پیل های سوختی از منابع جدید انرژی بوده و در این میان پیل سوختی هیدروژنی و متانولی از انواع معروف پیل های سوختی پلیمری هستند. به خاطر مشکلات این دو نوع پیل سوختی، پیل سوختی اتانولی در سال های اخیر مطرح شده است. در این پروژه پیل سوختی اتانولی ساخته شده و اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفت. بر طبق آزمایشات صورت گرفته دما اثر قابل توجهی بر عملکرد پیل سوختی دارد و حداکثر دانسیته توان را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد، که علت ْآن به افزایش نفوذ، رسانایی یونی غشاء و سرعت واکنش های کاتد و آند نسبت داده می شود. افزایش مولاریته نیز سبب افزایش عملکرد پیل سوختی می شود، که علت آن افزایش نفوذ، غلظت اتانول در لایه کاتالیست و سرعت واکنش های شیمیایی می باشد. اثر فشار و دبی کاتد و دبی آند نیز مورد بررسی قرار گرفت. هر کدام از این سه عامل اثر ناچیزی بر عملکرد پیل سوختی داشته و تنها به مقدار ناچیزی عملکرد پیل سوختی را افزایش خواهد داد. افزایش دبی کاتد و آند سبب افزایش نفوذ و افزایش فشار کاتد سبب افزایش غلظت اکسیژن در لایه کاتالیست می شود، که هر کدام از این عوامل سبب افزایش جزیی در عملکرد پیل سوختی می شود. در پایان یک مدل تحلیلی دو بعدی برای پیش بینی عملکرد پیل سوختی اتانولی ارایه شد. در این مدل دو بعدی معادلات در لایه نفوذ کاتد و آند، کاتالیست کاتد و آند، غشاء و کانال انتقال سیال حل می شود. عبور عرضی اتانول در این معادلات در نظر گرفته شده است. با توجه به عدم نبود عده ای از ضرایب در مدل تحلیلی، ابتدا این ضرایب حدس زده شده و بر m 0.125 منطبق شده است. با مقایسه نمودار تحلیلی و نمودار تجربی حاصله تطابق خوبی بین این دو مشاهده می شود

در این مطالعه حل عددی جریان دو بعدی و آرام درون کانال پوزوله بنارد با وجود موانع روی دیواره ها بررسی شده است. دیواره بالا و پایین به ترتیب سرد و گرم در نظر گرفته شده است. عدد رینولدز در این تحقیق به طور ثابت 10 در نظر گرفته شده است و عدد رایلی در محدوده 5000 تا 10000 تغییر میکند. در این تحقیق اثر تغییرتعداد،چیدمان و هندسه موانع بر میدان جریان، انتقال حرارت جابجایی و در نهایت تولید آنتروپی مورد توجه قرار گرفته است.

در این پایان نامه شبیه سازی جریان سیال و واکنش های شیمیایی در یک پیل سوختی متانولی مورد توجه قرار گرفته است. مدل سازی به صورت سه بعدی و در نرم افزار fluent صورت گرفته که به طور بالفعل امکان مدل سازی فرآیندهای شیمیایی یک پیل سوختی متانولی در آن فراهم نیست. لذا برای این کار از قابلیت توابع تعریف شده توسط کاربر استفاده شده است. واکنش های شیمیایی، چه در قسمت آند و چه در قسمت کاتد به صورت تک فاز وچندجزئی فرض شده که برای محدوده غلظت حل شده، فرضی منطقی است و سازگاری خوب نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی صحت این ساده سازی را تایید می کند. تاثیر پارامترهایی مانند دما، غلظت، عمق و پهنای کانال بر منحنی های پولاریزاسیون ، چگالی توان و گذرمتانول بررسی شده است. نتایج به دست آمده درک روشنی از چگونگی و میزان تاثیر این پارامترها بر منحنی های عملکرد را نشان می دهد که می تواند به عنوان نتایج قابل استنادی در بهینه سازی این نوع پیل سوختی مورد توجه قرار گیرد.

در این مطالعه حل عددی جریان جابجایی آزاد و ترکیبی دو بعدی آرام در سیلندرهای هم مرکز و غیر هم مرکز به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. مدل جدیدی برای تعریف مرزهای منحنی شکل در روش شبکه بولتزمن در این پژوهش به کار گرفته شده است که می تواند با دقت مرتبه دوم میدان دما و سیال را در مرزهای منحنی شبیه سازی کند. تاثیر نسبت شکاف عرضی ، نسبت سرعت تفاضلی ، عدد رایلی و خروج از مرکزی های عمودی، افقی و قطری در این مطالعه بررسی شده است. شبیه سازی با سیال عاملی که دارای عدد پرانتل 0.7 است انجام شده و رنج تغییرات عدد رایلی از 103 تا 105 می باشد. رینولدر جریان در جابجایی ترکیبی برابر با 150 در نظر گرفته شده است. نتایج شامل خطوط جریان و دما ثابت، توزیع محلی ناسلت و ناسلت متوسط می باشد. مقایسه نتایج حل حاضر با نتایج تجربی منتشر شده قبلی نشان می دهد که این روش از دقت خوبی برخوردار است. همچنین نتایج نشان می دهد که در جابجایی آزاد، نسبت شکاف عرضی در 1=? دارای نقطه بهینه از نظر انتقال حرارت می باشد و انتقال سیلندر داخلی به سمت پایین، باعث افزایش نرخ انتقال حرارت می گردد. در جابجایی ترکیبی، نتایج نشان میدهند که نرخ انتقال حرارت، مستقل از موقعیت زاویه ای، در شعاع بی بعد 4/3 بیشترین نرخ انتقال حرارت را دارا می باشد.

هدف از این پایان نامه، بررسی میدان جریان و دما در کانال پوشیده شده بوسیله تخلخل جزیی با ورودی غیر یکنواخت با استفاده از روش شبکه بولتزمن می باشد. برای شبیه سازی جریان آرام و انتقال حرارت در هندسه مورد نظر، روش شبکه بولتزمن با مدل نه سرعته و تقریب بی-جی-کی برای عملگر برخورد مورد بررسی قرار می گیرد. همچنین برای بالا بردن دقت شبیه سازی در مدل کردن جریان درون لایه متخلخل، از مدل برینکمن- فورچهایمر استفاده شده است. پس از حل مساله به صورت عددی، تاثیر پارامترهای محیط متخلخل مانند عدد دارسی ، خاصیت تخلخل و تغییر نسبت ضریب انتقال حرارت جامد به سیال،در نتایج بررسی شده و همچنین از مدل تخلخل متغیر برای ارائه برخی نمودارها استفاده شده است. نتایج شامل پروفیلهای سرعت و دما، بردارهای سرعت در طول کانال، کانتورهای دما و سرعت افقی، ضریب اصطکاک محلی ، پارامتر فشار و نیز توزیع محلی و متوسط عدد ناسلت می باشد. نتایج حاصل از این مطالعه علاوه بر اعتبارسنجی روش شبکه بولتزمن، نشان می دهد که بکاربردن لایه متخلخل راهکاری مساعد جهت یکنواخت کردن جریان های ورودی غیر یکنواخت است. این روند با کاهش عدد دارسی و نیز کاهش خاصیت تخلخل، تسریع شده و میدان یکنواخت تری از سیال وجود خواهد داشت. همچنین با بکار گیری مدل تخلخل متغیر، اثردیواره کانال نسبت به حالت تخلخل ثابت، نمود بیشتری دارد. اثر لایه متخلخل بر انتقال حرارت نیز بررسی شده است. به این صورت که کاهش عدد دارسی به یکنواخت تر شدن توزیع دما می انجامد. همچنین، با افزایش عدد دارسی، عدد ناسلت متوسط کاهش یافته و با افزایش عدد رینولدز نیز افزایش پیدا می کند.

در این تحقیق جریان آشفته سیال و انتقال حرارت جا به جایی بر روی مکعب چسبیده به دیوار در زوایای حمله متفاوت با استفاده از روش شبیه سازی گردابه بزرگ بررسی شده اند. در این روش از مدل اسماگورینسکی دینامیکی استفاده شده است. سطوح مکعب و صفحه ای که مکعب به آن چسبیده دارای شار حرارتی ثابت هستند. زوایای بررسی شده در این تحقیق در محدوده بین صفر تا 45 درجه هستند و عدد رینولدز بر مبنای ارتفاع مکعب و سرعت جریان آزاد برابر 4200 است. نتایج حاصل از این تحقیق با نتایج تجربی مقایسه شده که نشان می دهد نتایج شبیه سازی عددی توافق خوبی با حالت تجربی دارد. ویژگیهای میدان سیال و انتقال حرارت ابتدا در زاویه صفر درجه بررسی شده و سپس در 4 زاویه حمله متفاوت با یکدیگر مقایسه شده اند. جریان در اطراف مکعب در زوایای حمله متفاوت به 4 نوع تقسیم بندی شده است. پروفیل متوسط زمانی بی بعد شده سرعت و تنش رینولدز در مکانهای متفاوت، کانتور دما و متوسط زمانی عدد ناسلت محلی و عدد ناسلت متوسط از جمله نتایج این تحقیق هستند. انتقال حرارت جا به جایی از صفحات مکعب و صفحه اصلی ارتباط مستقیمی با پدیده های پیچیده مانند گردابه نعل اسبی، گردابه های کمان مانند در پشت مکعب، جدایش جریان و اتصال مجدد آن دارند. نتایج نشان می دهد که انتقال حرارت جا به جایی کلی مکعب و ضریب درگ متوسط در زاویه 0 درجه بیشترین مقدار و در زاویه 25 درجه کمترین مقدار را دارند.

در این پژوهش شبیه سازی عددی توزیع و پخش ذرات در داخل یک ساختمان سه بعدی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت، مورد مطالعه قرار گرفته است. با به کارگیری دیدگاه اویلری برای فاز سیال و اعمال روش حجم محدود در گسسته سازی معادلات حاکم، معادلات بقای جرم و مومنتم حل شده است. حرکت ذرات معلق با استفاده از دیدگاه لاگرانژی و با در نظر گرفتن نیروهای درگ، گرانش، لیفت و براونی ( و نیروی ترموفورسیس برای گازهای co و گاز طبیعی ) شبیه سازی شده است. هندسه مورد بررسی، یک ساختمان با فضاهای تقسیم بندی شده و دریچه های ورودی و خروجی هوا می باشد. جریان با سرعت ثابت و به طور یکنواخت از دریچه های ورودی هوا وارد حوزه حل می شود، و از دریچه های خروجی خارج می گردد. عدد رینولدز بر اساس سرعت ورودی هوا در دریچه هال در محدوده 13000 تا 38000 می باشد. تعداد 2×?10?^7 ذره کروی وارد میدان محاسبات شده است. ذرات آلاینده به دو گروه تقسیم شده اند: آلاینده های جوی و گازهای آلاینده داخلی؛ آلاینده های جوی شامل چهار گروه ذره، با قطرهای آیرودینامیکی 0/1، 1، 5 و 10?m می باشند و تاثیر تغییر قطر ذره، تغییر نرخ تهویه و جابجایی محل تزریق ذرات روی غلظت متوسط و رسوب این ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است. گازهای آلاینده داخلی شامل گاز طبیعی و گاز منواکسید کربن (co) می باشند و اثر تغییر ماده، تغییر محل پخش ذرات و تغییر فصل در آنها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج پژوهش حاضر نشان داد که انتشار ذرات به شدت تحت تاثیر الگوی جریان هوا، نرخ تهویه هوا، موقعیت منبع و اندازه ذرات آلاینده قرار می گیرد. بررسی سرنوشت ذرات معلق با قطرهای فوق نشان داد که با افزایش قطر ذره و نرخ تعویض هوا غلظت ذرات در محیط کاهش می یابد و رسوب ذرات نیز تحت تاثیر قرار میگیرد. بررسی انتشار گازهای آلاینده داخلی نشان داد که گاز طبیعی و گاز منواکسید کربن (co) در جهت خطوط جریان هوا حرکت می کنند و غلظت گاز منواکسید کربن (co) و گاز طبیعی در فصل تابستان بیشتر از فصل زمستان می باشد.

در این پایان نامه مطالعه عددی پدیده ذوب جابجایی طبیعی درون یک حفره مربعی با پره با استفاده از روش آنتالپی شبکه بولتزمن انجام شده است. با بکارگیری این روش، حل مسائل تغییر فاز به دلایل زیر آسان می شود: (1) نیاز به ارضا شرایط مرزی در جبهه تغییر فاز از بین می رود، (2) محیط خمیری شکل در نظر گرفته می شود و (3) با استفاده از میدان دما موقعیت جبهه موج با دقت بالایی به دست می آید. برای شبیه سازی میدان های چگالی، سرعت و دما از مدل تابع توزیع چندتایی استفاده شده است. بعضی از محدودیت ها شامل محدوده کم تغییرات دما، ناپایداری عددی و غیر قابل تغییر نبودن عدد پرانتل در این مدل حذف می شود. از مدل شبکه برای محاسبه میدان های چگالی و سرعت استفاده شده است در حالیکه مدل شبکه برای محاسبه میدان دما استفاده شده است. اثرات تغییر موقعیت و طول پره بر روی نرخ ذوب، زمان ذوب کامل و عدد ناسلت متوسط مورد بررسی قرار گرفته شده است. شبیه سازی ها برای اعداد استفان 10و 1، اعداد پرانتل1 و 2/6، عدد رایلی 105 و نسبت هدایت پذیری پره به سیال 5 تا 30 انجام شده است. درستی نتایج بدست آمده با مقایسه نتایج جابجایی طبیعی و ذوب جابجایی طبیعی در یک حفره مربعی با مطالعات عددی پیشین انجام آمده است. نتایج نشان دادند که در ابتدای فرآیند با اضافه کردن پره با هر طولی افزایش انتقال حرارت هدایتی در مناطق نزدیک به سطوح پره مشاهده می شود، در حالیکه این اثر در دیگر مناطق بسیار ضعیف می باشد. زمانی که فرآیند پیش می رود، اثر جابجایی طبیعی در بالای حفره بسیار زیاد می شود. برای حالت kr=10 و xr=0/5، با اضافه کردن پره با طول های 25/0، 5/0 و 75/0 زمان ذوب کامل به ترتیب 50، 71/35 و 85/42 درصد کاهش می یابد. برای حالت lr=0/5 و xr=0/5، با افزایش دادن نسبت هدایت پذیری پره به سیال از 5 تا 30، زمان ذوب کامل در مقایسه با حالت بدون پره، کاهش 57/25 درصد تا 50 درصد را نشان می دهد. در مراحل اولیه فرآیند ذوب، عدد ناسلت متوسط بر روی سطوح داغ با زمان کاهش می-یابد. با گذشت زمان سهم جابجایی طبیعی در عدد ناسلت متوسط بیشتر می گردد.

پیل سوختی متانولی غیرفعال بدلیل سادگی و عدم نیاز به تجهیزات جانبی، کاربرد وسیعی در صنایع حمل و نقلی دارد. برای استفاده موفقیت آمیز از پیلهای متانولی غیرفعال، بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد و توان آنها بسیار مهم و حیاتی میباشد. لذا در این پایان نامه سعی شده تا حدامکان چند پارامتر مهم و تاثیرگذار بر عملکرد پیل متانولی غیرفعال بررسی گردد. این پارامترها شامل: غلظت متانول، نوع صفحات انتهایی(فیکسچر)، تعداد و محل قرارگیری واشرهای آب بندی و دمای محیط کاری پیل میباشد. برای بررسی پارامترهای فوق در مرحله اول پیل متانولی مورد نظر با سطح فعال cm10 × cm 10 طراحی و ساخته شد و در مرحله بعد تست های دما- زمان و ولتاژ- جریان متعددی برروی این پیل انجام گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش غلظت محلول متانول تا 4 مولار عملکرد پیل متانولی غیرفعال بهبود می یابد و بیشترین دانسیته توان نیز در همین غلظت 4مولار بدست آمد( 25/4 ) ولی با افزایش بیشتر غلظت محلول متانول، عملکرد پیل متانولی غیرفعال افت میکند. همچنین مشخص شد که هرچه صفحات انتهایی پیل صلب تر و مستحکمتر باشد عملکرد بهتر میشود. افزایش دمای محیط کاری اطراف پیل نیز بر عملکرد پیل تاثیر بسزایی دارد و باعث افزایش عملکرد پیل متانولی غیرفعال میشود. در ادامه آزمایشات مشخص شد که وقتی دو واشر درون پیل قرار میگیرد و محل استقرار این دو واشر بترتیب بین مخزن ذخیره متانول و جمع کننده جریان آندی و بین جمع کننده جریان آندی و mea میباشد بهترین عملکرد حاصل میشود. در پایان نیز مقایسه ای اجمالی میان نتایج بدست آمده در این پایان نامه و نتایج گزارش شده در مراجع مختلف انجام گرفته است.

در این تحقیق پدیده کاویتاسیون در پمپ آب برج خنک کن نیروگاه مشهد به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این تحلیل جریان بصورت اغتشاشی و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده است. طراحی پروفیل پره های پمپ با استفاده از نرم افزار cfturbo، شبکه بندی هندسه با استفاده از نرم افزار gambit و حل معادلات حاکم با استفاده نرم افزار تجاری fluent صورت گرفته است. الگوریتم simplec برای برقراری ارتباط بین سرعت و فشار، مدل rng k-? برای مدل کردن اغتشاشات و مدل چهارچوب مرجع متحرک برای اعمال چرخش سیال استفاده شده اند. برای شبکه بندی هندسه مسأله از شبکه های غیر سازمان یافته مثلثی استفاده شده است. در این تحقیق تاثیر دور پمپ، دبی سیال و دمای سیال روی پیدایش کاویتاسیون بررسی شده است. کانتورهای فشار برای دبی های مختلف پمپ نشان دادند که با کاهش دبی طبق رابطه برنولی، فشار مجموعه بالا می رود. خطوط جریان ناحیه حل نشان دادند که در قسمت نوک پره ها گردابه های نوک پره بوجود می آیند. در قسمت پره های ثابت نیز تغییر انرژی جنبشی سیال به انرژی فشاری موجب پیدایش گردابه و جریان ثانویه می شود. خطوط جریان مقاطع برش خورده در دبی های مختلف و دورهای مختلف پمپ نواحی شکل گیری گردابه ها را نشان داده اند. افزایش دور پمپ ناحیه کاویتاسیون را از قسمت مکش پمپ به لبه انتهایی پره ها سوق داده است. افزایش دمای سیال تاثیر بسیار ناچیزی در منطقه کاویتاسیون روی پره داشته است. برای جریان با دبی کم ، کاویتاسیون از نوک مخروط پمپ شروع شده و با افزایش دبی به نوک پره ها رسیده است. با افزایش بیشتر دبی، منطقه کاویتاسیون روی پره وسیع تر شده است.

در این پایان نامه تاثیر پروفیل سرعت نوسانی بر انتقال حرارت جابجایی اجباری و میدان جریان یک نانوسیال در کانالی موجی شکل به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در مطالعه حاضر از روش شبکه بولتزمن برای مدلسازی میدان جریان و دما استفاده شده است که قوانین پرش به عقب برای دیواره های صاف و روش انطباق مرزها برای دیواره های منحنی شکل را بکار گرفته است. روش عددی بیان شده، دقتی مرتبه دو را برای میدان های جریان و دما به ارمغان می آورد. این پژوهش به مطالعه پارامتر های هندسی دیواره موجی شکل ، پارامترهای فیزیکی جریان نوسانی ورودی و همچنین تاثیر حضور نانوذرات مس و اکسید آلومینیوم بر سیال پایه آب در اعداد رینولدز 50 ، 100 و 150 می پردازد. تاثیر عدد استروهال، دامنه نوسانات پروفیل سرعت ورودی ، دامنه دیواره موجی شکل و نیز کسر حجمی نانوذرات از جمله پارامترهای مورد بررسی بر میدان جریان و انتقال حرارت جابجایی آزاد سیال آب در یک کانال موجی شکل با پروفیل سرعت نوسانی در یک رژیم جریان آرام، غیر پایا و تراکم ناپذیر می باشد. نتایج شامل خطوط جریان و دما ، مقادیر ناسلت محلی آنی و متوسط زمانی بر روی دیواره ، مقادیر ناسلت متوسط مکانی آنی و متوسط زمانی، مقادیر درصد افت فشارآنی و متوسط زمانی در طول کانال برای یک پریود نوسانی جریان ورودی می باشد. نتایج بدست آمده از این پایان نامه نشان می دهد که اعمال پروفیل سرعت نوسانی در کانال های موجی شکل باعث بهبود چشمگیر نرخ انتقال حرارت در این نوع از کانال ها می شود. با توجه به کاربرد فراوان کانال های موجی شکل در مبدل های حرارتی، نتیجه حاصله می تواند ارزشمند باشد. نتایج بیان می دارند که افزایش عدد رینولدز سبب افزایش تاثیر جریان نوسانی بر میادین جریان و دما شده و نیز این افزایش سبب افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش افت فشار نسبی در کانال جریان می شود. افزایش دامنه نوسانات باعث افزایش مقدار ناسلت متوسط زمانی-مکانی برای تمام اعداد استروهال و رینولدزهای مورد بررسی می شود. این افزایش منجر به افزایش افت فشار نسبی در طول کانال برای اعداد استروهال کمتر از 25/0 و کاهش آن برای اعداد استروهال بزرگتر از 25/0 می شود. مطالعه تاثیر عدد استروهال در مسئله مورد بررسی نشان می دهد که روند تغییرات نرخ انتقال حرارت بر حسب عدد استروهال ابتدا صعودی بوده و پس از رسیدن به یک نقطه اکسترمم روند تغییرات نزولی می شود. مطالعه حاضر نشان می دهد که حضور نانوذرات در سیال پایه باعث بهبود مقدار عدد ناسلت شده که در این میان تاثیر حضور نانوذرات مس بیشتر از نانوذرات اکسید آلومینیوم است.

در این پایاننامه جریان آرام، پایدار، تراکمناپذیر و دوبعدی یک نانوسیال درون یک کانال مستطیلی واگرا با دیوارههای بالا و پایین موجدار و انتقال حرارت از این دیوارهها به سیال به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات بقاء به روش حجم محدود گسسته سازی شده و با کمک الگوریتم سیمپل حل شدهاند. به منظور جلوگیری از فشار صفحه شطرنجی، روش درونیابی رای- چو در شبکه هم جا اعمال شد. در این پایاننامه اثر دامنه و طول موج اموج دیوار،کسرحجمی و قطر نانوذره، نسبت منظر جت و عدد رینولدز بر انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج به صورت توزیع عدد ناسلت بر روی دیوار ههای بالا و پایین و همچنین مقدار عدد ناسلت متوسط دیوار رسم شده است. محدودهی عدد رینولدز بین 25 و 300 ، کسر حجمی نانوذرات بین .و 5 درصد، قطر نانو 0و 10 متر و نسبت / 0 متر، طول موج بین 1 / ذرات بین 10 و 100 نانومتر، دامنه موج بین 0 تا 04 منظر بین 1 و 6 میباشد. نتایج نشان میدهد که با افزایش عدد رینولدز، کس رحجمی و دامنه موج و با کاهش طول موج و قطر نانوذرات عدد ناسلت افزایش مییابد. همچنین مشخص شد که در نسبت منظر 4 انتقال حرارت به حداکثر میرسد.

در این پایان نامه ضریب انتقال حرارت و ویسکوزیته ی نانو ذرات اکسید آلومینیوم (al2o3)، سیلیکا (sio2)، تیتانیوم دی اکسید (tio2)، اکسید روی (zno) و سیلیکون کاربید (sic) در پنج نوع سیال پایه؛ آب دی یونیزه، اتیلن گلیکول (eg)، پروپیلن گلیکول (pg)، مخلوط آب/ اتیلن گلیکول با نسبت وزنی (60:40) و مخلوط آب/ پروپیلن گلیکول با نسبت وزنی (60:40) در بازه ی دمایی 20 تا 60 درجه ی سانتی گراد و در درصدهای حجمی 0 تا 3 مورد آزمایش قرار گرفت. ویسکوزیته توسط ویسکومتر مرتعش vl700 و ضریب هدایت حرارتی به روش منبع حرارتی خطی گذرا توسط دستگاه kd2 اندازه گیری شده است. نانو سیال با پایداری مناسب با استفاده از روش دو مرحله ای تولید شده است. مدت زمان هم زدن و آلتراسونیک بر پایداری نانو سیال و در نتیجه بر توانایی نانو سیال در دفع حرارت تأثیرگذار است. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان داد نانو ذره ی al2o3 با افزایش 25 درصدی در غلظت حجمی 3% بیش ترین تأثیر را بر روی ضریب هدایت حرارتی نانو سیال دارد. در نانو سیالات حاوی al2o3 و sic بیش ترین افزایش ضریب هدایت حرارتی مشاهده شده وsio2, tio2, zno به ترتیب در مرتبه های بعدی قرار دارند. با افزایش دما ضریب هدایت حرارتی نانو سیال افزایش و ضریب لزجت کاهش می یابد. با افزایش غلظت حجمی نانو ذرات، ضریب هدایت حرارتی و ضریب لزجت نانو سیال افزایش می یابد که مقدار این تغییرات وابسته به جنس نانو ذره، نوع سیال پایه و نحوه ی پراکندگی نانو ذرات در سیال پایه است. نانو ذرات ,al2o3 sic , tio2, zno بیش ترین افزایش ضریب هدایت حرارتی را در سیال پایه ی آب/اتیلن گلیکول و کمترین مقدار را در سیال پایه ی آب دارا هستند. نانو سیال حاوی نانو ذره ی sio2 به ترتیب بیش ترین و کمترین مقدار افزایش ضریب هدایت حرارتی را در سیالات پایه ی اتیلن گلیکول و آب دارد. در نانو سیالات آب اتیلن گلیکول/آلومینا، آب اتیلن گلیکول/سیلیکون کاربید، آب اتیلن گلیکول/اکسید تیتانیوم و آب اتیلن گلیکول/سیلیکا حداکثر افزایش ضریب هدایت حرارتی در 3 درصد حجمی و به ترتیب برابر با 25% ، 23%، 15% و 7% بوده است. بیش ترین مقادیر ویسکوزیته در نانو سیالات در سیال پایه ی پروپیلن گلیکول مشاهده شده است. بیش ترین افزایش ویسکوزیته با افزایش غلظت نانو ذره در نانو سیال sic/pg,w در بازه ی 5/0 تا 3 درصد حجمی از 30 تا 150 درصد نسبت به سیال پایه مشاهده شده است. همچنین مقدار کاهش ویسکوزیته به صورت نمایی با افزایش دما در سیال پایه ی پروپیلن گلیکول برای نانو ذره ی sio2 در 3 درصد حجمی به مقدار 70% مشاهده شده است.

نتایج پژوهش های گذشته نشان می دهد چنانچه از نرخ کرنش و چرخش در محاسبه لزجت مقیاس های زیرشبکه استفاده شود، دقت شبیه سازی نسبت به زمانی که تنها از نرخ کرنش استفاده می شود افزایش می یابد.در میان مدل های ادی های بزرگ مدل بر اساس تابع ساختاری (sf) از هر دو نرخ فوق جهت شبیه سازی مقیاس های زیر شبکه استفاده می نماید اما این مدل بدلیل استفاده از یک ضریب ثابت (که ضریب فوق برای جریان ایزنتروپیک محاسبه شده است) بسیار اتلاف کننده می باشد. لذا جهت بهبود روش فوق برخی از محققین روش های انتخابی (ssf)را معرفی نمودند که در این روش مدلsf تنها به بخش های مغشوش جریان اعمال می شود. این امر توسط تعریف یک زاویه بحرانی انجام می گیرد که مشخص نمودن این زاویه بحرانی و همچنین تابع انتخابی خود از نقاط ضعف این مدل می باشد. در این تحقیق سعی شده است تا مدلsf به دو طریق توسعه داده شود. 1) محاسبه ضریب مدل sf بصورت شبه دینامیکی. 2) معرفی تابع جدیدی برای مدل انتخابی که مستقل از زاویه بحرانی بوده و تنها وابسته به ویژگی های محلی سیال باشد. بدین منظور به ترتیب مدل های جدید nssf و msf در این پژوهش معرفی شده اند. عملکرد مدل های نوین برای هندسههای مختلف همچون جریان داخل کانال، جت صفحه ای، جریان اطراف یک مانع مربعی چسبیده به کف کانال،جریان اطراف سیلندر مربعی در جریان آزاد، جریان اطراف سیلندر مستطیلی با نسبت طول به عرض کم درداخل کانال و نهایتاً جریان اطراف دو مانع مربعی چسبیده در کف کانال در دو آرایش خطی و غیر خطی مورد مطالعه قرار گرفت.

در این پایان نامه شبیه¬سازی میدان جریان و میدان غلظت در یک پیل سوختی متانولی مورد توجه قرار گرفته است. شبیه¬سازی به¬صورت دوبعدی و به ¬روش شبکه بولتزمن صورت گرفته است. واکنش¬های شیمیایی در قسمت آند و کاتد به صورت مدل مخلوط دوفازی شبیه¬سازی شده¬اند. در ابتدا مدل دوفازی و تک¬فازی جریان باهم مقایسه شده است. دیده شده است که در مدل مخلوط دوفازی در ناحیه آند، سرعت بیشتری نسبت به مدل تک فاز مایع بدست می¬آید و در یک چگالی جریان معین، ولتاژ بدست آمده از مدل مخلوط دوفازی نسبت به مدل تک فازی بیشتر می¬باشد. در ادامه تاثیر پارامترهای عملکرد مانند غلظت متانول ورودی و ضرایب تخلخل نواحی متخلخل بر عملکرد پیل سوختی بررسی شده است. نتایج نشان می¬دهد که افزایش غلظت متانول ورودی و ضریب تخلخل، باعث بهبود منحنی¬های ولتاژ-جریان در پیل می¬شود و چگالی جریان قابل حصول در پیل سوختی را افزایش می¬دهد. این افزایش غلظت از طرفی باعث افزایش عبور متانول در پیل می¬شود که یک پدیده زیان آور برای عملکرد پیل سوختی است و باعث اتلاف بخشی از سوخت می¬شود.

در این مطالعه به بررسی عددی انتقال حرارت جابه جایی درهم درون لوله با نوار تابیده شده پرداخته می شود. شبیه سازی صورت گرفته با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت بصورت جریان سه بعدی در ناحیه متلاطم انجام می شود. هدف از این بررسی مشاهده شکل میدان جریان، توزیع انتقال حرارت، نهایتا بدست آوردن افت فشار و عدد ناسلت به ازای اعداد رینولدز مختلف می باشد. در ادامه پارامترهای هندسی نوار تابیده از قبیل نسبت پیچش، طول نوار، ارتفاع صفحه تابیده شده و همچنین نوار تابیده شده با وجود سوراخ مورد ارزیابی قرار می گیرد. برای شبیه سازی اغتشاش از مدل های k-? standard, rng k- ?, realizable k- ?, sst k-?, standard k-? استفاده شده که نهایتاً با مقایسه نتایج آزمایشگاهی مدل realizable k- ? انتخاب شده است. با کاهش 25% نسبت پیچش، انتقال حرارت 25% و افت فشار 50% در مقایسه با نوار تابیده شده معمولی افزایش می یابد. با کاهش 50% عرض نوار، انتقال حرارت 40% و افت فشار 85% و همچنین با کاهش71% طول نوار، انتقال حرارت 65% و افت فشار 105% در مقایسه با نوار تابیده شده معمولی کاهش می یابد. ایجاد تغییرات خاص بر روی نوار تابیده شده ازجمله سوراخ کردن نوار، بریده شدن لبه نوار و همچنین دندانه دار کردن نوار اثرات متفاوتی بر روی انتقال حرارت و افت فشار در مقایسه با نوار تابیده شده ساده دارد. در نوار تابیده شده با وجود سوراخ، انتقال حرارت 20% و افت فشار 13% و همچنین با ایجاد لبه بریده شده بر روی نوار، انتقال حرارت 10% و افت فشار 7% در مقایسه با لوله با نوار تابیده شده معمولی کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد که نوار دندانه دار تابیده شده موجب افزایش20% انتقال حرارت و همچنین افزایش افت فشار به میزان 23% در مقایسه با لوله با نوار تابیده شده معمولی می باشد.

امروزه یکی از موضوعات مورد مطالعه محققان، تولید انرژی الکتریسته از منابع تجدیدپذیر بخصوص انرژی باد، در مناطق شهری است. در این پژوهش به بررسی عددی تاثیر نصب پره داخلی بر عملکرد توربین بادی ساونیوس برای کاربرد خانگی پرداخته شده است. از نرم-افزارهای گمبیت و فلوئنت برای شبیه سازی استفاده گردید. شبیه سازی به صورت دو بعدی و سه بعدی انجام شده و عوامل مختلفی که بر روی بازدهی روتور تاثیر دارد که عبارتند از: فاصله پره ها از هم، عرض شکاف پره اصلی، انحنای پره داخلی و چند تکه بودن پره داخلی است، مورد مطالعه قرار گرفت. به دلیل پیچیدگی جریان، مدل آشفتگی مورد استفاده در این هندسه k-? rngانتخاب شده است. از آنجایی که این توربین ها کاربرد شهری و خانگی دارند، شبیه سازی در سرعت باد متداول در این نواحی (6-3 متر بر ثانیه) انجام شده است. نمودارهای گشتاور و ضریب گشتاور بررسی شده و هندسه های مختلف باهم مقایسه شده است. مشاهده گردید که کاهش فاصله پره ها ازهم، کاهش عرض شکاف پره اصلی، افزایش انحنای پره داخلی، قرارگیری پره داخلی در انتهای پره اصلی و یک تکه بودن پره داخلی باعث بهبود راندمان روتور می شود.

امروزه یکی از مهم ترین مسائل در محیط¬زیست، مبارزه با آلودگی هوا می باشد. در این پژوهش به بررسی عددی انتشار و انتقال آلاینده در محیط پرداخته شده است. در محیط های شهری حرکت آلاینده ها تحت تاثیر ساختمان ها و موانع قرار می گیرد و برای بررسی چگونگی پراکندگی آن باید این موانع را در نظر گرفت. با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت، پراکندگی در اطراف ساختمان ها شبیه سازی شده است. در هندسه اول تاثیر تغییرات ابعاد ساختمان رو به باد، تغییر فاصله بین دو ساختمانی که پشت ساختمان اصلی (ساختمانی که دودکش روی آن قرار دارد) قرار دارند و تغییرات دمای آلاینده بررسی شده است. در هندسه دوم، یک منطقه از شهر بابلسر مدل شده است و تاثیرات جهت باد، سرعت آلاینده خروجی از دودکش و شبیه سازی با دو دودکش بررسی شده است. شبیه سازی عددی به صورت سه بعدی با مدل آشفتگیk-ε realizable انجام شده است و با عدد اشمیت های مختلف شبیه-سازی شده است. مشاهده شده است که افزایش ارتفاع ساختمان رو به باد باعث می شود تا غلظت بین ساختمان ها تا 4 برابر افزایش یابد. هم چنین افزایش عرض باعث افزایش غلظت روی سقف می گردد. تشکیل گردابه بین ساختمان ها نیز با افزایش غلظت همراه است. تاثیرات عدد اشمیت در شبیه سازی با مدل rans نیز نشان داده شده است.

در این پاپان نامه به منظور بررسی فرآیند جوشش و مطالعه ی پدیده هایی مانند پیدایش، تغییر شکل، جابجایی و فروپاشی در اثر نیروی وزن و اعمال شار حرارتی، از تلفیق و اصلاح مدل اینامارو و تاناکا که برگرفته از مدل انرژی آزاد سوییفت در روش شبکه بولتزمن می باشند، استفاده شده است. برای فرآیند جوشش در یک کانال با شرایط مرزی پریودیک، باز و دیواره بترتیب در طرفین، بالا و پایین کانال و همچنین با وجود هیتر ی با شار حرارتی ثابت در مرکز، شبیه سازی شده است..

انجام آزمایش برروی مبدل های انرژی موج مطمئن ترین راه برای ارزیابی سناریو های مختلف عملکردی، طراحی و بهینه سازی است. استخر موج از جمله تجهیزات آزمایشگاهی است که سناریوهای مختلف برهم کنش مبدل های انرژی موج و امواج در آن آزمایش می شود. اما هزینه ی بالای ساخت مدل های مختلف و همچنین ایجاد چینش های آزمایشگاهی متفاوت، معضل مهمی در استفاده از روش آزمایشگاهی است. جایگزینی روش های آزمایشگاهی با ابزارهای تئوری راه حل مطلوبی برای کاهش هزینه ی مطالعه بر سناریو های مختلف می باشد. در تحقیق حاضر ابزاری عددی توسعه داده شده است تا بتواند در چارچوب فرضیات و مدل های تئوری، رفتار اجسام شناور در استخر موج سه بعدی را شبیه سازی کند. فرضیات جریان غیرلزج و غیرچرخشی بر مدل مکانیک سیالاتی و امواج-کوچک دامنه بر رژیم امواج حادث، حاکم است. بر پایه ی این فرضیات مدل حاکم بر مکانیک سیالات مسئله به معادله ی لاپلاس سه بعدی کاهش می یابد. برای حل معادله ی لاپلاس سه بعدی از روش معادله ی انتگرال مرزی خطی، که قابلیت اطمینان آن در ادبیات هیدرودینامیک دریایی اثبات شده است، استفاده شده است. برای مطالعه ی دینامیک گذرای جسم شناور آزاد، حرکت گذرای جسم با معادله کامینز مدل سازی می شود. این معادله با سیستم های دینامیکی در نرم افزار سیمیولینک جایگزین شده است. برای تعیین هویت این سیستم ها از ارتباط بین ضرایب معادله کامینز با ضرایب هیدرودینامیکی وابسته به فرکانس، حاصل از حل معادله ی انتگرال مرزی سه بعدی استفاده شده است. بالاآمدگی امواج تولید شده توسط موج ساز در مکان جسم در استخر، به عنوان تحریک (ورودی) سیستم دینامیکی و جابجایی جسم به عنوان خروجی آن در نظر گرفته شده است. برای محاسبه ی بالاآمدگی آب مسئله ی تولید امواج در استخر موج توسط موج ساز فلپ به روش معادله ی انتگرال مرزی و در چارچوب فرضیات قبلی حل شده است. ویژگی روش های استفاده شده هزینه ی محاسباتی اندک آن ها برای شبیه سازی طیف وسیعی از سناریو های آزمایشگاهی است. برای نمایش کاربرد رویه ی پیشنهادی، دو نوع تست آزمایشگاهی تباهی آزاد و حدوث امواج بر جسم شناور آزاد در حال هیو مورد مطالعه قرار گرفت. از جمله نتایج مهم به دست آمده در تست مجازی جسم شناور آزاد هیو آن است که در کورس ثابت موج ساز با افزایش دور موتور جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند. از سوی دیگر در دور موتور ثابت با افزایش کورس موج ساز، جسم جابجایی و نیرو های بزرگتری را تجربه می کند که نسبت بزرگی این کمیت ها با نسبت بزرگی کورس هم مرتبه است.

چکیده ندارد.

رشد روزافزون استفاده از منابع تجدیدناپذیر فسیلی، محدودیت این منابع و مشکلات زیست محیطی ناشی از بکارگیری آنها سبب توجه جدی جهانیان به تنوع بخشی و بهره گیری از منابع جدید انرژی با استفاده از روش های پایدار، ایمن و سازگار با محیط زیست شده است. دانش و تکنولوژی پیل سوختی طی دو دهه اخیر رشد سریعی داشته چراکه یک روش کارامد جهت تبدیل مستقیم انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی بشمار می رود. پیل سوختی غشاء پلیمری که در آن هیدروژن طی واکنش شیمیایی با اکسیژن به الکتریسیته و حرارت تبدیل می شود، یکی از بهترین گزینه های تولید انرژی الکتریکی در آینده محسوب می گردد. هدف از این پژوهش طراحی و ساخت توده پیل سوختی پلیمری و بررسی تاثیر پارامترهای دما و نوع گازهای واکنش دهنده بر روی عملکرد آن می باشد. در این پژوهش در ابتدا به بررسی انواع پیلها و ترمودینامیک حاکم بر پیل پرداخته شده و سپس اجزاء سازنده پیل و طرح های مختلف کانالهای توزیع جریان مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر پارامترهای دما و نوع گازهای واکنش دهنده بر عملکرد توده پیل سوختی بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات بر روی توده پیل سوختی 10 سلولی با سطح فعال 60 سانتی مترمربع انجام شده است. نتایج حاصل از آزمایشات بصورت نمودار پلاریزاسیون تاثیر پارامترهای دما ونوع گازهای واکنش دهنده برعملکردومحدوده کارکرد بهینه پیل را نشان می دهند. آزمایشات نشان دادند بدلیل ضخامت کم غشاء مورد استفاده و عدم مرطوب سازی آن، افزایش دمای توده پیل سوختی از 30 درجه سانتیگراد تا 60 درجه سبب خشک شدن غشاء، ناپایداری و عملکرد نامطلوب آن شده است. همچنین استفاده از اکسیژن خالص بجای هوا بدلیل کاهش افت ولتاژ غلظتی سبب بهبود عملکرد پیل شده بطوریکه بازده پیل بطور میانگین 10% افزایش یافته است و برای رسیدن به بازده 40% ، پیل سوختی می بایست درولتاژ حدود 7/5 ولت کارکندکه تحت این شرایط چگالی توان پیل265 ma/cm^2 می باشد.