۱۰ نتیجه برای روش حجم سیال
سوده خسروی، محمدرضا انصاری،
دوره ۱۲، شماره ۲ - ( ۴-۱۳۹۱ )
چکیده
چکیده: در این مقاله مدل دو بعدی متقارن محوری به روش حجم سیال برای شبیه سازی عددی جریان جت مورد استفاده قرار گرفته و طول شکست اولیه جت سیال مایع خروجی از نازل محاسبه شده است. جریان به صورت آشفته و ناپایا در محاسبات در نظر کرفته شده است. متغیرهای مورد مطالعه عبارتند از: قطر نازل (mm۴۷۵/۰ و mm۲۳۷۵/۰ وmm ۱۱۸۷۵/۰)، سرعت سیال عبوری از مرکز انژکتور (m/s ۴۱۶/۱۵ وm/s ۷۰۸/۷ ) و سیال داخل نازل(آب و گازوئیل). به منظور محاسبات دوفازی دینامیک سیالات محاسباتی از نرم افزار Fluent ۶,۳.۲۶ استفاده شده است. نتایج عددی بدست¬ آمده ناپایداری¬های هیدرودینامیکی را به وضوح نشان داده و تطابق نسبتاً خوبی بین نتایج عددی گرفته شده با نتایج تجربی مشاهده می¬شود. محاسبات نشان داد که با افزایش سرعت بین دوفاز و یا کاهش دانسیته سیال مایع، طول شکست کاهش می¬یابد. هم چنین با افزایش قطر خروجی نازل تغییر رژیم جریان امکان داشته و طول شکست نیز تغییر می¬کند. به منظور مقایسه نتایج کار جاری با مطالعات دیگران، در این تحقیق از نازلی استفاده شده که ابعاد و داده¬های آزمایشگاهی آن در دسترس است
عبدالرضا یوسفی، روزبه شفقت، مصطفی محبی، عباس رامیار،
دوره ۱۴، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۳ )
چکیده
چکیده- با توجه به کاربردهای مختلف، تقاضا برای استفاده از شناورهای تندرو افزایش یافته است. از اهداف مهم در راستای طراحی و ساخت این دسته از شناورها، دست‌یابی به سرعت‌های بالاتر می‌باشد؛ روش‌های مناسب کاهش درگ، کمک شایانی جهت نیل به این هدف خواهند نمود. روش‌های گوناگونی به منظور کاهش درگ در شناورهای تندرو معرفی شده‌اند که یکی از این روش‌ها تغییر در شکل بدنه با ایجاد تونل‌های جانبی طولی در بدنه می‌باشد. در این روش شکل معمول (تک بدنه‌ی) این دسته از شناورها تغییر می‌کند. در این مطالعه اثرات افزودن تونل به شناور تک بدنه با هدف کاهش درگ مورد بررسی قرار گرفته است که برای این منظور از نرم‌افزار تجاری انسیس - فلوئنت استفاده شده است. برای بررسی توزیع دو فاز سیال از روش حجم سیال استفاده می‌شود. نتایج نهایی در قالب تأثیرات تونل بر روی کاهش درگ و نیز تغییرات زاویه‌ی تریم شناور در دوحالت بدون تونل و با تونل ارائه شده‌اند و شرایط تحلیل به گونه‌ای بوده است که مشخصه‌های اصلی هندسی نظیر طول و عرض و نیز میزان بار در دو حالت مشابه می‌باشند. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل‌ها، افزودن تونل‌های جانبی تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی کاهش درگ خواهد داشت.
محمدرضا انصاری، ابراهیم سلیمی، بابک حبیب پور، پویان ادیبی،
دوره ۱۴، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۳ )
چکیده
در مقاله حاضر، رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی با مقطع مستطیلی به روش حجم سیال (VOF)شبیه سازی عددی شده است. معادلات بقای جرم و مومنتم و معادله جابجایی کسر حجمی به همراه معادلات اغتشاشی k-ω SSTدر نرم افزار متن باز اپن‌فوم حل شده است. شبیه‌سازی‌ها مطابق با شرایط آزمایشگاهی در کانال با مقطع مستطیلی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه‌سازی، تشکیل ناپایداری‌ها بر اساس معیار کلوین-هلمهولتز و تشکیل اسلاگ در حل سه بعدی مغشوش دیده می¬شود. در شبیه سازی و آزمایش، ارتفاع فاز مایع در کانال کمی افزایش می‌یابد و به سبب آن شرط ناپایداری کلوین-هلمهولتز ارضا و با رشد ناپایداری‌ها در سطح مشترک، اسلاگ ایجاد می‌شود. با ایجاد اسلاگ و مسدود شدن مقطع کانال توسط فاز مایع، فشار پشت اسلاگ به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به دلیل گرادیان فشار بزرگتر در ابتدای اسلاگ نسبت به انتهای آن، طول اسلاگ در امتداد کانال افزایش می‌یابد. شبیه¬سازی عددی تحقیق حاضر، قادر به پیش¬بینی صحیح طول اسلاگ مطابق با آزمایش و مکان ایجاد آن با خطای ۲۲% بوده¬است. همچنین در مقایسه با تحقیق دیگران، نتایج عددی کار حاضر نشان¬دهنده بهبود و دقت بالاتر در پیش بینی جریان می¬باشد.
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، نیما سام‌خانیانی،
دوره ۱۵، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مطالعه روش حجم سیال از نرم افزار متن باز اپن فوم برای شبیه‌سازی فرآیند میعان توسعه داده شده است. دوفاز غیرقابل تراکم و مخلوط نشدنی است و فاز بخار در حالت اشباع قرار دارد. فصل مشترک بین دو فاز با روش حجم سیال تابع رنگ (CF-VOF) مدلسازی می‌شود، کشش سطحی بین دوفاز با روش نیروی سطح پیوسته (CSF) و انتقال جرم بین دوفاز با مدل انتقال جرم لی (Lee) درنظر گرفته شده است. کوپل بین فشار و سرعت با الگوریتم پیزو (PISO) و برای شبکه‌ی ناجابجا برطرف شده است. برای اعتبارسنجی این حلگر، مسئله‌ی یک بعدی استفان شبیه‌سازی شده است. در مسئله‌ی استفان حرکت فصل مشترک از دیوار سرد از حل عددی با حل تحلیلی مقایسه شده است. سپس با این حلگر جریان آرام فیلم میعان روی سطح قائم تحت تاثیر گرانش شبیه‌سازی می‌شود. ضخامت فیلم میعان از حل عددی مقدار کمتری نسبت به حل تحلیلی پیش بینی می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که عدد نوسلت تابع گرمای ویژه‌ی فاز بخار است و نیاز است تا روابط تحلیلی و تجربی که تاکنون برای محاسبه‌ی عدد نوسلت جریان فیلم سیال ارائه شده است اصلاح گردد.
محمدرضا انصاری، نیما سام خانیانی،
دوره ۱۵، شماره ۲ - ( ۲-۱۳۹۴ )
چکیده
جریان پارازیتی از مشکلات شبیه‌سازی جریان دوفاز با روش حجم سیال است. این جریان غیرفیزیکی باعث خطا در شبیه‌سازی فصل مشترک دوفاز و تغییر شکل‌های ناخواسته‌ی فصل مشترک می‌گردد. برای کاهش جریان پارازیتی راهکارهای متفاوتی ارائه شده است. در مطالعه‌ی حاضر، کاهش جریان پارازیتی با استفاده از دو راهکار: ۱- ترکیب روش حجم سیال با روش سطوح هم‌تراز (s-CLSVOF) و ۲- بکارگیری فیلترها مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این مطالعه سه فیلتر به حلگر اینترفوم از بسته‌ی متن باز اپن فوم افزوده می‌شود. این سه فیلتر به ترتیب به هموارسازی تابع رنگ، هموارسازی تابع انحنای سطح و فشرده‌سازی تابع رنگ اقدام می‌کند. برای بررسی عملکرد این دو راهکار، مسئله‌ی حباب ساکن شبیه‌سازی شده است. در مطالعه‌ی حاضر ابتدا به تاثیر عددی هر فیلتر بر روی جریان پارازیتی پرداخته شده است و سپس عملکرد ترکیب بهینه‌ی فیلترها با حلگر اینترفوم و روش ترکیبی s-CLSVOF در مورد سنجش قرار می‌گیرد. با استفاده از فیلترها شدت جریان پارازیتی حداقل ۵۰% نسبت به حلگر اینترفوم کاهش یافته است. همچنین مقایسه‌ی نتایج تخمین پرش فشار از حلگرهای حاضر (روش ترکیبی s-CLSVOF و فیلترها) با حلگر اینترفوم و حل تحلیلی یانگ-لاپلاس حاکی از بهبود محاسبه‌ی پرش فشار تا ۴۰۰% در حلگرهای حاضر است. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که فیلترها نسبت به روش s-CLSVOF عملکرد بهتری در کاهش جریان پارازیتی دارند و جایگزین مناسبی برای روش‌های ترکیبی هستند.
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.
محمدرضا انصاری، سحر رفیعی‌اصل، نیما سام خانیانی،
دوره ۱۵، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۴ )
چکیده
در مطالعه حاضر به بررسی الگوی جریان دوفازی لخته‌ای در اتصال T شکل تقسیم‌کننده منشعب در دو گروه منظم و نامنظم پرداخته شده است. شبیه‌سازی صورت گرفته توسط نرم‌افزار متن‌باز اوپن‌فوم، با استفاده از روش یک سیالی و مدل حجم سیال (VOF) به تعقیب سطح مشترک جریان دو فازی مایع- گاز پرداخته است. شرط مرزی سرعت ثابت برای ورودی، فشار ثابت برای مرزهای خروجی و شرط مرزی عدم لغزش برای دیواره‌ها در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه الگوی جریان لخته‌ای یکی از پیچیده‌ترین الگوهای جریان دو فازی می‌باشد که نوسانات ناشی از آن می‌تواند صدمات جبران‌ناپذیری را به تجهیزات موجود در پایین دست وارد کند، تمرکز اصلی تحقیق حاضر به بررسی کاهش الگوی جریان لخته‌ای با استفاده از اتصال T شکل می‌باشد. استنتاج شده است که با استفاده از تقاطع، دامنه نوسانات فشار و سرعت کاهش می‌یابد. اگرچه ورودی شاخه عمودی با ابعاد سطح مقطع cm۲۵×۵، در کاهش لخته‌های بالادست بطور کامل موثر نیست، با این حال با افزایش ابعاد ورودی شاخه جانبی عمودی از cm۲۵×۵ به cm۲۵×۱۰ و cm۲۵×۲۰ نوسانات فشار جریان دو فازی در کل کانال کاهش یافته و محدوده جریان لخته‌ای در پایین‌دست کاهش و گستره جریان توپی افزایش می‌یابد. این بدین معنی است که اهداف مورد نظر در تحقیق حاضر تحقق یافته است. همچنین به منظور اثبات درستی شبیه‌سازی عددی، به صحت‌سنجی مدلسازی حاضر با کارهای انجام شده معتبر قبلی پرداخته شد که توافق خوبی را بین نتایج نشان می دهد.
عباس ولی، بهادر سرانجام، رضا کمالی، عطااله ربیعی،
دوره ۱۶، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۵ )
چکیده
شبیه‌سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می‌باشد خصوصاً وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق غوطه‌وری، سرعت پیش‌روی و پدیده تهویه روی عملکرد یک پروانه سری بی-وگنینگن در نزدیک سطح بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس- فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدل سازی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش و شبیه‌سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ω SST و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی، با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح، حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب‌های عملکردی پروانه محاسبه شده‌اند. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی از تطابق خوبی برخوردار بوده و شبیه‌سازی عددی را تایید می‌نماید. نتایج حاصل از حل عددی نشان می‌دهدکه نسبت غوطه‌وری و پدیده تهویه از عوامل موثر بر عملکرد پروانه می‌باشند به نحوی که با کاهش نسبت غوطه‌وری پروانه از ۲,۲ به۱.۴ در نسبت پیش‌روی ۰.۴، نسبت ضریب‌های نیروی پیش-رانش و گشتاور پیچشی به ضریب‌های عملکرد در شرایط آب آزاد به ترتیب ۷.۷ و ۶ درصد کاهش می‌یابد.
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.
