نام پژوهشگر: سیف الله سعدالدین

باز طراحی دیجیتالی سیستم کنترل یک هلکوپتر آزمایشگاهی
پایان نامه دانشگاه آزاد اسلامی - دانشگاه آزاد اسلامی واحد سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1389
  مهدی شیخ پور قاسمی نیا   سیف الله سعدالدین

موضوع کنترل هلکوپتر به دلیل پیچیدگی ها و ساختار منحصر به فرد این وسیله، همیشه مورد توجه علاقه مندان و فعالان علم کنترل بوده است. رفتار غیرخطی، دینامیک سریع و تعدد درجات آزادی در این وسیله همه از دلایل جذابیت این موضوع برای طراحان کنترل کننده ها میباشد. در این پایان نامه، پیکربندی و مدلسازی یک هلکوپتر در مقیاس کوچک همچنین دلایل و چگونگی کاهش مرتبه این سیستم به یک مدل ساده دو درجه آزادی، به منظور پیاده سازی بر دستگاه هلکوپتر آزمایشگاهی trms، آورده شده است. در مدلسازی سیستم، علاوه بر محاسبات و روابط تحلیلی حاکم بر آن، روش معین سازی در تعیین پارامترها، از مهمترین تکنیک های به کار گرفته شده در انجام این مهم میباشد. . توابع تبدیل مدل در هر دو درجه آزادی سیستم و با درنظر گرفتن اثر همبستگی دینامیکی درجه آزادی دیگر، بدست آمده است. سپس مدل ها در مقایسه با رفتار سیستم واقعی، صحت سنجی شده اند. با تبدیل مدل دو درجه آزادی به دو مدل تک ورودی-تک خروجی ، کنترل کننده برای هریک ار درجات آزادی در دو حوزه فرکانس و زمان طراحی گردیده است. این طراحی با آزمایش روی سیستم واقعی اعتبارسنجی شده است. پس از آن، کنترل کننده های طراحی شده، در هر دو حوزه فرکانس و زمان تحت بازطراحی دیجیتالی قرار گرفته اند. در این بازطراحی، هر دو رویکرد محلی و کلی مورد توجه قرار گرفته است. روش بکارگمارده شده در بازطراحی دیجیتالی کنترل کننده حوزه زمان، بر پایه ایده جایابی قطب های حلقه بسته زمان گسسته، با استفاده از نگاشت قطب های حلقه بسته سیستم زمان پیوسته میباشد.

طراحی سیستم گرمایش خورشیدی برای شیرهای فشارشکن گاز شهری در ایستگاه های تقلیل فشار گاز
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1390
  نسیم اعتمادی ملکی   سیف الله سعدالدین

بحث گرمایش جریان گاز در ایستگاه های تقلیل فشار گاز یکی از بحث های چالش برانگیز می باشد. سیستم های فعلی برای این منظور، گرمکن های حمام آب گرم مجهز به مشعل می باشند. اهمیت قسمت گرمکن در ایستگاه تقلیل فشار گاز از آن جهت است که گاز در ایستگاه در طی فرآیند کاهش فشار دچار افت دما می گردد، حال اگر میزان کاهش دما در طی این فرآیند به حدی باشد که از دمای هیدراته شدن گاز، بیشتر کاهش یابد در خطوط انتقال گاز پدیده یخ زدگی و یا هیدراته شدن رخ خواهد داد. برای جلوگیری از وقوع چنین اتفاقی دمای گاز قبل از کاهش فشار در ایستگاه باید افزایش یابد. اما این گرمکن ها علاوه بر هزینه های بالاتر جهت نصب و راه اندازی و نیز هزینه اضافی برای انرژی مصرفی (سوخت گاز طبیعی) تبعات زیست محیطی و آلودگی را به دنبال دارد. در این پایان نامه به چگونگی استفاده از انرژی خورشیدی در جهت گرمایش گاز طبیعی قبل از فرآیند کاهش فشار و در نتیجه کاهش میزان گاز مصرفی هیتر پرداخته شده است. در ابتدا با توجه به شرایط جغرافیایی و آب و هوایی شهر سمنان مقدار بهینه زاویه شیب کلکتور خورشیدی بدست آورده شده است. محاسبات مربوطه در نرم افزار matlab کدنویسی شده است. آب گرم شده در این کلکتورها به حمام آب گرم هیتر تزریق می شود. خط لوله جریان گاز ضمن عبورازحمام آب گرم به دمای مورد نظر می رسد. سیستم خورشیدی طراحی شده مجهز به کنترلر می باشد که هر وقت انرژی خورشیدی جواب گوی تامین انرژی مورد نیاز برای گرمایش گاز نباشد خود هیتر وارد سرویس شده و توسط مشعل داخل هیترگاز را گرم می شود. تاثیرات زیست محیطی و هزینه های اقتصادی، انگیزه اصلی برای انجام این تحقیق بوده است.

بررسی تحلیلی و عددی اثروجودخاک اطراف لوله های پلی اتیلن دفن شده برپدیده ضربه قوچ
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1390
  طاهره ابتدایی   سیف الله سعدالدین

ضربه قوچ، پدیده جریان گذرای سیال و عبور موجهای فشاری است که نوعی از جریان گذرای خاص است که در شبکه لوله های شامل سیال بوسیله تغییرات ناگهانی در شرایط پایدار سیال روی می دهد. این تغییرات معمولاً توسط باز کردن و بستن ناگهانی شیر، و یا راه اندازی و از کار انداختن پمپها اتفاق می افتد. ضربه قوچ تغییر ناگهانی وگذرای سیال را در پی دارد و ممکن است به تجهیزات خط لوله ضربه بزند و برای جلوگیری از این آسیب باید توسط اجزایی مانند سرج تانکها ، اتصالات قابل انعطاف ، محفظه های هوا، چرخ طیار پمپها و شیرهای فشارشکن و ...کنترل و مهار شود؛ در عمل، تحلیل ضربه قوچ برای تشخیص اینکه آیا این اجزاء برای خط لوله لازم هستند یا نه؟، انجام می شود و اگر پاسخ مثبت است کجا و در چه ابعادی؟ پیش بینی بیشترین میزان فشار حاصل از ضربه قوچ، مقاومت موردنیاز در خط لوله را مشخص می کند. خط لوله به علت شرایط اجرایی و ایمنی معمولاً بصورت مدفون اجرا می گردند تا حفاظت آنها تأمین گردد. بدیهی است در اثر حرکت نسبی بین خط لوله و خاک اطراف آن بارهایی به خط لوله اعمال می شود؛ گرچه طبیعت واقعی این اندرکنش هنوز بطورکامل درک نشده ، اما مسلم است که بستگی به عواملی چون نوع خاک، عمق دفن ، شدت بار وارده، موقعیت قرارگیری لوله و جدار ترانشه دربرگیرنده لوله نسبت به یکدیگر، تراکم نسبی مصالح و...خواهد داشت. در متداولترین روش تحلیل دینامیکی لوله های مدفون، خاک اطراف لوله بصورت فنرهای الاستیک و یا فنرهای الاستو پلاستیک ایده آل همراه مستهلک کننده مدل شده است؛ جهت بررسی همزمان ضربه قوچ با در نظرگرفتن اندرکنش خاک اطراف لوله، نیاز به یک تحلیل کامل با لحاظ اثر اندرکنش سیال و سازه است. که این اندرکنش می تواند بصورت مستقیم یا غیر مستقیم اعمال شود. در این مطالعه ابتدا حل عددی معادلات یک بعدی ضربه قوچ به روش حجم محدود ارائه می-شود. سپس از طریق آنالیز غیرکوپله تأثیر مدفون کردن لوله های پلی اتیلن بر پدیده ضربه قوچ بر اساس حل عددی معادلات یک بعدی، بررسی و اثر آن بر روی تنشهای وارد بر دیواره لوله محاسبه می شود. سپس جهت یک تحلیل دقیق تر با استفاده از آنالیز المانهای اکوستیک کوپله، به بررسی رفتار موج در لوله پرداخته می شود.

بررسی اثر وجود سپرهای تشعشعی و کاربرد آن در سیستم های مختلف
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  فاطمه جباری   سیف الله سعدالدین

بررسی اثر وجود سپرهای تشعشعی و کاربرد آن در سیستم های مختلف

اصول روش نمونه سازی سریع به کمک تخلیه الکتریکی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه علم و صنعت ایران - دانشکده مهندسی مکانیک 1385
  سیف الله سعدالدین   امین میراحمدی

نمونه سازی سریع یک فرایند تولید لایه به لایه از مواد اولیه آن است. رزین ها، ذرات پودر و نیز ورق های نازک به عنوان مواد اولیه این فرایند. در تولید سریع قطعه و یا قالب مورد استفاده قرار می گیرند. تکنیک نمونه سازی سریع با ایجاد یک مدل سه بعدی در محیط نرم افزاری cad آغاز شده و پس از ایجاد لایه های متوالی آن مدل در cad ، تمام نقاط سطح مقطع هر لایه با ویژگی پر و یا خالی شناسایی و معرفی می گردند. در این تکنیک، در نقاط منتخب هر لایه فیزیکی و مطابق نقشه آن لایه در ، cad ، مواد اولیه که در ابتدا به صورت مجزا می باشند. به یکدیگر ملحق شده و نواحی صلب قطعه نمونه را تشکیل می دهند. اتصال مواد اولیه در نقاط منتخب به واسطه اعمال انرژی حاصل از منابع انرژی متمرکز صورت می گیرد. نمونه سازی سریع امکان ساخت قطعات نمونه ای که دارای هندسه پیچیده بویژه در قسمت داخلی قطعه باشند را فراهم نموده و ضمن کاهش هزینه ساخت قطعات نمونه، زمان تولید آن ها را نیز به طور قابل توجهی کاهش می دهد. نمونه سازی سریع علاوه بر تولید قطعات نمونه، توان تولید سریع ابزار و قالب را نیز دارا می باشد. قطعات نمونه تولید شده در تکنیک نمونه سازی سریع در طیف وسیعی از صنایع مانند هوافضا، صنعت خودرو، مهندسی پزشکی، هنر، معماری و توپوگرافی کاربد یافته اند. اختلاف موجود بین روش های مختلف نمونه سازی سریع، ناشی از تفاوت موجود در نحوه ساختن قطعات از لایه های متوالی، مواد اولیه مصرف و نوع منبع انرژی متمرکز مورد استفاده می باشد. علاوه بر مزایای بسیاری که در تکنیک نمونه سازی سریع وجود دارند. محدودیت در مواد اولیه مصرفی، عدم دستیابی به دقت ابعادی و صافی سطوح، هزینه زیاد دستگاه ها و سرعت کم در تولید انبوه از جمله تنگناهایی سریع را محدود می سازد. روش های نمونه سازی سریع موجود که پودر فلزات را به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می دهند، عموما از پرتو لیزر به عنوان انرژی حرارتی متمرکز استفاده می کنند. در این پژوهش قصد بر این است که قابلیت استفاده از انرژی متمرکز قوس پلاسما برای تف جوشی موضعی پودر فلزی پوشش داده شده با مواد پلیمری در نقاط منتخب اثبات شود. لذا در این رساله ابتدا امکان پذیری روش نمونه سازی سریع با تخلیه الکتریکی (seds) اثبات گردیده و سپس فرآیند انتقال حرارت در مرحله تف جوشی اولیه در این روش نمونه سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. در راستای تحقق اهداف رساله، ابتدا پودر فلزی بعنوان ماده اولیه پایه و مواد پلیمری بعنوان مواد پوششی انتخاب می گردد. سپس از طریق تجربی روش پوشش دهی پودر فلزی با مواد پلیمری تدوین گردیده و این پدر پوشش داده شده بعنوان ماده اولیه روش نمونه سازی سریع با تخلیه الکتریکی معرفی می شود. ابداع روش پوشش دهی پودر فلزات با مواد پلیمری یکی از دستاوردهای این رساله می باشد. سپس با استفاده از تخلیه الکتریکی بین الکترود و بستر پودر فلزی پوشش داده شده، انرژی حرارتی قوس پلاسمای تولیدی در نقاط منتخب به سطح بستر پودر اعمال کی گردد. در نقاطی از بستر پودر که تحت اعمال انرژی حرارتی قرار می گیرند. تف جوشی اولیه بین ذرات پودر انجام می شود. با تکمیل فرآیند اسکن تمام سطح یک لایه از بستر پودر، لایه دیگری از پودر بر روی لایه قبلی‍ گسترده شده و فرآیند اسکن و تف جوشی اولیه در نقاط منتخب آن لایه صورت می گیرد. با تکرار فرآیند تف جوشی اولیه برای تمام لایه های متوالی، قطعه تف جوشی شده بنام green part حاصل می شود. موفقیت در تولید قطعات با هندسه مختلف از این روش نشان می دهد که نمونه سازی سریع به کمک تخلیه الکتریکی (seds) عملا امکان پذیر می باشد. کنترل مسیر اسکن قوس پلاسما در در روش seds آسانتر از پرتوهای متمرکز دیگر مانند لیزر بوده و استفاده از تجهیزات ارزان قیمت در این روش موجب شده است نا روش seds به عنوان یک روش ارزان در مقایسه با دیگر روش های نمونه سریع معرفی گردد. بعلاوه در این مرحله از تحقیق ملاحظه شده است که استفاده از تخلیه الکتریکی با فرکانس پایین دارای محدودیت هایی است. لذا سیستم تخلیه الکتریکی با فرکانس بالا مطرح شده و به صورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج تجربی این پژوهش نشان می دهد که با افزایش فرکانس تخلیه الکتریکی، اولا عمق نفوذ تف جوشی در بستر پودر افزایش می یابد. ثانیاً دقت هدف گیری نقطه ای در مرحله تف جوشی اولیه بهبود می یابد. ثالثاً در فرکانس های بالاتر امکان ایجاد کانال قوس پلاسما در سطح کمتری از توان الکتریکی فراهم می شود که این امر باعث طریف شدن قوس پلاسما می گردد. همچنین به منظور افزایش سرعت تف جوشی یک لایه، استفاده از سیستم مرکب از چند الکترود مطرح گردیده و ملاحظه شده است که با استفاده از تف جوشی چند نقطه علاوه بر افزایش سرعت تف جوشی، فرسایش الکترود نیز کاهش می یابد، با افزایش تعداد الکترودها در روش seds پتانسیل لازم برای تولید قطعات نمونه با ابعاد بزرگ وجود خواهد داشت که به عنوان یک مزیت برجسته روش seds به شمار می آید. بعلاوه در این رساله فرآیند انتقال حرارت در حین تف جوشی در دو دیدگاه میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک تجزیه و تحلیل شده است. در دیدگاه میکروسکوپیک، یک دانه پودر کروی شکل مورد ملاحظه قرار گرفته است که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما واقع می شود. معادله دیفرانسیل انتقال حرارت هدایت گذرا در مختصات کروی به همراه شرایط مرزی حاکم در فرایند تف جوشی اولیه مدلسازی گردیده و بر اساس روش حجم های محدود گسسته سازی شده اند. سپس با انجام حل عددی، توزیع دما در نقاط مختلف میدان حرارتی محاسبه شده است. نتایج حل عددی نشان می دهند که در قسمت های خارجی ذرات پودر کروی پوشش داده شده با مواد پلیمری، شرایط دمای لازم برای ایجاد تف جوشی اولیه بین ذرات پودر مجاور فراهم می گردد. همچنین نتایج حل عددی نشان می دهند که توزیع دمای حاصل در پودرهای پوشش داده شده با مواد پلیمری، به نوع ماده پودر فلزی پایه وابستگی کمکی دارد. در حالیکه با برسی همین نتایج، وابستگی توزیع دما به انتخاب نوع ماده پوشش پلیمری کاملاً مشهود می باشد. بررسی رفتار حرارتی یک دانه پودر پوشش داده شده در مرحله تف جوشی اولیه موضعی در نمونه سازی سریع و یافتن رفتار دمایی نقاط مختلف آن از طریق حل عددی و بر اساس روش حجم های محدود، برای اولین بار در این رساله انجام شده است. در دیدگاه میگروسکوپیک، فرآیند انتقال حرارت در بستر پودری که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما قرار میگیرد، بررسی شده است. بدین منظور معادله دیفرانسیل انتقال حرارت هدایت گذرا در مختصات استوانه ای به همراه شرایط مرزی در فرآیند تف جوشی مدلسازی شده و بر اساس روش حجم های محدود گسسته سازی گردیده اند. سپس با انجام عددی، توزیع دما در بستر پودر محاسبه شده است. از نتایج حل عددی ملاحظه می شود که در ناحیه ای از بستر پودر که در معرض انرژی حرارتی قوس پلاسما قرار می گیرد. شرایط دمایی لازم برای ایجاد تف جوشی اولیه فراهم می گردد. همچنین با نصب ترموکوپل های نوع k در نقاط مختلف بستر پودر، دمای بستر پودر در شرایط تف جوشی به صورت تجربی اندازه گیری شده است. دمای اندازه گیری شده توسط این ترموکوپل ها انطباق نزدیک با دمای محاسبه شده از حل عددی دارد. بنابر این نتایج حل عددی توسط نتایج تجربی تایید می شود. دستیابی به توزیع دما در میدان حرارتی در مرحله تف جوشی در هر دو دیدگاه میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک این مطلب است که راه حل عددی بر اساس روش حجم های محدود یک روش مناسب برای تحلیل رفتار دمایی محیط پودری شکل می باشد.

تحلیل اکسرژی و بهینه سازی هیتر ایستگاه تقلیل فشار گاز طبیعی مجهز به سیستم انرژی خورشیدی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  مهدی میرحاج   سیف الله سعدالدین

چکیده در ورودی شهرها، ایستگاه¬های تقلیل فشار گاز برون شهری (cgs)، فشار بالای گاز طبیعی که توسط خطوط انتقال از پالایشگاه¬ها به شهرها می¬رسد را، از فشاری در حدود psi1000 به حدود psi 250 کاهش می دهند. در این ایستگاه¬ها قسمت¬های مختلفی وجود دارد که قسمت گرم¬کننده گاز (هیتر)، یکی از بخش¬های مهم و حیاتی آن بشمار می-آید. اهمیت هیتر از آن جهت است که، گاز طبیعی در طی فرآیند کاهش فشار توسط شیر انبساط (رگلاتور) ، دچار افت دما می¬گردد، حال اگر این میزان کاهش دما، از دمای هیدراته شدن گاز نیز بیشتر باشد، موجب میعان و حتی یخ زدگی بخار آب موجود در گاز شده و درنتیجه احتمال مسدود شدن مجرای عبور گاز وجود خواهد داشت؛ بنابراین برای جلوگیری از وقوع چنین اتفاقی دمای گاز قبل از کاهش فشار در ایستگاه، باید افزایش یابد. هم اکنون این افزایش دما توسط هیترهایی که از سوخت گاز طبیعی استفاده می¬نمایند، صورت می-پذیرد. نوع هیترهای مورد استفاده در ایستگاه¬های گاز، از نوع گرمکن¬هایی است که گاز در داخل یک سری لوله و آب داغ در اطراف این لوله¬ها به¬صورت یک بستر یکنواخت، با درجه حرارت متعادل قرار می¬گیرد. در حقیقت حرارت به¬صورت غیر مستقیم ابتدا به آب داده می-شود و آب این حرارت را به گاز در حال جریان انتقال می¬دهد. یکی از اصلی ترین معضلات استفاده از این گرمکن¬ها، میزان مصرف بالای سوخت (که گاز طبیعی است)، می باشد. در این تحقیق جهت کاهش مصرف سوخت در این هیترها موارد ذیل بررسی گردید: 1. محاسبه دمای بهینه خروجی از هیتر با استفاده از معادلات حالت درجه 3 2. استفاده از انرژی خورشیدی جهت گرمایش گاز قبل از فرآیند کاهش فشار 3. تحلیل اکسرژی هیتر ایستگاه تقلیل فشار مجهز به سیستم انرژی خورشیدی در این تحقیق ابتدا به شناسائی ایستگاه¬های تقلیل فشار گاز طبیعی و عملکرد آن¬ها پرداخته می¬شود و همانطورکه اشاره گردید در جهت کاهش گاز مصرفی هیتر ایستگاه تقلیل فشار گاز، دمای بهینه گاز خروجی از هیتر، با استفاده از معادلات حالت درجه سه، محاسبه شده است؛ همچنین با مقدمه¬ای بر انرژی خورشیدی، به امکان¬سنجی طراحی سیستم خورشیدی پرداخته شده است و درنهایت آنالیز اکسرژی و انرژی برای هر دو سیستم سنتی و مجهز به انرژی خورشیدی انجام پذیرفته و مقایسه¬ای بین این دو ارائه می¬شود. واژه¬های کلیدی: اکسرژی، ضریب ژول- تامسون، هیتر،گاز طبیعی،انرژی خورشیدی.

تحلیل میدان حرارتی و بررسی انتقال حرارت غیر فوریه ای در فلزات تحت تأثیر انرژی های متمرکز حرارتی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  محمد اکبری   فرشاد کوثری

مطالعه انتقال حرارت در حین پدیده ذوب و انجماد در بسیاری از کاربردهای مهندسی از قبیل جوشکاری، رشد کریستال، آبکاری فلزات، ریخته گری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در این رساله به تحلیل میدان حرارتی و بررسی پدیده انتقال حرارت هدایت فوریه ای و غیرفوریه ای در فلزات تحت اثر جوشکاری متمرکز پرداخته شده است. فلزی از جنس تیتانیوم ti6al4v در حالت متحرک در معرض انرژی لیزر قرار گرفته ومیدان حرارتی نامتقارن به دست آمده است. ابتدا یک شبیه سازی عددی از معادلات حاکم برای حل مسئله معادله انتقال حرارت غیرفوریه ای فوریه ای انجام شده و با استفاده از شرایط مرزی و اولیه، معادلات حل شده اند. شکل سطح مقطع پرتو متمرکز به صورت دایرهای و توزیع شدت آن از نوع توزیع گوسی در نظر گرفته شده است. خواص فیزیکی فلزات تابعی از دما و حالت جسم هستند و تغییرات ترموفیزیکی خواص در حل مسئله منظور شده است. برای حل عددی از یک شبکه بندی متعامد مرکب استفاده شده است. برای صحت سنجی نتایج حل عددی یک سیستم آزمایشگاهی را راه اندازی نموده و فلز از از جنس تیتانیوم ti6al4v با خواص معلوم تحت اثر انرژیهای حرارتی متمرکز قرار داده شده است. میدان حرارتی با تغییر پارامترهای مختلف از قبیل شار حرارتی، سرعت حرکت، زمان تابش اشعه، شعاع اشعه بدست آمده و با نتایج عددی مقایسه شده اند. نتایج نشان میدهند که افزایش ابعاد حوضچه مذاب (عرض و عمق) به دلیل افزایش توان متوسط در مقایسه با افزایش شار حرارتی به دلیل کاهش قطر بسیار چشمگیرتر بوده و نشان از آن دارد که پارامتر توان متوسط در مقایسه با قطر پرتو یک پارامتر کلیدی در جهت افزایش ابعاد حوضچه مذاب است. همچنین با افزایش انرژی پالس عمق نفوذ حوضچه مذاب افزایش می یابد. در حقیقت با این روش می توان به صورت غیرمستقیم با استفاده از دمای نقاط نزدیک حوضچه مذاب عرض و عمق جوشکاری را پیش بینی نمود. بدیهی است با توجه به انطباق شبیه سازی عددی انجام شده با نتایج تجربی از این مدل عددی جهت پیش بینی هندسه جوشکاری مواد دیگری به جز تیتانیوم نیز میتوان استفاده کرده و در هزینه مواد اولیه، عملیات آماده سازی و انجام آزمایشها و نیروی انسانی صرفه جویی نمود. در پایان نیز دو مسئله حرارتی به صورت تحلیلی و با ترکیبی از روش بر هم نهش و روش حل تئوری ساختار بررسی شده است: یک دیوار یک بعدی ساخته شده از یک ماده همگن که در معرض شرایط مرزی شار حرارتی ثابت بر روی مرز سمت چپ و دمای ثابت بر روی مرز سمت راست قرار داده شده است و دوم یک دیوار که در مرز سمت چپ عایق بوده و مرز سمت راست در معرض انتقال حرارت جابجایی با محیط قرار دارد. همانگونه که نتایج نشان میدهند در زمان آسایش بزرگ حل معادله غیر فوریه ای دمای کمتری را نسبت به حل فوریه پیش بینی میکند و هرچه زمان آسایش به سمت صفر میل میکند، حل معادله انتقال حرارت فوریه ای و غیر فوریه ای به یکدیگر نزدیکتر میشوند.

بررسی تجربی و آزمایشگاهی خواص ترموفیزیکی و عملکرد حرارتی نانوسیالات درون مبدل صفحه ای
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه سمنان - دانشکده مکانیک 1393
  محمد همت اسفه   سیف الله سعدالدین

رساله حاضر با هدف بررسی پایداری، ضریب هدایت حرارتی، ویسکوزیته دینامیکی و ضریب انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات در مبدل صفحه¬ای و مطالعه پارامترهای موثر بر آن¬ها، انجام شده است. در این تحقیق از نانوسیالات حاوی نانوذرات اکسیدی، فلزی و نانولوله¬های کربنی استفاده شده و پایداری و تعلیق مناسب آن¬ها از طریق روش¬های مختلف، صورت پذیرفته است. پس از تعلیق پایدار نانوسیالات، آزمایش¬ها به منظور درک اثر پارامترهای مختلف ازجمله کسر حجمی، دما، میانگین قطر نانوذرات و همچنین تأثیر توأمان پارامترهای گوناگون بر روی ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی چندین نوع از نانوسیالات تولیدشده، انجام شد. در ادامه، بر مبنای یافته¬های تجربی، روابطی به منظور تخمین و پیش بینی ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی نانوسیالات مختلف، ارائه شد. یافته¬های مربوط به آزمایش¬های ضریب هدایت حرارتی نشان داد که افزایش دما و کسر حجمی، همچنین کاهش قطر نانوذرات، موجب افزایش ضریب هدایت حرارتی شده است. بررسی¬های تجربی بر روی ویسکوزیته دینامیکی نانوسیالات نیز نشان از تغییر این خاصیت با کسر حجمی، مدت زمان موج¬دهی فراصوت، دما و قطر نانوذرات داشت. همچنین مشخص شد که مدت زمان موج¬دهی فراصوت نانوسیالات حاوی نانولوله کربنی در غلظت¬های مختلف، دارای نقطه بهینه¬ای است که در آن ویسکوزیته به مقدار بیشینه خود می¬رسد. نتایج تحقیق حاضر نشان می¬دهد، افزودن نانوذرات به سیالات پایه آب و اتیلن گلیکول همچنین افزایش عدد رینولدز، موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار در مبدل صفحه¬ای می¬شود. افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانولوله¬کربنی چندجداره- آب در مقایسه با نانوسیالات حاوی ذرات اکسیدی، بیشتر می¬باشد. از سوی دیگر تفاوت اساسی میان عملکرد حرارتی نانوسیالات آب- اکسید مس و آب – اکسید منیزیم در مبدل حرارتی دیده نشد.