• • ایجاد تنوع^[۱۹]­

• • به کارگیری حافظه

• • استفاده از روش چند-جمعیتی بودن^[۲۰]­

نکته­ای که باید به آن اشاره کرد این­ است که هر کدام از این روش­ها خود شامل الگوریتم­های گوناگون ارائه شده در حل مسئله می­باشند. در ادامه به بررسی هر یک از آن­ها می­پردازیم.
۴-۱ ایجاد تنوع
در بهینه­سازی ایستا هم­گرایی افراد جمعیت جزء ملزومات برای پیدا کردن بهترین راه­حل در مناطق امید بخش است. با این وجود در بهینه­سازی پویا هم­گرایی ممکن است اثرات منفی داشته باشد و این به دلیل این­است که جمعیت هم­گرا شده قابلیت دنبال کردن بهینه(ها) پس از تغییرات را ندارد. یک راه­کار برای مقابله با این مسئله، ایجاد تنوع در افراد جمعیت بعد از شناسایی تغییرات محیطی می‌باشد. همان­طورکه در طبیعت نیز تحت شرایط مختلف و تغیرات محیطی، تنوع کمک به بقای افراد جمعیت می­ کند. الگوریتم شکل ۴-۱ نمای کلی ایجاد تنوع بعد از شناسایی تغییرات محیطی را نشان می‌دهد.

۴-۱-۱ اعمال مهاجران تصادفی، مهاجران بر پایه­ نخبه و ابر جهش به راه اندازی شده در الگوریتم ژنتیک در محیط پویا
در سال ۱۹۹۳ کاب^[۲۱] و گرفنستت^[۲۲] [۷] به مقایسه­ سه استراتژی افزایش تنوع بر روی الگوریتم ژنتیک پرداختند. این استراتژی­ها شامل به کارگیری عملگر جهش با نرخ ثابت، استفاده از مهاجران تصادفی^[۲۳] و استفاده از ابر جهش به راه اندازی شده^[۲۴] بودند. سپس این سه استراتژی بر روی چندین نوع محیط با
تغییرات مختلف، آزمایش شدند. محیط­ها عبارتند از: محیط با انتقال خطی نقطه­ی بهینه، محیط با
شکل۴-۱: شبه کد ایجاد تنوع در الگوریتم تکاملی [۶]
جابجایی تصادفی نقطه­ی بهینه و نوسان بین دو فضای جستجوی متفاوت.
در مهاجران تصادفی از نرخ جابجایی^[۲۵] استفاده شد که مشخص کننده­ درصدی از جمعیت است که باید با این افراد تصادفی ایجاد شده در جمعیت جابجا شوند. به این ترتیب درصدی از جمعیت براساس نرخ جهش بالا، عمل می‌کنند. در حالی­که بقیه­ی جمعیت با نرخ جهش پایین (۰۰۱/۰) در طول اجرا به کار گرفته می­شوند. قسمت جابجا شده جمعیت یا بدترین افراد در جمعیت­اند یا به طور تصادفی انتخاب شده و سپس با مهاجران تصادفی جایگزین می­شوند.
مکانیزم ابر جهش به راه اندازی شده به عنوان یک مکانیزم سازگار یاد می­ شود. به دلیل این­که
زمانی­که کارآیی الگوریتم کاهش می­یابد با نرخ جهش بالا وارد عمل می­ شود ولی در بقیه‌ی حالت­ها از یک جهش یکنواخت (۰۰۱/۰) در افراد جمعیت استفاده می­ کند. در این­جا کارآیی را با متوسط بهترین اعضای جمعیت اندازه می­گیرند.
نتایج به­ دست آمده حاکی از آن بود که الگوریتم ژنتیک استاندارد با نرخ جهش ثابت برای
محیط­هایی که تغییرات به طور پیوسته و خطی­اند مفید واقع می­ شود. ولی زمانی­که نرخ جهش افزایش یابد متوسط کارآیی دچار کاهش می­ شود. بنابراین باید نرخ جهش را با میزان تغییرات، تنظیم کرد که این باعث عدم کارآیی این مکانیزم برای زمانی­که میزان تغییرات نامشخص است، می­گردد.
مکانیزم ابر جهش به راه اندازی شده به طور تطبیقی بوده که این ویژگی مهمی به شمار می ­آید. اما این مکانیزم برای زمانی­که تغییرات به تندی انجام می­ شود کارآیی چندانی ندارد. به طور کلی این مکانیزم در دنبال کردن تغییرات به طور پیوسته دچار واریانس زیاد می­ شود.
استراتژی مهاجران تصادفی برای محیط­هایی که تغییرات ناگهانی وجود دارد موثر واقع می­ شود. با این حال در محیط­های بدون تغییر این استراتژی خوب عمل نمی­کند. چرا که باعث از دست دادن اطلاعات می­گردد. همچنین در محیط­هایی با تغییرات کم این مسئله صادق است و باعث عدم کارآیی این استراتژی می­ شود.
یانگ^[۲۶] در سال ۲۰۰۷ نسخه­ بهبود یافته­ای از به کارگیری مهاجران در الگوریتم ژنتیک را ارائه کرد که در آن از مهاجران ایجاد شده بر پایه­ بهترین فرد نسل قبلی برای ایجاد تنوع استفاده کرد تا بتواند بر مشکلات حاصل از اعمال مهاجران تصادفی فائق آید [۸]. الگوریتم حاصل به نام
EIGA^[27]می­باشد.
در این الگوریتم پس از آن­که اپراتورهای ژنتیکی بر افراد جمعیت اعمال می­شوند، در هر نسل، بهترین فرد نسل قبلی انتخاب و براساس آن به تعداد n× تا مهاجر تولید می­گردند. نسبت تعداد مهاجران تولید شده به اندازه­ جمعیت و n اندازه­ جمعیت می­باشد. این مهاجران براساس اعمال عملگر جهش بیتی^[۲۸] با احتمال بر روی بهترین فرد نسل قبلی ایجاد شده و سپس افراد تولید شده به جای
n× تا از بدترین افراد جمعیت جاری قرار می­گیرند. بنابراین در الگوریتم پیشنهادی این مقاله از ترکیبی از نخبه­کشی و مهاجران تصادفی استفاده شده است.
همچنین برای زمانی­که تغییرات محیطی زیاد است، همانند قبل از رویکرد اعمال مهاجران تصادفی بهره گرفته شده و در نهایت از الگوریتم ترکیبی جدید به نام HIGA[29] نتایج خوبی حاصل گردید.
۴-۱-۲ به کارگیری الگوریتم ممتیک بر اساس جستجوی محلی تپه­نوردی در محیط پویا
استفاده از الگوریتم ممتیک به دلیل به کارگیری جستجوی محلی در الگوریتم تکاملی بسیار حائز اهمیت است. در سال ۲۰۰۹، وانگ^[۳۰] و یانگ [۹] الگوریتم ممتیکی ارائه دادند که در آن از مفهوم تپه­نوردی جهت جستجوی محلی قوی‌تر استفاده شده است. همچنین از دو متد ایجاد تنوع برای حل مشکل هم­گرایی در مسائل بهینه­سازی پویا، بهره گرفته شد.
چهارچوب الگوریتم ممتیک براساس الگوریتم ژنتیک به این­صورت است که جمعیتی از افراد تولید و ارزیابی می­شوند. سپس بهترین فرد جمعیت انتخاب و توسط متدهای به کار گرفته شده برای جستجوی محلی، بهبود می­یابد. در نهایت جمعیت جدید از بهترین افراد بین والدها و فرزندان ایجاد شده و سپس بهترین فرد ارزیابی و توسط جستجوی محلی بهبود می­یابد.
همچنین در الگوریتم ممتیک عملگرهای جستجوی محلی نقش مهمی در استخراج بهینه در فرایند تکامل به عهده می­گیرند. یکی از متدهای جستجوی محلی تپه­نوردی است که در آن فرایند جستجو از فرد جاری به فرد کاندید در صورت بهتر بودن فرد کاندید انتقال می­یابد. در این مقاله از دو استراتژی برای تپه­نوردی استفاده شده است:

1. 1. تپه­نوردی بر پایه­ جفت­گیری حریصانه (GCHC^[31])

1. 1. تپه­نوردی براساس جهش تند (SMHC^[32])

در نوع اول تپه­نوردی بهترین فرد به عنوان یک والد در عملگر جفت­گیری و والد دوم از طریق انتخاب به روش چرخ رولت از بین جمعیت انتخاب می‌شوند. سپس بر روی این دو جفت­گیری یکنواخت انجام شده تا یک فرزند تولید شود. در صورتی­که فرزند بهتر از بهترین فرد در جمعیت قبلی باشد، جایگزین بهترین فرد می‌شود. در این­جا از پارامتری به نام استفاده شده که احتمال انجام
جفت­گیری در جستجوی محلی است. هر چقدر این پارامتر کوچک‌تر باشد، ناحیه­ای حول و حوش بهترین فرد مورد جستجو قرار می­گیرد. یعنی در فضای کوچک‌تری اطراف بهترین فرد به دنبال راه­حل بهتر هستیم.
در نوع دوم چندین بیت در کروموزوم بهترین فرد تغییر می­یابد. این بیت‌ها به طور تصادفی و به تعداد انتخاب می­شوند. اگر فرد جدید تولید شده بهتر از بهترین فرد در جمعیت باشد، در
آن­صورت جایگزین بهترین فرد خواهد شد. در این­جا هر چقدر بزرگ‌تر باشد، در فضای بزرگ‌تری اطراف بهترین فرد جستجوی محلی ادامه خواهد یافت.
در نهایت هر کدام از دو نوع تپه­نوردی بر اساس میزان رشد الگوریتم تعیین می­شوند. سپس برای ایجاد تنوع در جمعیت از دو متد نگاشت دوگان سازگار^[۳۳] و مهاجران تصادفی به راه اندازی شده^[۳۴] استفاده می­گردد.
در متد نگاشت دوگان سازگار که از دوگان کروموزوم در DNA الهام گرفته شده است، دوگان هر فرد به صورت و در نظر گرفته می­ شود. بنابراین قبل از این­که جستجوی محلی بر روی بهترین فرد انجام شود دوگان آن محاسبه شده تا درصورت بهتر بودن آن، جستجوی محلی بر روی دوگان انجام گیرد.
در مهاجران تصادفی به راه اندازی شده تنها زمانی افراد مهاجر وارد جمعیت شده که هم­گرایی جمعیت از یک حد آستانه­ای کمتر شود.
در بخش آزمایشات نیز نتایج خوب ارائه شده از این الگوریتم، قدرت متدهای به کار گرفته شده و به دنبال آن کارآیی الگوریتم را نشان داد.
۴-۱-۳ استفاده از الگوریتم ایمنی مصنوعی بر پایه­ خودکار یادگیرنده در محیط پویا
رضوانیان و میبدی در سال ۲۰۱۰ [۱۰] بر اساس خودکار یادگیرنده و ترکیب با الگوریتم ایمنی مصنوعی الگوریتمی ارائه دارند تا در رویکرد افزایش تنوع جمعیتی گام دیگری در محیط­های پویا بردارند.
الگوریتم­ ایمنی یک الگوریتم الهام گرفته شده از سیستم ایمنی بدن می‌باشد. از نظر تئوریک سیستم ایمنی بدن می ­تواند تغییرات محیطی را به خوبی مدیریت کند و در مقابل آن واکنش نشان دهد. با این وجود الگوریتم­های ایمنی مصنوعی قادر به دنبال کردن تغییرات در محیط­های پویا نمی­باشند. بنابراین نیازمند تعدادی مکانیزم برای شناسایی و پاسخ به تغییرات هستند.
خودکار یادگیرنده از مجموعه­ محدودی «عمل»^[۳۵] درست شده که در هر مرحله یکی از این اعمال انتخاب شده و بر روی محیط اثر می­گذارند. انتخاب هر عمل براساس یک «بردار احتمال عمل»^[۳۶] در هر وضعیت^[۳۷] می­باشد. پس از این­که عمل بر روی محیط اثرگذاشت، محیط به دنبال آن سیگنالی با توزیع احتمال نامشخص به خودکار یادگیرنده بر می­گرداند. سپس براساس آن سیگنال و با بهره گرفتن از الگوریتم یادگیری، خودکار بردار احتمال عمل را به روز رسانی می­ کند.
در این الگوریتم سعی شده تا با سازگاری پارامترها با محیط­های پویا، به ایجاد نوعی تنوع در جمعیت کمک کند. در الگوریتم ایمنی عملگر جهش تنها عملگر به کار برده شده بوده که توسط پارامتری به نام احتمال نرخ جهش ، به کارگیری یا عدم به کارگیری این عملگر بر روی سلول­های ایمنی مشخص
می­ شود. در نهایت سلول جهش یافته () توسط
توزیع گوسین به صورت زیر محاسبه می‌گردد:

۲/۱۳ درصد

دردسترس بودن

۸/۲ درصد

رفع مشکلات روحی

۱۴ درصد

رفع مشکلات جنسی

۴/۳ درصد

رفع درد

۳/۱ درصد

فشاردوستان

۱/۵ درصد

کاهش یک بیماری جسمی (به جزدرد)

۳/۲ درصد

هیچکدام

۵/۲ درصد

سایر

۵ درصد

۲-۱-۲-۱-۵- دیدگاه های مطرح روانشناختی در زمینه سوء مصرف مواد
۱- دیدگاه روان تحلیلی
دیدگاه های روان پویشی به چشم اندازهای روانشناختی وابستگی دارویی کمک کردهاند در اینجا عقیده بر این است که مصرف دارو وسیلهای است برای جبران عملکرد معیوب خود(تریس و خانتزیان^[۷۰] ۱۹۸۶، به نقل از روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵ ). قرن بیستم با تولد روان تحلیلگری و رشد سریع نظریه های روان تحلیلگرانه آغاز شد. نظام های روانشناختی براساس اطلاعات جمع آوری شده در جلسات تداعی آزاد و تفاسیر آنها شکل گرفت. اما خانتزیان در سال ۱۹۷۴ بیش از هر نظریه پرداز دیگری توصیف های رهنمودگری در مورد اعتیاد ارائه کرده است. وی بر عاطفه و دفاعهای کشاننده متمرکز می شود و در صدد است که شخص چگونه با عاطفه و کشاننده های خود رفتار می کند. او با توجه به تفسیر کات( ۱۹۷۱ ) عقیده دارد که مواد مخدر با جابه جایی دفاع ها در ساختار روانی به فرد معتاد کمک می کند تا با خشم- شرم- آسیب و تنهایی کنار بیاید. او این دفاعها را به منزله نقصهای من در مراقبت از خود و خود نظم دهی می داند. نیاز های شخص سرکوب و انکار می شود تا از خطر آسیب و خود شیفتگی اجتناب ورزد. و قتی خواسته ها رد یا مورد غفلت قرار می گیرد شخص معتاد احساس پوچی و خالی بودن می کند. در این حال نحوه درمان متضمن کنترل بر اعتیاد و رفتار تخریبی حاصله با بهره گرفتن از دارو و روان درمانی خواهد بود. طبق نظر خانتزیان روان درمانی بر خود کمبودی متمرکز است.زیرا این نقص معتاد را مستعد استفاده از مواد برای درمان خود می کند(خانتریان، ۱۹۷۴ ؛ به نقل از روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵)

در دهه ۱۹۴۰ هاری تای باوت یکی از مولفان مشهور در زمینه روانشناسی الکلیسم دو مشخصه اصلی را در افراد معتاد بررسی کرده است. او در تالیفات خود هنوز به نقش دفاعهای ناهشیار در حمایت از هسته خود بر علیه حس خالی بودن، در افراد معتاد را مورد تاکید قرار می دهد. این دفاعها از ورود تکانه ها به هسته خود جلوگیری می کنند. از سوی دیگر تای باوت مبارزه طلبی را خصلت اصلی الکلیها می داند. این خصلت برعکس حس خالی بودن احساس قدرت - همه چیز را در اختیار داشتن و پر انرژی بودن ایجاد می کند. مبارزه طلبی همراه با پرخاشگری یا خصومت ورزی است. در حالی که حس خالی بودن دارای مشخصه انجماد و هراس زدگی است.
فروید که به صورت پراکنده در آثار خود راجع به معتادان اظهارنظر کرده، معتادان را دارای ویژگیهای رفتار بازگشتی به خاطر تثبیت در مرحلۀ دهانی می داند. به این ترتیب معتادان افرادی معرفی می شوند که به دلیل عدم ارضاء دهانی، در مرحلۀ دهانی تثبیت شده، در بزرگسالی به طور افراطی این ارضاء را در مصرف مواد مخدر جستجو می کنند (چیریلو ^[۷۱] و همکاران، ۱۳۷۸ ؛ به نقل از غفوری، ۱۳۸۵)
گروه دیگری از روان تحلیلگران از جمله اولوین اشتین^[۷۲] و تایبوت^[۷۳]معتقد هستند که افراد معتاد به دلیل رشدنایافتگی شخصیتی، در هنگام بلوغ خود را چنان ناکام و ضعیف تجربه می کنند که دستیابی به استقلال فردی و هویتی منسجم را غیرممکن دانسته و به شکل افراطی از مکانیس مهای انکار و فرافکنی استفاده میکنند(چیریلو و همکاران، ۱۳۷۸ ؛ به نقل از غفوری، ۱۳۸۵)
اختلال در رشد اولیه، به ویژه در خصوص روابط با دیگران میتواند آسیب پذیری را افزایش دهد نیاز به داروها به صورت انعکاس کمبودهای شیء یا موضوع نیز در نظر گرفته شده است در این دیدگاه دارو به عنوان یک کمک کنندهی بیرونی یا موضوع موقت برای حفظ کردن احساس بهزیستی عمل میکند. اگر در مدت سالهای رشد، در برقراری روابط مثبت تجربهی کمی وجود داشته باشد برقرار کردن رابطه صمیمی در بزرگسالی میتواند به ویژه استرس زا باشد. مصرف داروها برای کنار آمدن با اضطراب مربوط به صمیمیت، به خصوص در مدت نوجوانی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است(هندین^[۷۴]، ۱۹۷۴ ؛ به نقل از روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵)
برخی از روان تحلیلگران علت گرایش به مواد را فرامن تنبیه گر میدانند. این گروه اعتقاد دارند که معتادان به دلیل اضطرابی که حاصل تعارض میان مسائل اخلاقی و تمایلات جنسی است (اضطراب اخلاقی) تلاش می کنند با مصرف مواد با این اضطراب مقابله کنند. ویژگی های افراد با فرامن تنبیه گر، شامل احساس تنهایی و خجالتی بودن، بی حوصلگی، تحریک پذیری، بسیار حساس و از نظری جنسی سرکو بگر می باشد. در این دسته از افراد، مواد قادر است برای مدتی بخشی از مشکلات آنها را رفع نماید(کاپلان و سادوک،۲۰۰۳)
۲- دیدگاه زیستی
افراد ممکن است به خاطر عوامل زیستی که میتوانند ارثی باشند در خطر ایجاد وابستگی به مواد قرار داشته باشند. اغلب این شواهد از دیدگاه پژوهش درباره الکلیسم به دست آمدهاند. فرزندان الکلی چهار برابر بیشتر از افراد کل جمعیت به الکل وابسته میشوند (روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵)
قرائن محکم به دست آمده از مطالعه فرزند خوانده ها و دوقلوهایی که جدا از هم بزرگ شده اند حاکی از آن است که در علت سوء مصرف الکل یک جزء ژنتیک وجود دارد، امادر سایر انواع سوء مصرف مواد یا وابستگی به مواد وجود یک الگوی ژنتیک چندان قطعیت ندارد با وجود این در بعضی از مطالعات یک پایه ژنتیک برای وابستگی و سوء مصرف مواد غیرالکلی یافت شده است (پور افکاری، ۱۳۸۳)
۳- دیدگاه فرایند متضاد
نظریه فرایند متضاد^[۷۵] هیجان اکتسابی قویاً بر دیدگاه های مربوط به رفتار اعتیاد آور تأثیر گذاشته است(سولومون و کوربیت^[۷۶]، ۱۹۷۴ ؛ به نقل از روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵ ) . دیدگاه فرایند متضاد بر این نظریه استوار است که دستگاه ها به وسیله مقابله کردن با آثار اولیه محرکها به آنها واکنش مکینند و با آنها سازگار میشوند. نظریه فرایند متضاد افزایش انگیزش برای ادامه دادن مصرف دارو را بر اساس سه پدیده مهم توضیح میدهد، پدیده اول این است که اثر دارویی بعد از مصرف اولیه داروها موجب حالت لذتی(هیجانی) مشیود که به لذت عاطفی معروف است .
پدیده ی دوم این است که با مصرف مکرر، تحمل عاطفی ایجاد میشود بدین معنی که احساسهای لذت بخش به همان شدت مصرف اولیه دارو نیستند برای رسیدن به همان اثر ذهنی، مصرف کننده باید به تدریج مقادیر بیشتری دارو مصرف کند. پدیده ی سوم که به تحمل مربوط است ترک عاطفی است، بدین معنی که این حالت که در اثر حذف تقویت کننده دارو ناشی میشود از نظر لذت با لذت عاطفی مغایر است. نظریه فرایند متضاد عمدتاً بر پایه مفهوم تقویت منفی قرار دارد افراد برای رهایی از حالتهای ناخوشایند داروها را مصرف نموده و به آنها معتاد میشوند(روزنهان و سلیگمن، ۱۳۸۵)
۴- دیدگاه الگوهای تقویت مثبت

واکنش سمت آند به مقدار خیلی کمی گرماگیر است و واکنش سمت کاتداین نوع پیل سوختی به دلیلدمایپایین به زمان کمیبرایراه‌اندازینیاز دارد و همینخصوصیتآن را بهترینگزینه در کاربردهایوسایلنقلیهبه عنوانجایگزینبرای موتور احتراق داخلیدیزلی و بنزینیمعرفیمی‌نماید. همچنیناینسیستم‌هاکاربریمناسبی در زمینهمولدهایخانگی، نیروگاهیکوچک، صنعت حمل‌ونقل و نظامی دارند [۲].

لایههایتشکیل دهنده پیلسوختی غشاء پلیمری
هر یک از سلول‌هاییکپیلسوختی غشاء پلیمری از یکسریلایهتشکیل شده است، که در هر یک از اینلایه‌هافرآیندهایخاصی انجام می‌شود. در این قسمت به اختصار هر یک از لایههایپیل را معرفیمی‌کنیم، سپس در فصول بعد به تفصیلبه معرفیاینلایه‌ها و مدل‌سازیآن‌هامی‌پردازیم.
لایه نفوذ گاز^[۲۵]
لایه‌هاینفوذگازیبهطورعمومیساختارمتخلخلبرمبنایکربندولایهدارند،شماییازلایهنفوذگازیبین کانال جریانولایهکاتالیستیدرشکل ‏۱‑۲نشاندادهشدهاست.لایهاوللایهنفوذگازی،یکساختارکربنیماکرومتخلخلباپارچه‌هایکربنیویاورقه‌هایکربنیاست.ساختارماکرومتخلخلبهعنوانجمعکنندهجریانعملمی‌کند.دومینلایه،لایهمیکرومتخلخلنازکیاستکهشاملپودرکربنوبرخیعواملآبگریز^[۲۶]است. اینلایهدرتماسبالایهکاتالیستاست.اینمیکرولایهمتخلخلازبروزطغیاندرلایهنفوذگازیجلوگیریکردهوتماسالکتریکیبینسطحولایهکاتالیستراافزایشمی‌دهد [۶].

لایهکاتالیست
برایافزایشنرخواکنش‌هایشیمیاییبهیکلایهکاتالیستاحتیاجاست. لایهکاتالیستتنهاجاییاستکهدرآنواکنش‌هایالکتروشیمیاییداخلپیلسوختیاتفاقمی‌افتدودربقیهنواحیپیلمانندکانال‌ها،لایه‌هایپخشگازوغشاءهیچواکنشالکتروشیمیاییاتفاقنمی‌افتد. درپیلسوختیهیدروژنیهردولایهکاتالیستکاتدوآندعموماًیکسانهستندوشاملیکفازهدایت‌کنندهیونبراینمونهنفیون، یکفازهدایت‌کنندهالکترونمعمولاًذراتکربن،حفره‌ها (تخلخل‌ها)کهازآن‌هاگازهایواکنشگرانتقالپیدامی‌کندویکفلزنجیب^[۲۷](فلزی که واکنش شیمیایی را تسهیل می­ کند) کاتالیستعموماًپلاتینهستند،تاواکنش‌هایالکتروشیمیاییراتسهیلکنند. دلیلدیگراستفادهازکربنایناستکهمساحتسطحتماسکاتالیستزیادشود.گازهایواکنشگرازلایهپخشگازواردلایهکاتالیستمی‌شوندوازمیانحفره‌هایموجوددرلایهکاتالیستپخشمی‌شوند.برایرسیدنبهپلاتینیعنیمحلانجامواکنش،واکنشگرهابایدمحلولشوندواینباردرمیانپلیمری (آیونومر)کهدانه‌هایکربنرااحاطهکرده‌اندپخشمی‌شوند.ایندانه‌هایکربنباپلاتینپوششدادهشده‌اندوبارسیدنگازهایواکنشگربهاینکربن‌ها،واکنشالکتروشیمیاییشروعمی‌شود. درواقعداخللایهکاتالیستدومسیرپخش وجود دارد، یکی نفوذ درمیانحفره‌هاودیگری نفوذدرونپلیمرمی‌باشد. افزایشمقاومتدرمقابلنفوذدرطولهرکدامازایندومسیر،عملکردلایهکاتالیستراکاهشمی‌دهد.شکل ‏۱‑۳نماییازلایهکاتالیسترانشانمی‌دهد.

لایه کاتالیست یکی از پیچیده‌ترین اجزاء در پیل سوختیمی‌باشد، به همین دلیل در مدل‌سازی لایه کاتالیست، مدل‌های مختلفی در دهه‌ های اخیر با درجات مختلفی از دقّت و جزئیات ارائه شده است. که از آن جمله می‌توان به روش‌های لایه نازک، همگن و توده‌ای اشاره کرد. در سال‌های اخیر دو روش همگن و توده‌ای بیشتر مورد توجّه بوده است.
در روش لایه نازک، لایه کاتالیست به صورت یک سطح مشترک بین لایه نفوذ گاز و غشاء مدل می‌شود. این روش در حقیقت ساختار درونی لایه کاتالیست را بررسی نمی‌کند، و تنها رابطه‌ای بین افت فعال‌سازیو چگالی جریان پیل (رابطه تافل^[۲۸]) ارائه می‌دهد.در فصل سوم مفصل‌تر این رابطه ارائه می‌شود. به طور کلی این مدل هنگامی استفاده می‌شود که هدف مطالعه، بررسی رفتار لایه کاتالیست نمی‌باشد، بلکه بررسی رفتار لایه های دیگر پیل مدّ نظر است.
روش همگن یکی از روش‌های متداول بررسی لایه کاتالیست می‌باشد. در این روش فرض می‌شود که تمامی اجزاء تشکیل‌دهنده لایه کاتالیست به صورت کاملاً یکنواخت و همگن در سرتاسر لایه کاتالیست توزیع شده‌اند، این بر خلاف مدل توده‌ای است. در مدل توده ای ذرات پلاتین بر روی ذرات کربن پایه ریزی می‌شوند، سپس با تجمع تعدادی از این ذرات کربن کنار یکدیگر، یک توده کروی شکل ایجاد می‌شود که درون آن پر از آیونومر می‌باشد. تفاوت این دو مدل، در نحوه پیش‌بینی منحنی قطبیّت پیل است. دلیل این تفاوت در منحنی قطبیت،خصوصاً در چگالی جریان‌های بالا در فصل دوم شرح داده می‌شود.
غشاء
غشاءها بایستی دارای قابلیت زیادی برای عبور یون پروتون از خود باشند. آن‌ها شرایطی فراهم می‌آورند که گازهای ورودی به پیل سوختی از دو طرف با هم مخلوط نشوند. از لحاظ شیمیایی (خوردگی) و مکانیکی (استحکام) بایستی سازگار با شرایط عملکرد پیل سوختی باشند [۷]. غشاءیکه در پیل سوختی پروتونی بکار می‌رود، از پلیمری بنام پرفلئورو کربن-سولفونیک اسید^[۲۹] ساخته می‌شود. بهترین ماده‌ی غشاء موسوم به نفیون^[۳۰]می‌باشد که دارای شاخه‌ی پروفلئورو-سولفیلفلئوراید-اتیل-پروپیل-وینیل^[۳۱]می‌باشد.

شکل ‏۱‑۴ زیر شاخه‌ی پلیمری پرفلئورو سولفونیت را برای نفیون نشان می‌دهد. انتهای شاخه، گروه اسید سولفونیک^[۳۲] مشاهده می‌شود که شامل یون‌های پروتون H⁺ و  می‌باشد. این ساختار شدیداً آب دوست^[۳۳] است. این خاصیت در انتهای شاخه یعنی جاییکه اسید سولفونیک وجود دارد رخ می‌دهد. این خاصیت به غشاء اجازه می‌دهد که مقدار بسیار زیادی آب جذب نماید. یون پروتون از این ناحیه مرطوب عبور می‌کند و این کمیت را بهصورت قابلیت هدایت^[۳۴] تعریف می‌کنند [۴].
انواع مختلف نفیون را با حرف N و با سه یا چهار رقم به فرمN—- نشان می‌دهند، دو رقم اوّل وزن معادل را تقسیم بر صد نشان می‌دهد و دو رقم بعدی ضخامت غشاء را بر حسب میل^[۳۵] نشان می‌دهد [۸]. قابل ذکر است که:  . نفیون­های موجود در بازار دارای ضخامت­های ۲، ۳.۵، ۵، ۷ و ۱۰ میل می­باشند. به عنوان مثال N117 دارای وزن معادل ۱۱۰۰ g/eqو ضخامت ۷ میل (۰.۱۷۸ mm) می­باشد.وزن معادل^[۳۶] هر ماده برابر است با جرمی از آن مادهکه یک مول پروتون (H⁺) را تامین می­­کند، یا با یک مول پروتون در یک واکنش پایه اسیدی واکنش می­دهد.
عملکرد پیلسوختی
عملکرد یکپیلسوختی را می‌توان از طریق نمودار ولتاژ–چگالی جریان آن بررسی و تحلیل کرد. این نمودار که منحنی ولتاژ-چگالیجریاننامیدهمی‌شود، خروجی ولتاژ یکپیلسوختی را در یک چگالیجریانورودی نشان می‌دهد.این نمودار، منحنیقطبیتنیز نامیدهمی‌شود که در شکل ‏۱‑۵آن را مشاهده می‌کنید. محور افقیچگالیجریان، یعنیجریان بر واحد سطح پیل را نشان می‌دهد. به کار بردن چگالیجریان به ایندلیل است که یکپیل با ابعاد بزرگ‌تر مقدار الکتریسیتهبیشتری از یکپیلکوچک‌ترتولیدمی‌کند در نتیجهمنحنی‌هایقطبیت با سطح پیلسوختی نرمال سازیمی‌شوند تا قابل مقایسه با یکدیگر باشند.
شکل ‏۱‑۵منحنیقطبیت را که دارای چهار ناحیهافتجریانداخلی، افتفعال‌سازی، افتاهمیک و افت انتقال جرم که توسط افت‌های موجود در پیلسوختی مورد تأثیر قرار گرفته‌اند را نشان می‌دهد. افتفعال‌سازی در ناحیه افتفعال‌سازیمنحنیقطبیت، غالب است. سینتیک الکترود،ناحیه مربوط به افتفعال‌سازی را کنترل می‌کند. افتناحیهاهمیک در منحنیقطبیت به سبب مقاومت‌هایپروتونیک و الکترونیک موجود در پیلسوختیمی‌باشد. افت غلظت بیشترین مقدار خود را در انتهایمنحنیقطبیت (یعنیناحیه‌ای که انتقال جرم واکنشگرها با مشکل مواجه است) دارد. در چگالیجریان‌های بالا، میزانواکنشگرهای مورد نیاز به مراتب افزایشمی‌یابد، این در حالی است که میزان آب تولیدینیززیادمی‌شود. اینمیزان آب مایعمی‌تواند سبب مسدود شدن مسیرهای عبور واکنشگرها شود (خصوصاً در پیلهای دما پایین)،این امر سبب افت غلظت واکنش‌دهنده‌هاشده و در پی آن افت ولتاژ را بوجود می‌آورد.

شکل ۸-۷ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین برای ذرات با اندازه ۵۰ نانومتر

با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۵۰ نانومتر، از ۵_/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۵_/۱ درصد افزایش می­یابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۲_/۳ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۲_/۳ درصد می­یابد. در غلظت ثابت ۵_/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۵۱ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۲۱ درصد افزایش می­یابد.
شکل ۸-۸ مقادیر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیالات حاوی ذرات اکسید مس به اندازه ۱۰۰ نانومتر را در رینولدزهای مختلف و همچنین غلظت‌های متفاوت نشان می­دهد.
شکل ۸-۸ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین برای ذرات با اندازه ۱۰۰ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۱۰۰ نانومتر، از ۵_/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۳_/۱ درصد افزایش می­یابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۱_/۳ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۱_/۳ درصد می­یابد. در غلظت ثابت ۵_/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۵۱ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین حدود ۲۲ درصد افزایش می­یابد. همان‌طور که از شکل­های ۸-۶ تا ۸-۸ پیداست، با افزایش غلظت نانوسیال در رینولدز ثابت، ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین افزایش می­یابد.
شکل­های ۸-۹ تا ۸-۱۱ عدد ناسلت میانگین محاسبه شده برای نانوسیال غیرنیوتنی حاوی ذرات ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتری اکسید مس با غلظت­های حجمی ۵_/۰، ۱ و ۵_/۱ درصد، در رینولدزهای ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ را نشان می­دهد.
شکل ۸-۹ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۲۵ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۲۵ نانومتر، از ۵_/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۱_/۰ درصد افزایش می­یابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۸_/۱ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۸_/۱ درصد می­یابد. در غلظت ثابت ۵_/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۵۱ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۲۱ درصد افزایش می­یابد.
شکل ۸-۱۰ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۵۰ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۵۰ نانومتر، از ۵_/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۲_/۰ درصد افزایش می­یابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۲ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۲ درصد می­یابد. در غلظت ثابت ۵_/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۵۱ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۲۲ درصد افزایش می­یابد.
شکل ۸-۱۱ اثر غلظت ذرات و عدد رینولدز بر عدد ناسلت میانگین برای ذرات با اندازه ۱۰۰ نانومتر
با افزایش غلظت نانوذرات با اندازه ذره ۱۰۰ نانومتر، از ۵_/۰ درصد به ۱ درصد در رینولدز ۲۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۳_/۰ درصد افزایش می­یابد. به طور مشابه برای رینولدز ۴۵۰۰، عدد ناسلت میانگین حدود ۲ درصد افزایش و برای رینولدز ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۲ درصد می­یابد. در غلظت ثابت ۵_/۰ درصد، با افزایش عدد رینولدز از ۲۵۰۰ به ۴۵۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۵۱ درصد افزایش و با افزایش عدد رینولدز از ۴۵۰۰ به ۶۰۰۰ عدد ناسلت میانگین حدود ۲۲ درصد افزایش می­یابد. همان­گونه که انتظار می­رفت و از شکل­های ۸-۹ تا ۸-۱۱ پیداست، با افزایش غلظت، عدد ناسلت افزایش می­یابد.
عمده ترین دلیل اختلاف بین نتایج تحقیقات عددی و شبیه سازی­ها در نانوسیالات با نتایج آزمایشگاهی، مربوط به اختلاف در محاسبه خواص ترموفیزیکی و از جمله مهم­ترین این خواص ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات است. زیرا هیچ کدام از روابط موجود برای تعیین ضریب هدایت حرارتی نانوسیالات به تنهایی قادر به پیش بینی دقیق این خاصیت در شرایط واقعی مختلف نیستند.
به طور کلی از مقایسه شکل­های ۸-۶ تا ۸-۸ می­توان گفت که اثر افزایش غلظت نانوذرات با افزایش اندازه ذرات رو به کاهش است. به عبارت دیگر با افزایش اندازه ذرات تأثیر استفاده از نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال کاهش می یابد. بنابراین می توان پیش بینی کرد که در استفاده از ذراتی با اندازه­ های بزرگ­تر، این روند نزولی چشمگیرتر خواهد بود. این موضوع در شکل ۸-۸ به روشنی قابل مشاهده است. در شکل ۸-۸ و در رینولدز ۶۰۰۰ مشاهده می شود که استفاده از ذرات ۱۰۰ نانومتری و با غلظت ۵_/۰ درصد عملاً هیچگونه تأثیری بر ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال نداشته است. نکته دیگری که از شکل ۸-۷ قابل استنتاج است این است که با افزایش عدد رینولدز و در اندازه های ثابت برای نانوذرات، برای رسیدن به ضریب انتقال حرارت بالاتر نیاز به غلظتهای بالاتری از نانوذرات است اما در رینولدزهای پایین­تر، استفاده از غلظت­های پایینی از نانوذرات هم اثری مطلوبی بر افزایش ضریب انتقال حرارت جابجایی دارد.
۸-۶ تأثیر اندازه نانوذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی
در این بخش به بررسی و تحلیل نتایج ناشی از تغییرات اندازه ذرات می‌پردازیم. شکل­های ۸-۱۲ تا ۸-۱۴ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین نانوسیال غیرنیوتنی با اندازه نانوذره ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتر در رینولدزهای ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ را نشان می‌دهد.
شکل ۸-۱۲ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۲۵۰۰
شکل ۸-۱۲ تغییرات ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین نانوسیال غیرنیوتنی مورد بحث را نسبت به تغییر غلظت نانوسیال و تغییر اندازه ذرات در رینولدز ۲۵۰۰ نشان می­دهد. نمودار مذکور برای ذراتی با اندازه­ های ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتر و غلظت­های ۵_/۰، ۱ و ۵_/۱ درصد حجمی تنظیم شده است. مشاهده می­ شود که در ضریب انتقال حرارت جابجایی میانگین، همزمان با کاهش اندازه ذرات افزایش یافته است. آزمایش­های تجربی نشان داده­اند که با افزودن نانوذرات به سیال پایه مقدار انتقال حرارت افزایش می­یابد. دلایل این افزایش را در نانوسیالات به تشدید اغتشاش چرخابه­ها، کوچک شدن ضخامت لایه‌مرزی، پراکندگی معکوس نانوذرات معلق، افزایش قابل­ملاحظه ضریب هدایت حرارتی و نیز ظرفیت حرارتی سیال ربط دهند [۴۰]. به همین دلایل ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیالات را تابعی از خواص، ابعاد و جز حجمی نانوذرات معلق و سرعت جریان می­توان در نظر گرفت.
شکل ۸-۱۳ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۴۵۰۰
نانوسیالات بیشتر شبیه یک سیال رفتار می­ کند تا یک مخلوط متداول جامد–مایع که در آن ذرات نسبتا بزرگ با ابعاد میکرومتر یا میلی‌متر پراکنده‌شده‌اند. با این‌وجود نانوسیال دارای طبیعت یک سیال دو فازی بوده و برخی از مشخصات مخلوط­های جامد–مایع را نیز دارا می­باشد. جریان نانوسیال تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند جاذبه حرکت براونی، نیروی اصطکاک بین سیال و ذره، پدیده نفوذ براونی و پراکندگی قرار می­گیرد. حرکت اتفاقی نانوذرات معلق نرخ تبادل انرژی در سیال را افزایش می­دهد. پراکندگی موجب تخت شدن توزیع دما گشته و گرادیان دمای بین دیواره و سیال را افزایش داده و سبب افزایش نرخ انتقال حرارت می­ شود.
شکل ۸-۱۴ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی میانگین نسبت به تغییر اندازه نانوذرات در رینولدز ۶۰۰۰
همانطور که از مقایسه سه شکل ۸-۱۲ تا ۸-۱۴ مشاهده می شود، با افزایش عدد رینولدز ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی افزایش قابل توجهی می­یابد. صرفنظر از افزایش چشمگیر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال با افزایش عدد رینولدز، مشاهده می­ شود که در یک رینولدز ثابت این ضریب همزمان با کاهش اندازه ذرات افزایش یافته است. با مشاهده فاصله بین نقاط در هر شکل در می­یابیم که این فاصله در شکل ۸-۱۴ بیش از دو شکل دیگر است. به عبارتی دیگر تأثیر اندازه ذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال غیرنیوتنی در تحقیق حاضر، در رینولدزهای بالاتر بیشتر است. بنابراین در رینولدزهای بالاتر کاهش اندازه ذرات اثر بهتری بر افزایش ضریب انتقال حرارت نانوسیال نشان می­دهد. کاهش اندازه ذرات بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال مورد تحقیق در هر سه شکل موثر بوده و موجب افزایش این ضریب شده است.
۸-۷ تأثیر عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال و عدد ناسلت
در این بخش به نقش عدد رینولدز در افزایش ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال غیرنیوتنی مورد تحقیق و همچنین تأثیر آن بر عدد ناسلت می‌پردازیم. در شکل‌های ۸-۱۵ تا ۸-۱۷ تغییرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال غیرنیوتنی در طول لوله، برای سه عدد رینولدز ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ رسم شده‌اند. هریک از این شکل‌ها در اندازه ذره­ های ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتری و غلظت ۵_/۰ درصد نانوذرات اکسید مس موجود در محلول رسم شده‌اند.
شکل ۸-۱۵ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۲۵ نانومتر
شکل ۸-۱۶ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۵۰ نانومتر
شکل ۸-۱۷ اثر رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۱۰۰ نانومتر
در شکل‌های ۸-۱۸ تا ۸-۲۰ تغییرات عدد ناسلت موضعی نانوسیال غیرنیوتنی در طول لوله، برای سه عدد رینولدز ۲۵۰۰، ۴۵۰۰ و ۶۰۰۰ رسم شده‌اند. هریک از این شکل‌ها در اندازه ذره­ های ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ نانومتری و غلظت ۵_/۰ درصد نانوذرات اکسید مس موجود در محلول رسم شده‌اند.
شکل ۸-۱۸ اثر رینولدز بر عدد ناسلت موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۲۵ نانومتر
شکل ۸-۱۹ اثر رینولدز بر عدد ناسلت موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۵۰ نانومتر
شکل ۸-۲۰ اثر رینولدز بر ضریب عدد ناسلت موضعی نانوسیال در غلظت ۵_/۰ درصد حجمی ذرات و اندازه ۱۰۰ نانومتر
همان‌طور که ملاحظه می‌شود در تحقیق حاضر افزایش عدد رینولدز به‌طور قابل ملاحظه‌ای بر افزایش ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال غیرنیوتنی مؤثر است. همانطور که در معادلات دیتوس-بولتر [۳۹]، فیلیپس [۸۷] و آدامز [۱۲] نیز مشاهده می شود عدد ناسلت و در نتیجه ضریب انتقال حرارت جابجایی سیال در جریان مغشوش ارتباط مستقیم با عدد رینولدز و سرعت سیال دارد. نکته مهمی که از بررسی شکل­های این فصل استنتاج می شود این است که در هر عدد رینولدز ثابت، افزایش غلظت نانوذرات حتی به مقدار کم، اثر بیشتری در مقایسه با اثر کاهش ذرات داشته است. می توان چنین نتیجه گرفت که استفاده از ذرات کوچکتر صرفنظر از اثرات فیزیکی مطلوب آن، سهم کمتری در مقایسه با غلظت ذرات برای اثرگذاری روی افزایش انتقال حرارت دارد.
فصل نهم
جمع‌بندی و پیشنهاد‌ها
۹-۱ جمع‌بندی
در این تحقیق انتقال حرارت جا به ­جایی یک نانوسیال غیرنیوتنی در جریان مغشوش درون یک میکرولوله با بهره گرفتن از نرم‌افزار CFX شبیه‌سازی شد. اثر غلظت و اندازه ذرات و عدد رینولدز بر ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی موضعی و عدد ناسلت بررسی و نتایج زیر به دست آمد.
تغییر رفتار رئولوژیک سیال از نیوتنی به غیرنیوتنی، ضریب انتقال حرارت و عدد ناسلت سیال پایه به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.
ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی و عدد ناسلت نانوسیال غیرنیوتنی در مقایسه با سیال غیرنیوتنی خالص بزرگ‌تر است.
افزایش غلظت نانوذرات موجب افزایش ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی و عدد ناسلت نانوسیال می‌شود.
افزایش اندازه ذرات ضریب انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال را کاهش می‌دهد.
عدد رینولدز، اثر قابل ملاحظه‌ای بر ضریب انتقال حرارت نانوسیال داشته و افزایش عدد رینولدز این ضریب را افزایش می‌دهد.
مقایسه نتایج این تحقیق با معادله فیلیپس نتایج معقولی را در تحلیل انتقال حرارت جا به ­جایی نانوسیال به همراه داشته است.
۹-۲ پیشنهاد‌ها
در حال حاضر تفاوت‌های چشمگیری در نتایج آزمایش‌های مربوط به ضریب هدایت گرمایی در نانوسیالات وجود دارد. در نتیجه، این تفاوت‌ها در مطالعات تئوریک نیز مشاهده می‌شود و نتایج حاصل از روابط و مدل‌های مختلف پیشنهادی برای محاسبه ضریب هدایت گرمایی نانوسیالات دارای تفاوت‌های آشکاری با یکدیگر هستند. برای کاربردی شدن نانوسیالات و میکروکانال­ها در تجهیزات و صنایع حرارتی و برودتی، نیاز به تحقیقات تجربی و آزمایشگاهی وسیع‌تر و دقیق­تر است.
بسط و توسعه مدل‌های تئوریک جدیدی که بتواند ترکیبی از اثرات پارامترهای مختلف (نظیر هندسه جریان، اندازه نانوذرات، سیال مورداستفاده و …) که بر ضریب هدایت گرمایی، ضریب جا به ­جایی گرمایی و عدد ناسلت اثر می‌گذارد را در کنار یکدیگر در نظر بگیرد و تطابق نزدیکی با نتایج آزمایشگاهی داشته باشد.

در این فصل به مباحث کلی پژوهش شامل اهداف، فرضیات و سؤالات تحقیق و مباحث دیگری از قبیل تعریف واژگان پرداخته می­ شود.

اهمیت و ضرورت تحقیق

با توجه به مطالب عنوان شده به نظر می­رسد که بازارگرایی بستری مناسب برای بروز و ظهور چابکی استراتژیک در سازمان است چرا که هر دو هدفی مشترک دارند و آن پاسخ به نیازهای متغیر مشتری است تا از این طریق ارزش افزوده­ای برای آنها ایجاد کنند. بنابراین منطقی به نظر می­رسد که بررسی تأثیر بازارگرایی بر چابکی استراتژیک سازمان نیازمند بررسی دقیق­تری است، لازم به ذکر است آنچه که بر میزان اهمیت این مورد می­افزاید این است که در تحقیقاتی ارتباط بازارگرایی بر چابکی استراتژیک مورد بررسی قرار گرفته است اما اینکه آیا فرهنگ سازمانی می ­تواند تعدیل کننده­ رابطه­ این دو باشد با خیر، تا کنون مورد بررسی واقع نشده است.

اهداف تحقیق

هدف اصلی این تحقیق” تعیین تأثیر بازارگرایی بر چابکی استراتژیک با تأکید بر فرهنگ سازمانی در صنعت دارو” می­باشد و در این راستا اهداف فرعی عبارتند از:

1. 1. تعیین وضعیت چابکی استراتژیک در صنعت دارو؛

1. 1. تعیین وضعیت بازارگرایی در صنعت دارو؛

1. 1. تعیین وضعیت فرهنگ سازمانی در صنعت دارو.

سؤال­های تحقیق

آیا بازارگرایی چابکی استراتژیک را در صنعت دارو تحت تأثیر قرار می دهد؟
آیا فرهنگ سازمانی، چابکی استراتژیک را در صنعت دارو تحت تأثیر قرار می دهد؟

فرضیه ها/ پیش فرض ها

فرضیه ­های اصلی

بازارگرایی^[۲۳]، چابکی استراتژیک سازمان را در صنعت دارو تحت تأثیر قرار می­دهد.
مشتری گرایی^[۲۴]، چابکی استراتژیک در صنعت دارو را تحت تأثیر قرار می­دهد.
رقابت مداری^[۲۵]، چابکی استراتژیک را در صنعت دارو تحت تأثیر قرار می­دهد.
هماهنگی بین بخشی^[۲۶] ، چابکی استراتژیک را در صنعت دارو تحت تأثیر قرار می­دهد.
فرهنگ سازمانی، رابطه بین بازارگرایی و چابکی استراتژیک را تحت تأثیر قرار می­دهد.

قلمرو تحقیق

قلمروی موضوعی

قلمروی موضوعی تحقیق، بازاریابی و استراتژی و به طور اخص بازارگرایی و چابکی استراتژیک است.

قلمروی مکانی و زمانی

قلمروی مکانی تحقیق، صنعت دارویی می­باشد. قلمروی زمانی تحقیق شامل دو رویکرد می­باشد: اولا داده‏های تحقیق حاضر مربوط به ماه­های تیر لغایت مرداد ۱۳۹۲ بوده و ثانیا این تحقیق در فاصله‏ی زمانی اردیبهشت لغایت شهریور ۱۳۹۲ انجام گردیده است.

تعریف واژگان و اصطلاحات تحقیق

بازارگرایی: بازارگرایی، فرهنگی سازمانی است که با حداکثر کارایی و اثربخشی، رفتارهای لازم جهت
خلق ارزش برتر برای مشتریان و در نتیجه عملکرد برتر و مستمر برای کسب و کار را فراهم می­ کند (نارور و اسلاتر، ۱۹۹۰).
مشتری­گرایی: به معنای درک هدف خریدار برای توانایی در جهت ایجاد بهترین ارزش برای آنها بطور پیوسته می­باشد(نارور و اسلاتر، ۱۹۹۰).
رقیب­گرایی: به معنای شناخت سازمان از قوت‌ها و ضعف‌های جاری وآتی رقبا به خصوص درمورد استراتژی‌ها و ظرفیت‌های بلندمدت آنان است(نارور و اسلاتر، ۱۹۹۰).
هماهنگی بین بخشی: منظور از هماهنگی بین بخشی، استفاده هماهنگ از منابع سازمانی جهت ایجاد ارزش برتر برای مشتریان است(نارور و اسلاتر، ۱۹۹۰)
چابکی استراتژیک: توانایی سازگاری با تغییرات غیرمنتظره، چیرگی بر تهدیدات بی سابقه تجاری و استفاده کردن از تغییرات به عنوان فرصت(شریفی و ژانگ،۱۹۹۹).
فرهنگ سازمانی: فرهنگ سازمانی، شیوه­ انجام گرفتن امور در سازمان را برای کارکنان مشخص می­ کند و بیانگر مشترکات مشخص و ثابتی است که سازمان را از سازمان­های دیگر متمایز می­ کند (رابینز، ۱۹۹۱).

: مبانی نظری تحقیق

بررسی مبانی نظری بازارگرایی
بررسی مبانی نظری چابکی استراتژیک
بررسی مبانی نظری فرهنگ سازمانی

مقدمه

پویایی در محیط های کسب و کار که به دلیل بروز عواملی چون رشد یا سقوط اقتصادی، فزونی و شدت رقابت، جهانی سازی، ادغام ها و ترکیب ها و نوآوری های تکنولوژیکی بوجود آمده است، قابلیت مدیران رده بالا را در درک به موقع و پاسخ صحیح به این تغییرات به چالش کشیده است. ناتوانی در درک به موقع تغییرات و پاسخگویی سریع به آنها به افول شرکت ها منجر می شود. درهم تنیدگی و افزایش نیروها و عوامل تعیین کننده در بازار، حضور رقبای قدرتمند متعدد، همچنین تغییر بی وقفه و مداوم سلایق مشتریان و بالا رفتن سطح انتظارات آنها، شرکت ها را با مخاطرات و چالش های عمیقی روبرو نموده است. برای پاسخ به این شرایط شرکتهای چند ملیتی استراتژی های بیرونی و درونی متعددی را برای مشتریان جهانی استفاده می کنند. تحقیقات تجربی در جهان، بازارگرایی رابه عنوان عامل حیاتی موفقیت کسب و کار جهانی تأیید می نماید(کوهلی و جاروسکی،۱۹۹۳؛ مارور و اسلاتر،۲۰۰۰) بازارگرایی از یک سو بر جمع آوری اطلاعات درباره نیاز و خواسته مشتریان و قابلیت های رقبا تمرکز دارد و از سوی دیگر با بکارگیری و استفاده از منابع سازمان و یکپارچگی بخش های درون سازمان به ایجاد بیشترین ارزش برای مشتریان منجر می شود(آواد و آگتی^[۲۷] ،۲۰۱۱). مدیران کامیاب کسانی هستند که سازمان خود را با شرایط روز همگام می سازند. این همگامی زمانی امکان پذیر است که مدیران و کارکنان مسأله ی گرایش به بازار را به عنوان یک فرهنگ بپذیرند و رضایت مشتریان را محور فعالیت شرکت ها قرار دهند و نیز کلیه ی فعالیت های شرکت در راستای ارضای نیازهای مشتریان باشد. در این میان تولیدکنندگان باید تلاش کنند تا میان آنچه که عرضه می کنند با نیازهای مردم ارتباط برقرار کنند و سعی کنند کالایی را عرضه کنند که نیازهای مشتریان را برآورده سازد و با خواسته های آنها همسو باشد. در بین سازمانهای رقیب، سازمان هایی که قادر به تأمین بهتر نیازهای مشتریان هستند، از سطح عملکرد بالاتری برخوردار هستند.

بازارگرایی

بازارگرایی مفهوم جدیدی است که در سال‌های اخیر شکل گرفته و پردازش شده است. ادغام اقتصاد جهانی و تکنولوژی اطلاعات و ارتباطات سبب شده رقابت در بازار جهانی شدت پیدا کند(هیت^[۲۸]و همکاران، ۱۹۹۸) جهت پاسخ به این امر شرکت های چند ملیتی از استراتژی های درونی و بیرونی جهت پاسخ به این مشتریان جهانی به کار گرفتند. تحقیقات تجربی در جهان، بازارگرایی را به عنوان عاملی برای موفقیت شرکت­ها تأیید می­نماید(جاروسکی و کوهلی،۱۹۹۳، نارور و اسلاتر،۲۰۰۰). بازارگرایی به طور کلی بیانگر پاسخ یک شرکت به نیازهای فعلی بازارش است (چانگ^[۲۹]،۲۰۱۱). نارور^[۳۰] و اسلاتر^[۳۱] (۱۹۹۰) و شاپیرو^[۳۲](۱۹۸۸) بازارگرایی را به این صورت تعریف کردند: «هماهنگی و ادغام منابع شرکت برای ایجاد ارزش برتر برای مشتریان می­باشد. ››
به طور کلی بازارگرایی از دو چشم انداز مشتق شده است؛ رفتاری و فرهنگی(هامبورگ و پی اف لسر^[۳۳]،۲۰۰۰). دیدگاه رفتاری بر فعالیت­های سازمانی مرتبط با ایجاد، توزیع و پاسخ به هوشمندی بازار تمرکز دارد در حالیکه دیدگاه فرهنگی بر ارزش­های سازمانی که با رفتارهای بازارگرا سازگار است، متمرکز می­ شود(کیرکا و همکاران^[۳۴]،۲۰۰۵؛ نارور و اسلاتر،۱۹۹۰).
بازارگرایی نه تنها برای خارج از سازمان بلکه در داخل سازمان (لینگ^[۳۵]،۲۰۰۴) و نه تنها در بازارهای داخلی یک کشور و بلکه در بازارهای بین المللی و جهانی هم مورد توجه می­باشد(سین لئو^[۳۶] و همکاران،۲۰۰۵).
در طول دهه‌ های اخیر بازارگرایی بسیار مورد توجه پژوهشگران بازاریابی قرارداشته و به عنوان یکی از موضوعات اصلی پژوهش، در بازاریابی استراتژیک مطرح می‌باشد (دی^[۳۷] و ونسلی^[۳۸]،۱۹۸۸؛ نارور و اسلاتر، ۱۹۹۰؛ کوهلی^[۳۹] و جاروسکی^[۴۰]،۱۹۹۰؛ روکرت^[۴۱]، ۱۹۹۲؛ گرینلی^[۴۲]، ۱۹۹۵؛ کومار^[۴۳] و همکارانش،۱۹۹۸). بازارگرایی به عنوان مفهومی بازاریابی است که بین شرکت­ها تفاوت ایجاد می­ کند(سورنسون و دنمارک^[۴۴]،۲۰۰۹). برآوردن نیازهای مشتری مستلزم تمرکز بر درک، تسهیم و پاسخ به مشتریان از طریق مفهوم بازاریابی است. شرکت­هایی که مفهوم بازاریابی را اجرا می­ کنند، بازارگرا می­باشند. شرکت­های بازارگرا در ایجاد و نگهداری یک موقعیت رقابتی قوی، توانایی کافی دارند(وانگ، یوچن و چون چن^[۴۵]، ۲۰۱۲). بازارگرایی شرکت را به داشتن کسب اطلاعات از محیط و داشتن دیدگاهی وسیع­تر ترغیب می­ کند. این اطلاعات می ­تواند در داخل سازمان تسهیم شود و آگاهی بیشتری برای کاربران کلیدی فراهم آورد. در نهایت این اطلاعات برای پیش بینی نیازهای بازار، پاسخگویی به اقدامات رقبا و پاسخ به نیازهای مشتریان فعلی، بکار برده شود(مک کلر،۲۰۰۹).

مفهوم بازارگرایی

تعاریف زیادی در مورد بازارگرایی صورت گرفته است که در زیر به برخی از آنها اشاره می­ شود:
بازارگرایی هماهنگی و انسجام منابع شرکت و هدایت آنها برای ایجاد ارزش برتر برای مشتریان، می­باشد (نارور و اسلاتر؛۱۹۹۰، شاپیرو؛۱۹۹۸).
بازارگرایی یکی از جنبه­ های فرهنگ سازمانی است که در آن کارکنان، بالاترین ارزش را به سودآوری بنگاه و نگهداری مشتری از طریق ایجاد ارزش برتر می­ دهند. بازارگرایی یک نوع هنجار رفتاری است که در سرتاسر سازمان گسترش یافته و از طریق نوآوری پاسخگوی نیازهای حال و آتی بازار و مشتری است. (اسلاتر،۲۰۰۱).
در واقع مفهوم بازارگرایی، یک پایه مرکزی از بازاریابی است که به حالت مشارکت ذهنی یا فلسفه مدیریت کسب و کار اشاره دارد که براساس تلفیق و هماهنگی برای برآورده کردن نیازهای مشتری می باشد(کیرکا^[۴۶] و همکاران،۲۰۰۹).
بازارگرایی به عنوان اصطلاحی جهت بکارگیری وسیع سازمانی رفتارهای بازاریابی است. بازارگرایی ایجاد هوشمندی در سراسر سازمان در ارتباط با نیازهای فعلی و آتی مشتری، نشر هوشمندی در بین بخش­های سازمانی و پاسخگویی سراسری به آن هوشمندی است (کوهلی و جاروسکی،۱۹۹۰).
بازارگرایی، طرح ریزی استراتژیک بوسیله ی واحدهای تجاری می­باشد، به­ طوری که می ­تواند به­عنوان درجه­ای مشاهده شود که تجزیه و تحلیل شرکت از محیط بازاریابی خارجی روی فرایند طرح­ریزی استراتژیک تاثیر گذارد. (روکرت،۱۹۹۲).