این مطالعه شامل آنالیز عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی حول لوله بادامک شکل در محیط متخلخل است. در این گزارش آنالیز عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی حول لوله دایروی که بخشی از آن با لایه متخلخل پوشیده شده آورده شده تا با روند کلی حل آشنا شوید. هدف از انجام این پروژه نیز بررسی عملکرد لوله های بادامکی شکل در محیط متخلخل در اعداد رایلی مختلف) (ra = 104-106 و تاثیر عدد دارسی (da = 10-3-10-5)و ضخامت ناحیه متخلخل(b=1.1-1.9) و نسبت هدایت حرارتی در انتقال حرارت جابجایی طبیعی است. نتایج نشان می دهند که انتقال حرارت کلی در لوله بادامکی شکل به علت خطی جریانی شدن شکل نسبت به لوله دایروی افزایش یافته است. به طوری که در لوله بادامکی عدد ناسلت به میزان 5 درصد نسبت به لوله دایروی افزایش یافته است. عدد ناسلت متوسط با عدد رایلی رابطه مستقیم دارد . این بدان معنا است که با افزایش عدد رایلی انتقال حرارت کلی افزایش می یابد.. به این ترتیب که با افزایش عدد رایلی از ?10?^4 تا ?10?^6 عدد ناسلت در نسبت هدایت حرارتی 1 تا 3 برابر افزایش یافته است . در گام بعدی تاثیر عدد دارسی را مورد بررسی قرار دادیم و نتایج نشان می دهند با افزایش عدد دارسی از ?10?^(-5) به ?10?^(-3) عدد ناسلت متوسط به میزان 2 برابرافزایش می یابد. در ادامه فاکتور نسبت هدایت را مورد بررسی قرار دادیم و نتایج نشان می دهند که با افزایش نسبت هدایت حرارتی از 1 تا 100، عدد ناسلت 2/13 برابر افزایش می یابد. در نهایت اثر ضخامت لایه متخلخل را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم که نتایج نشان می دهند اگر نسبت هدایت حرارتی واحد باشد با افزایش ضخامت انتقال حرارت کاهش می یابد ولی برای نسبت هدایت 100 نتایج بلعکس است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این پژوهش به بررسی انجماد گذرای یک مایع در جریان آرام از داخل یک لوله که سطح خارجی آن در معرض انتقال حرارت جابجایی قرار گرفته می پردازیم. اثرات عدد بیو، دمای ورودی سیال، دمای محیط خارجی و ضخامت دیواره لوله را در طول ناحیه انجماد و ضخامت لایه انجماد را به صورت تابعی از زمان و موقعیت مکانی در طول لوله بررسی گردیده است . در زمان t 0 دمای محیط ناگهان از t0 به t که پایینتر از دمای انجماد سیال است ، کاهش می یابد. اثرات مرتبه دوم انتقال حرارت در سطوح مشترک نیز در نظر گرفته شده است . لوله را به دو ناحیه، ناحیه سرمایش و ناحیه تشکیل لایه منجمد، تقسیم می کنیم. ضخامت لایه منجمد با گدشت زمان و افزایش طول لوله، افزایش می یابد. تغییرات ضخامت لایه منجمد بصورت تابعی از زمان و موقعیت مکانی در طول لوله بدست آمده است .

یکی از مسائل مهم در جامعه بشری امروز استفاده بهینه از انرژی می باشد. یکی مهمترین تولید کنندگان انرژی در عصر ما نیروگاههای سیکل بخار و نیروگاههای سیکل ترکیبی میباشند. یکی از اجزاء نیروگاههای سیکل ترکیبی بویلرهای بازیافت اتلاف حرارتی می باشند که بین توربین گاز و توربین بخار قرار می گیرند. و گازهای داغ خروجی از توربین گاز بجای اینکه به دودکش بروند وارد بویلرهای بازیافت اتلاف حرارتی می شوند. اهمیت استفاده پره های منقطع در بویلرهای بازیافت اتلاف حرارتی ما را بر آن داشت تا بررسی هایی را د ر مورد این پره ها انجام دهیم. در این پروژه انتقال حرارت در پره های منقطع مورد مطالعه قرار گرفته است که هدف از این بررسی یافتن شکل بهینه مقطع اینگونه پره ها با ضریب جابجایی متغیر می باشد. برای این منظور معادله هدایت حرارتی در حالات سه بعدی و برای پروفیلهای مستطیلی، مثلثی، هذلولی و سهموی نوشته و با روش عددی اختلاف محدود حا شده است . به کمک نتایج بدست آمده توزیع درجه حرارت و راندمان حرارتی پره های منقطع با پروفیل های مختلف فوق الذکر محاسبه و مقایسه شده اند. نتایج این بررسی نشان می دهد که راندمان حرارتی پره های منقطع با منقطع مستطیلی از دیگر پروفیلها بیشتر بوده و همچنینن مقطع سهموی وضعیت بهینه برای این نوع پره ها با جرم ثابت را تشیکل می دهد.

در این پروژه انتقال حرارت هدایت پایدار و ناپایدار در مجموعه لوله های آبی بویلرهای نیروگاهی، که متشکل از لوله به همراه پره و جوش است در ناحیه ای از کوره که لوله ها مستقیما" در مقابل شعله قرار می گیرند و بیشترین شار حرارتی را دریافت می کنند، بصورت دو بعدی مطالعه شده است . دیواره محفظه کوره بویلر توسط لوله های آبی پوشیده می شود. در این پروژه نیز نحوه توزیع شار حرارتی با محاسبه ضرایب دید، بدست می آید و در حل تحلیلی مساله(بدون در نظر گرفتن ناحیه جوش )، ضریب دید در روی لوله با یک جمله کسینوسی و در روی پره به وسیله یک چندجمله ای برازش می شود. این ضرایب در شرط مرزی بیرون لوله و پره مورد استفاده قرار می گیرد. در هنگام راه اندازی(startup) بویلر و قبل از رسیدن به بار نامی، لوله ها تحت تاثیر شعله می باشند. بنابراین مطالعه دقیق و بررسی کامل نحوه توزیع دما، تنش های مکانیکی و حرارتی الزامی است . در این پروژه علاوه بر حل تحلیلی(بدون در نظر گرفتن جوش ) در حالت پایدار، ناحیه جوش نیز در ترکیب لوله های آبی در نظر گرفته شده است . معادله انتقال حرارت فوریه در حالت ناپایدار(به هنگام روشن نمودن بویلر) با استفاده از روش عددی اجزاءمحدود حل شده و اثرات مختلف طراحی از جمله ضخامت لوله، پره و گام لوله ها، زاویه جوش و چگونگی راه اندازی مورد بررسی قرار گرفته است .

برای اینکه قطعات الکترونیکی عملکرد مناسبی داشته و دارای قابلیت اعتماد بالایی باشند، لازم است که خنک کاری اینگونه قطعات بصورت موثری صورت پذیرد. نگه داشتن دمای اینگونه قطعات در محدوده کاری و همچنین به منظور داشتن عملکرد مناسب ، گرمای اعمال شده بوسیله این اجزاء و قطعات باید به نحوی دفع گردد. اخیرا" برای کنترل حرارتی فضاپیماها و قطعات الکترونیکی آنها ایده استفاده از میکرو لوله ها که بر مبنای تغییر فاز سیال عامل خود عمل می نمایند، مطرح شده است . بنابراین ضرورت داشتن درکی بهتر در زمینه رفتار شعاعهای موئینگی در میکرو شیارها که تحت اثر شتابهای خطی قرار دارند، احساس می شود. در این پایان نامه روشی را ارائه می دهد که توسط آن هندسه شیار نسبت به طول لوله حرارتی و اندازه شتابهای خطی بهینه می گردد تا بتوان ماکزیمم قابلیت انتقال حرارت در میکرو لوله هایی که دارای شیارهای محوری هستند را بدست آورد.

چاههای حرارتی میکروکانال بطور کلی از کانالهایی با ابعاد بسیار ریز در حدود 5 تا 200 میکرون تشکیل شده اند. از ویژگیهای مهم این کانال اینستکه ضریب انتقال حرارت (h) در آنها بسیار زیاد است . این ویژگی باعث می شود تا از نظر تکنیکی مسائل مربوط به طراحی و ایجاد آنها را بطور جدی مطالعه و روزبروز بر دقت ساخت آنها بیافزاییم. از آنجا که دستگاههایی که این کانالهای ریز در آنها تعبیه میشوند معمولا" دارای بار الکتریکی هستند(مانند وسایل الکتریکی) لذا جداره میکروکانالها همواره دارای یک پتانسیل بار می باشد(مثبت یا منفی) از طرف دیگر برای جلوگیری از تشکیل رسوب معمولا" سیال گذرنده(آب ) به مقدار کمی یونیزه می شود این یونیزاسیون در کنار پتانسیل بار موجود در جداره بر پروفیلهای سرعت و درجه حرارت اثر خواهد گذاشت که موضوع بحث اصلی ما در این مورد است . در این پایان نامه تاثیرات لایه الکتریکی دو گانه (electric double layer)edl بر روی جریان سیال و انتقال حرارت آن در بین دو صفحه موازی با شار ثابت حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است . برای توصیف میدان edl در نزدیکی دیواره از حل تقریبی معادله poisson-boltzmann استفاده شده است . در معادله ممنتم نیروی پیکری (body force) الکتریکی حاصل از لایه دو گانه (double layer) در نظر گرفته شده و سپس معادله ممنتم برای حالت پایدار حل شده است . با توجه به تاثیر بسیار زیاد edl بر روی چسبندگی در نزدیکی دیواره اثرات آن بر روی ویسکوزیته سیال مطالعه شده است و تاثیر edl بر روی پروفیل های سرعت و دما و عدد ناسلت مورد بررسی قرار گرفته است .

در این پروژه آنالیز مسئله انتقال حرارت مزدوج(conjugate) برای جریان آرام توسعه یافته سیال در داخل یک لوله طولانی که قسمت محدودی از طول آن در معرض شار حرارتی ثابت قرار گرفته و بقیه طول آن عایق بندی شده، با در نظر گرفتن اثرات هدایت محوری در سیال و هدایت دو بعدی در لوله مورد بررسی قرار گرفته است .

در این پایان نامه انتقال حرارت در مبدل های حرارتی دوار(پیش گرمکنهای هوای دوار) مطالعه و بررسی شده است . معادلات حاکم بر انتقال حرارت در این مبدل، از موازنه انرژی در جزء حجمی از مبدل بدست آمده و یک روش تحلیلی - تقریبی موسوم به heat balance integrated method جهت تعیین توزیع درجه حرارت در بخش های گاز و هوا ارائه شده است . همچنین در این پایان نامه تغییرات خواص فیزیکی گاز، هوا و ماتریس فلزی و همچنین ضرایب انتقال حرارت در نظر گرفته شده است . به منظور پیش بینی عملکردد مبدل مطابق با روش حل ارائه شده، از اطلاعات و مشخصات پیش گرمکن هوای دوار نیروگاه شهید رجایی استفاده شده و نتایج بدست آمده با داده های تجربی(نیروگاه شهید رجایی) و داده های ارائه شده توسط lamberston مقایسه شده است و چون پیش گرمکن های مورد استفاده در نیروگاههای فعلی از نوع پیش گرمکن هوای دوار یونگشتروم (ljungstrom rotary airpreheater) می باشند، اجزای این مبدل، نحوه عملکرد و عیوب مهم آن مورد بررسی قرار گرفته است که می تواند مورد استفاده صنایع نیروگاهی قرار بگیرد.

در این پروژه انتقال حرارت تقطیر درون لوله های افقی با مقطع بیضی و پره های داخلی مورد بررسی قرار گرفته است . جریان بخار از نظر هیدرودینامیکی و حرارتی توسعه یافته می باشد. ضخامت پره ها ناچیز فرض شده است . مسئله برای لوله های با مقاطع بیضی و نسبت های مختلف قطرها حل شده است . نتایج برای حالاتیکه درون لوله پره دار و یا بدون پره باشد بدست آمده و بصورت نمودارهایی ارائه شده اند. نتایج حاصل از حل در حالت دایره ای(با یکسان قراردادن مقدار عددی قطر افقی و عمودی بیضی ) با نتایج ارائه شده توسط دیگر محققین برای حالت دایره ای مقایسه گردیده که تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد. نتایج حاصله نشان می دهد که هر گاه آرایش لوله ها بگونه ای باشد که قطر بزرگ افقی باشد، انتقال حرارت از حالت دایره ای کوچکتر و در حالتی که قطر بزرگ در امتداد شتاب ثقل قرار گیرد. انتقال حرارت به مراتب بیش از حالت دایره ای می باشد.

این پایان نامه شامل چهار فصل می باشد. در فصل اول موضوع پروژه، کاربردهای آن و تحقیقاتی که قبلا در این زمینه انجام شده مطرح می شود. در فصل دوم، فرضیات و مدل ریاضی مسئله ارائه می گردد. در فصل سوم روش عددی حل معادلات حاکم مطرح شده و در فصل چهارم نتایج حاصله مورد بحث ، بررسی و نتیجه گیری قرار گرفته است .

هدف اصلی در این پروژه بررسی عددی توزیع درجه حرارت در دماغه یک موشک بالستیک است . در این راستا ابتدا باید شبکه ای مناسب برای محیط فیزیکی مورد بحث ایجاد کرد. این شبکه از حل معادلات دیفرانسیل بیضوی بدست می آید. برای اعمال شرایط تعامد و تمرکز خطوط شبکه در مرزهای جسم از توابع کنترلی نمائی استفاده شده است . بدین ترتیب با حل سیستم معادلات پواسون شبکه مورد نظر ایجاد می شود و سپس مسئله فوق از محیط فیزیکی به محیط محاسباتی منتقل شده و حل معادلات حرارتی در این میدان انجام می شود. سپس با تعیین نمودن متریکهای تبدیل می توان پارامترهای مورد نظر را در میدان فیزیکی بیان کرد. حل معادلات با گسسته سازی آنها به روش adi و فرم تفاضل محدود مناسب انجام گرفته است . استفاده از روش adi می تواند تضمینی مناسب برای پایداری روش عددی باشد و سیستم معادلات قطری حاصل با استفاده از الگوریتم توماس حل می شوند. پس از حل معادلات فوق توزیع دما را در زمانها و ارتفاعات مختلف پرواز خواهیم کرد.

مطالعات زیادی در زمینه جابجایی مختلط آزاد و اجباری درکانالهای قائم و افقی با شرایط مرزی گوناگون انجام شده است ، اما تاکنون موردی وجود نداشته است که پدیده انتقال حرارت از این کانالها را تحت شرایط وارونگی جریان ، هدایت حرارتی دیواره و خواص فیزیکی متغیر بصورت توام بررسی کرده باشد. صرفنظر نمودن از این عوامل تحقیقات تجربی و تئوری را بدلیل ساده تر شدن معادلات آسانتر می نماید حال آنکه در نظر گرفتن این عوامل بدلیل تفاوت چگونگی تغییرات خواص فیزیکی سیالات مختلف و نیز تاثیر هدایت حرارتی دیواره و وارونگی جریان بر پروسه انتقال حرارت ، بر پیچیدگی مساله می افزاید . لذا بدنبال تحقیقاتی که در گذشته در این زمینه صورت گرفته است ، در این پروژه با در نظرگرفتن تاثیر همزمان هر سه عامل یاد شده بر انتقال حرارت جابجایی مختلط در یک کانال قائم با شار حرارتی ثابت و متقارن و با بکارگیری یک روش عددی، پروفیلها و دیاگرامهایی برای سرعت، دما، عدد نوسلت و فشار ارائه گردیده است و در پایان به بررسی نتایج حل پرداخته شده است.

در این پژوهش رفتار جریان و انتقال حرارت به کمک مجموعه های از فینهای متخلخل دوبعدی که به صورت موازی بین دو صفحه تخت قرار دارند و جریان هوای گرم به صورت آرام از میان آنها عبور می کند، مورد مطالعه قرار گرفته است. معادله حاکم بر رفتار سیال در خارج از محیط متخلخل معادله ناویر-استوکس و در داخل محیط متخلخل معادله برینکمن-فورچهیمر می باشد. فینها دو بعدی و با ضریب تخلخل ثابت و به صورت افقی قرار گرفته اند و جریان تراکم ناپذیر هوا به صورت جابجایی اجباری از روی این مجموعه عبور داده می شود. برای حل معادلات مومنتم از روش تابع چرخش جریان که یکی از معروفترین روشها برای حل معادله مومنتم دوبعدی تراکم ناپذیر می باشد استفاده شده است و سپس با کمک نتایج میدان سرعت معادله انرژی حل گردیده است. در این پژوهش پس از بدست آوردن میدانهای سرعت و دما مشخص شد که فینهای متخلخل نسبت به انواع فینهای متداول راندمان حرارتی بیشتری دارند. تاثیر پارامترهای مختلف طراحی و همچنین تقابل آنها با یکدیگر در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است.

دراین پروژه فرآیند خنک سازی فینهای سوزنی شکل به روش جابجایی مختلط مورد بررسی قرار گرفته شده است . به منظور افزایش انتقال حرارت از فین ها و نیز ازدیاد نیروی درافت سیال دودکش در بالای پایه نگهدارنده فین ها منظور شده است مجموعه فین های سوزنی و صفحه متصل به آن بصورت یک محیط متخلخل با جریان فورچمبر مدل شده است .آنگاه وضعیت اپتیمم آرایه این فین های سوزنی برای مقادیر معین گرمای اتلافی از سیستم بر حسب مقادیر بهینه قطر فین ها و ضریب تخلخل آنها برای جریان کاملا توسعه یافته بدست آمده است . نتایج بدست آمده با داده های موجود توسط سایر محققین مقایسه گریده و اثرات جریان جابجایی مختلط در مقایسه با جریان آزاد بحث شده است.

سیستم خنک کن یکی از اجزای اصلی نیروگاه می باشد که نحوه عملکرد آن بر راندمان کلی نیروگاه تاثیر مستقیم می گذارد. سیستم خنک کن در انتخاب محل نیروگاه موثر می باشد. معمولا نیروگاهها در محلی ساخته می شوند که امکان دسترسی به منابع بزرگ آب وجود داشته باشد. مگر اینکه عواملی مثل دسترسی به سوخت و نیاز شبکه توزیع برای تولید برق در منطقه خاصی، ایجاب کنند نیروگاه در محلی احداث گردد که منابع آبی زیادی ندارد. سیستم های خنک کن انواع مختلفی دارد. یکی از آنها سیستم خنک کن خشک غیرمستقیم موسوم به هلر می باشد. در این سیستم از برج خنک کن خشک غیرمستقیم استفاده می شود. این برج خنک کن برای مناطق کم آب و خشک مناسب می باشد. از اینرو در سالهای اخیر بصورت فزآینده ای در نیروگاههای ایران، بکار رفته است. آب برگشتی از چگالنده با عبور از مبدل های حرارتی که بصورت قائم روی محیط برج خنک کن چیده شده اند. خنک می گردد. افزایش کاربرد این نوع برج خنک کن لزوم بررسی بهینه سازی آن را گوشزد می کند. به همین دلیل در پایان نامه حاضر این موضوع مورد بررسی قرار گرفته است. در فصل اول جایگاه برج خنک کن هلر، نحوه عملکرد و قسمت های مختلف آن همراه با تاریخچه استفاده از آن در ایران ارائه می گردد. در فصل دوم معادلات حاکم بر برج که دربرگیرنده قانون بقای انرژی (ضرایب انتقال حرارت) و قانون بقای ممنتم (ضرایب افت فشار) برای سطوح خشک یا مرطوب مبدل های حرارتی آورده شده است. از آنجا که برج خنک کن گرما را با هوای محیط مبادله می کند از پارامترهای آن (دما، رطوبت، و وزش باد) تاثیر می ذپیرد، بخش نخت فصل سوم به تاثیر این عوامل در عملکرد و طراحی برج خنک کن می پردازد، در ادامه فصل وسم نیز اثر پارامترهای برج خنک کن بررسی شده است. در فصل چهارم الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش هوشمند بهینه سازی مناسب برای بهینه سازی برج خنک کن خشک غیرمستقیم معرفی گردیده است. در فصل پنجم با تعریف تابع هدف مناسب برای بهینه سازی برج، براساس الگوریتم ژنتیکی، روند طراحی برج ارائه و بر پایه آن یک نمونه طراحی و با آنچه در عمل وجود دارد مقایسه می شود.

جت ایمپیتنجمنت یک روش موثر گرمایش محلی است که در بسیاری از کاربردهای صنعتی و مهندسی برای دستیابی به شار حرارتی بالا از آن استفاده می شود. دراین پروژه یک جت آرام و دو بعدی هوا که بصورت عمودی به یک صفحه تخت برخورد می کند را به روش عددی مدلسازی کرده و تاثیر بویانسی در میدان جریان ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک محلی نشان داده شده است.برای رسیدن به این نتایج معادلات ناویر استوکس را به فرم معادلات تابع جریان و انتقال ورتیسیتی در آورده و در نهایت به روش اختلاف های محدود آنها را حل کرده ایم . نتایج بدست آمده برای جریان سطح آزاد، ضریب اصطکاک محلی و ضریب انتقال حرارت محلی را بصورت توابعی از اعداد رینولدز و گراشف و فاصله افقی از مبدا رسم کرده ایم.نشان داده شده است که برای اعداد رینولدز در ناحیه سکون ، اثرات بویانسی قابل مشاهده نیستند اما برای رینولدز پایین این اثرات را می توان از مبدا مشاهده کرد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه جریان سیال آرام و مغشوش درون کانال با دیواره موجدار با استفاده از روش عددی حجم محدود و الگوریتم سیمپل مورد بررسی قرار گرفته است.جریان بررسی شده در این تحقیق مدل ساده ای از بسیاری از جریانهای پیچیده در مهندسی نظیر تشکیل امواج دریا و تپه های شنی در بیابان توسط باد و یا تاثیر زبری سطح در کاهش نیروی پسا و افزایش ضریب انتقال حرارت می باشد. ابتدا مشخصه های جریان آرام در یک کانال با یک دیواره صاف و یک دیواره موجدار مورد مطالعه قرار گرفته است . با وجود یک حباب جدایش در دامنه موج و کاهش ماکزیمم سرعت در راستای جریان با افزایش عدد رینولدز از نتایج مهم مشاهده شده می باشند.جریان مغشوش نیز در درون یک کانال دوبعدی که دیواره بالایی آن صاف و دیواره پایینی آن موجدار است ، بررسی گردیده و به منظور مدلسازی اغتشاش از مدلهای خطی و غیرخطی استفاده شده است.نتایج حاصل نشان می دهد که تمامی این مدلها قادر می باشند با موفقیت نسبی میدان سرعت متوسط را پیش بینی نمایند. همچنین همانطور که انتظار می رود مدل غیرخطی ، میدان سرعت نوسانی را دقیق تر پیش بینی می نماید.