به‌دلیل سهم قابل‌توجه بخش ساختمان در مصرف کل انرژی، بررسی راهکارهای نوین به‌منظور کاهش مصرف و افزایش بهره‌وری انرژی، یکی از اولویت‌های مهم در مسیر توسعه پایدار به شمار می‌رود. یکی از رویکردهای موثر در این زمینه، استفاده از مواد تغییر فازدهنده[1] (PCM) است که از طریق ذخیره و آزادسازی گرمای نهان در هنگام تغییر فاز، موجب بهبود عملکرد حرارتی پوسته ساختمان می‌شوند.      در این پژوهش، عملکرد حرارتی شش نوع ماده تغییر فازدهنده در پنج ضخامت مختلف (از ??/? تا ??/? متر) با استفاده از نرم‌افزار انرژی پلاس برای یک ساختمان مسکونی به مساحت ?? مترمربع در شهر کرمانشاه در بازه‌ی زمانی آبان تا فروردین ماه شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد که بار گرمایشی ساختمان، که در حالت مرجع بدون PCM برابر 38/3914 کیلووات‌ساعت بود، پس از به ‌کارگیری   CMتا 94/3601 کیلووات‌ساعت کاهش یافت. بیشترین کاهش بار گرمایشی، برابر 43/312 کیلووات‌ساعت، معادل 98/7 درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی مربوط به پارافینRT21   با دمای ذوب ?? درجه سلسیوس بود. افزایش ضخامت بیش از 04/0 ‌متر تاثیر قابل‌توجهی بر بهبود عملکرد حرارتی ندارد و ضخامت بهینه برای دست‌یابی به بیشترین بازده، 04/0 متر تعیین شد. همچنین بیشترین کارایی PCM زمانی حاصل می‌شود که در لایه‌ی داخلی پوسته‌ی ساختمان به‌کار گرفته شود، در لایه‌ی میانی و لایه‌ی خارجی عملکرد کمتری دارد. [1] .Phase Change Material    به‌دلیل سهم قابل‌توجه بخش ساختمان در مصرف کل انرژی، بررسی راهکارهای نوین به‌منظور کاهش مصرف و افزایش بهره‌وری انرژی، یکی از اولویت‌های مهم در مسیر توسعه پایدار به شمار می‌رود. یکی از رویکردهای موثر در این زمینه، استفاده از مواد تغییر فازدهنده[1] (PCM) است که از طریق ذخیره و آزادسازی گرمای نهان در هنگام تغییر فاز، موجب بهبود عملکرد حرارتی پوسته ساختمان می‌شوند.      در این پژوهش، عملکرد حرارتی شش نوع ماده تغییر فازدهنده در پنج ضخامت مختلف (از ??/? تا ??/? متر) با استفاده از نرم‌افزار انرژی پلاس برای یک ساختمان مسکونی به مساحت ?? مترمربع در شهر کرمانشاه در بازه‌ی زمانی آبان تا فروردین ماه شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد که بار گرمایشی ساختمان، که در حالت مرجع بدون PCM برابر 38/3914 کیلووات‌ساعت بود، پس از به ‌کارگیری   CMتا 94/3601 کیلووات‌ساعت کاهش یافت. بیشترین کاهش بار گرمایشی، برابر 43/312 کیلووات‌ساعت، معادل 98/7 درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی مربوط به پارافینRT21   با دمای ذوب ?? درجه سلسیوس بود. افزایش ضخامت بیش از 04/0 ‌متر تاثیر قابل‌توجهی بر بهبود عملکرد حرارتی ندارد و ضخامت بهینه برای دست‌یابی به بیشترین بازده، 04/0 متر تعیین شد. همچنین بیشترین کارایی PCM زمانی حاصل می‌شود که در لایه‌ی داخلی پوسته‌ی ساختمان به‌کار گرفته شود، در لایه‌ی میانی و لایه‌ی خارجی عملکرد کمتری دارد. [1] .Phase Change Material   

رشد روزافزون مصرف انرژی در ساختمان‌ها از مهم‌ترین چالش‌های توسعه پایدار به‌شمار می‌رود، به‌ویژه در کشورهایی مانند ایران که دارای اقلیم متنوع و وابستگی بالا به سوخت‌های فسیلی هستند. بهره‌گیری از راهکارهای غیرفعال خورشیدی همچون دودکش خورشیدی، همراه با فناوری‌های نوین نظیر پوشش‌های ترموکرومیک و الکتروکرومیک، می‌تواند نقش موثری در کاهش بار گرمایشی و ارتقای شرایط آسایش حرارتی ایفا نماید. هدف این پژوهش، بررسی عملکرد یک سیستم ترکیبی شامل دودکش خورشیدی و پوشش‌های هوشمند یادشده و مقایسه آن‌ها در فصل ژانویه 2022 است. مطالعه در دو اقلیم سرد ایران شامل تهران و اردبیل انجام گرفت. سیستم طراحی‌شده شامل یک دودکش خورشیدی عمودی با جداره شیشه‌ای، سطح جاذب داخلی و دریچه‌های ورودی و خروجی بود که در نرم‌افزارهای دیزاین‌بیلدر و انرژی‌پلاس شبیه‌سازی گردید. اطلاعات ورودی شامل داده‌های اقلیمی(EPW)، ویژگی‌های مصالح، خصوصیات نوری و حرارتی پوشش‌ها و نسبت سطح پنجره به دیوار (30% و70%) در نظر گرفته شد. شبیه‌سازی‌ها طی روزهای 10 تا 12 ژانویه 2022 و در بازه‌ی زمانی ساعت 9 تا 15 انجام گرفت. پنج سناریوی اصلی تعریف گردید: سناریو اول شامل مدل پایه بدون دودکش خورشیدی و پوشش‌های ترموکرومیک و الکتروکرومیک در یک اتاقک آزمون با ابعاد m³ ‎3×2.7×2.7، سناریو دوم افزودن دودکش خورشیدی با شیشه تک‌جداره در نسبت‌های سطح پنجره به دیوار 30% و70% به سناریو اول، سناریو سوم جایگزین کردن شیشه دوجداره با شیشه تک‌جداره در سناریوی دوم با نسبت سطح پنجره به دیوار 70%، سناریو چهارم اعمال پوشش ترموکرومیک بر جداره شیشه‌ای دودکش خورشیدی در سناریوی سوم و سناریو پنجم اعمال پوشش الکتروکرومیک بر جداره شیشه‌ای دودکش خورشیدی در سناریوی سوم. نتایج نشان داد که استفاده از پوشش ترموکرومیک موجب افزایش میانگین دمای داخلی به میزان °C4.41 و °C6.06 به ترتیب در اقلیم‌های تهران و اردبیل، کاهش بار گرمایشی روزانه به میزان 22.5% در تهران و 24.9% در اردبیل و ارتقای شاخص آسایش حرارتی گردید. در مجموع، یافته‌ها بیانگر کارایی بالای ترکیب دودکش خورشیدی با پوشش‌های هوشمند در اقلیم‌های سرد ایران است و می‌تواند مبنایی برای توسعه‌ی پژوهش‌های آتی در زمینه ادغام این فناوری‌ها با سایر سامانه‌های مدیریت انرژی در ساختمان‌ها باشد.   

   این پایان‌نامه با عنوان طراحی مدرسه سبز در شهر کرمانشاه با رویکرد خودبسندگی اکولوژیکی پایدار و کاهش انتشار کربن به بررسی راهکارهای طراحی فضاهای آموزشی با تاکید بر پیوند میان انسان، فرهنگ و محیط پرداخته است. ضرورت انجام این پژوهش از نیاز روزافزون به کاهش مصرف انرژی، بهینه سازی رفتارهای زیست‌محیطی و ارتقای آگاهی فرهنگی در میان نسل جدید ناشی می‌شود. مدارس به عنوان یکی از مهم‌ترین فضاهای آموزشی و اجتماعی، نقش اساسی در شکل‌گیری نگرش‌‌های زیست‌محیطی دارد و می‌تواند به بستری برای آموزش علمی مفاهیم پایداری و مسئولیت‌پذیری محیطی تبدیل شود. هدف اصلی این پایان‌نامه، ارائه الگویی بومی برای طراحی مدرسه‌ای پایدار در اقلیم کرمانشاه است که ضمن کاهش مصرف انرژی و انتشار دی‌اکسیدکربن، به ارتقای آگاهی فرهنگی و زیست‌محیطی دانش‌آموزان نیز منجر شود. طراحی در دو بخش فیزیکی و اجتماعی انجام شده است. در بخش فیزیکی، تمرکز بر استفاده از فناوری‌های غیرفعال، به‌ویژه دیوار ترومب ارتقا یافته با لایه‌های مواد تغییر فازدهنده و مصالح نوین مانند بتن و آلومینیوم بازیافتی بوده است. در بخش اجتماعی نیز با تکیه بر مفهوم اکولوژی فرهنگی، تلاش شد تا طراحی فضاها به گونه‌ای انجام شود که حس تعلق، مسئولیت‌پذیری و آگاهی محیطی دانش‌آموزان را تقویت گردد. بررسی پیشینه مطالعات نشان می‌دهد، رویکردهای پایداری در طراحی مدارس اغلب بر جنبه‌های فنی و انرژی تمرکز دارند و ارتباط میان فرهنگ، رفتار و معماری کمتر مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، پژوهش‌های جدید نشان می‌دهند که ترکیب ملاحظات فرهنگی با راهکارهای کاهش مصرف انرژی می‌تواند تاثیر چشمگیری بر پایداری حرارتی، کیفیت زندگی و رفتارهای محیطی داشته باشد. بر همین اساس، این پایان‌نامه به دنبال پاسخ به این سوال است که آیا می‌توان با تلفیق اصول اکولوژی فرهنگی و طراحی مبتنی بر کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی، به الگویی کارآمد برای مدارس خودبسنده از نظر انرژی و فرهنگ زیست‌محیطی دست یافت یا خیر.

   با افزایش روزافزون تقاضای جهانی برای انرژی و نگرانی‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی، توسعه و به‌کارگیری فناوری‌های نوین انرژی‌های تجدیدپذیر بیش از پیش ضرورت یافته است. در این میان، سیستم‌های فتوولتائیک حرارتی (PVT) که توانایی تولید هم‌زمان برق و گرما را دارند، به عنوان راهکاری موثر برای افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش انتشار آلاینده‌ها مطرح شده‌اند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار تجاری شبیه سازیANSYS Fluent ، به تحلیل و ارزیابی عملکرد حرارتی یک سیستم PVT مبتنی بر سیال خنک‌کننده پرداخته شده است. در این مطالعه، تاثیر پارامترهای مهمی همچون شدت تابش خورشیدی، دمای محیط، سرعت باد، دبی جرمی سیال خنک‌کننده و فاصله هوایی بین پوشش شفاف و پنل فتوولتائیک بر عملکرد سیستم بررسی شده است. مدل‌سازی با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم SIMPLE انجام گرفته و برای افزایش دقت، از روش Second Order Upwind در گسسته‌سازی معادلات بهره گرفته شده است. شبیه‌سازی‌ها در دو اقلیم متفاوت کرمانشاه (با آب‌وهوای گرم‌تر و خشک‌تر) و بخارست (با آب‌وهوای خنک‌تر و مرطوب‌تر) انجام شد تا تاثیر شرایط محیطی به‌صورت مقایسه‌ای مورد ارزیابی قرار گیرد. نتایج نشان می‌دهد که عملکرد حرارتی سیستم PVT به شدت تحت تاثیر شرایط اقلیمی است. در کرمانشاه، به دلیل دمای بالاتر و رطوبت کمتر، توان حرارتی سیستم حدود ?.? درصد بیشتر بوده و به ???? وات می‌رسد، در حالی که در بخارست توان حرارتی ???? وات محاسبه شد. همچنین، گرادیان دمای شدیدی در ناحیه انتقال حرارت از پنل به سیال خنک‌کننده مشاهده شده که این افت دما در اقلیم سردتر بخارست محسوس‌تر است. تحلیل توزیع جریان هوا در بالای پنل‌ها نشان می‌دهد که جابجایی طبیعی نقش موثری در تهویه و کاهش دمای سطح دارد، اما در اقلیم گرم‌تر، اتلاف حرارت تابشی سهم بیشتری از اتلاف حرارت کل را به خود اختصاص می‌دهد. علاوه بر این، نتایج حاکی از آن است که انتخاب بهینه پارامترهایی مانند سرعت سیال، فاصله هوایی و خواص ترموفیزیکی می‌تواند بازده نهایی سیستم را به طور چشمگیری بهبود بخشد. استفاده از سیال خنک‌کننده علاوه بر افزایش راندمان الکتریکی سلول‌های خورشیدی، امکان بازیابی گرمای جذب‌شده را برای مصارف گرمایشی فراهم می‌کند. بنابراین، سیستم‌های PVT در صورت طراحی بهینه و کنترل دقیق شرایط عملیاتی، می‌توانند به عنوان راهکاری کارآمد برای تامین همزمان انرژی الکتریکی و حرارتی در ساختمان‌ها، به ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک، نقش مهمی در توسعه پایدار و کاهش هزینه‌های انرژی ایفا کنند.

   این رساله به بررسی نقش انرژی خورشیدی در کاهش مصرف انرژی ساختمان پرداخته است، در قدم اول این پژوهش به بررسی روشنایی طبیعی ساختمان پرداخت شد و با اختصاص دادن 30 درصد بازشو به پوسته های خارجی بنا مقدار روشنایی طبیعی مطلوبی که در حد استاندارد LEED باشد برای ساختمان تامین گردید. در قدم بعدی عایق کاری جدارهای خارجی انجام گردید و مشخص شد استفاده از عایق های حرارتی می توانند نیاز ساختمان به انرژی را کاهش دهند در همین راستا پنجره های ساختمان نیز از حالت تک جداره به دو جداره تغییر کرد و با احداث دو مدل سایبان بر روی پنجره ها تلاش شد که مصرف الکتریسیته که جهت خنک سازی بنا استفاده می شد با این راهکار کاهش یابد. همچنین با استفاده از دیوار ترومب و ایجاد تهویه طبیعی در ساختمان مقداری دیگر از انرژی مصرفی در ساختمان کاهش یافت و در آخر با هوشمند سازی تجهیزات الکتریکی ساختمان، استفاده از تاسیسات سرمایی و گرمایی با راندامان بالا و جایگزین کردن آنها با سیستم ها با کارایی کمتر مقدار مصرف انرژی را کاهش داد. در نهایت با قرار دادن سلول‌های خورشیدی بر روی بام بخش زیادی از انرژی مورد نیاز ساختمان تامین و مقدار تولید کربن دی‌اکسید بنا نیز منفی شده است. در انتهای رساله اعتبارسنجی طراحی پژوهش صورت گرفت و ساختمان طراحی شده با ساختمان واقعی که هر دو در یک اقلیم و شهر قرار داشتند مقایسه شدند و نتایج نشان داد که با استفاده از راهکارهای استفاده شده در این پژوهش می توان مصرف برق ساختمان را 3 درصد افزایش و مصرف گاز را 86 درصد کاهش داد. کاهش کلی ساختمان با استفاده از راهکارهایی گفته شده 75 درصد می باشد. این رساله به بررسی نقش انرژی خورشیدی در کاهش مصرف انرژی ساختمان پرداخته است، در قدم اول این پژوهش به بررسی روشنایی طبیعی ساختمان پرداخت شد و با اختصاص دادن 30 درصد بازشو به پوسته های خارجی بنا مقدار روشنایی طبیعی مطلوبی که در حد استاندارد LEED باشد برای ساختمان تامین گردید. در قدم بعدی عایق کاری جدارهای خارجی انجام گردید و مشخص شد استفاده از عایق های حرارتی می توانند نیاز ساختمان به انرژی را کاهش دهند در همین راستا پنجره های ساختمان نیز از حالت تک جداره به دو جداره تغییر کرد و با احداث دو مدل سایبان بر روی پنجره ها تلاش شد که مصرف الکتریسیته که جهت خنک سازی بنا استفاده می شد با این راهکار کاهش یابد. همچنین با استفاده از دیوار ترومب و ایجاد تهویه طبیعی در ساختمان مقداری دیگر از انرژی مصرفی در ساختمان کاهش یافت و در آخر با هوشمند سازی تجهیزات الکتریکی ساختمان، استفاده از تاسیسات سرمایی و گرمایی با راندامان بالا و جایگزین کردن آنها با سیستم ها با کارایی کمتر مقدار مصرف انرژی را کاهش داد. در نهایت با قرار دادن سلول‌های خورشیدی بر روی بام بخش زیادی از انرژی مورد نیاز ساختمان تامین و مقدار تولید کربن دی‌اکسید بنا نیز منفی شده است. در انتهای رساله اعتبارسنجی طراحی پژوهش صورت گرفت و ساختمان طراحی شده با ساختمان واقعی که هر دو در یک اقلیم و شهر قرار داشتند مقایسه شدند و نتایج نشان داد که با استفاده از راهکارهای استفاده شده در این پژوهش می توان مصرف برق ساختمان را 3 درصد افزایش و مصرف گاز را 86 درصد کاهش داد. کاهش کلی ساختمان با استفاده از راهکارهایی گفته شده 75 درصد می باشد.

در این مطالعه به صورت عددی به بررسی انتقال حرارت و جریان سیال در میکروکانال‌های دایروی در حضور زائده‌های متخلخل و جامد پرداخته شده است. کلیه مراحل شبیه‌سازی از قبیل رسم هندسه، شبکه‌بندی و محاسبات در نرم افزار Comsol multyiphysics انجام شده است. از آب به عنوان سیال خنک‌کننده استفاده شده است.23 زائده‌ دایروی در 8 نمونه متخلخل و 6 نمونه جامد در میکروکانال مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. حجم زائده‌ها در تمامی نمونه‌ها ثابت است و در هر نمونه با افزایش قطر داخلی به ضخامت آن اضافه می‌شود. به علت ریز بودن کانال، برای جلوگیری از افت فشار زیاد،جریان سیال آرام است و بازه عدد رینولدز بین 100 تا 800 است. از معادلات دارسی-برینکمن-فورچهایمر برای شبیه‌سازی ناحیه متخلخل استفاده شده است. عدد ناسلت، افت فشار و ضریب عملکرد تمامی نمونه‌ها محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه شده است. در قطر داخلی یکسان موانع جامد، افت فشار بیشتری دارند. انتقال حرارت نمونه اول جامد از بقیه نمونه‌ها بیشتر است. در قطر داخلی یکسان نمونه‌های متخلخل ضریب عملکرد بهتری دارند. همچنین نمونه اول متخلخل بهترین ضریب عملکرد را دارد. به‌عبارتی این نمونه علاوه بر اینکه انتقال حرارت مطلوبی دارد، افت فشار زیادی به سیستم تحمیل نمی‌کند. پس این نمونه به عنوان نمونه بهینه انتخاب می‌شود و تاثیر تخلخل، نفوذپذیری و غلظت نانوسیال ‌Al203 را در این نمونه بررسی می‌کنیم. استفاده از زائده‌های جامد و متخلخل ضریب عملکرد بهتری به نسبت کانال بدون زائده دارد. در سیستم‌هایی که هم انتقال حرارت و هم افت فشار اهمیت دارد استفاده از زائده‌های متخلخل گزینه مناسبی است. و در سیستم‌هایی که افت فشار اهمیت بیشتری دارد   زائده‌های متخلخل گزینه مناسب‌تری است. استفاده از از نمونه‌های سوم، چهارم و پنجم جامد و نمونه‌های ششم، هفتم و هشتم متخلخل در سیستم‌هایی که انتقال حرارت اهمیت دارد، پیشنهاد می‌شود.   

   یکی از مهم­ترین منابع انرژی برای جهان خورشید است. انرژی خورشید را می­توان با استفاده از پنل­های خورشیدی فتوولتائیک به الکتریسیته تبدیل، و با استفاده از کلکتورهای خورشیدی از گرمای آن­ برای گرمایش استفاده کرد. راندمان تبدیل انرژی پنل­های خورشیدی به دلایل مختلف از جمله وجود گرد وغبار در مسیر پرتو نور آفتاب به پنل، آلوده شدن سطح پنل، جنس به کار رفته در تولید پنل­ها، بالا رفتن دمای پنل و ... کم است. افزایش دما یکی از دلایل مهم کاهش کارایی پنل­ها می­باشد که برای بهبود آن باید پنل­ها را با استفاده از روش­های مختلف خنک کرد. یکی از این روش­ها تعبیه­ی مجرای سیال در زیر پنل­ها می­باشد که علاوه بر کاهش دمای پنل، خود سیال نیز گرم شده و می­تواند مورد استفاده قرار بگیرد. در این مطالعه با استفاده از آب و نانوسیال دوست­دار محیط زیست گرافن و همچنین تعبیه­ی مجراهای موجی شکل در زیر یک پنل خورشیدی، عملیات خنک­کاری انجام شد.نتایج نشان دادند با استفاده از لوله­ی موج­دار و نانوسیال گرافن-آب می­توان به بازده 77 درصدی سیستم دست یافت. هدف اصلی این مطالعه بهینه­سازی گام موج مجرا، غلظت نانوذرات و عدد رینولدز است. پس از مدل­سازی سیستم فتوولتائیک-حرارتی که با نرم­افزار تجاری ANSYS Fluent پیاده­سازی شد، بهینه­سازی آن به کمک شبکه­ی عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک انجام گرفت. نتایج نشان داد که با کاهش گام موج و افزایش عدد رینولدز و غلظت نانوذرات، راندمان سیستم و افت فشار افزایش می­یابد که مورد اول مطلوب و دومی نامطلوب است. از این رو با استفاده از الگوریتم ژنتیک نشان داده شد برای هر یک از حالات مورد نظر طراح که شامل میزان اهمیت بازدهی سیستم و افت فشار در یک مسئله­ی بخصوص می­باشد، گام موج، عدد رینولدز و غلظت ذرات بهینه چه مقداری است. با افزایش اهمیت بازدهی نسبت به افت فشار، نتایج بهینه­سازی شامل گام موج کم­تر و غلظت و عدد رینولدز بالاتر می­باشد، درحالی که هرچه بر اهمیت افت فشار نسبت به راندمان افزوده شود، بهینه­سازی غلظت نانوذرات و عدد رینولدز کم­تر و گام موج بیش­تر را مشخص می­کند.

چکیده   تحقیق حاضر به بررسی و تحلیل انرژی و اگزرژی سیستم‌های خنک‌کننده دیسیکنت خورشیدی با هدف تامین شرایط آسایش حرارتی در ساختمان‌های مسکونی با بارهای داخلی بالا در سه شهر اهواز، بوشهر و رشت پرداخته است. با توجه به افزایش تقاضای انرژی در ساختمان‌ها و چالش‌های زیست‌محیطی ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی، استفاده از سیستم‌های نوین و پایدار در زمینه تهویه مطبوع، بیش از پیش اهمیت یافته است. بر این اساس، سیستم‌های خنک‌کننده دیسیکنت که براساس جذب رطوبت عمل می‌کنند, به عنوان یک راهکار کارآمد جهت بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش اثرات زیست‌محیطی معرفی شده‌اند.نتایج به‌دست آمده نشان‌دهنده پتانسیل بالای سیستم‌های خنک‌کننده دیسیکنت می‌باشد. در این تحقیق، COP ضریب عملکرد حداکثر برابر 0.404 برای سیستم در دماهای 15 درجه سانتی‌گراد ثبت شد. همچنین، در دماهای 35 و 45 درجه سانتی‌گراد COP به ترتیب به 0.32 و 0.33 کاهش یافته است، که نشان‌دهنده عملکرد بهتر این سیستم در شرایط دمایی پایین‌تر می‌باشد. تحلیل‌ها همچنین تاکید می‌کنند که ظرفیت خنک‌کننده در دماهای 28 تا 40 درجه سانتی‌گراد در بوشهر، 18.2 تا 20.6 کیلووات و در اهواز بین 19.5 تا 21.5 کیلووات متغیر است.این تحقیق ضمن ارائه یک نقشه راه برای انتخاب مقادیر بهینه پارامترهای طراحی، امید دارد که راهکارهای عملی را برای تامین آسایش حرارتی در مناطق گرم و مرطوب ارائه دهد. به‌طور کلی، نتایج حاکی از بهبود عملکرد سیستم‌های تهویه مطبوع و تحقق شرایط آسایش حرارتی در ساختمان‌های مسکونی با استفاده از مواد جاذب و انرژی خورشیدی است. واژگان کلیدی: سرمایش دیسیکنت خورشیدی، آسایش حرارتی، تحلیل انرژی و اگزرژی، ساختمان‌های مسکونی، اقلیم‌های گرم و مرطوب   

در سال‌های اخیر بستر سیال به عنوان تجهیزی با ویژگی‌های مناسب مانند توزیع دمای یکنواخت، اختلاط مناسب فازها، نرخ انتقال حرارت بالا و... در صنایع مختلف مورد توجه قرار گرفته است. یکی از روش‌های موثر برای افزایش کارایی این بسترها، استفاده از جریان نوسانی است. این روش با تغییر در میزان هوای ورودی، به بهبود همگنی بستر و حذف مناطق غیرفعال و ساکن (نقاط مرده) در ذرات کمک می‌کند. با وجود تحقیقات گسترده‌ای که در زمینه شبیه‌سازی بسترهای متداول انجام شده است، تحقیقات کمتری بر روی بسترهای نوسانی صورت گرفته است. در این پایان‌نامه، جریان دوفاز گاز-ذره در بستر سیال فواره‌ای با هندسه مستطیلی و جریان هوای ورودی نوسانی به‌صورت عددی بررسی شد. برای شبیه‌سازی این مسئله، از ترکیب روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و روش المان گسسته (DEM) استفاده گردید. برای کاهش هزینه‌های محاسباتی، هندسه به‌صورت شبه‌دوبعدی با عمق 6 ذره تعریف شد. مدل‌سازی مسئله به‌صورت گذرا صورت گرفت؛ به‌طوری‌که ابتدا تعداد مشخصی از ذرات در ارتفاع معینی از بستر قرار داده شدند و سپس گاز با سرعت مشخص‌شده و به‌صورت نوسانی به بستر تزریق شد. در این پژوهش، نوسانات جریان به سه شکل موج مربعی، سینوسی و دندان‌اره‌ای اعمال گردید و فرکانس‌های ?، ? و ?? هرتز مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که زمانی که در بستر، گازهای سیال‌کننده (جانبی) حضور دارند، اعمال جریان نوسانی در فواره می‌تواند در هر سه فرکانس و هر سه شکل موج تاثیرات مثبتی در حذف نقاط مرده و گردش ذرات داشته باشد. نشان داده شد که فرکانس 10 هرتز و شکل موج مربعی بهترین نتایج را به خود اختصاص دادند. به طور مثال در بستر سیال فواره‌ای با فرکانس 10 هرتز، مسافت طی شده ذرات به ترتیب 81/12، 99/5، 97/5درصد برای شکل موج‌های مربعی، سینوسی و دندان اره‌ای بهبود پیدا کردند. به طور مشابه در زمینه حذف نقاط مرده، بهبودهای 55، 35 و 30درصدی مشاهده شد. در بسترهای مستطیلی، مشخص شد که حذف گازهای سیال‌کننده تاثیرات منفی قابل‌توجهی بر گردش ذرات و افزایش نقاط مرده دارد. به طوری که نسبت نقاط مرده از 5/0درصد به 7/7درصد از کل ذرات افزایش یافت. در نهایت برای بررسی اثر حضور گازهای سیال‌کننده، چیدمان‌های مختلف با سرعت‌های متغیر فواره و گاز سیال‌کننده مورد بررسی قرار گرفت. در این چیدمان‌ها در هر مرحله مقدار سرعت فواره کاهش و به طور همزمان مقدار سرعت گازهای سیال‌کننده جانبی افزایش یافت، به طوری که در تمامی مراحل دبی کل گاز ورودی ثابت باقی بماند. نتایج نشان داد در دو چیدمانی که سرعت گاز سیال‌کننده به بیشترین مقدار خود رسید، مقدار نقاط مرده به صفر رسیدند، ذرات بهتر ترکیب ‌شدند و همگنی در ترکیب ذرات افزایش یافت. در بهترین چیدمان ورودی گازها، اعمال جریان نوسانی مربعی با فرکانس 10 هرتز باعث بهبود 55/1درصدی در متوسط مسافت طی شده ذرات شد. در این پژوهش نشان داده شد که با اعمال جریان نوسانی و تنظیم سرعت ورودی گازها، می‌توان عملکرد هیدرودینامیکی بستر را بهبود بخشید، بدون آنکه نیاز به تغییرات در هندسه سیستم یا دبی کل ورودی باشد.   

   با توجه به استفاده روزافزون از تجهیزات الکترونیکی (نظیر پردازنده‌های مرکزی) و قدرت پردازش بالا در دستگاه‌های جدید، مدیریت حرارت این تجهیزات امری ضروری است، خصوصا در پردازش داده‌هایی با حجم بالا، می‌بایست دمای پردازنده در محدوده امن دمایی 60 تا 80 درجه سلسیوس حفظ شود و این دما نباید از محدوده ناامن 90 درجه سلسیوس تجاوز کند. در این پایان‌نامه سعی شده است که دستگاهی شبیه به تجهیزات الکترونیکی متداول شبیه سازی شود. به همین منظور از یک گرمکن صفحه ای آلومینومی استفاده شده است. به منظور مدیریت حرارتی این گرمکن از ترکیب یک خنک‌کننده تجاری مبتنی بر لوله‌های حرارتی و ماده تغییرفازدهنده استفاده شده است تا گرمکن در محدوده امن دمایی (60 تا 80 درجه سلسیوس) و یا در شرایط پایین‌تر از دمای غیرامن(90 درجه سلسیوس) کار کند. در مجموع 40 آزمایش درمحدوده توانی 5 تا 70 وات انجام شده است و از موم مصنوعی زنبور عسل به عنوان ماده تغییر فازدهنده استفاده شده است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهدکه، حضور ماده تغییر فازدهنده در بخش کندانسور لوله حرارتی،گرمای سطح گرمکن را برای توان‌های پایین، دفع می‌کند و دمای سطح گرمکن را در محدوده امن دمایی حفظ می‌کند به طوری که برای توان های 5، 10، 15و20 وات به ترتیب کاهش دمای 50?، 34?، 23? و 6? را به همراه دارد. همچنین برای توان‌های بالا، تاخیر زمانی 100 تا 127 دقیقه ای، در رسیدن به دمای امن و غیرامن ایجاد می‌کند. به دلیل عدم استفاده از سامانه اجباری خنک‌سازی، هیچ‌گونه انرژی الکتریکی مصرف نمی‌شود و نویزی نیز تولید نمی‌شود. حضور ماده تغییر فازدهنده در بخش کندانسور سبب می‌شود دمای سایر المان‌های مجاور پردازنده در محدوده30 درجه سلسیوس باقی بماند که افزایش عمر کاری آن‌ها را به دنبال دارد. از این سامانه خنک کننده می‌توان برای قطعات الکترونیکی با توان مصرفی   5 تا 35 وات استفاده شود و دمای قطعه در محدوده امن حفظ شود. کلیدواژه‌ها: قطعات الکترونیک، پردازنده مرکزی، لوله حرارتی، پره، ماده تغییر فازدهنده

   شناسایی الگوهای جریان دوفازی و مشخصات فیزیکی حباب تیلور از مهم‌ترین پارامترهای طراحی تاسیسات صنعتی برای جریان دوفازی گاز- مایع است. همچنین شناخت ویژگی‌های جریان دوفازی جهت بهبود بهره‌برداری از چاه‌های نفت و بهینه‌سازی فرایند تعمیر و نگه‌داری خطوط انتقال جریان با هدف تمیز شدن خطوط لوله همراه با کاهش هزینه‌های آن در صنایع نفت و گاز و در دیگر صنایع مختلف از قبیل خنک‌کاری تراشه‌های شیمیایی و الکترونیکی حائز اهمیت است. این پژوهش با هدف تحلیل الگوهای جریان حبابی، به دست آوردن نقشه الگوهای جریان دوفازی آب و هوا با استفاده از آزمایش‌های تجربی و بررسی اثر جریان نوسانی گاز بر روی مشخصه‌های میدان جریان تیلور (طول و سرعت حباب تیلور) تحت شرایط ورودی مختلف دو فاز آب و هوا به صورت جریان همسو رو به بالا انجام گرفته است. محدوده سرعت ظاهری فاز مایع و گاز به ترتیب m/s 28/0 - 12/0 و m/s 25/0- 05/0 و علاوه بر حالت بدون نوسان، با فرکانس جریان نوسانی Hz 4 - 25/0 مطالعه شده است. در این مطالعه، با بررسی بیش از 100 سرعت ظاهری مختلف برای فازها، سه الگوی حبابی، اسلاگ و چرن مشاهده و نقشه الگوی جریان دو فازی آب و هوا رسم گردید. همچنین اثر جریان نوسانی گاز بر طول حباب تیلور در 150 آزمایش مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نتایج این مطالعه نشان داد که با افزایش جریان نوسانی گاز و زیاد شدن فرکانس، طول حباب تیلور به طور محسوسی کاهش می‌یابد. به طوری که در فرکانس‌های 25/0، 5/0، 1، 2 و 4 هرتز به ترتیب بیشینه طول حباب مشاهده شده در سرعت مایع 12/0 متر بر ثانیه و سرعت گاز 25/0 متر بر ثانیه 5/455، 367، 1/313، 3/286 و 2/244 میلی‌متر می‌باشند. همچنین در یک فرکانس ثابت، با افزایش سرعت ظاهری فاز گاز، طول حباب تیلور افزایش می‌یابد. به عنوان مثال در فرکانس ثابت 1 هرتز و سرعت مایع 12/0 متر بر ثانیه با افزایش سرعت گاز از 10/0 به 25/0 متر بر ثانیه طول حباب از 8/147 میلی‌متر به 1/313 میلی‌متر افزایش یافت. علاوه بر این، در این پژوهش به کمک پردازش تصویر، سرعت حرکت حباب تیلور به ازای 15 سرعت ظاهری مختلف با استفاده تکنیک سرعت سنجی اندازه‌گیری و تعیین شد. مقایسه معادله خطی به دست آمده با مطالعات پیشین نشان داد که رابطه پیشنهادی از دقت برازش مناسبی برخوردار است. نتایج کار حاضر ثابت می‌کند که تکنیک جریان نوسانی گاز، کاهش طول و سرعت حرکت حباب­های تیلور را امکان‌پذیر می­کند که برای کاربردهای آینده صنعتی در واکنش‌های گاز- مایع مفید خواهد بود.

چکیده: با توجه به محدودیت های منابع معدنی در زمین و افق دوردست برای حیات بلند مدت در این سیاره، حفظ و نگهداری از مصالح در برابر آسیب و نابودی در جوامع صنعتی بسیار اهمیت پیدا می کند. از طرفی روند رو به رشد صنعتی شدن زندگی بشر سهم بخش های صنعتی را در سبد مالی دولت ها افزایش داده است و دولت ها مجبور هستند برای رسیدن به سطح دلخواه صنعت سالانه حجم زیادی از منابع مالی خود را روانه بازار صنایع کنند. سایش یکی از اصلی ترین رویدادهای ویرانگر در بخش انتقال سیالات در صنایع می باشد. به ویژه در زمانی که بحث جریان سیالات دوفازی و چندفازی در میان باشد. بدیهی ست کشورهایی که انتقال سیالات پالایشگاهی، نیروگاهی، نفتی وگازی و ... شاهرگ حیاتی آنان به شمار می رود بیشتر از سایرین درگیر این پدیده در صنایع خود هستند. امروزه شبیه سازی های نرم افزاری به شدت با تحقیقات آزمایشگاهی رقابت می کنند. چرا که تحقیقات آزمایشگاهی باوجود تمام مزایا و برتری های ذاتی خود معایبی چون   هزینه های بالا دارند. از سوی دیگر افزایش روزافزون قدرت سیستم های رایانه ای برای تحلیل و شبیه سازی یک پشتوانه قدرتمند می باشد. این تحقیق یک شبیه سازی به کمک روش های عددی می باشدکه در آن یک زانویی 90 درجه به عنوان قطعه نمونه (که یکی از پرآسیب ترین اتصالات صنعتی است) در نظر گرفته شده است. برای انجام شبیه سازی مورد نظر از یک مدل دینامیکی سیال محاسباتی همراه با روش سلول مجزا استفاده شده است. سیال پیوسته و ذراتی که در ورودی   زانویی به درون جریان تزریق می شوند، در هندسه های مختلفی شبیه سازی شدند. مدل شبیه سازی نهایی شامل مدل سایشی مک لوری- با استناد به نتایج حاصل از اعتبار سنجی- می باشد. ذرات با روش لاگرانژی همراه با برخوردهای تصادفی   مدل بازگشتی گرانت-تاباکف ردیابی می شوند. برای اطمینان از درستی این انتخاب از یک اعتبارسنجی دیگر هم در این بخش استفاده شده است. با در نظر گرفتن این امر که ممنتوم ذرات نقش مهمی در سایش دارد، در این تحقیق   سعی شده است که با دورانی کردن خطوط جریان آب، ذرات تزریق شده ممنتوم خود را از دست دهند. از این رو تغییراتی در همین راستا در هندسه زانویی ایجاد شد. ماحصل این تحقیق نشان می دهد که تغییر هندسه زانویی سبب کاهش ممنتوم ذرات در هنگام برخورد با سطوح داخلی می شوند تا حدی که عمر زانویی را در حالت استفاده از پره های مارپیچ درونی، در حدود 8 برابر افزایش می دهد. کلید واژه: سایش، زانویی، پره های مارپیچ، دینامیک سیالات محاسباتی، اویلر لاگرانژ، ردیابی ذرات   

  جداسازی جریانهای گاز- جامد در بسیاری از صنایع یک فرایند مهم به شمار میرود. جداسازهای سیکلونی متداولترین وسایل برای جدا کردن ذرات جامد از جریانهای گازی هستند که این امر بیانگر اهمیت مطالعه و پژوهش در جهت افزایش بازده و کاهش انرژی مصرفی در آنها از طریق کاهش افت فشار است. در همین راستا، پژوهش حاضر با هدف افزایش راندمان جداسازی یک سیکلون گازی استاندارد، از یک ورودی اضافی برای ورود جریان به سیکلون استفاده میکند. به منظور یافتن ارتفاع بهینه، این ورودی اضافی در چهار ارتفاع مختلف در امتداد طول سیکلون شامل ارتفاعهای D95/0، D 4/1، D 5/1 و D 95/1 (D قطر بخش استوانهای سیکلون است) اضافه گردید و نتایج حاصل برای دو حالت آرایش جریان ورودی به دست آمد: افزایش جریان ورودی و تقسیم جریان ورودی. در حالت افزایش جریان ورودی، علاوه بر مقدار هوای آلودهای که از طریق ورودی اصلی به سیکلون وارد میشد (معادل با جریان تغذیه در سیکلون فاقد ورودی اضافی)، یک دبی هوای اضافی (20 درصد دبی ورودی اصلی) نیز از ورودی اضافی تزریق گردید. به عبارتی مجموع دبی هوای آلودهی ورودی به سیکلون 20درصد بیشتر از نرخ جریان ورودی به سیکلون فاقد ورودی اضافی بود. در حالت تقسیم جریان، بخشی از جریان تغذیه (33/83 درصد) از ورودی اصلی و بخشی از آن (67/16درصد) از ورودی اضافی تزریق شد بنابراین مجموع دبی هوای آلوده ورودی به سیکلون، با جریان تغذیهی ورودی به سیکلون فاقد ورودی اضافی برابر بود. از مدل آشفتگی تنش رینولدز برای حل معادلات میانگینگیری شدهی ناویر- استوکس و از رویکرد اویلر- لاگرانژ و مدل فاز گسسته برای تعقیب ذراتی با قطر یکنواخت از 1/0 تا 8/1 میکرون به عنوان فاز گسسته استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر دو حالت آرایش جریان ورودی، قرارگیری ورودی اضافی در ارتفاع D 95/0 بیشترین تاثیر مثبت را بر راندمان جداسازی ذرات دارد به طوری که در حالت افزایش جریان، راندمان جداسازی تا 8/28 درصد و در حالت تقسیم جریان تا 6/19 درصد برای ذراتی با قطر 5/0 میکرون، نسبت به سیکلون فاقد ورودی اضافی افزایش یافت. همچنین میزان افزایش راندمان نسبت به سیکلون فاقد ورودی اضافی، در همهی موارد برای ذرات کوچکتر از یک میکرون، بیشتر از ذرات بزرگتر بود.

     افزایشانتقال حرارت همواره یکی از موضوع­های موردعلاقه پژوهشگران بوده است و پدیده جریاندوفازی جوشش در کانال‌های عمودی به دلیل بالا بودن ضریب انتقال حرارت و استفاده دررآکتورهای هسته­ای از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. در این رآکتورها در صورت دفعنامناسب حرارت و افزایش دمای دیوار، قلب رآکتور دچار حادثه شده و اصطلاحاً شارحرارتی بحرانی یا در نوع جریان مادون سرد جوشش انحراف از جوشش هسته­ای رخ داده کهتلاش­ به منظور پیش­بینی و بهبود آن به منظور جلوگیری از آسیب­های ناشی از رخ دادناین پدیده بسیار ضروری به نظر می­رسد. در پایان نامه حاضر جریان جوشش مادون سرد آبو فروسیال (نانوسیال مغناطیسی) در یک لوله­ی عمودی به طول 2 متر و قطر 15.4 میلی­متر،تحت شار حرارتی ثابت روی دیوار به صورت دائم، در حالت دو بعدی با استفاده از نرمافزار Ansys Fluent به صورت عددی موردبررسی قرار گرفته است. برای شبیه­سازی مدل جریان دو فازی از مدل اویلرین، برای مدل­سازیفرآیند جوشش روی دیوار از مدل RPIو برای مدل­سازی آشفتگی از مدل SST k-?

جابه جایی دریچه ها برای آسایش داخلی ساختمان 

   طراحی مناسب گیرنده‌های خورشیدی و افزایش عملکرد حرارتی آن‌ها، یکی از موضوعات مهم روز به شمار می‌رود. در این پایان نامه، با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت 19.2، یک نیروگاه دودکش خورشیدی در حالت سه بعدی به صورت پایا و برای شرایط آب‌وهوایی شهرکرمانشاه شبیه‌سازی شد و تاثیر ابعاد هندسی کلکتور مانند ارتفاع و شعاع کلکتور، تابش خورشید و دمای هوای محیط بر نرخ جریان جرمی، دما و فشار هوا در دودکش، توان خروجی، بازده حرارتی و بازده کل نیروگاه و نیز توزیع کانتورهای سرعت، دما و فشار مطالعه شد. در این مطالعه، ارتفاع کلکتور 2 تا 8 متر، شعاع کلکتور 100 تا 400 متر، ارتفاع دودکش 2 متر، شعاع دودکش 4 متر، تابش خورشید 400 تا 1000 وات بر متر مربع در نظر گرفته شد. افزایش تابش خورشید، منجر به افزایش دبی جرمی جریان در دودکش می‌شود. افزایش دمای محیط باعث کاهش سرعت جریان سیال و در نتیجه توان خروجی می‌شود. بین شار حرارتی و توان خروجی نیروگاه رابطه مستقیم وجود دارد به طوری‌که با افزایش (کاهش) تابش خورشید، توان خروجی نیز افزایش (کاهش) و بازده حرارتی نیروگاه دودکش خورشیدی افزایش می‌یابد. افزایش شعاع کلکتور باعث افزایش دبی جرمی جریان و در نتیجه توان خروجی نیروگاه می‌شود، اما افزایش ارتفاع کلکتور با توان رابطه‌ی عکس دارد. با افزایش شعاع و یا ارتفاع کلکتور، بازده کل نیروگاه کاهش می‌یابد. تغییر شعاع کلکتور از 100 متر تا 400 متر برای شار حرارتی تابش خورشید 800 وات بر متر مربع، موجب افزایش توان خروجی به میزان 6/93 درصد می‌شود.    واژگان کلیدی: عملکرد حرارتی، نیروگاه‌ دودکش خورشیدی، انرژی خورشیدی، شبیه‌سازی عددی   

  در پایان­نامه حاضر جریان پایا و گذرای خون در مدل

متاسفانه امروزه بیماران زیادی از ناهنجاری های سیستم عصبی رنج می برن. در برخی از این بیماران اعمال عمل حراحی برای حیات ضروری است. ولی پزشک برای انجام این جراحی ها نیاز به به تصویری واضح از مغز است که موقعیت این ناهنجاری ها را نشان دهد.یکی از چالش های مهم در این جراحی ها ارائه ی تصویری واضح به جراح برای تشخیص صحیح این بیماری هاست.دو تکنیک تصویربرداری غیر تهاجمی از مغز عبارتند ازالکتروفالسفالوگرافی و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی.اما این دو تکنیک به ترتیب دارای محدودیت رزولوشن مکانی و محدودیت رزولوشن مکانی هستند و به ترتیب دارای رزولوشن زمانی خوب و رزولوشن مکانی خوبی هستند.ویژگی های مکمل این دو روش انگیزه ای برای ترکیب این دو روش و ارئه ی ابزار غیر تهاجمی و توانمند برای ترکیب جنبه های فیزیولوژی و همودینامیک عملکرد مغز و دانشتن تصویری واضح از آن برای معالجه ی بیماری هاست.جمع آوری همزمان این دو روش و ترکیب این داده ها یک روش غیر تهاجمی برای مطالعه ی عملکرد مغز و تشخیص بخش های آسیب دیده است.هدف این تحقیق ارائه ی یک روش برای ادغام داده ها به منظور بالا بردن دقت روش های موجود است. که در آن حداکثر اطلاعات موجود در هر دو داده حفظ شود. در این روش از معیار همگامی فاز محلی پویا از سری زمانی داده های تصویربرداری رزونانس عملکردی از مغز  روش های اندازه گیری همگامی چند متغییره برای تحلیل سیگنال های مغزی الکتروفالسفالوگرافی چند کاناله استفاده می شود.

چکیده: فرآیندهای صنعتی که شامل گرمایش و سرمایش انواع سیالات در حال جریان در داخل مجاری هستند بسیار گسترده بوده و امروزه بیانگر برخی از متداول­ترین و مهم­ترین فرآیندها در مهندسی هستند. در واقع، در مهندسی گرما، جابجایی اجباری احتمالا یکی از موثرترین و پراستفاده­ترین ابزارهای انتقال حرارت است. فلزات در شکل جامد خود دارای هدایت حرارتی بسیار بالایی نسبت به سیالات هستند، به­همین دلیل انتظار می­رود که سیالات حاوی ذرات جامد معلق فلزی یا اکسید فلزی دارای هدایت حرارتی بیشتری نسبت به سیالات خالص باشند. در کار حاضر به­صورت تجربی اثر میدان مغناطیسی بر جریان سیال و انتقال حرارت یک نانوسیال در لوله مطالعه می­شود و نانوسیال مورد استفاده از نوع نانوسیالات مغناطیسی اکسید آهن Fe3O4   همراه با سیال پایه آب مقطر است. پس از طراحی سامانه آزمایشگاهی، آزمایشات انجام شده جهت بررسی تاثیر متغیرهای اصلی عملیاتی از قبیل ولتاژ در برقراری میدان الکتریکی اعمال شده با یک جریان متناوب (V)، غلظت نانوسیال (C)   و شدت جریان سیال ورودی به لول? تحت میدان(Q)   بر اختلاف دمای ورودی و خروجی نانوسیال عبوری از کانال بر اساس طراحی آزمایشات با روش سطح پاسخ و بر پای? مدل Box-Behnken انتخاب شده است. مقادیر متغیرها در بررسیِ اثر ولتاژ اعمالی، 40، 80 و 120 ولت، غلظت نانوذرات در محلول 0 ، 02/0 و 04/0 گرم بر لیتر و شدت جریان سیال 180، 360 و 540 لیتر بر ساعت هستند. بر اساس طراحی انجام شده 15 آزمایش برای بررسی اثرات متغیرهای مستقل بر پاسخ سیستم انجام شد و یک رابطه برای اختلاف دمای دو سر کانال بدست آوردیم و همان­طور که مشاهده شد، تمامی پارامترهای مورد بررسی بر اختلاف دمای دو سر کانال موثر هستند به­طوری که با افزایش ولتاژ و غلظت و در عین حال کاهش شدت جریان، اختلاف دما افزایش یافته است.    کلمات کلیدی: انتقال حرارت، نانوسیال، میدان مغناطیسی، جریان سیال.   

  شبیه­سازی جریان­های چند فازی و مطالعه نشست ذرات

چکیده در مطالعه حاضر به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در حفره مربعیمتخلخل اشباع شده از نانوسیال آب اکسید آلومینیوم پرداخته شده است. هندسه موردبررسی شامل یک حفره مربعی با دو دایره داخلی است . دمای دایره ­های داخلی ثابت،گرم و سرد می­باشد. دمای دیواره های عمودی به صورت سینوسی تغییر می­کند های افقی نیز عایق می­باشند. نانوسیال به صورت تک فاز مدل سازی شده است. برایجریان سیال در محیط متخلخل نیز از مدل دارسی برینکمن فورچهیمر استفاده شده است. نتایجتحقیق شامل بررسی اثرات پارامترهای عدد رایلی، عدد دارسی، درصد حجمی نانوذرات،عدد ناسلت میانگین، عدد ناسلت محلی، پروفیل­های سرعت و دمای بی بعد و خطوط جریانفاصله بین مرکزهای دایره­های داخلی، و استفاده از نانوذرات مختلف و همچنین اختلاف فاز دیواره­ها بر رویجابحایی طبیعی   خطوط جریان و دمای بی بعد به سمت نیمه بالایی دیواره سرد و نیمه پایینی دیواره گرم متمایل می­شود.می­باشد. نتایج نشان داد افزایش عدد رایلی و دارسی سبب بهبود انتقال حرارت جابجایی و به تبع آن باعثافزایش عدد ناسلت و سرعت جریان در محفظه می­شود. با افزایش عدد رایلی و بهبود افزایش کسر حجمی نانوذرات باعث افزایش لزجت نانوسیالو کاهش سرعت نانوسیال در محفظه می­شود و افزایش نیروی شناوری می­شود. افزایکسر حجمی نانوذرات در اعداد رایلی و دارسی تاثیرات متفاوتی بر روی عدد ناسلتمیانگین دارد در اعداد رایلی کوچک و دارسی بالا افزایش کسر حجمی نانوذرات سببافزایش عدد ناسلت می­شود اما با افزایش عدد رایلی از تاثیر افزایش کسر حجمی نانوذرات کاسته شده و در برخی از اعداد رایلی و دارسی مختلف تاثیر متفاوتی بر انتقال حرارت و عدد ناسلت دارد.افزایشو دارسی سبب کاهش عدد ناسلت می­شود. افزایش فاصله بین دایره­های داخلی در اعداداختلاف فاز دیواره سرد سبب افزایش عدد ناسلت دیواره گرم می­شود. از بین نانوذراتاستفاده شده نانوذرات مس به دلیل داشت هدایت حرارتی بیشتر، عملکرد بهتری در بهبودانتقال حرارت دارند  

تولید آزمون با استفاده از روش‌های قطعی به دلیل استفاده از عقب‌گرد بسیار زمان‌بر هستند. روش‌های تولید آزمون مبتنی بر شبیه‌سازی   مدار را فقط در مسیر روبه‌جلو تحلیل می‌کنند و همین موضوع باعث محبوبیت آن‌ها شده است. روش‌های تصادفی تولید آزمون که از روش‌های مبتنی بر شبیه‌سازی محسوب می‌شود زمان کوتاهی برای تولید آزمون دارد، اما تعداد بردارهای آزمون تولیدشده در روش‌های تصادفی زیاد است. استفاده از شاخص پوشش اشکال برای بررسی شایستگی بردارهای آزمون و هرس کردن بردارهای آزمونی که کارایی کافی ندارند راه حلی مناسب در کاهش تعداد این بردارها است. اما محاسبه شاخص پوشش اشکال برای هر بردار آزمون نیازمند شبیه‌سازی اشکال است که فرآیندی زمان‌بر است. همچنین الگوریتم ژنتیک بدلیل جستجوی بهینه‌ای که روی فضای بزرگی از بردارهای آزمون انجام می‌دهد می‌تواند به یک مجموعه آزمون بسیار فشرده برسد. اما این روش هم که مبتنی بر شبیه‌سازی است، بدلیل استفاده از شاخص پوشش اشکال به عنوان تابع برازندگی نیازمند شبیه‌سازی اشکال است که زمانبر است. هدف اصلی این پایان‌نامه کاهش زمان تولید آزمون روش‌های مبتنی بر شبیه‌سازی با حفظ کیفیت آن‌ها برای مدارات ترکیبی است. ایده این پایان‌نامه بررسی شایستگی بردارهای آزمون با استفاده از یک شاخص جدید مبتنی بر سیستم احتمالاتی است که محاسبه‌ی آن سریع و کم هزینه است. برای ارزیابی دقت این شاخص شایستگی پیشنهادی از مفهوم همبستگی آماری استفاده شد که نتایج نشان داد همبستگی بین شاخص شایستگی پیشنهادی و شاخص پوشش اشکال برای تمام مدارات وجود دارد و برای 6 مدار از 10 مدار ISCAS85 این همبستگی بزرگتر از 7/0 بود که همبستگی زیاد را نشان می‌دهد. نتایج استفاده از شاخص شایستگی پیشنهادی در روش‌های تولید آزمون مبتنی بر شبیه‌سازی نشان داد که می‌توان روش پایه هرس کردن بردارهای آزمون   با حفظ کیفیت تولید آزمون   به طور متوسط 86% تسریع بخشید و روش پایه تولید آزمون مبتنی بر الگوریتم ژنتیک را با متوسط یک بردار آزمون بیشتر به طور متوسط % 85/49 تسریع بخشید.   

مطالعه عددی اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی جریان نانوسیال در یک میکروکانال 

<  gt;بررسی عملکرد ترمودینامیکی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم گرم کننده آب با مبرد N2O</P>  

  چکیده:در سرتاسر جهان حدود 30% انتشار گازهای گلخانه‌ای و حدود 40% مصرف انرژی مربوط به بخش ساختمان است. بنابراین بهبود عملکرد ساختمان می‌تواند نقشی حیاتی در مقابله با تغییرات آب‌وهوا و از بین‌رفتن منابع داشته‌باشد. روش‌های بهینه‌سازی پس از حذف متغیرهای کم‌اهمیت با استفاده از تحلیل حساسیت فراگیر و در نتیجه کاهش فضای جستجو، می‌توانند در رساندن مصرف انرژی ساختمان به مقدار بهینه، موثرتر باشند. در این پایان‌نامه، ابتدا به منظور شناسایی متغیرهای ورودی که تاثیر زیادی بر مصرف سالانه انرژی یک ساختمان اداری موجود و آسایش حرارتی ساکنان آن دارند، دو روش تحلیل حساسیت به نام‌های یک عامل در زمان (OFAT) و تحلیل واریانس (ANOVA) بر خروجی‌های یک مدل اعتبارسنجی‌شده از ساختمان اداری مورد مطالعه اعمال شده‌اند تا به مهندسان و مدیران انرژی ساختمان کمک شود که بهترین تصمیم را در مورد شگردهای اصلاحی اتخاذ نمایند. این متغیرهای خروجی عبارتند از: مصرف سالانه برق و گاز و نیز متوسط قدرمطلق PMV (نظر متوسط پیش‌بینی شده). متغیرهایی به عنوان ورودی انتخاب شدند که به راحتی برای ساختمان مورد مطالعه قابل تغییر هستند، که عبارتند از: دمای تنظیم‌شده برای گرمایش و سرمایش، نرخ‌های نفوذ و تهویه هوا، دمای آب ورودی به فن‌کویل برای گرمایش و سرمایش و ضریب کلی انتقال حرارت دیوارهای خارجی. سپس با استفاده از بهینه‌سازی مبتنی بر شبیه‌سازی ساختمان، سعی شده‌است در حالی که آسایش حرارتی در محدوده قابل قبول حفظ شود، نیاز انرژی ساختمان کاهش یابد. با توجه به این که این مهم، نیازمند اتصال مستقیم الگوریتم بهینه‌سازی با یک مدل شبیه‌سازی است، هزینه محاسباتی آن بسیار زیاد خواهد بود. به منظور غلبه بر این مشکل، این پایان‌نامه یک روش بهینه‌سازی که مبتنی بر ترکیبی از مدل‌های رگرسیونی با یک الگوریتم بهینه‌سازی تکاملی چندهدفه (NSGA-II) است را توصیف می‌کند که برای ساختمان تحت مطالعه به‌کار رفته‌است. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهند که روش به‌کار رفته، ضمن آنکه آسایش حرارتی ساکنان را در محدوده قابل قبول نگه می‌دارد، می‌تواند مصرف سالانه برق و گاز ساختمان را به ترتیب تا 88% و 39% کاهش دهد.  کلمات کلیدی: مصرف انرژی ساختمان؛ آسایش حرارتی ساکنان؛ تحلیل حساسیت؛ یک عامل در زمان (OFAT)؛ تحلیل واریانس (ANOVA)؛ مدل جایگزین رگرسیونی؛ بهینه‌سازی چندهدفه (NSGA-II)

<  gt;شبیه سازی کامپیوتری دیوار ترومپ برای گرمایش ساختمان مسکونی</P>

   در این پژوهش به مدل سازی سلول فوتولتاییک با دو دیود پرداخته شد. با توجه به پارامتر­های مساله و معادلات موجود هفت پارامتر به عنوان پارامترهای مجهول شناخته شد. این پارامتر­ها با روش عددی گام نزولی تعیین شدند. در ادامه با استفاده از معادلات حاکم یک مدل ریاضی ایجاد شد و مدل توسط نرم­افزار متلب کد نویسی و تهیه شد. کد تهیه شده مورد اعتبار سنجی قرار گرفته و نتایج با کارهای معتبری که در این زمینه انجام شده بود مطابقت داده شد. پس از اطمینان از اعتبار کد به بررسی پارامترهای مختلف بر روی میزان جریان و توان در یک آرایه فوتوولتاییک پرداخته شد. در انتها به بهینه­سازی پارامتر­های مساله پرداخته شد. برای تعیین پارامتر­های مهم و تاثیر­گذار به کار­هایی که در این زمینه انجام شده بود رجوع شد. با مطالعه و بررسی کارها مشاهده شد در اکثر کارها به بررسی و بهینه­سازی پارامترهای هفت گانه پرداخته شده بود تا بتواند میزان توان تولیدی را حداکثر نماید. در نتیجه در این پژوهش نیز با استفاده از پارامترهای تعیین شده و همچنین اتخاذ یک بازه تغییر مناسب، به بهینه­سازی مدل به وسیله الگوریتم­های فراتکاملی پرداخته شد. دو الگوریتم مختلف ژنتیک و انبوه ذرات از جمله مواردی هستند که بسیار مورد استفاه قرار گرفته و کارایی خوبی در این زمینه نشان داده­اند. پس این دو الگوریتم استفاده و نتایج آن­ها ارایه شد. در ادامه به بررسی و ارزیابی نتایج به دست آمده پرداخته می­شود.از نتایج به دست آمده برای برسی پارامترهای تابشی نتیجه گرفته شد، پارامترهای مهم در زمینه تابش، موقعیت جغرافیایی، روز سال و دمای محیط می­باشد. افزایش این پارامترها باعث بهبود کارایی و تولید توان می­شود. با افزایش میزان تابش از 200 W/m2 تا 1000 W/m2 میزان حداکثر توان تا 6 برابر افزایش می­یابد. (در شکل 6-1 این تغییرات نشان داده شده است.)  همچنین از بررسی میزان تابش در روزهای مختلف سال مشخص شد که در روز اول تابستان با توجه به اینکه میزان تابش بیشترین میزان است، میزان توان نیز از مابقی روزها بیشتر است. افزایش دمای محیط در روز های تابستان به وجود می­آید. این افزایش دما باعث بهبود کارایی PV می­شود. تغییرات دما از 20 تا 40 درجه نشان دهنده افزایش توان تولیدی از 27 تا 83 وات می باشد که افزایش 3 برابری را نشان می دهد. با توجه به مرجع [61] به منظور بهینه سازی پارامتر ها و بازه متناسب با آن انتخاب شد. نتایج به دست آمده از الگوریتم ژنتیک نشان می دهد که می توان حداکثر توان 27/74 وات را تولید نمود.

بررسی کارایی حرارتی مبدل صفحه ایی با استفاده از نانو سیال

در این رساله با استفاده از شبیه سازی عددی، به تحلیل انرژی و اگزرژی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط غیرمستقیم با در نظر گرفتن اثرات افت فشار جریان مبرد   R134aدر کندانسور، تبخیرکننده و مجموعه?ی لوله?­کشی، و نیز افت فشار محلول اتیلن گلیکول که به عنوان مبرد ثانویه در کلکتور خورشیدی گردش می­کند، پرداخته شده است. به منظور محاسبه? افت فشار مبرد دوفازی درون تبخیرکننده و کندانسور از مدل همگن افت فشار جریان درون لوله?های افقی استفاده شده است. سیستم شامل یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مساحت 5/5 مترمربع، یک مخزن ذخیره? آب?گرم به حجم 150 لیتر، یک کمپرسور چرخشی نوع هرمتیک، یک شیرانبساط ترموستاتیکی و یک مبدل حرارتی که برای پمپ حرارتی به عنوان تبخیرکننده عمل می­کند، می?باشد. تاثیر پارامترهای مختلف از جمله تابش خورشیدی، دمای محیط، مساحت سطح کلکتور، سرعت کمپرسور، تعداد پوشش کلکتور و سرعت باد نیز بر عملکرد حرارتی این سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه?سازی هم?خوانی خوبی با نتایج آزمایشگاهی داشته و نشان می?دهند که با افزایش دمای محیط از 5- تا 30 درجه سلسیوس، در تابش خورشیدی ثابت به میزان 700 وات بر متر مربع، ضریب عملکرد سیستم و بازده کلکتور خورشیدی به ترتیب از 2 تا 5/3   و از 8/35 تا 8/58 درصد افزایش می?یابند. با افزایش تابش خورشیدی از 350   تا 1200 وات بر مترمربع نیز، در دمای ثابت محیط به میزان 20 درجه?ی سلسیوس، ضریب عملکرد سیستم و بازده کلکتور خورشیدی به ترتیب از 1/2 تا 5/5 افزایش، و از 4/71 تا 6/45 درصد کاهش می?یابند.

در این رساله، شبیه سازی عددی اختلاط سیالات غیرنیوتونی در جریان تحت اثر میدان الکتریکی (جریان الکترواسموتیک) صورت گرفته است. این مساله به عنوان فرآیندی پرتکرار در تکنولوژی پیشرفته و در حال گسترش "آزمایشگاه روی تراشه" (LOC) از اهمیت بالایی برخوردار بوده و دارای کاربردهای فراوانی در زمینه‏ها‏ی پزشکی و بیوشیمی می‏باشد. یکی از هدف‏های مهم در این زمینه طراحی ریزمخلوط‏گرهای با کارایی بالا می‏باشد به گونه‏ای که بتوان با صرف کمترین زمان و انرژی به اختلاط دلخواه دسترسی پیدا کرد. در این مطالعه اثر پارامترهای موثر بر اختلاط، در یک جریان ترکیبی الکترواسموتیک- فشار محرک و در حضور موانع فیزیکی و ناهمگنی در زتاپتانسیل مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه‏سازی‏ها برای هندسه‏ی دوبعدی و با به‏کارگیری روش المان محدود با استفاده از نرم افزار تجاری COMSOL Multiphysics 5.2a صورت گرفته است. برای مدل‏سازی لایه‏ی الکتریکی دوگانه و توزیع یون‏ها از معادلات ارنست- پلانک استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می‏دهد که عوامل مختلفی مانند رفتار دیلاتنتی سیال، گرادیان فشار معکوس، ناهمگنی زتاپتانسیل و ارتفاع موانع می‏توانند بر عملکرد اختلاط اثر مثبت داشته باشند. همچنین مشخص شد که افزایش طول موانع بر عملکرد اختلاط اثر اندکی دارد در حالی که مکان قرار گیری موانع در طول کانال تقریباً بر کیفیت اختلاط بی‏تاثیر است. همچنین معلوم شد که اثر آرایش تکه‏های ناهمگنی به اندازه‏ی زتاپتانسیل روی تکه‏های ناهمگن وابسته است. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که از میان پارامترهای موثر بر اختلاط، بهترین گزینه افزایش دادن اندازه‏ی زتاپتانسیل تکه‏های ناهمگن است، چرا که دبی عبوری از ریزمخلوط‏گر کاهش پیدا نمی‏کند و تقریباً ثابت است. این موضوع یک مزیت و ویژگی کلیدی به شمار می‏رود، چون هرگونه کاهش در دبی عبوری نامطلوب بوده و عملکرد ریزمخلوط‏گر را دچار اشکال می‏کند.

در این رساله   با استفاده از شبیه سازی عددی، به بررسی عملکرد حرارتی سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم دو مرحله ای برای دماهای چگالش بالا در محدوده 60 تا 100 درجه سانتی گراد،با در نظر گرفتن افت فشار مبرد a134R در کندانسور،تبخیرکننده/کلکتور خورشیدی و مجموعه لوله کشی سیستم در شرایط آب و هوایی شهرکرمانشاه،پرداخته شده است.به منظور محاسبه افت فشار مبرد دو فازی از مدل همگن افت فشار جریان درون لوله های افقی استفاده شده است.سیستم دارای یک کلکتور خورشیدی صفحه تخت با مساحت 5/5 متر مربع،یک تانک ذخیره آب گرم به حجم 150 لیتر،دو کمپرسور چرخشی نوع هرمتیک،دو شیر انبساط ترموستاتیکی و یک فلش چمبر می باشد.تاثیر پارامترهای مختلف   از جمله تابش خورشیدی،دمای محیط، مساحت سطح کلکتور، تعداد پوشش کلکتور ،سرعت کمپرسور و سرعت باد برعملکرد حرارتی این سیستم مورد بررسی قرار گرفته است.در شرایط آب و هوایی شهرکرمانشاه،تعداد ساعات کارکرد سیستم در طول ماه های مختلف بین 44 تا 4/144 ساعت متغیر بوده ومیانگین ضریب عملکرد گرمایی سیستم و بازده کلکتورخورشیدی به ترتیب   بین مقادیر4/4 تا 66/7 و1/55 تا 63/79 درصد متغیر است.همچنین عملکرد حرارتی دو سیستم پمپ حرارتی خورشیدی انبساط مستقیم یک مرحله ای و دو مرحله ای در شرایط آب و هوایی شهر کرمانشاه مقایسه شد و مشاهده شد که عملکرد حرارتی سیستم دو مرحله ای بهتر از سیستم یک مرحله ای است. میانگین ضریب عملکرد سیستم و بازده کلکتور خورشیدی برای سیستم دو مرحله ای به ترتیب بین مقادیر 389/4 تا 768/7 و44/71 درصد تا 3/100 درصد و برای سیستم یک مرحله ای به ترتیب بین مقادیر92/3 تا 05/6 و25/66 تا 12/96 درصد متغیر است. هم چنین تعداد ساعات کارکرد ماهانه سیستم نیز در سیستم دو مرحله ای کم تر از یک مرحله ای می باشد.