۹۳ نتیجه برای کانال
محمد واعظی، مهرداد رئیسی دهکردی،
دوره ۱۷، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله به بررسی عملکرد مدل اغتشاش k-ε غیرخطی عدد رینولدز پایین در پیش بینی جریان آشفته در کانال U شکل سه بعدی مربوط به مسیر خنک کاری داخلی پره ی توربین گازی پرداخته می شود. به منظور مدل سازی میدان اغتشاش از مدل های اغتشاشی k-ε خطی عدد رینولدز پایین، مدل ناحیه ای k-ε/۱-eq. و مدل غیرخطی عدد رینولدز پایین استفاده گردیده است. نتایج محاسبات نشان می دهد که مدل های خطی و ناحیه ای در پیش بینی پروفیل های سرعت و تنش های رینولدز مشابه عمل می کنند و در بخش هایی از ناحیه ی جدایش جریان، تنش های رینولدز را بیشتر از مقدار واقعی پیش بینی می کنند اما مدل غیرخطی عملکرد بهتری را در پیش بینی پروفیل های سرعت و تنش های رینولدز در بیشتر مناطق از جمله ناحیه ی جدایش نشان می دهد. همچنین هر سه مدل خطی، غیرخطی و ناحیه ای تقریباً پیش بینی مشابهی در مورد نقطه ی جدایش جریان داشته اند ولی مدل غیرخطی در پیش-بینی سطوح تنش های رینولدز و نحوه ی تغییرات آن از سطح داخلی به سمت سطح خارجی عملکرد بهتری نسبت به مدل های ناحیه-ای و خطی داشته است و نقاط مربوط به بیشینه ی تنش های رینولدز را خصوصاً در صفحه ی نزدیک به دیواره بهتر پیش بینی کرده است.
یاسر بساطی، امید رضا محمدی پور، حمید نیازمند،
دوره ۱۷، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۶ )
چکیده
در این تحقیق اثرات توزیع پتانسیل سطحی ریزمجرا و تغییرات هندسی آن بر میزان اختلاط در جریان های الکترواسموتیک مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه های مورد بررسی شامل کانال های مستقیم، همگرا، واگرا و همگرا-واگرا است. شبیه سازی جریان الکترواسموتیک با تکیه بر حل معادلات ناویر-استوکس و نرنست – پلانک برای محاسبه توزیع میدان سرعت و بار الکتریکی به کمک روش عددی شبکه بولتزمن صورت گرفته است. صحت شبیه سازی با مقایسه میان حل عددی بدست آمده از روش شبکه بولتزمن و حل تحلیلی موجود در شرایط بارگذاری یکنواخت مورد ارزیابی قرار گرفته است و در نهایت میدان جریان و پدیده اختلاط در حضور بارگذاریهای ناپیوسته سطحی به منظور دست یابی به الگوی اختلاطی مناسب بررسی شده است. نتایج عددی حاکی از بهبود قابل ملاحظه اختلاط در ریز مجراهای همگرا است که در عین حال با کاهش نسبتاً زیاد دبی همراه بوده است و بالعکس استفاده از میکروکانال‌های واگرا منجر به افزایش دبی و کاهش اختلاط شده است. از این رو با استفاده از هندسه‌های همگرا - واگرا می‌توان به تعادل مناسبی از دبی و راندمان اختلاط دست یافت. نتایج عددی نشان میدهد که استفاده از ریزمجرای همگرا – واگرا سبب ایجاد راندمان اختلاط ۹۰٪ همراه با دبی مناسب در مقایسه با ریز مجرای واگرا- همگرا میشود.
حمیدرضا ارمگان، روح اله رفعی،
دوره ۱۷، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مطالعه، عملکرد میکروکانال چاه گرمایی با دیواره‌های فوق آب‌گریز برای نسبت‌های مختلف همگرایی دیواره‌های کانال مقایسه شده است. بدین منظور، معادلات سه‌بعدی ناویر-استوکس و معادله‌ی انرژی با شرایط مرزی لغزش سرعت و پرش دما با روش حجم محدود حل می‌شوند. سپس برای یک توان پمپاژ ثابت، به بررسی تغییرات مقاومت حرارتی چاه گرمایی با تغییر تعداد کانال و ضرایب همگرایی عرضی و ارتفاع کانال، پرداخته میشود. نتایج نشان میدهد که در صورت استفاده از دیواره‌های فوق آب‌گریز، نسبت بهینه همگرایی عرضی کانال، بزرگتر از حالتی است که از دیواره‌های آب‌دوست استفاده شود. در صورت لغزش مایع بر روی دیواره، تأثیر تعداد میکروکانالها بر عملکرد چاه گرمایی افزایش مییابد. این موضوع کاهش اثر همگرایی عرضی کانال را به دنبال خواهد داشت. همچنین مشخص شده است که در صورت استفاده از دیواره‌های فوق آب‌گریز، تعداد بهینه‌ی کانال‌ها افزایش مییابد، تا با کاهش کوچک‌ترین بعد کانال، به افزایش اثر لغزش سطحی کمک کند. درنهایت، نشان داده شده است که برای توان پمپاژ ۰,۰۵ وات، استفاده از چاه گرمایی با میکروکانال‌های همگرا و فوق آب‌گریز، در مقایسه با میکروکانال‌های مرسوم، کاهش ۲۸ درصدی مقاومت حرارتی کلی را به همراه خواهد داشت. درواقع افزایش دبی جریان به‌واسطه‌ی استفاده از کانالهای همگرا با دیواره‌های فوق آب‌گریز بر اثر نامطلوب پرش دمایی بر انتقال حرارت غلبه کرده و بهبود قابل‌توجه عملکرد چاه گرمایی را به دنبال خواهد داشت.
الیاس لار کرمانی، احسان روحی،
دوره ۱۷، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۶ )
چکیده
مدلسازی مناسب مقیاس‌های زیرشبکه‌ای در تعیین دقت محاسبات روش شبیهسازی گردابه‌های بزرگ در تحلیل جریان‌های آشفته از اهمیت به‌سزایی برخوردار است. در سال‌های اخیر، شاخه جدیدی از مدل‌های زیرشبکه‌ای موسوم به مدل‌های گرادیانی در محاسبه تانسور تنش و بردار شار حرارتی مقیاس‌های زیرشبکه‌ای توسعه یافته‌اند و در روش شبیهسازی گردابه‌های بزرگ مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در این پژوهش، برای اولین بار معادلات مدل زیرشبکه‌ای گرادیانی تنظیم‌شده در نرمافزار اپن‌فوم پیاده‌سازی شده و ایده تصحیح حلگر پیمپل‌فوم برای بهبود دقت نتایج مدل مذکور استفاده شده است. این مدل بر مبنای بسط سری تیلور تنش مقیاس‌های زیرشبکه‌ای بنا شده است و از فرضیه تعادلی محلی به منظور ارزیابی انرژی جنبشی مقیاس‌های زیرشبکه‌ای استفاده میکند. برای ارزیابی دقت مدل گرادیانی تنظیم‌شده و تغییرات اعمال شده در حلگر پیمپل‌فوم، شبیهسازی جریان کانال آشفته در عدد رینولدز اصطکاکی ۳۹۵ با استفاده از نرمافزار متن باز اپن‌فوم انجام شده و نتایج روش فوق با داده‌های شبیهسازی عددی مستقیم و دیگر مدل‌های مختلف زیرشبکه‌ای مانند مدل اسماگرینسکی، اسماگرینسکی دینامیکی و دیردورف مقایسه شده است. نتایج نشان میدهد که مدل گرادیانی تنظیم‌شده کمیت‌های آشفتگی مرتبه اول و مرتبه دوم را با دقت بالایی بازیابی میکند.
مصطفی نبی پور، سید علی اکبر صالحی نیشابوری، سید حسین مهاجری، امیر رضا زراتی، محمد ضابطیان طرقی،
دوره ۱۷، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۶ )
چکیده
در کانالهای مرکب علاوه بر جریان برشی ناشی از کف (جریان لایه مرزی)، نیروهای دیگری توسط انتقال مومنتم بین کانال اصلی و سیلابدشتها (لایه برشی آزاد) نیز ایجاد میشود. به‌دلیل وقوع چنین انتقال مومنتومی، جریان سه‌بعدی پیچیده‌ای در کانال مرکب شکل می‌گیرد. پژوهش‌های پیشین نشان داده است که با کاهش عمق جریان در سیلابدشت بر شدت جریان های ثانویه و بنابراین پیچیدگی‌های جریان افزوده میشود، که این پیچیدگی‌ها به خوبی تبیین و توصیف نشده است. به‌منظور بررسی ساختار جریان آشفته با عمق کم آب در سیلابدشت، میدان جریان در یک کانال مرکب با دیواره‌های قائم به روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات اندازه‌گیری شده است. بررسی نتایج مطالعه حاضر نشان میدهد که حداکثر سرعت طولی در کانال اصلی در زیر تراز سیلابدشت رخ میدهد. متفاوت با پژوهش‌های پیشین در کانال مرکب با دیواره میانی مایل که توزیع عمقی شدت‌های آشفتگی در کانال اصلی دارای دو رفتار متفاوت در دو ناحیه پایین و بالای تراز سیلابدشت است، در مطالعه حاضر برای پروفیل شدت آشفتگی طولی و تنش برشی رینولدز در عمق، سه رفتار متفاوت (کاهشی و یا افزایشی) و برای شدت آشفتگی قائم چهار رفتار متفاوت مشاهده شد. از تغییرات سرعت برشی بستر در عرض کانال می‌توان دریافت که سرعت برشی در سیلابدشت تقریباً ثابت است و با نزدیک شدن به ناحیه اندرکنش افزایش مییابد.
محمد هنرپیشه، هادی منصوری، سعید ساکی انتظامی،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
فرآیند نورد در کانالهای هم مقطع زاویه دار یکی از جدیدترین روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید میباشد که موجب تغییر خواص مکانیکی و فیزیکی ورق‌های فلزی میشود. در این مقاله به بررسی اثرات فرآیند نورد در کانالهای زاویه‌دار بر رفتار خوردگی مس خالص تجاری شده پرداخته شده است. برای این منظور، عملیات ایکر در پنج پاس به انجام رسید. همچنین جهت بررسی نرخ خوردگی نمونه‌های تا پنج پاس ایکر شده از جنس مس خالص تجاری، روش‌های امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج حاکی از تأثیر مخرب فرآیند، بر مقاومت در برابر خوردگی نمونه‌ها میباشد. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که با افزایش تعداد پاس خوردگی سطحی افزایش یافته و در پاس‌های بالا خوردگی حفره‌ای به وضوح قابل رویت میباشد. همچنین با افزایش تعداد پاس خوردگی به صورت یکنواخت دیده میشود و از حالت موضعی خارج شده است. بطور کلی از پاس اول به پاس دوم میزان خوردگی بیشتر بوده و قطر و عمق حفرات ناشی از خوردگی بیشتر و به تعداد بیشتر مشاهده می‌گردد. در نمونه سه پاس ایکر شده میزان خوردگی افزایش یافته و نوع خوردگی ترکیبی از خوردگی یکنواخت و خوردگی حفره‌ای میباشد.
مجتبی طحانی، وحید اصفهانیان، محمد فریدون نژاد،
دوره ۱۷، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۶ )
چکیده
در پژوهش‌های مرتبط با توربین‌های دارای کانال به‌منظور لحاظ کردن اثرات کانال، روند حل اغلب وابسته به پارامترهای برخاسته از تست‌های تجربی و یا دینامیک سیالات محاسباتی است. در پژوهش حاضر هدف ارائه روشی به منظور در نظرگرفتن اثرات کانال جریان و همچنین هاب توربین بر عملکرد توربین بادی، بدون نیاز به تست‌های هزینه‌بر تجربی و شبیه‌سازی‌های عددی زمان‌بر است. بدین منظور از روش جریان پتانسیل استفاده میشود و تنها ضرایب برآ و پسا به عنوان ورودی مساله در نظر گرفته می‌شوند. روش گردابه‌های سطح و تئوری خط برآزا بر پایه قانون بایوت-ساوارات به عنوان روش‌های عددی به منظور تحلیل عملکرد توربین بادی محور افقی دارای کانال استفاده شده‌اند. با استفاده از نرم افزار متلب الگوریتم ارائه‌شده برنامه‌نویسی شدهاست. اعتبارسنجی روش با استفاده از نتایج تجربی توربین بادی محور افقی دارای کانال دانکی انجام شدهاست. نتایج بدست آمده تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی موجود در مراجع دارند. به منظور نشان دادن تاثیر کانال بر عملکرد توربین بادی، توان خروجی توربین دارای کانال با توان خروجی همان توربین در حالت بدون کانال مقایسه شدهاست. منحنی توان نشان‌دهنده افزایش توان خروجی در حالت دارای کانال است.
علیرضا با صحبت نوین زاده، محسن حیدری، محمدرضا یاسری،
دوره ۱۷، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله، به طراحی کنترل‌کننده غیرخطی یک وسیله پرنده فرضی به روش کنترل تطبیقی بدون مدل پرداخته شده است. پیشرفت صنایع در دهه اخیر باعث پیچیده شدن و بزرگ شدن دستگاه‌ها و فرآیندهای مورداستفاده در آنها شده است به همین دلیل یکی از مشکلات اساسی صنایع، مدلسازی این دستگاه‌ها و فرآیندها است که بیشتر آنها از کنترل‌کننده تام به خاطر سادگی، عدم نیاز به طراحی خاص و حجم محاسبات کم استفاده می‌کنند. یکی از راهکارهای حل مشکلات ناشی از مدلسازی استفاده از روش‌های داده محور است، یکی از این روش‌ها که تنها با استفاده از داده‌های برخط سیستم عمل میکند، کنترل تطبیقی بدون مدل است. این روش دارای ویژگی-های منحصربه‌فردی مانند عدم نیاز به شناسایی سیستم، برخط بودن تخمین پارامترها و وضعیت سیستم، ساختار ساده و تطبیقی، حجم محاسباتی کم نسبت به دیگر روش-های کنترل داده محور برخط و عدم وابستگی کامل به ساختار و دینامیک سیستم است که آن را برتر از سایر روش‌های داده محور کرده است. در این مقاله سه شکل این روش بر روی کانال پیچ یک پرنده غیرخطی پیاده‌سازی و با کنترل کننده تام مقایسه شده است. مقایسه پایداری این کنترل‌کننده و کنترل کننده تام با اعمال نویز و عدم قطعیت به سیستم انجام شده است و در نهایتا برای کاملا صنعتی شدن این بررسی، سیستم همراه با عملگر درجه یک در نظر گرفته شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می-دهد شکل کامل کنترل تطبیقی بدون مدل دارای پاسخی به‌مراتب بهتر نسبت به کنترل‌کننده تام است.
محمدعلی کاظمی، رحمن سیفی،
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
چکیده
در این پژوهش اثر تغییر شکل‌های پلاستیک شدید ناشی از فرآیند پرس در کانالهای زاویه دار مساوی (ECAP) بر رشد ترک خستگی، خواص مکانیکی، بافت، زبری و استحکام شکست آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۳ مورد مطالعه قرار گرفته است. اندازه متوسط دانه‌ها پس از فرآیند به کمتر از ۱۰۰nm رسید. آنالیز بافت فلز قبل و بعد از فرآیند بررسی و مقایسه شده است. رشد ترک خستگی تحت بارهای با دامنه بار متفاوت و نسبت بار یکسان در نمونه‌های پرس شده مطالعه شده و نتایج با حالت نمونه اولیه مقایسه شده است. تنش تسلیم و نهائی به ترتیب ۲۳۰ و ۷۹ درصد افزایش یافتند. پس از چهار پاس، افزایش طول از ۱۶,۶% به ۷% کاهش یافت. نرخ رشد ترک خستگی پس از پاس اول فرآیند افزایش یافت. ضرائب معادله پاریس قبل و بعد از فرآیند تغییر نمود اما برای دامنه بارهای مختلف بدون تغییر باقی ماند. استحکام شکست پس از پاس اول فرآیند کاهش و در پاس‌های بعدی افزایش یافت. استحکام شکست در مود ترکیبی پس از فرآیند کاهش یافت. از میکروسکوپ نیروی اتمی برای محاسبه زبری استفاده شد. تصاویر SEM برای مطالعه سطوح شکست تهیه شدند. در سطوح شکست نرم، حفره‌های بزرگ قبل از فرآیند و حفره‌های کوچکتر پس از فرآیند مشاهده شدند.
امیرپویان ظهیری، احسان روحی،
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
چکیده
مدل‌های زیرشبکه‌ای با کمترین اتلافات، یک جایگزین ساده برای مدل‌های اسماگورینسکی برای اعمال اثر مقیاس‌های زیرشبکه‌ای در روش شبیهسازی گردابه‌های بزرگ می-باشند. اخیرا یک عضو جدید از این خانواده با نام مدل زیرشبکه‌ای غیر همسانگرد با کمترین اتلافات معرفی شده است. مدل غیر همسانگرد با کمترین اتلافات از نوع مدل‌های زیرشبکه‌ی لزجت-گردابه‌ای و استاتیکی میباشد و علاوه بر اینکه دارای هزینه‌ی محاسباتی کمتری در مقایسه با مدل اسماگورینسکی دینامیکی میباشد، قادر است اثر جهات مختلف را در محاسبه‌ی تنش‌های زیرشبکه‌ای در نظر بگیرد و همچنین قادر به تحلیل جریان‌های در حال گذار از حالت لایه‌ای به آشفته نیز میباشد. در مطالعه حاضر، مدل زیر شبکه‌ای مذکور برای اولین بار در نرمافزار مرجع باز اپن‌فوم اعمال شده است و عملکرد آن در پیش‌بینی رفتار جریان در داخل یک کانال با جریان هوای حرکت داده شده توسط اختلاف فشار ارزیابی شده است. دقت مدل موردنظر در اعداد رینولدز مختلف شامل جریان‌های درحال گذار و کاملا اغتشاشی بررسی و نتایج حاصل با نتایج مدل اسماگورینسکی دینامیکی و شبیهسازی عددی مستقیم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که این مدل زیرشبکه‌ای در گستره‌ی وسیعی از اعداد رینولدز دارای دقت بسیار بالایی در محاسبه‌ی پروفیل‌های سرعت لایه‌ی مرزی و کمیت‌های اغتشاشی مرتبه‌ی اول و دوم میباشد.
آرمان عصائیان، رمضانعلی جعفری تلوکلائی، مریم عابدی، مصطفی عطار،
دوره ۱۸، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۷ )
چکیده
امروزه تامین انرژی مورد نیاز بشر به معضلی حیاتی برای بشر تبدیل شده است. همچنین با توجه به افزایش روزافزون جمعیت و پیشرفت صنعت در سراسر جهان، بشر به زودی با خطر آلودگی محیط زیست و اتمام منابع انرژی تجدیدناپذیر مواجه خواهد شد. راه حل مشکلات مربوطه این است که سهم منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر در مصرف انرژی بشر را افزایش داده تا به این وسیله سهم منابع انرژی فسیلی در مصرف انرژی بشر کاهش یابد. یکی از پاک‌ترین انواع انرژی‌های تجدیدپذیر، انرژی نامحدود و گسترده در جریان سیال در محیط‌هایی از قبیل اقیانوس‌ها، دریاها، رودخانه‌ها و کانال‌ها میباشد. در کار حاضر مطالعاتی بر روی جذب انرژی حاصل از جریان سیال به صورت موج به وسیله یک صفحه انعطاف‌پذیر در یک کانال انجام شده است. یک صفحه طویل با عرض و ضخامت محدود قرار گرفته در کف یک کانال جهت جذب انرژی امواج گرانشی سیال مورد بررسی قرار گرفته است. صفحه مذکور بر روی بستر ویسکوالاستیک قرار دارد که رفتاری خطی از خود نشان می‌دهند. معادلات وابسته سیال و صفحه مورد تحلیل قرار گرفته و مشخصات ارتعاشی سطح سیال و صفحه محاسبه شده است. همچنین در انتها تجزیه و تحلیل مناسبی برای جذب انرژی امواج توسط صفحه انجام شده است.
محمد فضلی، مهرداد رئیسی دهکردی،
دوره ۱۸، شماره ۵ - ( ۶-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله به بررسی عملکرد سه مدل اغتشاشی k-ε ناحیه‌ای، k-ε رینولدز پایین خطی و k-ε رینولدز پایین غیرخطی در پیش-بینی جریان و انتقال حرارت داخل کانال حفره‌دار پرداخته شده است. همچنین اثر اعمال ترم NYP به جای ترم اصلاح مقیاس طول YAP مورد مطالعه قرار گرفته است. حفره‌ها تجهیزات انتقال حرارتی هستند که در پره‌های توربین گاز به کار می‌روند تا میزان انتقال حرارت را بالا ببرند. این تجهیزات بصورت مانعی در برابر جریان قرار نمی‌گیرند، بنابراین افت فشار زیادی را ایجاد نمی-کنند. در این پژوهش به منظور حل معادلات حاکم بر جریان و انرژی از روش حجم محدود به همراه الگوریتم سیمپل استفاده شده است. نتایج بدست آمده با ترم اصلاح YAP حاکی از آن است که مدل غیرخطی نسبت به مدل‌های ناحیه‌ای و خطی، جریان چرخشی بزرگتری را درون حفره پیش‌بینی میکند. همچنین شدت برخورد و جهش جریان در این مدل از دو مدل دیگر بیشتر است. با مشاهده نتایج انتقال حرارت درمی‌یابیم که مدل ناحیه‌ای، میزان انتقال حرارت را کمتر از نتایج تجربی بدست میآورد. با اعمال مدل خطی، نتایج بهتری از انتقال حرارت در داخل حفره و لبه عقبی آن ارائه می‌گردد. نسبت به این دو مدل، مدل غیرخطی هم در لبه عقبی حفره و هم در فضای صاف بین حفره‌ها پیش‌بینی بهتری را بدست میآورد. در مقایسه با نتایج بالا، اعمال ترم NYP به جای ترم YAP در مدل‌های خطی و غیرخطی، باعث ارائه نتایج دقیق‌تری از انتقال حرارت در راستای عرضی و لبه عقبی حفره می‌گردد.
دوره ۱۸، شماره ۶ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
کانال‌ها و رودخانههای عریض به جهت داشتن نسبت عرض به عمق جریان،b/h، زیاد، خصوصیات هیدرولیکی متفاوت‌تری نسبت به کانالهای روباز معمولی دارند. در این تحقیق با استفاده از یک مدل فیزیکی صحرایی، کانالی عریض به طول ۶۰ متر و عرض ۵/۱ متر که دارای نسبت عرض به عمق جریان بین ۱۲ تا ۵۶ است، مشخصات هیدرولیکی کانال های عریض با جداره ثابت بتنی، شامل الگوی جریان، منحنی دبی- اشل و مقاومت جریان مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس مقادیر اعداد بی بعد فرود، رینولدز و رینولدز برشی جریان بدست آمده، مشخص گردید که رژیم جریان از نوع زیربحرانی- آشفته است. طبق نمودار دبی-اشل-tailgate مشخص می شود که با افزایش دبی جریان، ارتفاع tailgate مورد نیاز در پایین دست کانال عریض برای ایجاد عمق نرمال، کاهش مییابد. نتایج تحقیق گویای آن است که برای دبیهای بزرگتر از ۳۵ لیتر بر ثانیه ضریب زبری مانینگ، n، اندازه گیری شده، به مقادیر n ارائه شده در منابع هیدرولیک برای کانال بتنی بسیار نزدیک است. ولی برای دبیهای کوچکتر از ۳۵ لیتر بر ثانیه ضریب زبری مانینگ اندازه گیری شده n، ۱۵% بیش از مقدار ارائه شده در منابع هیدرولیک میباشد. همچنین بر اساس نتایج، با افزایش عمق جریان، ضریب زبری مانینگ، n، کاهش و با افزایش عدد رینولدز، ضریب زبری n به صورت خطی ملایم کاهش پیدا میکند. نتایج تحقیق نشان می دهد که در کانال عریض، با افزایش عدد فرود جریان از ۲۶/۰ تا ۴۰/۰، ضریب زبری مانینگ، n، در محدوده۰۲۲/۰ تا ۰۱۶/۰ کاهش مییابد
رامین امینی، محمد اکبری ماکویی، سید مجتبی موسوی نژاد،
دوره ۱۸، شماره ۸ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مطالعه در ابتدا به بیان و معرفی کامل روش بدون شبکه محلی پترو-گلرکین بر پایه تابع شعاعی پرداخته میشود. در این راستا با استخراج معادلات جریان سیال در کانال شیبدار با جریان یکنواخت سعی شده است با استفاده از مبانی ریاضی روش بدون شبکه، معادله‌ی لاپلاس جریان رابطهسازی شود. عدم نیاز به هیچگونه شبکه ی پیش ضمینه، تطابق مناسب با شرایط مرزی و دقت بالا از ویژگی های این روش می باشد. در ادامه به منظور صحت سنجی، یک مثال عددی که دارای پاسخ تحلیلی می باشد، به کمک این روش حل و با پاسخ های دقیق مقایسه گردیده است. نتایج نشان میدهد روش باقی مانده وزنی به عنوان یک روش کارآمد و دقیق برای دستیابی به پاسخ‌های تقریبی معادله‌های دیفرانسیل در روش‌های بدون شبکه‌بندی مورد توجه قرار می‌گیرد. در نهایت در مساله ی جریان در کانال، با استفاده از تابع شکل شعاعی که در محیط متلب پیاده شده است، مقدار سرعت بین گره ها در کانال شیبدار با جریان یکنواخت تقریب زده میشود. مثالی عددی با استفاده از این روش مورد بررسی قرار گرفته، با نتایج حاصل از روش ایزوژئومتریک و روش تحلیلی مقایسه شده و به تعیین کانتورهای سرعت پرداخته شده است. نتایج در سطح مطلوب با نتایج ناشی از حل تحلیل منطبق است. نتایج حاصل نشان-دهنده‌ی دقت بالای روش بدون شبکه محلی پترو-گلرکین بر پایه تابع شعاعی در مدلسازی مساله جریان آب داخل کانال شیبدار است.
فرزانه اسعدی، مرتضی عیوضی، منصور شیروانی، سید حسن هاشم آبادی،
دوره ۱۸، شماره ۸ - ( ۹-۱۳۹۷ )
چکیده
در این مقاله جداسازی ذرات پودر سیاه از جریان هوا با استفاده از یک جداساز چندکاناله مارپیچی به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است و با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، راندمان و افت فشار دستگاه در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. ذرات پودر سیاه از نمونه پودرهای ایستگاه تقویت فشار ساوه تهیه شده است که میانگین اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون DLS و پردازش تصاویر SEM ، μm ۰.۳۲۷ مشخص گردید. شبیهسازی CFD جداساز چندکاناله مارپیچی برای جریان هوا پودرسیاه با نرمافزار فلوئنت انجام شده است. برای شبیهسازی اغتشاشات، از مدل اغتشاشی RNG k-ε که هم از لحاظ دقت و هم از لحاظ سرعت مناسب است، استفاده شده است. اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و شبیهسازی برای بازده و پارامتر افت فشار به ترتیب ۱۶ درصد و ۷.۱۵ درصد مشخص گردید. برای بررسی تأثیر شرایط عملیاتی، سیستم در دبیهای حجمی ورودی و کسرهای جرمی جامد ورودی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان داد که این سیستم برای جداسازی ذرات پودر سیاه مذکور، راندمانی بالای ۸۰ درصد دارد و با افزایش دبی حجمی ورودی به میزان ۴۰ درصد، راندمان جداسازی دستگاه به میزان ۱۰ درصد افزایش مییابد. در صورتی که با افزایش ۵ برابری کسر جرمی مواد جامد راندمان تنها ۳ درصد افزایش دارد. همچنین، با افزایش دبی حجمی هوای ورودی از ۸۰ به ۱۴۰ متر مکعب بر ساعت، افت فشار جداساز حدود ۵۰ درصد افزایش داشته است.
سیدمصطفی زارعی، مصطفی جمشیدیان، شاهرخ سپهری‌رهنما، سعید ضیایی راد،
دوره ۱۹، شماره ۲ - ( ۱۱-۱۳۹۷ )
چکیده
آکوستوفلویدیک، به‌معنی مطالعه آکوستیک در سیستم‌های میکروفلویدیک، بستر تجزیه و تحلیل بسیاری از کاربردهای آزمایشگاهی از جمله جداسازی ذرات، دسته‌بندی ذرات، تمیزکاری و اختلاط سیستم‌های چندفازی است. در پژوهش حاضر، یک مدل سه‌بُعدی اجزای محدود برای شبیهسازی حرکت ذرات تحت اثر نیروی تابشی آکوستیکی در میکروکانال‌های آکوستیکی توسعه داده شده و اندرکنش یک ذره معلق با موج رخداد در میکروکانال بررسی شده است. با استفاده از روش اجزای محدود ابتدا میدان‌های مرتبه اول ناشی از اعمال موج ایستا محاسبه شده و سپس نیروی تابشی آکوستیکی توسط معادلات اغتشاشی مرتبه دوم به‌صورت مستقیم محاسبه شده است. نتایج شبیهسازی برای نیروی تابشی آکوستیکی ابتدا در مقایسه با حل تحلیلی در محدوده ریلی صحت‌سنجی شده و سپس برای خارج از این محدوده که حل تحلیلی صریحی برای آن موجود نیست بررسی شده است. علاوه بر این، حرکت شبه‌استاتیکی ذره تحت اثر موج آکوستیکی اعمالی در میکروکانال شبیهسازی شده است. برای شبیهسازی حرکت ذره، تنش آکوستیکی روی سطح ذره محاسبه شده و به‌عنوان ورودی به معادلات جریان آرام منتقل میشود. سپس نیروی درگ براساس تنش برشی ناشی از جریان حول ذره برآورد شده است. نتایج شبیهسازی نشان می‌دهند که سرعت ذره به موقعیت آن نسبت به گره موج در مرکز میکروکانال بستگی دارد. با نزدیک‌شدن ذره به مرکز میکروکانال سرعت آن کاهش یافته تا جایی که در مرکز میکروکانال متوقف میشود.
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.
نیما شیخی‌زاد، محمد کلته،
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۱۲-۱۳۹۷ )
چکیده
در مطالعه حاضر، میدان جریان الکترواسموزی و فشاری نانوسیال در پتانسیل سطح همگن در میکروکانال با اعمال معادله پواسون- بولتزمن و فرض جریان دوبُعدی، آرام، تراکم‌ناپذیر و پایا بررسی شده است. توزیع نانوذرات در سیال پایه به‌شکل همگن در نظر گرفته شده و در نتیجه جریان نانوسیال به‌شکل تک‌فاز است. در این مدلسازی نانوسیال از مدل پاتل استفاده شده که در آن وابستگی ضریب هدایت حرارتی به دما لحاظ شده است. به‌منظور تایید صحت حل عددی، نتایج حاصل با حل تحلیلی موجود برای هر بخش مقایسه شده و مطابقت خوبی به دست آمده است. سپس در ادامه، تاثیر پارامترهایی از قبیل درصد مولار یون، کسر حجمی و قطر نانوذرات روی جریان سیال و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با ثابت‌نگه‌داشتن میدان الکتریکی و افزایش گرادیان فشار، عدد ناسلت موضعی کاهش و با ثابت‌نگه‌داشتن گرادیان فشار و افزایش میدان الکتریکی، عدد ناسلت افزایش مییابد. عدد ناسلت متوسط برای قطر نانوذرات ۱۰۰، ۱۱۰ و ۱۲۰نانومتر به‌ترتیب ۴۵، ۳۵ و ۲۵% افزایش پیدا میکند. زمانی که ۰/۰۵=r باشد، با افزایش غلظت یون از ۴-۱۰ تا ۲-۱۰ عدد ناسلت متوسط به اندازه ۱۰% افزایش مییابد. همچنین می‌توان با انتخاب زاویه فاز مناسب برای محرک‌های متناوب الکتریکی و فشاری، میزان و جهت سرعت و شکل تقعر پروفیل سرعت را کنترل نمود.
دوره ۱۹، شماره ۳ - ( ۷-۱۳۹۸ )
چکیده
کانالهای مرکب، مقطع عرضی بسیاری از رودخانه‌ها خصوصاً در بازه‌های مجاور مناطق مسکونی و زراعی را تشکیل میدهد. بررسی رفتار هیدرولیکی آنها، در طرح‌های کنترل سیلاب و ساماندهی رودخانه‌ها اهمیت فراوانی دارد. در تحقیق حاضر، الگوی جریان و سطح آزاد آب در یک کانال مرکب همگرا با بهره‌گیری از مدل آشفتگی RSM و روش VOF شبیهسازی شده است. مقایسه تغییرات طولی تراز سطح آب، سرعت متوسط گیری شده در عمق و ظرفیت انتقال دبی توسط سیلابدشتها با نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده قابلیت مدل عددی در شبیهسازی الگوی جریان درکانال مرکب همگرا میباشد. با مقایسه الگوی جریان در کانال مرکب همگرا برای عمق نسبی‌های مختلف مشخص گردید، اختلاف سرعت ایجاد شده بین سیلابدشت و کانال اصلی باعث بروز ساختار جریان پیچیده در عمق نسبی‌های کم میشود، این اختلاف سرعت باعث به وجود آمدن جریان‌های ثانویه در مقطع عرضی کانال شده و با افزایش عمق نسبی جریان‌های ثانویه حذف می‌شوند. جریان‌های ثانویه ایجاد شده باعث افت انرژی شدید در عمق نسبی‌های کم می‌شوند. همگرایی در کانال مرکب، ظرفیت انتقال دبی توسط سیلابدشتها را کاهش میدهد چنانچه در عمق نسبی ۱/۰، سیلابدشتها کم ترین مقدار دبی را انتقال می‌دهند.
دوره ۱۹، شماره ۵ - ( ۱۰-۱۳۹۸ )
چکیده
رودخانههای طبیعی برای تنظیم شیب خط انرژی، بهندرت در مسیری مستقیم جریان دارند و معمولاً دارای مسیری انحنادار هستند که به آنها پیچانرود گفته میشود. پس از پیدایش رودخانههای پیچان، با گذشت زمان و حرکت جانبی پیچها، میزان پیشروی قوس برونی افزایش یافته و مقدار ضریب خمیدگی یا سینوسی در پلان زیاد می شود. درکانالهای پیچان، میزان انحنا با عدد بی بعدی به نام ضریب خمیدگی تعریف میشود که نسبت طول مسیر انحنادارکانال اصلی به طول مستقیم سیلاب دشت میباشد. با افزایش مقدار ضریب خمیدگی، شیب، سرعت جریان و ظرفیت انتقال دبی رودخانه کاهش می یابد. در نتیجه خطر سیلابی شدن به طور قابل توجهی افزایش یافته و در هنگام بروز سیلاب، سطح آب از مقطع اصلی رودخانه فراتر رفته و وارد دشت های سیلابی آن می شود. در این حالت با توجه به اندرکنش بین جریان با سرعت بالا در کانال اصلی و جریان کندتر در سیلابدشتها و تبادل اندازه حرکت بین این دو ناحیه، مشخصات جریان دائماً در حال تغییر میکند. در این تحقیق، مشخصات هیدرولیکی جریان شامل توزیع عرضی سرعت متوسط عمقی، پروفیل سطح آب، توزیع سرعت در طول، نسبت سرعت عرضی به طولی در محور مرکزی کانال اصلی، میزان سرعت متوسط و دبی عبوری از کانال اصلی، بردارهای سرعت در مقاطع مختلف عرضی و توزیع برآیند سرعت در سطوح مختلف افقی با توجه به تغییر ضریب خمیدگی برای شش نوع کانال با مقادیر سینوسی مختلف به صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. برای بررسی اثر ضریب خمیدگی کانال مرکب پیچان روی مشخصات هیدرولیکی جریان، از نرمافزار FLOW۳D استفاده شده است و مدل آشفتگی این نرمافزار نیز طوری انتخاب گردیدکه انطباق بهتری با داده های آزمایشگاهی داشته باشد. برای این منظور، از دو مدل آشفتگی پرکاربرد RNG و k-ε استفاده شد و عملکرد این دو مدل در شبیهسازی مشخصه هیدرولیکی جریان مورد بررسی قرار گرفت و مشخص گردید که مدل آشفتگی RNG دارای دقت بیشتری میباشد. در ادامه، این مدل به عنوان مدل آشفتگی نهایی برای شبیه سازی عددی معرفی گردید. در نهایت با بررسی کانال مرکب پیچان تحت تأثیر ضریب خمیدگی مختلف مشخص شد که با افزایش ضریب خمیدگی کانال از مقدار ۱ به ۱,۶۴۱، مقدار سرعت متوسط مقطع کانال اصلی به طور میانگین ۵۴% و میزان دبی عبوری از کانال اصلی به طور متوسط ۳۸% کاهش می یابد. با افزایش ضریب خمیدگی، مقدار حداکثر سرعت متوسط عمقی از ۰.۵۵ به ۰.۳۸ متر برثانیه کاهش و مقدار حداکثر ارتفاع سطح آب از ۰.۳۰۵ به ۰.۳۳۲ متر در قوس بیرونی مقطع CS۱ افزایش می یابد. افزایش مقدار ضریب خمیدگی باعث می شود نسبت سرعت عرضی به سرعت طولی در محور مرکزی کانال اصلی افزایش یافته بهطوریکه مقدار آن در بحرانیترین حالت از صفر به ۰,۴ می رسد. با افزایش ضریب خمیدگی، مقدار سرعت طولی حداکثر به سمت سیلابدشت سمت راست (خم داخلی) حرکت کرده و از مقدار آن کاسته می شود. به طوریکه با افزایش ضریب خمیدگی از ۱ به ۱.۶۴۱، مقدار حداکثر سرعت طولی از ۰.۵۵ به ۰.۴۲ متر برثانیه کاهش یافته و موقعیت آن از مرکز کانال اصلی به سمت خم داخلی در بالای عمق لبریز کانال اصلی حرکت میکند.
