2024-03-29T08:45:36Z
https://mej.aut.ac.ir/?_action=export&rf=summon&issue=105
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بررسی عددی و تجربی اثر صلبیت بر روی عملکردآیرودینامیکی کسکید کمپرسور محوری
رضا
افتخاری
رضا
تقوی زنوز
سید محمد نیما
شجاعی
در کار تحقیقاتی حاضر کسکید یک کمپرسور محوری مورد تحلیل عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته است. مدل شامل 3 پره روتور یک کمپرسور محوری است که دارای هندسه و پروفیل یکسان NGTE 10C4/30C5 بوده و به صورت موازی با نسبت طول وتر به گام پره یا مقدار صلبیت 2/1 و 8/0 مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات در یک تونل باد مادون صوت دمشی صورت گرفته است و قبل از انجام آن، اصلاحات در قسمت خروجی تونل باد جهت نصب قسمت محفظه آزمون جدید، مناسب برای تست کسکید، طراحی و سپس ساخته شده است. تدابیر لازم نیز برای امکان عبور پراب سیم داغ از جداره تونل باد و حرکت آن بر روی سطح پره اتخاذ شده است. سطوح مکش و فشار پره مورد تست به تپینگهای فشار مناسب مجهز شده است تا از طریق شیلنگهای رابط به ترنسدیوسرهای فشار متصل گردند. آزمایشات در موقعیت فاصلههای مختلف بین پرهها انجام پذیرفته و در هر مرحله از تست، پروفیل سرعت روی سطوح مکش و فشار در موقعیتهای طولی مختلف و توزیع فشار سطحی اندازهگیری شده است. به موازات انجام آزمایشات، تحلیل عددی جریان نیز برای حالتهای مختلف انجام شده و نتایج حاصل با هم مقایسه شده است. ترکیب نتایج حاصل از دینامیک سیالات عددی و اندازه گیریهای آزمایشگاهی ابزار قدرتمندی برای شبیهسازی، طراحی و بهینهسازی را در اختیار قرار داده است.
کسکید- کمپرسور محوری- صلبیت
سیم داغ- تونل باد
2017
04
21
3
10
https://mej.aut.ac.ir/article_852_d57d8fef1463fa3a1d91617695b94dbb.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بررسی عددی جریان عبوری از یک استوانه ی دایره ای زیر سطح آزاد با روش حجم سیال
سید مصطفی
حسینعلی پور
نوید
حاجی غفوری بوکانی
در این تحقیق، جریان گذرنده از یک استوانه ی دایره ای دوبعدی ثابت، نزدیک یک سطح آزاد در عدد رینولدز 180 و عدد فرود 0.2 در نسبت فاصله های گوناگون از سطح آزاد سیّال، بطور عددی بررسی شده است. برای شبیه سازی سطح آزاد از روش حجم سیّال استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم و کسر حجمی با روش حجم محدود توسط کد تجاری فلوئنت حل شده اند. برای اعداد فرود پایین که نشان دهنده ی تأثیر غالب گرانش و تغییر شکل ناچیز سطح آزاد هستند، نتایج دارای شباهت های بسیاری با مسئله ی جریان حول استوانه نزدیک یک دیواره ی بدون لغزش است، بگونه ای که مکانیزم رهایش گردابه ی یکسانی برای آنها می توان پیش بینی نمود. زمانیکه فاصله ی بین استوانه و سطح آزاد کاهش می یابد، عدد استروهال در نسبت فاصله ی 0.7 به حدّاکثر مقدار خود می رسد، کاهش بیشتر نسبت فاصله، موجب کاهش عدد استروهال شده، در نسبت فاصله ی 0.16 اساساً پدیده ی رهایش گردابه به حدّاقل مقدار ممکن می رسد. در این تحقیق به بررسی کانتورهای سرعت، فشار و ضرایب آیرودینامیکی در نسبت فاصله های مختلف پرداخته شده، تأثیر سطح آزاد سیّال بر هیدرودینامیک جریان در اعداد فرود پائین مطالعه شده است.
جریان سطح آزاد
روش حجم سیال
رهایش گردابه
حل عددی
عدد استروهال
2017
04
21
11
18
https://mej.aut.ac.ir/article_751_537c96d66dc5f7818a5aabd4f2951542.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مطالعه تجربی و عددی اثر صدمه ستارهای شکل بر عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد
سهیلا
عبدالهیپور
محمود
مانی
این مقاله عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد را که توسط برخورد یک جسم مانند گلوله جنگی دچار صدمه شده است، با دو روش شبیهسازی عددی و تجربی مورد مطالعه قرار میدهد. به منظور شبیهسازی اثر برخورد گلوله و ایجاد گوشههای تیز در صدمه واقعی، از یک حفره ستارهای شکل برای شبیهسازی صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل نامتقارن با شمارة NACA 641-412 در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال در سه مکان مختلف سر، میانه و ریشه بال بر روی عملکرد آیرودینامیکی بال تحت زوایای حمله مختلف مطالعه شده است. در بخش تجربی این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه، با تکنیک رنگ استاندارد آشکارسازی شده و اثرات آن بر ضرایب آیرودینامیکی ارائه شده است. به منظور بررسی قابلیت حل عددی در پیشبینی عملکرد آیرودینامیکی بال صدمهدیده، جریان اطراف بال به صورت عددی تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی و مقایسه شده است. در نتایج آشکارسازی جریان، یک جریان جت قوی و دو گردابه با چرخش خلاف جهت، متصل به صدمه ستارهای شکل، در سطح مکش بال مشاهده میشود. نتایج نشان میدهد صدمه ستارهای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت کل بال است میتواند ضریب برآی بال را حدود 6 درصد در مقایسه با بال سالم کاهش و ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث میشود بال ضریب ممانپیچشی منفیتری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکانهای مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث میشود بال ضریب ممانپیچشی منفیتری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکانهای مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.
بال صدمهدیده
مشخصات آیرودینامیکی
صدمه ستارهای شکل
آزمایش تونل باد
تکنیک آشکارسازی جریان حل عددی
2017
04
21
19
28
https://mej.aut.ac.ir/article_741_7fdf38e96d678e95535438b093d48e5a.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مطالعه ی عددی فواره ی گاز برخوردی به یک صفحه ی تخت
علی
نصیری طوسی
اردلان
حیدری
علیرضا
حاج علی محمدی
از آنجا که در موتورهای تزریق مستقیم گازسوز، در حالت احتراق همگن، شکل گیری مخلوط در اثر برخورد فواره با سطح پیستون متحرک انجام می شود، مطالعه شکل گیری مخلوط در اثر برخورد با دیواره متحرک اهمیت زیادی در توسعه اینگونه موتورها دارد. در تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent رفتار فواره ی گاز برخوردی با صفحه ی تخت در هوای اتمسفر شبیه سازی شده و با استفاده از نتایج تجربی موجود، نتایج شبیه سازی عددی انجام گرفته صحه گذاری گردید. در ادامه با توجه به شبیه سازی های انجام گرفته تأثیر پارامترهایی چون نسبت فشار، دور موتور و زمان شروع تزریق روی شکل گیری مخلوط سوخت و هوا در محفظه ی بسته و شرایطی مشابه کورس تراکم موتور ملی EF7 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که مدل آشفتگی SST k-ω نسبت به مدل k-ε در پیش بینی عمق نفوذ گاز بعد از برخورد به دیواره به طور قابل توجهی بهتر عمل می کند. همچنین افزایش نسبت فشار باعث افزایش عمق نفوذ سوخت تزریق می شود، اما افزایش دور موتور برخلاف تزریق در محیط باز، در محیط بسته و کورس تراکم سبب کاهش عمق نفوذ گاز می شود. همچنین زمان انجام تزریق در یک موتور، بسته به شرایط دیگر از جمله دور موتور، فشار پاشش و مدت زمانی که پاشش صورت می گیرد می تواند سبب کاهش یا افزایش عمق نفوذ شود.
افشانه
فواره
عمق نفوذ
تزریق سوخت
2017
04
21
29
42
https://mej.aut.ac.ir/article_729_011400f91b0d0910669fe5a481934eb6.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مطالعه عددی و تجربی اثر نفوذپذیری پارچه بر پسای یک چتر فرود
ایمان
لاریبی
فائزه
راثی مرزآبادی
فخری
اعتمادی
معیار اصلی طراحی چتر مقدار نیروی پسا تولیدی است. از فرضیات متداول در مدلسازی چترها سادهسازی هندسی چتر پرباد شده و فرض نفوذناپذیری برای کانوپی چتر است. در این پژوهش تأثیر این فرض در کاهش صحت مدلسازی عددی بررسی شد و با اعمال ضرایب معادله اصلاح شده دارسی از نتایج آزمایش انجام گرفته بر روی پارچه کانوپی، شبیهسازی عددی یک نمونه کانوپی سادهسازی شده انجام شد. با در نظر گرفتن نفوذپذیری و اثرات آن بر حوزه جریان، صحت شبیهسازی عددی بالاتر رفت. در نظر گرفتن فرض نفوذپذیری موجب کاهش 24 درصدی ضریب پسا نسبت به کانوپی نفوذناپذیر شد.با آزمایش یک کانوپی نیمکروی نفوذپذیر و نفوذناپذیر درون تونل باد سرعتپایین، پسای تجربی چتر اندازهگیری شد. با استخراج هندسه کانوپی پرباد شده از آزمایش تونلباد، مدلسازی عددی با در نظر گرفتن نفوذپذیری کانوپی انجام گرفت و نتایج با آزمایش تجربی صحت سنجی شده است.در مقایسه نتایج مدلسازی کانوپی نفوذناپذیر و نفوذپذیر، مقدار نیروی پسا، تفاوت توزیع فشار و خطوط جریان پیرامون کانوپیها بیانگر میزان اهمیت در نظر گرفتن نفوذپذیری در شبیهسازی عددی کانوپی چتر است.
چتر
پسا
شبیهسازی عددی
تونل باد
نفوذپذیری
2017
04
21
43
50
https://mej.aut.ac.ir/article_848_2a12b59b1cac61068d48083613af729f.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
آنالیز عددی پروانه نیمه مغروق در حالت آب آزاد با استفاده از توسعه روش المان مرزی بر پایه جریان پتانسیل
احسان
یاری
حسن
قاسمی
با توجه به اینکه الگوریتم طراحی پروانه نیمه مغروق تحت تاثیر پارامترهای هندسی و فیزیکی زیادی مرتبط است؛ لذا نیاز به ارائه روش مناسب و ابزار محاسباتی است که با در نظر گرفتن اثر تغییر کلیه پارامترها، به تحلیل جریان بر روی پروانه بپردازد. هدف اصلی از مطالعه حاضر توسعه روش المان مرزی بر پایه پتانسیل جهت تحلیل پروانه نیمه مغروق در حالت ناپایا، تحت شرایط آب آزاد میباشد. به کمک مفهوم مشتق مادی و با استفاده از شرط مرزی سینماتیکی؛ قابلیت بررسی رشد، توسعه و تغییرات ضخامت ناحیه هوادهی-کاویتاسیونی در هر دو راستای کورد و شعاعی پره بصورت ناپایا در محدوده گستردهای از ضرایب پیشروی سرعت ایجاد شده است. بر اساس نتایج استخراج شده، در ضرایب پیشروی سرعت بالا انطباق بسیار خوبی بین مقادیر بدست آمده از شبیه سازی عددی در مقایسه با داده های تجربی و مشاهدات هوادهی وجود دارد. با کاهش ضریب پیشروی سرعت از میزان این انطباق کاسته میشود. در ضرایب پیشروی پایین (J<0.4) به علت ریزش شدید گردابهای (طبق نتایج تجربی) نوسان لبه فرار سطح هوادهی بر روی سطح دنباله پروانه تاثیرگذار بوده و سبب ایجاد ناپایداری میگردد. اما در ضرایب پیشروی بالا(J>0.4) انطباق ضرایب هیدرودینامیکی نیرو-ممان و بازدهی پروانه در مقایسه با نتایج تجربی مطلوب بوده و در محدوده دقت مناسبی می-باشد.
پروانه نیمه مغروق
روش المان مرزی
شکل هوادهی
2017
04
21
51
66
https://mej.aut.ac.ir/article_662_f4da982ab86923c94ac4c52e0ab9b821.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بررسی تجربی جریان پشت سیلندر مربعی سه بعدی با استفاده از کاوشگر پنج حفره و شبکه عصبی
سعید
فتحی
علی اکبر
دهقان
مجتبی
دهقان منشادی
علیرضا
موحدی
در این مطالعه، ساختار جریان پشت سیلندر مربعی سه بعدی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت استخراج مشخصات فیزیکی ساختار جریان در عدد رینولدز 104 از یک کاوشگر پنج حفره استفاده شده و توزیع سرعت متوسط، فشار کل، فشار استاتیک، خطوط جریان و ورتیسیته ارائه شدهاند. برای کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره به جای استفاده از روشهای مرسوم کالیبراسیون، سیستمهای شبکه عصبی و به طور مشخص تابع اساسی شعاعی به کار گرفته شدهاند. با معرفی تعدادی از معیارهای آماری و با مقایسه روش مطالعه حاضر با روش درونیابی خطی و روش انطباق منحنی چند جملهای از مرتبه پنج، مشخص گردید تابع اساسی شعاعی دارای دقت مناسب و خطای کمتری در کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که گردابههای نوک و پایه سیلندر با افزایش فاصله از سیلندر ضعیفتر میگردند. افزایش اندازه ناحیه دنباله در صفحات عرضی در نزدیکی انتهای آزاد سیلندر کمترین مقدار خود و در قسمت میانی بیشترین مقدار خود را داراست. همچنین به اثر تغییر شکل انتهای آزاد سیلندر مربعی بر میدان فشار کل پشت سیلندر و بردارهای سرعت در صفحات مختلف پرداخته شدهاست. ملاحظه شده است که در سیلندر مربعی با انتهای آزاد نیمبیضوی، ارتفاع و پهنای ناحیه دنباله به طور قابل توجهی نسبت به سیلندر سه بعدی با انتهای تخت کاهش مییابد. نتایج به خوبی اثر لایه برشی جدا شده از انتهای آزاد سیلندر را بر مشخصات فیزیکی جریان نشان میدهند.
سیلندر
کاوشگر پنج حفره
گردابه
شبکه عصبی
انتهای آزاد
2017
04
21
67
82
https://mej.aut.ac.ir/article_722_1c127fbd8009b5691811247f81b3aef6.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بررسی تجربی نوسانات، پارامترها و مقادیر مرتبه بالای سرعت در دنباله یک مدل خودرو
وحید
برزنونی
امیر
بک خوشنویس
در این پژوهش به بررسی تجربی دینامیک جریان و پارامترهای مرتبه بالای سرعت نظیر صافی (Flatness) و چولگی (Skewness) در دنباله یک مدل خودرو سواری به طور مستقل و حالتی که در دنباله یک مدل تریلر قرار دارد، پرداخته شده است. همچنین روند تغییر طول مقیاس اختلاطی، عدد استروهال، اثرات لایه های اختلاطی و گردابه ها در ایجاد ناهمسانی ها، در دنباله بررسی شده است. کلیه آزمایشات در آزمایشگاه آیرودینامیک دانشگاه حکیم سبزواری انجام شده است . به منظور شبیه سازی و اندازه گیری مشخصه های جریان جریان سیال از تونل باد مدار باز و دمشی استفاده شده است که حداکثر اغتشاشات اسمی و سرعت برای این دستگاه به ترتیب 0.1 % و m/s 30 می باشد.نتایج نشان داد: مقادیر چولگی در ارتفاعات پایین و نزدیک به زمین کمتر از مقادیر آن در ارتفاعات بالاتر است که این موضوع با افزایش فاصله از انتهای خودرو روند عکس دارد. مقادیر صافی نیز با افزایش فاصله طولی از انتهای خودرو به تدریج کاهش میابد. دنباله تریلر برای موقعیتهای نزدیک قرارگیری خودرو به تریلر تاثیری در محل شکل گیری قلههای ماکزیمم طول مقیاس اختلاطی ندارد. فرکانس در ماکزیمم دامنه و همچنین عدد استروهال در موقعیت قرارگیری X/L=1 به دلیل اغتشاش زیاد جریان کمترین مقدار را دارد.
مدل خودرو
دنباله جریان
چولگی و صافی
جریان سنج سیم داغ
طول مقیاس اختلاطی
2017
04
21
83
92
https://mej.aut.ac.ir/article_851_7b75347f3ae9f4bd6e9641427d50bfa6.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
ارزیابی تجربی مبدل انرژی موج نوع جاذب نقطهای در استخر موج آزمایشگاهی
رضوان
عالمیان
روزبه
شفقت
امیرمحمد
خزایی
عبدالرضا
یوسفی
انرژی نهفته در دریا، یکی از انواع تجدیدپذیر انرژی است که استفاده از آن، امکان تأمین انرژی مورد نیاز بخشی از جهان و کاهش میزان وابستگی به سوختهای فسیلی و سایر منابع تجدیدناپذیر را فراهم خواهد آورد. مبدلهای انرژی موج، امکان استحصال انرژی را از امواج دائم دریا، فراهم مینمایند. در مسیر رسیدن به این فناوری، مدلسازی تجربی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در شبیهسازی تجربی، عملکرد سامانه در شرایط گوناگون دریا مورد ارزیابی قرار میگیرد که برای اعمال این شرایط به طور معمول از یک استخر موج بهره گرفته میشود. در این پژوهش، مدل آزمایشگاهی مبدل انرژی موج ساخته شده در آزمایشگاه هیدرودینامیک، آکوستیک و پیشرانش دریایی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، در استخر موج این دانشگاه و برای بازهی وسیعی از شرایط امواج دریا، مورد مطالعه و ارزیابی تجربی قرار گرفته است. هدف نهایی بررسی حرکت پیچ سامانه میباشد که در این راستا با ثبت مشخصات امواجی که در آن سامانه با حرکت پیچ مناسب انرژی الکتریکی قابل قبولی تولید نموده است، در نهایت مقیاس مناسب برای ساخت مدل واقعی جهت بهکارگیری در دریای مازندران و میزان توان قابل استحصال از آن، شناسایی و معرفی شده است.
مبدل انرژی امواج دریا
دریای مازندران
آزمون تجربی
استخر موج
کالیبراسون موج
2017
04
21
93
100
https://mej.aut.ac.ir/article_754_be1c62276a560d64600e2498f64610fa.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
توسعه الگوی رتبه کاسته برای بازسازی داده های مفقود شده میدان های جریان ناپایا با استفاده از یک روند تجزیه زمانی
محمد کاظم
مؤیدی
در این پژوهش از روش تجزیه متعامد بهینه جهت بازسازی میدان جریان تراکم ناپذیر ناپایای لزج حول سیلندر با دادههای مفقودشده یا تُنُک و محاسبة نیروهای وارد بر آن استفاده شدهاست. الگوی موردنظر ترکیبی از روش تجزیه متعامد بهینه همراه با حل یک مسألة بهینهسازی به منظور دستیابی به مدلی رتبهکاسته است که میتواند با دقّت مناسب و سرعت بالا، نقاط مفقودشده یا پایههای ناقص را بازسازی نماید. دو نوع کاربرد برای این روش در نظر گرفتهشده، در نوع اول روش برای بازسازی یک پایه از دسته نمایة مورد نظر با بهرهگیری از یک روش تکراری بکار گرفته شدهاست. نوع دوم روشی است بر مبنای نوع اول و در این مقاله پیشنهادشدهاست. در این روش با استفاده از تجزیه میدان جریان در راستای زمان و با بهرهگیری از یک فرآیند پیشروی زمانی پایههای ناقص دسته نمایة مورد نظر بازسازی میشوند. ویژگی این روش بهرهگیری از بهینهسازی و بازسازی گامبهگام دسته نمایة اصلی به منظور کاهش تعداد مجهولات و دستیابی به الگویی با دقت بالاتر در بازیابی دادههای مفقودشده میباشد. نتایج حاصل از هر دو مدل با دادههای حاصل از شبیهسازیهای عددی مستقیم مقایسه شده که دقّت بالا و تواناییهای مناسب هر دو روش را نشان میدهد
دادههای مفقودشده
روش تجزیه متعامد بهینه
مدل رتبهکاسته
جریان ناپایا
2017
04
21
101
112
https://mej.aut.ac.ir/article_720_c194fa409565ec1ca4b619550918eb1b.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مدلسازی عملکرد ایستگاه تقویت فشار گاز در نقطه طرح و خارج از نقطه طرح
حسن
پارسا
امین
ضیایی شهرکی
نادر
منتظرین
در این مقاله مدلسازی عملکرد توربوکمپرسورهای یک ایستگاه تقویت فشار گاز در نقطه طرح و خارج از نقطه طرح انجام شده است، بدین صورت که ابتدا خواص عملکردی ایستگاه در نقطه ی طراحی تعیین شده، سپس با تغییر خواص فیزیکی گاز ورودی و همچنین تغییر خواص عملکردی دستگاه های به کار رفته، با استفاده از منحنی های مشخصه، عملکرد خارج از نقطه ی طرح ایستگاه بررسی و مدلسازی شده است. برای انجام این مدلسازی از دو نرم افزار متلب و اسپن هایسیس به طور موازی استفاده شده است تا بتوان مقایسه ای میان کدهای نوشته شده در نرم افزار متلب و نتایج حاصله از نرم افزار اَسپن هایسیس انجام داد. پس از انجام مدلسازی نقاط کاری ایستگاه مشخص شدهاند. با مشخص کردن محل قرارگیری این نقاط بر روی منحنی مشخصه اجزای ایستگاه، محدودهی تعادل کاری ایستگاه ترسیم میشود، بدین صورت که اگر ایستگاه در شرایطی کار کند که به این محدوده کاری نزدیک باشد، راندمان بهتری خواهد داشت و دچار مشکلاتی از قبیل سِرج نیز نمیشود.
ایستگاه تقویت فشار گاز
نقطه ی طرح
خارج از نقطه ی طرح
توربوکمپرسور گاز
نرمافزار هایسیس
2017
04
21
113
126
https://mej.aut.ac.ir/article_681_95d80fdbd3b62371619fc9594c5c81c7.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مدل سازی و تحلیل عددی جریان در بسترهای پر شده از گوی برای خنک سازی قلب راکتور گداخت
عطااله
ربیعی
امیر حسین
کمالی نیا
کمال
حداد
یکی از چالش های مهم در راکتورهای گداخت هستهای برداشت حرارت به کمک کانالهای انتقال حرارت تعبیه شده میباشد. این موضوع سبب گردیده تا از روشهای مختلفی جهت بهبود خنکسازی راکتور استفاده شود. یکی از روشهای مورد مطالعه در این بخش، استفاده از مغشوشکردن هر چه بیشتر میدان جریان به کمک کانال پر شده از گوی میباشد. در کار حاضر شبیهسازی و تحلیل عددی انتقال حرارت در کانالهای پر شده از گوی، به عنوان راه حلی برای بالا بردن میزان ضریب انتقال حرارت، با استفاده از کد عددی در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. گویهای موجود در کانال به صورت یک جسم پیوستهی متخلخل فرض شده و ضرایب مربوط به جسم متخلخل با استفاده از معادلات اِرگون و معادلات بقای مومنتوم حاکم بر جسم متخلخل برای آرایشهای مختلف گویها در کانال، بدست آمده است. اثر دیواره در شبیهسازی جسم متخلخل بکمک مدلی اصلاحی برای مدل آشفتگی ϵk- در نظر گرفته شده است. مشاهده گردید که شبیهسازی عددی به کمک جسم متخلخل در مقایسه با کارهای عددی مرسوم که نیاز به تولید شبکه نامنظم و در عین حال تعداد سلول محاسباتی بالا دارند، میتواند با دقت مناسبی پارامترهای مختلف میدان جریان، اعم از افت فشار و ضریب انتقال حرارت را برای آرایشهای مختلف گوی در داخل کانال محاسبه نماید. همچنین مشاهده گردید با کاهش میزان تخلخل گویهای موجود در لوله مقدار افت فشار و ضریب انتقال حرارت افزایش پیدا خواهد کرد.
کانال های پرشده از گوی
جسم متخلخل
دینامیک سیالات محاسباتی
جریان آشفته
2017
04
21
127
136
https://mej.aut.ac.ir/article_714_c015bbb5824fb3bdc5461ec2a13c815b.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بهینه سازی انتقال حرارت و افت فشاردر گرمکن هوای خورشیدی باسطوح دندانهدار
محمد
انصاری
مجید
بازارگان
به منظور بهبود انتقال حرارت در پره توربینهای پیشرفته و گرمکن هوای خورشیدی از دندانههای تکرار شونده استفاده میشود. کاربرد این دندانهها در سطوح داخل کانال تاثیر قابل توجهی بر مشخصههای جریان سیال و انتقال حرارت دارد. وجود دندانهها انتقال حرارت را به طور چشمگیر بهبود میدهد، اما در عین حال بر افت فشار نیز موثر است. به همین علت نیاز است تا مقایسهای بین میزان بهبود انتقال حرارت و مقدار توان لازم برای به جریان درآوردن سیال در افت فشار متناظر انجام گیرد. در پژوهش کنونی تلاش شده است تا در یک گرمکن هوای خورشیدی از نوع صفحهای، مشخصات هندسی دندانهها برای رسیدن به بهترین بازده حرارتی بهینهسازی شود. برای بهینهسازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. بهینهسازی با دو هدف صورت پذیرفت. اول بازده حرارتی بالاتر که تاثیر همزمان انتقال حرارت و افت فشار را در نظر میگیرد. دیگر اینکه اختلاف دمای جریان هوای ورودی و خروجی مناسب کاربردهای عملی باشد. مدل ریاضی بر مبنای روابط انتقال حرارت توسعه داده شد. ضریب انتقال حرارت جابهجایی در کانال دندانهدار از روابط تجربی محاسبه شد. جریان در رینولدز بین 2300 تا 25000 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی موجود در شرایط مشابه مورد مقایسه و اعتبارسنجی قرار گرفت. مشاهده شد که بازده حرارتی گرمکن هوای خورشیدی در دبی جرمی پایین در حدود 10% بهبود مییافت. البته در دبی جرمی بالاتر به دلیل افزایش توان مورد نیاز جهت غلبه بر افت فشار، اثر دندانهها کاهش مییافت و حتی میتوانست باعث کاهش بازده نیز بشود.
بهینهسازی
الگوریتم ژنتیک
گرمکن هوای خورشیدی
دندانه
بهبود انتقال حرارت
2017
04
21
137
146
https://mej.aut.ac.ir/article_717_7157e753ac05fd7fc5c38a13a0b7eff6.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
تخمین همزمان خواص ترموفیزیکی و ضرایب انتقالحرارت جابجایی یک اتاق نمونه در تهران در یک مساله محاسبه بار حرارتی-برودتی معکوس
زهرا
پولایی موزیرجی
عزیز
عظیمی
سیامک
کاظم زاده حنانی
محمد
نجفی
در این مقاله، خواص ترموفیزیکی و ضرایب انتقالحرارت جابجایی یک اتاق نمونه در تهران، در یک مساله محاسبه بار حرارتی-برودتی معکوس بطور جداگانه و همزمان تخمین زده شدهاند. در این راستا، ابتدا مدلسازی حرارتی اتاق جهت محاسبه بار حرارتی-برودتی آن بعنوان مساله مستقیم با فرض اینکه خواص ترموفیزیکی و شرایط مرزی معلوم هستند، انجام گرفتهاست. معادلات حاکم بر این مساله، معادلات هدایت حرارتی گذرا در دیوارها به همراه شرایط مرزی ترکیبی جابجایی و تشعشع با در نظر گرفتن تشعشع بین سطوح داخلی دیوارهای اتاق و همچنین مدل تودهای برای بقای انرژی فضای اتاق هستند. برای حل عددی این معادلات از روش حجم محدود و همچنین برای حل عددی معادلات مربوط به مدل تودهای فضا و ضرایب حساسیت از روش گسستهسازی تفاضل محدود پسرو استفاده شدهاست. سپس از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج برای تعیین پارامترهای مجهول ضریب انتقالحرارت هدایت، ظرفیت حرارت کلی، و ضرایب انتقالحرارت جابجایی داخلی و خارجی با استفاده از مقادیر تجربی شبیهسازیشده با/بدون اغتشاش انجام پذیرفتهاست. نتایج نشان میدهند که تخمین جداگانه و همزمان پارامترهای موثر بر بار حرارتی-برودتی و مصرف انرژی ساختمان با استفاده از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج قابل حصول میباشد.
تخمین همزمان
روش گرادیان مزدوج
آنالیز معکوس
تخمین شرایط مرزی
بار حرارتی ساختمان
2017
04
21
147
160
https://mej.aut.ac.ir/article_766_a4eb6eea24bcdce8eac19306635a532e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
حل نیمه تحلیلی اثر نانوذرات و میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت از یک دیوار متخلخل
هادی
جهانی یامی
عباس
عباسی
محمد
کلته
میلاد
عظیمی فر
در مقاله حاضر اثر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت جابجایی آزاد غیر دارسی، روی سطح دیوار متخلخل عمودی تحت میدان مغناطیسی مطالعه شده است. دیوار بادمای سطح ثابت در مجاورت محیط با دمای ثابت قرار دارد. سیال پایه آب است که شامل نانوذرات مختلفی مانند 〖Al〗_2 O_(3 ) ، CuO و Cu می باشد. جریان آرام و آب و نانوذرات در تعادل گرمایی فرض می شوند که شرط عدم لغزش بین آنها حاکم است. معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مسئله به معادلات دیفرانسیلی معمولی تبدیل وسپس این معادلات به روش تبدیل دیفرانسیلی حل میگردند. این روش حل نیمه تحلیلی با روش عددی رانگ کوتا مرتبه چهارم مقایسه شده و مطابقت های خوبی بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن نانوذرات به سیال پایه آب باعث افزایش انتقال حرارت جابجایی طبیعی می شود و با افزایش درصد حجمی نانوسیال این مقدار بیشترمیشود. از طرف دیگر افزایش میدان مغناطیسی باعث کاهش ضریب انتقال حرارت بی بعد می شود.واژه های کلیدینانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلینانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلینانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلینانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی
واژه های کلیدی نانوسیال
انتقال حرارت جابجایی آزاد
محیط متخلخل
مگنتوهیدرودینامیک
روش تبدیل دیفرانسیلی
2022
03
21
161
170
https://mej.aut.ac.ir/article_805_f2c7f21ec90568b5e7e60b896f8491f5.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
معرفی ضخامت بحرانی یک لایه متخلخل بر حسب نسبت تخلخل و اثر آن بر نرخ انتقال حرارت
محسن
نظری
بررسی اثرات لایه متخلخل در یک محفظه بر انتقال حرارت جابجائی و دستیابی به مقدار بهینه انتقال انرژی در عایقهای حرارتی از جمله مباحث پژوهشی بهروز در انتقال حرارت است و طرح جامعی نیز در ادبیات مساله وجود ندارد. با توجه به اینکه در یک محفظه بسته با دیوارههای قائم دماثابت، انتقال حرارت با وجود لایههای متخلخل عمودی بیشتر از لایه افقی میباشد، در این مقاله به بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل عمودی بر انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه جهت طراحی بهینه عایقهای حرارتی به روش شبکه بولتزمن پرداخته شده است. بر همین اساس، پس از بررسی اجمالی اثر موقعیت لایه متخلخل عمودی بر مقادیر عدد ناسلت متوسط، به بررسی اثر تغییر ضخامت لایه متخلخل پرداخته میشود. در ابتدا، با تغییر موقعیت لایه متخلخل عمودی در محفظه مشاهده گردید که میزان حرارت منتقل شده در حالتی که لایه متخلخل در وسط محفظه قرار میگیرد بیشتر از سایر حالات میباشد. در ادامه با بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل در این موقعیت نشان داده شد که در مقادیر مشخصی از عدد رایلی و دارسی عدد ناسلت روند کاهشی از خود نشان میدهد که این روند بر اساس عدد رایلی اصلاح شده قابل تفسیر است. همچنین، ضخامت بحرانی لایه متخلخل، (S/L)Crit. در مقادیر متوسط اعداد رایلی اصلاح شده برای اولین بار گزارش شده است.
انتقال حرارت
لایه متخلخل
ضخامت بحرانی
عایق حرارتی
روش شبکه بولتزمن
2017
04
21
171
184
https://mej.aut.ac.ir/article_553_d03f65cab36f0bb6ef25aaaab208875f.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مدل سازی و تحلیل عملکرد یک سیستم تولید توان ترکیبی مجهز به سه مولد انرژی الکتریکی
جاماسب
پیرکندی
مصطفی
محمودی
شهرام
خداپرست
هدف از ارائه این مقاله مدلسازی ترمودینامیکی یک سیستم تولید توان سهگانه جهت تأمین توان الکتریکی میباشد. سیستم هیبریدی جدید شامل یک سیکل توربینگاز مجهز به پیلسوختی اکسیدجامد میباشد که با یک موتور استرلینگ ترکیب شده است. برای تمام اجزای سیکل مورد نظر یک تحلیل ترمودینامیکی و برای پیلسوختی به کار رفته در آن یک تحلیل الکتروشیمیایی و حرارتی مجزا نیز انجام شده است. در ادامه با مطالعه پارامتری سیستم هیبریدی اشاره شده تأثیر نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین، نوع سیال مورد استفاده در موتور استرلینگ و تعداد سلهای به کار رفته در پیلسوختی بر روی بازده و توان تولیدی سیستم هیبریدی بررسی شده است. نتایج نشانگر افزایش بازده الکتریکی سیستم هیبریدی جدید با افزایش نسبت فشار کمپرسور و دمای گازهای ورودی به توربین تا حدود 81 درصد میباشد. همچنین در صورت استفاده ار هلیوم در موتور استرلینگ وزن سیستم کاهش و بازده آن 15 درصد افزایش مییابد. از طرف دیگر نتایج نشان میدهد که افزایش تعداد سلهای توده پیلسوختی سبب افزایش توان الکتریکی و راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.
پیل سوختی اکسید جامد
توربین گاز
موتور استرلینگ
تحلیل ترمودینامیکی
2017
04
21
185
202
https://mej.aut.ac.ir/article_768_c5a9cddcbbe43aed0e4e8263c5ec8b5b.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
بررسی اثر آرایش توده ها بر عملکرد لایه ی کاتالیست الکترود کاتد یک پیل سوختی پلیمری
غلامرضا
مولایی منش
محمد هادی
اکبری
پیلهای سوختی پلیمری به دلیل مزایای متعدد و کاربردهای متنوعشان در صنعت خودرو و ... امروزه مورد توجه اغلب محققان می-باشند. با این وجود، شبیهسازی آنها به دلیل فیزیک و مایکروساختار نسبتاً پیچیدهی آنها با دشواریهایی همراه بودهاست. در مقالهی حاضر، جریان واکنش پذیر هوا در الکترود کاتد یک پیل سوختی پلیمری توسط یک رویکرد چندمقیاسی شبکه-بولتزمن شبیه سازی گردیده است. بدین منظور، یک مدل تودهای دو بعدیِ تکفازی مبتنی بر روش شبکه-بولتزمن ارائه و صحت آزمایی گردیده و جهت مدلسازی لایهی کاتالیست استفاده شده است. میدان سرعت و توزیع گونههای شیمیایی در ناحیهی حفره، توزیع میزان آب و پتانسیل الکتریکی در لایهی نازک الکترولیت اطراف تودهها، و توزیع چگالی جریان الکتریکی در مرز غشاء و لایهی کاتالیست برای هر دو آرایش منظم و نامنظم تودهها ارائه و تحلیل گشته-اند. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که پارامترهای بررسی شده به شدت از آرایش تودهها در لایهی کاتالیست اثر میپذیرند. همچنین نتایج مذکور حاکی از آن اند که در شبیه سازی پیلهای سوختی میبایست از روشهایی که قادر به در نظر گرفتن مایکروساختارهای پیچیده میباشند، نظیر روش مقیاس-حفرهی شبکه-بولتزمن استفاده نمود. نتایج این پژوهش میتواند راهنماییهای مهمی جهت طراحی بهتر لایه کاتالیست این گونه پیلها در اختیار قرار دهد.
پیل سوختی پلیمری
روش شبکه-بولتزمن
مدل توده ای
لایه ی کاتالیست
آرایش توده ها
2017
04
21
203
218
https://mej.aut.ac.ir/article_790_251dcc81cc4596178a4fe9906da6637e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
مطالعهی عددی سیکل یکپارچهی تولید گاز از زیست توده و پیل سوختی اکسید جامد صفحهای
مهدی
برجی بداغی
صبا
قربانی
کاظم
آتشکاری
آرمین
اعتمادی
در پژوهش حاضر، عملکرد پایای سیستم یکپارچهی متشکل از فرایند گازیسازی زیستتوده و پیل سوختی اکسید جامد صفحهای به ازای مقادیر مختلف رطوبت زیستتوده و مقدار هوای ورودی عامل گازیسازی در راکتور مولد گاز به صورت عددی مورد مطالعه قرار میگیرد. فرآیند تولید گاز در قالب یک راکتور تکمرحلهای با استفاده از روش ترمودینامیکی تعادلی اصلاحشده مدل میشود. مدل ارائه شده در بخش پیل سوختی، مدلی یکبعدی با امکان کنترل دما در راستای محور پیل سوختی میباشد. مدل کامل الکتروشیمیایی در کنار معادلات بقای جرم اجزای گازی و انرژی شاکلۀ اصلی مدل پیل سوختی را تشکیل میدهند. همچنین دو واکنش اصلاح متان به کمک بخارآب و تبدیل آب- گاز منابع تولید و مصرف اجزای گازی را در کانال سوخت تشکیل خواهندداد. مدل دو بخش اصلی سیستم به کمک نتایج آزمایشگاهی و عددی در دسترس ارزیابی شده و سپس اثر پارامترهای یادشده بر عملکرد سیستم یکپارچه تحلیل و تشریح میشوند. نتایج نشان میدهند که ارزش حرارتی پایینی بیوگاز تولیدی از هر کیلومول چوب با محتوی رطوبت 3/0، با کاهش نسبت هوای معادل و افزایش محتوی رطوبت از 1/0 تا 5/0 کاهش مییابد. طبق نتایج، افزایش محتوی رطوبت زیستتوده، توان تولیدی تکسلول پیل سوختی اکسید جامد صفحهای را کاهش خواهدداد.
پیل سوختی اکسید جامد
گازیسازی
زیستتوده
بیوگاز
2017
04
21
219
230
https://mej.aut.ac.ir/article_669_56fe04d65958a6de8b4b592262d6b2ad.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
1
تحلیل ترمودینامیکی چرخه ترکیبی تولید همزمان توان - برودت با استفاده از پیل سوختی اکسید جامد
لیلا
خانی
سید محمد
سید محمودی
در این مقاله امکان استفاده از چرخه ترکیبی جدیدی برای تولید همزمان توان الکتریکی و سرمایش مورد بررسی قرار میگیرد. چرخه پیشنهادی، ترکیبی از سیستم پیل سوختی اکسید جامد - توربین گازی به عنوان چرخه مولد توان و چرخه تبرید جذبی گکس به عنوان چرخه تولید برودت است. مدلسازی این چرخه از طریق حل همزمان معادلات بقای جرم و انرژی اجزای چرخه و محاسبه ولتاژ و توان الکتریکی تولیدی پیل سوختی در محیط نرم افزار ایایاس صورت میگیرد. نتایج به دست آمده از تحلیل ترمودینامیکی این چرخه بیانگر آن است که بازده انرژی چرخه ترکیبی پیشنهادی 72/78% بیشتر از چرخه پیل سوختی - توربین گازی در شرایط مشابه است. هم چنین افزایش چگالی جریان موجب افزایش همزمان توان الکتریکی خالص و برودت تولیدی و نیز دبی سوخت ورودی میگردد، به طوری که بازده انرژی افزایش مییابد. در حالی که افزایش دمای عملکردی پیل سوختی باعث میشود که بازده انرژی ابتدا کاهش و سپس افزایش یابد.
پیل سوختی اکسید جامد
تبرید جذبی
تولید همزمان
2017
04
21
231
237
https://mej.aut.ac.ir/article_740_d09ceb8c7198e62538fb4df94fd212f8.pdf