در این گزارش روش عددی رو برای حل معادلات حاکم بر رفتار جریان دایمی لزج و غیرلزج در میدان دو بعدی صفحه ای و همچنین با تقارن محوری دهانه ورودی موتور رمجت توسعه داده شده است. برای این منظور با استفاده از روش تفاضل محدود، معادلات جریان گسسته شده و با استفاده از روش جریان از بالادست با تکنیک تجزیه تفاضل شار، با بهره گیری از مقادیر متوسط رو، حل شده اند. در بعضی از مسایل از روش عددی مک کورمک نیز برای مقایسه نتایج استفاده شده است. میدان جریان در چندین دهانه ورودی موتور رمجت و نیز یک موتور کامل رمجت مطالعه شده که در آن، دهانه ها تا حد ممکن با استفاده از یک الگوریتم غیر لزج، از نظر سیستم شاک بهینه شده اند. شبیه سازی تلاطم با استفاده از یک الگوریتم غیر لزج، از نظر سیستم شاک بهینه شده اند. شبیه سازی تلاطم با استفاده از مدل جیری بالدوین –لمکس و مدل دو معادله ای k-e انجام شده است. با مطالعه چندین مورد آزمایشی به اعتبار سنجی نرم افزار تولید شده پرداخته که تمامی جواب ها توافق خوبی با پاسخ های موجود در مراجع معتبر داشته و با درک فیزیکی مسیله سازگاری دارند. برای صحت سنجی مضاعف، از نرم افزار فلونیت نیز استفاده شده که نتایج آن حکایت از صحت قابل تأییدی از نتایج برنامه محاسباتی دارد. تمامی مراحل زیر در این پروژه انجام شده است : استخراج معادلات، تولید شبکه، انتخاب بهترین روش عددی، گسسته سازی معادلات جریان غیرلزج و لزج، انتخاب مدل مناسب جریان متلاطم، اعمال مسایل به یک سری هندسه ها با نتایج معتبر، اعمال مسایل به دیفیوزر رمجت و موتور کامل رمجت، توضیح کامل و شرح فیزیک مسیله.

هدف از انجام این پروژه طراحی بهینه موتور رم جت با هندسه دوبعدی است که نیروی جلوبرنده خالص معینی را ایجاد کند. یک موتور رم جت از اجزای اصلی دهانه ورودی، محفظه احتراق و نازل تشکیل شده است و طراحی بهینه آن بر اساس تعیین شرایط عملکرد هر یک از اجزا به روش حل معادلات یک بعدی در مجرای موتور و طراحی تک تک اجزای آن صورت می گیرد. سپس از مشخص شدن شرایط عملکرد هر یک از اجزا به روش حل معادلات یک بعدی در مجرای موتور و طراحی تک تک اجزای آن صورت می گیرد. پس از مشخص شدن شرایط عملکرد نازل طراحی آن به روش مشخصه ها با لحاظ نمودن اثر دمای بالای سیال انجام گرفته و با حل معادلات انتگرالی لایه مرزی ساسمن –کرسیف تصحیح ضخامت لایه مرزی روی دیواره اعمال شده است. هندسه مناسب در قسمت مادون صوت نازل با این هدف که در مقطع خروجی جریان نزدیک به شرایط طراحی بوده و نازل طول کمتری داشته باشد با انجام یک سری مطالعه پارامتری به کمک حل عددی جریان غیر ارج بدست آمده است. طراحی قسمت مافوق صوت دهانه براساس اصل اسواتیچ انجام گرفته (اکبرزاده،1386) و هندسه قسمت مادون صوت آن نیز با فرض شیب ثابت به کمک حل عددی جریان مغشوش و به روش سعی و خطا با معیار رسیدن به طول کمتر و حذف جدایش روی آن تعیین شده است. درمحفظه احتراق که مجرایی با سطح مقطع ثابت است، از منبع حرارتی به طوری که توزیع خطی برای دمای سکون در طول ان ایجاد کند استفاده شده است. دستگاه معادلات حاکم بر جریان قابل تراکم با روش بالادست تجزیه تفاضل شار رو گسسته سازی و حل شده اند. شبیه سازی جریان مغشوش نیز با استفاده از مدل دو معادله ای ..انجام گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از عددی جریان با روش های تحلیلی مشخصه ها، تصحیح لایه مرزی و حل یک بعدی حکایت از صحت نتایج برنامه حل کننده میدان جریان دارد. نتایج نشان می دهد هندسته مستخرج از روش حل معادلات یک بعدی با دقت بسیار خوبی نیروی جلوبرنده خالص تعیین شده را در رم جت ایجاد می کند. در انتها نیز با اطمینان از معتبر بودن نتایج طراحی یک بعدی، تاثیر پارامترهای ورودی روی عملکرد رم جت مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه جریان دو فازی (گاز - مایع) در الکترود کاتد پیل سوختی با غشای پلیمری (pem) به روش عددی حجم محدود مورد مطالعه قرار می گیرد. فاز گازی شامل سه مولفه اکسیژن، نیتروژن و بخار آب می باشد، فاز مایع فقط شامل آب مایع می باشد. در این مسیله فاز ماِیع در برخی شرایط کار کرد پیل سوختی ایجاد می شود، به این ترتیب که حضور بخار آب ممکن است به اندازه ای شود که فشار جزیی آن از فشار اشباع آب در همان دما بیشتر شود. در این حالت بخار آب در فاز گازی از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار می باشد و در نتیجه تقطیر اتفاق می افتد و فاز دوم تشکیل می شود. به این ترتیب تبادل انرژی و ماده بین دو فاز وجود دارد. تمامی پدیده ها و تقریبا تمامی پارامترهای بکار رفته در معادلات حاکم با یکدیگر بشدت کوپل هستند، بنابراین این معادلات در حل عددی به صورت همزمان مورد بررسی قرار می گیرند. واکنش الکتروشیمیایی در لایه کاتالسیت کاتد به وسیله معادله باتلِر- وُلم‍ِر مدل سازی می شود، این معادله جریان الکتریکی را بصورت موضعی و براساس حضور اکسیژن، ولتاژ کاری پیل سوختی و همچنین برخی ضرایب (که مربوط به جنس مواد استفاده شده در ساخت پیل سوختی است) بدست می دهد. این مطالعه شامل یک فرآیند سه مرحله ای مدل سازی می باشد: 1- مدل همدمای خشک 2- مدل همدمای دو فازی 3- مدل غیر همدما دو فازی نتایج به دست آمده نشان می دهند که مدل خشک تنها تحت شرایط کاری خاص (جریان های پایین) قادر به ارایه جواب های فیزیکی می باشد. با افزایش جریان الکتریکی فشار جزیی بخار آب از فشار اشباع در دمای محلی افزایش می یابد، در این حالت مدل خشک وجود یک جریان به سمت پایین به لحاظ وجود گرادیان فشار را نشان می دهد در صورتی که مدل دو فازی تقطیر و کاهش گرادیان فشار به سمت پایین را نشان می دهد. حل معادله انر‍ژی و تعیین توزیع دما، تاثیر زیادی بر توزیع و تولید آب مایع می گذارد بطوری که این اختلاف بین نمودار های حالت همدما و غیرهمدما کاملا قابل مشاهده است.