تشکیل قطرات مایع در طبقات کم فشار توربین های بخار تولید برق تحت تاثیر پدیده جوانه زایی و پیامدهای آن از قبیل افزایش ناگهانی فشار یا اصطلاحا شوک میعان می باشد که به علت انتقال حرارت داخلی بازگشت ناپذیر موجب افت بازده این تجهیزات می گردد. بعلاوه وجود فاز مایع سبب خوردگی پره های توربین شده و نتیجتا موجب خسارتهای پر هزینه مکانیکی می گردد. لذا ارائه راهکاری جهت کاهش اثرات ناخواسته ترمودینامیکی و مکانیکی این پدیده مطلوب می باشد. تحلیل هایی که تاکنون از این جریان ارائه شده اند همگی آدیاباتیک بوده و اغلب از تاثیرات لزجت صرفنظر می کنند. در این رساله جریان فراصوت دوفازی بخار – مایع آب در یک نازل لاوال به کمک یک روش تحلیلی یک بعدی لاگرانژی – اویلری، در حالت غیر آدیاباتیک مدل شده است. همچنین تاثیرات وجود لزجت به کمک یک الگوریتم تداخلی لزج – غیر لزج، مورد سنجش قرار گرفته است. بعلاوه مدل های مختلف جوانه زایی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد انتقال حرارت کنترل شده به جریان و یا خارج نمودن حرارت از آن می تواند خسارت های ناشی از دوفازی شدن جریان را کاهش دهد. همچنین نتیجه گیری می شود که تاثیر لایه مرزی در جریان مافوق صوت به علت کوچک بودن ضخامت لایه مرزی محدود است. ولی برای جریان مادون صوت تاثیر آن به مراتب بیشتر خواهد بود.

در طبقات کم فشار توربین های بخار مولد برق، جریان بخار آب در اثر عبور از بین پره ها تحت تأثیر پدیده جوانه زایی قرار می¬گیرد. از پیامد های این پدیده افزایش ناگهانی فشار یا اصطلاحاً شوک میعان است. انتقال حرارت داخلی بازگشت ناپذیر موجب افت بازده توربین می گردد. از طرف دیگر قطرات آب تشکیل شده با شدت به دیواره پره های روتور برخورد می کنند. این مساله آسیب های جدی بر جای می گذارد. در این تحقیق این پدیده پیچیده بصورت یک جریان مافوق صوت غیرتعادلیِ بخار آب به همراه جوانه¬زایی و دوفازی شدن در یک کانال همگرا – واگرای یک بعدی به روش تحلیلی یا روش دقیق مدل سازی شده است. در این مدل یکی از پارامتر های مهم در حل دستگاه معادلات اصلیِ دینامیک گاز جریان دوفازی مذکور، مشخص کردن عدد ماخ است. مقادیر عدد ماخ بستگی به نحوه محاسبه سرعت صوت در جریان دوفازی دارد. در اکثر مقالات سرعت پخش صوت در فاز بخار بدون تأثیرگذاری فاز مایع محاسبه می شود. اما در این تحقیق سرعت پخش صوت با فرض تأثیرگذاری فاز مایع که باعث کاهش پخش صوت در جریان شده، به روش تقریبی محاسبه می شود. همچنین جریان غیر آدیاتیک با سرد کردن قسمت همگرای نازل همگرا – واگرا برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با کاهش 5 % سرعت پخش صوت جواب های تئوری بدست آمده به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر می شوند؛ به عبارت دیگر جواب های مدل توسعه یافته واقعی تر می گردد؛ و از طرف دیگر با سرد کردن قسمت همگرا شوک میعان قوی تر رخ خواهد داد. که در این تحقیق میزان کمی تاثیر سرد کردن بر روی شوک میعان مشخص می شود.

انبساط بخار خشک در طبقات کم فشار توربین های بخار به علت مافوق سرد شدن بخار موجب بروز پدیده جوانه زایی و متعاقباً دوفازی شدن جریان می شود. محاسبه دقیق توزیع فشار، نرخ رطوبت و شعاع قطرات تولیدی در طول نازل نقش موثری در پیش بینی خصوصیات جریان دارد. یکی از معادلات مهم حاکم بر جریان بخار تر معادله جوانه زایی است، که تعیین کننده تعداد قطرات تولیدی می باشد. با توجه به مکانیزم های انتقال جرم و انرژی بین دو فاز روش های مختلفی برای میانگین گیری شعاع قطرات استفاده شده است. در تحقیق حاضر برای اولین بار مدل های مختلف جوانه زایی با روش های مختلف میانگین گیری شعاع قطرات در یک مدل لاگرانژی-اویلری ترکیب گردیده، و نتایج توزیع فشار و شعاع قطرات محاسباتی در چندین حالت با نتایج تجربی مقایسه شده است. بر این اساس، استفاده از روش میانگین ساوتر در ترکیب با اصلاح گیرشیک-چیو بر معادله جوانه زایی هِیل بهترین کارکرد را در پیش بینی خواص جریان بخار تر خواهد داشت. ضمن آنکه دو مدل ترکیبی معادله جوانه زایی کلاسیک با اصلاح گیرشیک-چیو و بدون اصلاح به همراه متوسط گیری ساوتر با اختلاف اندکی در رتبه های بعدی قرار می گیرند و به ویژه دقت محاسبه فشار آن ها نیز قابل قبول می باشد.

هدف این تحقیق شبیه سازی عددی و تحلیل قانون دوم ترمودینامیک، سیال غیرنیوتنی هرشل- بالکلی می باشد. بدین منظور ابتدا جریان غیردائمی با سطح آزاد شکست سد توسط نرم افزار اپن فوم به کمک روش اصلاح شده نسبت حجمی سیال شبیه سازی شد و نتایج عددی به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی و عددی ارائه شده در مراجع مقایسه شده است، جهت توسعه مدل عددی شبیه سازی سه بعدی جریان مذکور نیز انجام شده است.در ادامه پدیده پرش هیدرولیکی دایروی شبیه سازی شده است و شبیه سازی پدیده مذکور برای اولین بار برای سیال غیر نیوتنی صورت گرفته است.

محرک های پلاسمایی یکی از ابزارهای کنترل فعال جریان می باشد. عملکرد محرک های پلاسمایی در کنترل جدایش جریان رخ داده در انحناء لوله ی u شکل مورد بررسی واقع شد و نیز تغییر دمای سطح در فیزیک همراه با انتقال حرارت بواسطه ی این کنترل جریان مورد بررسی قرار گرفت. که نتایج نشان می دهد جت حاصل از محرک پلاسمایی با بازده بسیار خوبی قادر است ماکزیمم دمای سطح رخ داده در نقاط جدایش را به طور کامل برطرف کند. در قسمت بعدی پروژه عملکرد محرک با ولتاژ مربعی، سینوسی و دندانه مثلثی منفی روی ایرفویل 15 naca مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان می دهد محرک با ولتاژ مربعی بهترین نوع جت سرعت را تولید می کند و بواسطه ی آن بهترین عملکرد در اعمال مومنتم به ناحیه ی جدایش و افزایش ضریب لیفت را دارا می باشد. در ادامه فیزیکی از محرک های پلاسمایی که قادر است جت جریان با قابلیت تغییر زاویه تولید کند مورد بررسی قرار گرفت.

در این پژوهش، اثرات جریان برشی ساده بر روی یک حباب یا قطره معلق در فاز بیرونی، به کمک یک روش سطح پخشی انرژی آزاد شبکه بولتزمن (lbm) بررسی شده است. رفتار حباب و قطره در یک سیستم مایع-بخار تحت جریان برسی به کمک دو پارامتر بی بعد نسبت لزجت (?) و عدد مویینگی (ca) تعریف شده است.