2-2-2 قانون اهم و نیروی لورنتز حجمی………………………………………………………………………………..11
2-2-3 قانون آمپر…………………………………………………………………………………………………………………….12
2-2-4 قانون فارادی………………………………………………………………………………………………………………..12
2-2-5 جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………..13
فصل سوم: بر چند روش تحلیلی در حل معادلات نویر استوکس
3-1 روش تحلیل مقیاسی………………………………………………………………………………………………………………..15
3-2 روش انتگرالی……………………………………………………………………………………………………………………………20
3-3-1 روش تشابهی………………………………………………………………………………………………………………………..23
3-3-2 اثر وجود جریان از طریق دیواره : (دمش و مکش ) …………………………………………………………..25
فصل چهارم: همرفت طبیعی روی صفحه مایل و حل انتگرالی معادلات حاکم
4-1 شرح مساله……………………………………………………………………………………………………………………………….28
4-2 معادلات حاکم………………………………………………………………………………………………………………………….29
4-3 حل انتگرالی معادلات حاکم……………………………………………………………………………………………………32
4-3-1 انتگرال­گیری از معادلات حاکم……………………………………………………………………………………..32
4-3-2 حل معادلات انتگرالی ممنتوم و انرژی…………………………………………………………………………33
4-4 عدد ناسلت ………………………………………………………………………………………………………………………37
4-5 تنش برشی ………………………………………………………………………………………………………………………….38
فصل پنجم: اراﺋﻪ­ی نتایج
5-1 صحت سنجی برنامه کامپیوتری………………………………………………………………………………………………40
5-2 تاثیر تغییرات زاویه سطح ( ) ……………………………………………………………………………………………..42
5-3 تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی …………………………………………………………………………………..47
5-4 تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح …………………………………………………………………………………..52
5-5 تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح …………………………………………………………………………………57
5-6 تاثیر تغییرات عدد پرانتل ……………………………………………………………………………………………….62
5-7 تاثیر تغییرات سرعت مکش و دمش به سطح ………………………………………………………………67
فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادها
6-1 نتیجه­گیری……………………………………………………………………………………………………………………………….77
6-2 پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………………………………………78
فهرست منابع
فهرست شکل­ها
شکل(1-1): هندسه مساله مورد بررسی…………………………………………………………………………………………………………………6
شکل(2-1): هندسه مساله از نمای بالا…………………………………………………………………………………………………………………13
شکل(4-1): هندسه مساله مورد بررسی……………………………………………………………………………………………………………….28
شکل(4-2): شکل لایه مرزی سرعت و حرارت برای سیال با پرانتل بالا…………………………………………………………….34
شکل(4-3): شکل لایه مرزی سرعت و حرارت برای سیال با پرانتل خیلی کم…………………………………………………..35
شکل (5-2-1): تاثیر تغییرات زاویه بر دامنه سرعت……………………………………………………………………………………………42
شکل (5-2-2): تاثیر تغییرات زاویه بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………………………………43
شکل(5-2-3): تاثیر تغییرات زاویه بر تنش برشی محلی…………………………………………………………………………………….43
شکل(5-2-4): تاثیر تغییرات زاویه بر تنش برشی میانگین…………………………………………………………………………………44
شکل(5-2-5): تاثیر تغییرات زاویه بر پروفیل سرعت………………………………………………………………………………………….44
شکل(5-2-6): تاثیر تغییرات زاویه بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………………………….45
شکل(5-2-7): تاثیر تغییرات زاویه بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………………………….45
شکل(5-2-8): تاثیر تغییرات زاویه بر عدد ناسلت میانگین…………………………………………………………………………………46
شکل(5-2-9): تاثیر تغییرات زاویه بر پروفیل دما……………………………………………………………………………………………….46
شکل (5-3-1): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر دامنه سرعت……………………………………………………………………..47
شکل (5-3-2): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………..48
شکل (5-3-3): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر تنش برشی محلی……………………………………………………………..48
شکل (5-3-4): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر تنش برشی میانگین………………………………………………………….49
شکل (5-3-5): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………..49
شکل (5-3-6): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………….50
شکل (5-3-7): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر عدد ناسلت محلی……………………………………………………………..50
شکل (5-3-8): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر عدد ناسلت متوسط…………………………………………………………..51
شکل (5-3-9): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر پروفیل دما………………………………………………………………………..51
شکل (5-4-1): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر دامنه سرعت……………………………………………………………………..52
شکل (5-4-2): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………..53
شکل (5-4-3): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر تنش برشی محلی…………………………………………………………….53
شکل (5-4-4): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر تنش برشی متوسط………………………………………………………….54
شکل (5-4-5): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………..54
شکل (5-4-6): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………….55
شکل (5-4-7): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………….55
شکل (5-4-8): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر عدد ناسلت متوسط…………………………………………………………..56
شکل (5-4-9): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر پروفیل دما………………………………………………………………………..56
شکل (5-5-1): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر دامنه سرعت…………………………………………………………………57
شکل (5-5-2): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر لایه مرزی سرعت…………………………………………………………58
شکل (5-5-3): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر تنش برشی محلی………………………………………………………..58
شکل (5-5-4): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر تنش برشی میانگین…………………………………………………….59
شکل (5-5-5): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر پروفیل سرعت………………………………………………………………59
شکل (5-5-6): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………60
شکل (5-5-7): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………60
شکل (5-5-8): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر عدد ناسلت میانگین……………………………………………………..61
شکل (5-5-9): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر پروفیل دما……………………………………………………………………61
شکل (5-6-1): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر دامنه سرعت………………………………………………………………………………….62
شکل (5-6-2): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر لایه مرزی سرعت………………………………………………………………………….63
شکل (5-6-3): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر تنش برشی محلی…………………………………………………………………………63
شکل (5-6-4): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر تنش برشی میانگین……………………………………………………………………..64
شکل (5-6-5): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر پروفیل سرعت………………………………………………………………………………64

 

شکل (5-6-6): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………………65
شکل (5-6-7): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………………65
شکل (5-6-8): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر عدد ناسلت میانگین………………………………………………………………………66
شکل (5-6-9): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر پروفیل دما…………………………………………………………………………………….66
شکل­ (5-7-1): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر دامنه سرعت………………………………………………………………….67
شکل­ (5-7-2): تاثیر تغییرات شدت مکش بر لایه مرزی سرعت………………………………………………………………….68
شکل­ (5-7-3): تاثیر تغییرات شدت دمش بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………………..68
شکل­ (5-7-4): تاثیر تغییرات شدت مکش بر تنش برشی محلی……………………………………………………………………..69
شکل­ (5-7-5): تاثیر تغییرات شدت دمش بر تنش برشی محلی……………………………………………………………………..69
شکل­ (5-7-6): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر تنش برشی میانگین………………………………………………………70
شکل­ (5-7-7): تاثیر تغییرات شدت مکش بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………………..71
شکل­ (5-7-8): تاثیر تغییرات شدت دمش بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………………..71
شکل­ (5-7-9): تاثیر تغییرات شدت مکش بر لایه مرزی حرارت……………………………………………………………………..72
شکل­ (5-7-10): تاثیر تغییرات شدت دمش بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………….72
شکل (5-7-11): تاثیر تغییرات شدت مکش بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………….73
شکل (5-7-12): تاثیر تغییرات شدت دمش بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………….73
شکل (5-7-13): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر عدد ناسلت میانگین……………………………………………………74
شکل (5-7-14): تاثیر تغییرات شدت مکش بر پروفیل دما………………………………………………………………………………..75

2-3  ویژگی­های نانوسیالات.. 15
2-4 روابط حاکم بر خواص نانوسیال. 17
2-4-1  ضریب هدایت حرارتی.. 17
2-4-2  ویسکوزیته نانوسیالات.. 22
2-4-3  سایر خواص نانوسیالات.. 23
 
فصل سوم: محیط متخلخل
3-1 مقدمه. 25
3-2 توصیف محیط‌های متخلخل.. 26
3-3 روش‌های میکروسکوپی و ماکروسکوپی.. 28
3-4  معادلات حاکم در محیط متخلخل.. 33
3-5  جمع‌بندی.. 38
 
فصل چهارم: هیدرو دینامیک مغناطیسی
4-1 مقدمه. 40
4-2 هیدرودینامیک مغناطیسی چیست؟. 40
4-3 تاریخچهای از هیدرودینامیک مغناطیسی.. 43
4-4  معادلات حاکم بر الکترودینامیک… 46
4-4-1 میدان الکتریکی و نیروی لورنتز. 46
4-4-2 قانون اهم و نیروی لورنتز حجمی.. 48
4-4-3  قانون آمپر. 50
4-4-4  قانون فارادی.. 51
4-4-5 شکل کاهش یافته‌ی معادله‌ی ماکسول در هیدرودینامیک مغناطیسی.. 52
 
فصل پنجم: معادلات حاکم و شرایط مرزی
5-1 مقدمه. 55
5-2 معادلات حاکم و شرایط مرزی.. 55
 
فصل ششم: حل معادلات حاکم
6-1 روش حل تشابهی.. 59
6-2 بی‌بعدسازی معادلات.. 61
6-3 حل معادلات.. 63
 
فصل هفتم: ارائه نتایج
7-1 مقدمه. 67
7-2 صحت‌سنجی برنامه‌ی کامپیوتری.. 67
7-3 بررسی میدان سرعت، دما و غلظت.. 70
7-4  بررسی انتقال حرارت.. 83
7-5 بررسی انتقال جرم. 88
 
فصل هشتم: نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات
8-1 نتیجه‌گیری.. 93
8-2 پیشنهادات برای پژوهش‌های آینده 95
 
فهرست منابع. 96
پیوست‌ها 100
فهرست جدول‌ها
جدول 2-1 : مدل‌های ارائه شده برای هدایت حرارتی نانوسیال. 18
جدول 2-2: مقدار ضریب  برای نانوسیالهای بر پایه سیال آب.. 21
جدول 3-1: تخلخل و نفوذپذیری چند محیط متخلخل.. 31
جدول 4-1: معادلات الکترودینامیک… 52
جدول 4-2: معادلات الکترودینامیک نهایی.. 53
جدول 6- 1: خواص ترموفیزیکی نانوذرات و آب.. 63
فهرست شکل‌ها

 

شکل 1- 1: شماتیک مسئله مورد بررسی.. 9
شکل 3-1: یک نمونه محیط متخلخل طبیعی 27
شکل 3-2: یک نمونه محیط متخلخل استفاده شده در کاربردهای صنعتی.. 28
شکل 3-3: حجم معیار اولیه از محیط متخخل اشباع شده 29
شکل 3-4: حجم معیار اولیه در محیط متخلخل.. 30
شکل3-5: حجم کنترل در نظر گرفته شده 34
شکل 6-1: تغییرات پروفیل سرعت در راستای  xبر روی صفحه مسطح. 59
شکل 7-1: مقایسه‌ی پروفیل سرعت در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی  و همکاران. 68
شکل 7-2: مقایسه‌ی پروفیل دما در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی و همکاران. 68
شکل 7-3: مقایسه‌ی پروفیل غلظت در مطالعه‌ی حاضر و کار مورثی و همکاران. 69
شکل 7-4: مقایسه‌ی تغییرات عدد ناسلت با عدد بویانسی در مطالعه حاضر و کار مورثی و همکاران. 69
شکل 7-5: مقایسه‌ی تغییرات عدد شروود با عدد بویانسی در مطالعه حاضر و کار مورثی و همکاران. 70
شکل 7-6: تغییرات پروفیل سرعت با کسر حجمی .. 71
شکل 7-7: تغییرات پروفیل دما با کسر حجمی  .. 71
شکل 7-8: تغییرات پروفیل غلظت با کسر حجمی.. 72
شکل 7-9: تغییرات پروفیل سرعت با عدد گراشف و شار جرمی.. 73
شکل 7-10: تغییرات پروفیل دما با عدد گراشف و شار جرمی.. 73
شکل 7-11: تغییرات پروفیل غلظت با عدد گراشف و شار جرمی.. 74
شکل 7-12: تغییرات پروفیل سرعت با عدد هارتمن و شار جرمی.. 75
شکل 7-13: تغییرات پروفیل دما با عدد هاتمن در شارهای جرمی مختلف.. 75
شکل 7-14: تغییرات پروفیل غلظت با عدد هارتمن در شارهای جرمی مختلف.. 76
شکل 7-15: تغییرات پروفیل سرعت با عدد بویانسی N.. 77
شکل 7-16: تغییرات پروفیل دما با عدد بویانسی N.. 77
شکل 7-17 :تغییرات پروفیل غلظت با عدد بویانسی N.. 78
شکل 7-18: تغییرات پروفیل سرعت با عدد سورت و شار جرمی.. 79
شکل 7-19: تغییرات پروفیل دما با عدد سورت و شار جرمی.. 79
شکل 7-20: تغییرات پروفیل غلظت با عدد سورت و شار جرمی.. 80
شکل 7-21: تغییرات پروفیل سرعت با عدد لوئیس در شار جرمی مثبت.. 81

 

11

 

 

 

           1-2) معرفی فرآیند و سرویس های جانبی

 

 

12

 

 

 

                 1-2-1) معرفی سیستم بازیافت حرارت و اثر آن بر سیستم سرویس جانبی

 

 

15

 

 

 

               1-2-2) معرفی فرآیند شیمیایی

 

 

16

 

 

 

         1-3) نقش تعیین سطوح بهینه ی بخار سیستم سرویس جانبی در فرآیند كل

 

 

16

 

 

 

فصل دوم :
انتخاب نوع توربین ها و ارائه ی معادلات مربوط به تغییر خواص فیزیكی و ترمودینامیكی بخار با تغییرات دما و فشار

 

 

22

 

 

 

           2-1) بررسی مدلهای مختلف برای انتخاب نوع توربین ها

 

 

23

 

 

 

           2-2) انتخاب روشهای مناسب برای پیش بینی خواص فیزیكی در شرایط عملیاتی مختلف

 

 

24

 

 

 

               2-2-1) ارائه ی معادلات برای حالت اشباع

 

 

25

 

 

 

             2-2-2) ارائه ی معادلات برای حالت فوق داغ

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل سوم : نحوه تشكیل ابرساختار و ارائه مدل ریاضی	31
3-1) تعیین ابرساختار مناسب	32
3-2) تعیین معادلات مربوط به ابرساختار	34
1- مشخص کردن تابع هدف	34
2- مشخص کردن متغیرهای طراحی	35
3- نوشتن معادلات	35
الف) موازنه های جرمی	36
ب) موازنه های انرژی	36
ج) کار تولیدی توسط توربین ها	37
د) تأمین انرژی مورد نیاز فرآیند	37
3-3) مدل ریاضی تعیین سطح فشار بهینه ی بخار در سیستم سرویس جانبی با درنظر گرفتن تغییرات خواص فیزیکی و ترمودینامیکی بخار	40
1- تعیین ابرساختاری مناسب با توجه به اطلاعات مسئله	41
2- مشخص کردن اصولی یكسان برای نوشتن معادلات	41
3- مشخص کردن تابع هدف	44
4- مشخص کردن متغیرهای طراحی و قیود مربوط به آنها	44
5- معادلات لازم برای حل مدل	45
6- اطلاعات مورد نیاز	50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فصل چهارم : بررسی شرایط و سناریوهای عملیاتی مختلف و بررسی نتایج حاصل از آنها	52
1- سناریوی اول ( شرایط عملیات جاری سیستم تولید وتوزیع بخار )	53
2- سناریوی دوم ( حذف اتلافها و تخلیه به آتمسفر)	58
3- سناریوی سوم ( استفاده از ظرفیت اضافی مولدهای بخاری برق ( 3 مگاوات ))	61
4- سناریوی چهارم ( خریدبرق موردنیاز از شبکه سراسری )	64
5- سناریوی پنجم ( استفاده از توربین تولید برق بجای ایستگاه تقلیل فشار بخار )	69
فصل پنجم : نتایج ، فوائد و ویژگیهای مدلسازی انجام شده	73
5-1) نتایج	74
5-2)   فوائد و ویژگیهای استفاده از مدلسازی انجام شده	75
الف) فوائد	75
ب) ویژگیها	75

 

فهرست جداول

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 1-1، نسبت P/H متناسب در سیستم سرویس جانبی	4
جدول 1-2، نیازهای خواسته شده از سیستم سرویس جانبی	18
جدول 1-3، شرایط عملیاتی تجهیزات	19
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول	57
جداول شماره (4-1) :سناریوی اول	57
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم	60
جداول شماره (4-2) سناریوی دوم	60
جداول شماره (4-3) : سناریوسو	64
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم	68
جداول شماره (4-4) : سناریوی چهارم	68
جداول(4-5) : سناریوی پنجم	72

 

فهرست اشكال

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ی نوشته‌ها

الف : صفحه مستطیل شکل با دو لبه گیردار و دو لبه آزاد                                               28
ب : صفحه مستطیل شکل با هر چهار لبه آزاد                                                             32
ج : صفحه مستطیل شکل با سه لبه گیردار و یک لبه آزاد                                               34
د : صفحه مستطیل شکل با یک لبه گیردار و سه لبه آزاد                                               34
2-4 میدان تنش صفحه مستطیل شکل فاقد ترک                                                      35
الف : صفحه مستطیل شکل با دو لبه گیردار و دو لبه آزاد                                               35
ب : صفحه مستطیل شکل با هر چهار لبه آزاد                                                             36
ج : صفحه مستطیل شکل با سه لبه گیردار و یک لبه آزاد                                               37
د : صفحه مستطیل شکل با یک لبه گیردار و سه لبه آزاد                                               38
3-4 معادلات ا­نتگرالی درمحیطهای حاوی ترک                                                        38
الف : صفحه مستطیل شکل با دو لبه گیردار و دو لبه آزاد                                               42
ب : صفحه مستطیل شکل با هر چهار لبه آزاد                                                             44
ج : صفحه مستطیل شکل با سه لبه گیردار و یک لبه آزاد                                               44
د : صفحه مستطیل شکل با یک لبه گیردار و سه لبه آزاد                                               44
4-4 محاسبه ضریب شدت تنش در ترک و تنش محیطی بی بعد در حفره                        45
1-4-4 ترک لبه ای                                                                                             48
2-4-4 ترک احاطه شده در محیط                                                                           49
5-4 حل عددی معادلات انتگرالی تکین از نوع کوشی                                                   51
1-5-4 حل جامع معادلات انتگرا­لی تکین                                                                 54
6-4 مثال های عددی و نتایج                                                                                65
مثال (1) : یک ترک مستقیم احاطه شده                                                                   66
مثال (2) : یک ترک مستقیم و موازی با لبه های بالا و پایین صفحه                                 67
مثال (3) : دو ترک مستقیم احاطه شده با یک حفره بیضوی واقع در بین ترکها                     68
مثال (4) : یک ترک احاطه شده و یک ترک لبه ای به همراه یک حفره بیضوی                     74
فصل 5 – بحث و نتیجه گیری                                                                                     81
پیشنهادات برای کار های آتی                                                                                 83
پیوست (الف)                                                                                                     84
پیوست (ب)                                                                                                    86
پیوست (پ)                                                                                                     93
مراجع                                                                                                                          98                    
فهرست شکلها
شکل 1-3 : نمایش نابجائی پادصفحه ای در صفحه مستطیل شکل

 

شکل 2-3 : شکل شماتیک یک صفحه مستطیل شکل با یک ترک منحنی
شکل 1-3-4 : نمایش ترک با شکل دلخواه در محیط الاستیک
شکل 1-4-4 : نمایش مختصات محلی در نوک ترک
شکل 1-6-4 : نمودار تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد شده ترک
برای صفحه مستطیل شکل با شرایط مرزی (a) و © و(d)
شکل 2-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد شده ترک
برای صفحه مستطیل شکل با شرط مرزی (b)
شکل 3-6-4: نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد برحسب طول بی بعد شده ترک برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک تضعیف شده توسط دو ترک مستقیم و یک حفره بیضوی با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 4-6-4: نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد برحسب طول بی بعد شده ترک برای صفحه مستطیل شکل ایزوتروپیک تضعیف شده توسط دو ترک مستقیم و یک حفره بیضوی با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 5-6-4 : نمودارهای تغییرات تنش محیطی بی بعد در نقاط مختلف حفره برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 6-6-4 : نمودارهای تغییرات تنش محیطی بی بعد در نقاط مختلف حفره برای صفحه مستطیل شکل ایزوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d
شکل 7-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب فاصله بی بعد برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک وایزوتروپیک با هر چهار لبه آزاد (شرط مرزی b)
شکل 8-6-4 : نمودار های تغییرات تنش محیطی بی بعد در نقاط مختلف حفره برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک و ایزوتروپیک با هر چهار لبه آزاد (شرط مرزی b)
شکل 9-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد ترک احاطه شده در محیط برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 10-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد ترک، برای نوک پایینی ترک لبه ای در صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 11-6-4 : نمودار تغییرات تنش محیطی بی بعد در نقاط مختلف حفره برای صفحه مستطیل شکل ارتوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 12-6-4 : نمودار تغییرات تنش محیطی بی بعد در نقاط مختلف حفره برای صفحه مستطیل شکل ایزوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 13-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد ترک احاطه شده در محیط برای صفحه مستطیل شکل ایزوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 14-6-4 : نمودار های تغییرات ضرایب شدت تنش بی بعد بر حسب طول بی بعد ترک لبه ای برای صفحه مستطیل شکل ایزوتروپیک با شرایط مرزی (a) و © و (d)
شکل 1-پ : نمایش اصل باکنر
شکل 2-پ : نمایش یک نابجائی در یک محیط دلخوا
چکیده:

1-2-2-نیروی بین ملکولی واندروالس    16
1-2-2-1-مقدمه    16
1-2-2-2-تعامل نیروی واندروالس و الکترواستاتیک در نانوسوییچ.. 17
1-2-3-تئوری تنش غیرمحلی.. 18
1-2-4-حسگر جرمی.. 20
1-3-مروری بر ادبیات و تاریخچه موضوع تحقیق    22
1-3-1-مروری بر تاریخچه مدلسازی و طراحی میکرو/نانوسوییچ‌های کربنی   22
1-3-2- مروری بر روش‌های حل عددی و تحلیلی میکرو/نانو تیرهای تحریک‌شده با میدان الکتریکی   25
1-3-3-پیشرفت‌های انجام شده در زمینه سنسورها 29
1-3-4-اهداف پژوهش و سازماندهی.. 32
2-فصل دوم : مدلسازی مسأله. 34
2-1-استخراج معادله حاکم بر مسأله  34
2-2-استخراج شرایط مرزی   38
2-2-1-سوییچ یکسرگیردار 38
2-3-  بی‌بعد‌سازی معادلات.. 40
2-4-بسط تیلورنیروهای غیر خطی   41
2-5-حل خطی مسأله. 41
2-6-تاثیر ولتاژ روی فرکانس طبیعی تیر    43
3-فصل سوم : تحلیل استاتیکی و دینامیکی سیستم.. 46
3-1-تحلیل استاتیکی   46
3-1-1-روش حل معادلات مقدار مرزی در متلب   47
3-1-2-نتایج و نمودارهای تحلیل استاتیک    48
3-2-تحلیل دینامیکی   59
3-2-1-  مقدمه. 59
3-2-2-استخراج معادله خطی و همگن برای ارتعاش آزاد. 60
3-2-3-حل ارتعاش آزاد مسأله. 62
3-2-3-1-شرایط مرزی طبیعی در    64
3-2-4-روش گالرکین، و حذف وابستگی به مکان در مسئله  66
3-2-5-حل عددی معادله دیفرانسیل غیرخطی وابسته به زمان  68
3-2-6-نمودار ها و نتایج تحلیل دینامیک    69
4-فصل چهارم : بررسی ناپایداری سیستم با حضور ذره جرمی محرک… 77
4-1-مقدمه 77
4-1-1-ارتعاش سازه‌ها تحت بار یا ذره محرک    77
4-1-2-نانو ذره محرک در سیستم‌های نانو الکترومکانیک    78
4-2-فرضیات لازم جهت مدلسازی مسأله  79
4-3-فرموله کردن مسأله  80
4-3-1-معرفی پارامترهای بدون بعد ذره 82
4-4-نتایج عددی و بحث‌ها 83
5-فصل پنجم : ناپایداری استاتیکی غیرخطی غیرمحلی نانوسوییچ ‌نیترید-بور. 88
5-1-         مقدمه. 88
5-2-نانوسوییچ نیترید-بور 89
5-3-مدلسازی نانوسوییچ   90
5-3-1-راوابط کرنش-جابجایی.. 90
5-3-2-مواد پیزوالکتریک… 90
5-3-3-  نیروی‌های خارجی.. 91
5-3-4-تئوری پیزوالاستسیته غیرمحلی.. 92
5-4-معادلات حاکم  92
5-5-روش حل و نتایج عددی   95
5-5-1-روش مربع‌سازی دیفرانسیلی.. 95
5-5-2-نتایج عددی و بحث‌ها 97
6-فصل ششم : نتیجه‌گیری و پیشنهادها 101
6-1-نتیجه‌گیری   101
6-1-1-لزوم تحلیل و سازماندهی پژوهش    101
6-1-2-نتایج تحلیل و بررسی پژوهش    102
6-2-پیشنهادها برای کارهای بعدی   105
پیوست        106
الف- تعریف دستور روش bvp4c در متلب.. 106
مراجع     108
 
فهرست شکل‌ها
شکل ‏1‑1: ماده پیزو الکترویک در حالت تحریک کننده و حس‌کننده(تشخیص واندازه گیری) [3] 3
شکل ‏1‑2: نمایش حالت روشن و خاموش سوییچ با تحریک الکترواستاتیک[3] 6
شکل ‏1‑3: تصویری از تحریک الکترواستاتیکی CNT Switch درمداری که با منبع ولتاژ و مقاومت فیدبک تنظیم می‌شود. 9
شکل ‏1‑4: شماتیک سه بعدی میکرو/نانو تیرتحریک شده با مدل خازن در میدان الکتریکی.. 14
شکل ‏1‑5: نمایش تعادل نیروها برای نانو سوییچ کربنی بالای صفحه زمین با هندسه یک‌سرگیردار 17
شکل ‏1‑6: نمودار پاسخ فرکانسی تیر یکسرگیردار تحریک شده نزدیک رزونانس اولیه قبل و بعد از شناسایی جرم. پاسخ زمانی میکروتیر قبل و بعد از تشخیص جرم  نشان می‌دهد، سوییچی که در فرکانس تحریک ثابت در حال نوسان است، با تشخیص جرم فعال شده (STMT) و سقوط می‌کند[3]. 21
شکل ‏2‑1: المان تیر اویلربرنولی.. 35
شکل ‏2‑2: نسبت فرکانس اساسی تیرخمیده به تیر مستقیم بر حسب تغییرات ولتاژ سوییچ یکسرگیردار 44
شکل ‏2‑3: نسبت فرکانس اساسی تیرخمیده به تیر مستقیم بر حسب تغییرات ولتاژ سوییچ دوسرگیردار 45
شکل ‏2‑4: تأثیرتغییرات ولتاژ روی نقطه تعادلی تیر یکسرگیردار که حول آن سوییچ نوسان می‌کند. 45
شکل ‏3‑1: منحنی اعتبار سنجی. جابجایی ماکزیمم برحسب ولتاژ- مقایسه کار حاضر با مدل روتکین ]21[  49
شکل ‏3‑2: اثر پارامترغیرموضعی روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی.. 50
شکل ‏3‑3: نمودار جابجایی سر آزاد تیر- برحسب ولتاژ به ازای پارامتر غیر موضعی (0.1) 51
شکل ‏3‑4: اثر نیروی واندروالس روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی.. 52
شکل ‏3‑5: اثر پارامتر غیرموضعی در تغییر رفتار تیریکسرگیردار تحت بارگذاری سهموی.. 53
شکل ‏3‑6: تغییر رفتار نمودار جابجایی انتهای تیریکسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای گپ‌های 1و2و3 نانومتری قبل از پولین   54

 

شکل ‏3‑7: اثر نیروی واندروالس و پارامتر غیر موضعی روی ولتاژ ناپایداری استاتیکی تیر دوسرگیردار 55
شکل ‏3‑8: نمودار جابجایی نقطه میانی تیردوسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای سه طول‌ 40و60و100 نانومتری قبل از پولین   57
شکل ‏3‑9: تغییر رفتار نمودار جابجایی نقطه انتهایی تیریکسرگیردار برحسب ولتاژ با ( ) در ازای سه طول‌ 40و60و100 نانومتری قبل از پولین.. 58
شکل ‏3‑10: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیردار به ازای ولتاژ مستقیم مختلف بدون حضور نیروی واندروالس    70
شکل ‏3‑11: رفتار دینامیکی  نانولوله یکسرگیردار به ازای ولتاژ مستقیم مختلف در حضور نیروی واندروالس    72
شکل ‏3‑12: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیرداربا پارامتر غیرموضعی 0.1 به ازای ولتاژهای مستقیم مختلف بدون نیروی واندروالس    73
شکل ‏3‑13: رفتار دینامیکی نانولوله یکسرگیردار با پارامتر غیرموضعی 0.1 به ازای ولتاژهای مستقیم مختلف در حضور نیروی واندروالس    74
شکل ‏3‑14: منحنی رفتار وابستگی دومتغیره فرکانس طبیعی اساسی نانولوله به ولتاژ استاتیکی اولیه و پارامتر غیرموضعی   76
شکل ‏4‑1: رفتار جابجایی نرمالایز شده انتهای تیر یکسرگیردار حین عبور ذره با  ،   و  . به ازای ولتاژهای کمتر از پولین دینامیک… 85
شکل ‏4‑2: نمایش ناپایداری کششی تیر در بازه زمانی حرکت ذره به ازای سرعت ‌های مختلف-با پارامتر غیرموضعی 0.1  86
شکل ‏5‑1: منحنی جابجایی ماکزیمم سوییچ یکسرگیردار نیترید-بور برحسب ولتاژ اعمالی در دوحالت خطی و غیرخطی   98