پایان نامه بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه بررسی عددی تاثیر ذرات نانو در مواد تغییر فاز دهنده در یک محفظه بسته مربعی سه بعدی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:150

فهرست مطالب:
عنوان                                                                                                                   شماره صفحه
 
فصل اول    1
مقدمه    1
1-1        مقدمه    1
1-3 نانو تکنولوژی    4
1-3-1 چرا «نانو» تکنولوژی؟    5
1-4 تاریخچه نانو فناوری    5
1-5 کاربرد نانو سیالات    6
1-6 روش¬های ذخیره انرژی    7
1-6-1 ذخیره انرژی به صورت مکانیکی    7
1-6-2 ذخیره الکتریکی    7
1-6-3-1 ذخیره گرمای محسوس    8
1-6-3-2 ذخیره گرمای نهان    8
1-6-3-3 ذخیره انرژی ترموشیمیایی    8
1-7 ویژگی¬های سیستم ذخیره نهان    10
1-8 ویژگی¬های مواد تغییر فاز دهنده    10
1-10-1-1 پارافین¬ها    12
1-10-1-2 غیر پارافینها    13
1-10-2 مواد تغییر فاز دهنده غیرآلی    14
1-10-2-1 هیدرات¬های نمک    14
1-10-2-2 فلزات    15
1-10-3 اوتکتیک¬ها    15
1-11 کپسوله کردن مواد تغییر فاز دهنده    15
1-12 سیستمهای ذخیره انرژی حرارتی    17
1-12-1 سیستمهای گرمایش آب خورشیدی    17
1-13 کاربرد¬های مواد تغییر فاز دهنده در ساختمان    17
1-14 کاربرد مواد تغییر فاز دهنده در دیگر زمینه ها    18
1-15  تکنیک¬های افزایش کارایی سیستم ذخیره¬ساز انرژی    19
1-15-1 استفاده از سطوح گسترش یافته    19
1-15-2 استفاده از شبکهای از PCMها در سیستم    20
1-15-3 افزایش هدایت حرارتی PCM    21
1-15-4 میکروکپسوله کردن PCM    23
فصل دوم    25
پیشینه موضوع و تعریف مسئله    25
2-1- مقدمه    25
2-2- روش¬های مدلسازی جریان نانوسیال    25
2-3- منطق وجودی نانو سیالات    28
2-4- پارامترهای انتقال حرارت در نانوسیالات    31
2-4-1- انباشتگی ذرات    31
2-4-2- نسبت حجمی ذرات نانو    32
2-4-3- حرکت براونی    33
2-4-4- ترموفورسیس    33
2-4-5- اندازه نانوذرات    34
2-4-6- شکل نانوذرات    34
2-4-7- ضخامت لایه سیال بین ذرات نانو    35
2-4-8- دما    36
2-5- انواع نانو ذرات    36
2-5-1- نانو سیالات سرامیکی    36
2-5-2- نانو سیالات فلزی    37
2-5-3- نانو سیالات، حاوی نانو لوله های کربنی و پلیمری    38
2-6- نظریه هایی بر نانو سیالات    39
2-6-1- روابط تئوری ارائه شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثرنانوسیال    39
2-6-2- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ضریب رسانش حرارتی موثر نانوسیال    43
2-6-3- کارهای تجربی انجام شده در زمینه ویسکوزیته موثر نانوسیال    44
2-7- کارهای تجربی انجام شده در زمینه¬ی انتقال حرارت در نانوسیال    44
2-8- کارهای عددی انجام شده در زمینه¬ی انتقال حرارت در نانوسیال درداخل حفره‌ی مربعی    45
2-9- کارهای انجام شده در زمینه¬ی تغییر فاز ماده    45
2-10- تعریف مسئله    48
فصل سوم    49
معادلات حاکم و روشهای حل    49
3-1 فرض پیوستگی    49
3-2- معادلات حاکم بر رژیم آرام سیال خالص    50
3-3- مدل بوزینسک    51
3-4- خواص نانوسیال    51
3-5 - معادلات حاکم بر تحقیق حاضر    52
3-6- شرایط مرزی و اولیه    53
3-7- روش بررسی تغییر فاز در این پژوهش    54
3-7-1 تغییر فاز با مرز مجزا    54
3-7-2 تغییر فاز آلیاژها    54
3-7-3 تغییر فاز پیوسته    54
3-8- معادلات حاکم بر روش آنتالپی    56
3-8-1 معادله حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی    56
3-8-2 معادلات نهایی حاکم بر انتقال حرارت بر پایه روش آنتالپی تعمیم یافته    58
3-9  مروری بر روش¬های عددی    61
3-9-1  روش حل تفکیکی    62
3-9-2 روش حل پیوسته    64
3-9-3 خطی سازی: روش ضمنی و روش صریح    65
3-9-4 انتخاب حل کننده    67
3-10  خطی سازی    69
3-10-1 روش بالادست مرتبه اول    70
3-10-2  روش بالادست توان-پیرو    70
3-10-3 روش بالادست مرتبه دوم    72
3-10-4 روش QUICK    73
3-11  شکل خطی شده معادله گسسته شده    74
3-12 مادون رهایی    75
3-13  حل کننده تفکیکی    75
3-13-1  گسسته سازی معادله ممنتوم    75
3-13-1-1 روش درونیابی فشار    76
3-13-2  گسسته سازی معادله پیوستگی    77
4-13-3 پیوند فشار- سرعت    78
3-13-3-1 SIMPLE    79
3-13-3-2 SIMPLEC    80
3-13-3-3 PISO    80
3-14  انتخاب روش گسسته سازی    81
3-14-1  مرتبه اول و مرتبه دوم    81
3-14-2 روش های توان- پیرو و QUICK    82
3-14-3  انتخاب روش درونیابی فشار    82
3-15  انتخاب روش پیوند فشار- سرعت    83
3-15-1  SIMPLE و SIMPLEC    83
3-15-2  PISO    84
3-17 مدلسازی¬های وابسته به زمان    84
3-17-1 گسسته سازی وابسته به زمان    85
3-17-2 انتگرال گیری زمانی ضمنی    85
3-17-3 انتگرال¬گیری زمانی صریح    86
3-17-4  انتخاب اندازه بازه زمانی    87
3-18 انتخاب روش¬های حل    87
3-19 شبکه بندی و گام زمانی    89
3-19-1 آزمون عدم وابستگی نتایج به تعداد نقاط شبکه و گام زمانی    89
3-20- مراحل حل مسئله    91
فصل چهارم    92
بررسی نتایج عددی    92
4-1 اعتبار سنجی مسئله    93
4-2  اثر افزودن نانو ذرات    98
4-3 بررسی اثر افزودن ذرات نانو در مدل¬های گفته شده در قسمت اعتبار سنجی    114
فصل پنجم    124
5-1 نتیجه گیری    124
5-2 فعالیت های پیشنهادی برای ادامه کار    ...................................................................................    126
مراجع    127

 
فهرست شکل ها
عنوان                                                                                                                 شماره صفحه

شکل 1-1 دیدگاه کلی ذخیره انرژی حرارتی    9
شکل 1-2 دسته¬بندی مواد تغییر فاز دهنده    12
شکل1-3- سیستم¬های حاوی چند PCM    21
شکل1-4- ساختارهای فلزی مورد استفاده در سیستم ذخیره¬سازی انرژی    23
شکل1-5: نمونه¬ای از میکروکپسوله PCM، (A) روش اسپری خشک، (B) روش تودهای    24
شکل 2-2- رژیم¬های جریان گاز بر پایه¬ی عدد نادسن.    28
شکل 2-3- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به زمان برای مخلوط آب اکسید مس [8].    32
شکل 2-4- افزایش انباشتگی نانوذرات باافزایش زمان برای مخلوط آب اکسیدمس (1/0=)  الف) 20 دقیقه ب) 60 دقیقه ج) 70 دقیقه [8]    32
شکل 2-5- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی نسبت به نسبت حجمی ذرات نانو [10]    33
شکل 2-6- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به نسبت حجمی و اشکال متفاوت نانوذرات برای مخلوط آب - اکسید آلومینیم [14].    35
شکل 2-7- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به ضخامت لایه سیال پیرامون نانوذرات [16 و 17].    36
شکل 2-8- نمودار تغییرات ضریب رسانش حرارتی موثر نسبت به دما برای مخلوط آلومینیوم–آب [12]    36
شکل 2-9-  افزایش رسانایی گرمایی K بخاطر افزایش نسبت حجمی    از توده های با رسانایی بالا. نمودار شماتیک به ترتیب موارد زیر را نشان می دهد. (I) ساختار قرارگیری بصورت فشرده FCC از ذرات (II) ترکیب قرارگیری مکعبی ساده (III) ساختار بی نظم ذرات که در تماس فیزیکی با هم قرار دارند (IV) توده از ذرات که بوسیله لایه نازکی از سیالی که اجازه جریان گرمای سریع در میان ذرات را می دهد از یکدیگر جدا شده اند.    41
شکل 2-10- شکل هندسه مورد نظر    49
شکل 3-1: بررسی انتقال حرارت در هندسه مورد نظر    57
شکل 3-2-  نمای کلی مراحل حل¬کننده تفکیکی    64
شکل 3-3- نمای کلی حل کننده پیوسته    65
شکل 3-4-  حجم کنترل استفاده شده برای نمایش گسسته¬سازی    70
شکل 3-5- تغییر متغیر   بین X=0 و X=L (معادله 4-21)    72
شکل 3-6- حجم کنترل یک بعدی    74
شکل 3-7- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای مش¬های مختلف    89
شکل 3-8- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در گراشف 105 و نسبت حجمی 1/0 برای گام های زمانی مختلف    90
شکل 4-1- توزیع ناسلت موضعی روی دیواره¬ی گرم  0.71 =و 0=Φ الف) 105 = ، ب) 106  =    94
ج)    107  = ]63[    94
شکل4-2- مقایسه پروفیل دما در برش میانی حفره مربعی (2/6=  ، 105=  و 05/0= Φ )    95
شکل 4-3-  مقایسه زمان لازم برای انجماد سیال در دمای      96
شکل 4-4- پروفیل دما در خط مرکزی برای ارتفاع  20    97
شکل 4-5- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در عدد گراشف 105    97
شکل 4-6-  پروفیل¬های الف) دما و ب) سرعت در برش میانی حفره مربعی    98
شکل 4-7- تغییرات ناسلت موضعی نانوسیال آب روی دیواره گرم در نسبت منظری (L/H=1) و105=   برای نسبتهای حجمی متفاوت    99
شکل 4-8-الف- کانتور   برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 105 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 Z=    101
شکل 4-8-ب- کانتور    برای درصد حجمی )0% ،10% و20% ( و گراشف 106 (زمان برحسب دقیقه) در صفحه 005/0 Z=    103
شکل 4-9- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در  سه عدد گراشف الف) 105 ، ب) 106 و ج) 107.    104
شکل 4-10-  مقایسه زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص و نسبت حجمی 1/0Φ در سه گراشف 105، 106 و 107    105
شکل 4-11- مدت زمان از بین رفتن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص در گراشف 105    105
شکل 4-12- مقایسه مدت زمان ناچیز شدن اثر انتقال حرارت جابجایی در سیال خالص و نانو سیال با در صد حجمی ذرات نانو 1/0Φ و 2/0Φ در گراشف 105    106
شکل 4-13- مقایسه اثر انتقال حرارت جابجایی بر ناحیه خمیری شکل در سه گراشف 105، 106 و 107    106
شکل 4-14- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد در گراشف105 با در صد حجمی ذرات نانو 20% در صفحه 005/0=Z    108
شکل4-15- مقایسه خطوط جریان در زمان 0 و 10 ثانیه فرایند انجماد در گراشف 105 ، 106 و 107 با در صد حجمی ذرات نانو 20%    109
شکل 4-16- توزیع درجه حرارت را بر روی خط مرکزی حفره مربعی در دو زمان الف)5   دقیقه و ب) 12 دقیقه در گراشف  105    110
شکل 4-17- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال با اختلاف در جه حرارت بین دو دیوار چپ و راست    110
شکل 4-18- زمان لازم برای انجماد کامل سیال در سیال خالص در مقایسه با افزودن ذرات نانو را در گراشف 105 برای الف) C  20 =T ب C  30 =T ج) C  50 =T د) C  80 =T    111
شکل 4-19- مقایسه خطوط همدما بین سیال خالص و نانوسیال آب در 05/0= Φ  و نسبت منظریهای مختلف    112
شکل 4-20- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال الف) برای نسبت های منـــظریهای مختلف  ب) برای نسبت های منـــظریهای 5/0 برای گراشف 105 و  نسبت حجمی مختلف    113
شکل 4-21- مقایسه مدت زمان لازم برای انجماد کامل سیال در عدد گراشف 105 با سیال پایهی آب و ذرات نانو مختلف    114
شکل 4-22-  حفره مربعی در پژوهش      114
شکل 4-23- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته در دما و درصد حجمی محتلف از نانو ذرات    116
شکل 4-24- مرز ناحیه تغییر فاز در درجه حرارت مختلف دیوار چپ و زمان الف)   10 ب)   50    116
شکل 4-25- میدان سرعت نانو سیال با درصد حجمی مختلف و در زمانهای مختلف    118
شکل 4-26- خطوط جریان در 10ثا نیه نخست فرایند انجماد برای دیوار چپ با  و در صد حجمی ذرات نانو 20%    119
شکل 4-27- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات    120
شکل 4-28-  حفره مربعی در پژوهش      120
ج)    122
شکل 4-29- منحنی توزیع دما بر خط مرکزی افقی حفره در دمای مختلف دیواره چپ و درصد حجمی مختلف از نانو ذرات الف)   ب)  ج)      122
شکل 4-30- کسر حجمی ماده تغییر فاز یافته برای درصد حجمی محتلف از نانو ذرات و ارتفاع مختلف    123
الف)   ب)  ج)      123
 

فهرست جدول ها
عنوان                                                                                                                   شماره صفحه
جدول 1-1 نقطه ذوب و گرمای نهان پارافین‌ها    13
جدول 1-2-  نقطه ذوب و گرمای نهان غیر پارافین‌ها    14
جدول 1-3-  نقطه ذوب و گرمای نهان هیدرات¬های نمک    16
جدول 1-4-  نقطه ذوب و گرمای نهان فلزات    17
جدول 1-5-  نقطه ذوب و گرمای نهان اوتکتیک¬ها    17
جدول 3-1 الگوریتم¬های حل انتخاب شده    88
جدول 4-1-خواص ترموفیزیکی سیالات و نانوذرات    92
جدول 4-2 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی مختلف    93
جدول 4-3 مقادیر ناسلت متوسط  برای عدد رایلی مختلف    94
جدول 4-4 خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= Φ    115
جدول 4-5- خواص سیال پایه، ذرات مس و نانوسیال در نسبت حجمی 2/0، 1/0، 0= Φ    121

چکیده :
افزایش انتقال حرارت و همچنین افزایش راندمان سیستم های ذخیره کننده انرژی با توجه به محدودیت منابع طبیعی و با هدف کاهش هزینه¬ها همواره یکی از اساسی ترین دغدغه¬های مهندسین و محققین بوده است. این امر به خصوص در سیالات به دلیل کوچکی ضریب رسانش حرارتی از اهمیت بیشتری برخوردار است. یکی از مهمترین راه¬های دستیابی به این امر ،که در سال¬های اخیر به آن توجه زیادی شده، افزودن ذرات جامد با رسانش حرارتی بالا در ابعاد نانو می باشد. انتقال حرارت به همراه تغییر فاز در بسیاری از کاربردها بویژه در سیستم¬های ذخیره انرژی حرارتی از اهمیت فوق العاده¬ای برخوردار است. در این واحد¬های ذخیره انرژی، هدف استفاده از گرمای نهان ذوب در طول فرایند تغییر فاز است. هدف از این تحقیق بررسی اثر افزودن  ذرات نانو به سیال تراکم ناپذیر پایه در انتقال حرارت و تغییر فاز ماده می باشد. در این تحقیق از یک سیال پایه¬ی آب و چهار نوع نانو ذره¬ی جامد مس (Cu)، آلومینیم (Al)، TiO2 و اکسید آلومینیم (Al2O3) برای شش نسبت حجمی متفاوت (2/0، 15/0، 1/0، 05/0، 025/0، 0=φ) استفاده شده است. جریان آرام و در محدوده فرض بوزینسک در نظر گرفته شده و نتایج برای سه عدد گراشف 105، 106 و 107 ارائه گردیده است. با استفاده از نرم افزار FLUENT مدلسازی تغییر فاز در جریان آرام سیال انجام شده است و افزودن ذرات نانو به سیال پایه با نوشتن UDF صورت پذیرفته است. نتایج نشان داده است که وجود نانو ذرات معلق در سیال باعث افزایش نرخ انتقال حرارت و کاهش زمان لازم برای انجماد کامل سیال می¬شود. همچنین نتایج نشان داده است که عدد ناسلت قبل از شروع تغییر فاز با افزایش نسبت حجمی ذرات نانو افزایش می¬یابد. همچنین افزودن ذرات مس در ابعاد نانو نسبت به افزودن دیگر ذرات نانو به سیال پایه زمان لازم برای انجماد کامل را بیشتر کاهش می دهد. مقایسه¬ی نتایج حاصل از حل جریان با تحقیقات پیشین نشان دهنده¬ی همخوانی قابل قبول این نتایج می-باشد.
واژه‌های کلیدی: انتقال حرارت (Heat Transfer)، نانوسِیال (Nanofluid)، تراکم¬ناپذیر(Incompressible) ، حفره (Cavity)، نسبت منظری (Aspect Ratio)

پایان نامه بررسی عددی تأثیر ابعاد هندسی نازلهای تزریق جهت افزایش عملکرد سرمایشی دستگاه ورتکس تیوب

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه بررسی عددی تأثیر ابعاد هندسی نازلهای تزریق جهت افزایش عملکرد سرمایشی دستگاه ورتکس تیوب دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:81

پایان نامه کارشناسی‌ ارشد رشته مکانیک گرایش تبدیل انرژی

فهرست مطالب:
فصل اول: مقدمه        
     1-1 رانکیو-هیلش ورتکس تیوب    1    
    1-2 تحقیقات رانکیو    2
    1-3 تحقیقات هیلش    3
    1-4 ورتکس تیوب مخروطی یا واگرا    4
    1-5 ساختار کلی دستگاه    5
    1-6 مزایا و معایب ورتکس تیوب    6
        1-6-1 مزیت¬های عمده ورتکس تیوب    6
        1-6-2 برخی معایب ورتکس تیوب    7
    1-7 ورتکس تیوب¬های تجاری    7
    1-8 کاربردهای ورتکس تیوب    7
        1-8-1 خنک کاری موضعی    7
        1-8-2 گرمایش موضعی    8
        1-8-3 خنک کننده هوای شخصی    9
        1-8-4 کاربرد به عنوان یک سیستم جدا کننده رسوب    9
        1-8-5 کاربرد به عنوان یک سیستم پالاینده در صنایع نفت و گاز    9
        1-8-6 کاربرد در جوشکاری اولتراسونیک    10
    1-9 کارهای آزمایشگاهی    10
    1-10 ساختار کلی پایان نامه    11
فصل دوم: مروری بر کارهای گذشته
    2-1 تحقیقات آزمایشگاهی بر روی ورتکس تیوب    13
        2-1-1 پارامترهای ترموفیزیکی    13
        2-1-2 پارامترهای هندسی    14
    2-2 تحقیقات تئوری بر روی ورتکس تیوب    15
        2-2-1 مدل تراکم و انبساط آدیاباتیک    15
        2-2-2 اثر اصطکاک و توربولانس    15
        2-2-3 مدل جریان آکوستیک    16
        2-2-4 مدل چرخش ثانویه    17
    2-3 تحقیقات عددی بر روی ورتکس تیوب    19
        2-3-1 محل نقاط سکونی طولی و شعاعی داخل ورتکس تیوب    19
    2-4 بررسی نازل¬های تزریق دستگاه    20
        2-4-1 تحقیقات آزمایشگاهی بر روی نازل¬های تزریق دستگاه ورتکس تیوب    21
        2-5-2 مطالعات عددی بر روی نازل¬های تزریق دستگاه ورتکس تیوب    22
فصل سوم: تجزیه و تحلیل نظری ورتکس تیوب
    3-1 بررسی ترمودینامیکی ورتکس تیوب    24
        3-1-1 قانون اول ترمودینامیک    26
        3-1-2 قانون دوم ترمودینامیک    26
    3-2 مدل چرخش ثانویه آلبرن    29
        3-2-1 مدل چرخش ثانویه آلبرن (مدل مبدل حرارتی)    29
        3-2-2 مدل اصلی چرخش ثانویه آلبرن    31
        3-2-3 تفسیر مدل آلبرن    32
        3-2-4 مدل آلبرن اصلاح شده    33
فصل چهارم: مدل عددی بررسی شده    
    4-1 شبیه سازی عددی ورتکس تیوب    38
        4-1-1 معادلات حاکم    38
        4-1-2 مدل¬سازی توربولانس    39
    4-2 توصیف هندسی ورتکس تیوب مدل شده    41
    4-3 شرایط مرزی    42
        4-3-1 ورودی (Inlet)    42
        4-3-2 خروجی سرد (Cold Exit End)    43
        4-3-3 خروجی گرم (Hot Exit End)    43
        4-3-4 دیواره ورتکس تیوب (Wall)    43
    4-4 اهداف و دورنمای بررسی و تحقیق عددی     43
    4-5 بررسی استقلال نتایج عددی از مش بندی    44
    4-6 بررسی مدل توربولانس    45
    4-7 مقایسه نتایج عددی با تجربی و اعتباردهی به نتایج عددی    46
    4-8 بررسی قانون دوم ترمودینامیک برای ورتکس تیوب    47


فصل پنجم: بررسی تأثیر ابعاد نازلهای تزریق بر عملکرد دستگاه ورتکس تیوب

5-1    بررسی تأثیر ارتفاع نازل بر دمای خروجی سرد و گرم دستگاه    49
5-2    مفهوم جریان برگشتی در ورتکس تیوب    53
5-3    بررسی عدد ماخ داخل محفظه چرخش در حالات مختلف ارتفاع نازل    54
5-4    بررسی تناظر بین فشار در محفظه چرخش و دمای خروجی سرد دستگاه    55
5-5    بررسی تأثیر سطح مقطع مستطیلی ورودی نازل بر روی جدایش دمایی سرد دستگاه    58
5-6    توزیع دما و خطوط مسیر    60
5-7    بررسی مولفه چرخشی سرعت و ماکزیمم مقدار آن    61
5-8    نرخ توان سرمایشی و گرمایشی    62
5-9    تحلیل عدد ماخ و فشار کل در مدل حالت بهینه و اسکای و همکاران[66]    63

              
فصل ششم: نتایج و پیشنهادات
6-1 خلاصه نتایج                                           66
6-2 پیشنهاد برای کارهای آتی                                   68
فهرست منابع و مأخذ                                           69
 
فهرست جداول

جدول 2-1: طول و قطر ورتکس تیوبهای استفاده شده در برخی از مقالات    18
جدول 4-1: مشخصات هندسی ورتکس تیوب مدل شده    42
جدول 5-1 دمای خروجی سرد برای ارتفاع های مختلف نازلها     50
جدول 5-2 : مقادیر بیشینه فشار در محفظه چرخش و دمای خروجی سرد دستگاه    57
 جدول 5-3: جدایش دمای خروجی سرد برای نسبت های مختلفη = B/W برای H = 6 m.....59

فهرست اشکال

شکل 1-1: نحوه عملکرد و اجزای یک ورتکس تیوب    1
شکل 1-2: سطح مقطع ورتکس تیوب طراحی شده توسط رانکیو    2
شکل 1-3: ورتکس تیوب مربوط به شرکت Exair    2
شکل 1-4: شماتیک ورتکس تیوب با جریان مخالف    4
شکل 1-5: شماتیک ورتکس تیوب با جریان موازی    4
شکل 1-6: شماتیک ورتکس تیوب مخروطی    5
شکل 1-7: اجزا تشکیل دهنده ورتکس تیوب به همراه پلان مونتاژ    6
شکل 1-8: یک نمونه از ورتکس تیوب ساخت شرکت ITW Vortec (تفنگ هوای سرد)    7
شکل 1-9: کابینت کنترلی ساخته شرکت Exair    8
شکل 1-10: جزئیات خنک کاری یک کابینت کنترلی توسط ورتکس تیوب ساخته¬ی شرکت Exair    8
شکل 1-11: کاربرد ورتکس تیوب در جلیقه¬ی هوا     9
شکل 1-12: استفاده از ورتکس تیوب بعنوان استخراج و جدا کننده رسوب از یک جریان     9
شکل 1-13:  استفاده از ورتکس تیوب به عنوان پالاینده و جدا کننده هیدروکربن¬های سنگین    10
شکل 1-14:  استفاده از ورتکس تیوب برای خنک کاری محل جوشکاری اولتراسونیک    10
شکل 1-15:  نمونه آزمایشگاهی از ورتکس تیوب ساخته شده توسط پورمحمود    11
شکل 2-1: جریان ثانویه در ورتکس تیوب    17
شکل 2-2: مولفه¬های سرعت چرخشی و محوری در z=0/007L و z=0/5L برای کسر دبی¬های مختلف    20
 شکل 2-3: توزیع مولفه¬های سرعت محوری برای نسبت¬های دبی جرمی مختلف در خروجی سرد    20
شکل 3-1: حجم کنترل در نظر گرفته شده برای آنالیز ترمودینامیکی    25
شکل3-2: نتایج حاصل از آنالیز ترمودینامیکی برای دمای سرد و گرم خروجی به صورت تابعی از کسر جرمی سرد   و ضریب فرآیند بازگشت ناپذیری    در K300    و bar 6   و bar 1 . شماره روی منحنی ها مقدار ضریب   می باشد.    28
شکل 3-3: مدل چرخش ثانویه (الف) جریان چرخشی درونی و محیطی در ورتکس تیوب (ب) حلقه چرخش ثانویه و محیطی در ورتکس تیوب (شماره های 0 تا 5 موقعیت هایی است که فرایند به صورت فرضی آغاز و اتمام می¬یابد.)    30
شکل 3-4: توزیع سرعت رانکین در محفظه چرخش    33
شکل 3-5: رابطه بین نسبت فشار بی بعد   و عدد ماخ      36
شکل 4-1: الگوریتم حل تفکیکی بکار گرفته شده در حل معادلات    39
شکل 4-2: پروفیل شبکه ایجاد شده در مدل سه بعدی پریودیک با نمایش میدان محاسباتی مساله    41
شکل 4-3: مطالعه استقلال از مش بندی بر مبنای حداکثر جدایش دمایی سرد    45
شکل 4-4: مطالعه استقلال از مش بندی بر مبنای حداکثر سرعت چرخشی در محفظه چرخش    45
شکل 4-5: دمای گاز در خروجی سرد به ازای مدل های مختلف توربولانس    46
شکل 4-6: دمای گاز در خروجی گرم به ازای مدل های مختلف توربولانس    46
شکل 4-7: جدایش دمایی به دست آمده در خروجی سرد    46
شکل 4-8: جدایش دمایی به دست آمده در خروجی گرم    46
شکل 4-9: اختلاف آنتروپی ایجاد شده به ازای فشارهای مختلف ورودی به ورتکس تیوب    48
شکل 5-1: نمایی از ورتکس تیوب و پارامترهای هندسی نازل آن.............................................................49
شکل 5-2 : نمودار دمای خروجی سرد برحسب ارتفاع نازل برای w = 0.8 mm    50
شکل 5-3 : نمودار دمای خروجی سرد برحسب ارتفاع نازل برای w = 0.9 mm    50
شکل 5-4 : نمودار دمای خروجی سرد برحسب ارتفاع نازل برای w = 1 mm    50
شکل 5-5 : نمودار دمای خروجی سرد برحسب ارتفاع نازل برای w = 1.2 mm    50
شکل 5-6 : نمودار مقایسه جدایش دمایی در α=0.3 برحسب ارتفاع نازل برای عرض های متفاوت نازل در a) خروجی سرد و b) خروجی گرم    51
شکل 5-7: نمودار دمای خروجی سرد برحسب عرض نازل برای ارتفاع نازل 5 میلیمتر    52
شکل 5-8: نمودار دمای خروجی سرد برحسب عرض نازل برای ارتفاع نازل 6 میلیمتر    52
شکل 5-9: نمودار دمای خروجی سرد برحسب عرض نازل برای ارتفاع نازل 7 میلیمتر    52
 شکل5-10:کانتورهای دمایی برای حالاتa)حالت بهینهb) بدترین حالت    53
شکل 5-11: نمایش دو بعدی خطوط مسیردر نزدیکی خروجی سرد بر حسب سرعت محوری    54
شکل 5-12: طیف دمای کل در مقطعی نزدیک خروجی سرد    54
شکل5-13:کانتورهای ماخ برای فاز یک بررسی و حالاتa)حالت بهینهb) حالت میانی c)بدترین حالت    55
شکل 5-14 : نمودار تغییرات فشار در راستای شعاعی برای ارتفاع 5 و برای عرض نازل 0.8 و 1.2 میلی متر در محفظه چرخش    56
شکل 5-15: نمودار تغییرات فشار در راستای شعاعی برای ارتفاع 6 و برای عرض نازل 0.8 و 1.2 میلی متر در محفظه چرخش    56
شکل 5-16: نمودار تغییرات فشار در راستای شعاعی برای ارتفاع H=7 و برای عرض نازل 0.8 و 1.2 میلی متر در محفظه چرخش    57
 شکل 5-17: (کانتور فشار برای محفظه چرخش برای عرض نازل 0.8 میلیمتر(b  کانتورفشار برای محفظه چرخش برای عرض نازل 1.2 میلیمتر    58
 شکل 5-18 : نمودار اختلاف دمای خروجی سرد با ورودی دستگاه برحسب η    59
شکل 5-19: کانتور دما بر حسب کلوین در مقاطع مختلف ورتکس تیوب برای ورودی 8.34 g/s-1    60
شکل 5-20: خطوط مسیر برای سیال در ورتکس تیوب بر حسب دمای کل    61
شکل 5-21: مقایسه ی روند تغییرات سرعت چرخشی در راستای شعاعی برای مدل اسکای و همکاران [66] و مدل بهینه در z/L = 0.1    62
شکل 5-22:نمودار ظرفیت گرمایشی برای W های مختلف به ازای H های متفاوت    62
شکل 5-23نمودار ظرفیت سرمایشی برای W های مختلف به ازای H های متفاوت    63
 شکل 5-24: مقایسه ی روند تغییرات عدد ماخ در راستای شعاعی برای مدل اسکای و همکاران [66] و مدل بهینه در z/L = 0.1    64
 شکل 5-25: مقایسه ی روند تغییرات فشار کل در راستای شعاعی برای مدل اسکای و همکاران [66] و مدل بهینه در z/L = 0.11    64
شکل 5-26: مقایسه ی روند تغییرات اختلاف دمای کل در راستای خط مرکزی لوله برای مدل اسکای و همکاران [66] و مدل بهینه بازای z/l های مختلف    65

چکیده
در این مطالعه، با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی، سعی بر آن شده است که ابعاد بهینه برای نازلهای تزریق دستگاه ورتکس تیوب بدست آید. بدین منظور شبیه سازی عددی برای مقادیر مختلف طول، عرض و ارتفاع نازل¬های تزریق انجام گرفته و سایر ابعاد ورتکس تیوب¬های مدل شده برای تمام مدل ها یکسان در نظر گرفته شده است که همان ابعاد دستگاه ورتکس تیوب اسکای و همکاران می باشد. نتایج عددی برای جریان های آشفته و تراکم پذیر با استفاده از مدل توربولانس استانداردk-ε  به دست آمده اند. هدف اصلی این مطالعه عددی بدست آوردن حداقل دمای ممکن در خروجی سرد با تغییر ابعاد نازلهای تزریق می¬باشد. در بررسی حاضر، به بررسی فشار در محفظه چرخش و رابطه آن با دمای خروجی سرد دستگاه پرداخته شد که در نهایت به ازای مقادیر خاصی از ابعاد نازل¬های تزریق، جدایش انرژی بهتری حاصل شده است. در نهایت برخی از نتایج حاصل از کار عددی با نتایج تجربی مقایسه شده اند که مطابقت قابل قبولی بین آنها وجود دارد.


کلمات کلیدی
ورتکس تیوب، نازل، جدایش دمایی، شبیه سازی عددی، محفظه چرخش ، جریان های برگشتی.

پایان نامه شبیه سازی عددی جریان نانوسیال‌ غیرنیوتنی در میکروکانال

اختصاصی از کوشا فایل پایان نامه شبیه سازی عددی جریان نانوسیال‌ غیرنیوتنی در میکروکانال دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:129

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی

فهرست مطالب:
فصل اول:    معرفی    1
مقدمه    2
1-1    مروری بر روشهای افزایش انتقال حرارت    2
1-1-1    میکروکانال‌ها    2
1-1-1    مواد افزودنی به مایعات    3
1-2    نانوسیال     3
فصل دوم: نانوسیال و تعیین خواص آن    4
مقدمه    5
2-1    کاربردهای نانوسیال    5
2-2    پارامترهای تأثیرگذار بر ضریب هدایت حرارتی    6
2-3    تعیین خواص نانوسیال    6
2-3-1    دانسیته    7
2-3-2    ظرفیت گرمایی ویژه    7
2-3-3    ضریب هدایت حرارتی    7
2-3-4    لزجت دینامیکی    8
فصل سوم: میکروکانال    9
مقدمه    10
3-1    دلایل گرایش به ابعاد میکرو    10
3-2    دسته‌بندی کانال‌ها از لحاظ ابعاد    10
3-3    اثرات ابعادی در میکروکانال    11
3-3-1    اثر ورودی    11
3-3-3    اتلاف لزجی    13
فصل چهارم: سیالات غیرنیوتنی    14
مقدمه    15
4-1    معرفی سیالات غیرنیوتنی    16
4-2    رفتار مستقل زمانی سیال    17
4-2-1    رفتار نازک برشی    18
4-2-1-1 معادله سیال توانی یا استوالد دی وائل    19
4-2-1-1 معادله ویسکوزیته کراس    21
4-2-1-3 معادله سیال الیس    21
4-2-2    رفتار ویسکو-پلاستیک سیال    21
4-2-3    رفتار ضخیم برشی یا دیلاتانت    24
4-3    رفتار وابسته زمانی سیال    26
4-4    رفتار ویسکو الاستیک سیال    26
فصل پنجم: بررسی کارهای انجام شده    28
مقدمه    29
5-1    جریان در میکروکانال    29
5-2    نانوسیال    33
5-3    سیال و نانوسیال غیرنیوتنی    36
5-4    نانوسیال در میکروکانال    44
5-5    سیال غیرنیوتنی در میکروکانال    46
فصل ششم: معادلات حاکم    50
مقدمه    51
6-1    معادلات حاکم    51
6-2    بررسی و گسسته سازی معادلات حاکم    53
6-2-1    معادله ممنتم در جهت x    54
6-2-2    معادله انرژی    56
6-2-3    حل معادله فشار    58
فصل هفتم:  نتایج    61
مقدمه    62
7-1    کانال    62
7-1-1    خواص رئولوژیکی نانوسیال    63
7-1-1    درستی آزمایی کد    64
7-1-2    حل مستقل از شبکه    65
7-1-3    نتایج    66
7-2    میکروکانال همگرا    76
7-2-1    حل مستقل از شبکه    76
7-2-2    نتایج    77
7-2    میکروکانال    90
7-2-1    حل مستقل از شبکه    91
7-2-2    نتایج    92
فصل هشتم:  نتیجه‌گیری و پیشنهادات    109
مراجع    111
 




فهرست شکل‌ها

عنوان    شماره صفحه
شکل 3-1 شکل ناحیه ورودی برای سیالی با Pr>1 ]7[    12
‏شکل 4-1  منحنی‌های جریان کیفی برای انواع مختلف سیالات غیرنیوتنی[chhabra]    18
شکل 4-2 نمایش ویسکوزیته‌های یک محلول پلیمری در برش صفر و برش بی نهایت[chhabra]    20
شکل 4-3 داده‌های تنش برشی-نرخ برش برای شیره گوشت و محلول کربوپول که به ترتیب رفتار بینگهام و ویسکو-پلاستیک نشان می‌دهند[chhabra]    25
شکل 4-4 داده‌های تنش برشی- نرخ برش برای سوسپانسیون‌های TiO2 که رفتار ضخیم برشی نشان می‌دهند[chhabra]    25
شکل 6-1 مقایسه شبکه الف) همجا و ب) غیرهمجا
58
شکل 6-2 توزیع فشار غیر یکنواخت در یک شبکه همجا    59
‏شکل 6-3 یک المان در شبکه همجا
59
شکل 7-1 هندسه کانال دوبعدی با دیواره‌های دما ثابت    63
‏شکل 7-2 هندسه کانال ساده دوبعدی با دیواره‌های دما ثابت    64
شکل 7-3 درستی آزمایی کد
64
شکل 7-4 درستی‌آزمایی کد در مقایسه با کار سانترا و همکاران ]68[    65
شکل 7-5 تغییرات شار حرارتی در دیواره بالا در کسر حجمی‌های مختلف نانوسیال در Rel=400 و nRe=1/5    67
شکل 7-6  توزیع ضریب اصطکاک در دیواره بالایی در کسر حجمی‌های مختلف نانوسیال در Rel=200 و nRe=1/5    68
شکل 7-7 توزیع عدد ناسلت در دیواره بالا در کسر حجمی‌ 01/0  نانوسیال به ازای مقادیر مختلف عدد رینولدز در ورودی دوم    69
شکل 7-8  توزیع تنش برشی در دیواره بالا در کسر حجمی‌ 01/0  نانوسیال CMC- اکسید مس به ازای مقادیر مختلف عدد رینولدز در ورودی دوم    69
شکل 7-9 عدد ناسلت متوسط به ازای مقادیر مختلف عدد رینولدز و کسر حجمی    70
شکل 7-10 توزیع عدد ناسلت روی دیوار بالا برای Rel=200، nRe=1/5،  =0/01 و مقادیر مختلف قطر ورودی دوم
71
شکل 7-11  توزیع تنش برشی روی دیوار بالا برای Rel=200، nRe=1/5،  =0/01 و مقادیر مختلف قطر ورودی دوم
    72
شکل 7-12  عدد ناسلت متوسط روی دیوار بالا برای Rel=200، nRe=1/5 و 01/0  و مقادیر مختلف طول کانال
73
شکل 7-13  توزیع خط جریان به ازای Rel=200 و nRe=1/5 و a) 01/0  و b) 04/0
74
شکل 7-14   خطوط جریان برای 01/0  و nRe=1/5 و a)Rel=200  و b) Rel=400    75
شکل 7-15 میکروکانال همگرای مورد بررسی
    76
شکل 7-16 نتایج حل مستقل از شبکه برای هندسه میکروکانال همگرا    77
شکل 7-17 عدد ناسلت متوسط روی دیوار پایین برای AR=3،=3o α و مقادیر مختلف کسر حجمی و عدد رینولدز    78
شکل 7-18 عدد ناسلت متوسط روی دیوار پایین برای AR=3 و 01/0  و مقادیر مختلف عدد رینولدز و α
78
شکل 7-19 تنش برشی متوسط روی دیوار پایین برای AR=3 و 01/0  و مقادیر مختلف عدد رینولدز و α
79
شکل 7-20 مقایسه پروفیل سرعت خط مرکزی کانال برایRe=300 ، 04/0 ، =3 oα و مقادیر مختلف نسبت منظر برای دو سیال نیوتنی و غیرنیوتنی    80
شکل 7-21 توزیع عدد ناسلت روی دیوار پایین برای Re=300 ، 04/0 ، =3 oα و مقادیر مختلف نسبت منظر کانال    81
شکل 7-22 توزیع تنش برشی روی دیوار پایین برای Re=300 ، 04/0 ، =3 oα و مقادیر مختلف نسبت منظر کانال
81
شکل 7-23 توزیع عدد ناسلت روی دیوار پایین برای سیال نیوتنی و Re=300 ، 04/0 ، =3 oα و مقادیر مختلف نسبت منظر کانال        82
شکل 7-24 پروفیل سرعت در انتهای کانال برای Re=600،04/0 ،  AR=3/0 و مقادیر مختلف α
83
شکل 7-25 پروفیل سرعت در انتهای کانال برای Re=300، 04/0 ، =3 oα و مقادیر مختلف نسبت منظر کانال
83
شکل 7-26 خطوط جریان در 04/0 ، AR=3، =3 oα و a)Re=100 b)Re=300 و c)Re=600    85
شکل 7-27 خطوط جریان در Re=300، 04/0 ، =3 oα و a)AR=1، b)AR=2، c)AR=3 و d)AR=6    87
شکل 7-28 خطوط جریان و گردابه‌ها به ازای Re=600، 04/0 ، AR=3 و a) =2o α، b) =3o α و c) =5o α
89
شکل 7-29 توزیع بردار سرعت برای Re=600، 04/0 ، AR=3 و =3o α    89
شکل 7-30   هندسه و شرایط مرزی میکروکانال مورد بررسی    90
شکل 7-31 اندیس تابع نمایی وابسته به دما و کسر حجمی برای نانوسیال CMC/TiO2 ]73[    91
شکل 7-32 اندیس سازگاری وابسته به دما و کسر حجمی برای نانوسیال CMC/TiO2 ]73[    91
شکل 7-33  توزیع عدد ناسلت روی دیوار بالا در Rel=400، nRe=1/5 و مقادیر مختلف کسر حجمی    93
شکل 7-34  توزیع تنش برشی روی دیوار بالا در Rel=400، nRe=1/5 و مقادیر مختلف کسر حجمی    94
شکل 7-35  توزیع عدد ناسلت روی دیوار بالا در  0/01= ، Rel=100 و مقادیر مختلف عدد رینولدز در ورودی دوم
94

شکل 7-36  توزیع تنش برشی روی دیوار بالا در  0/01= ، Rel=100 و مقادیر مختلف عدد رینولدز در ورودی دوم    95
شکل 7-37  عدد ناسلت متوسط روی دیوار بالا به برای مقادیر مختلف عدد رینولدز و کسر حجمی    96
شکل 7-38  تنش برشی متوسط روی دیوار بالا به برای مقادیر مختلف عدد رینولدز و کسر حجمی    96
شکل 7-39  توزیع عدد ناسلت روی دیوار بالا برای Rel=400، nRe=1/5،  =0/04 و مقادیر مختلف قطر ورودی دوم
97
شکل 7-40  توزیع تنش برشی روی دیوار بالا برای Rel=400، nRe=1/5،  =0/04 و مقادیر مختلف قطر ورودی دوم
98
شکل 7-41  عدد ناسلت متوسط روی دیوار بالا در Rel=200، nRe=1/5 و مقادیر مختلف طول کانال    99
شکل 7-42  تنش برشی متوسط روی دیوار بالا در Rel=200، nRe=1/5 و مقادیر مختلف طول کانال    99
شکل 7-43  اثر ترم اتلاف لزجی روی انتقال حرارت در Rel=400، nRe=1/5 و 01/0
100
شکل 7-44  عدد ناسلت متوسط روی دیوار بالا برای Rel=400، nRe=1/5 با تغییر محل ورودی دوم    101
شکل 7-45  تنش برشی متوسط روی دیوار بالا برای Rel=400، nRe=1/5 با تغییر محل ورودی دوم    102
شکل 7-46 پروفیل سرعت در مرکزکانال در Rel=400، nRe=1/5 و مقادیر مختلف کسر حجمی و تغییر محل ورودی دوم    102
شکل 7-47  توزیع عدد ناسلت روی دیوار بالا برای Rel=600، nRe=1/5 و  04/0  و مقادیر مختلف شار حرارتی روی دیوار بالا    103
شکل 7-48 مقایسه پروفیل سرعت توسعه یافته برای سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی خالص و نانوسیال غیرنیوتنی    104
شکل 7-49   پروفیل سرعت در Rel=600، nRe=1/5، 01/0   و x های مختلف
105
شکل 7-50   توزیع خط جریان به ازای Rel=400 و nRe=1/5 و a) 0/0  و b) 04/0
106
شکل 7-51   خطوط جریان برای 0/0  و nRe=1/5 و a)Rel=400  و b) Rel=600    107
شکل 7-52   خطوط جریان به ازای 04/0  و nRe=1/5 و در Rel=400 a) با در نظر گرفتن ترم اتلاف ویسکوز و b) بدون در نظر گرفتن ترم اتلاف ویسکوز    108


فهرست جدول‌ها
عنوان    شماره صفحه
جدول 2-1 خواص برخی سیال‌ها و نانوذرات    7
‏جدول 3-1 دسته بندی انواع کانال از لحاظ قطر هیدرولیکی    11
جدول 4-1 مقادیر ویسکوزیته برخی سیالات معمول در دمای اتاق    16
جدول 7-1 خواص رئولوژیکی نانوسیال CMC- اکسید تیتانیم در دمای 25oC    63
جدول 7-2 نتایج حل مستقل از شبکه برای ماکروکانال    66
جدول 7-3  خواص رئولوژیکی وابسته به دما برای نانوسیال CMC- اکسید تیتانیم    92

چکیده:
تحقیقات در زمینه انتقال حرارت سوسپانسیون‌های با ذرات جامد در ابعاد نانومتر درون سیال پایه در دهه اخیر آغاز شده است. تحقیقات اخیر در زمینه نانوسیالات، نشان داده است که افزودن نانوذرات باعث افزایش چشمگیری در انتقال حرارت سوسپانسیون می‌شود. از راه‌های مرسوم دیگر جهت بهبود عملکرد حرارتی دستگاه‌ها، استفاده از کانال‌ها با ابعاد میلی و میکرو است. با توجه به گستردگی و اهمیت سیالات غیرنیوتنی در صنایع گوناگون، هدف از این تحقیق بررسی عددی جریان و انتقال حرارت نانوسیال‌ غیرنیوتنی در رژیم جریان آرام درون میکروکانال است.
در پایان‌نامه حاضر، از ترکیب‌ نانوسیال محلول 5/0% وزنی کربوکسی متیل سلولز- اکسید تیتانیم با قطر نانوذرات  nm10 و کسرهای حجمی متفاوت برای بررسی اختلاط جریان در کانال و میکروکانال استفاده شده است. از مدل تک‌فازی برای حل معادلات استفاده شده است. برای حل معادلات، یک کد عددی دو بعدی به زبان فرترن نوشته شده است. برای گسسته‌سازی معادلات حاکم از روش حجم محدود استفاده شده است. برای تولید شبکه، از آرایش شبکه هم‌جا استفاده شده و معادلات کوپل فشار و سرعت نیز با استفاده از الگوریتم سیمپل تغییر یافته حل شده‌اند. در نهایت تأثیر پارامتر اتلاف لزجی که در جریان سیال در کانال‌هایی با ابعاد معمول اهمیت چندانی ندارند و در میکروکانال‌ها حائز اهمیت می‌شود مورد مطالعه قرار گرفته‌است.

کلمات کلیدی: نانوسیال غیرنیوتنی، میکروکانال، انتقال حرارت جابجایی، شبکه همجا.

بررسی تئوری و عددی نانولوله های کربنی به عنوان یک کانال در ترانزیستور های اثر میدانی

اختصاصی از کوشا فایل بررسی تئوری و عددی نانولوله های کربنی به عنوان یک کانال در ترانزیستور های اثر میدانی دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

مقدمه :

با گذر زمان و پیشرفت علم و تکنولوژی نیاز بشر به کسب اطلاعات و سرعت پردازش و ذخیره سازی آنها به صورت فزایندهای بالا رفته است. گوردن مور  معاون ارشد شرکت اینتل در سال 1965  نظریه ای ارائه داد مبنی بر اینکه در هر 18 ماه تعداد ترانزیستورهایی که در هر تراشه به کار می رود دو برابر شده و اندازه آن نیز نصف میشود . این کوچک شدگی نگرانی هایی را به وجود آورده است. بر اساس این نظریه در سال 2010 باید ترانزیستورهایی وجود داشته باشد که ضخامت اکسید درگاه که یکی از اجزای اصلی ترانزیستور است به کمتر از یک نانومتر برسد. بنا بر این باید بررسی کرد، اکسید سیلیسیم به عنوان اکسید درگاه در ضخامت تنها کمتر از یک نانومتر انتظارات ما را در صنایع الکترونیک برآورده میکند یا نه. در راستای همین تحقیقات گروه دیگری از دانشمندان به بررسی نیترید سیلیکون به عنوان نامزد جدیدی برای اکسید درگاه پرداختند و نشان دادند که این ماده می تواند جایگزین مناسبی برای اکسید سیلیکون باشد . جهت تولید ترانزیستورهای نسل امروز احتیاج به دانشی داریم که بتوانیم در ابعاد نانو تولیدات صنعتی از تراشه ها را داشته باشیم. بنا بر این توجه جوامع علمی و اقتصادی جهان بر این شاخه از علم که به فن آوری نانو  معروف است، جلب شده است. در این بین نانولوله های کربنی به دلیل خواص منحصر به فرد الکتریکی و مکانیکی که از خود نشان داده اند توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده اند. در راستای این تحقیقات ما به بررسی خواص الکتریکی نانو لوله های کربنی پرداخته ایم. بسیاری از دانشمندان بر این باور هستند که نانو لوله های کربنی به دلیل قابلیت رسانش ویژه یک بعدی جای مواد سیلیکونی در تراشه های نسل آینده را خواهند گرفت

فهرست :

چکیده
مقدمه
فصل ۱- مقدمه ای بر کربن و اشکال مختلف آن در طبیعت و کاربرد های آن
۱-۱- مقدمه
۱-۲- گونه های مختلف کربن در طبیعت
۱-۲-۱- کربن بیشکل
۱-۲-۲- الماس
۱-۲-۳- گرافیت
۱-۲-۴- فلورن و نانو لوله های کربنی
۱-۳- ترانزیستورهای اثر میدانی فلز- اکسید و ترانزیستور های اثرمیدانی نانولوله ی کربنی
فصل ۲- بررسی ساختار هندسی و الکتریکی گرافیت و نانولوله های کربنی
۲-۱- مقدمه
۲-۲- ساختار الکترونی کربن
۲-۲-۱- اربیتال p2 کربن
۲-۲-۲- روش وردشی
۲-۲-۳- هیبریداسون اربیتالهای کربن
۲-۳- ساختار هندسی گرافیت و نانولوله ی کربنی
۲-۳-۱- ساختار هندسی گرافیت
۲-۳-۲- ساختار هندسی نانولوله های کربنی
۲-۴- یاختهی واحد گرافیت و نانولوله ی کربنی
۲-۴-۱- یاختهی واحد صفحهی گرافیت
۲-۴-۲- یاخته واحد نانولولهی کربنی
۲-۵- محاسبه ساختار نواری گرافیت و نانولوله ی کربنی
۲-۵-۱- مولکولهای محدود
۲-۵-۲- ترازهای انرژی گرافیت
۲-۵-۳- ترازهای انرژی نانولوله ی کربنی
۲-۵-۴- چگالی حالات در نانولوله ی کربنی
۲-۶- نمودار پاشندگی فونونها در صفحهی گرافیت و نانولوله های کربنی
۲-۶-۱- مدل ثابت نیرو و رابطهی پاشندگی فونونی برای صفحه ی گرافیت
۲-۶-۲- رابطهی پاشندگی فونونی برای نانولوله های کربنی
فصل ۳- پراکندگی الکترون فونون
۳-۱- مقدمه
۳-۲- تابع توزیع الکترون
۳-۳- محاسبه نرخ پراکندگی کل
۳-۴- شبیه سازی پراکندگی الکترون – فونون
۳-۵- محاسبه جریان و مقاومت نانولوله ی کربنی
۳-۶- ضرورت تعریف روال واگرد
فصل ۴- بحث و نتیجه گیری
۴-۱- مقدمه
۴-۲- نرخ پراکندگی
۴-۳- تابع توزیع در شرایط مختلف فیزیکی
۴-۴- بررسی سرعت میانگین الکترونها، جریان، مقاومت و تحرک پذیری الکترون
۴-۴-۱- بررسی توزیع سرعت در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا
۴-۴-۲- بررسی جریان الکتریکی در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا
۴-۴-۳- بررسی مقاومت نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا
۴-۴-۴- بررسی تحرک پذیری الکترون در نانولوله های زیگزاگ نیمرسانا
۴-۵- نتیجه گیری
۴-۶- پیشنهادات
۴-۷- ضمیمه ی (الف) توضیح روال واگرد
منابع
Abstract

حل معادلات عددی دیفرانسیل

اختصاصی از کوشا فایل حل معادلات عددی دیفرانسیل دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD ( قابل ویرایش ) تعداد صفحات:224

فهرست

مقدمه – معرفی معادلات دیفرانسیل                      4

بخش اول – حل عددی معادلات دیفرانسیل معمولی      20

فصل اول – معادلات دیفرانسیل معمولی تحت شرط اولیه  20 

فصل دوم – معادلات دیفرانسیل معمولی تحت شرایط مرزی66 

فصل سوم – معادلات دیفرانسیل خطی        111     

بخش دوم – حل عددی معادلات دیفرانسیل جزئی    125

فصل اول – حل معادلات عددی هذلولوی        128     

فصل دوم – حل معادلات عددی سهموی   146

فصل سوم – حل معادلات عددی بیضوی  164  

فصل چهارم – منحنی های مشخصه     184

مقدمه

معرفی معادلات دیفرانسیل

معادله در ریاضیات وقتی با اسم خاص و صورت خاص می آید خود به تنهایی مسأله ای را نمایش می دهد که در آن می خواهیم مجهولی را بدست آوریم.

    کاربرد معادله دیفرانسیل از نظر تاریخی با معرفی مفهوم های مشتق و انتگرال آغاز گردید. ساده ترین نوع معادله دیفرانسیل آن دسته از معادلاتی هستند که مشتق تابع جواب را داشته باشیم. که چنین محاسبه ای به پاد مشق گیری و انتگرال گیری نامعین موسوم است.

    معادلات دیفرانسیل وابستگی بین توابع و مشتق های توابع را نشان می دهد. که از لحاظ تاریخی به طور طبیعی از زمان کشف مشتق به وسیله نیوتن ولایب نیتس آغاز می شود. (قرن هفدهم میلادی). که با رشد سریع علم و صنعت در قرن بیستم روشهای عددی حل معادلات دیفرانسیل مورد توجه قرار گرفتند که توسعه و پیشرفت کامپیوتر ها در پایان قرن بیستم موجب کاربرد روش های تقریبی تعیین جواب معادلات دیفرانسیل در بسیاری از زمینه های کاربردی گردید که باعث بوجود آمدن مباحث جدید در این زمینه شد.