قنبرعلی شیخ زاده، محمد نظیفی فرد، رضا مداحیان، خدیجه کاظمی،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه افزایش کارآیی و بهینهسازی سیستمهای انرژی از نظر اقتصادی و زیستمحیطی دارای اهمیتی ویژه است. تاکنون روشهای مختلفی برای افزایش انتقال حرارت در سیستمهای حرارتی پیشنهاد شده است که از آن جمله میتوان به استفاده از نانوسیالات و بهکارگیری انواع مغشوشکنندههای جریان سیال اشاره نمود. در مقاله حاضر، بهکارگیری توأمان نانوسیال و نوارهای پیچشی بهمنظور ارتقای ضریب انتقال حرارت بهصورت عددی بررسی شده است. در شبیهسازی عددی از یک مدل دوفازی اویلری- لاگرانژی استفاده شده است. همچنین، مدلهای مختلف آشفتگی برای شبیهسازی آشفتگی سیال مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش کسر حجمی نانوذرات، کاهش نسبت پیچش و افزایش عدد رینولدز منجر به افزایش انتقال حرارت میشود. با کاهش نسبت پیچش از ۱۵ به ۵، مقدار انتقال حرارت از ۸ تا ۱۶% افزایش مییابد. با افزایش عدد رینولدز از ۱۰۰۰۰ به ۲۰۰۰۰، اختلاف دمای حداکثر مقاطع تا ۴/۵% کاهش را نشان میدهد. همچنین، مشاهده شد که با حرکت به سمت پاییندست جریان، مقدار اختلاف دمای حداکثر مقاطع کاهش مییابد. افزایش انتقال حرارت با حرکت بیشتر سیال و افزایش اثرات بیشتر نوار پیچشی به سمت پاییندست از دلایل این کاهش هستند.
امیرحسین بلندیکاشانی، محمدحسن نوبختی، مرتضی خیاط،
دوره ۱۹، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
روش شان– چن رایجترین مدل روش شبکه بولتزمن برای شبیهسازی جریانهای چندفازی است. اما معمولاً در بررسی جریانهای چندفازی اثرات دما یا در نظر گرفته نمیشود یا اثرات ناچیز فرض میشود. ابتدا معادلات شبکه بولتزمن چندفازی همدما (روش شان- چن) و معادلات روش شبکه بولتزمن تکفازی گرمایی مدل اسکالر خنثی بیان شدند. در مطالعه حاضر از ترکیب مدل گرمایی اسکالر خنثی و مدل دوفازی شان- چن، روش شبکه بولتزمن جریانهای دو فازی گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب این دو مدل از طریق تعریف یک عبارت نیرویی انجام میگیرد. بهعلت ماهیت خارجی این ترکیب، مدل ترکیبی پایداری شبیه به مدل چندفازی همدما دارد. بدین منظور در ابتدا مدل گرمایی اسکالر خنثی و سپس مدل شان- چن در حالت همدما بیان میشود. همچنین سقوط قطره روی دیواره گرم در قطرهای مختلف بررسی میشود و قرارگیری قطره روی دیواره گرم در اعداد رایلی و رینولدز مختلف و همچنین قطرهای مختلف قطره مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان میدهد وجود دما در مسایل چندفازی به عنوان یک مانع رسیدن به حالت پایدار را به تاخیر میاندازد و سرعت جعلی بهوجودآمده در سطح مشترک در میدان دما نیز تاثیر میگذارد.
حسن غلامی، رامین کوهیکمالی، نوید شریفی،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
در مطالعه حاضر با روش حجم سیال در نرمافزار متنباز اپنفوم پدیده تبخیر در محیط متخلخل مورد تحلیل قرار گرفته است. در ابتدای حل، سیستم شامل فاز آب و محیط متخلخل مس است. در مراحل بعدی شبیهسازی عددی و در اثر تبخیر قسمتی از آب، فاز بخار بهعنوان دومین فاز سیال ظاهر میشود. آب و بخار، غیرقابل تراکم و مخلوطنشدنی فرض شده است و پدیده تبخیر بهصورت غیرتعادلی رخ میدهد. فصل مشترک بین فازها با روش حجم سیال، انتقال جرم بین دو فاز آب و بخار با مدل لی و کشش سطحی بین فازها با روش نیروی سطح پیوسته مدلسازی شده است. مقایسه نتایج شبیهسازی با نتایج تجربی نشان داد که حلگر ترکیبی تبخیر محیط متخلخل بهخوبی نرخ تبخیر در مقاطع مختلف کانال را تخمین میزند. علاوه بر این نتایج مربوط به دمای دیواره به دو ناحیه گرمایشی و تبخیر تقسیم میشود. در ناحیه گرمایش، دما بهطور خطی با عمق کانال افزایش مییابد تا اینکه به دمای اشباع برسد. بعد از نقطه اشباع دمای دیواره ابتدا ثابت مانده و در نهایت شکل نوسانی به خود میگیرد که بهصورت محلی، پرشهای دمایی رخ میدهد. نرخ جرمی تولید بخار نیز ابتدا با شدت زیاد اتفاق میافتد اما در نواحی انتهایی کانال متخلخل، نرخ رشد آن بهکندی صورت میگیرد.
معصومه کریمی، رامین کوهیکمالی،
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در مطالعه حاضر، عملکرد دمیستر زیگزاگی برای جداسازی قطرههای پراکنده مایع از جریان گاز، به روش عددی بررسی شده است. بهطور کلی قطرههای مایع در برخورد با پره دمیستر و تشکیل فیلم مایع، از جریان گاز جدا میشوند. با توجه به انرژی برخورد قطره به سطح، احتمال رخداد پدیده فروپاشی قطره و تبدیل آن به قطرههای کوچکتر وجود دارد. این موضوع، کاهش راندمان جداسازی سیستم را بهدنبال خواهد داشت. در این پژوهش، با تمرکز بر رژیم برخورد جریان در نزدیک سطح، سعی شده است تا تاثیر پارامترهای جریان و هندسه پره بر راندمان جداسازی و اُفت فشار جریان بررسی شود. برای شبیهسازی جریان و مسیر حرکت ذره از دیدگاه اویلر- لاگرانژ استفاده شده است. در این تحقیق، نمونه آزمایشگاهی دمیستر طراحی و ساخته شده است. نتایج حلگر عددی با استفاده از دادههای آزمایشگاهی این دمیستر اعتبار سنجی گردید. نتایج این مطالعه نشان میدهد با افزایش سرعت جریان گاز (افزایش انرژی برخورد)، راندمان جداسازی کاهش مییابد بهگونهای که با افزایش ۵/۲برابری سرعت جریان گاز، راندمان جداسازی به میزان۱۰% کاهش مییابد. همچنین مشخص شد که افزایش قطر و بزرگشدن قطرهها، افزایش راندمان جداسازی را به همراه خواهد داشت. از طرف دیگر انتخاب هندسه پره بر میزان اُفت فشار جریان عبوری از دمیستر اثر قابل توجهی دارد. بهگونهای که با افزایش ۵۰% در زاویه راس پره، اُفت فشار جریان ۵ برابر افزایش مییابد.
قادر علیایی، آزاده کبریائی،
دوره ۱۹، شماره ۴ - ( ۱-۱۳۹۸ )
چکیده
مطالعه روی تولید اسپری در حضور جریان عرضی بهعلت مزایای زیاد آن توسط محققان زیادی مورد توجه قرار گرفته است که با توجه به هندسه انژکتور استفادهشده، سیال خروجی از آن میتواند بهصورت جت یا صفحه مایع باشد. تحقیق پیش رو بهمنظور بررسی تجربی نحوه شکست صفحه مایع و تاثیر اعداد بیبُعد در نفوذ و مسیر آن در جریان پاشش متقاطع انجام شده است. برای مطالعه پارامترهای مورد نظر از روش سایهنگاری استفاده شده است. در این کار تاثیر اعداد بیبُعد (نسبت مومنتوم و وبر) در نحوه شکست صفحه مایع مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین براساس اعداد بیبُعد برای مسیر پاشش، طول و ارتفاع صفحه ستون مایع معادلاتی ارایه شده است. آزمایشها در فشار و دمای محیط صورت گرفته است و عدد وبر گاز از ۰/۸ تا ۱۲/۵، نسبت شار مومنتوم از ۱۷/۴ تا ۲۵۰ و عدد رینولدز هوا از ۲۴۰۰ تا ۱۰۲۲۷ تغییر میکند. در محدوده وبر گازی ارایهشده سه نوع شکست ستونی، شکست ستونی کیسهای و شکست کیسهای اتفاق میافتد که عدد وبر تاثیرگذارترین پارامتر در تعیین رژیمهای شکست است. همچنین یافتهها بیانگر آن هستند که افزایش نسبت مومنتوم تاثیر زیادی در عمق نفوذ صفحه مایع داخل جریان عرضی داشته ولی تاثیر خیلی کمی در رژیم های شکست دارد.
محسن فرجی خیرآبادی، سعید خردمند،
دوره ۱۹، شماره ۶ - ( ۳-۱۳۹۸ )
چکیده
در کار حاضر به بررسی و شبیهسازی جریان هوا، حاوی ذرات معلق جامد در ایمپکتور حقیقی پرداخته شده است که ذرات مورد بررسی در محدوده میکرون هستند. نتایج این کار را میتوان بهصورت شبیهسازی حرکت ذرات در ایمپکتور حقیقی، بررسی تغییرات چگالی ذرات و همچنین اثر تغییرات دمایی محیط اطراف و صفحات ایمپکتور بر راندمان جمعآوری بیان کرد. در قسمت اول با استخراج معادلات حاکم بر این پدیده و انتخاب روش عددی مناسب برای حل این معادلات، مسیر حرکت ذرات شبیهسازی شده است. با استفاده از مشخصبودن مسیر ذرات میتوان تعداد ذرات رسوبکرده روی صفحه جمعآوری را مشخص کرده سپس با توجه به روابط ذکرشده راندمان جمعآوری برای یک کار آزمایشگاهی به دست آمده که مقایسه این نتایج با مقادیر آزمایشگاهی نشاندهنده صحیحبودن روش انتخابی است. در قسمت بعد با انتخاب ذرات با چگالیهای متفاوت، به بررسی اثر تغییرات دمایی محیط اطراف، تغییرات دمای هوای ورودی با فرض ثابت بودن دمای صفحه جمعآوری و تغییرات دمای صفحه جمعآوری بر راندامان ایمکتور پرداخته شده است. نتایج نشان میدهند چگالی ذرات روی راندمان ایمکتور اثر زیادی گذاشته و این تغییرات باعث کاهش قطر برش بین ۲/۲ تا ۲/۴میکرومتر در محدوده مورد بررسی خواهد بود. گرمشدن محیط کاری ایمپکتور با توجه به افزایش ویسکوزیته هوا باعث کاهش راندمان ایمپکتور میشود. بررسیهای انجامشده نشان داد با تغییرات دمای صفحه جمعآوری نیز بازده جمعآوری ذرات دچار تغییر خواهد شد.
حسن علیمرادی، مهرزاد شمس،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش، به مدلسازی جریان جوششی مادون سرد نانوسیال با سیال پایه آب در کانالی با یک نقطه داغ پرداخته شده است. تاثیر افزودن نانوذرات بر جریان جوششی مادون سرد در این کانال مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات بهکارگرفتهشده، آلومینا هستند. برای شبیهسازی، ابتدا خواص نانوسیال را متغیر با دما در نظر گرفته و بعد از آن با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر جوشش را بررسی میکند. اسم این روش اویلر- مخلوط گذاشته شده است. علاوه بر درنظرگرفتن خواص متغیر با دما در این پژوهش، از مدلی برای چگالی نقطه جوانهزنی استفاده شد که تابع زبری سطح و میزان رسوب نانوذرات است. بعد از صحتسنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال با درنظرگرفتن چهار زبری ۲۵، ۵۰، ۷۵ و ۱۰۰نانومتر مدلسازی شد. تغییرات پارامترهای دینامیک حباب در شارهای حرارتی و زبریهای مختلف سطح بررسی شدند. طبق نتایج بهدستآمده مشخص شد که با افزایش زبری سطح شاهد اُفت دمای سطح و افزایش چگالی نقطه جوانهزنی شده است. همچنین در این بازه زبری سطح، با افزایش زبری سطح قطر جدایش حباب افزایش و فرکانس جدایش کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان دادند که افزایش شار حرارتی موجب افزایش فرکانس جدایش حباب و کاهش قطر جدایش حباب و زمان انتظار حباب میشود.
محمد صفوی، سلمان نورآذر،
دوره ۱۹، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۸ )
چکیده
در این مطالعه ابتدا استاتیک قطرات و دینامیک برخورد قطرات سیال به فیبرهای موازی بررسی شده است. نتایج تجربی در حالت استاتیک نشان میدهند بیشترین حجم قطرهای که به فیبر متصل میماند حدود ۱.۸۵ تا ۱.۹برابر بیشینه حجم متصل به تکفیبر مشابه است. دینامیک برخورد قطرات با تغییر شعاع قطره برخوردکننده، شعاع فیبر و فاصله بین فیبرها مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت حد جذب قطره توسط فیبرها هم بهصورت تجربی و هم بهکمک مدلسازی عددی به روش حجم سیال به دست آمده است. نتایج مشاهدات تجربی و شبیهسازیعددی نشان میدهند که با افزایش شعاع قطره برخوردکننده و کاهش شعاع فیبر، سرعت حد جذب قطره کاهش مییابد. بیشینه سرعت جذب قطره در محدوده ۱.۵ تا ۱.۸برابر سرعت حد جذب تکفیبر است که در محدود فاصله محور فیبرها برابر ۰.۳۵ تا ۰.۵برابر قطر قطره برخوردکننده اتفاق میافتد. حل تحلیلی نیز مبتنی بر قضیه کار و انرژی برای سرعت حد جذب قطرات بر فیبرهای موازی ارایه شده است که دقت نسبتاً مناسبی در مقایسه با نتایج تجربی و عددی دارد.
مرتضی خیاط، مائده محبی،
دوره ۱۹، شماره ۱۱ - ( ۸-۱۳۹۸ )
چکیده
هدف از این تحقیق، بررسی تجربی اثر نشست نانوذرات روی سطح جوشش در حضور میکروکانالهای تغذیهکننده، بر مشخصههای انتقال حرارت جوشش استخری میباشد. در این مطالعه تجربی، از سطوح جوشش مسی شامل سطح دایروی صیقلی و میکروکانالهای مستطیلی و ذوزنقهای استفاده شده است. میکروکانالها شامل کانالهای فرعی تغذیهکننده عمود بر کانال اصلی میباشند که باعث افزایش سطح جوشش و تفکیک مسیر سیال سرد پایینرونده و حبابهای داغ بالارونده میشوند. آزمایشات جوشش هستهای روی سطوح میکروکانالشده، در حضور نانو سیال هیبریدی شامل ۷۰درصد اکسید تیتانیوم و ۳۰درصد نانولوله کربنی چند جداره اصلاحشده با پایه OH و در غلظتهای حجمی ۰/۱ و ۰/۵درصد، با سیال پایه آب یونزداییشده انجام گرفتهاند. نتایج آزمایشات جوشش نانو سیالات روی هر دو سطح میکروکانالشده نشان میدهند با افزایش غلظت، شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت بهبود یافته و بیشترین افزایش در شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت، مربوط به نانوسیال هیبریدی با غلظت حجمی ۰/۵درصد روی سطح با میکروکانالهای ذوزنقهای به ترتیب به میزان ۶۴/۶۴ و ۳۴۴/۷۶درصد نسبت به جوشش آب خالص روی سطح صیقلی مس میباشد. همچنین در جوشش آب خالص بر سطوح نشستیافته توسط نانوذرات، بیشترین افزایش شار حرارتی بحرانی و ضریب انتقال حرارت به ترتیب مربوط به سطح با میکرو کانالهای ذوزنقهای نشستیافته ۰/۱ و ۰/۵درصد حجمی، به مقدار ۱۲۰/۱۶ و ۱۴۹/۴درصد نسبت به جوشش آب خالص روی سطح صیقلی مس میباشد.
امین حدیدی، محمدرضا انصاری،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۳۹۸ )
چکیده
در این پژوهش به بررسی رفتار یک قطره سیال دیالکتریک تحت اثر میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت اعمالشده، پرداخته شده است که پیش از این تصور بر آن بود که میدان مغناطیسی یکنواخت بر سیالات دیالکتریک نیروی خالصی وارد نمیکند. به منظور مشخصشدن اثر خالص میدان مغناطیسی یکنواخت، قطره ساکن در ستون سیالی که خود ساکن است، در نظر گرفته شد. با توجه به اینکه رفتار قطره در سطح افقی بررسی شده است، اثر خالص جاذبه گرانشی زمین بر قطره و سیال اطراف آن نیز صفر است. در نتیجه بروز هرگونه تغییری در وضعیت قطره مورد مطالعه ناشی از اثر میدان مغناطیسی اعمالشده خواهد بود. برای انجام این پژوهش از تحلیل عددی استفاده شده است. معادلات اصلی حاکم بر مساله شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم، معادلات لولست برای شبیهسازی مرز مشترک فازها و نیز معادلات بازسازی و مقداردهی مجدد معادلات لولست برای کنترل خطای جرمی این روش هستند. معادلات حاکم بر مساله با کدنویسی در محیط برنامهنویسی فرترن گسستهسازی و حل شده است. رفتار قطره مورد مطالعه در رژیمهای مختلف قطره و نیز تحت تأثیر قدرتهای مختلف میدان مغناطیسی اعمالشده، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج پژوهش در حالتهای مختلف بررسی شده، نشان میدهد که قطره ساکن در اثر میدان مغناطیسی اعمالشده دچار تغییر شکل شده و شروع به ارتعاش میکند که سبب القای حرکت در سیال ساکن اطراف خود نیز میشود.
علی جهانگیری، سهند مجیدی، خسرو روشندل، داریوش برزویی، سید فرحان موسویان، میلاد ناجیرنجبر،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
شناخت تاریخچه تولید و دینامیک رشد یا محو حبابها تحت شرایط محیطی مختلف نقش مهمی را در درک صحیح در فرآیند جوشش، تبخیر، کاویتاسیون و چگالش ایفا میکند. در این مقاله رژیم شکلی تصعید حباب هوا درون ستون آب مطالعه و با استفاده از روشهای عددی و آزمایشگاهی شبیهسازی شده است. برای این منظور از یک ستون پر از آب در ابعاد آزمایشگاهی به عنوان سیال میزبان استفاده شده و با استفاده از روش عکسبرداری پرسرعت، مهمترین خواص هیدرودینامیکی حبابها مانند سرعت، اندازه، مسیر حرکت و سایر خواص مربوط به حباب اندازهگیری شد. سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی حجم سیال، صعود و تغییر شکل تزریق تکحباب در یک مخزن ساکن شبیهسازی شد و با نتایج عددی و تجربی پیشین و حاضر مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج حاصل از این اعتبارسنجی با تقریب خوبی منطبق بر نتایج مرجع بوده و صحت عملکرد حلگر مورد استفاده و تنظیمات آن را اثبات نموده است. در نهایت با محاسبه اعداد بیبُعد اتووس و مورتن، رژیم شکلی حباب تعیین شده و با رژیم شکلی به دست آمده از شبیهسازی عددی و آزمایش تجربی مقایسه شد. رژیم به دست آمده از نمودار کلیفت، رژیم کپسول کروی بوده که با رژیم شکلی حباب شبیهسازی شده به روش عددی و آزمایشگاهی در شرایط یکسان کاملاً انطبق دارد واینموضوع اعتبار حل عددی را اثبات میکند .
سیدعلیاکبر پوراحمدی، شهرام طالبی،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
الکترو- وینینگ فرآیند نشاندن یونهای مس محلول در الکترولیت داخل سلول روی کاتد توسط ایجاد جریان الکتریکی است. در تحقیق حاضر، شبیهسازی هیدرودینامیکی این سلولها در مجتمع مس میدوک با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مطالعه میشود. نرمافزار مورد استفاده Ansys CFX است. معادلات ناویر استوکس و پیوستگی به صورت دو فازی مایع و گاز، آشفته، تراکمناپذیر و حالت پایدار در نظر گرفته میشوند و معادله مربوط به غلظت مس در الکترولیت با در نظر گرفتن شرط مرزی خاص آن حل خواهد شد. آشفتگی جریان با استفاده از روابط مدل خواهد شد. به علت زیادبودن تغییرات خواص، نزدیک کاتد و آند و همچنین بزرگبودن حجم سلول الکترو- وینینگ برای ایجاد شبکه خوب و افزایش سرعت و دقت جواب از شبیهسازی کلی و موضعی در کنار هم استفاده شده است. ابتدا در شبیهسازی کلی، کل هندسه سلول با ایجاد شبکه مناسب مدل میشود سپس در شبیهسازی موضعی تنها حجم بین دو کاتد از سلول در نظر گرفته شده و با مش بسیار ریزتر مدل میشود. دادههای مربوط به شرایط مرزی صفحات مرز مشترک در شبیهسازی موضعی از دادههای مربوط به شبیهسازی کلی به دست میآید که این باعث افزایش دقت مدلسازی میشود. مقایسه نتایج شبیهسازی کلی و موضعی نشان از افزایش دقت تا ۳۰% در نزدیک الکترودها خواهد داشت. از نتایج این شبیهسازی بردار سرعت، مقدار غلظت اسید و مس، شدت آشفتگی، مقدار فشار و مقدار نسبت حجمی فاز اکسیژن در تمامی میدان سلول الکترو- وینینگ است. در آخر برای اعتبارسنجی مدل به دست آمده توسط آزمایشات صورت گرفته روی سلول واقعی در صنعت مقایسه شدهاند. نتایج نشان از دقت بالا با مقدار انحراف کمتر از ۲.۵ درصدی این روش مدلسازی را میدهد.
سید مصطفی حسینعلیپور، حسام آمیاحمدی، عادل عبادی، محمد عبدالهیگل،
دوره ۲۰، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
امروزه پدیده برهمکنش قطرات نفتی/روغنی و حبابهای گازی در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، محیط زیستی و بیولوژیکی نقش کلیدی ایفا میکنند. از این رو در این مقاله نتیجه برخورد یک قطره از جنس روغن سیلیکون با حباب هوا درون محیط ثالث آب با هدف تعیین پارامترهای اثرگذار در این پدیده، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور مدار آزمایشگاهی خاصی ساخته شده و چهار سری آزمایش در دو حالت برهمکنشهای استاتیک و برخورد دینامیک (اختلاف سرعت و صعود ناشی از نیروی شناوری وارد بر حباب) طراحی شده و نتایج آن در قالب چندین جدول و شکل مورد بررسی قرار گرفتهاند. در این آزمایشها برای فهم و شناخت بهتر پدیده به لحاظ کیفی و نیز برای استخراج اطلاعات کمی از قبیل زمان تماس، سرعت و انرژیهای جنبشی و سطحی در لحظه برخورد، از دوربین سرعت بالا و پردازش تصاویر ضبط شده بهره گرفته شد. نتایج به دستآمده از این آزمایشها حاکی از آن است که علاوه بر ضریب پخش، انرژی جنبشی و زمان تماس نیز در Determine the outcome of a collision تاثیر گذار خواهد بود که در حالت دینامیک اثربخشی انرژی جنبشی و در حالت استاتیک تاثیر زمان تماس بیشتر مشهود است.
محمدکاظم طهماسبی، رحیم شمسالدینی، بهادر ابولپور،
دوره ۲۰، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۸ )
چکیده
بر اثر ایجاد جابهجایی سازه یک مخزن مایع و انتقال این حرکت به مایع، حرکت سطح آزاد مایع داخل آن با به وجود آوردن موج (پدیده اسلاشینگ) باعث وارد شدن ضربات فشاری بر دیوارهای کناری و جانبی مخزن میشود. این پدیده با به وجود آوردن موجهای پر انرژی و مخرب و همچنین ایجاد نیروهای هیدرودینامیکی با دامنه نوسانات بالا باعث اعمال نیروی نوسانی و گاهاً غیرقابل کنترل بر دیوارهای جانبی و موجب اختلال در حرکت عادی وسیله نقلیه حملکننده مایع میشود که اهمیت بررسی و ارایه راهکارهای پیشگیری این پدیده را نشان میدهد. وسعت مواجهه با این پدیده در صنایعی دیگر همچون صنایع موشکی با سوخت مایع، کشتیهای نفتکش یا حامل سوختها و مواد مایع، تانکرهای ماشینهای سوخترسان (مایع) یا مخازن آب، ایجاب میکند با پیشبینی رفتار آن اقدامات لازم برای کنترل پدیده اسلاشینگ صورت بگیرد. یکی از راههای کنترلی استفاده از بافل یا صفحاتی در راستای عرضی مخزن است. در این مقاله معادلات حاکم بر این پدیده در نرمافزار متنباز OpenFOAM حلشده است. این نرمافزار معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی را با استفاده از روش حجم محدود حل میکند که به صورت پیشفرض هندسه را سهبُعدی در نظر میگیرد. برای حل جریان دو فاز از مدل اصلاحشده حجمهای مایع (VOF) استفاده شده و از مدل مش متحرک هم برای حرکت بدنه مخزن استفاده شده است. در روش VOF، مقدار فازها به صورت کسری از یک (کسر حجمی) بیان میشود که برای تعیین آن براساس معادله پیوستگی، یک معادله دیفرانسیل تنظیم و حل میشود. برای مدل جریان مغشوش از مدل اصلاح شده k-e با درنظرگرفتن اثرات جریانهای سطح آزاد استفاده شده است. همچنین مدلی تجربی از یک مخزن واقعی برای تایید پیشگوییهای شبیهسازی ارایه شده است. بررسیها، نشان از انطباق قابل قبول نتایج تجربی و عددی دارند. علاوه بر این نتایج نشان میدهد که با استفاده از بافلهای عمودی تا ۵۰% میتوان نوسانات ناشی از این پدیده را کاهش داد.
سیدعسکری مهدوی، علیاکبر رنجبر، محمد فرشچی،
دوره ۲۰، شماره ۷ - ( ۴-۱۳۹۹ )
چکیده
انژکتورهای با قابلیت تغییر سطح مقطع خروجی جریان، انتخاب مناسبی برای توسعه موتورهای راکت سوخت مایع گازخور (تراتل) هستند؛ زیرا زمانی که از انژکتورهای با سطح ثابت استفاده میشود، کنترل موثر تراست کار دشواری است. انژکتور پینتل که یک انژکتور دارای سطح متغیر است، میتواند دبی جرمی پیشرانها را کنترل نماید. در واقع میتوان یک صفحه انژکتور بزرگ با تعداد زیاد انژکتور را با یک انژکتور تکالمانی پینتل جایگزین نمود. در این مقاله، تلاش شده است تا ضمن معرفی و ارایه یک نمونه طراحی و ساختهشده این انژکتور دوپایه، تاثیر اعداد بدون بعد (نسبت مومنتم، عدد وبر و ضریب تخلیه) در عملکرد انژکتور و تغییر زاویه پاشش که یکی از مشخصههای مهم اسپری است، مورد بررسی قرار گیرد. آزمونها در شرایط دما و فشار محیط انجام شد و عدد وبر در محدوده ۱۹ تا ۱۸۳۰ و نسبت مومنتم سوخت به اکسیدکننده بین ۰/۲ تا ۱۳ بوده است. از آب بهجای اکسیدکننده بهمنظور پیشران مرکزی و از هوا بهجای سوخت بهمنظور پیشران خارجی استفاده شده است. برای اندازهگیری زاویه اسپری و مطالعه اثر پارامترهای مورد نظر بر ساختار اسپری از روش سایهنگاری و عکسبرداری استفاده شده است. همچنین با استفاده از نتایج حاصله، یک رابطه تجربی بین زاویه پاشش و اعداد بدون بعد بهدست آمده و ارایه شده است.
حسام آمیاحمدی، عادل عبادی، سیدمصطفی حسینعلیپور،
دوره ۲۰، شماره ۸ - ( ۵-۱۳۹۹ )
چکیده
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی، برهمکنش حبابهای گازی و قطرات نفتی نقش بهسزایی در تعیین راندمان کلی سیستم بازی میکند. لذا شناخت پارامترهای اثرگذار بر این فرآیندها حایز اهمیت خواهد بود. از اینرو، در مقاله حاضر به بررسی نقش اندازه قطره و حباب بر زمان تخلیه فیلم بینابینی بهدامافتاده بین قطره و حباب پرداخته شد. ضمن این مطالعه شش سری آزمایش در شش اندازه مختلف مورد بررسی قرار گرفت و در طی آنها زمان مورد نیاز جهت تخلیه فیلم، زمان پوشش و زمان شکست فیلم که از جمله زمانهای مشخصه فرآیند ائتلاف هستند، اندازهگیری شد. هر کدام از این سری آزمایشها حداقل پنجبار تکرار شدند. نتایج حاکی از آن بودند که زمان تخلیه مستقل از اندازه قطره و حباب در حال تغییر است. علاوهبر آن، مشاهده شد که در هر اندازه قطره و حباب، زمان تخلیه ناشی از تکرارهای بهدستآمده دارای پراکندگیهای بسیار زیادی هستند که البته این پراکندگیها ناشی از طبیعت پدیده مورد نظر بوده است و این بدان معنا است که پدیدههای میکروسکوپیکی که در فیلم آب و بین سطوح مشترک قطره- حباب رخ میدهند، دارای اثرات بسیار زیادی بر تعیین زمان تخلیه هستند. همچنین ضمن این آزمایش مشخص شد که حجم فیلم بهدامافتاده بین قطره و حباب، تاثیر چندانی بر زمان تخلیه فیلم آب بینابینی نخواهد داشت.
محمدحسین رمضانی، محمد مهدی نوروزی، رضا مداحیان، محمد رضا انصاری،
دوره ۲۱، شماره ۱۱ - ( ۶-۱۴۰۰ )
چکیده
هدف از این پژوهش، ایجاد انواع الگو جریان دوفازی و بدست آوردن نقشه الگو جریان برای دو فاز آب و هوا در یک لوله عمودی از جنس پلکسی گلس شفاف به قطر ۵۰ میلیمتر و طول ۳۹۰ سانتیمتر و محاسبه سرعت میانگین حباب تیلور است. سیستم آزمایشگاهی لازم جهت انجام این پژوهش در آزمایشگاه جریانهای چندفازی دانشگاه تربیت مدرس توسط تیم تحقیقاتی جریانهای چندفازی طراحی و ساخته شده است. سه الگوی جریان حبابی، اسلاگ و متلاطم برای ۳۲۰ سرعت ظاهری مختلف آب و هوا ایجاد و بررسی شدند. برای ایجاد الگوی جریان حبابی در ورودی هوا از یک توزیعکننده هفت طبقه با قابلیت تغییر در تعداد حبابهای تولید شده، استفاده شده است. تاثیر سرعت ظاهری هر فاز بر الگوی جریان مورد ارزیابی قرار گرفت و نقشه الگو جریان برای۳۲۰ داده مختلف رسم شد. به کمک پردازش تصاویر بدست آمده از دوربین سرعت بالا، سرعت میانگین حباب تیلور برای حالتهای جریاتی مختلف به همراه عدم قطعیت در محاسبه سرعت محاسبه شد. همچنین به کمک نتایج بدست آمده برای ۵ سرعت مختلف از فاز مایع نمودار تغییر سرعت متوسط حباب تیلور با افزایش سرعت فاز گازی رسم و با رابطه نیکلین مقایسه شد.
سینا نیکبخت، محمدمهدی هیهات،
دوره ۲۴، شماره ۱۲ - ( ۹-۱۴۰۳ )
چکیده
امروزه یکی از نگرانیهای جامعهی جهانی کمبود آب شیرین میباشد. برای حل بحران کمبود آب شیرین، روشهای مختلفی از جمله استفاده از آب موجود در جریان مهآلود جهت دستیابی به آب شیرین پیشنهاد شدهاست. استحصال آب از مه بهعنوان یک روش پایدار و مؤثر برای تأمین آب شیرین شناخته میشود. در مطالعات، از انواع مختلف المانها جهت جمعآوری آب از جریان مهآلود استفاده شدهاست. یکی از پرکاربردترین المانهای جمعکنندهی مه که در مطالعات مختلف از آنها استفاده شدهاست توریهای بافته شده با شکل هندسی حفرهی مربعی میباشند. از مهمترین معایب این نوع از المانها میتوان به راندمان جمعآوری آب پایین آنها به خصوص در سرعتهای پایین جریان باد اشاره کرد. در این مطالعه جهت بهبود راندمان جمع آوری، دو شکل هندسی حفرهی توری، مثلثی و ششضلعی، پیشنهاد و با توری مربعی معادل از لحاظ ضریب سایه مقایسه شدهاست. بررسیها به صورت تجربی و توسط یک بستر آزمون تجربی که امکان همانند سازی جریان هوای مهالود اتمسفری را فراهم میسازد در دو سرعت جریان هوا صورت گرفته است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که شکل هندسی حفرهی توری یکی از عوامل اثرگذار در نرخ استحصال آب میباشد بهطوریکه استفاده از توری مثلثی و ششضلعی در مقایسه با توری مربعی، حداکثر به ترتیب میتواند نرخ استحصال آب را تا ۶/۱۲ و ۲۹ درصد بهبود ببخشد
مازیار شفائی روشنی، عباس عونی،
دوره ۲۵، شماره ۱ - ( ۱۰-۱۴۰۳ )
چکیده
کیفیت پاشش اسپری در عملکرد سیستمهای احتراقی تاثیر قابل توجهی دارد. اتمایزرهای فشاری-پیچشی به علت سادگی و ارزانی و عملکرد مناسب آنها، بطور گسترده در موتورهای احتراقی مورد استفاده قرار میگیرند. علیرغم مطالعات تجربی بسیار در حوزه اسپری اتمایزرهای فشاری-پیچشی، به دلیل عدم شناخت کامل مکانیزمهای پاشش، هنوز مدل ریاضی جامعی برای پیشبینی مشخصههای اتمایزر ارائه نگردیده و در خصوص تابع توزیع توصیف کننده پراکندگی اندازه قطرات، اتفاق نظر وجود ندارد. در مطالعه حاضر، مشخصههای اصلی اسپری اتمایزرهای فشاری-پیچشی شامل ضریب تخلیه، زاویه مخروط پاشش و توزیع اندازه قطرات، با استفاده از تکنیک سایهنگاری مورد بررسی تجربی قرار گرفت. این مطالعه در طیف گسترده ایی از اعداد رینولدز از ۱۲۵۰ تا۸۵۰۰ در رژیمهای آرام، گذار و اتمیزاسیون، انجام شد. یافتهها نشان داد که با افزایش عدد رینولدز، ضریب تخلیه پس از یک کاهش ناگهانی در شروع مرحله گذار، مجددا افزایش یافته و در رژیم اتمیزاسیون تقریبا ثابت میماند. روند مشابهی برای زاویه مخروط اسپری در سراسر رژیمهای گذار و اتمیزاسیون مشاهده شد. تابع توزیع گاما انطباق مطلوبی را با توزیع اندازه قطرات آزمایشی، در محل نزدیک به رباط ها، در جایی که مکانیسم های شکست اولیه غالب هستند؛ نشان داد. تابع توزیع لاگ-نرمال برازش خوبی با توزیع اندازه قطرات تجربی برای نواحی دور از شکست اولیه ورقه مایع، درجایی که مکانیسمهای شکست ثانویه تأثیر بیشتری بر پراکندگی قطرات دارند؛ نشان داد. یافته های این مطالعه، بینش ارزشمندی را در مورد مشخصههای اسپری اتمایزر فشاری-پیچشی و عدم قطعیتهای مرتبط با آن، ارائه میدهد