۳۳ نتیجه برای حباب
سید علی محمد میر جلیلی، علی اکبر کریمی، سعید هادی،
دوره ۶، شماره ۱ - ( ۶-۱۳۸۵ )
چکیده
در این تحقیق نوسانات حباب ناشی از انفجار زیر آب و تأثیر آن بر سازه کشتی مطالعه شده است. با شبیه‌سازی ریاضی، به‌دست آوردن معادلات حاکم و حل آنها، زمینه لازم برای تعیین میزان این تأثیر فراهم میشود. مدل ریاضیی که در اینجا ارائه میشود، فیزیک حاکم بر تأثیر نوسانات حباب ناشی از انفجار زیر آب بر بدنه کشتی را نشان میدهد. حل این مدل که به‌کمک ترکیبی از روش‌های عددی اولر، روش صریح پنج گامی آدامز- بشفورث و روش ضمنی چهار گامی آدامز- مولتون انجام میشود، بیان کننده پاسخ سازه کشتی به نوسانات حباب است. به‌منظور تأیید روش حل، نمودار کرنش- زمان به‌دست آمده از تحلیل، بامقادیر تجربی موجود مقایسه شده است. همچنین نتایج این تحلیل با تحلیل به روش اجزای محدود -که به‌وسیله نرم افزار انسیس۱ انجام میشود و در آن سازه شناور کشتی به صورت تیر دو سر آزاد با جرم و سختی غیریکنواخت و به‌کمک المانهای تیر، تجهیزات داخلی با المانهای جرم و شناوری با المانهای فنر مدلسازی شده- مقایسه میشود. در ادامه تأثیر پارامترهای عمق محل انفجار و جرم ماده منفجره روی میزان تنش ایجاد شده در کشتی بررسی میشود که نشان میدهد با افزایش عمق، میزان تنش کاهش مییابد و با افزایش جرم، میزان تنش افزایش مییابد.
امین حدیدی، محمدرضا انصاری،
دوره ۱۲، شماره ۱ - ( ۲-۱۳۹۱ )
چکیده
در مقاله حاضر، رفتار یک حباب در سیال لزج دی الکتریک تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت در جریان دوفازی با استفاده از روش Level Set به صورت دوبعدی مدل سازی شده است. جریان دوفازی حبابی آرام و همگن فرض شده و تغییرشکل حباب بر اثر نیروی غوطه وری و نیز نیروی مغناطیسی ناشی از میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله یک کد کامپیوتری نوشته شده که شامل بخش های حل میدان جریان، مرز مشترک دوفاز و میدان مغناطیسی می باشد. در این تحقیق، شبیه سازی عددی میدان جریان دوفازی و حل میدان سرعت از طریق روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم SIMPLEصورت گرفته است. استفاده از این الگوریتم امکان محاسبه پارامتر مهم فشار را میسر می سازد که در تحقیقات قبلی به دلیل پیچیدگی جریان دوفازی حذف شده است. برای حل معادله ی میدان مغناطیسی نیز از روش تفاضل محدود استفاده شده است. تعقیب سطح مشترک بین دو فاز در هر لحظه نیز با استفاده از الگوریتم Level Set صورت می گیرد. نتایج تحقیق حاضر با داده های تجربی و نتایج عددی محققین قبلی توافق خوبی دارد. نتایج نشان می دهد که میدان مغناطیسی می تواند شکل، اندازه، سرعت و محل تشکیل حباب را تحت تاثیر قرار داده و کنترل کند.
دوره ۱۳، شماره ۵ - ( ۹-۱۳۹۲ )
چکیده
در این مقـاله رفتار قاب های دارای سه نوع دال مجوف حبابی، مجوف استوانه ای و بتنی توپر تحت اثر زلزله های حوزه نزدیک مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که دال حبابی در مقایسه با سایر دال ها مقاومت و سختی قاب را افزایش داده و تحت شتابنگاشت با PGA بزرگتر و تغییر مکان کوچکتری به مکانیسم می رسد. همچنین میزان جذب انرژی در این نوع قاب بیشترین و در قابی با دال مجوف استوانه ای کمترین است. در قاب با دالهای مجوف سهم ستون ها در اتلاف انرژی بیشتر از تیرها ولی در قاب با دال توپر این سهم در تیرها بیشتر است. نحوه تشکیل مفصل پلاستیک در اعضا و پیشرفت خطوط تسلیم در دال های مجوف کاملا با دال توپر متفاوت است. دال توپر و دال مجوف استوانه ای همزمان با قاب به مکانیسم می رسند اما در دال حبابی هنگامی که قاب فولادی به مکانیسم می رسد، هنوز کل دال گسیخته نشده است.
رضا مریمی، مرتضی جوادپور، سعید فراهت، محمد حسین شفیعی میام،
دوره ۱۴، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۳ )
چکیده
اثر حباب ها روی کاهش درگ اصطکاکی در یک سیستم تیلور- کوئت عمودی بطور تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. حباب های هوا از قسمت پایینی سیستم به داخل جریان آب تزریق می شوند. جریان بین استوانه ها کاملا آشفته است و گردابه های تیلور در فضای حلقوی نیز ایجاد شده اند. در این آزمایشات بازه ی تغییرات عدد رینولدز دورانی ۷۰۰۰۰=>Re_w=> ۵۰۰۰ است. تاثیر تزریق حباب ها روی کاهش درگ اصطکاکی با اندازه گیری گشتاور اعمال شده روی استوانه ی داخلی بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش عدد رینولدز دورانی تا یک مقدار مشخص منجر به افزایش تاثیر حباب ها روی کاهش درگ اصطکاکی می شود و برای رینولدزهای بزرگ این تاثیر عکس می گردد. بیشترین کاهش درگ حبابی ثبت شده در این آزمایشات در حدود ۵% است.
محمدرضا انصاری، ابراهیم سلیمی، بابک حبیب پور، پویان ادیبی،
دوره ۱۴، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۳ )
چکیده
در تحقیق حاضر، سرعت و تغییر شکل حباب هوا در مایع ساکن در شیب‌های مختلف و متوالی ۵ تا ۹۰ درجه نسبت به افق بررسی شده است. به این منظور، جریان دوفازی آب- هوا با استفاده از روش حجم سیال شبیه‌سازی عددی شده است. برای ردیابی سطح مشترک دو فاز از روش بازسازی سطح مشترک تکه‌ای خطی استفاده شده است. نیروی کشش سطحی با مدل نیروی سطحی پیوسته مدلسازی شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان میدهد که بیشینه سرعت حباب در زاویه ۴۵ درجه میباشد که با نتایج محققان پیشین تطابق دارد. در ادامه، حرکت حباب در دو شیب متوالی در حالت‌های مختلف شبیه‌سازی شده است. در محل تغییر شیب، بدلیل حرکت مایع تحت نیروی گرانش، یک گردابه تشکیل میشود. این گردابه باعث تغییر شکل و سرعت حباب میشود. گردابه در تغییر شیب کم به زیاد، موجب پخ شدن نوک حباب و کاهش سرعت آن شده و در تغییر شیب زیاد به کم، موجب تیز شدن نوک حباب و افزایش سرعت آن میشود. بیشینه سرعت متوسط حرکت حباب در دو شیب متوالی با شیب اول ۶۰ و شیب دوم ۳۰ درجه بدست آمد.
محمدرضا انصاری، بابک حبیبپور، ابراهیم سلیمی، پویان ادیبی،
دوره ۱۴، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی مشخصههای حبابهای تیلور در یک زانویی بزرگ متشکل از سه شیب متوالی پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا نمودارهای جریان برای زانویی و مقطع افقی بالادست آن ترسیم شده است تا ناحیه مربوط به این رژیم جریان و مکانیزم تشکیل حبابها تعیین گردد. سپس تأثیر سرعت‌های ظاهری جریانهای مایع و گاز و همچنین شیب کانال بر روی مشخصههای سرعت متوسط، طول و فرکانس حبابها بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش سرعت ظاهری فاز گاز و کاهش شیب در طول مسیر، سرعت و طول حبابها بیشتر میشود، درحالی که افزایش سرعت مایع، تأثیر کاهشی بر این مشخصهها دارد. فرکانس حبابها نیز مستقل از تغییرات شیب، با افزایش سرعت ظاهری جریان گاز، همواره کاهش یافته و با افزایش سرعت جریان مایع، ابتدا کاهش و سپس افزایش مییابد. در تعیین محدودهایمن کاربردهای صنعتی، دبی جریان مایع میبایست، با توجه به مقدار کمینه فرکانس حبابها انتخاب شود. در حالی که برای انتخاب مقدار مناسب دبی جریان گاز، همواره نوعی بهینهسازی بین کاهش فرکانس و افزایش سرعت حبابها با کاهش طول آنها لازم میباشد. همچنین روابطی برای طول و سرعت حبابها با توجه به پیشینه تحقیق بدست آمده ولی درمورد فرکانس حبابها، بدلیل روند تغییرات متفاوت و همچنین کمبود منابع در این زمینه، روابطی بر اساس اعداد رینولدز ظاهری فازهای پیشنهاد گردیده است.
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 نادری، مهدی نجفی،
دوره ۱۵، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۴ )
چکیده
در جریانهای با عدد رینولدز متوسط، گاهی تقویت اغتشاشات منجر به ناپایداری جریان شده و در نهایت طی فرآیند گذر رژیم آرام به آشفته، جریان تمایل دارد از سطح جدا و دوباره به آن بچسبد. در این گذر، حبابهای جدایی جریان آرام تشکیل می‌شوند. درک صحیح فیزیک این پدیده و کنترل آن، بر کیفیت طراحی تجهیزات آیرودینامیکی رینولدز متوسط کمک میکند. در این تحقیق به منظور افزایش راندمان آیرودینامیکی و کنترل حبابهای جدایی روی ایرفویل کلارک و بال با همان مقطع مربوط به یک پهپاد سرعت پایین، از روش ایجاد ناهمگونی به شکل شیار یا برآمدگی استفاده میشود. ابتدا مدل آشفتگی انتخاب و تاثیر عدد رینولدز و زاویه حمله بر ابعاد حباب بررسی میشود. سپس، محل ناهمگونی را با هندسه ثابت از لبه حمله تا لبه فرار تغییر داده و بهترین محل قرارگیری آن ناهمگونی تعیین میشود. همچنین در این مکان، هندسه آن ناهمگونی را تغییر داده و هندسه مناسب برای دست‌یابی به بیشترین مقدار راندمان مشخص می‌گردد. بر اساس نتایج بدست آمده بهترین مدل برای شبیه‌سازی حباب، مدل گذرا K-Kl-ω است. اگر عدد رینولدز جریان افزایش یابد، حباب کوچک و حتی ناپدید میشود. یک مکان مناسب برای به دست آوردن راندمان بالاتر، ایجاد ناهمگونی در محل ناحیه گذر میباشد. با ایجاد شیار روی ایرفویل راندمان آیرودینامیکی بیشتری نسبت به ایجاد برآمدگی به‌دست می‌آید. برای بال، ایجاد شیار یکنواخت در امتداد دهانه آن راندمان بیشتری نسبت به حالتی که برآمدگی یا حفره‌های مجزا ایجاد شود به دست می‌آید که حدود ۱۶ درصد بیشتر از بال هموار است.
محمدرضا توکلی، پوریا بیات،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
ورود هوا به داخل مایعات به وسیله یک جت سیال، پدیده پیچیده‌ای است که کاربردهای مهمی در صنایع و محیط زیست دارد. در مقاله حاضر فرایند برخورد یک جت آب عمودی آرام که در حال حرکت افقی بر روی یک استخر آب ساکن با سرعت ثابت میباشد به صورت تجربی بررسی شده و به اندازه‌گیری عمق نفوذ و نحوه توزیع حبابهای ایجاد شده توسط این جت سیال، برای دو نوع سیال آب معمولی و آب دریا با استفاده از دو روش اپتیکی پرداخته میشود. این آزمایش برای دبی‌های مختلف (متناظر با سرعت‌های عمودی متفاوت) انجام شده و در هر کدام از این حالت‌ها جت عمودی سیال با سرعت‌های افقی متفاوت بر روی استخر حرکت می‌نماید. با شروع حرکت افقی جت، هوا از زیر محل برخورد جت سیال وارد استخر میشود. جهت اندازه‌گیری عمق نفوذ حبابهای ایجاد شده یک روش تصویربرداری سریع و برای اندازه‌گیری نحوه توزیع این حبابها، روش سایه‌نگاری پالسی به کار برده شده است. با افزایش سرعت عمودی و کاهش سرعت افقی جت سیال عمق نفوذ حبابهای هوا به داخل سیال افزایش یافته و نتایج نسبتا مشابهی برای آب معمولی و آب دریا بدست می‌آید. این در حالی است که تعداد و اندازه حبابهای تشکیل شده در آب دریا به طور قابل ملاحظه‌ای با آب معمولی متفاوت می باشد. در این مطالعه، عمق نفوذ و نحوه توزیع حبابها برای جت‌های مختلف با قطر‌های متفاوت، سرعت‌های عمودی مختلف و سرعت‌های افقی متفاوت اندازه‌گیری و گزارش شده‌اند.
سید عرفان سلیمی پور، شیما یزدانی،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
در مقاله حاضر، کنترل پدیده واماندگی دینامیکی جریان ناپایا پیرامون بالواره ناکا ۰۰۱۲ در اعداد رینولدز پایین (حدود ۱۳۰۰۰۰) به صورت عددی و در حالت دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، یک تیغه نازک با ارتفاع ۰,۵ درصد طول وتر به صورت عمودی روی لبه حمله بالواره قرار داده شده است تا از گسترش حباب جدایش آرام لبه حمله روی سطح جلوگیری کند. شبیه‌سازی عددی به‌کار رفته در حل جریان، بر پایه گسسته سازی شارهای جابه‌جایی معادلات ناویر- استوکس ناپایا و آشفته توسط طرح "رو" مرتبه دوم و استفاده از یک روش صریح به شیوه حجم محدود در یک شبکه محاسباتی متحرک میباشد. به دلیل اهمیت پارامترهای زمان‌مند در مسأله، دقت زمانی مرتبه دوم به روش گام زمانی دوگانه مورد استفاده قرار گرفته است. برای بررسی پدیده واماندگی دینامیکی از سه الگوی نوسانی با دامنه‌ها و فرکانس‌های مختلف استفاده شده است. همچنین، به منظور تأیید صحت عملکرد برنامه کامپیوتری، تعدادی از نتایج واماندگی استاتیکی و دینامیکی با نتایج تجربی معتبر مقایسه گردیده‌اند. نتایج حاصل از این بررسی‌ها نشان داده است که تیغه کنترل حباب تأثیرات قابل قبولی روی کنترل واماندگی دینامیکی داشته؛ به طوری که این تأثیرات با افزایش فرکانس نوسان بیشتر شده است. بهتربن نتیجه حاصل شده، در دامنه زاویه‌ای ۵ درجه و فرکانس کاهش یافته ۰.۱۵ میباشد که محدوده واماندگی ضریب برآ در حدود ۵۰ درصد کاهش داشته و برای ضریب پسا واماندگی قابل ملاحظه‌ای رخ نداده است.
روح اله احمدی، تومیو اوکاوا،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مطالعه، دینامیک حباب و مکانیزم تولید بخار خالص به صورت تجربی-مشاهده‌ای در یک کانال مستطیلی عمودی، طی جریان جوشش تحت اشباع در فشار اتمسفر بررسی شد و نتایج قابل توجهی در شرایط مختلف تر شوندگی سطح بدست آمد. طی مشاهدات، دو نوع رفتار کاملا متفاوت در شروع جوشش هسته‌ای برای حباب بخار مشاهده گردید و همچنین در ناحیه‌ای که کسر حجمی بخار کم است مکانیزم جدیدی برای شروع تولید بخار خالص ارائه شد. هنگام شروع جوشش هسته‌ای بر روی یک سطح آبدوست ، مشاهده شد که همه حبابهای تشکیل شده در هسته‌های فعال، بلافاصله پس از رشد یافتن از سطح بلند شده و از آن فاصله می‌گیرند و به‌سرعت در آب مادون اشباع در اثر چگالش ناپدید می‌شوند. در مقابل، زمانی که سطح آبگریز بود، در شرایط شروع جوشش هسته‌ای حبابهای شکل گرفته در محل تشکیل خود گیر افتاده‌اند. در ادامه، مکانیزم شروع تولید بخار خالص در سطوح آبدوست و آبگریز پیشنهاد شد. نتیجه مهم حاصل از مشاهدات این پژوهش این است که بر روی یک سطح آبگریز با زاویه تماس بالا (حدود °۹۰)، جدایش حباب از هسته‌های فعال روی سطح، در نزدیکی نقطه آغاز کسر قابل توجه بخار که شرط لازم برای شروع تولید بخار خالص است، رخ میدهد. مکانیزم اصلی حاکم بر تولید بخار خالص برای سطوح آبدوست و آبگریز، بازگشت مجدد حباب بلند شده از سطح، به سطح داغ مشاهده گردید، اما جدایش حباب از هسته‌های فعال شاخص خوبی برای تعیین شروع تولید بخار خالص برای سطوح آبگریز است.
محمدرضا انصاری، رضا آزادی، سحر کیانی حق‌گو،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
پژوهش حاضر با هدف بررسی رفتار هیدرودینامیکی الگوهای اسلاگ در لوله‌ای از جنس اکریلیک شفاف، به قطر داخلی mm ۴۰ و طول m ۳۳/۳ انجام شده‌است. برای انجام آزمایش‌ها از سیستم آزمایشگاهی عمودی ساخته شده در دانشگاه تربیت مدرس تهران استفاده شده است. به کمک تکنیک پردازش تصویر، فیلم‌های برداشت شده از ساختار جریان بررسی شده و مشخصه‌هایی هم‌چون طول و سرعت میانگین حباب تیلور و اسلاگ مایع بین آنها به دست آمده است. همچنین مسیر میانگین حرکت دماغه حباب تیلور در این قطر لوله نیز برای محدوده مشخصی از طول لوله استخراج شده است. بررسی نمودارهای چگالی احتمال به دست آمده نشان میدهد که افزایش طول حباب تیلور رابطه مستقیمی با طول اسلاگ مایع دارد و حبابهای تیلور با طول کوچک‌تر سرعت صعود بالاتری دارند. همچنین با توجه به نتایج حاصل، دماغه حباب از محدوده ۲۰% ± اطراف محور مرکزی لوله تجاوز نمی‌کند. رابطه‌ای تجربی بر اساس سرعت حرکت حباب تیلور و مجموع سرعت‌های ظاهری فازها ارائه شده است که نشان میدهد رابطه معروف نیکلین برای این قطر لوله ناکارآمد است.
سجاد خدادادی، نیما سام خانیانی، مفید گرجی، داوود دومیری گنجی، محمدرضا انصاری،
دوره ۱۵، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۴ )
چکیده
در این پژوهش برخورد حباب به صفحه مایل شبیه‌سازی‌شده است. برای شبیه‌سازی از روش حجم سیال در نرم‌افزار متن باز اپن فوم (حلگر اینترفوم) استفاده شده است. دو سیال غیرقابل تراکم هستند و کشش سطحی بین دوفاز با روش CSF درنظر گرفته میشود. در مطالعه‌ی حاضر تأثیر پارامترهایی مانند زاویه شیب، زاویه تماسی و اعداد بی‌بعد مورتون و باند بر سرعت و شکل حباب به‌دست‌آمده است. نتایج نشان میدهد با افزایش زاویه شیب، سرعت حباب افزایش مییابد. در زاویه‌ی شیب ۵۰ درجه سرعت حباب ماکزیمم میشود. در این مطالعه با تغییر زاویه شیب صفحه مایل سه رژیم جریان معرفی شد که این سه رژیم عبارتند از رژیم لغزشی، رژیم پرشی و رژیم زیگزاگی. در زاویه شیب بین ۳۰ تا ۴۰ درجه صفحه از افق، رژیم حباب از حرکت لغزشی به حرکت پرشی تغییر وضعیت میدهد. همچنین نشان داده شد که با ثابت نگه‌داشتن عدد مورتون و تغییر عدد باند سرعت و دامنه نوسانات آن افزایش مییابد و با افزایش عدد مورتون در عدد باند ثابت سرعت نوسانات سرعت حباب کم میشود. با افزایش عدد مورتون حرکت حباب از حرکت شتاب‌دار به حرکت سرعت ثابت تبدیل میشود.
امین حدیدی، داود جلالی وحید،
دوره ۱۵، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۴ )
چکیده
مواجهه جفت حباب ها در جریان های دوفازی به وفور مشاهده میشود که این مواجهه میتواند منجر به الحاق آنها شود. الحاق حبابها یکی از پدیدههای فیزیکی مهمی است که در ستونهای مایع رخ میدهد. توسعه دانش مربوط به الحاق دو حباب، به توصیف بهتر و درک دقیقتر جریانهای دوفازی حبابی کمک میکند. اثر میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی، تاکنون بر اندرکنش و الحاق حبابهای سیالات دی الکتریک مورد مطالعه قرار نگرفته است. از این رو در پژوهش حاضر، اثر میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت بر اندرکنش و الحاق حبابهایی که در مایع ساکن صعود میکنند، مورد مطالعه قرار گرفته است. حبابها در حالت اولیه کروی فرض شده و هر دو فاز مایع و گاز در ابتدا ساکن فرض شده اند. همچنین هر دوفاز تراکم ناپذیر و دی الکتریک فرض شده و میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده نیز یکنواخت میباشد. شبیه سازی عددی میدان جریان دوفازی و حل میدان سرعت از طریق روش حجم محدود صورت گرفته و گسسته سازی معادله مغناطیسی نیز با روش تفاضل محدود انجام شده است. برای مدلسازی مرز مشترک دوفاز نیز از الگوریتم لول ست استفاده شده است. نتایج عددی پژوهش حاضر با داده‌های تجربی و عددی محققین قبلی، توافق خوبی دارد. نتایج بدست آمده نشان میدهد که میدان مغناطیسی یکنواخت اعمال شده، شکل و دینامیک حبابها و نیز اندرکنش و الحاق آنها را تحت تاثیر قرار میدهد؛ بطوریکه میدان مغناطیسی اعمال شده سبب تسریع در الحاق عمودی حبابها میشود. از این رو، میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت میتواند برای کنترل الحاق حبابها مورد استفاده قرار گیرد.
محمد رضا حیرانی نوبری، محمد تقی مهربانی،
دوره ۱۶، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله جریان حبابی تراکم ناپذیر ویسکوز در داخل کانال انحناء‌دار تحت اثر گرادیان فشار بصورت عددی با استفاده از روش رد یابی جبهه شبیه‌سازی شده است. برای اینکار معادلات ناویر استوکس به روش تفاضل مرکزی با دقت مکانی درجه دو گسسته‌سازی شده و با استفاده از الگوریتم تصویر با بهره‌گیری از پردازش موازی در مختصات استوانه‌ای حل شده است. شبکه استفاده شده از نوع شبکه جابه‌جا شده و یکنواخت میباشد. نتایج حاصل نشان میدهد که در صورت عدم وجود شتاب گرانش در مسئله، جریان در داخل کانال انحناء دار را می‌توان به دو ناحیه جدا از هم نسبت به صفحه میانی کانال تقسیم نمود. در واقع این صفحه، صفحه تقارن در جریان بدون حباب میباشد که مانع از اختلاط دو جریان نیمه بالا و نیمه پائین کانال میشود. در میدان بدون جاذبه تعداد ۱۲ حباب با قطر ۰,۱۲۵ واحد طول دیواره، در جریان اصلی در نظر گرفته شده است که در لحظه شروع به صورت یکنواخت در داخل کانال توزیع شده‌اند. نتایج بدست آمده نشان میدهد که در نبود شتاب ثقل، حبابها در نهایت به صورت آماری پایا شده و دارای مسیر حرکت ثابتی خواهند بود. در این حالت اثر پارامترهای فیزیکی مختلف مانند عدد رینولدز، انحناء کانال، عدد دین در حرکت حبابها بررسی شده است.
پیمان رستمی، محمدرضا انصاری، محسن زارعی،
دوره ۱۶، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
در این پژوهش حرکت آزادانه حباب در کانال عمودی به صورت تجربی در محدوده نیروی تنش سطحی غالب برای ۵ سیال مختلف نیوتونی مورد بررسی قرار گرفت. مسیر حرکت حباب در آب، محلول ۳۰ درصد و ۵۰ درصد حجمی گلیسیرین به صورت زیگزاگ و در دو محلول ۸۰ درصد و ۱۰۰ درصد حجمی گلیسیرین به صورت خطی مشاهده شده است، همچنین سرعت صعود و ضریب منظر نیز با روش آنالیز تصویر توسط نرم‌افزار متلب استخراج شد. مقایسه نتایج کار حاضر با نتایج سایر محققین و روابط موجود جهت حدس زدن سرعت حباب از تطابق خوبی برخوردار بود. تأثیر میدان مغناطیسی (عمود بر مسیر حرکتی حباب) بر خصوصیات هیدرودینامیک حباب نیز برای هریک از محلول‌ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که حضور میدان مغناطیسی هرچند در نحوه حرکت حباب تأثیری ندارد و در محدوده مورد بررسی موجب تغییر حرکت زیگزاگی یا خطی نمی‌شود ولیکن باعث کاهش دامنه حرکت میشود که این میزان کاهش با افزایش لزجت کاهش مییابد. همچنین حضور میدان سبب افزایش سرعت صعود حباب میشود که درصد این افزایش سرعت با افزایش لزجت افزایش می یابد. حضور میدان مغناطیسی باعث افزایش ضریب منظر میشود که با افزایش لزجت میزان تغییرات ضریب منظر کاهش مییابد.
سعید پروار، حمید رضا انبارلوئی، علیرضا علی پور،
دوره ۱۷، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۶ )
چکیده
شبیه سازی عددی جریانهای چنده ماده‌ای و یا چند فازی، از جمله مساﺋل بسیار چالش برانگیر در میان محققین دینامیک سیالات محاسباتی میباشد. مهمترین مشکل پیشرو در شبیه‌سازی چنین جریانهایی بوجود آمدن نوساناتی مجازی و ناخواسته در سطوح مشترک و در نتیجه ورود خطا در محاسبات عددی میباشد که از بین بردن چنین نوساناتی نیازمند بکارگیری الگوریتم‌های نسبتا پیچیده عددی میباشد. در کار حاضر، برای شبیه‌سازی جریان تراکم‌پذیر با صرف نظر از پدیدههای انتقال مولکولی از معادلات اولر و حلگر ریمن HLLC و برای تعقیب سطح مشترک دو سیال از الگوریتم لول ست استفاده شد. همچنین برای از بین بردن نوسانات مجازی در فرایند حل عددی، از یک الگوریتم عددی تصحیح شار با قابلیت توسعه بالا، دقت مناسب و هزینه محساباتی پایین که توسط ابگرال و کارنی معرفی شده است، مورد استفاده قرار گرفته است. در کار حاضر الگوریتم نامبرده در حالت دو بعدی توسعه داده شده است. حلگر توسعه داده شده، به کمک چند مسئله استاندارد یک و دو بعدی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در انتها از کد توسعه داده شده برای شبیه‌سازی مسئله‌ی دو بعدی شاک حباب دو ماده‌ای (هوا- هلیوم) استفاده شده است. بررسی‌های به عمل آمده حاکی از هزینه محاسباتی پایین کد توسعه داده شده و دقت بالای نتایج بدست آمده میباشد.
حسن زمانی پور، پوریا امیدوار، علی طیبی،
دوره ۱۷، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۶ )
چکیده
در این مقاله به بررسی فرآیند نفوذ و جابجایی در یک جریان دوبعدی دوفازی آب و هوا توسط روش هیدرودینامیک ذرات هموار پرداخته میشود. شبیه‌سازی جریانهای دوفازی نیازمند آگاهی از وضعیت دقیق سطح مشترک بین دو فاز است که روش اس‌پی‌اچ بدلیل ماهیت لاگرانژی و بدون مش بودن به‌راحتی سطح مشترک بین دو فاز را شناسایی میکند. برای شبیه‌سازی از کد متن باز اسفیزیکس دو بعدی تک فاز که برای مسائل سطح آزاد کاربرد فروان دارد، استفاده میشود. این کد با اضافه کردن نیروی کشش سطحی و یک فشار اضافی به معادله مومنتوم، به یک کد دوفازی آب و هوا ارتقاء یافته است. همچنین برای درک بهتر فرآیند نفوذ و جابجایی، معادله غلظت نیز مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای اعتباربخشی مسئله دوفازی آب و هوا ابتدا مسائل مخزن ساکن آب و هوا و فشار هیدرواستاتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مسئله شکست سد دوفازی بر روی بستر نامحدود شبیه‌سازی شده و نتایج با داده‌های آزمایشگاهی مقایسه و نتایج قابل قبولی بدست آمده است. سپس فرآیند نفوذ و جابجایی و توزیع غلظت برای جریان دوفازی آب و هوا برای سه ضریب نفوذ متفاوت انجام شده است و نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج تحلیلی داشته است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که روش اس‌پی‌اچ یک روش مناسب برای شبیه‌سازی جریانهای دوفازی نظیر آب وهوا و همچنین فرآیند نفوذ و جابجایی است.
مصطفی زینالعابدینی، محمدرضا انصاری،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
یکی از پدیدههای مهم و پیچیده در تحلیل رژیم جریان اسلاگ، مکش حبابهای ریز به داخل بدنه اسلاگ در هنگام وقوع آن است. در این مقاله روشی برای مدلسازی اسلاگ با در نظر گرفتن پدیده مکش هوا به داخل بدنه مایع اسلاگ ارائه شد. در این روش رفتار اسلاگ، به همراه کسر حجمی حبابهای نفوذ کرده و تاثیر آنها بر مشخصات اسلاگ بررسی شد تا روابط دقیق‌تری برای تخمین پارامترهای این رژیم جریان بدست آید. این روش از ترکیب مدل جریان دو سیالی، روش حجم سیال و مدل بالانس جمعیتی دسته حبابهای با قطر یکسان، به وجود آمده است. در این راستا بر اساس شباهت جریان اسلاگ با پرش هیدرولیکی، مدلی برای تخمین ترم نفوذ ذرات حباب، مکانیزم و مقدار آن در نظر گرفته شد و به کمک برنامهای جداگانه وارد معادلات مورد نظر در نرم‌افزار فلوئنت گردید. در انتها نتایج حاصل از حل عددی جریان اسلاگ به همراه مدل مربوطه با نتایج تجربی استخراجی از سایر مقالات مقایسه گردید. این نتایج شامل پروفیل جریان اسلاگ، حبابهای نفوذ کرده، سرعت فاز مایع در هنگام وقوع اسلاگ، سرعت بدنه اسلاگ مایع، سرعت فیلم مایع، سرعت پیشانی و دم اسلاگ، موقعیت اسلاگ، طول اسلاگ، توزیع فشار در زمان وقوع جریان اسلاگ، تعداد حباب های نفوذ کرده با ابعاد مختلف، قطر متوسط حبابهای نفوذ کرده و ... میباشد.
مهدی محمدی، مرتضی خیاط،
دوره ۱۷، شماره ۱۲ - ( ۱۲-۱۳۹۶ )
چکیده
جوشش استخری توانایی دارد که شار حرارتی زیادی را در یک اختلاف دمای کوچک منتقل نماید و این امر میتواند با استفاده از روش‌های اصلاح و بهبود سطح افزایش پیدا کند. در پژوهش حاضر به بررسی انتقال حرارت جوشش استخری بر روی ۴ سطح با جهت گیری‌های مختلف پرداخته شده است. به همین منظور یک دستگاه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. هدف اصلی، ارائه یک روش ساده و مقرون به صرفه و با ماندگاری طولانی‌تر در کارهای صنعتی، همراه با داشتن بیشترین میزان شار حرارتی بحرانی در برابر کمترین اختلاف دمای سوپر هیت سطح بوده است. نتایج بدست آمده از مطالعه نشان داده که فاکتور زبری سطح باعث به تعویق افتادن اتصال حبابها شده و شار حرارتی اندکی افزایش مییابد. علاوه بر فاکتور زبری، دو فاکتور تفکیک حباب از سیال در فرآیند دفع گرما و تغذیه بیشتر سایت‌های هسته‌زایی و میکرولایه زیرین حباب می‌توانند با اهمیت‌تر از زبری سطح باشند. به طوری که سطح با زبری کم‌تر و با جهت گیری زبری یک بعدی افزایش شار حرارتی بیشتری را نسبت به سطح با زبری بیشتر و با جهت گیری زبری دایروی شکل نشان داده است. در انتها با ایجاد یک سطح میکروکانال که ترکیبی از روش‌های تفکیک سیال- حباب و تغذیه بیشتر میکرولایه زیرین حباب بوده است، می‌توان بدون اضافه کردن هیچ گونه ذرات اضافی به سیال پایه، شار حرارتی را تا ۱۳۱% و ضریب انتقال حرارت را تا ۲۱۱% افزایش داد.
