قسمت مهمی از مصرف انرژی در ساختمان ها برای سیستم گرمایش، سرمایش و تهویه است. انرژی های تجدیدپذیر منابع انرژی بسیار ضروری به حساب می آیند که می توانند برای گرمایش و سرمایش استفاده شوند. از جمله کاربرد های انرژی خورشیدی دودکش خورشیدی است. دودکش خورشیدی مکانیزمی برای بهره مندی مناسب از خورشید جهت تولید برق در کاربرد نیروگاهی و همچنین با شکلی متفاوت جهت ایجاد تهویه برای کاربرد غیرنیروگاهی است. در این تحقیق به بررسی دودکش خورشیدی غیر نیروگاهی برای تهویه یک ساختمان پرداخته ایم. در این پایان نامه هدف بررسی مدلی با دو دودکش خورشیدی به صورت غیر دائم و شبه دائم در طول یک روز و با استفاده از مدل های تشعشعی است. برای شبیه سازی عملکرد دودکش در طول روز از دو روش استفاده شده است. در روش اول هندسه های دو بعدی ایجاد گردید و شدت تشعشع با استفاده از روابط موجود روی سطوح محاسبه شدند و در نرم افزار فلوئنت اعمال شدند. در حالت دوم هندسه های سه بعدی ایجاد شده و تابش خورشید توسط مدل "بار خورشیدی" فلوئنت محاسبه شده و به جاذب ها اعمال شدند. سه نوع هندسه با دودکش هایی با زاویه 35، 45 و 55 درجه ایجاد شد و با هم مقایسه شده اند. اثرات پارامترهای مختلف بر دبی خروجی مثل جهت، زاویه و دمای محیط بیرون بر عملکرد دودکش بررسی شد. در این تحقیق علاوه بر اثر تابش خورشید روی سطوح، اثرات تشعشع سطوح با هم از دو روش dtrm و s2s مقایسه شدند و نشان داده شد که در شبیه سازی ها تشعشع بین سطوح نیز باید درنظر گرفته شود. نتایج نشان داد که دبی خروجی از دودکش 55 درجه از همه بیشتر است و همچنین تغییر دمای بیرون در طول روز اثر قابل توجهی بر دبی خروجی می گذارد و باید در شبیه سازی ها در نظر گرفته شود. مدل بار خورشیدی فلوئنت مدلی قوی برای تشخیص سایه سطوح روی همدیگر است و در صورتی که سطوح برای همدیگر سایه ایجاد نکنند نتایج شبیه سازی های روش دو بعدی و روش سه بعدی تقریباً یکسان خواهدبود. در این تحقیق برخلاف تحقیقات پیشینیان از دو دودکش استفاده شد که این عمل منجر به ایجاد دبی تقریباً دو برابر از خروجی شد.

یکی از مسائل مهم و کاربردی در طراحی بدنه و سیستم تعلیق قطارها تامین تعادل آنها در حین حرکت و همچنین ایجاد شرایطی برای آسایش مسافران می باشد. از موارد تاثیرگذار در این مورد توزیع فشار اطراف بدنه قطار می باشد. وسایل نقلیه در حال حرکت باعث افزایش فشار در مقابل خود و تا حدودی کاهش فشار در پایین دست خود می گردند. این پدیده در فضاهای سربسته مثل تونل ها اثرات بیشتری از خود بر جای می گذارد. به طور خاص در لحظه ورود قطار به تونل به علت ایجاد موج های فشاری این مساله حساس تر می باشد. همچنین شرایط مختلف هندسه و سرعت حرکت وسیله نیز از متغیرهای مهم و اثرگذار محسوب می شوند. در این پژوهش سعی شده به کمک روش تجربی تحلیل مناسبی بر روی پدیده های تاثیرگذار در این مساله انجام شود و اثر شرایط و متغیرهای مختلف بررسی گردد. بدین منظور با ساخت مدل قطار و تونل نظیر آن و همچنین طراحی سیستم حرکتی مناسب برای آن به تعیین توزیع فشار در اطراف بدنه در لحظه ورود قطار به تونل پرداخته خواهد شد. پس از آشنایی اولیه با شرایط مساله و بررسی کارهای گذشته در فصل های اول و دوم، در فصل بعدی به موارد لحاظ شده در طراحی و ساخت مجموعه آزمایشگاهی پرداخته می شود. در فصل چهارم دستگاه ها و روشهای اندازه گیری در کار تجربی و همچنین پردازش های لازم بر روی نتایج اولیه شرح داده می شود. در نهایت فصل پنجم به تحلیل رفتار جریان و همچنین مقایسه تاثیر متغیرهای مختلف اختصاص دارد. نتایج بدست آمده از این پژوهش شدت و نحوه تاثیر متقابل امواج به وجود آمده در اثر حرکت قطار درون تونل با عوامل فیزیکی موثر بر جریان را بیان می کند. نتایج مقایسه ای نیز نشان دهنده رابطه مستقیم فشار اندازه گیری شده با سرعت و نسبت انسداد می باشد. همچنین این نتایج نشان می دهد فرض یک بعدی بودن جریان در مواردی که تقارن محوری در هندسه مساله وجود نداشته باشد می تواند باعث ایجاد خطا در نتایج حاصل شود.

در پژوهش حاضر، به بررسی عددی اثرات اختلاط یک میکرومخلوط کننده به صورت دوبعدی پرداخته شده است. این میکرومخلوط کننده دارای پره ی متحرکی است که دو حالت دورانی و نوسانی دارد و باعث اختلاط دو جریان سیال عبورکننده از میکروکانال می شود. این مسئله از نظر اینکه دارای شرط مرزی متحرک و جریان دو مولفه ای است، پیچیدگی های منحصر به فردی دارد. حل میدان با مرز های متحرک یکی از مشکل ترین مسائل دینامیک سیالات محاسباتی است و از قضا بسیاری از مسائل مهم سیالاتی کاربردی به این حوزه تعلق دارند. این حوزه از مسائل وقتی برای حل میدان های واقعی به کار می روند، علاوه بر چالش های زمان رسیدن به جواب و وابستگی نسبی روش های موجود به فیزیک جریان سیال با چالش روش حرکت شبکه در مسائل واقعی روبه رو هستند. در اینجا شبیه سازی مسئله به طور کامل توسط نرم افزار تجاری قدرتمند ansys cfx انجام شده است. برای حرکت شبکه ی اطراف پره ی مخلوط-کننده نیز روش شبکه ی لغزشی موجود در این نرم افزار به کارگرفته شده است. در این روش دو شبکه ی ثابت و متحرک بر روی همدیگر می لغزند و هنگام حل، روی هم افتادن شبکه و یا ایجاد حجم منفی اتفاق نمی افتد. شبکه ی لغزشی از لحاظ محاسباتی سنگین است ولی دقت بالای آن مانع استفاده از آن نمی شود. ابتدا استقلال از شبکه ی به کار گرفته شده در این شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفته و سپس نتایج حاصل از اختلاط جریان دو سیال در طول میکروکانال، بدون حرکت پره ارائه شده است. نتایج بدست آمده از این تحلیل با نتایج موجود از حل شبکه ی بولتزمن، اعتبار سنجی شده است و هیچ تفاوتی در نتایج مشاهده نشد. توافق بین نتایج بدست آمده، توانایی روش های نرم-افزار ansys cfx را در حل این گونه مسائل تأیید می کند. نتایج حاصل از اختلاط در طول میکروکانال در دو حالت حرکت دورانی و نوسانی پره نیز، برای هر عدد رینولدز ارائه و مقایسه شده است.

در مناطق گرم و خشک یکی از روش های تهیه آب آشامیدنی در فصل گرم استفاده از آب انبار می باشد. در تابستان زمانی که دمای هوای بیرون 42 درجه باشد آب خنک با دمای 12 درجه به آسانی از منبع آب زیرزمینی قابل دسترسی می باشد. از این رو عملکرد سیستم آب انبار مورد توجه است. موضوع مورد مطالعه در تحقیق حاضر شبیه سازی عددی یک آب انبار زیرزمینی می باشد. این شبیه سازی توسط نرم افزار فلوئنت انجام شده است. آب انبار مورد مطالعه در این تحقیق واقع در شهر یزد است. این آب انبار پیش از این در پژوهشی دیگر به صورت تجربی و تحلیلی بررسی شده است. در مطالعه ی تحلیلی از جابجایی سیال در زمان بهره برداری صرف نظر گردیده و لذا انتقال حرارت در بدنه ی آب ذخیره شده، صرفاً بصورت هدایت در نظر گرفته شده است. هم چنین یکی از نکات مبهم در آزمایشات، تأثیر تابش خورشیدی و تبخیر بر چگونگی توزیع دما در لایه های بالایی آب می باشد. در مطالعات قبلی نقش تبخیر و تابش خورشید بر تغییرات دمای آب، به خوبی روشن نشده است. اکنون در پروژه حاضر با شبیه سازی این آب انبار با نرم افزار، عملکرد حرارتی آن در دوره ی ذخیره سازی مورد مطالعه قرار گرفته است. میدان جریان، توزیع دمای آب و تغییرات دمای آب در ماه های مختلف و در فاصله زمانی بین پر شدن و برداشت از منبع بدست آورده شده و با مدل سازی تحلیلی و نتایج تجربی مقایسه گردید. هم چنین تأثیر انتقال حرارت تشعشعی و تبخیر سطحی بر تغییرات دمای آب بررسی شد.

ریزش مو یکی از شایع¬ترین عوارض جانبی شیمی درمانی در درمان سرطان¬ها می¬باشد. با سرد کردن پوست سر میزان داروهای رسیده به بافت زنده مو و همچنین جذب دارو توسط این بافت¬ها کاهش یافته و از ریزش مو جلوگیری می¬شود. در این مطالعه، مدلی سه بعدی از سر انسان ارائه شده است که با در نظر گرفتن تغییرات شدت جریان خون با دما در طول فرآیند سرمایش، به بررسی انتقال حرارت آن می¬پردازد. در این مدل با محاسبه میزان گرمای تولید شده از سوخت و ساز درون سلولی، گرمای انتقال یافته به بافت¬های سر توسط سیستم گردش خون و انتقال حرارت جابجایی اجباری بین سر وکلاهک سرد کننده، توزیع دمای داخلی سر و میزان خنک کاری به دست آمده است. در این پژوهش از مدل واقعی سر انسان استفاده شده که در آن ضخامت و جنس لایه¬های مختلف در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می¬دهد که دمای پوست سر هنگامی که دما و دبی مبرد به ترتیب ?0 و kg/s 04/0 است، در مدت زمان 50 دقیقه سرمایش از ? 3/34 به ? 68/9 رسیده و لذا شدت جریان خون تا %12 نسبت به مقدار طبیعی آن کاهش یافته است.

پدیده فرسایش بادی از مهم ترین معضلات زیست محیطی و کشاورزی در نواحی خشک و نیمه خشک می باشد. اجرای برنامه های کنترلی و حفاظتی این پدیده برآورد دقیقیاز مقدار فرسایش را طلب می کند. ابزارهای اندازه گیری فرسایش بادی و کارآیی جمع آوری و نگهداشت تله های رسوب گیر در برآورد میزان رسوب منطقه دارای اهمیت زیادی است. تعیین این کارآیی ها متناسب با نمونه خاک مناطق مورد مطالعه با توجه به ویژگی های تله و شرایط محیطی مختلف الزامی است. تله رسوب گیر bsneنصب شده در ایستگاه فرسایش بادی کرمان با نمونه خاک منطقه در تونل باد واسنجی شد. کارآیی تله اندازی این تله بین 57 تا 66 درصد متغیر بود و راندمان نگهداشت 80 درصد بدست آمد. با افزایش راندمان مقدار رسوب اندازه گیری شده به مقدار واقعی نزدیک می شود چون ضریب اصلاحی به یک نزدیک می شود و کاهش راندمان تا 50 درصد باعث افزایش 44درصدی رسوب عبور کرده از واحد عرض یک متر می شود. تجزیه و تحلیل انجام شده برای بررسی روابط میان رسوب جمع آوری شده و نوع معادله استفاده شده برای برآورد رسوب در بخش توزیع عمودی نشان داد که از میان مدل های نمایی+نمایی در پایه نپرین، نمایی اصلاح شده، توانی و لجستیک، مدل توانی و لجستیک بهترین ضریب همبستگیرا داشت. ضریب تعیین (r2=0.99)بدست آمده نشان می دهد این دو معادله می تواند بیشترین تغییرات متغیر وابسته را نسبت به متغیر مستقل توجیه کند. در بخش توزیع افقی برای افزایش دقت در محاسبه ظرفیت انتقال، پهنه بندی در هر رخداد انجام شد. مدل های برآورد رسوب بگنولد، کاوامورا، زینگ مورد بررسی قرار گرفت. برآورد مدل های بگنولد و کاوامورا اختلاف زیادی با مقدار اندازه گیری شده داشت ولی برآورد مدل زینگ باوجود اختلاف حدود دوبرابر به متوسط مقدار اندازه گیری شده نزدیک بود. بطورکلی نتایج نشان می دهد این مدل ها قابلیت کاربرد در محیط را ندارد.

مسائل تغییر فاز اهمیت زیادی در مهندسی دارند که از آن جمله ریخته¬گری، ذوب فلزات و رشد کریستال¬ها است. از آنجا که روش شبکه بولتزمن توانایی حل هندسه¬های مختلف را دارد، در این تحقیق برای تحلیل مسائل انتقال حرارت با تغییر فاز از این روش استفاده شده است. در این مسائل استفاده از دو روش دما و آنتالپی امکان¬¬پذیر است که در نخستین روش دما و در دومین روش آنتالپی پارامترهای مستقل هستند که در این پایان نامه از اولین روش استفاده شده است. در این تحقیق در ابتدا ذوب در یک جسم نیمه بی¬نهایت با حضور انتقال حرارت هدایت بررسی شده است و چون این مسأله که معروف به مسأله استفان است حل تحلیلی دارد نتایج حاصل از حل با حل دقیق مقایسه شده است. بخش دیگری از تحقیق شامل انجماد با حضور انتقال حرارت جابجایی اجباری است که به عنوان اولین مسأله انجماد در کانال بررسی شده است و نتیجه حاصل از حل با نرم¬افزار فلوئنت مقایسه شده است. برای مقایسه از نظر زمانی مسأله یک بار هم با روش اختلاف محدود حل شده است.انجماد در لوله مسأله دیگری است که مورد بررسی قرار گرفته است. پس از آن انجماد در حفره با صفحه متحرک بررسی شده و نتایج حاصل از حل با نرم¬افزار فلوئنت مقایسه شده است. در گروه دیگری از مسائل این پایان نامه انتقال حرارت جابجایی طبیعی حاکم است. ذوب در حفره از سمت چپ و ذوب با حضور صفحات گرم که در دو طرف دیواره قرار دارند و جابجا می¬شوند نیز حل شده است. در آخر، مسائلی که در آنها جسم خارجی در جسم وجود دارد و انجماد از اطراف آن شروع شده است مورد ارزیابی قرا گرفته است.

از هندسه¬های مهم و پر کاربرد در مسائل سیالاتی و حرارتی هندسه¬های تقارن محوری است که ماهیتی سه بعدی دارند، اما از آن¬جایی که حل عددی این¬گونه مسائل زمان زیادی می-طلبد از حالت تقارن محوری دو بعدی در مختصات استوانه¬ای استفاده می¬شود. در این روش جمله¬ی به نام جمله چشمه به معادلات شبکه بولتزمن اضافه می¬شود، که در فصل اول مفصل به آشنایی با روش شبکه بولتزمن تقارن محوری، پرداخته شده¬است. درفصل دوم پیشینه روش تقارن محوری گردآوری شده است. در فصل آخر نتایج و مقایسه مسائل جریان درون لوله، جریان روی دیسک و جریان پله بیان شده است، که توافق خوبی بین این پایان¬نامه و داده¬های تحلیلی و تجربی مشاهده می¬شود.