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.

با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.

جذب و جداسازی دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید از بیوگاز بوسیله ساختار آلی فلزی MIL-47 توسط روش مونت کارلو بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی موجود هم خوانی خوب و قابل قبولی دارند. در ابتدا ایزوترم های جذب خالص، ترکیب دوتایی و سه تایی گازهای متان، دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید نیز بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهند که کاهش دما و افزایش فشار، افزایش جذب را به همراه دارند و جذب خالص گاز هیدروژن سولفید در ساختار آلی فلزی MIL-47 نسبت به سایر گازها بیشتر است. گزینش پذیری گاز دی اکسید کربن و هیدروژن سولفید نسبت به گاز متان در ساختار MIL-47 به ترتیب 2/0 و 9/2 در دما و فشار محیط است. بنابراین ساختار MIL-47 برای جذب و جداسازی گاز دی اکسید کربن از بیوگاز مناسب نیست ولی قادر است گاز هیدروژن سولفید را بخوبی جدا کند.

امروزه با گسترش دانش نانو شاهد ورود این علم به بخش های مختلف علوم مهندسی هستیم. بدلیل لزوم مدلسازی مولکولی اولیه در فرآیندهای ساخت در ابعاد نانو شاهد گسترش این نوع مدلسازی ها و ایجاد نرم افزارهایی بر این پایه می باشیم. مدلسازی در ابعاد اتمی در این مقاله با دو هدف اصلی مورد توجه قرار گرفته است که عبارتند از: 1- بررسی های ساختاری قطعات در ابعاد نانو - ماکرو 2- شبیه سازی های حرکتی بر پایه دینامیک مولکولی. در این مقاله اصول و مبانی هر دو روش مورد بررسی قرار گرفته و با کمک نرم افزار مت لب الگوریتمی جهت مدلسازی ساختاری و شبیه سازی دینامیکی قطعات در ابعاد نانو ارایه شده است. در ابتدا قطعات در فرم های مکعب و استوانه با توجه به شبکه کریستالی آنها در ابعاد اتمی شبیه سازی شده است، تاثیرات حرارتی در دماهای متفاوت به کمک این شبیه سازی مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش دوم مدلی بر پایه شبیه سازی دینامیکی مولکولی در حالت دو بعدی به منظور مدلسازی نوک پروب میکرسکوپ نیروی اتمی ایجاد شده است. و به کمک این مدل تاثیر نیرو بر تغییر شکل پروب میکروسکوپ نیروی اتمی شبیه سازی شده است.

در تحقیق حاضر از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی برای پیش بینی خواص الاستیک شامل مدول الاستیک، مدول برشی و ضریب پواسون نانو کامپوزیت زمینه فلزی Al-SiC با درصدهای مختلف تقویت کننده استفاده شده است. برای انجام شبیه سازی از بسته ی نرم افزاری متن باز LAMMPS استفاده گردیده است. پس از قرار دادن اتم های آلومینیوم و سیلیکون کارباید در مکان های اولیه خود، بین آن ها پتانسیل بین اتمی مناسب تعریف شده است. از پتانسیل EAM برای اتم های آلومینیوم، و از پتانسیل Morse برای اتم های Al-C و Al-Si و از پتانسیل Tersoff برای اتم های C-C،Si-C و Si-Si استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با مدل های میکرومکانیکی فگت، روس و هالپین- تسای نشان داده است که پیش بینی خواص الاستیک با توجه به اصول الاستیسیته حدی به مدل حد بالای فگت نزدیک است.

نانو فروروندگی ابزاری ارزشمند برای تعیین خصوصیات مکانیکی لایه های نازک است. شبیه سازی دینامیک مولکولی یک روش موثر برای مطالعه ی آزمایش نانوفروروندگی است. در این مقاله، به منظور بررسی سختی فلزات مختلف، فرآیند نانو فروروندگی روی سه قطعه کار با جنس های نیکل، مس و آلومینیوم به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی مطالعه میشود. طبق منحنی های نیرو-جابجایی، نیکل و آلومینیوم به ترتیب بیشترین و کمترین نیرو را به ابزار اعمال میکنند. بر اساس منحنی سختی-جابجایی بدست آمده برای سه قطعه، آلومینیوم کمترین و نیکل بیشترین سختی را دارند. منحنی نیرو-جابجایی آلومینیوم و سختی-جابجایی نیکل با منحنی نیرو-جابجایی آلومینیوم و سختی-جابجایی نیکل تحقیقات گذشتگان تعیین اعتبار شد. نتایج شبیه سازی تغییر فاز اتم ها نشان داد که تغییر شکل در نیکل عمدتا به صورت پلاستیک و در آلومینیوم الاستیک-پلاستیک است. انباشتگی اتمی بعد از اتمام فرآیند روی سطح مس با نتایج تجربی و شبیه سازی المان محدودی تحقیق گذشتگان تعیین اعتبار شد. با شبیه سازی عیوب کریستالی در قطعات مشخص شد در عمق و بارگذاری یکسان، توزیع عیوب کریستالی در آلومینیوم علاوه بر ناحیه ی فروروندگی، در سطح قطعه و لایه های زیرین فرورفتگی هم وجود دارد در حالی پراکندگی عیوب در مس و نیکل کمتر است. حرکت نابجایی ها بعنوان عامل اصلی ایجاد لغزش و تغییر شکل در قطعات بررسی شد.

سابقه و هدف: جداسازی انانتیومرهای داروهای کایرال در صنعت دارویی نوین از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا اکثر ترکیبات ارگانیک زیستی، کایرال هستند. هدف اصلی این طرح محاسبه انرژی اتصال ایزومرهای ایبوپروفن در برهمکنش با نانولوله کربنی کایرال، با توجه به پیکربندی های مختلف جذب بود. به علاوه، قابلیت نانولوله کربنی کایرال (16، 4)، برای جداسازی انانتیومرهای ایبوپروفن و هم چنین برهمکنش بین ایزومرهای راست گرد و چپ گرد ایبوپروفن با سطح بیرونی و دیواره داخلی نانو لوله کربنی بررسی شد. روش بررسی: در این مطالعه، عملکرد نانو لوله کربنی (4، 16) برای جداسازی انانتیومرهای ایبوپروفن با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی ارزیابی شد. به علاوه، از محاسبات کوانتمی به منظور بهینه سازی ساختار مولکولی دارو و مقدار بار هر اتم در انانتیومرهای ایبوپروفن استفاده شد. یافته ها: اختلاف انرژی بین انانتیومرهای چپ گرد و راست گرد در داخل نانولوله کربنی (4، 16)، به اندازه 5/0 الکترون ولت (5/11 کیلوکالری بر مول) بود، در حالی که این انانتیومرهای جذب شده بر روی نانولوله دارای اختلاف انرژی نبود. نتیجه گیری: نتایج این مطالعه نشان می دهند با توجه به اینکه بین انرژی جذب انانتیومرهای جذب شده در داخل نانو لوله کربنی (4، 16) اختلاف کافی وجود دارد، می توان انتظار داشت که این نانولوله در فرآیند جداسازی انانتیومرها به طور موثر عمل کند.

ساخت داربست ها برای کاربردهای مهندسی بافت استخوان اغلب شامل استفاده از دو دسته متمایز از بیومواد حاوی کلسیم، یعنی فسفات های کلسیم و سیلیکات های کلسیم است. انتخاب این مواد بر اساس زیست سازگاری و زیست فعالی آن هاست. علی رغم اینکه این بیوسرامیک ها از نقطه نظر ترکیبات معدنی شباهت زیادی به استخوان طبیعی دارند، بر خلاف استخوان ترد و شکننده هستند. پژوهش حاضر استفاده از هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم سیلیکات را که از رایج ترین فسفات های کلسیم و سیلیکات های کلسیم هستند، در زمینه کاربردهای داربست استخوانی مورد بررسی قرار می دهد. مطالعه حاضر تأثیر غلظت های مختلف نانوذرات سرامیکی را هنگام ترکیب با هیدروژل سدیم آلژینات بر ساخت داربست های استخوانی توسط شبیه سازی دینامیک مولکولی نشان می دهد. پایداری و خودآرایی از طریق پارامترهای متعددی مانند سطح قابل دسترسی حلال، شعاع ژیراسیون، تابع توزیع شعاعی، ریشه میانگین مربع انحرافات، پیوند هیدروژنی، انرژی واندروالسی، انرژی الکترواستاتیک و انرژی کل ارزیابی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که افزودن 10% وزنی هیدروکسی آپاتیت و تری کلسیم سیلیکات به ماتریس هیدروژل سدیم آلژینات منجر به تشکیل ساختار فشرده تر، پایدارتر و کمتر هیدراته شده و به طور بالقوه می تواند به خواص مکانیکی داربست و تعامل آن با سلول ها کمک کند. ویژگی های فوق برای طراحی موفقیت آمیز داربست در زمینه مهندسی بافت استخوان بسیار مهم و حیاتی است. یافته های این تحقیق نشان می دهد که نمونه های تری کلسیم سیلیکات در مقایسه با نمونه های هیدروکسی آپاتیت، به ویژه از نظر ترکیب با هیدروژل سدیم آلژینات، خواص برتری را برای ساخت داربست ها دارند. با این حال، انجام آزمایش های تجربی برای تایید نتایج شبیه سازی ها ضروری است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.