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

تخمین شکل مرزهای مجهول در بسیاری از مسایل انتقال حرارت حائز اهمیت است. به عنوان مثال می توان به تعیین شکل، اندازه و محل مجاری سیال خنک کن در پره های یک توربین گاز اشاره کرد. علیرغم ارائه روش های مختلفی برای تعریف و حل این نوع از مسائل، تحقیقات در این زمینه با هدف دستیابی به الگوریتم های محاسباتی کارآمد و کم هزینه ادامه دارد. در این مقاله یک روش بهینه یابی عددی مبتنی بر معادلات الحاقی برای طراحی شکل ارائه می گردد. برای گسسته سازی میدان از شبکه بی سازمان و برای گسسته سازی معادلات در مساله های آنالیز، حساسیت و الحاقی از روش المان محدود استفاده شده است. الگوریتم پیشنهادی در تخمین موقعیت و اندازه مجاری خنک کن دایروی در چند میدان دو بعدی از جمله پره توربین گاز به کار گرفته شده و مقادیر مجهول مراکز و شعاع دایره ها به عنوان متغیرهای طراحی تعیین گردیده اند. نتایج بدست آمده به ازای اعداد بایوت مختلف نشان می دهند که روش پیشنهادی قادر به طراحی مجاری مورد نظر با دقت قابل قبول می باشد.

هدف: تدوین یک مدل محاسباتی از تولید و جریان سیال و وضعیت فشار داخل چشمی به دنبال جراحی آب سیاه.روش پژوهش: برای کمک به توضیح فعل و انفعالات عوامل فیزیکی کنترل کننده توزیع و جذب ترشحات آبکی در بافت ملتحمه و تغییر شکل بافت، یک مدل رایانه ای از تولید سیال درون چشم و خروج سیال از طریق مسیرهای ترابکولر یا یووئواسکلرال و مسیر به دست آمده از عمل، تدوین شد. این مسیر (عمل جراحی) سپس به مدل رایانه ای محیط متخلخل (porous media) سیال بلب که درون بافت ملتحمه قرار گرفته، مرتبط شد. آنالیز عددی بر هندسه بلب متمرکز شده است که به طور معمول درون چشم انسان بعد از جراحی آب سیاه عمل می کند. مطالعه پارامتری بر روی تغییرات در جذب سیال به وسیله رگ های خونی ملتحمه، تغییرات در هدایت هیدرولیکی به دلیل زخم و تغییرات در شکل و اندازه بلب و سهولت جریان خروجی چشم انجام شده است.یافته ها: می توان نشان داد که نتایج مدل در بسیاری از مسیرهای کلیدی با مشاهدات پزشکی مطابقت دارد؛ به ویژه، ارتباط تغییرات فشار درون چشمی (IOP) با اندازه و شکل بلب و ارتباط بین مکان های پیش بینی شده برای حداکثر فشار سیال در میان درزهاو خصوصیات کلیدی مشاهده شده در بلب ها حاکی از صحت مدل ارایه شده در این پژوهش می باشد. بافت اسکار توانایی بلب را برای کنترل IOP کاهش می دهد. هم چنین افزایش ضریب هیدرولیکی،IOP را کاهش می دهد. با تغییر ارتفاع و عرض بلب عمل کننده، IOP و فشار بافت، با توجه به اندازه بلب مقایسه شده است. یک اندازه و شکل بهینه برای بلب وجود دارد که مانع از تشکیل بیش از اندازه اسکار می گردد اما IOP را در محدوده قابل قبولی نگه می دارد.نتیجه گیری: بلب با دیواره های کوچک و ضخیم در انتقال سیال به درون خود و جذب سیال به وسیله بافت ها کارآمد نیست. این نتایج پیشنهاد می کنند که بلب های کوچک، بافت ها را در معرض فشارهای بالا قرار می دهند، به ویژه مستقیما در بالای بلب که بافت های کم خون را در معرض تغییر حالت قرار می دهند و کاهش هدایت هیدرولیکی و بالا رفتن IOP را القا می کنند. از طرف دیگر، بلب های بزرگ، این مرحله تغییر حالت را کم تر متحمل می شوند اما ممکن است به چشم های هایپوتونیک منجر شوند . این مدل، سهمی در ادای توضیحات تکمیلی راجع به فرآیند های فیزیکی لازم برای داشتن خصوصیات بلب موفق ایفا می نماید و مبنای جدیدی برای درجه بندی پزشکی بلب ها ارایه می دهد.

بهره وری از سرریزهای پلکانی، به علت هزینه ساخت پایین و بازدهی بالای آنها بطور فزاینده ای رو به افزایش است. از این رو، تحقیقات نیز در این زمینه با رشد و توجه زیادی از سوی مهندسین سد همراه بوده، ولی اغلب این مطالعات در زمینه سرریز های پلکانی با ارتفاع پله یکنواخت می باشد، در حالی که ارتفاع پله غیر یکنواخت نیز می تواند در بعضی حالات به عنوان یک گزینه مطرح گردد. در این تحقیق از یک نمونه فیزیکی از سد هرات برای تند آب پلکانی با ارتفاع 1.3 متر و شیب 19.2 درجه برای صحت سنجی شبیه عددی استفاده شد، سپس سه نوع پیکربندی پلکانی با استفاده از پویایی سیال محاسباتی در قالب نرم افزار ANSYS CFX برای محدوده جریان 1.54# dc/h # 16.15 مورد آزمایش قرار گرفتند. شبیه سازی جریان دو حالتی آب و هوا برای هر یک از پیکربندی ها و تمامی محدوده های بده ها صورت پذیرفت و نتایج در زمینه های الگوی جریان، استهلاک کارمایه و نقطه شروع هوادهی جریان مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان از تفاوت حداقلی استهلاک کارمایه را در محدوده نوع جریان ریزشی و تفاوت حداکثری در نوع لغزشی داشتند.

استفاده از سرریزهای پلکانی، به علت هزینه ساخت پایین و بازدهی بالای آن، بطور فزاینده ای رو به افزایش است. از این رو، مطالعات نیز در این زمینه با رشد و توجه زیادی از سوی مهندسین سدساز همراه بوده، ولی اغلب این مطالعات در زمینه سرریزهای پلکانی با ارتفاع پله یکنواخت می باشند، در حالی که ارتفاع پله غیریکنواخت نیز می تواند در بعضی حالات به عنوان یک گزینه مطرح گردد. در این تحقیق یک نمونه فیزیکی از سد هرات برای سرریز پلکانی با ارتفاع 1.3 متر و شیب 19.2 درجه برای صحت سنجی شبیه عددی استفاده شد، سپس سه نوع پیکربندی پلکانی با استفاده از پویایی سیال محاسباتی در قالب نرم افزار ANSYS CFX برای محدوده جریان  1.54£dc/h£16.15مورد آزمایش قرار گرفتند. شبیه سازی جریان دو حالتی آب و هوا برای هر یک از پیکربندیها و تمامی محدوده بده ها صورت پذیرفت و نتایج در زمینه های الگوی جریان، استهلاک کارمایه و نقطه شروع هوادهی جریان مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان از تفاوت حداقلی استهلاک کارمایه در محدوده رژیم جریان ریزشی و تفاوت حداکثری در رژیم لغزشی را داشتند.

امروزه مبدلهای صفحه ای برای گرم و سرد کردن جریان های مختلف کاربرد زیادی در صنایع شیمیایی، غذایی و دارویی دارند. چون بسیاری از سیالات استفاده شده در این صنایع خواص رئولوژیکی غیرنیوتنی دارند، در این تحقیق به کمک دینامیک سیالات محاسباتی یا CFD دو بعدی، رفتار جریان محلول کربوکسی متیل سلولز (CMC) در غلظت های وزنی 0.5 تا 2 درصد، به عنوان سیال غیرنیوتنی پاورلا در محدوده رینولدز 10 تا 300 و دمای ثابت (20 درجه سانتیگراد)، در زوایای مختلف شورون مبدلهای صفحه ای تحلیل شده است. برای ایجاد هندسه و شبکه بندی، حل معادلات حاکم با روش حجم محدود و تحلیل دینامیکی نتایج به ترتیب از نرم افزارهایGambit ،FLUENT  و Techplot استفاده شده است. در نهایت روابط عدد رینولدز و ضریب اصطکاک تعیین و تاثیر زاویه شورون و پارامترهای رئولوژیکی بر ضریب اصطکاک و رژیم جریان بررسی شده است. نتایج حاصل از محاسبات CFD با اطلاعات تجربی مقایسه و همخوانی خوبی بین آنها دیده شد.