بررسی پدیده هایی نظیر انتقال جرم در محیط های متخلخل بر پایه دانشی است که بشر با مطالعه این پدیده ها به دست آورده است. استفاده از روش های تجربی در تعیین پارامترهایی که در این پدیده ها موثر می باشند از اهمیت بسزایی برخوردار است. آزمایشات هِنری دارسی را می توان اساس تحقیقات مهندسین و دانشمندان روی ضریب نفوذپذیری محیط های متخلخل و بستر ذرات به حساب آورد. میزان اعتبار قانون دارسی با تحقیقات گسترده در این زمینه مورد توجه محققین قرار گرفت. فُرچیمِر با در نظر گرفتن ترم درجه دوم سرعت، به عنوان اولین فردی بود که قانون دارسی را بسط داد و راه را برای سایر محققین فراهم کرد. هدف از انجام این پژوهش و گردآوری این پایان نامه تعیین پارامتر نفوذپذیری محیط متخلخل به روش تجربی می باشد. لذا، پس از معرفی محیط متخلخل و مشخصات آن و مروری بر تحقیقات انجام شده در این زمینه، معادلات حاکم بر جریان سیال مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در گام اول آزمایش های این پایان نامه، ضریب نفوذپذیری بستری متشکل از ذرات کروی با آرایش منظم و در گام دوم با افزایش سرعت سیال، اثرات اینرسی و میزان انحراف از قانون دارسی بررسی خواهد شد. در پایان، صحت نتایج به دست آمده از آزمایشات نیز با استفاده از روابط موجود و تحقیقات صورت گرفته در این زمینه تأیید می شود.

با توجه به نیاز اندازه گیری دبی در همه صنایع، آزمایشگاه های تحقیقاتی ملی، دانشگاهی، نیروگاهها و تمامی مراکزی که با گذر دبی و کنترل دبی سر وکار دارند، وجود دبی سنج امری الزامی می باشد. از این رو به فکر تحقیق پیرامون نوع خاصی از دبی سنج افتادیم. از میان دبی سنج های موجود دبی سنج های حرارتی کالریفیک نسبت به یک سری از دبی سنج ها از دقت بالاتری برخوردارند و نسبت به یک سری از دبی سنج ها امکانات کمتری برای ساخت نیاز دارند. به همین دلایل و با تحقیقات اولیه به بررسی این نوع دبی سنج ها و ساخت آنها پرداخته ایم. در این نوع دبی سنج از انتقال حرارت به سیال و اندازه گیری میزان افزایش دما در سیال استفاده می شود. در این پایان نامه پس از بررسی دبی سنج های حرارتی و طراحی اجزای موجود در آن به مدلسازی به کمک نرم افزار جهت بهینه سازی اولیه پرداخته ایم. جهت انجام مدلسازی از دو نرم افزار gambit و fluent استفاده شده است. پس از آن نمونه دبی سنج ساخته شده است و پس از تست و مقایسه با دبی سنج کالیبره شده ای، نتایج را بررسی کرده و معادله کالیبراسیون دبی سنج بدست می آید و نرم افزاری جهت اندازه گیری دبی به کمک وارد کردن دو دمای اولیه و ثانویه سیال تهیه شده است.

بررسی انتقال حرارت در محیط متخلخل دارای کاربردهای فراوانی در صنعت می باشد. در پژوهش حاضر انتقال حرارت، بین یک گاز ورودی و یک محیط متخلخل نیمه بی نهایت بر اساس روش تحلیلی تقریبی سینگولار پرتوربیشن و استفاده از تبدیلات لاپلاس ، مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله به این روش ضریب هدایت حرارتی کوچک فرض شده است. همچنین حل به صورت دو ناحیه ی داخلی و خارجی بیان شده است که برای تطابق این دو ناحیه یک روش تطابق پیشنهاد شده است. این روش برای مقادیر کوچک پارامتر کوچک مساله، که بر حسب ضریب هدایت حرارتی می باشد، از دقت خوبی برخوردار است. شرط مرزی روی دیواره از نوع سوم است که یک بار مساله با اعمال مستقیم این شرط حل و بار دیگر این شرط به نوع اول تبدیل و سپس در مساله در نظر گرفته شده است. مقایسه این حل با حلی که از کاربرد مستقیم شرط مرزی نوع سوم به دست آمده است، جز در نزدیک دیواره که اختلاف کوچکی بین این دو پاسخ وجود دارد، دقت خوب این روش را نشان می دهد. این ایده می تواند به عنوان یک روش مفید در ساده سازی تحلیل مسائل مورد استفاده قرار گیرد. البته در مواردی که دقت خوب پاسخ در ناحیه ی تغییر شرط مرزی از نوع سوم به اول مورد توجه باشد؛ به عبارت دیگر پیش بینی شیب و یا تغییرات شیب با دقت بسیار بالا مد نظر باشد، این روش ممکن است منجر به اخذ نتایج تقریبی گردد.