استاد مشاور:
دکتر کورش صدیقی
 
مهر ماه 88
 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

پیل هاى سوختی، دستگاه هاى الکتروشیمیایی هستند که براى تبدیل مستقیم سوخت به انرژی الکتریکی به کار می روند. یکی از مهمترین نوع پیلهای سوختی، پیل سوختی پلیمری است که کاربرد فراوانی دارد. در حالت کلی دو نوع بهینه سازی در پیل سوختی پلیمری میتوان انجام داد : بهینه سازی در طراحی و ساخت

بهینه سازی پارامترهای فرآیندی

دسته اول که به بهینه سازی در ساخت اشاره دارد، به مواردی همچون نوع کانال جریان، هندسه کانال، جنس اعضای تشکیل دهنده پیل و همچنین یک پیکربندی مناسب و … برمی­گردد. این پارامترها گرچه پارامترهای بسیار مهم و موثری هستند ولی به هیچ وجه در طی فرآیند قابل تغییر نیستند و در کل فرآیند ثابت اند. دسته دوم که مربوط به پارامترهای عملکردی یا پارامترهای فرآیندی است شامل پارامترهای نظیر فشار سمت آند، فشار سمت کاتد، دمای کارکردی پیل سوختی، نرخ جریان ورودی در سمت آند و کاتد و …… هستند که قابلیت انعطاف داشته و در طول فرآیند می­توانند تغییر کنند. تحقیق حاضر بعلت مشکلات موجود در بهینه سازی پارامترهای هندسی، به بهینه سازی سه پارامتر فشار سمت آند، فشار سمت کاتد و دمای کارکردی پیل سوختی پرداخته که در میان پارامترهای فرآیندی از اهمیت وافری برخوردار است.

در این تحقیق الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از قویترین ابزارهای بهینه سازی به کار گرفته شده است و از نرم افزار پیل سوختی نوشته شده در گروه پژوهشی دانشگاه که بر اساس حل تحلیلی پیل سوختی عمل می کند، جهت ایجاد منحنی پلاریزاسیون و سپس منحنی توان استفاده شده است. ماکزیموم مقدار منحنی توان میزان بهینگی پارامترها (تابع برازندگی) در نظر گرفته شده است.

در الگوریتمهای ژنتیک معمولا از روش کدگذاری در مبنای دو برای مقادیر پارامترها استفاده می شود ولی برای راحتی کار و ایجاد سرعت بیشتر، در الگوریتم به کار گرفته شده از روش کدگذاری اعداد حقیقی بهره گرفته شده است همچنین برای عدم از بین رفتن جوابهای برازنده در نسلهای میانی از الگوریتم نخبه گرا استفاده شده است. در جدول زیر مقادیر به دست آمده برای سه پارامتر فوق و همچنین مقادیر بهینه گزارش شده از مقاله سلیمان و همکارش ]1[ آورده شده است.

 

  

پارامتر
مقدار بهینه حاصل از الگوریتم حاضر
مقدار گزارش شده بر اساس مرجع ]1[
دمای کارکردی پیل (oC)
75
75
فشار آند (bar)
5/4
5
فشار کاتد (bar)
5
5
 

در این تحقیق نمودارهای ماکزیمم توان بر حسب فشارهای جزیی آند و کاتد نشان داد تغییرات فشار سمت آند نسبت به تغییر مشابه فشار در سمت کاتد، در راندمان خروجی بسیار موثرتر است و حساسیت فشار آند نسبت به فشار کاتد بسیار بیشتر است که دلیل آن اهمیت انجام واکنشها و سوخت مصرفی در سمت آند است.

مقدار به دست آمده برای دمای کارکردی پیل نشان می دهد افزایش دما تا حدی بر راندمان پیل اثر مثبت گذاشته ولی اگر دما از مقدار خاصی تجاوز کند راندمان پیل کاهش چشمگیری خواهد داشت که این اتفاق را می توان به دلیل خشک شدن بیش از اندازه غشا توجیه نمود.

 

واژه های کلیدی :

پیل سوختی پلیمری، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی، پارامتر های فرآیندی، ماکزیموم توان

فهرست مطالب

فصل اول: 1

1-1 پیش‌ گفتار 2

1-2 پیل سوختی چیست‌ ؟ 2

1-3 بهینه سازی پارامترهای پیل سوختی پلیمری 4

1-3-1 بهینه سازی پارامترهای فرآیندی 4

1-3-2 بهینه سازی در طراحی و ساخت پیل 5

1-4 پژوهشهای انجام شده در مورد بهینه سازی پارامترهای فرآیندی پیل سوختی پلیمری 6

1-5 بهینه سازی پارامترهای فرآیندی پیل سوختی پلیمری 8

فصل دوم: 11

2-1 تاریخچه مختصری از پیل‌های سوختی 12

2-2 انواع پیلهای سوختی : 15

2-2-1 پیل‌های سوختی آلكالینی 16

2-2-2 پیلهای سوختی پلیمری 16

2-2-3 پیل‌های سوختی اسید فسفریكی 16

2-2-4 پیل‌های سوختی كربنات مذاب 17

2-2-5 پیل‌های سوختی اكسید جامد 17

2- 3 طریقة عملكرد پیل سوختی پلیمری 17

2-4 اهمیت نیازمندی به پیل‌های سوختی 20

2-4-1 بازدهی بالا 20

2-4-2 تنظیم سیستم بر حسب نیاز 20

2-4-3 سازگاری با قوانین محیط زیست 20

2-4-4 انعطاف پذیری نسبت به سوخت 21

2-4-5 افزایش تولید و كاهش توزیع 21

2-4-6 عدم نیاز به تعمیر 21

2-4-7 عدم انتشار یا حداقل پراكندگی انرژی 21

2-4-8 سادگی ساختار 22

2-4-9 سایز و ابعاد كوچك 22

2-5 كاربردهای پیل سوختی 22

2-5-1 سیستم‌های قدرت 23

2-5-2 سیستم‌های حمل‌ونقل 24

2-5-3 سیستم‌های پرتابل 24

2-5-4 دستگاه‌های صوتی و تصویری 24

2-5-5 سیستم‌های نظامی 24

فصل سوم: 25

3-1 مقدمه 26

3-2 پیدایش الگوریتم ژنتیک 27

3-3 الگوریتم ژنتیک 28

3-3-1 عملگرهای اصلی GA 29

3-3-1-1 روش های کدگذاری 29

3-3-1-2 جمعیت اولیه 31

3-3-1-3 تابع برازندگی 32

3-3-1-4 انتخاب 32

3-3-1-4-1 انتخاب چرخ گردان  (RWS) 33

3-3-1-4-2 انتخاب رقابتی 34

3-3-1-5 ادغام 35

3-3-1-6 جهش 37

3-3-1-6-1  احتمال جهش )) 38

3-3-1-7 سایر عملگرهای ژنتیکی 38

3-3-2 الگوریتم ژنتیک با نخبه سالاری ساده 38

3-3-3 روش های جایگزینی 39

3-3-4 معیار همگرایی 40

3-3-5 معیار عملکرد 41

3-3-6 تفاوت GA با روش های مرسوم بهینه‌سازی ]21[ 41

3-3-7 نقاط قوت GA 42

3-3-8  نقاط ضعف GA 42

3-3-9 در چه مواقعی از GA استفاده میشود 43

3-3-10 کاربردهای GA 43

3-4 بهینه سازی پارامتر های فرآیندی پیل سوختی با بهره گرفتن از الگوریتم ژنتیک 44

3-4-1 استفاده از حل تحلیلی در الگوریتم ژنتیک حاضر 44

3-4-1-1 استفاده از آزمایشات عملی 45

3-4-1-2 استفاده از حلCFD 46

3-4-1-3 استفاده از حل تحلیلی 46

3-4-2 تعریف تابع برازندگی 47

3-4-3 برنامه نویسی در محیط Manuscript File نرم افزار MATLAB 48

3-4-4 استفاده از الگوریتم ژنتیک نخبه گرا 48

3-4-4-1 کدگذاری مقادیر پارامترها 48

3-4-4-2 انتخاب تعداد جمعیت اولیه و تعداد نسل ها 49

3-4-4-3 اعمال اپراتور پیوند و جهش در الگوریتم ژنتیک حاضر 50

3-4-5 استفاده از Lookup Table در محیط MATLAB Simulink 50

3-4-6 دلیل انتخاب 3 پارامتر حاضر جهت بهینه‌سازی 52

فصل چهارم: 53

4-1 مدلسازی پیل سوختی پلیمری با بهره گرفتن از حل تحلیلی 54

4-1-1 مدلسازی کانال 54

4-1-2 مدلسازی MEA 55

4-1-3 متدولوژی حل معادلات 57

4-2 معتبر سازی مدلسازی با آزمایشات عملی 57

4-3 پارامترهای ثابت مدلسازی 61

فصل پنجم: 62

5-1 مقادیر برازندگی های به دست آمده از حل تحلیلی 63

5-2 اجرای الگوریتم ژنتیک لینک شده با MATLAB Simulink 63

5-3 تاثیر دما بر عملکرد پیل سوختی 65

5-4 تاثیر فشار بر عملکرد پیل سوختی 66

5-5 اهمیت فشار آند نسبت به فشار کاتد 67

 

5-6 نمودارهای سه بعدی دما-فشار 70

فصل ششم: 72

6-1 نتیجه گیری 73

6-2 پیشنهادات 74

فهرست مراجع 75

پیوست الف 78

برنامه MATLAB لینک شده با MATLAB Simulink 78

پیوست ب 84

جداول Simulink و منحنی های دو بعدی و سه بعدی بیشینه توان 84

 

 

فهرست اشکال

فهرست اشکال 11

شكل (1-1) ایجاد جریان الكترسیته مستقیم از پیل سوختی در یك مرحله ]2[ 3

شكل (2-1) روند توسعه پیل سوختی]  2[ 12

شكل (2-2) پیل‌های سوختی در آپولو ] 2 [ 13

شكل (2-3) خودرویی با سوخت هیدروژنی ]2[ 14

شكل (2-4) انتشارات ثبت شده سالانه در جامعه جهانی ] 2 [ 15

شكل (2-5) انواع پیل سوختی همراه با نوع واكنش و دمای كاركرد آنان ]2[ 18

شكل (2-6) اساس عملكرد پیل سوختی پلیمری ]2[ 19

شكل (2-7) مجموعه‌ای از كاربردهای مختلف پیل‌های سوختی ]2[ 23

شكل (3-1) طبقه‌بندی كلی روش‌های بهینه‌سازی] 19[ 27

شكل(3-2 ) نمودار گردشی الگوریتم ژنتیک 30

شكل (3-3) انتخاب چرخ‌‌گردان 34

(شکل 3-4) پیوند یک نقطه‌ای 36

شکل (3-5) الگوریتم ژنتیک با بکارگیری مفهوم نخبه‌سالاری 40

شكل (3-6) تعیین مقدار ماکزیموم بعنوان تابع برازندگی 47

شکل (3-7) نمودارالگوریتم ژنتیک بکار گرفته شده در تحقیق حاضر 49

شکل (3-8) بلوک دیاگرام مورد استفاده درفشار جزیی آند 5 بار 52

شکل (4-1) روند حل معادلات پیل سوختی 57

شکل (4-2) پیل سوختی و دستگاه تست پژوهشگاه دانشگاه 58

شکل (4-3) مقایسه نتایج مدلسازی و آزمایشات عملی در دمای ثابت oC60 و فشار متغیر 59

شکل (4-4) مقایسه نتایج مدلسازی و آزمایشات عملی در فشار ثابت 1 بار و دمای متغیر 60

شکل (5-1) سرعت همگرایی الگوریتم ژنتیک لینک شده باMATLAB Simulink ُُُ 64

شکل(5-2) ماکزیمم توان به ازای مقادیر مختلف فشار آند و کاتد. دمای کارکردی پیل ثابت و برابر دمای بهینه oC75 67

شکل (5-3) ماکزیمم توان پیل سوختی در فشارهای مختلف سمت کاتد. فشار آند و دمای کارکردی پیل سوختی ثابت و برابرمقادیر بهینه 68

شکل (5-4) منحنی های پلاریزاسیون پیل سوختی در فشارهای مختلف سمت کاتد. فشار آند و دمای کارکردی پیل سوختی ثابت و برابر مقادیر بهینه 68

شکل (5-5) ماکزیمم توان پیل سوختی در فشارهای مختلف سمت آند. فشار کاتد و دمای کارکردی پیل سوختی ثابت و برابر مقادیر بهینه 69

شکل (5-6) منحنی های پلاریزاسیون پیل سوختی در فشارهای مختلف سمت آند. فشارکاتد و دمای کارکردی پیل سوختی ثابت و برابر مقادیر بهینه 70

شکل (5-7) ماکزیمم توان به ازای دما و فشارهای مختلف آند. فشار کاتد ثابت و برابر فشار بهینه کاتد 71

شکل (5-8) ماکزیمم توان به ازای دما و فشارهای مختلف کاتد. فشار آند ثابت و برابر فشار بهینه آند 71

شکل (ب-1) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 5 بار 95

شکل (ب-2) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 5/4 بار 96

شکل (ب-3) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 4 بار 97

شکل (ب-4) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 5/3 بار 98

شکل (ب-5) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 3 بار 99

شکل (ب-6) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 5/2 بار 100

شکل (ب-7) بیشینه توان بر حسب دمای سلول و فشار کاتد، فشار آند ثابت و برابر 2 بار 101

فهرست جداول

جدول (3-1) دامنه مقادیر در نظر گرفته شده برای پارامترها 49

جدول (3-2) مقادیر پارامترهای الگوریتم ژنتیک 50

جدول (4-1) مشخصات MEA مورد استفاده 58

جدول (4-2) مقادیر پارامترهای هندسی و نرخ جریان ورودی در دو طرف 60

جدول (4-3) مقادیر پارامترهای مدلسازی پیل سوختی پلیمری 61

جدول (5-1) مقادیر بهینه به دست آمده از الگوریتم ژنتیک برای پارامتر های فرآیندی 64

جدول (5-2) مقایسه مقادیر بهینه بدست آمده  با آزمایشات عملی سلیمان و همکارش ]1[ 65

جدول (ب-1) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5 بار 85

جدول (ب-2) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5/4 بار 86

جدول (ب-3) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 4 بار 87

جدول (ب-4) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5/3 بار 88

جدول (ب-5) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 3 بار 89

جدول (ب-6) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5/2 بار 90

جدول (ب-7) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 2 بار 91

جدول (ب-8) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5/1 بار 92

جدول (ب-9) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 1 بار 93

جدول (ب-10) مقادیر ماکزیمم توان برای دماها و فشارهای کاتد مختلف، فشار آند ثابت و برابر 5/0 بار 94

لیست علائم و اختصارات

 

سطح (cm2)

غلضت مولی (mol cm-3)

ضریب نفوذ (cm2 s-1)

پتانسیل الکتریکی (V)

ثابت فارادی (96,487 C mol-1)

ارتفاع کانال (cm)

چگالی جریان (A cm-2)

چگالی جریان (A cm-2)

چگالی جریان مرجع (A cm-2)

قابلیت نفوذ

وزن مولکولی (kg mol-1)

نرخ جریان مولی (kg cm-2 s-1)

فشار (Pa)

ثابت جهانی گازها (8.314 J mol-1 K-1)

نرخ مصرف (mol s-1cm-2)

دما (K)

سرعت سیال در کانال (cm s-1)

سرعت در راستای عمود بر صفحه غشا (cm s-1)

ولتاژ سلول (V)

مختصات راستای کانال (cm)، کسر مولی

مختصات عمود بر صفحه غشا (cm)

ضریب خالص انتقال آب، ضریب انتقال بار

ویسکوزیته گاز (kg m-1s-1)

پتانسیل اتلافی (v)

چگالی (kg m-3)

ویسکوزیته سینماتیکی (cm2 s-1)

بالا نویس

شمارنده

مقدار مرجع

مقدار موثر

زیر نویس

کانال

مقدار موثر

سمت آند

سمت کاتد

هیدروژن

آب

اکسیژن

استاد مشاور :
دکتر اکبر مجدالدین
سال: 85-86

 

تمامی موارد ذکر شده به همراه امکان نمایش محصولات به میلیونها خریدار که در حال جستجو داخل اینترنت هستند، اهمیت ایجاد یک فروشگاه آنلاین را مشخص می سازد.

 

 

 

یک فروشگاه اینترنتی دارای امکانات ویژه ای است :

بر خلاف فروشگاه‌های واقعی فردی به نام فروشنده در آن وجود ندارد.
ساعات کار آن شبانه روزی و در تمام ایام هفته است.
مشتری‌های آن از تمام نقاط دنیا و با فرهنگ‌ها و سلایق متفاوتی هستند.
به علت ارتقاء قابلیت‌های فنی محیط (اینترنت) تولیدکنندگان می‌توانند به صورت کاراتر و موثرتر به معرفی و عرضه‌ی محصولات خود بپردازند.
پست الکترونیکی یک شیوه‌ی کارا در بازاریابی مستقیم[1] به شمار می‌آید.
از طریق گروه‌های خبری[2] و گروه‌های بحث و تبادل نظر[3] امکان ایجاد رابطه‌ای تعاملی بین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان و جود دارد. …
بهره‌گیری از هریک از این امکانات نیازمند ایجاد ساختارهای فرهنگی لازم چه در میان مشتریان و چه در میان صاحبان بازار می‌باشد.

افزایش چشمگیر قدرت خریدار:
امروزه تنها با یك كلیك، خریداران می توانند رقبا و محصولاتشان را با هم مقایسه كرده و پاسخ های خود را در كسری از ثانیه دریافت كنند. دیگر نیازی به رانندگی تا فروشگاه و پارك، انتظار در صف اتوبوس و جر و بحث با فروشندگان نیست.

حتی در مواردی می توانند قیمت های درخواستی خود را تعیین كنند (مثلادر مورد هتل و بلیت هواپیما) تا عرضه كنندگانی كه می توانند شرایط خریدار را فراهم كنند با او تماس بگیرند، به عبارتی به یك مناقصه دست بزنند. خریداران می توانند با دست به دست دادن به دیگران و افزودن حجم خریدشان، از تخفیف بیش تری بهره مند شود.

 

دسترسی به انواع بیش تری از كالاها و خدمات:
امروزه خریداران می توانند تقریبا هر آنچه را كه می خواهند از طریق اینترنت سفارش دهند (در كشور خودمان هم مسیر توسعه تجارت و كسب و كار اینترنتی به این هدف تمایل دارد) مانند اثاثیه منزل، ماشین های شست وشو، مشاوره مدیریتی و حقوقی و دارویی. به عنوان مثال آمازون دات كام  خود را بزرگ ترین فروشگاه كتاب با بیش از سه میلیون جلد كتاب معرفی می كند; شرایطی بوجود آورده كه هیچ فروشگاه كتاب فیزیكی نمی تواند از پس آن برآید. به علاوه، خریداران قادرند این كالاها را از سرتاسر جهان سفارش دهند كه این امر برای مردم كشورهایی كه با قیمت های بالاسروكار دارند، موقعیتی ویژه به حساب می آید. به این معنا كه خریداران در كشورهای با هزینه و قیمت بالامی توانند با سفارش كالاها و خدمات مورد نیاز به كشورهای ارزا ن تر از میزان هزینه های خود بكاهند.

 

 

سهولت بیش تر در سفارش دادن، روابط متقابل و تحویل گرفتن سفارش:
مشتریان امروزی می توانند از خانه، دفتر كار و حتی از طریق تلفن همراه، به صورت 24 ساعته و در تمامی هفت روز هفته سفارشات خود را ارائه بدهند و در ضمن این محصولات در كم ترین زمان به دست آن ها می رسد.

سایر مزایا ویژگیهای فروش اینترنتی:
1 -فروشگاه اینترنتی در هر لحظه از شبانه روز آماده سرویس دهی به مشتریان است.

2 -فروشگاه اینترنتی محدودیت مکانی ندارد و مشتریان می توانند از هر کجا خرید اینترنتی کند.

3- خریدار می تواند ساعت ها در فروشگاه مشغول بررسی اجناس از قبیل فیلم ، ترانه ،موبایل ،کتاب و موارد دیگر باشد

4 – فروشگاه اینترنتی هیچ محدویتی برای تعداد مشتریان ندارد.

5 – فروشگاه اینترنتی حق انتخاب بیشتری در اختیار خریداران قرارمی دهد

6-ابزار تبلیغی مناسب در جهت فروش محصولات شما

7-کاهش هزینه های جانبی نظیر اجاره محل,هزینه ویترین و انبار,فروشنده,خواب سرمایه و غیره در یک فروشگاه سنتی و سودآوری بیشتر

8-تحویل کالای خریداری شده درب منزل,بیمه بودن کالا و عدم مشکل حمل و نقل

9-عدم برخورد با ترافیک و کاهش آلودگی هوا

 

 

 

طرح مسئله :
طراحی یک سیستم فروش [4]B2C آنلاین با مشخصات زیر:

مدیریت انبار و فروش به شکل پویا (داینامیک)
امکان تحلیل رفتار مشتری پس از ورود به سایت
وارد کردن محصول به صورت پویا
ارسال فاکتور و شماره پیگیری برای مشتری از طریق SMS و Email
امکان ثبت نام مشتریان و ایجاد پروفایل شخصی
ارسال خبر نامه برای مشترکان
سیستم سطح‌دسترسی کاربران و مدیران
تهیه گزارشهای فروش و مدیریتی
امکان اتصال به درگاه بانک و واریز پول به صورت آنلاین
امکان قیمت‌گذاری چندسطحی برای تخفیف برروی تعداد سفارش یک محصول
امکان تعریف محصولات هم‌مجموعه
امکان ارسال به دوستان برای تمامی بازدیدکنندگان یا فقط کاربران ثبت‌نام کرده
ارسال لیست درخواستی به دوستان از طریق ایمیل یا RSS[5]
استفاده از RSS برای محصولات جدید، محصولات فوق‌العاده و برچسب‌های جدید
امکان ایجاد نظرسنجی برروی فروشگاه
 

ملاحظات فنی وب سایت :
برنامه نویسی با زبان NET (.NET4)
تنظیمات گرافیکی با نرم افزار Adobe Dreamweaver CS5
بانک اطلاعاتی نرم افزار بر روی Microsoft SQL Server 2008

اساتید راهنما:
دکتر ابوالقاسم عوض­پور
دکتر شاکر حاجتی
 
استاد مشاور:
دکتر قاسم رضایی
 
 
دی ماه 1390
 

 

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

در این پایان نامه ، ضریب دوم ویریال مایعات با مولکول­های بیضی­وار­های سخت کشیده با نسبت طول به عرض 3 تا 5 در فاز همسانگرد به طور عددی محاسبه شده است. عبارت­های تحلیلی دو پارامتری برای ضرایب ویریال مرتبه­های ششم و هفتم بیضی­وار­ها در فاز همسانگرد به دست آورده شده­اند. این عبارت­ها به خوبی ضرایب ویریال بیضی­وار­های کشیده و پهن را توصیف می­ کنند. علاوه بر این، عبارت­های تحلیلی مناسبی بر حسب نسبت طول به عرض مولکول برای ضرایب ویریال مرتبه­های چهارم تا هشتم به دست آورده شده­اند. با بهره گرفتن از این عبارت­ها و به کار بردن بسط ویریال ضریب تراکم پذیری قطع شده تا جمله­ی هشتم،  معادله حالتی برای مولکول­های پهن پیشنهاد شده است. برای مولکول­های کشیده، با بهره گرفتن از روش پارسونز و وگا و استفاده از معادله حالت کارناهان- استرلینگ و ضرایب ویریال کروی، معادله حالت جدیدی پیشنهاد شده است. علاوه بر این، برای مولکول­های کشیده، معادله حالت جدید دیگری معرفی کرده­ایم که معادله حالت قبلی را بهبود بخشیده است. با مقایسه­ نتایج به دست آمده از این معادلات حالت با نتایج شبیه­سازی مونت کارلو ملاحظه می­شود که نتایج به دست آمده در این پایان نامه با نتایج شبیه­سازی در توافق خوبی می­باشد.

فهرست مطالب

 

 

عنوان                                                                                                                                                          صفحه

 

فصل اول: مقدمه

1-1 مقدمه­ای بر بلور مایع …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

1-2 انواع بلور مایع ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2

1-3 کاربرد بلور مایع ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………5

1-4 طرز کارLCD ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

1-5 معادله حالت سیستم کره­ی سخت ……………………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-6 معادله حالت مایعات با مولکول­های بیضی­وار ……………………………………………………………………………………………………………………..9

1-7 ضریب ویریال ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-8 معرفی ساختار کلی پایان نامه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………10

فصل دوم: معادله حالت شاره­ها با مولکول­های کروی

2-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..12

2-2 معادله حالت شاره­ها با مولکول­های کروی ……………………………………………………………………………………………………………………….12

2-2-1 قانون بویل …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….12

2-2-2 قانون شارل ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………13

2-2-3 قانون گاز کامل ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

2-2-4 معادله حالت وان­در­والس ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..13

2-2-5 معادله حالت ویریال ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..14

2-2-6 ضریب تراکم پذیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….15

فصل سوم: ضرایب ویریال مایعات با مولکول­های کروی

3-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..19

3-2 مکانیک آماری سیستم­های کلاسیکی ………………………………………………………………………………………………………………………………19

3-2-1 چگالی  nذره­ای ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………20

3-2-2 هنگرد کانونی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..20

3-2-3 هنگرد کانونی بزرگ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..23

3-3 ریاضیات تابعی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..24

3-4 نظریه­ی تابعی چگالی کلاسیکی ……………………………………………………………………………………………………………………………………….24

3-5 پتانسیل بزرگ و ضرایب ویریال ………………………………………………………………………………………………………………………………………..26

3-6 ضرایب ویریال کروی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………26

3-7 ضرایب ویریال و تابع مایر ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….29

3-8 ضریب دوم ویریال با پتانسیل کره­ی سخت ……………………………………………………………………………………………………………………..31

فصل چهارم: ضرایب ویریال مولکول­های بیضی­وار

4-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..32

 

4-2 مایعات مولکولی غیر کروی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………….32

4-2-1 تقریب مولکول سخت …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..33

4-2-2 تقریب کلاسیکی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..33

4-2-3 تقریب مجموعه­ی جفت­ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………….33

4-3 پتانسیل مدل گاؤسی ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..34

4-3-1 مدل هم­پوشان گاؤسی سخت ………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

35

4-3-2 اصلاح پارامتر فاصله ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………36

4-4 ضرایب ویریال مولکول­های غیر کروی ……………………………………………………………………………………………………………………………..36

4-5 هندسه­ی بیضی­وار سخت ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….37

4-5-1 حجم گسترش یافته ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..40

4-5-2 تابع کمکی بیضی­وار …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….42

4-5-3 شعاع متوسط، سطح و حجم بیضی­وار …………………………………………………………………………………………………………………………42

4-6 نظریه­ی مقیاس ذره برای ذرات غیر کروی و ضریب دوم ویریال …………………………………………………………………………………….43

4-7 ضرایب ویریال بیضی­وار …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….45

4-7-1 عبارت­های تحلیلی دو پارامتری برای ضرایب ویریال بیضی­وار سخت ………………………………………………………………………..46

4-7-2 عبارت­های تحلیلی برای ضرایب ویریال بر حسب نسبت طول به عرض مولکول بیضی­وار ………………………………………..49

فصل پنجم: معادله حالت بیضی­وار سخت

5-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..58

5-2 اهمیت ضرایب ویریال در معادله حالت …………………………………………………………………………………………………………………………….59

5-3 بهینه­سازی معادله حالت بیضی­وار سخت …………………………………………………………………………………………………………………………64

فصل ششم: نتیجه­گیری

6-1 نتایج …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..72

6-2 پیشنهادات …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………73

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..75

 

 

 

 

فهرست نگاره­ها

 

 

عنوان                                                                                                                                                          صفحه

نگاره­ی 1-1 نمایشی از (الف) بلور مایع و (ب) جامد بلوری ………………………………………………………………………………………………………3

نگاره­ی 1-2 نمایشی از فاز­های بلور مایع …………………………………………………………………………………………………………………………………..4

نگاره­ی 1-3 نمونه فاز­های اسمکتیک …………………………………………………………………………………………………………………………………………5

نگاره­ی 1-4 کاربرد­هایی از بلور مایع ………………………………………………………………………………………………………………………………………….6

نگاره­ی 1-5 ساعت دیجیتالی ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..7

نگاره­ی 4-1 مقایسه بین فاصله­های تماس مدل­های HGO و HER …………………………………………………………………………………..35

نگاره­های 4-2 بیضی­وار و صفحه­ی کمکی در موقعیت  ……………………………………………………………………………………………………..38

نگاره­ی 4-3 بیضی­وار دوار و حجم گسترش یافته …………………………………………………………………………………………………………………..40

نگاره­ی 4-4 نمودار تغییرات ضریب ششم ویریال برحسب پارامترهای شکلی برای مولکول­های بیضی­وار سخت …………………48

نگاره­ی 4-5 نمودار تغییرات ضریب هفتم ویریال بر حسب پارامترهای شکلی برای مولکول­های بیضی­وار سخت ………………..49

نگاره­ی 4-6 ضریب چهارم کاهش یافته­ی ویریال بر حسب نسبت طول به عرض ………………………………………………………………….50

نگاره­ی4-7 ضریب پنجم کاهش یافته­ی ویریال بر حسب نسبت طول به عرض …………………………………………………………………….51

نگاره­ی 4-8 ضریب ششم کاهش یافته­ی ویریال بر حسب نسبت طول به عرض …………………………………………………………………..51

نگاره­ی 4-9 ضریب هفتم کاهش یافته­ی ویریال بر حسب نسبت طول به عرض …………………………………………………………………..52

نگاره­ی 4-10 ضریب چهارم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار پهن …………………………………………………………………52

نگاره­ی 4-11 ضریب چهارم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار کشیده …………………………………………………………….53

نگاره­ی 4-12 ضریب پنجم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار پهن …………………………………………………………………..53

نگاره­ی 4-13 ضریب پنجم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار کشیده ………………………………………………………………54

نگاره­ی 4-14 ضریب ششم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار پهن …………………………………………………………………..54

نگاره­ی 4-15 ضریب ششم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار کشیده ………………………………………………………………55

نگاره­ی 4-16 ضریب هفتم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار پهن …………………………………………………………………..55

نگاره­ی 4-17 ضریب هفتم ویریال کاهش یافته برای مولکول­های بیضی­وار کشیده ………………………………………………………………56

نگاره­ی 4-18 ضریب هشتم ویریال کاهش یافته بر حسب نسبت طول به عرض …………………………………………………………………..56

نگاره­ی 5-1 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………………60

نگاره­ی 5-2 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ………………………………….60

نگاره­ی 5-3 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………….61

نگاره­ی 5-4 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………….61

نگاره­ی 5-5 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………………….62

نگاره­ی 5-6 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………………….62

نگاره­ی 5-7 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  ……………………………………….63

نگاره­ی 5-8 نمودار­های ضریب تراکم­پذیری بر حسب کسر فشردگی برای بیضی­وار­ها با  …………………………………….63

نگاره­ی 5-9 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  ………………………………………………..65

نگاره­ی 5-10 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  …………………………………………..65

 

نگاره­ی 5-11 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  ………………………………………….66

نگاره­ی 5-12 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  ………………………………………….66

نگاره­ی 5-13 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  …………………………………………………67

نگاره­ی 5-14 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  …………………………………………………67

نگاره­ی 5-15 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  …………………………………………………68

نگاره­ی 5-16 مقایسه­ ضریب تراکم­پذیری حاصل از معادلات معرفی شده برای  ………………………………………………68

نگاره­ی 5-17 مقایسه­  با ضرایب تراکم­پذیری سازنده­ی آن و داده­های شبیه­سازی موجود برای مولکول­های بیضی­وار با  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………69

نگاره­ی 5-18 مقایسه­  با ضرایب تراکم­پذیری سازنده­ی آن و داده­های شبیه­سازی موجود برای مولکول­های بیضی­وار با  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………70

نگاره­ی 5-19 مقایسه­  با ضرایب تراکم­پذیری سازنده­ی آن و داده­های شبیه­سازی موجود برای مولکول­های بیضی­وار با  …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………70

نگاره­ی 5-20 مقایسه­  با ضرایب تراکم­پذیری سازنده­ی آن و داده­های شبیه­سازی موجود برای مولکول­های بیضی­وار با  ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………71

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

 

 

عنوان                                                                                                                                                          صفحه

جدول 4-1 ضریب دوم ویریال محاسبه شده در مقایسه با نتایج HGO و MF …………………………………………………………………..37

جدول 4-2 مقایسه­ نتایج معادلات به دست آمده برای ضرایب ویریال در  با مقادیر دقیق کره …………………………..57

 

 

فصل اول

مقدمه

 

 

1-1 مقدمه­ای بر بلور مایع

یونانیان باستان، عالم را متشکل از چهار عنصر آتش، خاک، آب و هوا می­دانستند. امروزه دانشمندان به کمک این عناصر، تمام اجزای تشکیل دهنده­ی جهان را آن­طور که هست، توضیح می­دهند. آتش بیانگر انرژی و سه عنصر دیگر بیانگر سه حالت ماده جامد، مایع و گاز می­باشد.

در جامدات، نیروهای بین مولکولی به قدری قوی­تر از انرژی جنبشی هستند که باعث سخت شدن جسم و در نتیجه عدم جاری شدن آن می­گردند. مولکول­ها در مکان­های خاصی جای می­گیرند ­و فقط در اطراف این مکان­ها می­توانند حرکت نوسانی رفت و برگشتی بسیار کوچک انجام دهند. مرکز ثقل ماده در ساختار آن­ها ثابت است و حجم و شکل هندسی معینی دارند. جامدات نظم ساختاری بلند برد دارند و به دو دسته­ی بی­شکل و بلوری دسته­بندی می­شوند. جامدات بلوری همگن هستند و اتم­های آن­ها دارای آرایش منظمی بوده، خواص فیزیکی و نوری متنوعی را از خود نشان می­دهند.

مایعات و گازها شاره هستند یعنی جریان می­یابند و نمی­توانند مانند جامدات با اعمال نیروی پس­زنی کشسانی، در مقابل تغییر شکل مقاومت کنند. در گازها فاصله­ی مولکول­ها نسبتاً زیاد بوده و آزادی حرکت قابل توجهی دارند. ظرف را بدون توجه به شکل فیزیکی­اش، تقریباً همگن پر می­ کنند و دارای تراکم­پذیری مناسبی هستند. ساده­ترین گازها، گازهای ایده­آل هستند که در آنها هیچ بر هم کنشی بین مولکول­ها در نظر گرفته نمی­شود.

مقدمه :
آشنایی با ویژگیها، روحیات و شناخت صحیح استعدادها و توانایی ها ،كاستی ها ، نیازها و نیروهای جسمانی  و روانی كودكان در مراحل مختلف سنی از عوامل بسیار مهم وكارساز امر آموزش و پرورش است. از اساسی ترین ویژگیها كه می‌تواند در امر آموزش مفاهیم دینی به ما كمك كند وجودگرایش دینی و میل به سوی امورمذهبی در كودك است. ما معتقدیم كه كودكان سرشت خداجوی دارند و مفاهیم اساسی دین اسلام اموری هستند كه با سرشت كودك سازگارند و اكتسابی نیستند و این علاقه در درون وجود آنهاست و وظیفة تعلیم و تربیت شكوفا كردن این گرایش‌های فطری است.[1]

 

تمایلات فطری
از ویژگیهایی كه می‌تواند ما را در آموزش معارف دین كمك كند وجود تمایلات فطری در كودك است علاقه كودك به دین و خدا در درونش بوده و در سن بلوغ به شكوفایی آشكار می‌رسد و نیازمند آن نیست كه وجود خدا را به كودك بقبولانند بلكه باید این باور فطری به خدا را در او حفظ و شكوفا نمایند. برای این منظور باید با بیان آثار رحمت الهی و آگاه گردن قلب و عقلش از این آثار و ذكر نعمات بهشتی سراسروجودش را از این حب عاطفی سرشار سازد.[2]

امام سجاد علیه السلام در این زمینه می‌فرمایند: خداوند به موسی علیه السلام وحی نمود كه مردم را به من علاقه مند كن و آنان را نیز نزد من محبوب ساز ، عرض نمود چگونه ؟ وحی آمد كه نعمتهای من را برای آنان بازگو كن آنان خود عاشق من خواهند شد.[3]

 

چرا از كودكی ؟
بر اساس یافته های روانكاوی نخستین تجربه ها ،نخستین عادتها ، نخستین باورها و نخستین احساسات ، پایدار ترین آنها است . از  همین رو كودكان كه نخستین         تجربه ها و احساسات خود را نسبت به دین و احكام دینی در خانواده از والدین می‌گیرند می‌تواند این نخستین ها ، مقدس ترین و زیباترین باشد.

به همین سبب است كه نگرش های اولیه به مذهب پایدارترین است ، به گونه‌ای كه هستة اولین و جان مایة بنیادی وی حس دینی را شكل می‌دهد. مثلاً نگرش های اولیه كودك به نماز و چگونگی برپایی آن با همة آداب و فضیلت های زیباشناسانة آن از طریق مشاهدة رفتار دینی والدین صورت می‌گیرد. پاره ای از رفتارها و احساسات و باورها به شكل ناهشیار و نامرئی به كودك منتقل می‌شود كه از رفتار های آگاهانه بسیار قوی ترو عمیق تر است و آنچه در عمیق ترین لایه های شخصیت باقی می ماند به بخش ناهشیار و نامرئی شخصیت والدین متكی است .كودكان ونوجوانان بیشتر از پرداختن به رفتارهای ظاهری والدین از باورها و نگرش های نهفته و پنهان آنها نسبت اعمال و اعتقادات تأثیر می‌پذیرند.[4]

 

دوره های تفكر مذهبی كودك
از مباحث مهم كه باید مورد توجه قرار گیرد ، رشد تفكر دینی است ، چرا كه با شناخت ویژگیهای تفكر دینی دانش‌آموزان راه برای گزینش روش های مناسب

 

آموزش دینی هموار خواهد شد.

محققان بزرگی همچون پیاژه ، هامز وگلومن دوران های اصلی مختلفی را برای رشد تربیتی مذهبی كودك بیان كرده اند كه به اختصار به بیان نظریه گلومن كه به نظر می‌رسد از كمال بیشتری برخوردار است و تكامل یافتة نظریة پیاژه می‌باشد می‌پردازیم.

وی تحقیقات بسیاری كرد كه در اثر این بود كه می‌دید دانش‌آموزان داستانهای دینی را كه می‌شنیدند سعی می‌كردند با تجربیات خود وفق دهند و درك كنند سرانجام به پنج مرحله قائل شد:

دورة ما قبل تفكر مذهبی ( تا 7 و8 سالگی )
دورة تفكر مذهبی ناقص اول ( 7 تا 9 سالگی )
دورة تفكر مذهبی ناقص دوم ( 9 تا 11 سالگی )
دورة اول تفكر مذهبی شخصی ( 11 تا 13 سالگی )
دورة دوم تفكر مذهبی شخصی ( 13 سالگی به بعد)[5]
الف ) در این دوره تفكر شهودی، تفكر دینی كودكان دو ویژگی دارد:

1ـ خود محوری بودن.

2ـ تك كانونی بودن .

یعنی داوری های كودك صرفاً از نقطه نظر خود او صورت می‌گیرد و دیگر اینكه یك جنبه از یك حادثه را جدا می‌كند. كودكان در این دوره بسیاری از واژه‌های مذهبی را بكار می‌برند بی‌آنكه معنی آن را دریابند. آنان اكثراً یك جنبه از موضوع را جدا كرده و به آن اهمیت می‌دهند كه ممكن است جنبه فرعی و  بسیار خوبی باشد.[6]

ب ) در این دوره كودكان بسوی تفكر عملیاتی حركت كرده ، اگرچه مراتبی از تفكر عینی دست یافته اما در بدست آوردن سطوح مورد نیاز ناموفق بوده و دچار اشتباهات آشكار می‌شود . او بهتر می‌تواند واقعیت را به هم مربوط سازد و نظر او كمتر تك كانونی است اما هنوز خود محور است . اما دامنة این خود محوری كمتر شده است و منشاء دیگر این است كه او مفاهیم انتزاعی را به معنای تحت الفظی و تجسم یافته معنا می‌كند.[7]

ج ) ویژگی این دوره ارتباط كودك با موقعیتها و رفتارهای عینی است . رشد تفكر عملیاتی حركت رو به جلوی آنان را از نخستین دوره های خیال پردازی تسریع می‌بخشد و از