موضوعات جدید پایان نامه رشته مهندسی مکانیک مهندسی احتراق + 113عنوان بروز

رشته مهندسی مکانیک گرایش مهندسی احتراق، به دلیل نقش حیاتی در تولید انرژی، حمل‌ونقل و صنایع مختلف، همواره در کانون توجه پژوهشگران بوده است. با چالش‌های جهانی نظیر تغییرات اقلیمی، نیاز به کاهش آلایندگی‌ها، و افزایش بهره‌وری انرژی، این حوزه با تحولات چشمگیری روبه‌رو شده است. انتخاب موضوع پایان‌نامه در این گرایش نیازمند شناخت عمیق از آخرین دستاوردها، چالش‌های فعلی، و افق‌های آینده پژوهش است. این مقاله با هدف ارائه یک دید جامع و کاربردی، به بررسی روندهای نوین در مهندسی احتراق می‌پردازد و ۱۱۳ عنوان پایان‌نامه بروز و الهام‌بخش را در اختیار دانشجویان و پژوهشگران قرار می‌دهد.

تحولات نوین در مهندسی احتراق: زمینه‌های پژوهشی کلیدی

مهندسی احتراق دیگر تنها به بهبود کارایی موتورهای سنتی محدود نمی‌شود؛ بلکه به سمت راه‌حل‌های پایدار، پاک‌تر و هوشمندتر حرکت کرده است. این تحولات، زمینه‌های جدید و جذابی را برای پژوهش‌های علمی و کاربردی فراهم آورده است.

سوخت‌های پایدار و کم‌کربن

یکی از اصلی‌ترین محورهای پژوهش، توسعه و استفاده از سوخت‌های جایگزین و پایدار است. این سوخت‌ها شامل بیوسوخت‌ها (مانند بیواتانول، بیودیزل)، هیدروژن، آمونیاک، و سوخت‌های ترکیبی (مخلوط‌ها) می‌شوند که هدفشان کاهش ردپای کربن و آلاینده‌های مضر است. تحقیقات در این زمینه بر روی موارد زیر تمرکز دارد:

• بهینه‌سازی خواص احتراقی سوخت‌های زیستی و سنتزی.
• طراحی محفظه‌های احتراق سازگار با هیدروژن و آمونیاک.
• مطالعه سینتیک واکنش‌های شیمیایی سوخت‌های جدید.
• کاهش تولید آلاینده‌ها در احتراق سوخت‌های پایدار.

احتراق با آلایندگی صفر و کارایی بالا

هدف نهایی، دستیابی به احتراقی است که هم کارایی بالایی داشته باشد و هم حداقل آلایندگی را تولید کند. این بخش شامل رویکردهای نوین مانند احتراق بدون شعله (MILD Combustion)، احتراق پلاسمایی، احتراق کاتالیستی، و فناوری‌های احتراق از پیش مخلوط رقیق (Lean Premixed Combustion) می‌شود.

• توسعه سامانه‌های احتراقی پیشرفته برای کاهش NOₓ و SOₓ.
• بهبود پایداری و دامنه عملکرد احتراق‌های کم‌انتشار.
• استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی پارامترهای احتراقی.
• احتراق ریزمقیاس و کاربردهای آن.

نقش هوش مصنوعی و مدل‌سازی پیشرفته

پیشرفت در قدرت محاسباتی و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، ابزارهای جدیدی برای فهم و بهینه‌سازی فرایندهای احتراقی پیچیده فراهم آورده است. مدل‌سازی عددی (CFD)، شبیه‌سازی‌های واکنش‌های شیمیایی (DNS, LES)، و استفاده از یادگیری ماشین (Machine Learning) برای پیش‌بینی رفتار احتراق، کنترل فعال و طراحی بهینه، از جمله این موارد هستند.

• توسعه مدل‌های سینتیک شیمیایی دقیق با استفاده از ML.
• بهینه‌سازی طراحی مشعل‌ها و محفظه‌های احتراق با الگوریتم‌های ژنتیک و شبکه‌های عصبی.
• پیش‌بینی ناپایداری‌های احتراق با استفاده از ML.
• مدل‌سازی پدیده‌های احتراقی چندفازی و رسوب‌گذاری.

روش‌های نوین تشخیص و اندازه‌گیری

شناخت دقیق از پدیده‌های فیزیکی و شیمیایی در طول فرایند احتراق، نیازمند ابزارهای اندازه‌گیری پیشرفته است. روش‌های نوری غیرمزاحم مانند لیزر (PLIF, Raman, CARS)، طیف‌سنجی پیشرفته، و سنسورهای هوشمند، نقش کلیدی در اعتباربخشی به مدل‌ها و درک عمیق‌تر پدیده‌های احتراقی دارند.

• توسعه سنسورهای فیبر نوری برای پایش لحظه‌ای احتراق.
• به‌کارگیری تکنیک‌های تصویربرداری با سرعت بالا (High-Speed Imaging).
• اندازه‌گیری توزیع دما و غلظت گونه‌ها در شعله.
• مطالعه تشکیل دوده و مکانیزم‌های کاهش آن.

چالش‌ها و افق‌های آینده در پژوهش‌های احتراق

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، مهندسی احتراق همچنان با چالش‌های بزرگی روبه‌رو است که هر یک می‌توانند زمینه‌ساز پروژه‌های تحقیقاتی نوآورانه باشند. این چالش‌ها، افق‌های آینده پژوهش را شکل می‌دهند.

اینفوگرافیک: نقشه راه پژوهش در احتراق نوین

این بخش به صورت بصری، مسیرهای اصلی و بهم پیوسته پژوهش در حوزه احتراق نوین را نشان می‌دهد. با توجه به پیچیدگی و ارتباط متقابل بخش‌های مختلف، یک دیدگاه جامع برای محققان ضروری است.

راهنمای انتخاب موضوع پایان‌نامه موفق

انتخاب یک موضوع مناسب برای پایان‌نامه، گام اول و یکی از مهم‌ترین مراحل در مسیر پژوهش است. در گرایش مهندسی احتراق، این انتخاب باید با دقت و آگاهی کامل انجام شود:

• علاقه شخصی و زمینه تخصصی: موضوعی را انتخاب کنید که واقعاً به آن علاقه‌مند باشید و با دانش پایه شما همخوانی داشته باشد. این علاقه، موتور محرک شما در طول مسیر پژوهش خواهد بود.
• ارتباط با نیازهای روز: موضوعات مرتبط با انرژی‌های تجدیدپذیر، کاهش آلایندگی، افزایش بهره‌وری و استفاده از هوش مصنوعی، همواره مورد توجه صنایع و جامعه هستند.
• دسترسی به منابع و امکانات: اطمینان حاصل کنید که برای انجام پژوهش خود، به مقالات علمی، تجهیزات آزمایشگاهی یا نرم‌افزارهای مورد نیاز دسترسی دارید.
• مشورت با اساتید: با اساتید متخصص در گرایش احتراق مشورت کنید. آن‌ها می‌توانند با توجه به تجربه‌شان، راهنمایی‌های ارزشمندی ارائه دهند و شما را به سمت موضوعات نوآورانه سوق دهند.
• بررسی مقالات جدید: با مطالعه مقالات کنفرانس‌ها و ژورنال‌های معتبر در چند سال اخیر، از آخرین مرزهای دانش در حوزه احتراق آگاه شوید. این کار به شما کمک می‌کند تا موضوعی را انتخاب کنید که دارای نوآوری و شکاف پژوهشی باشد.
• واقع‌گرایی: موضوعی را انتخاب کنید که در زمان‌بندی و توانایی‌های شما قابل اجرا باشد. پروژه‌های بسیار بزرگ یا با نیاز به تجهیزات بسیار خاص، ممکن است به سرانجام نرسند.

113 عنوان پایان‌نامه پیشنهادی در مهندسی احتراق (بروز و کاربردی)

در ادامه، ۱۱۳ عنوان پایان‌نامه بروز و کاربردی در گرایش مهندسی احتراق، دسته‌بندی شده‌اند تا به شما در انتخاب مسیر پژوهش کمک کنند. این عناوین، طیف وسیعی از موضوعات را پوشش می‌دهند، از سوخت‌های نوین و تکنیک‌های پیشرفته احتراق گرفته تا مدل‌سازی‌های عددی و کاربردهای هوش مصنوعی.

الف. سوخت‌های پایدار و انرژی‌های نوین

1. بررسی عددی و تجربی احتراق هیدروژن در موتورهای احتراق داخلی سازگار شده.
2. بهینه‌سازی خواص احتراقی بیودیزل‌های نسل جدید از منابع غیرخوراکی.
3. مطالعه پایداری و آلایندگی احتراق آمونیاک به عنوان سوخت دریایی.
4. مدل‌سازی سینتیک شیمیایی احتراق متانول و اتانول در شرایط مختلف.
5. توسعه مشعل‌های دوگانه سوز (هیدروژن-گاز طبیعی) با انتشار NOₓ کم.
6. اثر افزودنی‌های نانویی بر کارایی و آلایندگی سوخت‌های زیستی مایع.
7. تحلیل انتشار آلاینده‌ها در احتراق بیوگاز در موتورهای احتراق داخلی.
8. بررسی عملکرد و آلایندگی موتورهای دیزل با سوخت بیودیزل و هیدروژن.
9. مدل‌سازی شکل‌گیری دوده در احتراق سوخت‌های سنتزی (e-fuels).
10. ارزیابی احتراق هیدروژن سبز در توربین‌های گازی.
11. تحقیق روی احتراق بیوجت‌فیول‌ها در موتورهای جت.
12. تأثیر نسبت‌های مختلف بیواتانول بر مشخصات احتراقی در موتورهای بنزینی.
13. طراحی و ساخت یک سیستم احتراق برای تولید همزمان حرارت و برق با بیوگاز.
14. مطالعه احتراق گاز سنتز (Syngas) در سامانه‌های تولید انرژی.
15. بررسی ترمودینامیکی و سینتیکی احتراق سوخت‌های حاوی اکسیژن.

ب. تکنیک‌های پیشرفته احتراق و کاهش آلایندگی

16. شبیه‌سازی عددی احتراق MILD (Moderate or Intense Low-oxygen Dilution) در مشعل‌های صنعتی.
17. بررسی تجربی اثر پلاسمای سرد بر پایداری شعله و کاهش NOₓ.
18. طراحی و بهینه‌سازی احتراق کاتالیستی برای حذف آلاینده‌های VOCs.
19. مدل‌سازی احتراق در شرایط فوق‌بحرانی (Supercritical) برای تولید انرژی.
20. توسعه سیستم‌های احتراق رقیق و از پیش مخلوط (Lean Premixed) برای توربین‌های گازی.
21. تحلیل ترموآکوستیکی ناپایداری‌های احتراقی در سامانه‌های تولید برق.
22. استفاده از میدان‌های الکتریکی برای کنترل شعله و کاهش انتشار دوده.
23. شبیه‌سازی جریان واکنش‌دار در مشعل‌های بازگرداننده گازهای خروجی (FGR).
24. بررسی اثر تنش کششی (Strain Rate) بر تشکیل دوده در شعله‌های رقیق.
25. توسعه سامانه‌های احتراقی برای تولید هیدروژن با بازده بالا.
26. مدل‌سازی تشکیل ذرات معلق (PM) در احتراق دیزل با فیلترهای ذرات.
27. بهبود احتراق در موتورهای همگن شارژ فشرده (HCCI) با استفاده از تزریق دو مرحله‌ای.
28. اثر تزریق آب و بخار بر کاهش دمای شعله و آلایندگی NOₓ.
29. تحلیل عملکرد و انتشار آلاینده‌ها در مشعل‌های چرخشی.
30. بررسی احتراق در محیط‌های اکسیژن غنی (Oxy-Fuel Combustion) برای جذب CO₂.

ج. مدل‌سازی عددی و شبیه‌سازی

31. شبیه‌سازی LES (Large Eddy Simulation) احتراق متلاطم در موتورهای موشک.
32. توسعه مدل‌های سینتیک شیمیایی کاهش‌یافته برای احتراق بیوگاز.
33. استفاده از روش DNS (Direct Numerical Simulation) برای مطالعه اندرکنش شعله و تلاطم.
34. مدل‌سازی عددی پدیده شکل‌گیری و رشد دوده در محفظه‌های احتراق.
35. شبیه‌سازی CFD احتراق در کوره و بویلرهای صنعتی.
36. توسعه مدل‌های چندفازی برای احتراق سوخت‌های مایع و اسپری‌ها.
37. اعتبار سنجی مدل‌های احتراق با داده‌های تجربی لیزری.
38. شبیه‌سازی ناپایداری‌های ترموآکوستیکی با استفاده از مدل‌های شبکه عصبی.
39. مدل‌سازی احتراق در راکتورهای شیمیایی با استفاده از نرم‌افزارهای CFD.
40. توسعه مدل‌های احتراق ریزمقیاس (Micro-Combustion) برای کاربردهای PEM.
41. شبیه‌سازی عددی انتقال حرارت در محفظه‌های احتراق با حضور تشعشع.
42. مدل‌سازی احتراق هیدروژن-اکسیژن در شرایط فراصوتی.
43. تحلیل پایداری شعله در مشعل‌های متلاطم با استفاده از شبیه‌سازی عددی.
44. توسعه مدل‌های سینتیک شیمیایی برای احتراق سوخت‌های ترکیبی چندگانه.
45. شبیه‌سازی اندرکنش احتراق و سازه در موتورهای موشک.

د. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در احتراق

46. پیش‌بینی انتشار NOₓ در توربین‌های گازی با استفاده از شبکه‌های عصبی.
47. بهینه‌سازی طراحی مشعل با الگوریتم ژنتیک و شبیه‌سازی CFD.
48. تشخیص ناپایداری‌های احتراقی با استفاده از یادگیری عمیق (Deep Learning).
49. مدل‌سازی خواص ترموفیزیکی سوخت‌ها با شبکه‌های عصبی.
50. کنترل تطبیقی (Adaptive Control) فرایند احتراق با استفاده از ML.
51. بهینه‌سازی پارامترهای موتورهای احتراق داخلی با الگوریتم‌های هوش مصنوعی.
52. پیش‌بینی زمان اشتعال سوخت‌ها با استفاده از مدل‌های ML.
53. توسعه یک سیستم خبره برای عیب‌یابی و پایش احتراق صنعتی.
54. استفاده از ML برای کاهش ابعاد مدل‌های سینتیک شیمیایی.
55. بهبود دقت مدل‌های احتراق متلاطم با تکنیک‌های یادگیری ماشین.
56. طراحی بهینه محفظه احتراق با استفاده از بهینه‌سازی مبتنی بر هوش ازدحام ذرات (PSO).
57. پیش‌بینی تشکیل دوده در شعله‌ها با استفاده از شبکه‌های عصبی کانولوشنی.
58. مدیریت انرژی در نیروگاه‌های هیبریدی با سیستم‌های کنترل هوشمند.
59. تحلیل داده‌های بزرگ (Big Data) حاصل از پایش احتراق با ML.
60. بهینه‌سازی فرایندهای احتراق صنعتی با یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning).

ه. تشخیص و اندازه‌گیری پیشرفته

61. اندازه‌گیری سه‌بعدی میدان دما در شعله با استفاده از ترموگرافی لیزری.
62. توسعه سنسورهای فیبر نوری برای پایش لحظه‌ای غلظت گونه‌های شیمیایی.
63. استفاده از روش PLIF (Planar Laser-Induced Fluorescence) برای اندازه‌گیری غلظت OH و NO.
64. تصویربرداری با سرعت بالا از پدیده‌های ناپایدار احتراقی.
65. اندازه‌گیری اندازه و توزیع ذرات دوده با روش‌های پراکندگی نور.
66. کاربرد طیف‌سنجی CARS (Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy) برای اندازه‌گیری دما و غلظت.
67. تشخیص و پایش ناپایداری‌های احتراقی با سنسورهای فشار و میکروفون‌های پرسرعت.
68. توسعه تکنیک‌های پایش آنلاین انتشار آلاینده‌ها در خروجی دودکش.
69. اندازه‌گیری سرعت جریان و تلاطم در محفظه‌های احتراق با PIV (Particle Image Velocimetry).
70. بررسی تجربی اثر میدان مغناطیسی بر رفتار شعله.
71. اندازه‌گیری خواص احتراقی سوخت‌های نوین در محفظه احتراق حجم ثابت.
72. توسعه ابزارهای نوری برای تشخیص آتش و انفجار.
73. اندازه‌گیری رادیکال‌های آزاد در شعله با روش‌های EPR (Electron Paramagnetic Resonance).
74. استفاده از آنالیزورهای گاز آنلاین برای پایش بهره‌وری احتراق.
75. توسعه روش‌های تصویربرداری مادون قرمز برای تشخیص نقاط داغ و عیوب.

و. احتراق در کاربردهای خاص و پیشرفته

76. احتراق ریزمقیاس برای تولید برق در ابزارهای الکترونیکی قابل حمل.
77. بررسی احتراق در محیط‌های کم‌جاذبه (Microgravity) برای کاربردهای فضایی.
78. طراحی و تحلیل سیستم‌های تولید برق هیبریدی (احتراق-فتوولتاییک).
79. مدل‌سازی و بهینه‌سازی احتراق در موتورهای رم‌جت و اسکرم‌جت.
80. احتراق پلاسما در راکتورهای صنعتی برای تصفیه فاضلاب.
81. طراحی سیستم‌های احتراق برای نیروگاه‌های کوچک مقیاس (CHP).
82. بررسی احتراق در موتورهای چرخشی (روتاری).
83. مدل‌سازی و کنترل فرایندهای احتراق در فرایندهای صنعتی (مانند کوره‌های ذوب).
84. توسعه سیستم‌های گرمایش خورشیدی با پشتیبانی احتراقی.
85. احتراق در سیستم‌های ذخیره انرژی حرارتی با استفاده از سوخت‌های گازی.
86. بررسی عملکرد و انتشار در احتراق مواد جامد (سوزاندن زباله، زغال‌سنگ).
87. طراحی محفظه احتراق برای کاربردهای خاص مانند اجاق‌های با بازده بالا.
88. مدل‌سازی احتراق در توربین‌های میکروگاز.
89. توسعه احتراق بدون شعله (Flameless) در کوره‌های صنعتی.
90. احتراق در سامانه‌های احتراق غشایی برای تولید حرارت.

ز. ایمنی احتراق و کنترل آتش

91. مدل‌سازی انتشار شعله در تونل‌ها و سازه‌های بسته.
92. بررسی مکانیزم‌های اطفاء حریق با استفاده از عوامل نوین.
93. شبیه‌سازی عددی رفتار انفجار گاز و ذرات معلق.
94. تحلیل ریسک و ایمنی در سیستم‌های سوخت‌رسانی هیدروژنی.
95. طراحی سیستم‌های تشخیص و هشدار اولیه آتش‌سوزی هوشمند.
96. مدل‌سازی انتشار دود و محصولات احتراق در ساختمان‌ها.
97. بررسی اثر مواد افزودنی مقاوم در برابر آتش بر احتراق پلیمرها.
98. توسعه الگوریتم‌های پیش‌بینی گسترش آتش در جنگل‌ها.
99. مدل‌سازی تخلیه اضطراری در شرایط آتش‌سوزی.
100. احتراق و اطفاء حریق در باتری‌های لیتیوم-یون.

ح. ترموشیمی و سینتیک واکنش‌ها

101. تعیین سینتیک واکنش‌های اکسیداسیون سوخت‌های جدید در دماهای متوسط.
102. مطالعه پدیده احتراق خودبه‌خودی (Autoignition) سوخت‌های دیزل.
103. توسعه مکانیزم‌های واکنش شیمیایی برای احتراق سوخت‌های حاوی نیتروژن.
104. بررسی اثر کاتالیزورها بر سینتیک احتراق سوخت‌های گازی.
105. مدل‌سازی تشکیل و تجزیه آلاینده‌های آلی پایدار (POPs) در احتراق.
106. تحلیل نقش رادیکال‌های هیدروکسیل در فرایندهای احتراقی.
107. بررسی اثر فشار و دما بر سرعت شعله و طول شعله.
108. سینتیک تشکیل NOₓ در احتراق با اکسیژن غنی.
109. مدل‌سازی شیمیایی احتراق پودر فلزات در کاربردهای انرژی.
110. توسعه مکانیزم‌های شیمیایی برای احتراق سوخت‌های زیستی در مقیاس مولکولی.
111. مطالعه اندرکنش سینتیک شیمیایی و انتقال حرارت در راکتورهای احتراقی.
112. نقش واسطه‌های شیمیایی در پدیده احتراق سرد (Cool Flames).
113. شبیه‌سازی دقیق سینتیک احتراق سوخت جت در شرایط موتور.

امید است این مجموعه از موضوعات، الهام‌بخش دانشجویان و پژوهشگران گرایش مهندسی احتراق باشد تا با انتخاب یک مسیر تحقیقاتی جذاب و کاربردی، به پیشرفت دانش در این حوزه حیاتی کمک کنند و راهکارهای نوینی برای چالش‌های انرژی و محیط زیست ارائه دهند. همواره به یاد داشته باشید که موفقیت در پژوهش، بیش از هر چیز، در گرو علاقه، پشتکار و نوآوری است.