۶۹ نتیجه برای دینامیک سیالات محاسباتی
دوره ۴، شماره ۲ - ( ۷-۱۳۹۹ )
چکیده
در پژوهش حاضر، تجمع و شکست ذرات آسفالتین با استفاده از کوپل همزمان روش اجزای گسسته و دینامیک سیالات محاسباتی در جریان آرام شبیه سازی شده است. با توجه به ماهیت آسفالتین، یک مدل جدید تجمع جهت مدلسازی فرایند چسبیدن ذرات آسفالتین بر اساس ساختار واقعی کلوخه ها پیشنهاد شده است. برخورد ذرات، راندمان برخورد و شکست کلوخه‌های آسفالتین به صورت دقیق مطالعه شده‌اند. همچنین، رشد ذرات آسفالتین و تغییرات توزیع اندازه ذرات به همراه تغییرات ساختار کلوخه ها بررسی شده است. در طول فرایند توده‌ای شدن ذرات آسفالتین، در بازه زمانی اولیه رشد اندازه ذرات کم است که دلیل آن تجمع ذرات اولیه و شکل گیری کلوخه‌های کوچک می‌باشد. در بازه زمانی میانی به علت برخورد کلوخه‌ها و تشکیل کلوخه‌های بزرگ، رشد اندازه ذرات شدت می‌گیرد و در بازه انتهایی شکست کلوخه‌ها رشد بیشتر آنها را محدود می‌سازد و نهایتا به حالت پایا می‌رسد. توزیع لگاریتمی نرمال بهترین مطابقت را با نتایج توزیع اندازه ذرات نشان می دهد که بر اساس مطالعات قبلی با طبیعت آسفالتین نیز هماهنگی دارد. بر اساس نتایج شبیه سازی، کرنل برخورد و شکست به طور مستقیم محاسبه گردید که با نتایج کرنل برخورد و شکست در مراجع پیشین همخوانی دارد.
محمدرضا علی گودرز، هادی کرابی، محمد رضا سلیمانی تهرانی،
دوره ۱۲، شماره ۴ - ( ۸-۱۳۹۱ )
چکیده
در این مقاله اثرات تغییرات هندسی(پیچش ، کج شدن و شکم دادن) پره ردیف دوم توربین Avon بر عملکرد طبقه توربین بررسی شده است. در ابتدا روش سه بعدی توسعه داده شده برای شبیه سازی توربین با استفاده از نتایج تست تجربی مربوط به یک طبقه ازتوربین هانوفرصحت سنجی شده است. پس از اعتبار سنجی روش عددی و اطمینان از صحت روش عددی منتحب، طبقه دوم توربین AVON شبیه سازی شده و نتایج حاصل با استفاده از اطلاعات عملکردی این توربین اعتبار سنجی شده است.در ادامه تغییرات هندسی روتور طبقه دوم توربین AVON بر روی هندسه توربین اعمال شده و میدان جریان ودما ناشی از این تغییرات با نرم افزارهای عددی، شبیه سازی شده و نتایج آنها بر روی عملکرد(نسبت فشار، راندمان و ...) طبقه دوم محاسبه شده است در این پژوهش تغییرات هندسه شکم دادن، کج شدن و تغییر زاویه نصب پره مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت مشاهده شد که با تغییر زاویه نصب پره دبی عبوری از توربین به شدت تغییر کرده و این عامل منجر به تغییرات توان توربین می شود. تغییرات شکم دادن و کج شدن در این بازه اعمالی تاثیر چندانی بر عملکرد توربین نداشتند.
دوره ۱۳، شماره ۴ - ( ۱۱-۱۴۰۱ )
چکیده
ارزیابی پاسخ سلول به تحریکات مکانیکی در فضای آزمایشگاهی همواره به‌عنوان یکی از موضوعات مهم در راستای دستیابی به کنترل رفتار سلول در محیط کشت شناخته می‌شود. در بررسی تحریک‌های مکانیکی سلول در داربست استخوانی یکی از پارامترهای مؤثر ریز ساختارهای داربست از جمله اندازه و شکل حفرات است. با توجه به اینکه امکان کنترل این پارامترها در فضای آزمایشگاه بسیار پیچیده است بر همین اساس، در پژوهش حاضر با استفاده از مدلسازی عددی به بررسی تاثیر ساختار داربست بر فاکتورهای مکانیکی ناشی از جریان سیال نوسانی در داربست پرداخته شده است. در این پژوهش، به ارزیابی داربست‌های با شکل حفرات مکعبی، کروی و هگزاگونال با طول حفرات ۳۰۰، ۳۵۰، ۴۰۰، ۴۵۰ و ۵۰۰ میکرومتر پرداخته شده است. نتایج حاصل از مدل دینامیک سیالات محاسباتی نشان می‌دهد که داربست‌ها با شکل حفرات کروی و مکعبی با طول حفرات ۵۰۰ میکرومتر و داربست با شکل حفرات هگزاگونال با طول حفرات ۴۵۰ میکرومتر دارای تنش برشی در بازه ۱/۰ – ۱۰ میلی پاسکال در سطوح مختلف خود هستند که این بازه از تنش برشی مناسب برای تمایز سلول بنیادی به سلول استخوانی است، علاوه بر این، نتایج حاصل از توزیع جریان سیال در این داربست نشان می‌دهد که با توجه به دسترسی سیال به نواحی مختلف داربست حجم ناحیه مرده که محل مناسبی برای کشت سلول نیست دراین داربست کاهش یافته است، دستاوردهای حاصل از این پژوهش می‌تواند در شرایط آزمایشگاهی برای دستیابی به شرایط بهینه کشت سلول بنیادی در راستای تمایز به سلول استخوانی استفاده گردد.
سید میثم سجادی، محمدرضا علی گودرز، هادی کرابی،
دوره ۱۳، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۲ )
چکیده
با توجه به اینکه جریان در کمپرسور تحت تاثیر گرادیان فشار مثبت می باشد و طبیعت جریان در کمپرسور بسیار پیچیده می باشد، از این رو طراحی آیرودینامیکی دقیق پره های کمپرسور که وظیفه انتقال کار به جریان را دارد ، بسیار مهم می باشد. در این تحقیق، تاثیر تغییرات زاویه استگر پره روتور بر روی منحنی های عملکردی یک کمپرسور محوری گذرصوتی برای اولین بار مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به ماهیت بسیار پیچیده جریان در کمپرسورها برای شبیه سازی از روش سه بعدی که بالاترین دقت را در بین روش های تحلیل دارد، استفاده شد. برای این کار یک کد عددی با دقت بالا که قادر به حل معادلات ناویر استوکس رینولدز-متوسط است، مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج کد عددی با نتایج آزمایشگاهی کمپرسور محوری تطابق بسیار خوبی را نشان داد که این نشان دهنده صحت کد عددی می باشد. پس از حصول اطمینان از کارکرد کد عددی تاثیر تغییرات پیچش پره روتور طبقه اول بر روی پارامترهای عملکردی کمپرسور محوری با استفاده از کد اعتبار سنجی شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پیچش پره روتور سبب کاهش راندمان و نسبت فشار در کمپرسور محوری می گردد.
مهدی معرفت، نوید مروت،
دوره ۱۳، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۲ )
چکیده
هدف اصلی در طراحی سیستم های گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع تامین شرایط آسایش حرارتی می باشد. در تحقیق حاضر، عملکرد سیستم تهویه لایه ای و سیستم سرمایش تابشی سقفی به صورت جداگانه و در ترکیب با یکدیگر به منظور تامین شرایط آسایش حرارتی کلی و موضعی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، به بررسی و تحلیل پارامترهای PMV (میانگین آرای گروه بزرگی از افراد)و PPD (درصد نارضایتی حرارتی افراد) به عنوان دو شاخص آسایش حرارتی کلی پرداخته شده است. همچنین اختلاف دمای هوا در جهت عمودی و ریسک کوران حرارتی نیز به عنوان دو شاخص نارضایتی حرارتی موضعی، مورد مطالعه قرار گرفته اند. براساس نتایج تحقیق حاضر، ترکیب تهویه لایه ای و سرمایش تابشی سقفی موجب توزیع یکنواخت تر شرایط آسایش حرارتی کلی نسبت به کاربردجداگانه هر یک از سیستم ها می شود. همچنین اختلاف دمای هوا در جهت عمودی کاهش یافته و ریسک کوران حرارتی نیز وجود ندارد. از این رو ترکیب سیستم تهویه لایه ای با سرمایش تابشی سقفی به عنوان راهکاری نوین و کاربردی، توانایی تامین شرایط آسایش حرارتی کلی و موضعی را دارا می باشد.
علی اسفندیاری، مجید بازارگان،
دوره ۱۴، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۳ )
چکیده
با توجه به رشد روزافزون مصرف انرژی از یک سو و کاهش منابع سوختهای فسیلی از سوی دیگر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی باد، در کانون توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از میان انواع توربین های بادی که به منظور دریافت توان الکتریکی از جریان باد مورد استفاده قرار می گیرند، توربین های بادی محور عمودی به دلیل عدم وابستگی به جهت وزش باد، حساسیت کمتر نسبت به آشفتگی جریان و تولید صدای کمتر، امکان استفاده در مناطق شهری و در نزدیکی مصرف کنندگان را فراهم می سازند. در این مقاله یک توربین بادی محور عمودی با پره های مستقیم به روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی مدلسازی شده و نتایج حاصل از حل عددی آن با نتایج آزمایشگاهی سایر پژوهشگران اعتبارسنجی گردیده است. پس از آن، اثر تغییر محل اتصال پره های روتور به بازوهای نگهدارنده و گام اولیه پره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که در نمونه مورد بررسی، انتخاب گام اولیه و محل اتصال مناسب پره می تواند بیشینه ضریب عملکرد توربین را به ترتیب ۶۵ و ۶۰ درصد افزایش دهد
علی حیدری، محمود پسندیده فرد،
دوره ۱۴، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در کار حاضر هدف بررسی اثر نوسانات پیچشی دم ایرفویل بر روی نیروی برآی تولیدی در ایرفویل های ثابت در زوایای حمله مختلف می باشد. بنابراین جریان دو بعدی، ناپایا و تراکم پذیر حول ایرفویل ثابت تحت زوایای حمله مختلف با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبکه درشت به کمک شبکه دینامیکی فنری تحلیل می شود. در این روش معادلات اویلر به کمک شبکه درشت و شرط مرزی عدم لغزش و روش تسخیر گردابه حل می شوند. ابتدا جهت اعتبار سنجی کد بدون در نظر گرفتن نوسان دم، ایرفویل ثابت در زوایای حمله مختلف و همچنین تحت نوسان پیچشی مدل شده و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه می شود. همچنین به صورت شبه پایا نتایج این روش با نتایج حل لزج معادلات ناویر- استوکس با مدل آشفتگی اسپالارت- آلمارس مقایسه می شود. سپس با افزودن نوسانات پیچشی دم، اثر تغییر پارامترهای ناپایا از جمله دامنه، فرکانس نوسانات و مکان شکستگی دم بر روی ضرائب آئرودینامیکی ایرفویل ثابت تحت زوایای حمله مختلف بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که در یک زاویه حمله مشخص، اضافه کردن نوسانات پیچشی دم با دامنه و فرکانس نوسان بالا موجب افزایش ضریب برآ نسبت به حالت بدون نوسان دم می شود.
فرزاد بازدیدی تهرانی، اکبر محمدی احمر، محسن کیامنصوری،
دوره ۱۴، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۳ )
چکیده
در مقاله حاضر، قابلیت مدل‌های مختلف k–ε غیرخطی برای پیش‌بینی میدان جریان و پراکندگی آلاینده‌ها در اطراف یک ساختمان مدل مکعبی¬شکل به همراه دودکش واقع در مرکز سقف آن در داخل لایه مرزی آشفته بررسی شد. یک مدل غیرخطی مربعی که توسط نیسیزیما و یوشیزاوا پیشنهاد گردید و دو مدل غیرخطی مکعبی که توسط لین و همکاران و ارهارد و موسیوپولاس ارائه شد، با نتایج مدل k–ε استاندارد و نتایج تجربی موجود مقایسه شدند. تمامی محاسبات انجام شده با استفاده از توسعه برنامه-نویسی شی‌گراء C++ در بسته نرم افزاری اپن‌فوم انجام گرفت که شامل برنامه‌هایی برای حل‌کننده¬های حجم محدود می‌باشد. برای میدان جریان، مدل k–ε استاندارد به دلیل اینکه قادر به بازتولید جریان برگشتی بر روی سقف ساختمان مدل نیست نتایج نامطلوبی را پیش¬بینی کرد. در مقابل، مدل‌های غیرخطی به دلیل توانایی در پیش‌بینی تنش‌های غیرایزوتروپی، نشان دادند که تنش‌های رینولدز در جهت جریان بر روی سقف غالب هستند. مدل‌های غیرخطی به دلیل داشتن جمله¬های مربعی و مکعبی قادر بودند میدان غلظت را بهتر از مدل k–ε استاندارد پیش‌بینی نمایند. مدل مکعبی ارهارد از میان مدل‌های آشفتگی بررسی شده، بهترین توافق را با نتایج تجربی نشان داد. همچنین همه مدل‌های مورد مطالعه پخش میدان غلظت را کمتر از نتایج تجربی پیش¬بینی کردند، ولی نشان داده شده است که مدل‌های غیرخطی این اختلاف را کاهش می¬دهند.
مجتبی دهقان منشادی، فرزاد پورفتاح،
دوره ۱۴، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۳ )
چکیده
تمرکز مطالعه¬ی حاضر بر روی گذر جریان آرام به آشفته حول ایرفویل متقارن SD۸۰۲۰ در جریان آزاد و تحت پدیده¬ی اثر سطح با اعداد رینولدز پایین چهار هزار در زوایای حمله ۵ و ۸ درجه می¬باشد. برای حل معادلات RANS ناپایای حاکم بر جریان از روش حجم محدود استفاده شده است. نتایج با داده¬های تجربی دیگران مقایسه شده و مطابقت خوبی در پیش¬بینی ضرایب آیرودینامیکی تحت اثر پدیده¬ی سطح و جریان آزاد با اعداد رینولدز پایین مشاهده می¬شود. در الگوریتم عددی استفاده شده برای کوپل کردن میدان‌های سرعت و فشار از روش SIMPLEC و برای گسسته‌سازی معادلات ممنتوم از روش مرتبه‌ی دوم و جهت مدلسازی آشفتگی جریان از مدل چهار معادله¬ای Transition-SST استفاده شده است. نتایج نشان می¬دهد روش حل عددی استفاده شده به منظور شبیه¬سازی جریان با عدد رینولدز پایین، قادر به تشخیص گردادیان فشار معکوس بوده و حباب¬های جدایش و گذر جریان آرام به آشفته لایه مرزی مشاهده گردیده است. همچنین نتایج نشان می¬دهد محل تشکیل حباب جدایش آرام، طول آن و گذر جریان آرام به آشفته تحت تاثیر حضور سطح زمین قرار می¬گیرد بطوریکه تحت تاثیر اثر سطح، محل گذر جریان و تشکیل حباب به لبه حمله ایرفویل متمایل شده و توزیع فشار روی ایرفویل تحت تاثیر تغییر محل تشکیل حباب¬ها می¬باشد بطوریکه در محل تشکیل حباب‌های جدایش آرام، توزیع فشار دچار تغییر روند گردد
ناصر فتورائی، سیف الله غلامپور، امیرسعید صدیقی،
دوره ۱۴، شماره ۱۳ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
گرفتگی مسیر مایع مغزی نخاعی باعث افزایش فشار اعمالی از سوی این مایع بر دیواره های بطن ها و در نهایت بروز بیماری هیدروسفالی می گردد. این پژوهش به بررسی شاخصی عددی جهت تشخیص بیماری هیدروسفالی غیر¬ارتباطی پرداخته است. در ابتدا نمودار سرعت در مجرای سیلویوس نمونه سالم به صورت سه بعدی و با استفاده از روش برهمکنش سیال و جامد به دست آمد. این نتیجه با نمودار سرعت مشابه¬ی که از تصویربرداری CINE-PC-MRI همان نمونه استخراج شده بود مقایسه شد. پس از تایید انطباق دو نمودار، از صحت روش حل و فرضیات به کار گرفته شده اطمینان حاصل شد. عدد رینولدز در مجرای سیلویوس نمونه سالم کمتر از ۷/۲۷۵ و حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی نیز ۳/۶۱۶ پاسکال بود. در ادامه شرایط سیستم بطنی برای بیمار هیدروسفالی غیرارتباطی مدلسازی گردید. حداکثر فشار به ۵/۲۹۵۸ پاسکال افزایش یافت. با توجه به عامل بیماری، حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی بر بافت مغز در مجرای سیلویوس به عنوان شاخصی جهت ارزیابی بیماری هیدروسفالی غیرارتباطی معرفی گردید. در پایان مقادیر فشار محاسبه شده برای مایع مغزی نخاعی و مقادیر فشار اندازه¬گیرری شده از تست سوزن کمری برای مایع نخاعی مورد مقایسه قرار گرفت. مشخص شد این اعداد با هم متناسب هستند. بر این اساس فشار مایع نخاعی حاصل از تست سوزن کمری به عنوان شاخصی عددی و کاربردی برای تشخیص بیماری معرفی گردید.
حامد آقاجانی درازکلا، مصطفی حبیب‌نیا، حامد جمشیدی اول،
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع حرارت، سیلان مواد و شکل‌گیری عیوب در منطقه جوش مورد بررسی قرار گرفت. جهت شبیه سازی فرایند با روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه‌ی تجاری CFD Fluent ۶,۴ استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار دارد، به عنوان یک سیال با رفتار شبه‌مذاب در اطراف پین شبیه سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار بیشتر می‌شود و ابعاد منطقه اغتشاش بیشتر می گردد. همچنین نتایج شبیه‌سازی نشان داد که حداکثر درجه حرارت و جریان مواد در سمت پیشرو اتفاق می‌افتد. بر اساس نتایج شبیه سازی مشخص شد که تولید حرارت ناکافی سبب جریان ناکامل مواد اطراف پین می‌شود و بدین ترتیب عیوب مختلفی در ریشه جوش شکل می‌گیرند. نتایج حاصل از مدل توسط نتایج تجربی سایر محققین مورد تایید قرار گرفته است. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، نتایج حاصل از شبیه سازی حداکثر نرخ کرنش محل اتصال را ۴s-۱+ تا ۴s-۱ - پیش بینی نموده است.
علیرضا تهور، پویا زرین چنگ، شاهین حیدری،
دوره ۱۴، شماره ۱۵ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
بینی، حفره بینی و سینوس ها بخش هایی از سیستم تنفسی فوقانی می باشند. بینی انجام بسیاری از عملکردهای مهم فیزیولوژیکی، از جمله حرارت، رطوبت و فیلتر نمودن هوا و استنشاق بوی را بر عهده دارد. در گذشته، شبیه سازی جریان هوای آشفته در مجرای بینی، سینوس، گلو و نای انجام شده است. از سال ۱۹۹۰، با توسعه پرتونگاری کامپیوتری و دینامیک سیالات محاسباتی، مطالعات عددی بر روی جریان گاز در حفره واقعی بینی انجام شده است. همچنین، دینامیک سیالات محاسباتی برای تحقیق بر روی خواص جریان هوا در نرخ آرام درون مجرای بینی اعمال شده و پیش بینی آن منوط به ذات و هندسه پیچیده و غیر پایای جریان می باشد. بسیاری از مطالعات پیشگام در این زمینه تنها به بررسی حفره بینی بدون سینوس ها به خصوص سینوس فک بالا و یا به مطالعه جریان آرام در مجاری تنفسی پرداخته اند. بنابراین این تحقیق سعی دارد به مطالعه بر روی جریان هوا در تمام فضای سر انسان که هوای تنفسی در آن جریان می یابد، بپردازد. برای این منظور مطالعه بر اساس پرتو نگاری کامپیوتری از سر، گردن و قفسه سینه یک زن ۲۶ ساله بدون مشکل در سیستم تنفسی وی، در بیمارستان شهید چمران شیراز انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که در ۲ تا ۳ سانتیمتر ابتدایی جریان افت به مراتب کمتری (حدود ۵۰ درصد) نسبت به سایر قسمتها دارد و اکثر جریان در نزدیک ناحیه دیواره بین پره بینی مانده و فقط میزان کمی به ناحیه بویایی و مجرای گوش بیرونی گسترش می یابد.
احسان جوانمرد، شهریار منصور زاده، احمدرضا پیشه ور،
دوره ۱۴، شماره ۱۶ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
هدف پژوهش حاضر بررسی اثر تغییر زاویه سطوح کنترلی افقی(سطوح کنترلی استرن) بر میزان نیروی درگ وارد بر ربات هوشمند زیرآبی پژوهشکده علوم و فناوری زیر دریا به روش تجربی و شبیه‌سازی عددی و استخراج ضریب هیدرودینامیکی مربوط به آن است. در بخش تجربی پژوهش، مدل یک به یک این ربات درون حوضچه کشش دانشگاه صنعتی اصفهان تحت کشش با زوایای حمله مختلف برای سطوح کنترلی افقی قرار می‌گیرد. در این آزمون‌ها، سرعت کشش ربات در محدوده سرعت ۱ تا ۳ متر برثانیه و اتصال مدل به ارابه کشش توسط استروت‌هایی با مقطع هیدروفویل انجام شده است. در ادامه، نیرو و ضریب درگ وارد بر یک سطح کنترلی این ربات در سرعت‌های کشش مختلف و نیز زوایای مختلف استرن به روش تجربی استخراج شده‌اند. در بخش عددی پژوهش، آزمون‌های تجربی صورت گرفته در بخش آزمایشگاهی توسط کد تجاری سی اف ایکس در سرعت ۵/۱ متر برثانیه شبیه‌سازی و نتایج حاصل از آن با نتایج تجربی مقایسه شده‌اند. در این مقاله نشان داده شده است که تغییرات نیروی پسا و ضریب نیروی پسای ربات نسبت به زاویه استرن بصورت یک منحنی درجه دوم قابل تخمین است و ضریب هیدرودینامیکی مرتبط با آن، به دو روش تجربی و عددی استخراج شده است. تطابق خوب نتایج حاصل از دو روش نشان داد که میتوان روش‌های عددی را در محدوده سرعت‌های مورد بررسی جایگزین روش‌های پر هزینه تجربی کرد. نتایج حاصله نشان داد که در سرعت ۵/۱ متر برثانیه با افزایش زاویه سطوح کنترلی به ۴۵ درجه ضریب درگ ۱۷۴ درصد افزایش می‌یابد.
مجتبی رحیم پور، کیومرث مظاهری، سیدحسین سیدین،
دوره ۱۴، شماره ۱۶ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در کار حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی اثر تغییر زاویه مشعل بر کارکرد کوره دوار ذوب آلومینیوم بررسی شده است. مدل عددی ارائه شده از این کوره فرآیندهای احتراق مغشوش و غیرپیشآمیخته گاز طبیعی و اکسیژن، تشعشع، دوران بدنه، ذوب آلومینیوم و اکسایش آلومینیوم را در نظر می‌گیرد. در این مدل با توجه به پدیدههایی که در قسمتهای مختلف کوره دوار ذوب آلومینیوم رخ می‌دهد، کوره به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم شده است. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. نتایج حل عددی نشان داد با افزایش زاویه مشعل از ᵒ۰ تا ᵒ۱۵ به دلیل اختلاط بیشتر سوخت و اکسنده و افزایش زمان اقامت گازهای داغ در ناحیه احتراق، کارایی کوره بهبود یافته و نرخ تهیه آلومینیوم مذاب مرتبا افزایش می‌یابد. اما نزدیک شدن شعله به لایه دیرگداز و گرم شدن بیش از حد آن باعث می‌شود استفاده از زاویههای مشعل بیشتر از ᵒ۱۰ عملی نباشد. به این ترتیب با تغییر زاویه مشعل از ᵒ۰ به ᵒ۱۰، زمان کارکرد کوره ۳۵ دقیقه کاهش و بازده حرارتی کوره از ۶۵% به ۷/۷۴% افزایش می‌یابد.
عطااله ربیعی، علیرضا عطف،
دوره ۱۵، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۴ )
چکیده
امروزه پدیده ی جوشش به واسطه ی افزایش قابل توجهی که در ضرایب انتقال حرارت میدان جریان ایجاد می کند، مورد توجه بسیاری از محققین در حوزه های مختلف از جمله صنایع نفت، پتروشیمی و نیروگاهی می باشد. در این راستا ارتقای پارامترهای میدانی جهت افزایش انتقال حرارت در کنار استفاده از ذرات نانوی معلق در سیال پایه از مسایل مهم دیگر در این زمینه می باشد. در این مقاله، بکمک دینامیک سیالات محاسباتی تاثیر افزودن نانو ذره اکسید آلومینیومAl_۲ O_۳ در میدان جریان همراه با جوشش مورد بررسی قرار گرفته است. جهت تحلیل میدان جریان از معادلات پیوستگی، مومنتم، انرژی برای هر فاز در دیدگاه اویلرین- اویلرین و همچنین از نحوه سهم بندی مدل شار حرارتی اعمالی به دیواره توسط موسسه تحقیقاتی رنسلر برای شرایط جوشش استفاده شده است. در کنار صحت سنجی مطالعه ی جریان جوششی مادون سرد، اثر افزودن نانوذره ی اکسید آلومینیوم به سیال پایه بر روی پارامترهای انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که با افزایش غلظت ذرات نانو، دمای دیواره اصطلاحا خنک تر و ضریب انتقال حرارت جابجایی افزایش قابل توجهی پیدا می کند.
علی نصیری طوسی، آرمان رستم پور،
دوره ۱۵، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۴ )
چکیده
پدیده کوبش، پدیده ای تصادفی و پیچیده است و انجام آزمایشات تجربی موتور در شرایط با کوبش، بسیار پر هزینه می‌باشد. موتور مورد بررسی در این مقاله، موتور EF۷(TC) می‌باشد که یک موتور دوگانه سوز با پایه گازسوز است و در صورت استفاده از بنزین احتمال وقوع کوبش در این موتور زیاد است. در این مقاله به کمک کد کیوا-نسخه ۳وی به شبیه‌سازی یک سیکل کامل این موتور تحت شرایط با کوبش و بدون کوبش پرداخته شده است. هندسه این موتور به کمک نرم افزار انسیس و به صورت ساختاریافته، شبکه‌بندی گردید. از آنجا که کد کیوا-نسخه ۳وی مجهز به مدل خود اشتعالی نمی باشد، مدل انتگرال کوبشی به کد اصلی اضافه شد. نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی به دو روش فشار درون سیلندر و دمای راهگاه دود خروجی اعتباردهی شد که نشان داد نتایج شبیه‌سازی در مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی از دقت مناسبی برخوردار است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، هرچند کد کیوا-نسخه ۳وی و مدل انتگرال کوبشی قادر به مدل کردن نوسانات فشاری در شرایط با کوبش نمی‌باشند اما به خوبی محل و زمان وقوع کوبش را شبیه‌سازی می‌کنند. در نهایت به بررسی نحوه توسعه و نفوذ شعله در محفظه احتراق و چگونگی تشکیل جبهه دوم پرداخته شده است. با توجه به نتایج بدست آمده در شبیه‌سازی، جبهه دوم شعله در نزدیکی سوپاپ دود تشکیل و گسترش می‌یابد.
جاماسب پیرکندی، مصطفی محمودی، مصطفی رضوان دوست،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
به دلیل کاربردهای گسترده پهپادها، سرمایه‌گذاری روی آنها در سال‌های اخیر افزایش یافته است. ملخ به عنوان یک عامل مهم در ایجاد نیروی پیشران این وسایل پرنده بوده و بررسی عملکرد آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به این مساله در این تحقیق تلاشی برای طراحی و ساخت وسیله‌ای جهت اندازه‌گیری نیروی تراست استاتیکی چند نمونه از ملخ‌های مورد استفاده در یک موتور الکتریکی با کاربرد در یک پهپاد سبک صورت گرفت. برای این کار ابتدا یک استند برای انجام تست‌های استاتیکی موتور طراحی، تحلیل و ساخته شد و سپس عملکرد استاتیکی موتور الکتریکی اشاره شده با چند نمونه ملخ در سرعت‌های دورانی مختلف اندازه گیری شده و با نتایج عددی و تحلیلی مقایسه گردید. در ادامه به منظور اعتبارسنجی نتایج، عملکرد یکی از ملخ‌های بررسی شده با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی بر مدل توربولانسی k-ε،RNG به صورت عددی تحلیل گردید. مقایسه نتایج عددی، تحلیلی و تجربی برای ملخ مذکور حاکی از تطابق مناسب و صحت تست‌های تجربی انجام شده می‌باشد. نتایج بدست آمده بیانگر این مساله می‌باشد که در بهترین حالت اختلاف میان نتایج تحلیلی و تجربی حدود ۴/۰%، نتایج تجربی و عددی ۳/۰% و نتایج تحلیلی و عددی نیز در حدود ۲۳/۱ % برآورد می‌گردد. همچنین در محدوده تغییرات سرعت دورانی در اکثر موارد اختلاف میان نتایج تجربی و عددی کمتر از ۱۰ % است که این موضوع حاکی از تطابق قابل قبول نتایج و نیز نشان‌دهنده صحت روش عددی به کار رفته و همچنین ساز وکار انجام گرفته در تست‌های تجربی است.
حبیب اله فاتح نوبندگانی، کیومرث مظاهری،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
کوره‌های دوار سیمان به طور گسترده برای تبدیل مواد خام به کلینکر مورد استفاده قرار می‌گیرند. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیدههای گوناگونی است که مهمترین آنها جریان واکنشی مواد بستر، احتراق آشفته سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار و اندرکنش حرارتی و جرمی بین بخشهای مذکور هستند. در کار حاضر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، یک مدل عددی برای این کوره ارائه شده است که در آن سه ناحیه احتراق، واکنش مواد بستر و بدنه کوره لحاظ شده است. با شبیه‌سازی دوبعدی متقارن محوری این کوره با استفاده از این مدل، مدل‌های احتراقی واکنشگاه نیمه مخلوط، اتلاف گردابه و مدل کسر مخلوط در کوره‌های دوار سیمان، با استفاده از یک شبکه محاسبات موازی مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به محدوده زیاد عدد دامکولر در میدان کوره (۱۷> Da > ۷/۰) انتخاب مدل احتراقیِ مناسب دشوار می‌باشد. نتایج نشان دادند که از لحاظ زمان اجرا، مدل واکنشگاه نیمه مخلوط زمانبرترین و مدل کسر مخلوط سریعترین مدل میباشند، در حالی که هر دو مدل فیزیک جریان را نیز به خوبی پیش‌بینی می‌کنند.
محمدرضا باقری، محمد سعید سیف، حمید مهدیقلی،
دوره ۱۵، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۴ )
چکیده
نیروی چرخشی ناپایا یا توزیع قدرت دو قطبی‌ها که توسط چرخش فن یا پروانه در سیال به وجود می‌آید، توسط روش معکوس قابل پیش‌بینی است. به منظور استفاده از این روش از اندازه گیریهای فشار آکوستیکی میدان دور در فرکانسهای عبوری پره پروانه در حالت غیر کاویتاسیونی استفاده می‌شود. در این مقاله فشار آکوستیکی میدان دور از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در آرایه هیدروفونی مشخص استخراج می‌شود و سپس نیرو چرخشی ناپایای اعمالی از پره به سیال که مهمترین منبع تولید صوت در حالت غیر کاویتاسیونی است به‌دست می‌آید. نیروهای چرخشی ناپایای با استفاده از روش معکوس توسط کدی تحلیلی در متلب استخراج می‌شوند. حل درست به انتخاب صحیح پارامتر مرتب سازی تابع انتقال (تابع انتقال ارتباط میان فشار آکوستیکی و نیروها در روش معکوس است) وابسته است. بنابراین باید محدوده مناسب پایداری انتخاب تا مشکل ناپایداری تابع انتقال حل شود. کد تحلیلی برای پارامتر پایداری در حالات مختلف حل و مناسبترین مقادیر نیروی ناپایای اعمالی در سه مقطع پروانه به دست می‌آید. از روش معکوس به منظور محاسبه منبع تولید صوت در مقاطع مختلف پروانه در حالت غیر کاویتاسیونی جهت طراحی پروانه با کمترین مقدار صوت میتوان استفاده کرد. این روش برای اولین بار در این مقاله برای یک مدل پروانه دریایی مورد استفاده قرار گرفته است.
عطااله ربیعی، امیر حسین کمالی نیا، کمال حداد،
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
شبیه سازی و آنالیز جریان دوفازی عبوری از دسته لوله ریبویلرهای کتل و مولدهای بخار در راستای آنالیز ایمنی و طراحی، از اهمیت بسزایی برخوردار است. پیچیدگی بالای هندسی در تحلیل میدان جریان دسته لوله‌ها بر دشواری هر چه بیشتر تحلیل‌های عددی مرسوم افزوده است. یکی از راهکارهای موجود در راستای کاهش هزینه‌ی محاسبات استفاده از تئوری جسم متخلخل می باشد که در این پژوهش به آن پرداخته شده است. در تحلیل معادلات حاکم بر جسم متخلخل از معادلات مرتبط با نیروی درگ و نیروی مقاوم ناشی از دیواره‌ی لوله‌های کتل ریبویلر بهره گرفته شده است. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، دو نوع آرایش مختلف در نظر گرفته شده است. در مطالعه‌ی حاضر هندسه‌ی موردنظر با توجه به وجود تقارن و یکنواختی چشمه‌ی گرمایی دسته لوله‌ها به صورت دو بعدی و متقارن در نظر گرفته شده است. مشاهده گردید افت فشار ناشی از دسته لوله‌ها می‌تواند با دقت مناسبی نسبت به نتایج آزمایشگاهی پیش‌بینی گردد. همچنین کسر حجمی بخار محاسبه شده در پژوهش حاضر با توجه به در نظر گرفتن شرایط مرزی خروجی متفاوت، در مقایسه با فعالیت‌های عددی مشابه تطبیق مناسب‌تری را نسبت به نتایج تجربی ارائه می‌نماید. دیده می‌شود با افزایش توان حرارتی دسته لوله‌ها کسر حجمی بخار در ناحیه‌ی حرارتی ریبویلر افزایش پیدا می‌کند.
