۹ نتیجه برای جریان دو فاز
حسن حسن زاده، امین فردوس آر، محبوبه برزگری،
دوره ۱۴، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری، علاوه بر هوا، آب هم بصورت مایع و هم بصورت گاز جریان دارد. تماس دو فاز مایع و گاز از یک سو و تبادل جرم میان این دوفاز از سوی دیگر، بر پارامترهای اصلی جریان دوفازی و در نتیجه عملکرد پیل سوختی پلیمری اثر می¬گذارد. در این مقاله ضمن بررسی اثر تماس دوفاز و تبادل جرم میان آنها، پارامترهای اصلی جریان دوفازی از جمله فشار مویینگی، میزان اشباع، غلظت مولی گونه های گازی، سرعت مخلوط گازها، سرعت آب و غیره استخراج شده است. این درحالی است که در مدلهای رایج، عموما به مقدار آب وارد شده از غشا مقداری فرضی را نسبت می¬دهند. نتایج نشان می¬دهد که کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی به کاتد سبب افزایش نرخ تبخیر و درنتیجه افزایش سهم بخار آب در تخلیه آب لایه نفوذ گاز می¬شود که به تبع آن سرعت آب مایع، گرادیان فشار مویینگی و گرادیان اشباع کاهش می¬یابد. افزایش دمای عملکرد پیل سوختی نیز سبب افزایش ظرفیت هوای کاتد برای جذب بخار آب می¬شود، لذا این افزایش دما سبب افزایش نرخ تبخیر و کاهش سرعت توده گاز و در نتیجه کاهش گرادیان فشارگاز می¬شود.
الهام ستاری، مجتبی آقاجانی دلاور، احسان فتاحی، کوروش صدیقی،
دوره ۱۴، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۳ )
چکیده
در مقاله‌ی حاضر از روش اینامارو که بر گرفته از مدل انرژی آزاد شبکه بولتزمن می‌باشد، برای شبیه‌سازی حرکت حباب و نحوه‌ی ادغام دو حباب تحت تاثیر نیروی شناوری استفاده شده‌است. به منظور کاهش هزینه‌ی محاسباتی با تلفیق مدل دو بعدی تاناکا و سه بعدی اینامارو از مدل ایناماروی در دو بعد استفاده شده‌است. در ابتدا با انجام صحت سنجی از درستی مدل فوق در اعمال نیروی کشش سطحی و قانون لاپلاس برای دو اختلاف چگالی ۵۰ و ۱۰۰۰ اطمینان حاصل شده‌است. در مرحله بعد اثر اعداد بی‌بعد حاکم بر مساله از جمله عدد اتوس، مورتن بر رینولدز و شکل نهایی حباب برای یک حباب بررسی شده‌است، الگوهای جریانی متفاوتی در اعداد بی‌بعد متفاوت به دست آمده و با تغییر اعداد بی‌بعد تغییر شکل نهایی حباب مشاهده گردید. در مرحله آخر حرکت دو حباب و شکل نهایی حاصل از ادغام دو حباب در اعداد بی‌بعد متفاوت مورد بررسی قرار گرفته‌است که شکل حباب اول تقریباً همان شکل تک حباب به دست می‌آید، اما حباب دوم به دلیل قرار گرفتن در دنباله‌ی حباب اول و اختلاف فشار کمتر در دو طرف آن تغییر شکل متفاوتی را از خود نشان می‌دهد.
محمدرضا انصاری، سحر جعفری، رضا قیصری، پویان ادیبی،
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله جریان دوفازی هوا-آب در کانال افقی ریب‌دار، بطور تجربی و عددی بررسی شده‌است. مطالعات تجربی در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس و شبیه‌سازی عددی با استفاده از مدل حجم سیال انجام شده‌است. به منظور بررسی تاثیر ریب‌ها بر رژیم‌های جریان، ریب‌هایی با عرض و گام‌های مختلف، روی دیواره‌های جانبی کانال تعبیه و نقشه رژیم‌های جریان ترسیم شده‌است. با توجه به بحرانی بودن رژیم اسلاگ در کانال‌های طولانی، جزئیات آن در کانال‌های صاف و ریب‌دار بررسی شده‌است. طبق مشاهدات تجربی، در کانال ریب‌دار رژیم لایه‌ای اتفاق نمی‌افتد. ریب‌گذاری محدودۀ رژیم اسلاگ در نقشۀ جریان را بطور قابل توجهی کاهش می‌دهد. مقایسۀ نتایج عددی و تجربی رژیم‌های مختلف جریان در سرعت‌های مشابه نشان می‌دهد که حلگر بکار رفته در پیش‌بینی رژیم‌های مختلف جریان دوفازی توانمند است. از مقایسۀ دو کانال ریب‌دار مشخص شد که اولین اسلاگ در کانال با ریب‌های کوچک در فاصلۀ دورتر و زمان طولانی‌تر نسبت به ریب بزرگ تشکیل میشود. همچنین نتایج عددی و مشاهدات تجربی نشان می‌دهد، ریب‌دار کردن کانال در محدودۀ سرعت‌های کارکرد منجر به اسلاگ در کانال صاف، محدوده تشکیل اسلاگ را کوچک می کند اما در محدودۀ سرعت‌های منجر به اسلاگ در کانال ریب‌دار، شرایط تغییر رژیم به جریان اسلاگ تسهیل میشود که به نفع بهره بردار نخواهد بود.
دوره ۱۵، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۴ )
چکیده
روروش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH)، یک روش بدون شبکه‌بندی، لاگرانژی و ذره‌ای می‌باشد که به علت طبیعت بدون شبکه‌بندی و توانایی این روش در شبیه‌سازی پدیده‌های پیچیده، استفاده از آن در مکانیک سیالات و جامدات توسعه یافته است. این مقاله شامل شبیه‌سازی جریان دوفازی آب و رسوب در پدیده شکست سد با استفاده از روش SPH می-باشد. معادلات حاکم بر جریان شامل معادله مومنتم، پیوستگی، معادله حالت فشار و معادله XSPH (برای محاسبه موقعیت ذرات) می‌باشند. رسوبات به‌صورت سیالات غیرنیوتنی رفتار می‌کنند که برای شبیه‌سازی آنها از مدلهای سیالات غیرنیوتنی استفاده شده است. رسوبات با استفاده از روش ترکیبی دو مدل کراس و بینگهام شبیه‌سازی شده‌اند. برای صحت‌سنجی مدل، ابتدا نمونه تک فازی شکست سد بررسی و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی و عددی سایر محققین مقایسه شده است. سپس دو نمونه دو فازی شکست سد با ابعاد مختلف بررسی شده که نتایج نمونه۱ با نتایج آزمایشگاهی [۳۱] و نتایج نمونه۲ با نتایج آزمایشگاهی [۱] مقایسه و میزان خطا محاسبه شده است. مقدار خطای بدست آمده از مقایسه تغییرات ارتفاع رسوبات در فواصل ۵ و ۱۴ سانتیمتری مخزن در نمونه عددی و آزمایشگاهی به‌ترتیب برابر با ۵۵/۶ و ۹۴/۵ درصد می‌باشد. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که مطابقت خوبی بین نتایج عددی و آزمایشاهی وجود دارد.
پویان طالبی زاده، حسن رحیم زاده، گودرز احمدی،
دوره ۱۶، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۵ )
چکیده
هدف از انجام این پژوهش، بررسی اثر نیروی ترموفورتیک بر ته‌نشینی ذرات نانو خروجی از اگزوز موتورهای دیزل بعد از تونل رقیق‌سازی به صورت عددی می‌باشد. تونل رقیق‌سازی به‌منظور رقیق کردن گاز خروجی با هدف قابل اندازه‌گیری کردن آلاینده‌های آن توسط دستگاه‌های اندازه‌گیری به کار می‌رود. به دلیل وجود اختلاف دما میان گاز خروجی از تونل رقیق‌سازی و دیواره‌های لوله، نیروی ترموفورتیک علاوه بر دیگر نیروی‌های مؤثر بر ذرات موجب ته‌نشینی ذرات میشود. برای مدلسازی حرکت ذرات و به دست آوردن میزان ته‌نشینی ذرات از روش اویلری – لاگرانژی استفاده شده است. با توجه به اندازه‌ی ذرات خارج‌شده از اگزوز موتورهای دیزل (از ۵ تا ۵۰۰ نانومتر)، نیروهای پخش برانی، ترموفورتیک، جاذبه و برآ به طور کامل مورد بررسی قرار گرفتند. پس از انجام اعتبار سنجی نتایج، سهم اثرگذاری هر یک از این نیروها در گرادیان‌های دمای مختلف به دست آمد. نتایج نشان داد که با توجه به قطر ذرات مورد بررسی نیروی برانی مهم‌ترین نیرو است که می‌بایست همواره در نظر گرفته شود. نیروی ترموفورتیک حتی با وجود اختلاف دمای کم نیز برای تمامی قطرها اثرگذار بوده و قابل صرف‌نظر کردن نمی‌باشد. بیشترین اثر این نیرو برای ذرات با قطر ۱۰۰ نانومتر می‌باشد. نیروی جاذبه اثر بسیار کمی داشته و عملاً برای ذرات با قطر کمتر از ۵۰۰ نانومتر تاثیر کمی دارد. نیروی برآ هم تنها اثر ناچیزی بر روی ذرات با قطر ۵۰۰ نانومتر ایفا میکند. نتایج این تحقیق کمک شایانی به شناخت جریان دو فاز گازهای خروجی از اگزوز موتورها به‌ویژه پس از تونل رقیق‌سازی میکند.
دوره ۱۶، شماره ۴ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
جریان عبوری از جام پرتابی، جریانی به شدت آشفته و دو فازی می‌باشد. . آشفتگی یکی از محدودکننده‌ترین عوامل در شبیه‌سازی عددی جریان سیالات می‌باشد، به طوری که با ثابت فرض کردن ابعاد شبکه و روش گسسته‌سازی، فاکتور موثر در زمان محاسبات، مدل آشفتگی خواهد بود. هدف از انجام این پژوهش، استفاده از روش عددی در تحلیل جریان دو فازی و آشفته عبوری از جام پرتابی مثلثی به منظور مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی و بررسی عملکرد مدلهای مختلف آشفتگی برای این نوع جریانات می‌باشد. به منظور دست‌یابی به اهداف مذکور با استفاده از نرم افزار فلوئنت، معادلات رینولدز درحالت دوبعدی و گذرا برای جریان عبوری از جام پرتابی حل شده‌اند. برای مدل کردن جریان آشفته از مدلهای مختلف آشفتگی k-ε، k-ω و RSM و به منظور شبیه‌سازی جریان دوفازی آب و هوا از روش حجم سیال استفاده شده است. در بررسی پارامتر حداکثر فشار دینامیکی بر روی جام مدل k-ε استاندارد حالت "عدد رینولدز پایین (LRN)" و مدل RSM Stress Omega جوابهای مشابه و دقیقی را در بین مدلهای بررسی شده بدست می‌آورند. مدل SST k-ω جواب بهتری نسبت به مدل k-ω استاندارد و جواب نسبتاً مشابه با مدل k-ε در محاسبه حداکثر فشار دینامیکی بر روی جام می‌دهد. همچنین این مدل در محاسبه پروفیل جت خروجی از جام عملکرد بهتری نسبت به سایر مدلهای مبتنی بر لزجت گردابه‌ای ارائه می‌دهد. در نهایت مدل k-ω SST با در نظر‌گیری زمان و هزینه محاسبات به عنوان مدل مناسب برای جریان عبوری از جام پرتابی مثلثی معرفی شده است.
کاظم اسماعیلی، وحید شکری،
دوره ۱۶، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله یک مطالعه عددی با استفاده از مدل دو سیالی برای مقایسه اثر مدل هیدرو دینامیکی و هیدرو استاتیکی برای ترم تصحیح فشار موجود در مدل دو سیالی جهت ارائه مدل دقیق تر انجام شده است. مدل دو سیالی توسط حل گر ریمنی تقریبی گدونفی حل شده است. مدل دو سیالی یک بار با استفاده از ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک و یک بار توسط ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک برای چهار مسأله نمونه، شیر آب، جدایش آب و هوا، لوله شاک سرعت نسبی بزرگ و لوله شاک تامی اعمال شده است. با در نظر گرفتن ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیک برای هندسه قائم، این ترم حذف می شود، مدل دو سیالی در این هندسه هیچگاه هایپربولیک نمی شود. بنابراین ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیکی نمی تواند به صورت یک ترم پایدار کننده عمل کند. همچنین ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک در لوله های افقی برای شرایط اتمسفریک جوابهای بهتری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک ارائه می کند. اما در شرایط غیره اتمسفریک، ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیکی جوابهای بهتری را ارائه می کند. بنابراین برای انتخاب ترم تصحیح فشار مناسب برای مدل دو سیالی باید هندسه ( قائم یا افقی) و شرایط جریان(اتمسفریک یا تحت فشار) در نظر گرفته شود و ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک در سیستم معادلات دو سیالی، در محدود وسیع تری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک هایپربولیک می باشد.
هژیر احمدکرماج، رضا مداحیان، مهدی معرفت،
دوره ۱۸، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۷ )
چکیده
دوغاب یخ به ترکیبی از ذرات ریز یخ با سیال حمل کننده مایع مانند آب گفته میشود. توانایی تغییر فاز در این ترکیب سبب شده که در زمینه‌های ذخیره‌سازی دما و در بخش‌های مختلف تهویه به‌عنوان مبرد سرمایشی سیکل ثانویه به‌شدت مورد توجه محققین قرار بگیرد. در مطالعه حاضر جریان تغییر فاز دهنده دوغاب یخ در داخل لوله‌های افقی به‌صورت عددی و با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت مورد بررسی قرارگرفته است. ماهیت دوفازی ترکیب دوغاب یخ با استفاده از مدل دوفازی اویلر-اویلر و بر پایه تئوری جنبشی جریانهای دانه‌ای مورد بررسی قرارگرفته است. در این پژوهش اثر تغییر فاز ذرات یخ بر روی میزان حرارت و جرم مبادله شده بین فازی مورد بررسی قرار گرفته و افزایش ۱۲ درصدی ضریب انتقال حرارت محلی برای استفاده از ترکیب دوغاب یخ نسبت به آب خالص تک‌فاز مشاهده شده است. همچنین با بررسی میزان انتقال جرم و انتقال حرارت در طول لوله مشخص شده است که ضریب جابه‌جایی حرارتی در طولی از لوله که بزرگ‌تر از ۱۰-۱۵ برابر قطر لوله است، به صورت ثابت باقی می‌ماند. در حالی که تغییرات میزان جرم میانگین مبادله شده در طول ۱۰ الی ۱۵ برابر قطر لوله به بیشترین میزان ممکن (بین ۲-۵ برابر خروجی) رسیده و پس از آن کاهش مییابد ضمن آنکه که در ۲۰ درصد انتهایی طول لوله، روند کاهشی سریع‌تر است.
محمد حبیب الهی، حسن حسن زاده، محمد رهنما، سید علی میربزرگی، ابراهیم جهانشاهی جواران،
دوره ۱۸، شماره ۹ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
پیلهای سوختی پلیمری به دلیل دمایکار پایین، چگالی انرژی بالا در آیندهای نزدیک به طور چشمگیر مورد استفاده قرار میگیرند. مدیریت آب یکی از چالش های اصلی جهت توسعه و تجاری سازی پیلهای سوختی پلیمری است، که تاثیر قابل ملاحظهای بر عملکرد آنها دارد. از این رو درک چگونگی رفتار آب در پیل سوختی بسیار با اهمیت است . در این مقاله رفتار آب مایع در داخل لایه نفوذی گاز کاتد پیل سوختی پلیمری در مقیاس حفره مورد بررسی قرار گرفته است. محیط متخلخل مورد نظر )لایه نفوذی گاز کاتد( توسط دوایری با قطرهای مختلف و بصورت تصادفی ساخته شده است. از روش لتیس بولتزمن، مدل شبه پتانسیل شان و چن جهت شبیه سازی جریان دوفازی استفاده شده است. کد نوشته شده در سه حالت اعتبار سنجی شده و پس از آن تاثیر سه پارامتر اندازه منفذها، ضریب تخلخل و آبگریزی لایه نفوذی گاز بر انتقال آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این شبیه سازی نشان میدهند که اولا با گذشت زمان مقدار اشباع در لایه نفوذی گاز افزایش یافته و نهایتا به مقدار ثابتی میرسد. ثانیا با کاهش قطر منفذها، مقدار اشباع و تعداد میانگذرهای انتقال آب کاهش یافته شده و این باعث افزایش نفوذ اکسیژن میشود. از طرفی مقدار اشباع محلی در فصل مشترک کاتالیست و لایه نفوذی گاز بسمت یک میل میکند این نشان دهنده این است که در این نواحی مولکولهای اکسیژن بایستی در آب حل شده و سپس به کاتالیست برسند. همچنین مقدار آب مایع در داخل لایه متخلخل با افزایش آبگریزی کاهش مییابد.
