در تقاطع­­های راست گوشه سه شاخه یا چهار شاخه کانال­های روباز، مطالعه جدایی جریان بسیار حائز اهمیت می­باشد. برخی پارامترهای موثر در این زمینه نسبت دبی ورودی و عمق جریان می­باشد که در این تحقیق تاثیر نسبت دبی ورودی و نسبت ارتفاع سرریزها (عمق جریان) در الگوی جریان و ابعاد ناحیه جداشدگی به صورت عددی شبیه­سازی شده است. بررسی نتایج مدل عددی نشان داد که مدل k-ω بیشترین مطابقت را با نتایج آزمایشگاهی دارد، به طوریکه میزان خطای شبیه­سازی کمتر از 20% بود. ابعاد ناحیه جداشدگی در کانال­­های اصلی و فرعی با نسبت دبی ورودی رابطه مستقیم داشت. همچنین با افزایش ارتفاع سرریزهای خروجی، عمق جریان افزایش یافت و منجر به کاهش ابعاد ناحیه جداشدگی شد. مطابق نتایج عددی، ابعاد ناحیه جداشدگی در راستای قائم از کف کانال به سطح آب افزایش یافت، به­طوری­که برای نسبت دبی 6/0 و نسبت ارتفاع سرریز 377/0، طول ناحیه جداشدگی در کف کانال، فاصله 1/0 متر از کف و در سطح آب به ترتیب در حدود 60 سانتیمتر، 75 سانتیمتر و 85 سانتیمتر بود. بنابراین از سطح آب به سمت کف کانال طول ناحیه جداشدگی در حدود 29% کاهش یافت.

در چند دهه اخیر، تأثیر نانوذرات در پرتودرمانی موردتوجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر مدل های برهم­کنش فیزیکی مختلف بر روی محاسبات دز در اطراف نانوذرات طلا، هافنیوم و گادولینیم، انجام شده است. با استفاده از ابزار مونت کارلوی Geant4، یک نانوذره به قطر 50 نانومتر در فانتوم مکعبی آب شبیه سازی شد و تحت تابش پروتون با انرژی های 5، 50 و MeV 150 قرار گرفت. مطالعه حاضر پارامترهای مختلفی را از جمله طیف انرژی الکترون ها و فوتون های ثانویه، توزیع دز شعاعی (RDD)، ضریب افزایش دز (DEF)، در اطراف نانوذره با سه جنس مختلف و دو مدل برهم­کنش فیزیکی مورد بررسی قرار داده است. نتایج حاصل شده نشان داد که برای نانوذره طلا تعداد الکترون های ثانویه با مدل پنلوپه بیش­تر از مدل لیورمور بود؛ ولی برای دو نانوذره دیگر، الکترون های ثانویه بیش­تری با مدل لیومور نسبت به مدل پنلوپه تولید شد. در نمودارهای RDD تا فاصله 6 نانومتری از سطح نانوذره طلا (در راستای شعاعی در محیط آب)، مدل پنلوپه یک اختلاف 10 درصدی را نسبت به مدل لیورمور ارائه می کند. هم­چنین، تا فاصله 9 نانومتری از سطح نانوذره، مدل لیورمور به ترتیب یک افزایش 16 و 10 درصدی در دز را در مقایسه با مدل پنلوپه برای نانوذرات هافنیوم و گادولینیم نشان می دهد. در مورد DEF، دز نهشت شده در اطراف نانوذره طلا 14 برابر افزایش یافت که بالاترین مقدار در مقایسه با افزایش دز پیرامون نانوذرات هافنیوم و گادولینیم که به ترتیب 10 و 6 برابر بودند، می باشد.

در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع-شوکی و با استفاده از ابزار شبیه سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه-دودمایی برای الکترون های نسبیتی با محدوده ی انرژیجنبشیاولیه ی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهند که دینامیک الکترون های نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آنها به درون سوخت می شود. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول موج لیزر افروزنده m35/0= ifλ و شدت لیزر2-W. cm 1021=Iحاصل می شود، به طوری که می توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می کند. در این پژوهش اثرات میدان مغناطیسی خارجیT(0-1000) = Bextبر میزان نهشت انرژی الکترون های نسبیتی به درون پلاسمای چگال با گستره چگالی برای مدل ترکیبی افروزش سریع-شوکی و با استفاده از ابزار شبیه سازی Geant4 مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. در مدل شبیه سازی، دو نوع توزیع انرژی نمایی و شبه-دودمایی برای الکترون های نسبیتی با محدوده ی انرژیجنبشیاولیه ی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی در حضور میدان مغناطیسی خارجی نشان می دهند که دینامیک الکترون های نسبیتی تحت تأثیر میدان مغناطیسی خارجی قرار گرفته و در نتیجه باعث انتقال بهینه انرژی آنها به درون سوخت می شود. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد بهینه نهشت انرژیبه ازای چگالی در حضور میدان مغناطیسی با طول موج لیزر افروزنده m35/0= ifλ و شدت لیزر2-W. cm 1021=Iحاصل می شود، به طوری که می توان گفت با افزایش میدان مغناطیسی خارجی میزان نهشت انرژی با آهنگ کند و آرامی رشد می کند.

در این پژوهش، خواص حفاظتی پرتوهای گاما نانوهیدروکسید های آلاییده شده با آهن، را با محاسبه کمیت های تأثیرگذار مانند: لایه نیم مقدار (HVL)، مسیر آزاد میانگین (MFP)، ضریب تضعیف جرمی (𝜇m) و ضریب تضعیف خطی (LAC) در محدوده 0/015 تا 15 مگا الکترون ولت با استفاده از ابزار شبیه سازی مونت کارلو Geant4 بررسی شده است. برای بررسی تفاوت کمیت ضریب تضعیف جرمی مواد نانویی با مواد معمولی، نتایج شبیه سازی با داده های مستخرج از پایگاه دادۀ  NIST-XCOMکه تنها قابلیت محاسبه ضریب تضعیف جرمی مواد معمولی را دارد، مقایسه می شود. در این مقایسه، اولاً مشاهده می شود که داده های مستخرج از این پایگاه و نتایج ابزار شبیه سازی Geant4 با افزایش غلظت آلاییدگی آهن با یکدیگر متفاوت خواهند بود. ثانیاً، درصد انحراف  (RD)بین داده های مستخرج از این پایگاه با نتایج حاصل از ابزار شبیه سازی Geant4، از 0/1 به 3/2 درصد افزایش می یابد. دلیل این انحراف، افزایش غلظت آلاییدگی نانوآهن در ترکیب می باشد. بنابراین، ترکیب نانوهیدروکسید با بالاترین درصد آلاییدگی آهن (48Fe-HAp-)، از نظر چگالی مطلوب ترین ترکیب حفاظی را در مقایسه با مواد حفاظ منتخب دیگر دارد که یک ترکیب سبک و آنتی باکتریال برای حفاظت از پرتوهای گاما در این ناحیه از انرژی می باشد.

دقت در طراحی درمان پروتون درمانی بستگی به صحت اطلاعاتی دارد که برای محاسبه RSP بافت ها در بدن بیمار به کار می رود. این اطلاعات از تصاویر xCT و با استفاده از منحنی کالیبراسیون مورد نیاز برای تبدیل اعداد هانسفیلد به مقادیر RSP حاصل می شود. استفاده از xCT منجر به ایجاد خطا، در تخمین برد و محاسبه دز پروتون در طراحی درمان می شود. ولی با به کارگیری pCT در مد انتگرال نهشت انرژی، این خطا حذف شده و نقشه RSP بافت ها به طور مستقیم محاسبه می شود. در این مطالعه، یک سیستم مدرن تصویربرداری pCT با قابلیت ردیابی ذره به ذره، با استفاده از ابزار مونت کارلو Geant4 شبیه سازی شد. هدف از این شبیه سازی، بهبود رزولوشن چگالی تصاویر بافت ها بدون افزایش دز می باشد. فانتوم استاندارد CIRS062M با انرژی پروتون MeV 300 پرتودهی شد و مقادیر انرژی، موقعیت و جهت حرکت ذرات قبل و بعد از فانتوم توسط آشکارسازهای هسته ای در فایل root ذخیره شدند. ماتریس تصویر فانتوم به صورت نقشه RSP بافت ها با استفاده از سه الگوریتم تحلیلی رادون بازسازی و نتایج از نظر مقدار دز، رزولوشن چگالی و RMSE نسبت به داده های تصویر فانتوم مقایسه شد. الگوریتم پیشنهادی با اعمال تصحیح زاویه افکنده ها در سطح دز برابر، منجر به بهبود رزولوشن چگالی از 1/9% به 3/4% و RMSE از 43/26% به 81/6% شد.