پایان نامه ارشد: شبیه سازی گسترش آتش سوزی با استفاده از مدل شبیه ساز سطح آتش
پنجشنبه 99/10/25
منابع طبیعی به عنوان ثروت هر جامعه و امانتی برای آیندگان به شمار میرود. کسانی که از این ثروت و موهبت الهی استفاده میکنند موظفند که از آن به طور صحیح و اصولی بهره برداری نموده و آباد و سرسبز به نسل بعد از خود تحویل نمایند. زیرا امروزه ثابت شده است که منابع طبیعی بستر حیات کلیه موجودات زنده بوده و آبادانی و سرسبزی آن نشانه پیشرفت جوامع و زمینه ساز توسعه پایدار میباشد.
جنگلها و مراتع نیز به عنوان بخشی از منابع طبیعی و همچنین مطرح بودنشان به عنوان مهمترین منابع تجدید شونده، اگر مورد بیمهری انسانها قرار نگیرند و انسانها زمینه تضعیف و یا نابودی آنها را فراهم نکنند، هیچگاه به اتمام نمیرسند. در مورد تأثیرات مستقیم و غیر مستقیم عرصههای جنگلی و مرتعی میتوان به تولید و حفظ خاک، تولید فرآوردههای صنعتی و دارویی، تغذیه آبهای زیرزمینی، تولید اکسیژن، جلوگیری از سیل، ارزشهای تفرجگاهی، حفظ گونههای جانوری و حیات وحش و … اشاره نمود که انسان و سایر موجودات از آن بهرهمند میشوند.
با این حال عوامل مختلفی در زمینه تخریب جنگل نقش دارند که از جمله آنها میتوان به قطع بیرویه درختان، تبدیل جنگل به زمین زراعی، چرای مفرط دام، آفات و بیماریها و آتشسوزی اشاره نمود. در این میان آتشسوزی از یک حساسیت خاصی نسبت به سایر عوامل تخریب کننده برخوردار میباشد چرا که حتی یک آتشسوزی محدود هم میتواند خسارات قابل ملاحظهای را موجب گردد.
سالانه سطح زیادی از جنگلهای دنیا دچار حریق میشوند که این حریق نه تنها باعث نابودی پوشش گیاهی در منطقه حریق میشوند بلکه باعث اختلال در فرایندهای هیدرولوژیکی، افزایش فرسایش خاک و رواناب تولیدی این مناطق میشود.
بنابراین تعیین نواحی با ریسک بالای آتشسوزی و همچنین شناسایی و پیشبینی رفتار و حرکات آتشسوزیهای بالقوه و بالفعل به منظور جلوگیری از آتشسوزیهای مهیب احتمالی و گسترش آن در نواحی مستعد، کاملاٌ لازم و ضروری به نظر میرسد، که این کار با استفاده از روشهای تجربی و میدانی، کاری دشوار و هزینهبر میباشد. به همین دلیل استفاده از روشها و تکنولوژیهای نوین میتواند جایگزین مناسبی برای روشهای سنتی بشمار رود. از جمله اینها می توان به سامانههای اطلاعات جغرافیایی و تکنولوژیهای سنجش از دور اشاره کرد.
در همین راستا توسعه سامانههای اطلاعات جغرافیایی کمک بسیار بزرگی به پیشبینی و مدلسازی رفتار و گسترش آتشسوزیهای عرصههای طبیعی نموده است. زیرا همانگونه که پیداست، آتشسوزی در جنگلها علاوه بر تأثیرپذیری از تراکم پوشش گیاهی، با عوامل دیگری نظیر رطوبت، ارتفاع، تیپ پوشش، شیب دامنه، نزدیکی به شهرها، روستاها و جادهها مرتبط است که همه این عوامل را میتوان به سهولت در سامانه اطلاعات جغرافیایی مدلسازی نمود. همچنین در صورت وجود اطلاعات جامع و کافی از عوامل تأثیرگذار، میتوان با استفاده از روشهای تحلیل مکانی در محیط GIS نسبت به تعیین نواحی پرخطر و طبقه بندی این مناطق از منظر میزان ریسکپذیری در برابر گسترش آتش اقدام نمود.
تغییرات زمانی و مکانی گسترش و رفتار آتش میتواند با استفاده از مدلهای فیزیکی، نیمه فیزیکی و تجربی توسعه یافته در طی سالهای اخیر، پیشبینی شود. از جمله این مدلها، میتوان به مدل شبیهساز سطح آتش (FARSITE[1]) اشاره نمود که در واقع یک مدل نیمه فیزیکی در زمینه مدلسازی رفتار و حرکت آتش میباشد.
FARSITE یک مدل GIS مبنای شبیهساز دو بعدی گسترش آتش است که توسط سازمان جنگلها و کشاورزی ایالات متحده آمریکا و اساساً برای برنامه ریزی و مدیریت آتشسوزیهای عرصههای طبیعی طراحی و توسعه داده شد(Finney, 2004). این مدل قادر است حرکت و رفتار آتش را در عرصه محیطی موردنظر محاسبه و گسترش جبهه آتش را در طول زمان و با در نظر گرفتن تغییرات شرایط آب و هوایی در زمان و مکان تعیین نماید. این مدل از اطلاعات مکانی مربوط به توپوگرافی، مواد اشتعال پذیر، به همراه وضعیت آب و هوایی منطقه استفاده میکند.
از چند دیدگاه میتوان از این مدل بهره جست (گزمه، 1391):
1- برای آموزش آتشنشانان قبل از آتشسوزی و استفاده از شبیهسازی کامپیوتری برای درک بهتر رفتار آتش. متأسفانه بارها شاهد این بوده ایم که آتشنشانان و جنگلبانان در دام حریق گرفتار شدهاند، تنها به این دلیل که اطلاعی از جهت و نحوه گسترش آتشسوزی نداشتند. با داشتن اطلاعات کافی در این زمینه، احتیاط های لازم و موارد ایمنی به خوبی به امداد رسانان آموزش داده خواهد شد.
2- برای اختصاص نیروها و امکانات در زمان و مکان مناسب. مدیران و برنامهریزان جنگلها و مراتع، با در دست داشتن مدلی مناسب و کارا، قطعاً در هنگام آتشسوزی بهترین عملکرد و رفتار را در مورد آتشسوزیهای مهیب خواهند داشت.
3- پهنهبندی منطقه از نظر وسعت حریق. در دسترس بودن اینگونه نقشهها، به مدیران امر در زمینه شناسایی نواحی پرخطر از نظر احتمال و وسعت آتشسوزی یاری رسانده و در انجام عملیات اطفاء حریق کمک شایانی میرساند.
2-1- بیان مسئله و ضرورت تحقیق
جنگلها یکی از فرمهای حیاتی است که تحت تاثیر عوامل محیطی قادر به ادامه حیات به طور مستقیم میباشد. با این وجود، عوامل مخرب طبیعی و مصنوعی میتوانند بر روند طبیعی آن تاثیر مثبت یا منفی گذاشته و باعث ایجاد تغییراتی در این اکوسیستم پویا و خود تنظیم گردند که یکی از این عوامل، پدیده آتشسوزی میباشد (بخشنده و مهاجر، 1390).
آتش سوزی جنگلها و مراتع نه تنها از دیدگاه زیست محیطی بلکه از نظر اقتصادی، اجتماعی و امنیتی نیز یکی از اصلیترین نگرانیها در بسیاری از نقاط جهان( Silvia, et al., 2010) و نیز به عنوان یکی از مخربترین عوامل ایجاد تغییرات نامطلوب در اکوسیستمهای جنگلی در کوتاه مدت به شمار میرود(Coban, 2010) . در این ارتباط نحوه جلوگیری از آسیبهای آتشسوزی جنگل و مراتع بسیار مهم میباشد که در این راستا میتوان از طریق ارزیابی ریسک آتشسوزی، پیشبینی رفتار و گسترش آتشسوزی جنگل بر اساس مدلهای شبیهساز، برای مدیریت فرونشانی آتش اقدام نمود.
افزایش مصرف سوختهای فسیلی در دهههای اخیر، پیامدهایی را به دنبال داشته که از جمله آن میتوان به افزایش گازهای گلخانهای در جو اشاره نمود، که این عامل تغییراتی را در اقیم کرهی زمین در پی داشته است. یکی از مهمترین اثرات این تغییر اقلیم، تاثیر آن بر رخداد خشکسالی و شدت و مدت آن میباشد. یکی از تبعات پدیدهی خشکسالی، تأثیر گذاری آن بر فرآیند آتشسوزی مراتع و جنگلها میباشد، به طوری که هرگاه میزان رطوبت به علت کمبود بارش و افزایش دما، کاهش یابد، زمینه برای بروز آتشسوزی در این بسترها مهیّا خواهد شد. بنابراین ضرورت دارد جهت کاهش خسارات ناشی از این پدیده، مطالعات فراگیری جهت پیشبینی مناطق پرخطر و اقدامات پیشگیرانه و ارائه راهکارهایی جهت کاهش خسارتهای ناشی از آن انجام گیرد.
براین اساس مدیریت آتشسوزی میتواند به عنوان راهکاری برای جلوگیری از وارد شدن صدمات خارج از توان این اکوسیستمها و نتایج وخیم اقتصادی و اجتماعی آن در نظر گرفته شود. در این راستا سازمانهای مربوطه برای کاهش اثرات منفی آتشسوزی، در ابتدا نیاز به شناخت مناطق آسیب پذیر داشته که بتوانند با این اطلاعات و مدیریت زمان، سرعت عمل به همراه برنامه ریزی دقیق و همچنین امکانات، تجهیزات و آموزشهای لازم و ضروری در این خصوص همت گماشته و بتوانند در کنترل و کاهش خسارات ناشی از آتشسوزی نقش مؤثری ایفا کنند (جلیل پور و فرهادی، 1390).
ایران به دلیل قرار گرفتن در کمربند خشک کرهی زمین و پرفشار جنب حارهیی، شاهد نوسانات زیادی در میزان بارش مناطق مختلف و وقوع خشکسالیهای ضعیف تا شدید در دورههای مختلف میباشد که این پدیده اقلیمی یکی از مهمترین عوامل مستعد برای ایجاد آتشسوزی میباشد. این مساله در مناطق شمالی کشور نیز به دلیل وجود جنگلهای طبیعی و مصنوعی، میتواند بسیار نگران کننده باشد و بستری مناسب جهت ایجاد حریق و آتشسوزی را در این مناطق فراهم آورد. به طوری که در سالهای اخیر شاهد افزایش چشمگیری در وقوع آتش سوزی در عرصههای منابع طبیعی در این مناطق بودیم که ازجمله آنها می توان به آتشسوزیهای سال 1389 اشاره نمود (اداره منابع طبیعی استان مازندران). این مسئله ضرورت مدلسازی و شبیهسازی آتشسوزی و بررسی تأثیرات شرایط محیطی مختلف در طی زمان و مکان، در فرایند گسترش آتشسوزی را نشان میدهد. بدین منظور جهت اجرای مدل FARSITE و انجام فرایند شبیهسازی، بخشی از جنگلهای شهرستان نکا واقع در استان مازندران به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردید.
3-1- روش انجام پایان نامه
در این تحقیق پس از پرداختن به ضرورت و اهمیت عرصههای طبیعی و جنگلها به عنوان یک سرمایه بزرگ ملی، به آتشسوزی در این عرصهها و خسارتهایی که میتواند داشته باشد، اشارهای شده است. در ادامه، روشهای مختلفی که به منظور کاهش صدمات ناشی از آتشسوزی از جمله بحث پهنهبندی خطر و شبیهسازی آتشسوزی وجود دارد بررسی و نهایتاً مدلی برای امر شبیهسازی آتشسوزی در عرصههای طبیعی انتخاب گردید. پس از بررسی و واکاوی مدل موردنظر، از این مدل برای شبیهسازی آتشسوزی موجود در منطقه استفاده و همچنین در یک روش نو و جدید، از این مدل شبیهساز، در امر ارائه یک پهنهبندی جدید در زمینه پهنهبندی خطر گسترش آتشسوزی استفاده به عمل آمد. فرایند کار در شکل (1-1) نشان داده شد.
1)Fire Area Simulator
پایان نامه ارشد:طراحی وساخت سنسور نوری برای اندازه گیری همزمان سرب و جیوه بر پایه تثبیت گالوسیانین بر غشای تری استات سلولز به وسیله روشهای کمومتریکس
پنجشنبه 99/10/25
1-1- كمومتریكس
گستره وسیعی از روشهای آمار و ریاضی جهت توصیف و تفسیر نتایج آزمایشهای مختلف ارائه و بررسی شدهاند. بررسیها و مطالعات انجام شده در این زمینه منجر به پیدایش زیر شاخههایی از قبیل بیومتری[2]، سایكومتری[3]، اكونومتری[4]، آمار دارویی[5] و غیره شده
است. با رشد و تكامل سریع دستگاههای مورد استفاده در شیمی، در هر آزمایش حجم وسیعی از اطلاعات تولید میشود. این حجم زیاد دادهها، احتیاج به روشهایی جهت كاهش دادهها، نمایش واضحتر و استخراج اطلاعات مفیدتر را افزایش میدهد.
بدین ترتیب همراه با توسعه و پیشرفت شیمی تجزیه دستگاهی، علوم كامپیوتر و تكنولوژی و به عنوان ابزارهای كمكی جهت تسهیل به كار گرفته شدند. به كارگیری ریاضی، آمار پیشرفته و كامپیوتر در شیمی منجر به پیدایش شاخهای جدید به نام كمومتریكس گردید.
علم جوان و جدید كمومتریكس در دهههای اخیر رشد چشمگیری داشته است. این پیشرفت قابل ملاحظه به توسعه ابزارهای هوشمند و خودكار شدن آزمایشگاهها و استفاده از كامپیوترهای قدرتمند بر میگردد. در دهه هفتاد میلادی بسیاری از گروههای تحقیقاتی شیمی تجزیه از روشهای آماری و ریاضی در آنالیزهای خود استفاده كردند. امروزه كمومتریكس به ابزاری مناسب برای آنالیز كمی در همه زمینههای شیمی و به خصوص تجزیه تبدیل شده است و كمتر آنالیستی هست كه به استفاده از روشهای ریاضی و آماری در كارهای روزمره خود نیاز پیدا نكند [5-1].
ریشه كمومتریكس به سال 1969 بر میگردد وقتی كه جورز،[6] كوالسكی[7] و آیزنهاور[8] مقالاتی را در زمینه
استفاده از ماشینهای هوشمند خطی برای دستهبندی طیفهای جرمی با قدرت تفكیك كم[9] در مجله Analytical Chemistry به چاپ رساندند. این مقالات سرآغاز یك ایده و راه جدید شد یعنی تبدیل كردن مقادیر زیادی از دادههای تجزیهای به اطلاعات مفید و با معنی.
سوانته و والد[10] یك دانشمند سوئدی جوان برای نخستین بار در اوایل دهه هفتاد میلادی نام كمومتریكس را برگزید. همكاری وی با كوالسكی كه درصد یافتن روشهای برای درك الگو[11] در شیمی بود منجر به تشكیل انجمن بینالمللی كمومتریكس (ICS) در سال 1974 شد. تعریفهای متعددی در متون شیمی برای كمومتریكس ارائه شده است. كمومتریكس علمی مربوط به شیمی است كه در آن از ریاضیات و آمار برای طراحی با انتخاب روشهای آزمایشگاهی بهینه[12]، فراهم كردن حداكثر اطلاعات مفید با آنالیز دادهها و به دست آوردن آگاهی از سیستمهای شیمیایی استفاده میشود [7-5].
ICS چنین تعریفی برای این واژه ارائه داده است: كمومتریكس عبارت است از روشهای ریاضیاتی (جبر خطی)، آماری، گرافیگی یا سمبولیك كه به افزایش اطلاعات شیمیایی از سیستم كمك میكند.
دانلود پایان نامه ارشد: بررسی پلیمریزاسیون وینیل استات با 1- هگزن
پنجشنبه 99/10/25
1-1پلیمریزاسیون امولسیونی
امروزه دیسپرسیونهای پلیمری با نام لاتکس بیان میشوند که درزبان لاتین به معنای مایع یا سیال میباشد و به کلمه یونانی لاتکس که با معنای قطره میباشد برمیگردد. کلمۀ لاتکس یک واژه عمومی میباشد که برای تمام انواع دیسپرسیونهای پلیمری اطلاق میشود. محیط دیسپرسیون، فاز همگن و ترم مترادف با فاز پیوسته میباشد. هر مادهای میتواند یک محیط دیسپرسیون باشد به شرطی که برای ماده دیسپرس شده یک ناحلال باشد. آب از گذشتۀ دور در واقع به دلایل ارزانی، ایمنی و مسائل زیست محیطی مهم ترین عامل دیسپرسیون بوده است.
پلیمریزاسیون امولسیونی ویژگیهای متعددی دارد که عمدتاً از فقدان حلالهای آلی و قسمت به قسمت کردن واکنش (یعنی انجام گرفتن واکنش در ذرات جدا از هم) ناشی میشود. آب که فاز پیوستۀ بی اثر و بی ضرری میباشد باعث میشود که گرانروی محصولات نهایی در حد نسبتاً پایینی حفظ شود و انتقال حرارت را نیز تسهیل میکند. پلیمریزاسیون در اصل در ذرات لاتکس که به عنوان ریزراکتورهای متعدد برای پلیمریزاسیون تودهای عمل میکنند، اتفاق میافتد.
امکان تولید پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا و سرعت پلیمریزاسیون به مراتب بیشتر از سرعت مشاهده شده در سیستمهای همگن از مشخصههای این فرآیند میباشد، به علاوه، وزن مولکولی پلیمر را با افزودن عامل انتقال زنجیر میتوان کنترل کرد. معمولاً پلیمریزاسیون تا تبدیل بالایی انجام میگیرد و لذا مقدار مونومر باقیمانده حداقل میباشد.
معایب پلیمریزاسیون امولسیونی هم از قسمت به قسمت بودن واکنش ناشی میشود. محلول واکنش معمولاً دارای مقداری افزودنی مثل سورفکتانت و اجزای آغازگر میباشد و حذف این مواد مشکل بوده و میتواند کیفیت محصولات لاتکس نهایی را تحت تأثیر قرار دهد (شكل شماره 1-1)، همچنین در مواردی که خود پلیمر مورد نیاز باشد حذف فاز پیوستۀ آبی ضرورت دارد و هزینههای اضافی را تحمیل میکند.
شکل شماره1-1 . شمای کلی از روندانجام واکنش پلیمریزاسیون امولسیونی]2[
محصولات پلیمریزاسیون امولسیونی به صورت لاتکس یا به صورت مادۀ خام بعد از حذف فاز پیوسته قابل استفاده میباشند. از جملۀ مشهودترین کاربردهای این محصولات که بخشی از زندگی روزمرۀ ما را تشکیل میدهد میتوان به رنگهای لاتکس، روکشهای کاغذ، روکشهای منسوجات و چسبها اشاره کرد ودراین میان پلیمرهای امولسیونی ویژه که از اهمیت صنعتی بالایی برخوردار هستند در مواردخاصی مانند افزودنیهای سیمان، اصلاح کنندههای رئولوژی و لاتکسهای زیست پزشکی نیز استفاده میشوند.
پلیمریزاسیون امولسیونی یک فرآیند پیچیده میباشد و درکنار اهمیت صنعتیاش، بحث علمی وسیعی در مورد آن صورت گرفته است.
کارهای وسیعی به منظور درک بهتر و توضیح کمّی مکانیسمهایی که طی فرآیند اتفاق میافتد انجام گرفته است، لذا کنترل واکنشهای پلیمریزاسیون امولسیونی از مسائل کلیدی بوده ودر بررسیهای علمی از اهمیت زیادی برخوردار میباشد.]1-2[
1-2 پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات
اگرچه حدود یک سوم از منومر وینیل استات برای تولید لاتکسها به صورت رنگها و چسبها مورد استفاده قرار میگیردولی اطلاعات منتشره در خصوص پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات محدود میباشد. پلیمر شدن امولسیونی وینیل استات شاید در میان روشهای پلیمر شدن با توجه به اینکه لاتکسهای واقعی با سطح فعالهای آنیونی و یا کاتیونی و یا سطح فعالهای غیر یونی یا کلوئیدی حفاظتی و همراه با ترکیب دو یا بیشتر از این مواد و همچنین بدون امولسیون کنندهای به وجود میآید منحصر به فرد است.
از نگاه صنعتی، پلیمر شدن تعلیقی وینیل استات برای تولید گرانول پلی وینیل استات بالاترین اهمیت را داردو اغلب این گرانولها به پلی وینیل الکل با تنوع درجه آبکافت و با وزن مولکولی متفاوت تبدیل میگردند. در مقیاس آزمایشگاهی کوپلیمر شدن وینیل استات با منومرهای دیگر شاید با توجه به راحتی عمل و راحتی به وجود آوردن محیط تعلیقی مناسب مزیت داشته باشد.گفتنی است پلیمریزاسیون صنعتی امولسیونی این منومربه صورت همو یا کوپلیمر شدن از اهمیت فراوانی برخوردار است علی الخصوص در توسعه چسب ها، رنگ ها، پوشش دهی کاغذ و تکمیل در نساجی.
این پلیمر از سالهای 1940 به دلیل داشتن خواصی چون چسبندگی سریع، مقاومت مكانیكی خوب و قابلیت چسبندگی به سطوح صاف و صیقلی، كاربردهای وسیعی پیداكرد ولی باید توجه داشت كه این پلیمر، رزینی سخت [1] و شكننده[2] است. برای برطرف كردن چنین نقیصهای ابتدا از نرمكنندهها [3] استفاده شد. نرمكنندهها معمولاً یك مولكول بزرگ مانند دیاكتیلفتالات[4] یا دیمتیلفتالات[5] هستند كه با كاهش تماس زنجیرهای پلیمری بههم، تحرك بیشتری به آنها میدهند. نکتة منفی استفاده از نرمكنندهها این است كه مولكولها بهطور شیمیایی بههم وابسته نیستند و احتمال اینكه این مواد از پلیمر جداشده و به طرف سطح مهاجرت كنند، وجود دارد و نهایتاً بازهم پلیمر سخت شده و چسبندگی كاهش خواهد یافت]3-4[.
درکل نقاط ضعفی که گاها متوجه محصولات برگرفته از پلی وینیل استات (چسب چوب،لاتکسهای مورد استفاده درکاربردهای پوشش دهی سطح و…) میشود را میتوان درموارد ذیل خلاصه کرد:
1- مقاومت ضعیف دربرابر آب ورطوبت
2- عملکرد نسبتاً ضعیف دردمای بالا
3- حساسیت زیاد نسبت به خزش
تمامی مواردمطرح شده را میتوان مرتبط باساختارفیزیکی پلی وینیل استات دانست چراکه این پلیمر دارای ساختاری قطبی با جاذبههای نسبتا ضعیف واندروالسی میان زنجیره هایش بوده وهمین امر منجربه کاهش دمای انتقال شیشهای این پلیمر شده است، دراین میان برخی تحقیقات صورت گرفته درسالیان اخیر باهدف بهبود واصلاح خواص پلی وینیل استات باتوجه به کاربری این پلیمر به کمک اصلاح کنندههای موجودرا میتوان در 2 گروه اصلی زیر خلاصه کرد:
1-کوپلیمریزاسیون وینیل استات بابرخی منومرهای آب گریز و یا دارای عوامل فعال
2-آمیزه سازی پلی وینیل استات باافزودنیهایی که میتواند منجربه ارتقای خواص آن شود.
قابل توجه است که باانجام استراتژیهای مطرح شده میتوان در ازای کاهش برخی خواص این پلیمر به اصلاح خواص مدنظر پرداخت که البته دراین میان لزوم استفاده از دستورالعمل خاصی برای حفظ وبهینه سازی تمامی خواص لازم غیرقابل انکاراست.
برای مثال افزودن برخی فیلرها و یامواداسیدی به چسب چوب برپایه پلی وینیل استات (علی رغم اینکه باعث تقویت عملکرد مکانیکی واستحکام فیلم و یاچسب پلی وینیل استات دردمای بالا میشود) به زیرلایه چوبی[6] که چسب برآن اعمال میشود ضربه زده وکاربری پلی وینیل استات راتحت تاثیرقرار میدهد، ازطرفی کوپلیمریزاسیون وینیل استات بامنومرهایی نظیربوتیل آکریلات واتیلن منجر به افزایش نرمی ومقاومت دربرابر آب شده ولی باعث کاهش چشمگیر مدول یانگ، سختی واستحکام برشی محصول نهایی خصوصادردمای بالا میشود. درکل میتوان نتیجه گرفت که بمنظور ایجاد وحفظ تمامی خواص دلخواه درپلی وینیل استات میبایست ترکیبی ازاصلاح کنندههای مربوطه رابکارگرفت، بعبارتی ضمن لزوم وجود خواص مکانیکی واستحکام مناسب به کمک آمیزه سازی پلی وینیل استات باافزودنیهای مناسب وتشکیل نوعی کامپوزیت، به کمک کوپلیمریزاسیون منومر وینیل استات بامنومرهایی با دمای انتقال شیشه ای[7] کمتر باهدف کاهش دمای انتقال شیشهای پلیمر حاصله ورهایی ازنقیصه شکنندگی وضعف دربرابر رطوبت منسوب به پلی وینیل استات به ترکیبی ازخواص مطلوب برای این پلیمر دست یافت]5[.
1-2-1 پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات – α الفین
مونومرهایی كه برای تركیب با وینیلاستات مورد استفاده قرار میگیرند عبارتاست از: دیبوتیلمالئات، دیبوتیل فومارات، بوتیل اكریلات، وینیل لائورات، وینیلاستئارات، اتیلآكریلات و اتیلن. مهمترین امتیاز اتیلن علاوه بر غیر سمی بودن، ارزانی آن است .
پلیمریزاسیون آلکنها به دلیل خواص شیمیایی ومکانیکی مطلوب پلیمرهای حاصل، بسیار رایج بوده است ولی زمانی که نیاز به وجود گروههای قطبی و یا گروههای عاملی خاص بمنظورایجاد چسبندگی به سطح وجود دارد، این دسته از پلیمرهادارای نقاط ضعفی میباشند، لذا زمانی که منومرهای اولفینی در مجاورت منومرهای قطبی قرارگیرند شاهد بهبود خواص فیزیکی، مکانیکی، نوری و همچنین بهبود چسبندگی به سطح میباشیم که این فرآیند، پلیمرهای حاصل را درکاربردهای پوشش دهی سطح، نوری و پزشکی مستعد میسازد ] 6 [.
برای مثال كوپلیمر وینیلاستات-اتیلن در برابر اشعة ماوراء بنفش [8] و مواد آلكانی مقاوم است و به همین علت كوپلیمر اتیلن وینیل استات[9] بهطور گستردهای در صنایع مختلف بهكارگرفتهشدهاند و بسته به مقدار مونومرهای اتیلن و وینیلاستات كوپلیمر حاصل خواص متفاوتی خواهد داشت و به همین دلیل كاربردهای متنوعی دارد [3-4].
ازاین رو،کوپلیمریزاسیون منومرهای قطبی وینیلی همانند وینیل استات با α- اولفینها بدلیل خواص فیزیکی مکانیکی بسیار مناسب پلیمر حاصله طرفداران بسیار زیادی پیدا کرده است و دراین میان کوپلیمریزاسیون امولسیونی روش نوینی برای سنتز پلیمرهای وینیلیک است، بگونهای که این روش برای کوپلیمریزاسیون آکریلات با α- اولفینها نیزپیشنهاد شده است] 6 [.
از آنجایی که منومر وینیل استات فاقد رادیکالهای آزاد پایدار میباشد، بیشتر رادیکالهای آزاد این منومر تمایل به واکنشهای انتقال و اختتام دارند، از این رو گزارشهای چندانی در خصوص کوپلیمر شدن این منومر به کمک روش امولسیونی وجود ندارد. در این میان استفاده از مواد آلی یونیزه شده به عنوان عامل کنترلی پلیمریزاسیون که با تشکیل کمپلکسی فعال مانع از وقوع واکنشهای سریع انتقال واختتام میشود ازسری روشهای رایج درسنتزکوپلیمرهای وینیل- استاتی میباشد. ولی علاوه براین، هرچند گزارشات متعددی مبنی بر سنتز کوپلیمر اتیلن- وینیل استات تحت شرایط پر فشار (روشهای امولسیونی و غیر کنترلی) در دمای بالا وجود دارد ولی در خصوص کیفیت و تمایل دیگر منومرهای α- اولفینی(مخصوصا آلفا اولفینی با طول زنجیر خطی بزرگتر باتوجه به اینکه پلیمریزاسیون امولسیونی وینیل استات واتیلن درفشارهای بالا صورت گرفته و کنترل شرایط واکنش پلیمریزاسیون به کمک ابزاری نظیر طراحی یک سیستم خنک کننده در راکتور باهدف بررسی گرمازایی وکنترل دمایی سیستم نسبتا دشوار میباشد) به شرکت درفرآیندکوپلیمریزاسیون به این دلیل که رادیکالهای در حال رشد زنجیر هایشان بسیار تنبل بوده و تمایل چندانی به پلیمریزاسیون ندارند تردید وجود داشت ]7[.
ازسوی دیگر امروزه تحقیقات گسترده و زیادی روی دستهای از افزودنیها برای سیستمهای پلیمری در حال انجام است. ویژگی این دسته آن است که حداقل یک بعد از ابعاد آن در دامنه نانومتری است و از جمله این مواد، نانوذرات فلزی و ذرات آلی و غیرآلی و سیلیکاتهای آلی مانند خاک رس هستند که با افزوده شدن مقادیر بسیار اندک از آنها به یک مخلوط پلیمری، خواص آن را بخوبی بهبود میبخشند،در حقیقت این تقویتکنندههای نانومتری بهدلیل داشتن ابعاد بسیار کوچک و نسبت منظر بسیار بالا در مقایسه با تقویتکنندههای معمولی در سطح بارگذاری کمتر باعث بهبود خواص مورد نظر شده و جایگزین خوبی برای کامپوزیتهای معمولی میباشد؛ چراکه کارآیی بهتر و وزن کمتری دارند.
نانوذرهای که در کنار اغلب مخلوطهای پلیمری استفاده میشود خاک رس است، حتی لازم به ذکر است که وجود گروههای عاملی روی سطح این سیلیکاتهای لایهای از جمله رس، این امکان را فراهم میسازد تا بتوان با ایجاد اصلاحات روی سطح و در ساختار لایهای این مواد، اثر سازگارکنندگی و به نوعی برقراری اتصال بین دو فاز ناسازگار یا به عبارتی بهبود مورفولوژی را نیز به نوعی از آنها انتظار داشت.
پایان نامه ارشد:محاسبات انرژی آزاد گیبس برای تعویض مهمان در هیدرات گازی sI با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی
پنجشنبه 99/10/25
هیدرات های گازی دسته ای از ترکیبات میزبان جامد هستند که نقش مهمی درفرآیندهای متعددی همچون ذخیره، انتقال و جداسازی گاز، کاتالیزهای ناهمگن و تصفیه آب دارند. این بلورها در دمای بالاتر از نقطه انجماد آب و فشار بالا تشکیل میشود. برای محاسبه اختلاف انرژی آزاد روشهای مختلفی وجود دارد: 1) اختلال 2) تدریجی 3) انتگرالگیری ترمودینامیکی، در این تحقیق، از روش انتگرالگیری
ترمودینامیکی برای محاسبه اختلاف انرژی آزاد فرآیندهای مختلف جانشینی مهمان هیدروژن سولفید به جای مهمان متان در قفسهای بزرگ و کوچک هیدرات گازی sI به کار میرود. در محاسبه اختلاف انرژی آزاد با استفاده از روش انتگرالگیری ترمودینامیکی برای این فرآیندها، سهم جداگانه واندروالس و الکتروستاتیک محاسبه شده است. همچنین خواص ساختاری که شامل تابع توزیع شعاعی، وابستگی دمایی حجم، ضریب انبساط گرمایی خطی و ضریب تراکمپذیری همدما، هیدرات گازی sI متان و هیدرات گازی مختلف دوتایی sI (متان + هیدروژن سولفید) بررسی شده است.
فصل اول
هیدرات گازی
1-1- هیدرات گازی
هیدرات گازی[1]، یک جامد بلوری است که در آن، مولکولهای گاز توسط مولکولهای آب احاطه شدهاند. گازهای زیادی هستند که ساختار مناسبی برای تشکیل هیدرات دارند که میتوان به کربندیاکسید، هیدروژنسولفید و هیدروکربنها با تعداد کم کربن اشاره نمود. بیش از 70 سال است که هیدراتهای گازی بهعنوان یک مشکل در خطوط انتقال گاز مطرح گردیدهاند. لذا اکثر تحقیقات اولیه در این زمینه مربوط به شرایط عملیاتی تشکیل هیدرات و تأثیر استفاده از مواد بازدارنده در جلوگیری از تشکیل آن میباشد. امروزه توجه به پدیده هیدرات گازی و جنبههای مفید و کاربردی آن، لزوم انجام تحقیق بیشتر در این زمینه را نشان میدهد. از چند دهه پیش تاکنون وجود مقادیر بسیار زیادی از گاز طبیعی ذخیره در هیدراتهای گازی موجود در بستر اقیانوسها و مناطق قطبی به اثبات رسیده است. تخمین زده میشود که هر متر مکعب هیدرات بیشتر از 170 متر مکعب گاز متان در شرایط استاندارد دارد[1].
باتوجه به منابع محدود سوختهای فسیلی، اکتشاف منابع هیدرات گازی به منظور تأمین انرژی، ممکن است در آینده مورد توجه قرار بگیرد. قابلیت زیاد هیدرات گازی در ذخیرهسازی گاز طبیعی، باعث ایجاد جذابیت در خصوص استفاده از آن برای مقاصد ذخیرهسازی و حمل ونقل گاز طبیعی و دیگر گازها بهعنوان رقیبی برای روشهای مایعسازی و متراکمکردن میشود. از هیدراتهای گازی در فرایندهای جداسازی نیز میتوان استفاده کرد. هیدراتهای گازی فقط با تعداد محدودی از مواد قابل تشکیل هستند. اگر قصد داشته باشیم که یک ماده را از یک مخلوط جدا کنیم می توان از قابلیت تشکیل یا عدم تشکیل هیدرات آن و یا سایر مواد موجود در مخلوط نمک کمک گرفت. بهعنوان مثال، میتوان به تهیهی آب آشامیدنی و یا جداسازی جریانهای گاز اشاره کرد. متأسفانه، در مورد ذخایر طبیعی هیدراتهای گازی نگرانیهایی در خصوص پایداری آنها در هنگام تغییر شرایط فشار و دما وجود دارد. به عقیدهی برخی از محققین وقتی که در اثر پدیده گلخانهای دمای کرهی زمین افزایش مییابد، ممکن است که هیدرا تها ناپایدار و تجزیه شوند و در نتیجه مقادیر زیادی گاز وارد اتمسفر شده و باعث تشدید اثر پدیدهی گلخانهای شود.
از شرایط لازم برای تشکیل هیدرات میتوان به دمای مناسب، فشار، وجود مولکولهای آب و وجود مولکولهای گاز اشاره کرد.
در هیدراتهای گازی، مولکولهای آب بهعنوان میزبان عمل کرده و مولکولهای گاز را در داخل حفرهی خود جای میدهند. همهی مولکولهای گازی قادر به تشکیل هیدرات نیستند و تنها مولکولهایی قادر به ایجاد هیدرات هستند که غیرقطبی بوده یا قطبیت کمی داشته باشند و از نظر اندازه کوچک بوده و در این حفرهها بتوانند قرار بگیرند.
دانلود پایان نامه:محاسبات کوآنتومی برهمکنش یونهای کبالت ، جیوه ، سرب و آلومینیوم با نانولوله های کربنی و بورنیترید
پنجشنبه 99/10/25
<p><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: Yekan, Tahoma, Verdana, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: medium; text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);">هر چند که در اوایل توسعه علم، ریاضیدانان به جای پیشگویی به دنبال یافتن روابط حاکم بر عملکرد سیستمهای موجود بودند اما امروزه با پیشرفتهای انجام شده، نسبت به دانشمندان علوم تجربی پیشقدم هستند. دانشمندان علوم تجربی گرچه با حل ریاضی پدیدهها آشنا هستند ولی برای آزمایشهای خود با مشکلات زیادی مواجه می باشند. مهمترین مسأله مربوط به دینامیک سیالات از نظر ریاضی مدت هاست حل نشده و آنهایی که حل شدهاند نیز با مشکلات زمان زیاد برای انجام عملیات ریاضی مواجه هستند. با توسعه رایانه ها روز به</span></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: Yekan, Tahoma, Verdana, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: medium; text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"><br /></span></p>&l
مدل اتمی بور كه تا پیش از پیدایش مكانیك كوانتومی،كاملترین نظریه در توصیف جهان خُرد بود، نمی توانست در مورد قواعد انتخاب اتم هیدروژن اظهار نظر درستی نماید. بر طبق چنین قواعدی كه از لحاظ تجربی مشاهده شده بودند، تنها ترازهای معینی از انرژی دیده می شوند. در واقع الكترون اتم هیدروژن، هر انرژی دلخواهی ندارد و تنها مقید به برخی انرژی های معین است. نظریه اتمی بور كه امروزه نظریه كوانتوم قدیم خوانده می شود، ریشه های در مكانیك كوانتومی نداشت و اصول خود را از مكانیك كلاسیك به وام میگرفت. با این حال، نظریه بور به وضوح، گسستگی ترازهای انرژی را در اتم هیدروژن نشان می داد. در این نظریه علاوه بر انرژی، اندازه حركت زاویهای هم كمیتی گسسته بود. حتی فضای حركت الكترون به دور دسته هم محدود به مدارهای خاص با فاصله معینی از هسته میشد. تمایز نظریه كوانتوم قدیم و مكانیك كلاسیك در گسسته بودن مقادیر كمیتهایی مثل انرژی و اندازه حركت زاویه های بود.همان طور كه در شكل 1-1 میبینید در نظریۀ بور، الكترون روی ترازهایی با انرژی و شعاع معین از هسته قرار دارد.
این نظریه عدم سقوط الكترون بر روی هسته اتم هیدروژن را نیز توجیه می نمود. چون الكترون تنها می تواند در مدارهای معینی باشد، در گذر از مداری به مدار دیگر، انرژی از خود نشر میكند كه مقدار آن دقیقاً برابر با انرژی جدا كنندگی این دو تراز از همدیگر است. اوایل قرن بیستم آزمایشات جدیدی آغاز شد كه نكاتی را در مورد صحت و سقم مكانیك سیالات آشكار ساخت. یكی از آنها كه ظرفیت گرمای در حجم ثابت و در فشار ثابت اجسام بود.[1و11]
شکل 1-1 نمایش حرکت الکترون در فضای اطراف هسته در مدل اتمی بور
طبق نظریۀ كلاسیك و بر اساس اصل همبخشی سهم ارتعاش باید برابر باشد اما در عمل وابستگی دمایی زیادی برای مشاهده شد. در ابتدا ماكس پلانك بود كه با فرض گسسته بودن مقادیر انرژی، توانست مدلی رضایتبخش برای توصیف تابش دمایی از یك كاواك فراهم سازد. نظریه ی وی به دلیل این فرض بسیار عجیب و غیرمتداول كه انرژی مقادیر گسسته ای دارد، طرد شد. اما چند سال بعد اَینشتن در آزمایش فتوالكتریك درستی این فرض را نشان داد. وی طی آزمایشی كه به اثر فتوالكتریك معروف شد نشان داد كه تنها مقادیر معینی از انرژی مجاز هستند و انرژی، كمیتی گسسته است. در این آزمایش سطح صاف فلزی مانند را تحت تابش قرار می دهند و دو سر آن را به دو الكترود وصل میكنند. جریان الكتریكی ناشی از كنده شدن الكترونها باعث ثبت اختلاف ولتاژ میشود. در این آزمایش نور رفتار بسیار متفاوتی با آنچه كه در مورد آن دانسته می شد ارائه داد.[1]
طبق مكانیك كلاسیكی فرض می شود كه انرژی تابش متناظر با شدت تابش است. بنابراین در آزمایش فتوالكتریك انتظار می رفت كه با افزایش شدت نور تابیده شده به سطح فلز، جریان بیشتری حاصل آید. اما در عمل با افزایش شدت نور هیچ تغییری در جریان خروجی حاصل نشد. از سوی دیگر در مكانیك كلاسیك با افزایش فركانس نباید تغییری در شدت جریان رخ دهد. اما مشاهده شد كه با افزایش فركانس و رسیدن به حد معینی (فركانس آستانه) شدت جریان زیاد میشود. پس آزمایش نشان می دهد كه انرژی به فركانس بستگی دارد. آینشتن سرانجام رابطۀ زیر را برای توصیف این پدیده پیشنهاد نمود:
در اینجا فركانس آستانه است كه اگر فركانس تابش كمتر از آن باشد جذبی صورت نمیگیرد و انرژی جنبشی الكترون خروجی از سطح است. وی پیشنهاد نمود كه نور باید رفتار غیر موجی داشته باشد و باید ذرهای عمل نماید. پیش از این نیز نیوتن ماهیت ذرهای برای نور قائل بود. اما آزمایش هایی مثل آزمایش یانگ (آزمایش دو شكاف) موجی بودن نور را نشان میدادند. در آزمایش یانگ با گذشتن نور از دو شكاف در كنار هم الگوی پراشی در پرده مشاهده می شود كه به سادگی از مكانیك موجی نتیجه گرفته میشود[8و1].
شکل 1-2 نمایش پراش دو شکاف
اما نظریهی كوانتومی بر پایهی گسسته بودن مقادیر كمیتها به رشد خود ادامه داد و پس از فرمولبندی در سال 1925 توسط هایزنبرگ و 1926 توسط شرودینگر تا اوایل دهه چهل، آن قدر مسائل لاینحلی را حل نمود كه قابل تصور نبود. مكانیك كوانتومی نظریه ای كاملاً آماری است و بسیاری از قواعد آماری كلاسیك در آن موجود هستند. با این تفاوت كه آمار در مكانیك كلاسیك برای مجموعه ای از سیستم ها و به دلیل جهل ما از وضعیت كامل سیستم استفاده میشد، اما در مكانیك كوانتومی به دلیل این كه پدیدهها ذاتاً آماری هستند مورد استفاده قرار میگیرد. حتی آمار كوانتومی برای تك سیستم های منفرد وجود دارد. مضاعف بر این كه احتمال در مكانیك كوانتومی ارجاع به وضعیت حال سیستم ندارد و تنها در مورد پس از انجام عمل اندازه گیری است. اما در مكانیك كلاسیك، احتمال وضعیت فعلی سیستم را تشریح میكند.[8]
به فاجعه ماوراءبنفش معروف شد شكست مطلق مكانیك آماری كلاسیك در توصیف تغییرات مضرّات و آثار سوء کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت مربوط به انواع مختلف آلودگی[1] آب، هوا، خاک، پسماندهای خطرناک[2]، فلزات سنگین و غیره بر کسی پوشیده نیست. امروزه در سراسر گیتی، هزینه هایی گزاف در راستای کنترل و بی خطرسازی آلاینده ها مصرف می گردد و بدیهی است کشور ما نیز با توجه به روند پرشتاب توسعه، از این امر مستثنی نخواهد بود. بنابراین، هرگونه پژوهش مفید در این زمینه ها می تواند کمکی قابل ملاحظه به حفاظت و صیانت از محیط زیست و تضمین سلامت مردم نماید؛ ضمن آنکه پدیده مخرب ریزگردها[3] را نیز که استان های کشور به طور جدی با آن دست به گریبان هستند نباید به فراموشی سپرد.
از طرف دیگر، پدیده های مرتبط با مقیاس نانو در بسیاری از فرآیندهای محیط زیستی غالب هستند؛ بنابراین، اینگونه میانکنش ها دارای اهمیت ویژه در حوزه محیط زیست و سلامت انسان میباشند. با توجه به اینکه واکنش های رایج در مقیاس نانو، ذاتاً در سطح مولکولی روی می دهند، هماهنگی دقیق در خصوص مطالعه ذراتِ در مقیاس نانو مرتبط با سیستم های طبیعی از یکسو، و قوانین شیمی کوانتومی[4] و شیمی محاسباتی[5] وجود دارد. [9و7]
مبنای شیمی کوانتومی و شیمی محاسباتی، مدلسازی و انجام محاسبات بسیار پیچیده، طولانی و زمان بر، براساس تحلیل انواع مختلف معادلات شرودینگر[6] و دیگر مدلهای ریاضی پیشرفته در مکانیک کوانتومی میباشد که از طریق به کارگیری کامپیوترهای با کیفیت و قدرتمند و استفاده از نرم افزارهای کاملاً تخصصی، مطالعه و پژوهش در این زمینه ها انجام میپذیرد.
نظر به اینکه ذرات بسیار ریز مقیاس، ویژگی های خاصی را از خود نشان میدهند به طوری که میتوان آنها را به تفکیک مطالعه کرد و همچنین واکنش های آنها را در ارتباط با سایر نانوذرات بررسی نمود، توجهی خاص به پژوهش در این مسیر معطوف شده است. به ویژه در مورد نانوذرات، بررسی خصوصیاتِ مرتبط با مقیاس اتمیِ اینگونه ذرات در محیط زیست، انواع برهمکنش های احتمالی و به خصوص، امکان پیش بینیِ نتایجِ متنوع حاصله و مسیرهای کنترل آنها در محیط زیست، حائز اهمیت فوق العاده است.
در اغلب موارد، نانوذرات با به اصطلاح میزبانهایی دیگر نیز مرتبط و همساز میباشند؛ بطور مثال، از اینگونه میزبان ها در محیط زیست می توان به نانوذرات فلزی موجود در سولفیدها، هسته های کربنی ترکیبات آلی، سولفیدهای آرسنیک، سولفیدها یا اکسیدهای آهن و همچنین نانوذرات اتمسفری موجود در ریزگردها اشاره نمود.ساختار نانوذرات، پایداری، ویژگی های شیمیایی، بار الکتریکی، حالات الکترونی، خصوصیات مغناطیسی و سرانجام، میانکنش های نانوذرات در محیط زیست، بستگی به نحوه ارتباطات آنها با سایر ذرات، مولکولها و میزبان ها دارد؛ بنابراین، مهندسی مولکولی و درک دقیق اینگونه ارتباطات در سطح اتمی بسیار ضروری است. [6و1]
ب) اهمیت شیمی کوانتومی در محیط زیست:
به منظور مطالعه و دریافت جزئیات ویژه مربوط به موارد فوق الاشاره در هر مکان جغرافیایی و زیست محیطی خاص، لازم است ترکیبی از روش های علمی مدرن در مقیاس نانوذرات به کار گرفته شود؛ در این خصوص، مهمترین تکنیک برای درک کامل فرآیندهای شیمی– فیزیکی مشاهده شده، استفاده از شبیه سازی ها[7] و روش های علمی سطح بالا مبتنی بر مکانیک کوانتومی[8]، شیمی کوانتومی، شیمی محاسباتی و دینامیک مولکولی[9] میباشد. بعلاوه، با توجه به اینکه دستیابی به بسیاری از ویژگی های ساختاری و الکترونی نانوذرات و چگونگی ارتباطات و واکنش های آنها با سایر ترکیبات در محیط زیست، به صورت آزمایشگاهی بسیار مشکل و حتی در مواردی غیر ممکن است، شبیه سازی های دقیق مولکولی میتوانند به نحوی شایسته و قابل توجه، منجر به درک پدیده ها و فرآیندهای مقیاس نانو و خواص مولکولی شوند که از جمله می توان به طول و زاویه پیوندها، ممان دو قطبی، تفاوت سطوح انرژی، توضیح طیف های مولکولی، پایداری مولکول ها، پیش بینی خواص آروماتیکی، فرکانس ها و شدت خطوط طیفی، مکانیسم واکنشهای الکتروشیمیایی و … اشاره نمود.
از دو دیدگاه تئوریک و کاربردی، بررسی نانوذرات در محیط زیست و برهمکنش های آنها با سایر ترکیبات در مقیاس مکانیک کوانتومی، اهمیت بسیار دارد. در مقایسه با سایر روش های تجربی، فقط مکانیک کوانتومی قادر به دریافت ویژگی های فیزیک وشیمیایی نانوذرات می باشد؛ بر این اساس، مطالعه و کسب اطلاعات در خصوص ویژگی های الکترونی و مغناطیسی، چه از جنبه تأثیرات آنها بر پایداری مواد و هم از نظر نوع واکنش های احتمالی و پیش بینی نتایج حاصله، فقط از طریق محاسبات کوانتومی آبینیشیو[10] امکان پذیر است. با توجه ویژه به این موضوع که واکنش های اتم – اتم درون نانوذرات، نحوه واکنش با میزبانها و میانکنش های احتمالی، از طریق به کارگیری روش های مبتنی بر مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک آماری[11] قابل دستیابی است، بسیار مهم است که با استفاده از اطلاعات دریافت شده از مدل های مکانیک کوانتومی سطح بالا، بتوان سایر روش های مناسب تجربیِ مدلسازی مولکولی مبتنی بر میدان های نیرو[12] را نیز توسعه بخشید و مجموعه پارامترها و توابع را تعیین نمود. [5و2]
t;p><a href="http://fotka.ir/%d8%af%d8%a7%d9%86%d9%84%d9%88%d8%af-%d9%be%d8%a7%db%8c%d8%a7%d9%86-%d9%86%d8%a7%d9%85%d9%87%d9%85%d8%af%d9%84-%d8%b3%d8%a7%d8%b2%db%8c-%d8%aa%d9%88%d8%b2%db%8c%d8%b9-%d8%ad%d8%a8%d8%a7%d8%a8-%d9%87/” style="font-size: 10pt;"><img class="alignnone size-full wp-image-587227″ src="http://ziso.ir/wp-content/uploads/2020/10/thesis-paper-11.png” alt="پایان نامه و مقاله” width="400″ height="309″ /></a></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51); font-family: Yekan, Tahoma, Verdana, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: medium; text-align: start; background-color: rgb(255, 255, 255);"> روز این مشکل آسان و آسان تر می شود. و اینک پیچیدهترین این مسائل که بحثهای مهم انتقال حرارت و سیالات می باشند از طریق رایانه قابل حل است. امروز علم دینامیک سیالات محاسباتی به صورت یک ابزار پرقدرت و توانا برای تحلیل رفتار جریان سیال و انتقال حرارت در سیستمهای با هندسه پیچیده و معادلات حاکم پیچیده برای محققین و مهندسین درآمده است. پیچیدگی معادلات حاکم بر مسأله، تأثیر متقابل پدیدههای فیزیکی مختلف، گذرا بودن اغلب مسائل مهندسی، بالا بودن هزینه های مربوط به تجهیزات آزمایشگاهی و محدودیت استفاده از دستگاههای اندازهگیری در بسیاری از مسائل علمی، از جمله دلایلی می باشد که استفاده از روشهای تحلیلی و آزمایشگاهی را در مقایسه با روشهای عددی محدود میکند. اگرچه مدلسازی راکتور تعیین پارامترهای هیدرودینامیکی آن امری ضروری به نظر میرسد. هیدرودینامیک این راکتورها به شدت متأثر از مقیاس عملکرد آنها می باشد. (به دلیل کاربردهای وسیع این راکتورها در صنعت، تلاشهای زیادی جهت ارائه یک روش قابل اطمینان برای افزایش مقیاس صورت گرفته است.) در گذشته محققین جهت دستیابی به هیدرودینامیک این راکتورها به تجارب آزمایشگاهی میپرداختند. نتایج حاصل از این آزمایشها لزوماً در مقیاسهای بزرگ صحت نداشتند و لذا به عنوان قوانین افزایش مقیاس قابل کاربرد نبودند. به طور مثال تأثیرات دیوارهای یک راکتور کوچک بر حرکت، تشکیل و شکستن حبابها مشخص است. همچنین واضح است که این تأثیر در راکتورهای بزرگتر متفاوت می باشد. لکن میزان و چگونگی این تفاوتها معلوم نیست و لذا بهترین راه دستیابی به هیدرودینامیک قطرهای بزرگ انجام آزمایش در راکتورهایی با همان قطر است که البته بسیار هزینه بر میباشد که به کمک CFD[1] میتوان راکتور را در اندازه واقعی شبیهسازی کرد و با توجه به نتایج حاصل به configuration و شرایط مناسب راکتور پیش بینی کرد .</span></p>