در این پایان نامه جریان دو سیال در میکرومخلوط کنند ه های فعال مدلسازی شده است. در این مدلسازی از روش لاگرانژی و مبنا ذره ای sph برای حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و دیفیوژن جرمی استفاده شده است. برای اتصال میدان سرعت و فشار از فرض تراکم پذیری مصنوعی استفاده شده است. انواع شرایط مرزی بر روی دیواره، همچنین در ورودی و خروجی از کانال مورد بررسی قرار گرفته است و به منظور حصول اطمینان از کد نوشته شده، جریان پوازی با شرط مرزی پریودیک و غیر پریودیک و جریان کوئت با شرط مرزی پریودیک مدلسازی شده است. سپس جریان دو سیال در محفظه ی بسته با نه عدد میکروهم زن شبیه سازی شده و نحوه ی اختلاط دو سیال مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها میکرومخلوط کننده هایی با آرایش y شکل و کانال مستقیم مدلسازی شده و پارامترهای موثر بر اختلاط مورد بررسی قرار گرفته اند و حالت بهینهی طراحی ارائه شده است.

در این پایان نامه، دو مدل برای شبیه سازی عملکرد سردساز گیفورد مک ماهان توسعه داده شده است. جهت تحلیل و توجیه فیزیک سردساز گیفورد مک ماهان بر مبنای دیدگاه لاگرانژی یک کد با فرض ایده آل بودن بازیاب حرارتی، کامل بودن گاز سیال عامل و عملکرد سردساز در حالت پایا توسعه داده شده است. دما، فشار و جرم موجود در محفظه های متفاوت در هر زمان محاسبه شده و اثرات شرایط عملکردی سردساز شامل فشار عملکردی بالا و پائین سردساز بر بار سرمایشی مفید ایجاد شده بررسی شده است. نتایج نشان می¬دهد بار سرمایشی مفید ایجاد شده بر روی محیط، حاصل از اثر سرمایشی دو گروه متفاوت از المان های جرمی می¬باشد. گروه اول شامل المان¬های جرمی است که با احساس افت فشار جزئی از سردساز خارج شده و گروه دوم المان های جرمی می باشند که با فشار عملکردی پائین از سردساز خارج می گردند. نتایج حاصل از کد بر مبنای دیدگاه لاگرانژی در دمای بالاتر از 40 کلوین از دقت قابل قبولی برخوردار است. در گام دوم جهت شبیه سازی عددی سردساز گیفورد مک¬ماهان یک کد عددی توسعه داده شده است. ویژگی های منحصربه فرد این شبیه سازی، توسعه یک کد یک بعدی cfd با فرض ایده¬آل بودن گاز و با استفاده از مدلی شامل تمام تجهیزات موجود در سردساز ازجمله مبدل حرارتی گرم، بازیاب حرارتی، ناحیه حرکتی و مبدل حرارتی سرد و همچنین استفاده از روش جدید در شبیه سازی عددی، شامل تأثیر حرکت بازیاب حرارتی در حل معادلات حاکم، بدون استفاده از رویه¬ی شبکه متحرک بوده است. به وسیله کد عددی توسعه داده شده، استفاده از توری مش با سایز مختلف بر دمای کمینه قابل دسترس، توان سرمایشی و راندمان عملکردی سردساز موردبررسی قرارگرفته است. طبق نتایج شبیه سازی ، استفاده از بازیاب با چیدمان توری مش چندگانه موجب کاهش تلفات اینرسی و ویسکوز در انتهای گرم بازیاب حرارتی شده است. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد که اثر به کارگیری بازیاب با توری های مش مختلف بر روی ضریب عملکرد، بیشتر از اثر آن بر کمینه دمای قابل دسترس است. به طوری که بازیاب با توری مش سایز 400 علی رغم داشتن بیشترین افت اینرسی و ویسکوز، دارای بیشترین توان سرمایشی است. طبق نتایج شبیه سازی¬ها با استفاده از توری سایز 400، کمینه دمای قابل دسترس 65.89 کلوین، ضریب عملکرد 0.049 و بار سرمایشی 333.32 وات در دمای 70 کلوین به دست آمده است.

هدف پژوهش حاضر بررسی تجربی و شبیه سازی دینامیکی اجکتورها است. در بسیاری از موارد کاربردی نظیر ایجاد خلأ یا شروع به کار سیستمهای مجهز به اجکتور، حداقل یکی از شرایط مرزی اجکتور گذرا بوده و این باعث می شود، کل پدیده های در حال اتفاق در آن نیز گذرا شود. به منظور دستیابی به داده های تجربی جهت اعتبارسنجی شبیه سازی های عددی، یک سکوی آزمایش تجربی طراحی و ساخته شده و در آن یک اجکتور نمونه در معرض آزمایش قرار گرفته است. مهمترین پارامترهای اندازه گیری شده در آزمایش، مقادیر دبی جرمی و فشارهای ورودی و خروجی اجکتور هستند. اجکتور مورد آزمایش به روشهای عددی مورد شبیه سازی قرار گرفته و نتایج مقایسه حاکی از آن است که نتایج شبیه سازی با دقت قابل قبولی، سازگار با داده های تجربی بوده و میانگین خطا حدود 16 درصد می باشد. گذشته از این، مقایسه نتایج عددی و تجربی نشان می دهد که برای مدلسازی توربولانس در میدان اجکتور، مدل transition-k-kl-? نسبت به سایر مدل های rans ، مدل بهتری بوده و نسبت مکش را با دقت بیشتری پیش بینی می کند. پس از این مرحله یک اجکتور مولد خلأ مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته و تاثیر پروفیل فشار بارگذاری جریان محرک روی آن مطالعه شد. علاوه بر این با افزایش فشار سکون کاری جریان اولیه و افزایش متناسب قطر گلوگاه اجکتور، کارایی اجکتور (نسبت مکش متوسط) نیز افزایش می یابد. از دیگر موارد مورد بررسی در این پژوهش، شبیه سازی گذرای ترموکمپرسور می باشد. به دلیل اینکه شرایط مرزی ترموکمپرسور در شرایط گذرا وابسته به شرایط مرزی سایر اجزای سیستم نمک زدایی می باشد، با در نظر گرفتن برخی فرضیات، شرایط مرزی به صورت مستقل از سایر اجزای سیستم نمک زدایی سناریوسازی شده اند. شبیه سازی ترموکمپرسور در این مرحله شامل دو قسمت است، یکی از قبل از شروع تولید بخار در محفظه تبخیر و دیگری پس از تولید شروع بخار. در مرحله اول رفتار ترموکمپرسور ناپایدار بوده و تغییرات دبی های جرمی غیریکنواخت می باشد. در مرحله دوم رفتار ترموکمپرسور یکنواخت شده و دبی-های جرمی و همین طور فشارهای کاری در شرایط مرزی با تبعیت از الگوی جریان محرک در حال بارگذاری، به سمت مقدار پایای خود میل می کنند.