پیش بینی و برآورد جریان رودخانه برای هر منطقه و حوضه آبریز به عنوان یکی از مهمترین پارامترها در استفاده بهینه از منابع آبی محسوب می شود. در این پژوهش از مدلی مبتنی بر منطق فازی (سیستم استنتاج فازی، Fuzzy Inference system FIS) برای انجام فرآیند پیش بینی جریان استفاده شده است. به این منظور از سه پارامتر بارندگی، دما و دبی روزانه حوضه آبریز لیقوان چای برای پیش بینی جریان روزانه رودخانه لیقوان، استفاده شد. در پیش پردازش اولیه داده ها، تصادفی بودن آن ها با استفاده از آزمون نقاط عطف مورد بررسی قرار گرفت. سپس جهت تعیین مدل های بهینه ورودی به سیستم ها، همبستگی نگار داده ها مورد بررسی قرار گرفت. نهایتا جهت بررسی تاثیر دما در پیش بینی، این فرآیند با تفکیک ماه ها، انجام شد. ارزیابی نتایج پیش بینی ها با استفاده از معیارهای آماری از جمله معیار ناش- ساتکلیف نشان داد که مدل FIS دقت بالا (CNS=0.9976) و خطای کمی (RMSE=0.0113) در پیش بینی داشته است و این روش می تواند به عنوان روشی کارآمد و دقیق در پیش بینی جریان رودخانه به کار گرفته شود. همچنین با بررسی نتایج نهایی، مشخص شد که دما در برخی از ماه ها (فروردین و آذر) در پیش بینی موثر بوده است.

در این تحقیق معادله یک بعدی جریان توام آب و هوا (جریان دو فاز) که براساس جمع جبری سرعتهای آب و هوا استخراج شده برای زهکشی یک ستون قائم مورد آزمون و ارزیابی قرار گرفته است. برای تعیین بعضی از ضرائب این معادله )نفوذ پذیری نسبی فازهای خیس کننده و غیرخیس کننده krw وKra، و درجه اشباع موثر، (Se از روابط بروکز و کوری (1964) استفاده شده است. برای تعیین ضرایب هیدرولیکی معادلات بروکزوکوری شامل هیدرولیکی اشباع، پتانسیل نقطه ورود هوا، شاخص توزیع اندازه خلل و فرج، تخلخل و رطوبت باقیمانده، آزمایشات لازم بر روی ستونی از شن انجام گرفته، و سپس همان ستون مجددا اشباع و آزمایش زهکشی برای تعیین حجم آب خروجی به صورت تابعی از زمان صورت گرفته است. در تمام موارد از آب لوله کشی شهری هواگیری شده استفاده گردید. ستون خاک ازلوله پلکسی گلاس به قطر 3.2 سانتیمتر ساخته شد و یک فیلتر درجه بندی شده (شن در اندازه های مختلف) در انتهای ستون قرار داده شد. شن خشک شده در هوا به صورت یکنواخت از طریق قیف وارد لوله شده و پس از برخورد با توریهای کار گذاشته شده در دستگاه پرکننده با سرعت یکنواخت و از ارتفاع ثابتی )حدود 8 سانتیمتر( درون ستون قرار گرفت مقایسه نتایج حل معادله با داده های تجربی نشان می دهد که در زمانهای کوتاه و طولانی بین نتایج محاسباتی و داده های تجربی توافق خوبی وجود دارد. از طرفی با استفاده از معادلات بروکز و کوری پارامترهای D* و α (پارامترهای در برگیرنده گرانروی نسبی) محاسبه و اثر تغییرات این دو برروی نتایج محاسبات مورد ارزیابی قرارگرفت. این ارزیابی نشان می دهد که اثر تغییرD* روی نتایج کاملا معنی دار بوده ولی تغییرات α چندان تاثیری روی محاسبات ندارد و برای مقاصد عملی می توان آن را برابر واحد فرض کرد، که ضمن داشتن دقت کافی به میزان قابل توجهی از حجم محاسبات می کاهد.

یکی از روشهای نوظهور در حل مسایل مهندسی جهت مدل سازی سیستم هایی که دارای پیچیدگی زیاد یا عدم صراحت بوده و یا داده های کافی از آنها موجود نیست، استفاده از تئوری مجموعه های فازی از جمله سیستم می باشد. مزیت اصلی این تکنیک نسبت به استنتاج فازی روش های رایج، این است که این سیستم بر اساس قواعد اگر - آن گاه بنا نهاده شده است و قادر به تعیین ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی با استفاده از قواعد مزبور می باشد. در تحقیق حاضر نیز، با استفاده از سیستم استنتاج فازی و بر اساس دبی، درجه حرارت و بارش ماهانه، سری پیوسته ای از دبی جریان رودخانه و هر یک از متغیرهای مذکور تشکیل و تاثیر هر یک از متغیرهای فوق در توالی های زمانی گذشته بر روی میزان دبی جریان رودخانه در ماه های آینده بررسی شد و میزان دبی رودخانه در ماه های آینده پیش بینی شد.

شبیه سازی هیدروسیکلون ها معمولا به کمک مدل های تجربی انجام می گیرد. مهم ترین محدودیت مدل های تجربی، وابستگی آن ها به پارامترهای سیستم و در نتیجه عدم جامعیت آن ها است. دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) یک ابزار قدرتمند برای مدلسازی جریان سیال در سیستم های مختلف است. هدف از انجام پژوهش حاضر، شبیه سازی و مدلسازی سه بعدی جریان مواد در داخل یک هیدروسیکلون با مدلسازی تک فازی (آب) به روش CFD است. مراحل مختلف فرآیند شبیه سازی شامل طراحی هندسه سیستم، شبکه بندی، تعیین خصوصیات جریان، تعیین شرایط اولیه و مرزی، انتخاب مدل توربولنس، تعیین پارامترهای عددی، حل مساله و در نهایت اعتبارسنجی نتایج حاصل است. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی از داده های اندازه گیری مستقیم پروفیل های سرعت در یک هیدروسیکلون آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که سرعت مماسی سیال داخل هیدروسیکلون از جداره به سمت هسته هوای مرکزی به تدریج افزایش یافته و در فصل مشترک (هسته هوا با سیال) مجددا کاهش می یابد. مقدار سرعت مماسی سیال در بخش های مختلف هیدروسیکلون از m/s 59/1-تا m/s 52/6 متغیر است. سرعت محوری سیال داخل هیدروسیکلون در نتیجه دو جریان چرخشی یکی جریان رو به بالای سیال در هسته هوای مرکزی و دیگری جریان رو به پایین سیال در نزدیکی جداره است. محدوده تغییرات سرعت محوری سیال در بخش های مختلف هیدروسیکلون از m/s 58/5-تا m/s 46/5 است. در مقایسه مدل های توربولنس مختلف، مدل شبیهسازی گردابه بزرگ (LES) دارای کمترین خطای نسبی در پیش بینی پروفیلهای سرعت، قطر هسته هوای مرکزی (8/7 %)، اختلاف فشار داخل هیدروسیکلون (52/7 %) و همچنین توزیع جرمی جریان های سرریز و ته ریز (18/0 %) است. اثر پارامترهای مختلف هندسی (قطر دهانه ته ریز، قطر دهانه سرریز و زاویه بخش مخروطی) و عملیاتی (دبی جرمی جریان ورودی) بر پروفیل سرعت مماسی سیال مورد بررسی قرار گرفت.

در سال های اخیر استفاده از نظریه مجموعه های فازی جهت مدل سازی پدیده های آب شناختی که دارای پیچیدگی و عدم قطعیت بالایی هستند، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از این رو، در این پژوهش از مدل های مبتنی بر منطق فازی شامل سامانه استنتاج فازی (FIS) و سامانه استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (ANFIS) به منظور پیش بینی جریان رودخانه استفاده شده است. در این پژوهش از داده های دبی روزانه حوزه آبخیز لیقوان چای به مدت 6 سال (از سال آبی 76-1375 تا سال آبی 81-1380) برای پیش بینی جریان رودخانه لیقوان، استفاده شد. در پیش پردازش اولیه داده ها، تصادفی بودن آن ها با استفاده از آزمون نقاط عطف مورد بررسی قرار گرفت. سپس جهت تعیین مدل های بهینه ورودی به سامانه ها، کرولوگرام داده ها مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت پیش بینی در 5 مدل که با دبی های روز قبل طراحی شدند، انجام شد. ارزیابی نتایج پیش بینی ها با استفاده از معیارهای آماری نشان داد که مدل ANFIS با دقت بالاتر و پراکندگی کمتری (RMSE=0.0234 برای دوره آزمون) نسبت به مدل FIS (RMSE=0.1982) برای دوره آزمون) دبی این رودخانه را پیش بینی کرده است. همچنین این مدل در شبیه سازی دبی های پیک نسبت به مدل FIS دقیق تر عمل می نماید.

زمینه و هدف سرریزهای لولایی یکی از سازه های مهم جهت کنترل و تنظیم رقوم هیدرولیکی می باشند. سرریزهای آسانسوری سه لولایی در مقطع مجاری آب به صورت یک یا چند دریچه ای نصب می شوند که هرکدام دارای سیستم محرک مستقل جهت تغییر زاویه بدنه نسبت به کف کانال می باشند. با توجه به اینکه شرایط هیدرولیکی این نوع سرریزها به ویژه در حالت های چند دریچه ای و حالت های مختلف بازشدگی مشخص نمی باشد، در این تحقیق شرایط هیدرولیکی این سرریزها مورد بررسی گرفت. روش پژوهش در این پژوهش مدل سازی جریان به منظور تحلیل ضریب دبی سرریز و انتخاب مدل آشفتگی مناسب با استفاده از نرم افزار Ansys CFX و داده های آزمایشگاهی Wahlin و Replogle برای دبی ها و زوایای مختلف انجام گرفت. همچنین مدل های آشفتگی RNG K-e، K-v، K-e استاندارد و SST مورد مقایسه قرار گرفت. با انتخاب مدل آشفتگی، شکل بهینه تاج سرریز آسانسوری در 3 نوع شکل سرریز لبه تیز، دایره ای (لبه بالادست و پایین دست) و نیم دایره (لبه بالادست به صورت گرد گوشه) مورد مطالعه قرار گرفت. یافته ها مقایسه نتایج خروجی مدل نشان داد که مدل آشفتگی k-e استاندارد در مجموع تطابق بهتری با قرایت های آزمایشگاهی داشته، بطوریکه برای زوایای کم درصد خطای نسبی محاسبه شده بین 4/1 تا 1/3 درصد کمتر از بقیه مدل ها به دست آمد. با محاسبه عمق آب فلوم بالادست سرریز، خطای نسبی کمتر از 4/4 درصد برای مدل آشفتگی k-e محاسبه گردید که تطابق بسیار خوبی را بین نتایج خروجی مدل و نتایج آزمایشگاهی نشان داد. نتایج محاسبه ضریب دبی در سرریزهای آسانسوری نشان داد که ضریب دبی برای سرریز با زاویه 70 درجه و لبه تاج نیم دایره به ترتیب 7/0 تا 9/7 درصد بیشتر از سرریزهای با تاج نیم دایره و لبه تیز می باشد. این اختلاف برای سرریز با زاویه 8/27 درجه بین 4/0 تا 2/3 درصد به دست آمد. لذا سرریزهای با لبه تاج نیم دایره بیشترین ضریب آبگذری را دارا می باشند.

شکست کاتالیستی سیال (FCC)، فرایندی برای تبدیل برش های سنگین نفت به محصولات با ارزش می باشد. در تحقیق حاضر، شبیه سازی CFD هیدرودینامیک و انتقال حرارت راکتور استوانه ای بالارونده سه فازی (گاز–  مایع - جامد) فرایند FCC با در نظر گرفتن تبخیر قطرات مایع انجام شده است. به دلیل عدم تقارن ورودی، بخار، ذرات کاتالیست و قطرات خوراک اتمایز شده به  صورت سه بعدی مدل سازی شده است. برای مدل سازی فاز گاز و ذرات کاتالیست از دیدگاه اولری شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم، بقای اجزا شیمیایی و انتقال حرارت برای هر دو فاز گاز - جامد و معادله دمای دانه ای برای ذرات کاتالیست استفاده شده است. هیدرودینامیک، انتقال حرارت و انتقال جرم (تبخیر قطرات) خوراک تزریق شده به راکتور بالارونده نیز با استفاده از دیدگاه لاگرانژی مدل سازی شده و نتایج شبیه سازی هیدرودینامیکی راکتور بالا رونده با استفاده از داده های تجربی موجود معتبرسازی شده است. مقایسه مقادیر سرعت دو فاز گاز - جامد حاصل از نتایج مدل با داده های تجربی تطابق خوبی را نشان می دهد. نتایج مدل سازی جریان سه فازی، شامل میدان جریان، کسر حجمی هر فاز، تغییرات دمایی برای هر دو فاز گاز و ذرات کاتالیست و همچنین تغییرات اندازه و دمای قطرات خوراک اتمایز شده در راکتور بالارونده به دست آمده است. نتایج مدل سازی نشان می دهد زمان گرم شدن قطرات مایع، متناسب با قطر اولیه آنها می باشد و نیز عمل انتقال حرارت به قطرات مایع سریع بوده و این مرحله عامل محدود کننده در عملکرد راکتور بالارونده نمی باشد. در مرحله گرم شدن و تبخیر قطرات، مقدار بسیار کمی از جرم قطره تبخیر می شود و پس از رسیدن قطره به دمای نقطه جوش، قطر قطرات با شدت کاهش پیدا می کنند و کل قطره مایع در کسری از طول راکتور بالارونده تبخیر می شود. همچنین در این تحقیق رابطه ای برای زمان تبخیر کامل قطرات مایع توسعه داده شده است.