در این پژوهش ایده¬ای نوین تحت عنوان منحنی مشخصه فن معادل برای تونل¬هایی که تهویه آن¬ها توسط جت-فن انجام می¬شود، برای اولین بار ارائه می¬گردد. برای بدست آوردن منحنی مشخصه فن معادل در شرایط مختلف با شبیه¬سازی میدان جریان در تونل¬ها با سطح مقطع¬های مختلف به همراه موقعیت¬های مختلف مکان قرارگیری جت فن، از روش دینامیک سیالات محاسباتی و با کمک نرم افزار تجاری فلوئنت استفاده شده است. نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهد که مقدار دبی عبوری از خروجی تونل¬های تهویه با شکل مقطع¬های مختلف و با اندازه مساحت سطح مقطع¬های مساوی، تقریبا برابر است. در ادامه به منظور پیدا کردن موقعیت مناسب جت¬فن در مقطع¬های مختلف عرضی از ورودی تا خروجی تونل پرداخته شده که نتایج نشان می¬دهد اگر جت¬فن در وردی تونل (3 متری دهانه ورودی تونل) تا تقریبا فاصله 90 متری از دهانه خروجی تونل نصب شود مقدار دبی عبوری از تونل تغییر چندانی پیدا نمی¬کند. و در آخر به منظور به دست آورن منحنی مشخصه تونل¬های مختلف با مکان قرارگیری جت¬فن در فاصله¬های متفاوت از سقف تونل، رابطه¬ای بر حسب پارامتر¬های هندسی تونل و فاصله مرکز جت¬فن از سقف در تونل¬های دایره¬ای شکل به منظور جایگزینی حل دو بعدی و تقارن محوری به جای حل سه بعدی و زمان¬بر و پر¬هزینه ارائه خواهد شد. به منظور بررسی صحت و اعتبار این رابطه شبیه¬سازی را در 3 نسبت قطر (قطر تونل دایره¬ای شکل به قطر جت¬فن) 6، 9 و 15 و در دو فاصله 9/0 و 5/1 متری مرکز جت¬فن از سقف تونل که معادل با 5/1 و 5/2 قطر فن از سقف تونل می¬باشد، پرداخته شده است. که نتایج شبیه-سازی صحت این رابطه را در در موقعیت¬های متداول نصب جت¬فن از سقف ( 5/1 تا 5/2 قطر فن) در تونل-های با شکل مقطع¬های متفاوت نشان می¬دهد. و در آخر تاثیر زاویه جت¬فن (دو زاویه 4 و 6 درجه) بر دبی عبوری از خروجی تونل و منحنی مشخصه فن معادل بررسی می¬شود.

 در این پایان‌نامه شبیه‌سازی جریان گاز طبیعی در خطوط لوله‌ شبکه‌ گازرسانی شهری موردمطالعه و بررسی قرارگرفته است. در پژوهش حاضر جریان درون لوله به‌صورت دائم، دما ثابت، تراکم‌پذیر و سیال عامل گاز طبیعی در نظر گرفته‌شده است. نتیجه تدوین کدی در دسترس است که بتواند شبکه‌های گازرسانی شهری را شبیه‌سازی کند. همچنین برنامه‌ای که تدوین‌شده است حداقل حافظه را از سیستم اشغال می‌کند. حل مسئله شبکه لوله‌ها شامل تعیین میزان جریان در لوله‌ها، تعیین مقدار سرعت در ابتدا و انتهای تک‌تک لوله‌های شبکه و همچنین میزان فشار در گره ها و اتصالات با در دست داشتن ساختار شبکه، فشار در ورودی و ابتدای شبکه، میزان مصرف گاز در گره‌ها، ابعاد فیزیکی لوله‌ها و خواص فیزیکی سیالی که در شبکه جریان دارد، می باشد. در ابتدا معادلات حاکم بر یک خط لوله‌ای که بین دو گره قرارگرفته و رابطه‌ای بین فشار(هد) در دو سر خط لوله(گره ها) و دبی آن خط لوله است آورده شده است. با توجه به اینکه معادله حاکم بر خط لوله یک معادله غیرخطی است و شبکه‌ای باید تحلیل شود که از تعداد زیادی خطوط لوله متصل‌به‌هم تشکیل‌شده است بنابراین معادلات غیرخطی لوله‌ها باید به‌صورت کوپل حل شوند. در این پایان‌نامه با توجه به دو روش تئوری خطی و نیوتن_رافسون در یک الگوریتم مجموع معادلات غیرخطی به‌صورت همزمان حل‌شده‌اند. در ادامه برای چند مورد شبکه نمونه، با استفاده از الگوریتم ترکیبی مقادیر فشار در گره ها، دبی در لوله ها و مقادیر سرعت در ابتدا و انتهای تمامی لوله ها را به دست آورده ایم. روش ترکیبی باعث شده است که بتوان یکجا از مزیت هر رو روش تئوری خطی و نیوتن رافسون استفاده کرده و همزمان هرکدام معایب روش دیگر را برطرف کنند. در آخر نتایج یکی از این شبکه ها با نتایج نرم افزار صحت سنجی شده است.

در تحقیق حاضر، شبیه‌سازی انتقال حرارت هدایت سه‌بعدی با مقاومت تماس غیرخطی در محیط‌های غیر همگن به روش المان مرزی موردمطالعه قرار گرفت. ابتدا معادله حرارت در حالت همگن مشخص شد. در مرحله بعد فرم انتگرال مرزی معادلات حاکم به دست آمد. در ادامه با حل عددی انتگرال مرزی به کمک روش المان مرزی متداول، برای لوله‌ای با شرط مرزی غیرخطی با استفاده از روش‌های تکرار نیز موردبررسی قرار گرفت و نتایج حاصل با منبع معتبر مقایسه شد. در حالت سه‌بعدی فرض شد که دو خط لوله از هم فاصله زیادی دارند و از نتایج حاصل از پژوهش‌هایی با این شرایط، از توزیع پیرامونی پتانسیل در این حالت صرف‌نظر شد. در این حالت با استفاده از المان‌های لوله‌ای، توزیع پتانسیل در راستای محور لوله در حالت سه‌بعدی برای حالت همگن به دست آمد. در حالت ناهمگن با استفاده از روش المان مرزی معادلات به دست آمد اما ازآنجاکه در این شرایط، ترمی از معادله بر روی کل ناحیه تعریف‌ شده بود، از روش تقابل دوگانه برای انتقال انتگرال این ترم از حجم به مرزهای ناحیه استفاده شد. در حالت ناهمگن دوبعدی، نتایج حاصل از این روش با روش تفاضل محدود جاکوبی نقطه‌به‌نقطه مقایسه شد. برای محیط سه‌بعدی ناهمگن با استفاده از المان‌های لوله‌ای و روش تقابل دوگانه تحلیل حرارتی انجام شد. عوامل مهم در تحلیل پتانسیل ازجمله اندازه لوله‌ها و فاصله لوله‌ها از هم در دو حالت همگن و ناهمگن موردبررسی قرار گرفت. مقایسه روش‌ها نشان داد که استفاده از روش پیشنهادی تقابل دوگانه با دقت مناسب، قادر به تحلیل حرارتی مدل‌های موردبررسی در محیط بی‌نهایت با تابعی از ضریب هدایت محیط است.

 در این پایان‌نامه جریان گاز در یک کنتور توربینی ایستگاه کاهش فشار گاز شهری شبیه‌سازی شده است. جهت نصب کنتورهای توربینی به طول مستقیم 20 قطر لوله در ورودی و خروجی نیاز است. در شرایطی که این طول لوله مستقیم قبل از کنتور رعایت شود، نیم‌رخ سرعت کاملا توسعه‌یافته وارد کنتور می‌شود و کنتور دچار خطای اندازه‌گیری نمی‌شود. در مواردی که امکان رعایت طول مستقیم وجود نداشته باشد و از زانویی در ورودی، خروجی و یا هم در ورودی و هم در خروجی استفاده شود، کنتور دچار خطای اندازه‌گیری می‌شود که در این پایان‌نامه میزان تاثیر این موارد بر دقت اندازه‌گیری کنتور توربینی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور عملکرد کنتور توربینی در فرآیند اندازه‌گیری دبی گاز در 4 وضعیت نصب مختلف کنتور و 3 دبی مختلف، بررسی شده است. همچنین میدان جریان در لوله‌های ورودی و خروجی کنتور توربینی به‌همراه زانویی مطالعه شده است. جهت انجام این مطالعه شبکه باسازمان برای کنتور توربینی تولید شده است. سپس، میدان جریان درون کنتور با استفاده از شبکه محاسباتی فوق شبیه‌سازی شده است و دور کنتور و میدان‌های فشار و سرعت بدست آمده‌اند. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که دقت اندازه‌گیری کنتور توربینی به‌شدت به توسعه‌یافتگی نیم‌رخ سرعت ورودی وابسته است. علاوه بر این، نتایج عددی نشان می‌دهد که استفاده از زانویی در ورودی بیش‌ترین تاثیر را بر دقت اندازه‌گیری کنتور دارد و هرچه زانویی به ورودی کنتور نزدیک‌تر شود، خطا افزایش بیشتری می‌یابد. در حالت زانویی در فاصله 10 قطر از ورودی کنتور، نتایج خطای اندازه‌گیری کمتر از 2% را نشان می‌دهد که این مقدار منطبق با استانـدارد IGS-IN-102 است و صحت نتایج حاصل از حل را تایید می‌کند. همچنین نتایج نشان می‌دهد که استفاده از زانویی در خروجی تاثیر بسیار ناچیزی بر دقت اندازه‌گیری کنتور توربینی دارد.

 در این پایان¬نامه بررسی عملکرد کوره¬های آجرپزی هافمن در فشارهای متفاوت گاز مدنظر است. در این راستا با نصب تجهیزات داده¬برداری دقیق، اثرات کاهش فشار گاز ورودی بر توزیع دمای کوره¬ها و مقاومت آجرها به صورت تجربی و تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج برای فشار 30 Psig به عنوان وضعیت موجود سیستم و در فشارهای 25، 20 و 15 Psig ارائه شد. مطالعات نشان داد علیرغم کاهش فشار تغییر چندانی در توزیع دما درون کوره صورت نگرفته و همچنین مقاومت آجرها نیز تفاوت چندانی ننموده است. نتیجه نهایی حاصل از انجام طرح بیانگر کاهش نزدیک به 20 درصد مصرف تنها با کاهش فشار گاز ورودی از 30 Psig به 15 می¬باشد. در تحلیل حرارتی پس از سنجش پایداری کوره¬ها و بدست آوردن روابط، کوره¬ها از نظر میزان حرارت وارد شده، جذب شده و خارج شده مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این گزارش شرح تمامی مراحل مختلف اعم از مطالعاتی، خرید و نصب تجهیزات اندازه¬گیری، اطلاعات دماسنجی، تحلیل حرارتی و سایر موارد مرتبط ارائه شده¬است.

 در این پژوهش جریان گاز در دو نوع سیستم فیلتراسیون مورداستفاده در ایستگاه¬های کاهش فشار گاز شهری شبیه‌سازی‌شده است. در سیستم نوع اول، جریان از داخل به خارج المنت است و سیستم نوع دوم دارای جریان از خارج به داخل المنت می¬باشد. هرکدام از این سیستم¬ها برای چهار مقدار دبی گاز، از حداقل دبی کاری تا دبی نامی گذرنده از ایستگاه موردمطالعه قرارگرفته‌اند. برای هرکدام از این مقادیر، المنت فیلتر با چهار مقدار تخلخل متفاوت از کاملاً نو تا کاملاً ازکارافتاده در نظر گرفته‌شده است. با توجه به هندسه پیچیده سیستم فیلتراسیون موردمطالعه، تلاش زیادی برای رسیدن به شبکه¬های عددی مناسب صورت پذیرفته است. در شبکه¬های تولیدشده برای این شبیه¬سازی عددی، درصد سلول¬های نامناسب با اعوجاج بالای 0.6، کمتر از %2.5 است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می¬دهد که حضور المنت فیلتر باعث افزایش آشفتگی جریان گاز می¬شود. بزرگی گردابه¬ها به‌ویژه روی سطوح المنت نسبت به سایر مناطق دامنه حل، بیشتر است. از سوی دیگر نتایج عددی حاکی از آن است که افت فشار فیلتر با کاهش تخلخل آن به کمتر از 0.4 به‌طور ناگهانی افزایش می-یابد؛ بنابراین با توجه به افت فشار زیاد ایجادشده در تخلخل 0.2 باید متناسب با شرایط بهره¬برداری از ایستگاه، المنت فیلتر پیش از رسیدن به این میزان تخلخل تعویض گردد. چراکه در غیر این صورت موجب ایجاد افت فشار زیادی در مسیر جریان گاز می¬گردد. این افت فشار از حدود  6psi تا  28psi برای حداقل تا حداکثر دبی عبوری از ایستگاه متغیر است. همچنین سیستم نوع دوم نسبت به نوع اول دارای توزیع یکنواخت‌تری برای جریان گاز عبوری از تمام سطح المنت است.

 عدم تهویه مناسب و درنتیجه افزایش دما، میزان رطوبت و گازهای آلاینده و همچنین کمبود اکسیژن در بعضی قسمت‌های نیروگاه کارون 3 منجر به تعریف پروژه‌ای دال بر حل مشکلات بیان‌شده، گردید. با بررسی‌های انجام شده، شبیه‌سازی سامانه تهویه نیروگاه کارون 3 به‌عنوان مسیری جهت بیان راه‌حل، ضروری تشخیص داده شد. قرارگیری نیروگاه زیر سطح زمین، بسته بودن تمامی مسیرها، وجود منابع تولید رطوبت و ابزارآلات مختلف، کوتاه بودن و عدم توسعه‌یافتگی جریان در مسیرهای نیروگاه و همچنین تاثیرات محیطی مجموعه دلایلی است که استفاده از نرم‌افزارهای تهویه موجود برای شبیه‌سازی این سامانه را محدود می‌کند. در ابتدا مشکلات اصولی نیروگاه شناسایی و پروژه اصلی به چند زیر پروژه تقسیم شد. جمع‌آوری اطلاعات هندسی موردنیاز و همچنین رفع ابهام‌های موضوع، اندازه‌گیری اطلاعات موردنیاز جهت شبیه‌سازی به‌وسیله دستگاه‌های تهیه‌شده و روش‌های موردمطالعه، استخراج گردید. در کد تدوین‌یافته با استفاده از معادلات فشار و روش نیوتن-رافسون حدس اولیه‌ی نزدیکی از مقادیر دبی در هر مسیر محاسبه می‌شود. بعدازآن با استفاده از روش هاردی-کراس اطلاعات حلقه‌ها و فن‌ها وارد روند حل‌شده و جواب نهایی در مورد دبی هر مسیر به دست می‌آید. فشارها به‌وسیله مقاومت هر مسیر و دبی به‌دست‌آمده، محاسبه می‌گردد. اطلاعات ترمودینامیکی نیز با استفاده از روابط موجود در هر گره محاسبه می‌شود و به نسبت دبی هر مسیر خروجی از گره، اطلاعات به دست می‌آید. با مقایسه اطلاعات به‌دست‌آمده از کد تدوین‌یافته با مقادیر اندازه‌گیری شده صحت کد مورد سنجش قرار گرفته شد. با تغییر مسیرها و همچنین افزایش و یا کاهش مقاومت در مسیر‌های مختلف راهکار‌هایی جهت بهبود وضعیت تهویه ارائه گردید.

 یکی از آلودگی¬هایی که وارد شبکه¬های گازرسانی می¬شود، آلودگی ناشی از ورود گاز غنی و گاز بعد از پیگ است. در این طرح، اثرات مخرب این دو گاز برای ایستگاه تقلیل فشار نیروگاه آبادان بررسی شد. نمودار فازی گاز غنی با نرم¬افزار پایپسیم رسم شد و مشخص گردید که بالا بودن میزان رطوبت در گاز باعث تشکیل قطرات آب می¬شود. با بررسی وضعیت ایستگاه در دوره پیگرانی، مشخص شد که میزان ذرات جامد در گاز بعد از پیگرانی افزایش می¬یابند. برای رفع مشکل حضور ذرات جامد و مایع در گاز، استفاده از یک مولتی سیکلون در ورودی ایستگاه نیروگاه آبادان پیشنهاد گردید. یک سیکلون از این تجهیز با استفاده از نرم افزار فلوئنت تحلیل شد و میدان¬های فشار و سرعت بدست آمدند. سپس بازده جداسازی سیکلون، در مواجه با ذرات جامد و مایع بررسی شد و مشاهده گردید که این سیکلون با بازدهی بیش از 99 درصد، قادر به جداسازی ذرات جامد با قطرهای بیش از 4 میکرومتر و قطرات آب با قطرهای بیش از 8 میکرومتر است. سپس با توجه به دبی مصرفی ایستگاه، تعداد سیکلون¬های لازم برای بازدهی مناسب در مولتی سیکلون بین 32 تا 39 عدد، تعیین شد. در نهایت، نتیجه شد که استفاده از مولتی سیکلون در ایستگاه نیروگاه آبادان، با توجه به هزینه بالای تعمیرات و قیمت گاز، مقرون به صرفه است. با بکارگیری مولتی سیکلون هزینه ناشی از تعمیرات بعد از سه سال جبران خواهد شد.

 یکی از چالش هایی که همواره صنعت گاز در خطوط انتقال گاز طبیعی با آن مواجه هست، تشکیل شبنم و حضور فاز مایع در این خطوط است. حضور فاز مایع می تواند باعث بروز عوامل نامطلوبی همچون تشکیل هیدرات، خوردگی سطوح فلزی و کاهش ظرفیت خط در خطوط لوله و تاسیسات شبکه گازرسانی گردد. بنابراین، مطالعه و شناخت عوامل تاثیرگذار بر پدیده شبنم در گاز طبیعی جهت جلوگیری از وقوع مشکلات ذکر شده و همچنین کنترل کیفیت گاز، امری ضروری خواهد بود. مرکز پژوهشی شبکه های گازرسانی دانشگاه شهید چمران اهواز پیرو درخواست شرکت گاز استان خوزستان اقدام به تعریف این پایان نامه نمود. هدف اصلی این پژوهش بررسی پدیده شبنم در خطوط انتقال گاز و عوامل موثر بر آن است. در همین راستا ضمن تعریف دقیق پدیده شبنم، انواع نمودارهای شبنم در گاز طبیعی مورد بررسی قرار گرفت و میزان تاثیر دقیق هر جزء از گاز بر منحنی نقطه شبنم مشخص گردید. در این مطالعه برای شبیه سازی از نرم افزار پایپسیم، معادله حالت SRK و معادله جریان مودی استفاده شده است. مهمترین هدف این مطالعه، بررسی علت تشکیل شبنم در خط انتقال 36-30 اینچ آبادان است. نتایج نشان می دهند که مقدار بالای آب همراه گاز علت بروز این مشکل بوده و اگر مقدار آب کمتر از ppm200 باشد، هرگز این اتفاق رخ نمی دهد. یکی از عواملی که باعث بروز رطوبت در درون خطوط انتقال گاز می¬شود، عدم خشکسازی کامل خطوط پس از تست هیدرواستاتیک می باشد. لذا در این پژوهش به شناسایی علل عدم خشک شدن کامل خطوط لوله پس از تست هیدرواستاتیک پرداخته شد. برای تحقق این هدف ضمن مطالعه استانداردهای مختلف، بازدید از عملیات خشکسازی لوله و برگزاری جلسات کارشناسی؛ مشخص گردید که ریشه این کم کاری در دستورالعمل اجرایی تدوین شده توسط شرکت ملی گاز ایران است.

 در تحقیق حاضر، به حل جریان پتانسیل حول یک متحرک زیرسطحی، جهت محاسبه ضریب هیدرودینامیک برا و گشتاور پیچشی، به کمک روش المان ‏مرزی در حالت دائم، پرداخته می ‏شود. با اعمال روش المان‏ مرزی و با توزیع ترکیب چشمه و دابلت ثابت روی هر المان، می‏ توان توزیع سرعت و فشار روی هر المان و کل هندسه را محاسبه کرد. با داشتن ضریب فشار، دیگر ضرایب قابل محاسبه هستند. مدل ریاضی حاکم بر جریان سیال به صورت لاپلاس تابع پتانسیل نشان داده می ‏شود. سپس شرط مرزی دریکله برای حل معادله لاپلاس، و شرط کوتا به جهت ایجاد سیرکولاسیون، اعمال می ‏شود. با تبدیل معادله لاپلاس به معادله انتگرالی و با اعمال شرط‏ های مرزی و توزیع توابع تکین، معادله به یک دسته معادله جبری ماتریسی قابل حل تبدیل می ‏شود. توزیع دابلت روی دنباله گردابه، ثابت در نظر گرفته می ‏شود. در این تحقیق جهت سرعت‏ بخشی در تولید شبکه از روش پچ ‏سازی استفاده می ‏شود. روش ترکیب اجزاء بر پایه تئوری بدنه ‏کشیده، جهت محاسبه ضرایب کلی برا و گشتاور به کار برده می ‏شود. نتایج بدست آمده نشان می‏ دهند استفاده از روش ترکیب اجزاء و روش پنل، باعث می‏ شوند ضرایب هیدرودینامیکی با دقت و سرعت بالا محاسبه شوند، به طوریکه زمان محاسبه ها در مقایسه با روش‏های مشابه، تا 78 درصد کاهش می‏ یابد.

 در این پایان‌نامه شبکه های لوله یک آزمایشگاه تخصصی گاز مدل‌سازی شده و تعدادی از شبکه‌های قابل تولید در آن با فرض جریان آدیاباتیک شبیه‌سازی عددی شده است. بدین منظور ابتدا پیش‌نیازها و معیارهای لازم جهت طراحی این آزمایشگاه متناسب با اهداف آن ارایه گردیده است. سپس براساس استانداردهای پایپینگ و شبکه‌های توزیع گاز طبیعی، نقشه های دوبعدی آزمایشگاه مذکور ترسیم شده است. همچنین اجزای پایپینگ لازم برای طراحی و نحوه‌ی انتخاب آن‌ها بر پایه استانداردها و مراجع علمی معتبر در زمینه پایپینگ، ذکر گردیده است. در گام آخر طراحی نیز، مدل‌سازی سه‌بعدی این آزمایشگاه براساس اجزای پایپینگ انتخاب شده، در نرم‌افزار PDMS انجام شده است. جهت اعتبارسنجی نتایج آزمایشگاه مدل‌سازی شده مذکور بعد از راه‌اندازی، یک خط لوله و دو شبکه‌ مختلف قابل تولید در آن با فرض جریان یک‌بعدی و آدیاباتیک به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده‌ است. شبیه سازی‌ها برای هر دو گاز هوا و متان به دلیل استفاده از هوا در شبکه‌های این آزمایشگاه جهت مقایسه نتایج و اختلاف آن‌ها با یکدیگر انجام شده است. مقایسه نتایج حاصل برای هر دو گاز و بررسی تغییرات پارامترهای جریان نشان داد که نمودار فشار کل به‌تقریب بر هم منطبق بوده است. همین نتیجه در نمودار فشار استاتیک نیز برای هر دو گاز مشاهده گردیده است. همچنین در نمودارهای عدد ماخ و دمای استاتیک اختلاف کمی وجود دارد. اما در دبی‌های حاصل برای هر دو گاز در شبکه‌های مختلف، اختلاف آشکاری مشاهده گردید. حداکثر اختلاف محاسبه شده در دبی‌های حاصله برای هوا و متان در خط لوله و دو شبکه شبیه‌سازی شده به ترتیب در حدود 33/35، 35/819 و 36/452 درصد بدست آمده است.

در این پایان‏نامه، جریان‏های تراکم‏پذیر سرعت بالا درون شبکه‏های گازرسانی با در نظر گرفتن اثرات انتقال حرارت شبیه‏سازی شده و میزان گاز هدررفت محاسبه شده است. بدین منظور ابتدا یک خط لوله توسط معادلات اویلر با درنظر گرفتن شرایط آدیاباتیک و یا غیرهم‏دما شبیه‏سازی شده‏است. استفاده از هریک از این شرایط حرارتی، روند حل مساله را در کل متفاوت خواهد ساخت. از اینرو الگوریتمی برای شبیه‏سازی پرج گاز از خطوط لوله در هر یک از شرایط مذکور ارائه شده است. به‏منظور اطمینان از صحت شبیه‏سازی‏های انجام شده، نتایج حل عددی با سایر نتایج تجربی و عددی موجود در مراجع مقایسه شده است که تطابق خوب این نتایج، حاکی از اعتبار حل عددی مذکور است. در ادامه با شبیه‏سازی جریان هدررفت در شرایط حرارتی متفاوت، اثرات انتقال حرارت بر پارامترهای جریان مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با در نظر گرفتن افت‏های موضعی ناشی از اتصالات در جریان‏های تراکم‏پذیر سرعت بالا، مساله از یک خط لوله به شبکه‏ای از خطوط لوله تعمیم داده شد و الگوریتم‏هایی جهت شبیه‏سازی جریان هدررفت در چند نمونه شبکه‏ گسترده شاخه‏ای و حلقوی ارائه گردید. در نهایت نیز با استفاده از الگوریتم‏های پیشنهادی، فرآیند پرج گاز از این چند شبکه نمونه در شرایط حرارتی متفاوت شبیه‏سازی شد و اثرات انتقال حرارت جریان بر میزان دبی هدررفت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج شبیه‏سازی‏های صورت گرفته بیان‏گر این موضوع است انتقال حرارت جریان با محیط در شرایطی که شدت تبادل حرارتی کم باشد (نظیر لوله‏های مدفون)، تاثیر کمی بر میزان دبی هدررفت گاز داشته و حداکثر اختلاف محاسبه شده با شرایط آدیاباتیک برای خط لوله و شبکه به‏ترتیب 3.6 و 4.5 درصد می‏باشد. در صورت مدفون نبودن لوله‏ها این اختلاف بیش‏تر شده و حداکثر آن برای خط لوله و شبکه به‏ترتیب 4.3 و 14.7 درصد محاسبه شده است.

 در پایان¬نامه حاضر مدل¬سازی رتبه¬کاسته مسائل انتقال حرارت هدایتی گذرا، توسط مودهای ویژه سیستم صورت پذیرفته¬است. بردارهای ویژه سیستم، به¬عنوان پایه¬های فضای رتبه¬کاسته درنظر گرفته شده¬اند. به¬منظور تحلیل عددی مساله از روش المان¬مرزی تقابل دوگانه استفاده شده¬است. در ادامه، مقادیر ویژه و بردارهای ویژه سمت چپ و سمت راست سیستم محاسبه شده و برای ساخت مدل رتبه¬کاسته مورد استفاده قرار گرفته¬اند. در تحلیل عددی، معادله حاکم بر مسائل انتقال حرارت هدایتی گذرا از حالت پایه انحراف پیدا می¬کند. یکی از روش¬های رایج برای حل این مشکل، استفاده از تصحیح استاتیکی است، ولی این روش از قابلیت مدل رتبه کاسته می کاهد. بدین منظور جهت کاهش اثرات ناشی از تصحیح استاتیکی، معادلات حاکم تنها بر اساس مقادیر ویژه غیرصفر بیان شدند. مشاهده شد که در تحلیل عددی معادله پواسون به روش المان¬مرزی تقابل دوگانه، تعداد مقادیر ویژه صفر با تعداد گره¬هایی که شرط مرزی آن¬ها از نوع دیریکله است، یکسان می¬باشد. نتایج به¬دست آمده نشان می¬دهند که با انتخاب تعداد اندکی از مودهای غالب، مدل رتبه¬کاسته حاضر قادر خواهد بود نتایج رضایت¬بخشی را نتیجه دهد. برای این منظور هفت مثال با شرایط مرزی مختلف در مسائل دو¬بعدی و سه¬بعدی مورد بررسی قرار گرفته¬اند. نتایج نشان می¬دهند که هر چقدر سیستم معادلات حاصله بزرگتر باشد و نیز تعداد شرایط مرزی دیریکله بیشتر باشد نتایج رضایت¬بخش¬تری حاصل خواهد شد به¬طوری که در برخی موارد، این روش می¬تواند بیشتر از 90 درصد در زمان محاسبات صرفه¬جویی کند. به¬علاوه با بررسی رفتار مقادیر ویژه سیستم، می¬توان نسبت به پایداری سیستم معادلات عددی حاکم اظهار نظر نمود.

در این پایان¬نامه مساله انتقال حرارت پایا در هندسه¬های دوبعدی و سه¬بعدی به روش عددی مورد مطالعه قرار گرفته¬است. روش عددی مدنظر، روش المان مرزی می¬باشد و در این پژوهش برای افزایش کارایی آن از تکنیک¬ تجزیه دامنه نیز استفاده شده¬است. برای این منظور ابتدا فرم انتگرال مرزی معادله¬ی حاکم بدست آمده و با کمک روش المان ¬مرزی و استفاده از المان¬های ثابت به تحلیل چند مثال دوبعدی و سه¬بعدی پرداخته شده-است و نتایج بدست آمده به کمک منابع معتبر مورد راستی¬آزمایی قرار گرفته¬است. سپس همان مثال¬ها به کمک تکنیک¬ تجزیه دامنه تحلیل شده¬است. بدین ترتیب که ابتدا دامنه محاسباتی اصلی باتوجه به هندسه¬ی مورد مطالعه به دو یا چند زیردامنه تقسیم شده؛ حال یک حدس اولیه برای مرزهای مجازی بوجود آمده انتخاب شده و به روش المان مرزی متداول تحلیل می¬شود. سپس جواب¬های بدست¬آمده برای زیردامنه¬ها با یک الگوریتم مشخص تصحیح شده و دوباره به¬عنوان کاندید جواب انتخاب می¬شود و این روند تا رسیدن به جواب نهایی ادامه می¬یابد. در نهایت نتایج بدست¬آمده در این بخش جهت اعتبارسنجی، با نتایج بخش قبل مقایسه شده¬است. بدین¬ترتیب ضمن بیان صحت و کارایی تحلیل مسایل انتقال حرارت به روش المان مرزی و تکنیک¬ تجزیه ناحیه، مقدمات لازم جهت اعمال پردازش موازی برای این روش مهیا شده¬است.

روش چندقطبی سریع، یکی از 10 روش برتر برای محاسبات علمی می¬باشد که در قرن بیستم توسعه یافته است. ترکیب این روش با روش المان مرزی متداول، دامنه وسیعی از کاربردها را برای روش المان مرزی فراهم آورده است. در مطالعه حاضر روش المان مرزی چندقطبی سریع معرفی شده و این روش برای حل معادله لاپلاس حاصل از انتقال حرارت هدایت در حالت پایدار و بدون منبع حرارتی، به¬کار گرفته شده است. مفاهیم بنیادی و الگوریتم روش چندقطبی سریع برای حل معادلات انتگرال مرزی، با جزئیات روابط برای حالت دو و سه¬بعدی شرح داده شده است. در نهایت با بیان مثال¬های عددی، دقت، کارآیی و پتانسیل روش المان مرزی چندقطبی سریع برای حل مسائل در مقیاس بزرگ نشان داده شده است. نتایج نشان می¬دهد که هر دو روش، حتی در تعداد المان¬های کم با خطای ناچیز به پاسخ صحیح همگرا می¬شوند و در کل روش المان¬مرزی چندقطبی سریع، از نظر دقت با المان¬مرزی متداول تقریبا برابر می¬باشد. زمان حل در روش المان مرزی چندقطبی سریع به¬خصوص در مقیاس¬های بزرگ به¬طور چشمگیری کاهش می¬یابد که امتیاز این روش را نسبت به المان مرزی متداول نشان می¬دهد. در مقیاس¬های بزرگ به¬دلیل ایجاد خطای قطع در بسط¬های چندقطبی، روش المان مرزی چندقطبی سریع نسبت به روش المان¬مرزی متداول از دقت پایین¬تری برخودار است.