چکیده مساله اصلی در این پژوهش، دفع حرارت از سطوح با شار حرارتی بالا است که استفاده از میکرومبدل حرارتی نانوسیال به عناون راهکار حل این مساله برگزیده شده است. فرضیه های اساسی در این پژوهش، افزایش انتقال حرارت سیال با افزودن پودر نانوذرات و افزایش انتقال حرارت با استفاده از میکروکانال هاست. شبیه سازی عددی میکرومبدل حرارتی نانوسیال براساس الگوریتم سیمپل روش تحلیل راهکار در این پژوهش بوده است. بررسی تاثیر هندسه سطح مقطع کانال، نسبت منظر، نوع نانوسیال(آب-اکسید آلومینیوم و آب-اکسیدمس) و کسرحجمی نانوذرات معلق(1، 2 و 3 درصد) در شبیه سازی عددی مدنظر قرار گرفته و در انتخاب هندسه مستطیلی بهینه میکرومبدل حرارتی نانوسیال لحاظ شده است. با توجه به عدم دقت مناسب مدل های رایج استفاده شده برای خواص ترموفیزیکی نانوسیال در تحقیقات انجام شده، در این پژوهش از روابط استخراج شده از داده های تجربی استفاده شده است. برای استخراج روابط خواص ترموفیزیکی آزمایش های تجربی در خصوص گرانروی نانوسیال های آب-اکسید آلومینیوم(23 نانومتر) و آب-اکسید مس(56 نانومتر) در کسرحجمی های 1، 2 و 3 درصد در محدوده دمایی 20 تا 80 درجه سانتی گراد انجام شده است. جهت اطمینان از صحت فرضیه افزایش انتقال حرارت با اضافه شدن نانوذرات به سیال پایه و نیز اعتبارسنجی نتایج کد عددی آزمایش های تجربی در ماکروکانال های مربعی و دایره ای با نانوسیال های آب-اکسید آلومینیوم و آب-اکسید مس انجام شده است. بررسی تغییرات عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد گراتز، تغییرات عدد پوی سوله با رینولدز و نیز بررسی پروفیل دما و ضریب انتقال حرارت جابه جایی در طول ماکروکانال دایره ای و مربعی در جریان آرام نانوسیال در محدوده رینولدز 300 تا 1900 انجام شده است. آزمایش تجربی در میکروکانال دایره ای با قطر 75 میکرومتر با نانوسیال های مذکور در جریان آرام در محدوده رینولدز 25 تا 300 برای اعتبارسنجی نتایج کد عددی در ابعاد میکرو انجام شده است. صحت نتایج کد عددی، با اعتبارسنجی کد با نتایج تجربی جریان نانوسیال و انتقال حرارت در ماکرو و میکروکانال ها، همچنین با نتایج تجربی این پژوهش صورت پذیرفته است. در پایان ضمن ارائه قابلیت های کد تولیدشده در این پژوهش، اثر نسبت منظر بر روی پارامترهای هیدرودینامیک و انتقال حرارت میکرومبدل حرارتی، رابطه های تصحیح کننده برای این پارامترها ارائه شده و بر اساس آنها نسبت بهینه نسبت منظر برای میکرومبدل حرارتی نانوسیال محاسبه شده است.

در این تحقیق اثرات ریزش گردابه از یک استوانه با مقطع مربع، بر روی انتقال حرارت از دیواره به جریان آشفته داخل یک کانال بصورت عددی بررسی شده است. طول و عرض کانال به ترتیب 50 و 5 برابر اندازه ضلع مانع استوانه ای می باشند. عدد رینولدز برپایه سرعت ورودی و عرض کانال برابر با 22500 می باشد. برای مدل سازی آشفتگی مدل های خطی و غیرخطی غیردائم k-? عدد رینولدز پایین و مدل های k-? دو لایه ای خطی و غیرخطی غیردائم بکار گرفته شده است. در مدل دولایه ای برای مدل سازی جریان نزدیک دیواره از مدل یک معادله ای استفاده می شود. نتایج توسط یک کد عددی که مبتنی بر روش حجم محدود است به دست آمده اند. میدان فشار با استفاده از روش تصحیح فشار سیمپل به دست آمده است. معادلات حاکم در یک شبکه نیمه جابه جا شده گسسته سازی شده است و عبارت های جابه جایی در تمام معادلات حاکم با استفاده از روش کوئیک مرتبه سوم تقریب زده شده اند. برای منفصل سازی عبارت های زمانی در معادلات حاکم از روش ضمنی استفاده شده است. در این پایان نامه میدان دما و جریان بدست آمده توسط مدل سازی با نتایج تجربی مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که حضور مانع استوانه ای بطور اساسی توزیع عدد ناسلت در راستای دیواره کانال را تغییر می دهد. توزیع عدد ناسلت مشخص می کند که ریزش گردابه ها اثر قابل توجهی بر افزایش انتقال حرارت دارند. نتایج عددی نشان می دهد که مدل های غیرخطی مشخصات میدان جریان را بهتر از مدل های خطی پیش بینی می کنند. میدان دما و توزیع عدد ناسلت بدست آمده توسط مدل های غیرخطی و مدل خطی k-? عدد رینولدز پایین نشان می دهند که این مدل ها قادر به پیش بینی روند کلی تغییرات عدد ناسلت می باشند، اما در محاسبه مکان قرارگیری ماکزیمم عدد ناسلت میانگین در ناحیه پایین دست استوانه و همچنین مقدار آن موفق عمل نمی کنند. مدلk-? خطی دولایه ای نتایجی متفاوت با نتایج تجربی و همچنین دیگر مدل ها ارائه می دهد. می توان نتیجه گرفت ضعف این مدل ها در پیش بینی مشخصات انتقال حرارت آشفته در نزدیکی دیواره در جریان داخلی دلیل اختلاف موجود در نتایج عددی با نتایج تجربی می باشد.

هدف از این تحقیق بررسی تاثیر استفاده از نانوسیال بر روی کارآیی کلکتورهای خورشیدی صفحه مسطح از نوع لوله-پره می باشد. تحقیقات دیگری در زمینه استفاده از نانوسیال ها در کلکتورهای خورشیدی صورت گرفته است اما در مورد این نوع کلکتور(لوله-پره) این بررسی تاکنون مورد توجه قرار نگرفته است. همچنین مقایسه نتایج حاصل(کارآیی کلکتور) با نتایج حاصل از سیالات معمولی و مقایسه بین انواع نانوسیال ها از موارد مورد نظر در این تحقیق می باشند. مدل سازی این سیستم در نرم افزار fluent و به صورت سه بعدی انجام می شود. پس از تولید هندسه و شبکه بندی مناسب باید محیط سیال(داخل لوله) و همچنین محیط جامد که در واقع دیواره لوله حامل سیال و هسته کلکتور و همین طور صفحه جاذب می باشد مورد مدل سازی قرار گیرند. اهمیت مدل سازی محیط جامد مساله در انتقال حرارت جذب شده از طریق صفحه جاذب به سیال عامل داخل لوله می باشد. نتایج نشان می-دهند که استفاده از نانوسیال ها در کلکتور خورشیدی صفحه مسطح نوع لوله-پره بدلیل توان انتقال حرارت بالاتر این نوع سیالات نسبت به سیالات معمولی باعث می شود که دمای خروجی نانوسیال از لوله های حامل سیال عامل بیشتر شود. از آن جایی که کارآیی کلکتور به طور مستقیم از دمای خروجی سیال عامل تاثیر می پذیرد، لذا این افزایش دمای نانوسیال باعث افزایش کارآیی کلکتور می گردد.

چکیده ندارد.

در این پایان نامه ابتدا جریان و انتقال حرارت معمولی آرام سیال تراکم ناپذیر در پائین دست یک پله با استفاده از روش عددی حجم محدود و الگوریتم سیمپل مورد بررسی قرار گرفته است.

در این بررسی ، جریان حول یک لوله پره دار بیضوی شکل به منظور یافتن بیضی بانسبت قطرهای بهینه مطالعه شده است. کاربرد این لوله های پره دار در آبگرم کنهای دیواری خانگی می باشد. در این بررسی باتغییر نسبت قطر بیضی و با ثابت نگهداشتن سطح مقطع آن پروفیلهای مختلفی ایجاد شده و میدان سرعت وحرارت در هر کدام از این هندسه ها بدست آمده است .از بررسی میزان انتقال حرارت در حالتهای مختلف ، نسبت قطر بهینه برای لوله ها حاصل می شود. دراین راستا معادلات ناویر- استوکس ، انرژی ومعادله هدایت پره برای جریان حالت آرام و با استفاده از روش عددی حجم محدود، مبتنی بر الگوریتم سیمپل حل شده است. نتایج حاصله بیانگر این نکته است که هر چه نسبت قطر بزرگ به کوچک بیضی بیشتر باشد یعنی بیضی از حالت دایره دورتر و به حالت مسطح نزدیکتر شود انتقال حرارت از هوا به لوله و پره بهتر انجام می گیرد.

در سیستم خنک کاری داخلی پره توربین گاز، موانع آشفته کننده جریان نقش موثری درافزایش انتقال حرارت دارند و با توجه به اینکه در موتورهای هوایی مدرن ، برای افزایش راندمان و قدرت سعی در افزایش دمای گاز خروجی از محفظه احتراق می باشد، افزایش ضریب انتقال حرارت در گذرگاه های خنک کننده پره توربین ، اهمیت بیشتری می یابد. در این پایان نامه جریان آشفته سیال ، درون کانالهای زبرشده با موانع متصل و منفصل از دیواره ، با استفاده از عدد رینولدز پائین همراه با ترمهای اصلاحی و روش عددی حجم محدود و الگوریتم سیمپل ، مورد مطالعه قرار گرفته است . مشخصات جریان سیال شامل میدان سرعت، توزیع عدد نوسلت و توزیع انرژی جنبشی توربولانس برای شش هندسه متفاوت با کمک مدل توربولانس عد رینولدز پائین لاندر و شارما محاسبه شده ، که منطبق بر نتایج تجربی می باشد. در کانال با موانع متصل ، نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش ضریب انتقال حرارت در ناحیه پایین دست مانع می باشد که می تواند نقش موثری در ایجاد نقاط داغ ایفا کند. در مقابل ، بررسی کانال با موانع منفصل ، که از لحاظ عددی کمتر به آن پرداخته شده است ، رفع ناحیه داغ پایین دست مانع را نشان می دهد که به دلیل عبور سیال از حد فاصل میان مانع و دیواره صورت گرفته است . در این تحقیق اثرات ترم اصلاحی جدید مقیاس طولی ‏‎yap term‎‏ بررسی شده و با ترم استاندارد‏‎yap‎‏ مقایسه شده است. نتایج حل عددی برای میدان سرعت متوسط رضایت بخش می باشد. در مورد سرعت نوسانی متوسط طولی ، اگر چه نحوه تغییرات مقادیر عددی بدست آمده ، با نتایج تجربی همخوانی دارد، مقادیر عددی پیش بینی شده بطور کلی کمتر از مقادیر اندازه گیری شده می باشند. سرعت نوسانی عرضی پیش بینی شده نسبت به سرعت نوسانی متوسط طولی اختلاف کمتری با مقادیر اندازه گیری شده دارد، همچنین ترمهای اصلاحی نتایج تقریبا مشابهی را برای سرعتهای متوسط ونوسانی ارائه می کنند. بررسی ها نشان می دهد که نتایج عددی پیش بینی شده برای عدد نوسلت بیش از مقادیر تجربی است و استفاده از ترم اصلاحی جدید سبب بهبود پیش بینی میدان حرارتی و نزدیک شدن مقادیر بدست آمده برای عدد نوسلت موضعی با مقادیر تجربی می گردد.

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.