرات رفتار سلول در اثر جریان در مدل در نظر گرفته می شود، حلقه رشد کرده و با حفظ ساختار، به سمت تومور حرکت می کند. این موضوع در واقع نشان دهنده ی دلیل اصلی حفظ ساختار حلقه ها در یک شبکه ی مویرگی و از بین رفتن آن ها در اثر عدم وجود جریان است. نتایج به دست آمده در این تحقیق با نتایج تعدادی از مدل های تجربی و عددی نیز مقایسه شده و تطابق مناسبی بین نتایج مشاهده می شود.