۱۳ نتیجه برای مقیمان
محمد مقیمان، سید هادی پورحسینی،
دوره ۱۴، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۳ )
چکیده
استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی پاک دارای رشد روز افزون است. در بسیاری از سیستمهای احتراق صنعتی نظیر کوره¬های صنعتی و بویلرها، سهم بزرگی از انتقال حرارت از طریق تابش انجام می¬شود و استفاده از سوخت گاز طبیعی باعث کاهش انتقال حرارت تابشی در این تجهیزات صنعتی شده و تولید¬کنندگان صنعتی را با مشکلات زیادی روبرو کرده است. افزودن ذرات جامد واکنش دهنده به درون شعله، یکی از روش¬های مورد توجه محققین برای افزایش انتقال حرارت تابشی شعله¬های غیر درخشان نظیر هیدروژن و گاز طبیعی است. در تحقیق حاضر اثر تزریق ذرات پودر زغال سنگ آنتراسیت به شعله¬ دیفیوژن یک مشعل گاز طبیعی¬سوز بر روی ساختار شعله، انتقال حرارت تابشی، توزیع دما و راندمان حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد که تزریق ذرات پودر زغال سنگ آنتراسیت به داخل شعله گاز طبیعی با افزایش ذرات جامد دوده در ساختار شعله، ضمن افزایش سطح واکنشی شعله و بهبود درخشندگی آن، با افزایش ضریب صدور تابش شعله، انتقال حرارت تابشی و راندمان حرارتی آن را به ترتیب %۴۳ و %۲۱ افزایش می¬دهد. این در حالی است که تغییر دمای شعله بسیار ناچیز و حداکثر ۴۷ درجه سانتیگراد است.
سید هادی پورحسینی، محمد مقیمان،
دوره ۱۴، شماره ۱۵ - ( ويژهنامه سوم ۱۳۹۳ )
چکیده
در تحقیق حاضر اثر همسوزی گاز-گازوئیل از طریق تزریق قطرات گازوئیل به درون شعله گاز طبیعی بر درخشندگی و انتقال حرارت تابشی مورد مطالعه قرار گرفته است. تزریق قطرات با استفاده از یک نازل میکرونی تک پاشش با قطر ۱۰۰ میکرومتر و فشار پاشش ۹ بار انجام شده است. برای اندازهگیری تابش درخشانی از یک آشکارساز فوتوولتائیک و برای اندازهگیری تابش کل شعله (ترکیب تابشهای حرارتی و درخشانی) از یک ترموپیل استفاده شده است. از تلفیق خاصیت نورتابی ذرات دوده با روش تصویر برداری مادون قرمز، امکان تعیین توزیع کیفی ذرات دوده به عنوان عنصر اصلی تابشی شعله و خصوصیات ظاهری شعله فراهم شده است. نتایج نشان میدهد که هم-سوزی گاز-گازوئیل با افزایش غلظت ذرات دوده، درخشندگی و سطح شعله را در مقایسه با حالت بدون تزریق به ترتیب ۳۸ و ۲/۵ برابر افزایش میدهد. همچنین در نسبت -همسوزی گازوئیل به گاز %۱۰ (بر مبنای جرمی)، تغییرات دمای شعله فقط ۹۵ درجه سانتیگراد بوده در حالیکه انتقال حرارت تابشی شعله %۵۲ بهبود یافته است. علت اصلی افزایش انتقال حرارت تابشی در همسوزی گاز-گازوئیل افزایش ضریب صدور تابش شعله در ناحیه مادون قرمز طیف امواج الکترومغناطیسی میباشد. این در حالی است که تزریق قطرات گازوئیل آلایندههای CO و NO را در مقایسه با حالت بدون تزریق ۴ و ppm ۳۵ افزایش میدهد؛ اما به دلیل پایین بودن دبی جرمی تزریق، این افزایش در محدوده استاندارد آلایندههای خروجی قرار دارد.
محمد مقیمان، زهره شمس،
دوره ۱۵، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۴ )
چکیده
این مقاله مدلی برای تعیین ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیالها ارائه میکند. در این مدل، تاثیر وجود لایهی بین سطحی در سطح مشترک ذره-سیال و توزیع غیر یکنواخت اندازهی نانوذرات معلق درون سیال در نظر گرفته شده است. مدل ارائه شده شامل اثرات ضریب هدایت حرارتی نانوذره و سیال پایه، درصد حجمی و قطر نانوذرات، دما و حرکت برآونی میباشد. دقت مدل ارائه شده در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی برای نانوسیالهای آب- اکسید آلومینیم، اتیلن گلیکول- اکسید آلومینیم، آب- اکسید مس، اتیلن گلیکول- اکسید مس، اتیلن گلیکول- آلومینیم و آب- دی اکسید تیتانیم ارزیابی شده و تاثیرات دما، قطر و کسر حجمی نانوذرات بر ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که در نظر گرفتن همزمان وجود لایه بین سطحی و توزیع غیر یکنواخت اندازه نانوذرات سبب افزایش دقت مدلسازی میشود و خطای مدل در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی در دسترس حداکثر ۵ درصد است. مقایسه نتایج بهدست آمده از مدل ارائه شده با اطلاعات آزمایشگاهی موجود و سایر مدلها نشان میدهد که نتایج این مدل تطابق خوبی با دادههای آزمایشگاهی داشته و مقادیر دقیقتری نسبت به سایر مدلها ارائه میکند
محمدرضا عرفانیان، محمد مقیمان،
دوره ۱۵، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله مسئله ورود به آب یک پرتابه سه بعدی با دماغه نیمکروی با استفاده از روش آزمایشگاهی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای حل عددی یک مدل سه بعدی از پرتابه با دماغه نیمکروی و در شرایط شش درجه آزادی در نظرگرفته شده است. از الگوریتم کوپل اویلری - لاگرانژی برای در نظر گرفتن برهمکنش بین سیال و سازه (پرتابه) استفاده شده است. از طریق تماس اویلری - لاگرانژی، جسم لاگرانژی (پرتابه) میتواند با ماده اویلری (آب) برهم کنش نماید. همچنین از یک معادله حالت برای بیان رفتار هیدرودینامیکی ماده اویلری استفاده شده است. نتایج حل عددی هم با نتایج آزمایشگاهی موجود مربوط به سقوط کره در مقالات و هم با نتایج آزمایشگاهی کار حاضر که مربوط به پرتابه است، مقایسه شده است. آزمایش برای یک پرتابه با دماغه نیمکروی و در یک تانک آب مجهز به سیتم پرتابگر و دوربین سرعت بالا انجام شده است. نتایج شبیه سازی عددی شامل شکل حباب هوای تشکیل شده و مسیر حرکت پرتابه با نتایج آزمایشگاهی کار حاضر مقایسه شده است. تطابق خوب نتایج عددی و آزمایشگاهی دقت و کاربرد الگوریتم عددی را آشکار میکند. همچنین مشاهده گردید که لحظه وقوع جدایش حباب تابع بسیار ضعیفی از سرعت برخورد است ولی عمق جدایش با افزایش سرعت برخورد، به صورت خطی افزایش مییابد.
علیرضا عرب گلارچه، محمد مقیمان، سید محمد جوادی مال آباد،
دوره ۱۵، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۴ )
چکیده
توربین داریوس یکی از انواع توربینهای بادی محور عمودی است که علیرغم ساختار ساده، تحلیل بسیار پیچیدهای دارد. مکانیزم دینامیکی پیچیده جریان در اطراف این ماشین باعث شده مسئله بهینهسازی آیرودینامیکی آن هنوز یک مسئله باز باقی بماند. در این مقاله از روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه برای محاسبه اثر عوامل ضخامت پره، صلبیت، عدد رینولدز، گام زاویهای و ضریب منظری بر راندمان و گشتاور راهاندازی توربین استفاده شده است. با توجه به اینکه روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه، یک روش نیمه تجربی است، ضرایب برآ و پسآی مقاطع مورد استفاده در زوایای حمله مختلف، با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی موجود وارد کد شده است. نتایج نشان میدهد افزایش ضخامت، عدد رینولدز و صلبیت موجب افزایش قابلیت خود راهاندازی توربین میشود. همچنین افزایش صلبیت موجب کاهش دامنه کاری توربین در سرعتهای مختلف روتور خواهد شد. از طرفی افزایش ضریب منظری منجر به افزایش راندمان بهخصوص در سرعت چرخش میانه میشود. همچنین نتایج نشان میدهند که توربین با صلبیت متغیر (توربین با پره منحنی) میتواند علاوه بر خود راهاندازی بهتر، در دامنه سرعتهای روتور وسیعتری مورد استفاده قرار گیرد. اما بررسی پره با ضخامت متغیر نشان داد، تغییر ضخامت پروفیل در طول پره، تأثیر مثبتی بر خود راهانداز بودن توربین ندارد. افزایش گام زاویهای، تأثیر مناسبی بر عملکرد دارد. مقایسه نتایج مطالعه حاضر با نتایج تجربی نشان میدهد کد استفاده شده از دقت مناسبی برخوردار است، اما با بالاتر رفتن سرعت دورانی روتور از سرعت دورانی نامی دقت این روش کاهش مییابد.
هدی اصلانی، محمد مقیمان،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله اثر افزودن نانوذرهی تیتانیا بر رفتار انجمادی نانوسیال در غلظتهای جرمی ۰,۰۱%، ۰.۰۲% و ۰.۰۴% مورد مطالعه قرار میگیرد. در این ارتباط، شاخصههای مهم در انجماد شامل درجه فراسرمایش، زمان انجماد، دمای تشکیل هسته و دمای تغییر فاز به روش آزمایشگاهی اندازهگیری شدهاست. برای انجام آزمایشات از دستگاه مولد سرما برپایهی سیکل تبرید تراکمی استفاده شدهاست. نتایج آزمایش نشان میدهد افزودن نانوذرات اثر قابل توجهی بر بهبود رفتار انجمادی سیال پایه دارد؛ بهطوریکه مقایسه نتایج فرایند انجماد سیال پایه و نانوسیال نشان میدهد که حضور نانوذرات در سیال موجب کاهش قابل توجه زمان انجماد و درجه فراسرمایش و افزایش دمای تشکیل هستهی سیال پایه میگردد. در مقایسه با آب دیونیزه، غلظت ۰.۰۴% جرمی نانوذره سبب کاهش ۷۰% زمان انجماد، کاهش ۶۹% در درجه فراسرمایش و افزایش ۲۹ درصدی در دمای تشکیل هسته شده است. نتایج همچنین نشان میدهد که شار حرارتی برداشتشده در فرایند انجماد نانوسیال تیتانیا بیش از شار حرارتی سیال پایه میباشد. همچنین در این تحقیق، نتایج آزمایشگاهی میزان کسر جرمی گذرای مایع در زمان انجماد درمقایسه با نتایج بدست آمده از منطق فازی مورد بررسی قرارمیگیرد. براساس نتایج حاصل از مدلسازی، منطق فازی روش قابل اطمینان در ارائهی نتایج کسر جرمی گذرای مایع در زمانهای مختلف میباشد. ارزیابی دقت مدل ارائه شده در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد میانگین خطای نسبی منطق فازی در غلظتهای ناچیز، کمتر است.
علیرضا عرب گلارچه، محمد مقیمان، سید محمد جوادی مال آباد،
دوره ۱۵، شماره ۱۲ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
توربین بادی داریوس برخلاف توربینهای محورافقی با مشکل خود راهاندازی و نوسان بالا در گشتاور خروجی مواجه است. محاسبه شتاب و گشتاور نوسانی توربینهای بادی محورعمودی، به دلیل نیاز به تکنیکهای مبتنی بر شبکهبندی و حل همزمان معادلات اویلری حاکم بر جریان سیال و معادلات لاگرانژی حاکم بر بدنه صلب توربین، از پیچیدگی و محاسبات بالایی برخوردار بوده و تابعی از ممان اینرسی توربین است. اما در بیشتر مطالعات پیشین بدون توجه به این اثر، سرعت زاویهای توربین ثابت فرض شده است. در این مطالعه با محاسبه برآیند نیروهای آیرودینامیکی ناشی از باد و نیروهای خارجی ناشی از اصطکاک و ژنراتور، از قانون دوم نیوتن، شتاب، و با انتگرالگیری از آن در گامهای زمانی، سرعت و موقعیت توربین محاسبه میشود. معادلات حاکم بر سیال بر اساس روش حجم محدود گسسته و توسط الگوریتم پیزو حل شده است. شبیهسازی بهصورت غیرپایا و از شبکه پویا برای بررسی حرکت روتور استفاده شده است. نتایج توانسته اثر متقابل جریان باد و تیغههای صلب در روند افزایش سرعت توربین را بررسی و حرکت روتور را از لحظه سرعت صفر تا زمانی که توربین به سرعت حدی خود میرسد شبیهسازی کند. علل کاهش گشتاور در سرعت دورانی پایینتر از حد بهینه بررسی و نشان داده شده واماندگی بالا و گریز جریان از داخل روتور بدون برخورد با تیغهها، در سرعتهای دورانی پایین، موجب افت توان تولیدی میشود. ممان اینرسی نقش مهمی بر فرکانس و دامنهی سرعت زاویهای، نوسانات گشتاور خروجی و توان خروجی توربین داشته که در تحلیل پدیده خستگی از اهمیت زیادی برخوردار است.
امیررضا مقیمان، انوشیروان فرشیدیان فر، حمید معین فرد،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله با اندازه گیری آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، اثر فرکانس، ارتفاع و طول موج امواج گرانشی پیشرونده بر ارتعاشات و انرژی دریافتی سامانههای نوسانی بریستول با یک و دو درجه آزادی به عنوان مبدل انرژی در عمقهای مختلف آب مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایشها در یک کانال مجهز به سامانه موجساز بالهای که دارای وسایل اندازهگیری مشخصات موج میباشد، انجام شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار کامسول که توانایی شبیهسازی برهمکنش محیطهای فیزیکی را دارد برای جریان آشفته صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی به دست آمده از این مطالعه با هم و نیز مقایسه آنها با نتایج سایر محققین در بازه وسیعی از پارامترهای امواج تطابق مطلوبی را نشان میدهد. نتایج به دست آمده نشان میدهد که تغییر عمق اجسام غوطهور از سطح آزاد آب اثر قابل توجهی بر رفتار ارتعاشی آنها دارد بطوریکه با افزایش عمق، دامنه نوسانات جسم به یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش مییابد. نتایج همچنین بیانگر اثر متفاوت عمق نسبی آب بر بازده سامانههای یک و دو درجه آزادی میباشد، بطوریکه افزایش عمق نسبی آب موجب افزایش بازده سامانههای یک درجه آزادی عمودی میگردد در حالیکه تاثیر قابل توجهی بر بازده سامانههای دو درجه آزادی ندارد. نتایج نشان میدهد که برای یک ارتفاع ثابت آب داخل کانال، افزایش فرکانس موجساز موجب افزایش ارتفاع و نیروی امواج تولیدی و در نتیجه افزایش دامنه ارتعاشات جسم غوطهور در دو راستای عمودی و افقی میگردد.
حامد مصلحی، حمید نیازمند، محمد مقیمان،
دوره ۱۶، شماره ۱۳ - ( ويژهنامه مقالات کنفرانس ۱۳۹۵ )
چکیده
ندا رجبی، محمد مقیمان،
دوره ۱۷، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مطالعه شبیهسازی عددی کوره فلش ذوب مس، با هدف بررسی آلایندههای حاصل از احتراق کنسانترههای سولفیدی و سوخت کمکی انجام شد. این شبیهسازی با استفاده از روش اویلری برای فاز پیوسته جریان و روش لاگرانژی برای فاز گسسته ذرات صورت گرفته است. برای مدلسازی جریان احتراقی و اعمال اثرات آشفتگی بر نرخ واکنشهای شیمیایی از ترکیب مدلهای تابع توزیع چگالی احتمال (pdf) و k-ε، RNG استفاده شده است. با توجه به شرایط ترمودینامیکی کوره ذوب فلش، احتراق گوگرد موجود در ذرات کنسانتره به صورت انفجاری و با تشعشع زیاد صورت میگیرد. محاسبه اثرات انتقال حرارت تابشی با استفاده از مدل تشعشع مختصات گسسته (DOM) انجام شده است. نتایج شبیهسازی عددی نشان می دهد در شرایط احتراقی با هوای اضافی و در دماهای نسبتا بالا (>۱۲۷۳K) مقدار قابل توجهی از گوگرد به گاز SO۲ تبدیل و در نقاط سردتر بخشی از گاز SO۲ به SO۳تبدیل میشود. در مناطقی از کوره که با کمبود اکسیژن همراه است، کسر جرمی گاز SO و نیز مقدار گوگرد نسوخته افزایش پیدا میکند. نتایج همچنین نشان می دهد با افزایش مقدار گوگرد موجود در ذرات کنسانتره به علت افزایش شدت تابش، بیشینه دمای کوره کاهش و کمینه دمای آن افزایش مییابد و درنتیجه توزیع دمای کوره یکنواخت تر میشود. این رفتار اثر زیادی بر کاهش انتشار آلاینده NOx دارد.
مهدی بقراطی، محمد مقیمان، سید هادی پورحسینی،
دوره ۱۷، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۶ )
چکیده
حضور ذرات و اتمهای کربن در احتراق سوختهای فسیلی، نقش مهمی در انتقال حرارت تابشی و رفتار احتراقی شعلهها دارد. افزایش کربن در شعله میتواند بهوسیله استفاده از سوختهای سنگینتر (با نسبت جرمی C/H بزرگتر) یا بهوسیله تزریق ذرات کربن به سوختهای سبکتر انجام شود. در این پژوهش اثر افزودن غلظتهای مختلف نانو لوله کربنی چند دیواره با گروه عاملی هیدروکسیل (OH) در سوخت هیدرو کربنی مایع بر توزیع دما و تابش حرارتی شعله اندازهگیری شده است و نتایج با رفتار احتراقی سوختهای مایع با C/H مختلف مقایسه شده است. برای اندازهگیری تابش درخشانی (طیف مرئی) و تابش حرارتی (طول موجهای تابشی مرئی و مادون قرمز) به ترتیب از یک لوکسمتر و ترموپیل استفاده شده است. توزیع دما با استفاده از تصویر برداری حرارتی و غلظت ذرات دوده با توجه به طول موج تابش حاصل از احتراق آنها اندازهگیری شده است. نتایج نشان میدهد، افزایش کربن به صورت نانوذرات، موجب افزایش سرعت واکنشها، کاهش طول شعله، افزایش دما و افزایش تابش حرارتی و افزایش کربن به صورت سوخت سنگینتر (C/H بیشتر) موجب کندی احتراق، افزایش طول شعله، افزایش دما و افزایش تابش حرارتی میگردد. استفاده از سوخت نانوسیال با کسر جرمی ۰,۰۱ درصد نانوذرات در سوخت پایه با C/H=۵.۴۶، موجب افزایش تابش حرارتی به میزان ۳.۴ درصد میشود. این میزان افزایش با افزایش تابش حرارتی در سوخت هیدروکربنی با C/H=۵.۵۲ برابری میکند. افزایش غلظت نانوذرات موجب افزایش سینتیک شیمیایی، افزایش دما و تابشهای حرارتی و درخشانی میشود و نقطه بیشنه دما در شعله به ابتدای شعله نزدیکتر میگردد.
محمدرضا عرفانیان، محمد مقیمان،
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله جریان سوپرکاویتاسیون گازدهی شده بر روی یک مدل پرتابهای در شرایط پایدار با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی در نرم افزار تجاری سی اف ایکس و بکارگیری مدل آشفتگی کی-اُمگا اس-اس-تی و تکنیک حجم سیال به صورت سهبعدی شبیه سازی شده است. به منظور صحت سنجی مدل عددی، ابعاد کاویتی گازدهی شده حاصل از نتایج شبیهسازی با دادههای آزمایشگاهی موجود، مقایسه و دقت حل عددی مشخص شده است. نتایج عددی نشان میدهد که در یک عدد فرود ثابت و با افزایش ضریب نرخ دمش گاز، ابعاد کاویتی گازدهی شده در ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به یک مقدار بحرانی تقریباً ثابت میماند. همچنین مشاهده شده است که در کاویتیهای بزرگتر، اثر نیروی جاذبه موجب انحراف قسمت انتهایی کاویتی به سمت بالا میشود. نتایج نشان میدهد که با افزایش ضریب نرخ دمش گاز، الگوی خروج گاز از انتهای کاویتی از حالت جت بازگشتی به حالت گردابه دوقلو تبدیل میشود. تغییرات ضریب نرخ دمش گاز بر حسب طول کاویتی تابعی از عدد فرود جریان کاویتاسیونی بوده و مقدار بحرانی ضریب نرخ دمش گاز بر حسب عدد فرود جریان بهصورت خطی افزایش پیدا میکند.
ندا رجبی، محمد مقیمان،
دوره ۱۹، شماره ۱۲ - ( آذر ۱۳۹۸ )
چکیده
احتراق همزمان زیستتوده و سوختهای فسیلی در کورههای صنعتی روشی مناسب برای کاهش اثرات زیستمحیطی ناشی از فعالیت بشر، با سرمایهگذاری قابل قبول است. در این مقاله نتایج حاصل از شبیهسازی عددی احتراق همزمان کنسانترههای سولفیدی و سه سوخت کمکی شامل گازوئیل، نفت و زیستتوده خاکاره در کوره فلش ذوب مس با هم مقایسه شدهاند. برای مدلسازی جریان آشفته و فرآیند احتراق به ترتیب از مدلهای RNG,k-ε و تابع چگالی احتمال (pdf) استفاده شده است. این مطالعه با هدف بررسی توزیع دمای کوره و آلایندههای احتراقی انجام شده است. نتایج شبیهسازی عددی نشان میدهد که دمای شعله حاصل از احتراق گازوئیل و خاکاره به عنوان سوخت کمکی به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار را دارد. وجود نیتروژن در ترکیب شیمیایی خاکاره منجر میشود در احتراق زیستتوده علیرغم دمای پایین شعله، کسر جرمی آلاینده NOx افزایش مییابد. همچنین در احتراق خاکاره با وجود اکسیژن زیاد، مقدار تولید آلایندههای گوگردی SO۲ در نواحی دما بالای کوره و SO۳ در نواحی دما پایین مشعل سوخت کمکی افزایش مییابند. زیرا SO۲ در دماهای نسبتاً بالا (K۱۲۷۳>) و در شرایط غنی از اکسیژن و گونه SO۳ در دماهای نسبتاً پایین با وجود اکسیژن اضافی تشکیل میشود. مقدار تولید آلاینده CO در احتراق خاکاره نسبت به مقدار حاصل از احتراق گازوئیل و نفت بسیار ناچیز است.