یکی از گلوگاه های طراحی تونل باد ابرصوتی، طراحی گرم کن آن می باشد. هدف از انجام این پژوهش، طراحی گرم کن بستر سرامیکی در دمای 1800 کلوین برای جلوگیری از میعان هوا در تونل باد ابرصوتیمی باشد. برای طراحی اولیه گرم کن، از طریق یک کد مهندسی غیر لزج روابط حاکم بر جریان سیال و انتقال حرارت حل می شود. این کد با دریافت خواص فیزیکی ثابت و ترمودینامیکی سیال و جامد، ابعاد هندسی بستر و توزیع دمای دیواره، مقدار دمای هوای خروجی گذرا را تخمین می زند. به همین دلیل، طراحی نهایی گرم کن از طریق حل عددی معادلات ناویراستوکس، انرژی و مدل توربولانسی SST K-ω با حلگر نوع فشار پایه کاپلد با دقت مرتبه دوم انجام گردید. نتایج عددی به دست آمده از این روش انطباق خوبی با نتایج تجربی دارد. از طریق تحلیل پارامتری، طرح های مختلفی برای یافتن یک بستر گرم کن مناسب مورد ارزیابی قرار گرفت. پارامترهای موردبررسی شامل ارتفاع، قطر و تخلخل بستر و قطر سوراخ ها می باشد. نتایج نشان می دهد که قطر سوراخ، قطر بستر و سپس ارتفاع و تخلخل مهم ترین پارامترها در طراحی بستر گرم کن بوده و به ترتیب تأثیر بیشتری بر مقدار دمای هوای خروجی و مدت زمان اجرا آزمون دارند. به طوری که افزایش یا کاهش 14 درصدی هریک به ترتیب باعث افزایش 61، 51، 28 و 8 درصدی مدت زمان اجرا و 6، 3، 2 و 8/1 درصدی دمای هوای خروجی می شود. همچنین قطر سوراخ و تخلخل بستر گرم کن، دو پارامترهای مهم در تعیین ابعاد بستر گرم کن می باشند. درنهایت با استفاده از این نتایج طرح اولیه به یک طرح نهایی با ابعاد قطر بستر 45/0 متر، ارتفاع 7/1 متر، قطر سوراخ 3 میلی متر و تخلخل 2512/0 اصلاح شد.

کوره کف گرد پیش گرم شمش فولاد در کارخانه لوله سازی اهواز بصورت عددی مدل سازی شده و در قالب یک کد کامپیوتری مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. دمای مناطق مختلف کوره که بعنوان شرایط مرزی برای حل عددی مورد نیاز است، با توجه به اندازه گیری های انجام شده توسط  ترموکوپلهای نصب شده در مناطق مختلف کوره پیش گرم معین می گردد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی نشان می دهد که سرعت حرکت شمش در داخل کوره و شار گرمایی داده شده از طریق مشعلها مهمترین عوامل در تنظیم دمای نقاط مختلف شمش می باشند. شمش در دمای محیط وارد کوره می شود ولی توزیع مطلوب دما در لحظه خروج شمش اهمیت زیادی دارد به طوری که از سویی دمای مغز شمش باید باندازه کافی بالا باشد تا عملیات نورد براحتی صورت گیرد و غلطکها شکسته نشوند و از سوی دیگر دمای سطح شمش نیز باید آنقدر پایین باشد تا از اکسید شدن بیش از حد سطح شمش جلوگیری شود. با انجام آزمایشات عددی، بهترین مجموعه از عوامل موثر مشخص و معرفی می شوند. در سایر موارد گرچه زمان حضور شمش ممکن است کاهش یابد اما یا دمای مغز به حد کافی بالا نمی باشد یا درصد بسیار بالایی از سطح شمش اکسید می شود.در بهترین شرایط 1.2 درصد اکسیداسیون در سطح شمش حاصل می شود. با کاهش زمان حضور به میزان 15 درصد که مستلزم افزایش دمای مناطق مختلف کوره است مقدار اکسیداسیون به 4 درصد افزایش می یابد. مشابه شرایط استفاده شده در محاسبات، در کارخانه لوله سازی اهواز نیز اجرا شده که دماهای اندازه گیری شده برای سطح و مغز شمش تطابق خوبی را با مقادیر محاسباتی نشان می دهند. در صورت ادامه این تحقیق و منظور نمودن عوامل موثر دیگر می توان به دانش فنی طراحی کوره دست یافت.

بررسی وضعیت دمای مناطق شهری و بررسی جزیره حرارتی آنها در مطالعات اقلیم شهری و علوم محیطی حائز اهمیت می باشد. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی روند تغییرات دمای هوای و الگوی جزیره حرارتی ایام گرم شهر تهران بررسی شد. در این تحقیق برای ارزیابی روند تغییرات دمای ماههای گرم سال، از آزمون ناپارامتری من – کندال بر روی داده های دیدبانی ایستگاه مهر آباد تهران استفاده شد. برای آشکار سازی الگوی فضایی جزیره حرارتی شهر تهران در ماههای گرم از تصاویر ماهواره لند ست 8 از سال 2013 تا 2015، برای ماههای ژوئن، جولای، آگوست و سپتامبر استفاده شد. در ادامه شاخص تفاضل بهنجار شده پوشش گیاهی (NDVI) بر روی تصاویر محاسیه شد. نتایج نشان داد که روند افزایشی معنی داری در مولفه های دمایی شهر تهران وجود دارد. به طوری که در نیم سده گذشته میانگین دمای سالانه 4 درجه سانتیگرداد افزایش یافته است. این روند تغییرات افزایشی در میانگین دماهای کمینه بیشتر از دیگر مولفه های دمایی مشاهده گردید. نتایج پردازش تصاویر ماهواره ایی نشان داد که بین جزیره حرارتی شهر و کاربری های فضاهای سبز ارتباط موثری وجود دارد. استفاده از شاخص های گیاهی نرمال شده نشان دهنده این است که فضاهای سبز شهری، در کاهش پدیده جزایر حرارتی در شهر نقش موثری دارند. بیشترین میزان شاخص NDVIبه طور متوسط 65/0 در سالهای 2014 و 2015 مشاهده گردید. کانون عمده جزایر حرارتی شهر تهران در ماههای گرم سال، مناطق غرب، جنوب غرب و مرکز و نیمه جنوبی می باشد. از شمال به جنوب شهر تهران با کاهش کاربری فضاهای سبز شهری و افزایش کاربری های فرسوده و کارگاهی و حمل و نقل؛ میزان گرما افزایش یافته و اقلیم شهری آن منطقه متاثر از کاربری های شهری قرار می گیرد. نتایج و دستاوردهای این تحقیق از نظر تغییرات فضایی جزایر حرارتی شهر تهران در ماههای گرم و رنگ خطر روند افزایش دمای هوا در پیوند با گرمایش جهانی برای مدیریت شهری حائز اهمیت می باشد.

روزهای گرم فراگیر از جمله رویدادهای ناهنجار اقلیمی به شمار می آیند. رخداد چنین روزهایی عمدتا بر اثر عوامل همدید است. مطالعه عواملی که منجر به رخداد چنین پدیده ای می شود، می تواند حاوی اطلاعات با ارزشی از شرایط تکوین این پدیده باشد. در این تحقیق از داده های شبکه ای دمای بیشینه کشور از ابتدای سال 1340 تا انتهای سال 1386 و داده های جوی استفاده گردیده و روز 17/12/1382 به عنوان فراگیرترین روز گرم ایران شناسایی شده است. در این روز حدود 96.7 درصد از پهنه ایران، گرمای فراگیر را تجربه کرده است. نتایج حاصل از بررسی داده های جوی نشان می دهد شرایط جوی توام با این پدیده، عبارتند از: حضور شرایط متباین فشار و به تبع آن جهت جریانات جوی گرم بر روی کشور، حضور یک ناوه در نواحی گرم و خشک و قرار گرفتن ایران در بخش جلویی محور ناوه، قرارگرفتن کشوردر ربع ورودی جنوبی رودباد و درنهایت وزش گرم درتمامی ترازهای مورد بررسی جو.

پدیده جزیره حرارتی شهری، از معمول ترین پدیده های شهری است که طی آن برخی از نقاط شهری به خصوص مرکز شهرها چند درجه از مناطق اطرافشان گرم تر می شوند. هدف این پژوهش، ارزیابی روند تغییرات دما، تغییرات جزیره حرارتی و پوشش گیاهی دوره گرم سال در شهر یزد می باشد. برای بررسی روند تغییرات دمای ماه های گرم سال، از اطلاعات دمایی ایستگاه یزد و آزمون من-کندال استفاده شد. به منظور تعیین جزیره گرمایی شهر یزد در ماه های گرم سال، از تصاویر ماهواره ای لندست 4-8 در محدوده زمانی33 ساله(2020-1987) که شامل چهار دوره با فاصله زمانی 11 ساله است (میانگین ماه های تیر، مرداد و شهریور سال های 1987، 1998، 2009 و 2020) استفاده شد. نتایج حاصل از تصاویر ماهواره ای نشان داد که در طی دوره آماری هر چه به سال های جاری نزدیک تر شویم از میزان پوشش گیاهی و زمین های بایر کاسته شده و در عوض به وسعت ناحیه ی شهری افزوده شده است. نقشه های LST نیز نشان از دماهای بالای 50 درجه سانتی گراد به صورت خوشه های داغ در قسمت های غرب و جنوب غرب شهر یزد بوده که در دهه های اخیر ایجاد و تقویت شده اند. آزمون من-کندال و شیب سنس نیز حاکی از روند صعودی معنی دار در سطح اطمینان 99 درصد به خصوص در سال های اخیر است. میزان این افزایش دما دریک دوره 45 ساله حدود 2. 3 درجه سانتی گراد بوده است که این شرایط می تواند در پیوند احتمالی با پدیده روند افزایش جمعیت شهری طی دهه های اخیر و به دنبال آن افزایش سازه های شهری(مسکونی، تجاری) و پدیده جزیره حرارتی مرتبط باشد.

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

نیتروژن دهی پلاسمایی یک فرایند ترموشیمیایی است که برای سخت کاری سطحی بسیاری از قطعات صنعتی فولادی استفاده می شود. به منظور بررسی نحوه رشد لایه های تشکیل شده در این فرایند، نمونه هایی از جنس فولاد ابزار گرم کار در سه دمای 450، 500 و 550 درجه سانتی گراد، چهار زمان 2.5، 5، 7.5 و 10 ساعت و در محیطی با ترکیب گاز %25 H2-%75N2 با استفاده از دستگاه نیتروژن دهی پلاسمایی پالسی جریان مستقیم در مقیاس نیمه صنعتی، نیتروژن دهی شدند. ضخامت منطقه نفوذی و لایه ترکیبی و مورفولوژی سطح نمونه ها، با استفاده از میکروسکوپ ها نوری و الکترونی روبشی و فازهای تشکیل شده بر روی سطح به وسیله تحلیل پراش اشعه X بررسی شدند. افزون بر این، تغییرات ریزسختی نمونه ها از سطح به عمق آن ها اندازه گیری شد. نتایج نشان دهنده وقوع فرآیند نفوذ مرزدانه ای در منطقه نفوذی نمونه های فولادی بود. سختی در منطقه نفوذی با افزایش دما و زمان فرایند افزایش یافت. ضخامت لایه سفید نیز با افزایش دما و زمان نیتروژن دهی افزایش یافت. نتایج نشان دادند که شعاع ذرات نیتریدی سطحی با زمان فرایند رابطه مستقیم دارد. در این شرایط، مورفولوژی سطح با افزایش دما و زمان، تغییر کرد، و شعاع ذرات نیتریدی تشکیل شده در سطح نیز افزایش یافت.

در این پژوهش، خواص قطعات تولید شده از نانوکامپوزیت Al2O3-B4C، مورد بررسی قرار گرفت. پودر نانوکامپوزیت Al2O3-B4C، از پودرهای آلومینیوم، اکسید بور و کربن، از طریق آلیاژسازی مکانیکی و سپس، سنتز خوداحتراقی دما-بالا، سنتز شد. برای تولید قطعات، پودر نانوکامپوزیت تولیدی، به روش پرس گرم، در دماهای 1400، 1500 و 1600 درجه سلسیوس، تف ­جوشی شد. مشخصه یابی نمونه های پودری و قطعات تولید شده، با استفاده از پراش ­سنجی پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی، انجام شد. نتایج پراش سنجی پرتو ایکس، نشان داد که حین فرایند مکانیکی-شیمیایی، هیچ ­گونه تغییر فازی، رخ نمی دهد، بلکه کاهش اندازه ذرات پودرها و اختلاط مناسب آنها، سبب ترغیب فرایند سنتز خوداحتراقی و ایجاد محصول می شود. بهترین نتایج، برای قطعه تف­ جوشی شده در دمای °C 1500، با سختی GPa 6/19، چگالی نسبی 4/99 % و چقرمگی شکست MPa.m1/2 7/6 بدست آمد. هم چنین، با افزایش دمای تف جوشی به °C 1600 و افزایش چگالی، سختی قطعه، به دلیل رشد دانه ها، کاهش می یابد.

فرآیند شکل دهی تدریجی توانایی ساخت قطعات ورقی با مقطع و سایزهای مختلف با استفاده از ابزارهای شکل دهی ساده و ارزان را دارا می باشد. با استفاده از این فرآیند می توان مقاطع لوله ای را تولید کرد که معمولاً برای شکل دادن آنها با فرآیند هیدروفرمینگ انجام می شود. در این مقاله، شکل دهی تدریجی لوله های آلومینومی با مقطع متقارن- محوری بررسی شده است. یک مجموعه قالب شکل دهی برای ایجاد بالج متقارن روی لوله های آلومینیومی طراحی و ساخته شده و کنترل حرکت سنبه شکل دهی توسط کلگی ماشین فرز با روش عددی انجام شده است. به منظور افزایش شکل پذیری ماده، دمای لوله تا حداکثر 300 درجه افزایش داده شده و قطر قطعه شکل داده شده مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی فرآیند نیز با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شده و از معیارهای شکست نرم برای پیش بینی حداکثر شکل پذیری بهره گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که معیار کوکرافت-لاتهام نرمال شده می تواند با خطای کمی برای پیش بینی حداکثر قطر شکل دهی مورد استفاده قرار گیرد. با افزایش دمای فرآیند از 100 به 200 درجۀ قطر شکل دهی 4% بیشتر شده است. بیشترین اثر گام شکل دهی در دمای 300 درجه مشاهده شده که با افزایش گام از 0/5 به 1/5 میلی متر، قطر شکل دهی 3/7% کاهش یافته است. مقطع شکست لوله ها نیز توسط میکروسکوپ الکترونی (SEM) مورد بررسی قرار گرفته است.

کاربرد آب به عنوان خنک کننده در صنایع و تخلیه آن در محیط آبی سبب ایجاد آلودگی حرارتی خواهد شد. در پژوهش حاضر از مدل سه بعدی هیدرودینامیکی-اکولوژیکی کوهیرنس استفاده شده است تا الگوی دمای محیط آبی تحت تأثیر تغییرات دبی پساب گرم شبیه سازی گردید. مدل تا رسیدن به پایداری به مدت دو سال با استفاده از یک شبکه کارتزین (40×120) و مختصات سیگما با 5 تراز از سطح تا کف، داده های هواشناسی، مؤلفه های اصلی جزر و مد (O1, K1, M2, S2) و اطلاعات مربوط به دما و دبی خروجی پساب گرم اجرا گردید. نتایج مدل سازی نشان می دهد میزان دبی پساب خروجی بر دما در محل تخلیه و گسترش پلوم گرمایی در فصول مختلف اثر خواهد داشت. میزان تغییرات دمای ایجادشده در محیط توسط پساب گرم به اختلاف دمای محیط و پساب بستگی دارد. همچنین نتایج این مدل نشان می دهند که نیروی کوریولیس بر پلوم گرمایی اثر گذاشته و پلوم و اثرات ناشی از آن را به سمت راست منحرف می کند. نتایج این مدل سازی می تواند جهت مدیریت زیست محیطی آلودگی حرارتی و همچنین بهینه کردن کارایی سیستم خنک کننده صنایع استفاده شود.