مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی عملکرد اجکتور با نازل اولیه همگرا درمقایسه با نازل اولیه همگرا-واگرا

نویسندگان
1 دانشگاه حکیم سبزواری، گروه مکانیک
2 استادیار گروه مکانیک دانشگاه حکیم سبزواری
چکیده
در این مطالعه، تاثیرات استفاده از نازل اولیه همگرا بر عملکرد اجکتور هوای مورد استفاده در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری (PEMFC) با روش عددی بررسی شده است. شبیه‌سازی با حل معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویراستوکس انجام پذیرفته است. به‌منظور تخمین شرایط آشفتگی جریان، از مدل بهره گرفته شده است. مقایسه بین نتایج محاسباتی و داده‌های تجربی چاپ شده در یک شرایط خاص عملیاتی برای پارامتر نرخ کشندگی ، انطباق خوبی را نشان می‌دهد. اجکتور با نازل همگرا، بطور گسترده‌ای در علوم هوافضا، موتورهای جت و سیستم های سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری استفاده می‌شود. این نوع اجکتورها دارای مزیت‌های فراوانی همچون کاهش سر و صدای جت، جلوگیری از چگالش بخار آب موجود در اجکتور و بهبود عملکرد نازل‌های متداول همگرا-واگرا هستند. تاثیر همگرا شدن نازل اولیه بر روی شرایط جریان و عملکرد اجکتور در بخش‌های مختلف آن با توجه به کاربردها و مزیت‌های متعدد، در این مطالعه بررسی شده است. در این مطالعه، بر اساس کاربرد خاص اجکتور با نازل اولیه همگرا در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری، بهبود و بهینه‌سازی عملکرد آن هدف تحقیق حاضر قرار گرفته است. بررسی‌های صورت گرفته بصورت جداگانه بر روی اجکتور با نازل اولیه همگرا-واگرا نیز اعمال شده و نتایج حاصل با حالت نازل همگرا مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می دهند که عملکرد اجکتور با تغییر ساختار نازل اولیه بهبود یافته است. این بهبود عملکرد به معنای استفاده بهینه از انرژی مصرفی موجود و افزایش مکش جریان ثانویه در فرآیند عملیاتی اجکتور است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A numerical comparison between ejector performance with convergence and convergence-divergence primary nozzle

نویسندگان English

Sepehr Ghorbanzadeh 1
Esmail Lakzian 2
2 Assistant Professor of Mechanical Engineering, Hakim Sabzevari University
چکیده English

In this study, a numerical method is used to investigate the effects convergence primary nozzle on the air ejector performance used in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). Simulations have been performed by solving the compressible form of two-dimensional Navier–Stokes equations. The turbulence model have been employed to estimate the turbulent region. A comparison of the computed results with the published experimental data exhibits agreement in terms of entrainment ratio at defined operating conditions. The ejector with convergence nozzle was widely used in the aerospace science, jet engine and Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, because it has many advantages such as jet noise reduction, prevent condensation of water vapor inside the ejector and improvement of conventional converging-diverging nozzle. According to several applications and advantages of convergence nozzle, effects of primary converging nozzle on the flow characterization and the ejector performance have studied at any part of its. Based on particular application of the ejector with convergence primary nozzle in PEMFC, performance improvement is the purpose of this study. The results have been compared with air ejector with convergence-divergence primary nozzle. The results show that the air ejector performance has been enhanced under changing primary nozzle structure. This means that the ejector can consume available energy in its operation processes optimally beside increasing drawn secondary flow.

کلیدواژه‌ها English

Primary nozzle
Air ejector
Entrainment ratio
energy consumption