2024-03-28T17:56:47Z
https://mej.aut.ac.ir/?_action=export&rf=summon&issue=242
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
مطالعه تجربی کاهش ضریب پسای یک مدل خودرو توسط کنترل فعال جریان در دنباله
امیر
بک خوشنویس
وحید
برزنونی
پسای آیرودینامیکی یکی ازمهمترین عوامل مصرف سوخت خودروها میباشد. ازطرفی، پسای فشاری به عنوان مولفه اصلی پسای کل درخودروها، ناشی ازجدایش لایه ی مرزی ازسطح خودرو است. در این پژوهش، احتمال رخداد جدایش در سطح فوقانی مدل و همچنین اثردمش به عنوان یک روش فعال کنترل جریان بر کاهش پسای آیرودینامیکی مدل احمد با زاویه شیب انتهایی ۳۵ درجه به صورت تجربی مورد بررسی قرارگرفته و موقعیت بهینه اعمال دمش روی سطح شیبدار و عمودی انتهایی مدل مشخص شد. دمش اعمال شده سبب افزایش فشار استاتیکی در ناحیهی دنباله و به تبع آن کاهش پسا میگردد. علاوه بر این توزیع فشار در سراسر سطح مدل، توزیع سرعت و شدت اغتشاش نیز دراین مقاله مورد مطالعه قرارگرفته است. برای اندازه گیری مشخصه های جریان از دستگاه تونل باد و جریان سنج سیم داغ استفاده شده است. نتایج نشان داد، اعمال جت جریان در مناسبترین موقعیت سبب کاهش حدود 21% در ضریب پسا میگردد. چنانچه جت جریان در موقعیتهای فوقانی روی سطح شیبدار اعمال شود، توجیه نداشته و سبب افزایش ضریب پسا میشود. کلیه آزمایشها در یک تونل باد مدار باز دمشی با حداکثر شدت اغتشاشهای %0.1 و حداکثر سرعت30 متر بر ثانیه و اندازهگیری مولفههای سرعت نیز توسط جریان سنج سیم داغ صورت گرفته است.
مدل احمد
کاهش پسای آیرودینامیکی
کنترل فعال جریان
جدایش جریان
تونل باد
2017
10
23
435
444
https://mej.aut.ac.ir/article_749_3b9d8a7a060d7d28832e5a2aeeb15981.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بهینهسازی چندهدفی در طراحی همزمان سیستم بدنه- پروانه شناور
حسن
ذاکردوست
حسن
قاسمی
احسان
اسماعیلیان
بهینهسازی سیستم پروانه-پروانه یک کشتی همواره یکی از جنبههای مهم طراحی به منظور کاهش هزینهها، افتهای مکانیکی و افزایش عمر قطعات سیستم بوده است. روش طراحی پیشنهادی رویکرد جدیدی برای بهینهسازی همزمان سیستم پروانه - بدنه ارائه میدهد. در اینکار دو تابع هدف در نظر گرفته میشود. تابع هدف اول مصرف سوخت و تابع هدف دوم با نام تابع هزینه شامل تراست، گشتاور و بازدهیهای آب آزاد و اسکیو میباشد. جهت انجام بهینهسازی جامع، بدنه شناور و سیستم رانش بعنوان یک سیستم واحد و یکپارچه درنظر گرفته شده و از پروفیل ماموریت شناور برای مینیمم سازی هر دو تابع هدف در طول چرخه عمر شناور استفاده میگردد. پارامترهای کاویتاسیون و تنش پروانه نیز بعنوان قیود مسئله بکار گرفته شدند. الگوریتم تکاملی مشهور ان اس جی ای 2 جهت بهینهسازی چندهدفی مسئله که در آن ابعاد و نسبتهای اصلی پروانه و بدنه بعنوان متغیرهای طراحی درنظر گرفته میشوند به کار میرود. نتایج برای یک کشتی سری-60 که با سیستم پیشرانش شامل یک پروانه سری-ب و موتور L51/60DF حرکت میکند ارائه میگردد. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی یک روش مناسب و موثر برای طراحی همزمان پروانه - بدنه میباشد و منجر به کاهش قابل توجهی در هر دو تابع هدف گردیده است.
بهینهسازی
پروانه و بدنه
روش المان پره
مقاومت شناور
کاهش مصرف سوخت
2017
10
23
445
456
https://mej.aut.ac.ir/article_797_b6b17786feea24c3f607c8c25061834e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
طراحی دیفیوزر تونل باد ابرصوت براساس تحلیل عددی میدان جریان
مصطفی
هادی دولابی
ابولفضل
یوسفی
مهدی
هاشم آبادی
در این پژوهش فرآیند طراحی دیفیوزری با هندسه ثابت ارایه شده است که علاوه بر کمترین هزینه ساخت بتواند با کمترین نسبت فشار برای تونل، جریان با ماخ 5، 6 و7 را در داخل محفظه آزمون پایدار نگه دارد. در این کار پس از جمع آوری اطلاعات آماری دیفیوزرهای مختلف و بیبعدسازی آنها بر اساس قطر ورودی دیفیوزر که از الزامات درخواستی برای تونل باد در دست طراحی است، ابعاد اولیه دیفیوزر به دست آمده است. سپس میدان جریان به وسیله حل معادلات ناویر استوکس (معادلات متقارن محوری) مورد تحلیل دینامیک سیالات عددی قرار گرفته است. از بازدهی آیزنتروپیکِ دیفیوزر به عنوان معیار بررسی عملکرد دیفیوزر استفاده شد. با تغییر ابعاد اجزای دیفیوزر و مقایسه بازدهی در هر مرحله با دیفیوزر با ابعاد اولیه، بهترین هندسه با بالاترین بازدهی ممکن و دستیابی تونل به بالاترین زمان اجرا به دست آمده است. در انتها نیز اثر کاهش نسبت فشار کاری تونل، بر راندمان دیفیوزر مورد بررسی قرار گرفته است.
دیفیوزر
تونل باد ابرصوت
تحلیل عددی
بازده آیزنتروپیک
حل عددی
2017
10
23
457
470
https://mej.aut.ac.ir/article_761_06ce9d37942c8aff28d09c91b622c759.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بررسی تاثیر افزایش زبری سطح تیغه کمپرسور بر عملکرد یک میکروتوربین
سید صالح
طالبی
ابوالقاسم
مسگرپور طوسی
توربین گاز به دلیل شرایط عملکردی دشوار در معرض آسیب ناشی از رسوبگذاری، سایش و دیگر عوامل آسیبزا قرار دارد. رسوبگذاری کمپرسور مهمترین عامل افت عملکرد توربین گاز بوده و پیامد اصلی آن افزایش زبری سطح تیغهها میباشد. بروز رسوبگذاری کمپرسور باعث افت عملکرد توربین گاز شده و هزینههای عملیاتی آن را افزایش میدهد. یکی از روشهایی که برای تشخیص آسیب اجزای توربین گاز به کار میرود، تحلیل مسیر گاز است. در این روش با پایش متغیرهای حساس نسبت به هر آسیب میتوان بروز آسیب متناظر را تشخیص داد. برتری این روش بر بازرسی اجزا این است که در آن نیازی به خاموش کردن توربین گاز نیست به همین دلیل هزینه ناشی از خاموشی توربین گاز و خروج آن از مدار نیز حذف میشود؛ بعلاوه پایش پیوسته وضعیت سلامتی موتور نیز امکانپذیر میشود. هدف این مقاله بررسی تاثیر افزایش زبری سطح تیغه کمپرسور بر عملکرد یک میکروتوربین در بارهای جزئی و کامل و تعیین متغیرهای حساس به رسوبگذاری است. برای این کار از مشخصه یک کمپرسور گریز از مرکز در حالت سالم و سه زبری سطح مختلف جهت شبیهسازی عملکرد خارج از نقطه طراحی یک میکروتوربین استفاده شدهاست. شبیه سازی عملکرد میکروتوربین در حالت سالم صحهگذاری شدهاست. تاثیر افزایش زبری بر عملکرد میکروتوربین محاسبه و حساسیت هر یک از متغیرهای عملکردی نسبت به افزایش زبری در بارهای مختلف، بررسی شدهاست. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که شرایط ناشی از افزایش زبری تیغه کمپرسور باعث بهبود عملکرد بازیاب گرما و افزایش بازده میکروتوربین در دور ثابت میشود؛ اما به دلیل افزایش دمای ورودی توربین و عبور آن از حد مجاز، توان بیشینه مجاز کاهش مییابد. همچنین نتایج نشان میدهند که توان خالص، دمای ورودی محفظه احتراق و دمای خروجی توربین، بیشترین حساسیت را نسبت به افزایش زبری دارند. در حالیکه دمای خروجی کمپرسور حساسیت کمی را نسبت به افزایش زبری نشان میدهد.
میکروتوربین گاز
افت عملکرد
آسیب کمپرسور
رسوب گذاری
زبری
2017
10
23
471
484
https://mej.aut.ac.ir/article_746_5bd1d647e0a981a41cb29204c240f938.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
تحلیل عددی جریان نشتی نوک ناپایا در روتور ایزوله شده کمپرسور محوری
ثاراله
عباسی
رضا
تقوی زنوز
وقوع ناپایایی در کمپرسور اثرات زیادی بر کارایی، راندمان و ساختار جریان دارد. جریان نشتی نوک یکی از عوامل بروز ناپایایی در کمپرسورها میباشد. همچنین این جریان میتواند به وقوع سلولهای استال منجر گردد. از این رو شناخت رفتار جریان در منطقه نوک پره از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق از طریق شبیهسازی عددی سهبعدی گذرا، در دبیهای مختلف اعم از شرایط طراحی و شرایط نزدیک استال، فرآیند تغییرات ساختار جریان در در رتور ایزوله شده یک کمپرسور محوری مورد مطالعه قرار میگیرد. طیف فرکانسی جریان نشتی نوک از طریق بررسی سیگنالهای فشار استاتیک در منطقه نوک پره مورد بررسی قرار میگیرد. نتایج نشان میدهند که در شرایط طراحی، میدان جریان کمپرسور بیشتر تحت تاثیر جریان اصلی می باشد تا جریان نشتی نوک. اما با نزدیک شدن به شرایط استال، در حوالی نوک پره و در دو سوی فصل مشترک جریانهای نشتی نوک و جریان اصلی، مناطقی با فشار کم و فشار زیاد ایجاد می گردند. اندرکنش دینامیکی این مناطق بر روی هم منجر به وقوع ناپایایی در منطقه درز نوک می گردد. بر این اساس، ورتکس نشتی نوک ناپایا دارای رفتاری پریودیک در منطقه درز نوک می باشد به طوریکه ورتکس ایجاد شده در فرکانسی در حدود فرکانس عبوری پره حرکت کرده و مضمحل می گردد.
کمپرسور محوری
تحلیل عددی
جریان نشتی نوک
جریان ناپایا
استال
2017
10
23
485
494
https://mej.aut.ac.ir/article_737_e9a848d603e2778d6db60f44849ad9dc.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
شبیهسازی عددی عملکرد سایکلون گاز - جامد در دماهای بالا
معین
سیادتی
سعید
خردمند
بر خلاف هندسه سادهی سایکلونها، جریان درون آنها بسیار پیچیده است. یکی از عواملی که این پیچیدگی را چند برابر میکند، تغییر درافت فشار جریان و راندمان جمعآوری ذرات جامد بر اثر تغییر دمای کاری آن است. دمای سیال یکی از پارامترهای تاثیرگذار بر رفتار جریان است. تغییر دمای سیال موجب تغییر خواص ترموفیزیکی و درنتیجه تغییر در الگوهای جریانی آن میشود. در این مقاله، اثر دمای سیال ورودی بر دو مشخصه عملکردی مهم سایکلون استیرماند راندمان بالا، افت فشار و راندمان جداسازی، با استفاده از اصول دینامیک سیالات محاسباتی موردمطالعه قرار گرفته است. جریان دوفازی درون سایکلون با رویکرد اویلری – لاگرانژی مدلسازی شد. شبیهسازی در محدودهی دمایی 700-293 کلوین و در چهار سرعت ورودی مختلف با استفاده از روش حجم محدود به کمک مدل تلاطمی تنش رینولدز در شرایط نا پایا انجام شد. بررسی نتایج نشان میدهد که با افزایش دما، میزان چرخش ذرات و جریان در بدنهی سایکلون کاهشیافته و درنتیجه، راندمان و افت فشار کاهش می یابند. به ازای هر 100 کلوین افزایش دما، بین 14% تا 16% کاهش افت فشار در دبیهای مختلف مشاهده میشود. همچنین راندمان جمعآوری ذرات هم بین بیشینه و کمینهی دما، حداکثر 64/4% کاهش مییابد.
سایکلون استیرماند
دینامیک سیالات محاسباتی
دما
افت فشار
راندمان جمع آوری ذرات جامد
2017
10
23
495
506
https://mej.aut.ac.ir/article_860_7a22a168f8b4248a4d6e83a5780ecf4e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بررسی اثرات نسبت چگالی بر عملکرد مدل شبهپتانسیل در شبیه سازی جریانهای چندفازی
سید میثم
خاتون آبادی
محمود
اشرفی زاده
در این پژوهش، قابلیت و عملکرد مدل توسعهیافته شبهپتانسیل شان – چن برای شبیهسازی جریانهای چندفازی در نسبت چگالی بالا مورد ارزیابی قرار گرفته است. این مدل در نرم افزار آزاد و متنباز پالابوس که جریان سیال را با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیهسازی می کند پیادهسازی شده است. برای این منظور چندین مساله رایج از جمله آزمون لاپلاس، جدایی فازها، به هم آمیختگی دو حباب، برخورد قطره با سطح جامد و مایع مورد تحقیق قرار گرفتهاند. بر اساس آزمون لاپلاس این مدل قابلیت تعیین مقادیر مختلف کشش سطحی در نسبت چگالیهای مختلف را دارد. همچنین این مدل میتواند جدایی خودکار فازها و شکل سطح مشترک را بخوبی پیشبینی نماید. البته سرعت همگرایی حل با افزایش نسبت چگالی کاهش مییابد. شبیهسازی اختلاط دو حباب دو مورد از ضعفهای عمده این مدل که جریان پارازیتی بزرگ و نوسانات سطح مشترک در نسبت چگالی بالا است را آشکار میسازد. در شبیهسازی برخورد قطره با سطح جامد، تاثیر نسبت چگالی که باعث تغییر در عدد وبر نیز میشود بررسی شده است. با کاهش کشش سطحی و افزایش عدد وبر (در اعداد رینولدز یکسان) مقدار بیشینه پخش قطره بر روی سطح بیشتر ولی حرکت نوسانی آن کاهش مییابد. در نهایت نتایج شبیهسازی فرایند پاشش نشان میدهند که عدد وبر اثرات قابل توجهی در جدایی بخشی از لایهی تاجی شکل دارد.
مدل شان-چن
مدل شبه پتانسیل
جریان های چندفازی
نسبت چگالی
نوسانات سطح مشترک
2017
10
23
507
520
https://mej.aut.ac.ir/article_785_f41ba3e18a9e6635dd3fcd536b2f4b55.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
شبیهسازی عددی تشکیل لایه فیلتر کیک روی جداره چاههای نفتی با در نظر گرفتن اثر غیرنیوتنی سیال حفاری و خروج از مرکزیت رشتهحفاری
ابراهیم
حاجی دولو
سید محسن
هاشم زاده
در این مقاله از یک رویه عددی برای شبیه سازی رشد لایه فیلتر کیک استفاده شده که در آن ابتدا میدان جریان سه بعدی و غیرنیوتنی گل حفاری در فضای حلقوی چاه حفاریِ غیرهم مرکز و با در نظر گرفتن اثر چرخش رشته حفاری با استفاده از روش تفاضل محدود و با به کارگیری دستگاه مختصات دوقطبی محاسبه شده و پس از تعیین سرعت نفوذ صافاب به درون سازند با استفاده از معادله دارسی، معادله رشد لایه فیلتر کیک که بر اساس احتمال رسوب ذره به دست می آید با روش رانگ-کوتای مرتبه چهار حل شده است. در این پژوهش تاثیر چرخش، خروج از مرکزیت و شعاع رشته حفاری، شاخص توانی سیال و شعاع ذرات بر ضخامت فیلتر کیک و سرعت نفوذ صافاب بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در حالت غیرهم مرکز ضخامت کیک در سرعت های چرخش زیاد به علت گردابه به وجود آمده در جریان دالیز تقریباً ثابت می ماند. افزایش خروج از مرکزیت رشته حفاری نه تنها باعث تغییر در پروفیل های ضخامت فیلتر کیک و نفوذ صافاب میشود، بلکه اختلاف بین ضخیم ترین و نازک ترین ناحیه کیک نیز افزایش می یابد. همچنین با افزایش شاخص توانی سیال حفاری و کاهش شعاع ذرات، ضخامت فیلتر کیک افزایش و سرعت نفوذ کاهش می یابد. در نهایت افزایش شعاع رشته حفاری در یک افت فشار محوری ثابت، ضخامت فیلتر کیک را افزایش و سرعت نفوذ صافاب را کاهش می دهد.
فیلتر کیک
سیال غیرنیوتنی
فیلتراسیون جریان متقاطع
رویه عددی
خروج از مرکزیت رشته حفاری
2017
10
23
521
534
https://mej.aut.ac.ir/article_755_2f867f4619db31815192653a10122338.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
مطالعه اثر لغزش بر عملکرد ریزمخلوط گرهای الکترواسموتیکی بر مبنای معیار انتروپی
علی رضا
فراهی نیا
جعفر
جماعتی
حمید
نیازمند
در این مقاله اختلاط الکتروکنتیکی درون ریزمجراهای ناهمگن مطالعه شده است و اثر ضریب لغزش، زتاپتانسیل، پارامتر دیبای هوکل و عدد رینولدز بر راندمان اختلاط بررسی شده است. ریزمجراهای مورد مطالعه دارای توزیع ناهمگن زتاپتانسیل روی دیواره هستند و سایر خواص سطحی آن یکنواخت است. برای بررسی اختلاط الکترواسموتیکی معادلات ناویر- استوکس، ارنست - پلانک، معادله پتانسیل الکتریکی و معادله غلظت به روش عددی حل شده اند. تایج نشان می دهد که رفتار ریزمخلوط گرهای الکترواسموتیکی به شدت وابسته به مقدار و توزیع زتاپتانسیل دیواره است و در اغلب موارد راندمان اختلاط با کاهش پارامترهای ضریب لغزش، دیبای- هوکل و عدد رینولدز، افزایش می یابد. مشاهده شد که ضریب لغزش نقش جدی بر راندمان اختلاط دارد به نحوی که در مقایسه با اختلاط کانال همگن می تواند در رینولدزهای کم باعث کاهش و در رینولدزهای بالا باعث افزایش راندمان اختلاط گردد. همچنین، دقت مدل تقریبی هلمهولتز - اسمولموکوفسکی نیز مورد بررسی قرار گرفت و معلوم شد که در مواردی که زتاپتانسیل دیواره زیاد باشد و یا مقدار پارامتر دیبای هوکل کم باشد، نتایج حاصل از این مدل دارای خطای قابل ملاحظه ای نسبت به مدل ارنست - پلانک خواهد بود. علاوه بر این نتیجه گردید که هرچه میزان عدم تقارن بار بیشتر باشد، عملکرد اختلاطی ریزمخلوط گر افزایش می یابد و لذا جهت رسیدن به میزان اختلاط مشخص، طول کمتری نیاز خواهد بود.
اختلاط
زتاپتانسیل ناهمگن
انتروپی اختلاط
جریان الکترواسموتیک
مدل هلمهولتز- اسمولوکوفسکی
2017
10
23
535
548
https://mej.aut.ac.ir/article_776_8a674426e1fc3fa62d2737653aa665c9.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بررسی عددی تاثیر ضریب لغزش بر رفتار جریان گاز در کانال با سطح زبر با کمک شبکه بولتزمن
الهه
درری
مجید
صفار اول
زهره
منصوری
در این مقاله تاثیر ضریب لغزش بر جریان گاز رقیق در میکروکانال با سطوح زبر و حساسیت رفتار جریان نسبت به این ضریب، در رژیم لغزشی و در محدوده تراکم ناپذیر، به کمک روش شبکه بولتزمن مطالعه شده است. نتایج در قالب تغییرات سرعت لغزشی موضعی، نمایش خطوط جریان و عدد پوازی متوسط در ناحیه توسعه یافته هیدرودینامیکی بیان شده است. به منظور حساسیت سنجی نتایج تحت تاثیر پارامتر ضریب لغزش، مطالعه در نسبت ارتفاع و تراکم زبری های مختلف و همچنین در اعداد نادسن متفاوت انجام شده است. همچنین، در این تحقیق نشان دادهشدهاست که با افزایش ارتفاع زبری، حساسیت نتایج نسبت به پارامتر ضریب لغزش انتخابی افزایش می یابد و در تراکم زبری های مختلف حساسیت نتایج نسبت به این ضریب اختلاف ناچیزی دارد. در رژیم نزدیک به حالت پیوسته، روند تغییرات عدد پوازی نسبت به پارامتر ضریب لغزش در سطوح صاف و زبر اختلاف نسبتا زیادی دارد و با رقیقتر شدن گاز این اختلاف کاهش می یابد و روند تغییرات مشابهی مشاهده می شود.
میکروکانال
رژیم لغزشی
زبری سطح
ضریب تصحیح مومنتوم مماسی
ضریب لغزش
2017
10
23
549
556
https://mej.aut.ac.ir/article_783_112b0346781cccee04e6676a459c4e19.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
مقایسه عملکرد حرارتی کویل مارپیچ با لوله مستقیم گذرنده از مخزن استوانهای شکل در حالت گذرا، مطالعه آزمایشگاهی
محسن
نظری
نسیبه
بابازاده
محمد محسن
شاه مردان
مطالعه انتقال حرارت گذرای سیال درون یک مخزن استوانهای شکل که توسط جریان در لوله گذرانده شده از آن خنک میشود، در محدوده عدد رینولدز500 تا 5500 به شیوه آزمایشگاهی مورد توجه قرار گرفته است. لوله گذرانده شده از مخزن به دو صورت کویل مارپیچ و لوله مستقیم مورد استفاده قرار گرفته است. سیال داخل مخزن، آب با دمای اولیه 70 درجه سانتیگراد است که توسط آب بهعنوان سیال گذرنده از لوله مرکزی با دمای ثابت ورودی 27 درجه سانتیگراد خنک میشود. پس از اندازه گیری دمای ورودی و خروجی لوله مرکزی و دمای مخزن در هر ثانیه، عدد ناسلت و رایلی متناظر محاسبه و همزمان افت فشار در لوله نیز اندازهگیری میشود. با تکرار آزمایش، نتایج بدست آمده بوسیله روابط آماری در بازه اطمینان نمایش داده میشوند. برای صحت سنجی نتایج بدست آمده، از نتایج دیگر تحقیقات انجام شده در این زمینه استفاده شده است. نتایج نشان دهنده کاهش 42 درصدی دمای مخزن با استفاده از لوله مارپیچ در مقایسه با لوله مستقیم هستند. اثرات همزمان انتقال حرارت و افت فشار نیز به عنوان یکی از پارامترهای مهم در بررسی نتایج مورد توجه قرار گرفته است.
انتقال حرارت جابه جایی
جریان گذرا
لوله مارپیچ
لوله مستقیم
2017
10
23
557
566
https://mej.aut.ac.ir/article_666_23fcd642895047c24738f40ffd1a1010.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
مدلسازی جابه جایی آزاد نانوسیال اکسید آلومینیم-آب درون محفظه مربعی منحنی با استفاده از روش شبکه ای بولتزمن
مهدی
حسینی آبادشاپوری
محمدحسن
سعیدی
در پژوهش حاضر جابجایی آزاد نانوسیال آب و اکسید آلومینیم در یک محفظه مربعی با مرزهای منحنی در قسمت بالا و پایین محفظه، به روش شبکهای بولتزمن مورد مطالعه قرار گرفته است. برای حل معادلات سرعت و دما از روش نه سرعته (D2Q9) استفاده شده است. همچنین برای بررسی تاثیر اندازه نانوذرات بر عدد ناسلت متوسط جریان، از روش دو جزیی استفاده شده است و برای هر جز (آب و نانوذرات) معادلات جداگانهای حل شده است. دو نیروی بویانسی و پسا برای کوپل کردن معادلات دو جزء در نظر گرفته شده است. در این پژوهش، عدد رایلی از 103 تا 106 متغیر است در حالی که اندازه نانوذرات سه مقدار مختلف 20، 50 و 100 نانومتر را می پذیرد. کسر حجمی نانوذرات بین 0 تا 5 درصد متغیر می باشد. نتایج نشان می دهد که نقش نانوذرات در افزایش عدد ناسلت متوسط جریان به صورت افزایش عدد رایلی موثر جریان در کانتورهای دما و جریان قابل مشاهده میباشد. همچنین با استفاده از روش دو جزیی، امکان تحلیل عددی تاثیر اندازه نانوذرات بر روی عدد ناسلت متوسط جریان حاصل میگردد. نتایج حاکی از آن است که اندازه نانوذرات تاثیر معکوسی بر روی عدد ناسلت جریان دارد. در انتها، براساس نتایج به دست آمده از مدلسازی، رابطه ای برای پیش بینی عدد ناسلت متوسط نانوسیال وابسته به عدد رایلی، کسر حجمی نانوذرات و اندازه نانوذرات ارائه شده است.
جابجایی آزاد
نانوسیال
روش شبکه ای بولتزمن
عدد ناسلت متوسط
مرز منحنی
2017
10
23
567
580
https://mej.aut.ac.ir/article_794_9b7b926281864bdcccf37390380fdfcb.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بررسی عددی تاثیر تهنشینی نانوذرات بر میدانهای جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم در یک محفظه
قنبرعلی
شیخ زاده
مهدی
ملامهدی
در این تحقیق میدانهای جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم بهعنوان مخلوطی دوجزئی در محفظهای مربعی با لحاظ مکانیزمهای حرکت براونی، ترموفرسیس و تهنشینی در بازه زمانی 30 روزه به صورت عددی بررسی شده است. دیواره سمت چپ محفظه گرم، دیواره سمت راست آن سرد و اختلاف دمای بین آنها 8کلوین میباشد. دیوارههای افقی نیز عایق درنظرگرفته شدهاند. برای لحاظ تغییرات کسر حجمی نانوذرات با گذشت زمان از مدلی تجربی استفاده شده است. معادلات مومنتوم، انرژی و انتقال ذرات با استفاده از روش حجم محدود و به کمک الگوریتم سیمپلر حل شدهاند. کسر حجمی اولیه نانوذرات برابر 0/0025، 0/0077و 0/013 ، مدت زمان قرارگیری تحت امواج فراصوت 1، 2 و 3 ساعت و محدوده اعداد رایلی از 102 تا 105 میباشد. نتایج حاصلشده نشان میدهند که ضریب بهبود با گذشت زمان و تهنشینی نانوذرات در اعداد رایلی 102 و 103 کاهش مییابد. اما این ضریب با گذشت زمان در اعداد رایلی 104 و 105 و کسر حجمی 0/0025 کاهش، در کسر حجمی 0/013 افزایش و در کسر حجمی 0/0077 با توجه به افزایش همزمان ضریب هدایت حرارتی و لزجت دارای نقطه بحرانی میباشد، بهطوری که ضریب بهبود تا قبل از نقطه بحرانی افزایش و بعد از آن کاهش مییابد. همچنین نتایج عددی نشان میدهند که با درنظرگرفتن سرعت تهنشینی نانوذرات، گرادیان غلظت در نزدیکی دیوارههای سرد و گرم افزایش یافته و عدد ناسلت متوسط کاهش مییابد.
شبیهسازی عددی
نانوسیال
ترموفرسیس
حرکت براونی
تهنشینی
2017
10
23
581
594
https://mej.aut.ac.ir/article_745_bdaf15557ab638a61705c7c6eca798b2.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در یک محفظه شیبدار تحت میدان مغناطیسی به روش شبکه بولتزمن
احمدرضا
رحمتی
امین
نجار نظامی
در این تحقیق، از مدل توابع توزیع دوتایی با ضریب تخفیف چندتایی روش شبکه بولتزمن برای شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در یک محفظه شیبدار تحت میدان مغناطیسی استفاده شده است. محفظه موردنظر دوبعدی بوده و حاوی نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم میباشد. محفظه دارای زاویه ø نسبت به سطح افقی بوده و تحت یک میدان مغناطیسی یکنواخت قرار گرفته است. روش عددی ارائه شده به ترتیب میدان جریان و میدان دما را با استفاده از مدل D2Q9 و D2Q5 که از مدلهای رایج در روش شبکه بولتزمن هستند شبیهسازی مینماید. هدف اصلی این تحقیق شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در عدد رایلی 105 و بررسی اثر کمیتهای مختلف مانند عدد هارتمن (60>Ha>) و زاویه شیب محفظه (˚90>>˚0) بر میدان جریان، میدان دما و نرخ انتقال حرارت در محفظه است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که افزایش قدرت میدان مغناطیسی باعث تضعیف جریان جابجایی طبیعی در محفظه شده و تغییرات شیب محفظه و کسر حجمی نانوذرات نیز تاثیرات متفاوتی بر میدان جریان، میدان دما و نرخ انتقال حرارت د ارد. در این تحقیق، از مدل توابع توزیع دوتایی با ضریب تخفیف چندتایی روش شبکه بولتزمن برای شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در یک محفظهی شیبدار تحت میدان مغناطیسی استفاده شده است. محفظه موردنظر دوبعدی بوده و حاوی نانوسیال آب-اکسید تیتانیوم میباشد. محفظه دارای زاویه نسبت به سطح افقی بوده و تحت یک میدان مغناطیسی یکنواخت قرار گرفته است. روش عددی ارائه شده به ترتیب میدان جریان و میدان دما را با استفاده از مدل D2Q9 و D2Q5 که از مدلهای رایج در روش شبکه بولتزمن هستند شبیهسازی مینماید. هدف اصلی این تحقیق شبیهسازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در عدد رایلی 510 و بررسی اثر کمیتهای مختلف مانند عدد هارتمن (60 0%) و زاویه شیب محفظه (˚90>>˚0) بر میدان جریان، میدان دما و نرخ انتقال حرارت در محفظه است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که افزایش قدرت میدان مغناطیسی باعث تضعیف جریان جابجایی طبیعی در محفظه شده و تغییرات شیب محفظه و کسر حجمی نانوذرات نیز تاثیرات متفاوتی بر میدان جریان، میدان دما و نرخ انتقال حرارت در محفظه د ارد.
جابجایی طبیعی
میدان مغناطیسی
توابع توزیع دوتایی
ضریب تخفیف چندتایی
روش شبکه بولتزمن
2017
10
23
595
604
https://mej.aut.ac.ir/article_733_98a5ef21953d75825bd97bd5466c0101.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
تحلیل عددی تاثیر محرک پلاسما بر کارایی خنککاری لایهای روی مدل صفحه تخت
سامرا
دولتی
نیما
امانی فرد
حامد
محدث دیلمی
در مقاله حاضر، تاثیر محرک پلاسما بر میدان جریان و دما در خنک کاری لایه ای روی مدل صفحه تخت به صورت عددی و با روش حجم محدود بررسی شده است. جریان به صورت دوبعدی، آشفته، تراکم ناپذیر و پایدار در نظر گرفته شده و شبیه سازی های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته و غیریکنواخت و مدل آشفتگی کی - اِپسیلون رینولدز پایین انجامشده است. مسئله حاضر در زاویه تزریق 35درجه، نسبت طول به قطر سوراخ تزریق 5 و نسبت چگالی 1/2تحلیل شده است. میدان جریان و دما در نسبت دمش ها و ولتاژهای ورودی مختلف موردبررسی قرارگرفته و تاثیر پارامترهای هندسی محرک پلاسما و موقعیت قرارگیری محرک بر کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای مطالعه شده است. بر اساس نتایج حاصل، محرک پلاسما بر کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای در نسبت دمش های پایین تر موثرتر می باشد و با افزایش ولتاژ اعمالی نیز اثر محرک پلاسما بر خنک کاری لایه ای افزایش می یابد. همچنین با افزایش فاصله قرارگیری محرک نسبت به سوراخ تزریق، اثرگذاری آن بر کارایی کاهش می یابد. برخلاف کارهای مشابه، این مطالعه پارامترهای هندسی محرک پلاسما را نیز بررسی می کند. مطابق نتایج، افزایش ضخامت دیالکتریک باعث افزایش کمی در راندمان خنک کاری می گردد، اما کاهش فاصله طولی الکترودها مقدار متوسط کارایی خنک کاری لایه ای را افزایش می دهد.
خنککاری لایهای
محرک پلاسما
کارایی آدیاباتیک
تحلیل عددی
2017
10
23
605
616
https://mej.aut.ac.ir/article_716_0b872f6ddf1518c7fb41272f6614bf17.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
روش بولتزمن شبکهای حرارتی سهبعدی در ابعاد نانو برای مرزهای منحنی در رژیم گذار
جعفر
غضنفریان
دورنا
جمشید اصلی
عباس
عباسی
روش بولتزمن شبکهای حرارتی برای هندسه سهبعدی برای شبیهسازی جریان گاز رقیق با عامل حرکت فشاری درون کانال دایروی طولانی در محدوده اعدد نادسن 0/2 تا 1 بسط داده شده است. جمله برخورد به کمک مدل بی-جی-کی جایگزین شده و گسستهسازی سرعت توسط مدل دی-3-کیو-15 انجام شده است. رفتار غیرخطی گاز درون لایه نادسن که با ضخامتی در حدود چند برابر طول میانگین آزاد مولکولها، توسط تابع تصحیح اعمال شده است. همچنین در فرمولاسیون جدید ارائهشده برای دو زمان استراحت، تابعیت خواص سیال با دما و چگالی لحاظ شده است. همچنین، شرط مرزی مرتبه بالا برای مرزهای مستقیم با حالت تعمیم یافته شروط مرزی برای مرزهای منحنی در دوبعد ترکیب شده تا شرط مرزی منحنی دقیق در حالت سهبعدی برای ابعاد نانو ارائه شود. لغزش سرعت و پرش دمایی به عنوان مهمترین پدیدههای جریان در ابعاد نانو در نتایج گزارش شدهاند. با توجه به عدم برقراری اصل محیط پیوسته در اعداد نادسن بزرگ، نتایج نشان داد که روش بولتزمن شبکهای حرارتی به علت سادگی در اعمال شرط مرزی منحنی و زمان محاسباتی پائینتر در قیاس با سایر روشهای اتمی همچون دی-اس-ام-سی، یک روش کارآمد به منظور بررسی جریانهای گازی سرعت پایین در ابعاد نانو با اعداد نادسن بالا میباشد.
روش بولتزمن شبکهای
شبیهسازی حرارتی
جریان سهبعدی
مرز منحنی
ابعاد نانو
2017
10
23
617
624
https://mej.aut.ac.ir/article_734_6707fdfb753d6426ce2a67333c631af6.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
مطالعه تجربی پایدارسازی شعله پیشآمیخته با محیط متخلخل اکسید آلومینیم
سید عبدالمهدی
هاشمی
حسین
کولک
علیرضا
آقایی
در این تحقیق پایدارسازی شعله پیش آمیخته به کمک محیط متخلخل، به صورت تجربی بررسی شده است. بدین منظورابتدا سرعت شعله، نسبت هم ارزی و توان حرارتی در مرز پایداری شعله معمولی بررسی شده و سپس پایدارسازی شعله پیش آمیخته با محیط متخلخل مطالعه شده است. در شعله پایدار شده از محیط متخلخل سرامیکی اکسید آلومنیوم با چگالی های حفره 10 ، 20 و 30 حفره در اینچ و در فواصل 5 و 8 سانتی متری از مشعل استفاده شده است .با توجه به نتایج، مشاهده شد که مرز پایداری در شعله پایدار شده مستقل از چگالی حفره بوده و در تمامی شرایط بررسی شده در نسبت هم ارزی تقریبی 55 / 0 رخ می دهد. هم چنین افزایش فاصله محیط متخلخل از مشعل سبب ایجاد مرز پایداری در نسبت های هم ارزیِ بیشتری می شود. مقدار آلاینده های تولیدی به فاصله و جنس محیط متخلخل بستگی دارد، به طوری که استفاده از محیط متخلخل نسبت به شعله معمولی مقدار آلاینده NOx را کاهش و مقدار آلاینده CO را افزایش می دهد.
احتراق
پایداری شعله
مشعل پیشآمیخته
محیط متخلخل
2017
10
23
625
634
https://mej.aut.ac.ir/article_804_f2e04142393fcb7fe85131216410517e.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بهبود طراحی محفظه احتراق میکروتوربین گازی180-85 GTCP
مهران
نصرت الهی
محمد
صدیقی
صادق
ولایتی مهر
جاماسب
پیرکندی
در این مقاله، محفظه احتراق میکروتوربین گازی پرکاربرد 180-85 GTCP با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت مدل شده است. سپس پدیده احتراق به صورت سه بعدی و با استفاده از مدل غیر پیش آمیخته مورد بررسی قرار گرفته شده و با توجه به پروفیل دمای بدست آمده، این محفظه بهینه گردیده است. برای مدلسازی آشفتگی از مدل کا- اپسیلن قابل تحقق و برای به دست آوردن شدت تشعشع از مدل عرض گسسته استفاده شده است. سوخت اصلی که در حال حاضر در این نوع میکروتوربین استفاده میشود JP4 است. با توجه به اینکه این نوع سوخت از خارج از کشور وارد میشود و همچنین با توجه به آلودگی که این نوع سوخت ایجاد میکند، متان به عنوان یک سوخت در دسترس، پاک و ارزان میتواند یک جایگزین مناسب برای این به کارگیری در میکروتوربین مذکور باشد. هدف پژوهش حاضر نیز این بوده است که بدون تغییر در هندسه اصلی محفظه احتراق و دبی هوای ورودی به آن، با بدست آوردن یک هندسه و الگوی مناسب برای پاشش سوخت متان، یک شعله قابل قبول بدست آورده شده و سپس طراحی محفظه بهبود یابد. شعله به دست آمده برای سوخت در این تحقیق قابل قبول بوده و متوسط دمای گاز خروجی از محفظه احتراق متناسب با کارکرد میکروتوربین است. نتایج به دست آمده با داده های خروجی شبیهسازی همین محفظه با سوخت کروسین مقایسه شده است که بیانگر درصد خطای بسیار ناچیزی است. همچنین نتایج بدست آمده از بهبود طراحی محفظه احتراق که با ایجاد شیارهای شعاعی در ورودی اعمال شد، نشان میدهد که از میزان حرارت در قسمت اولیه محفظه که باعث آسیب این قسمت میشده، تا حد قابل توجهی کاسته شده است. این کاهش دما در این ناحیه باعث خواهد شد مشکلات عملی که طی کارکرد موتور به صورت ترک خوردگی جوش ها در بخش جلویی محفظه بروز می کند تا حد زیادی تقلیل یابد.
دستگاه تولید توان جانبی
میکروتوربین 85-180 GTCP
محفظه احتراق
بهبود طراحی
2017
10
23
635
642
https://mej.aut.ac.ir/article_735_8871e5b43e4c34d03c14a6624687f77a.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
آنالیز ترمودینامیکی آبشیرینکن رطوبتزا - رطوبتگیر با چرخه آب باز و هوا نیمهباز
عفاف زهرا
مهدیزاده گوهری
مهران
عامری
یکی از سیستمهای طراحی شده برای تهیه آب شیرین، آبشیرینکن رطوبتزا-رطوبتگیر است که میتوان انرژی مورد نیاز این سیستم را توسط انرژی خورشیدی تامین نمود. این نوع از آبشیرینکنها با توجه به چینش اجزای مختلف، نحوه گردش جریان آب و هوا وگرمایش هر یک از جریانها به انواع مختلفی تقسیم میشوند. در این پژوهش آبشیرینکن رطوبتزا-رطوبتگیر با نحوهی گردش هوا نیمهباز مورد تحلیل ترمودینامیکی قرار گرفته است. مشاهده شد که این نحوه گردش هوا در حالتی که دمای حداکثری سیستم ثابت باشد درسیستم همراه با گرمایش آب باعث افزایش بازده سیستم میشود ولی در سیستم همراه با گرمایش هوا تاثیری ندارد. برای هر سیستم آبشیرینکن نوع رطوبتزا-رطوبتگیر یک نسبت مشخص از دبی جرمی جریانها وجود دارد که در آن، فارغ از نحوه گردش جریان هوا، بازده سیستم ثابت است. بررسی پارامترهای دما ورطوبت نسبی محیط نشان داد که این نوع آبشیرینکن کارآیی لازم را برای مناطق خشک و مرطوب دارد. همچنین برای هر دو حالت گرمایش آب و هوا زمانی که دمای محیط بالا است، سیستم با گردش هوای بسته بازدهی بالاتری دارد.در سیستم با گرمایش آب و یا هوا، به ازای یک مقدار مشخص از نسبت دبی جرمی دو جریان، با تغییر نحوه گردش هوا بازده کلی سیستم تغییر نمیکند.
آب شیرینکن
رطوبتزا
رطوبتگیر
آنالیز ترمودینامیکی
گردش هوا نیمه باز
2017
10
23
643
652
https://mej.aut.ac.ir/article_730_8914f4e9ad4daafea8840f51a2955955.pdf
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
2008-6032
2008-6032
1396
49
3
بررسی عملکرد یک دستگاه تولید آب شیرین رطوبتزن-رطوبتزدا متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی
سیدمحمد امین
حسینی
فرامرز
سرحدی
مقاله حاضر به بررسی عملکرد یک سیستم تولید آب شیرین رطوبت زن- رطوب تزدا (HDH ) متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی ( PV/T ) پرداخته است. اجزاء اصلی سیستم شامل رطوبت زن، رطوبت زدا و کلکتورهای PV/T می باشد. معادلات حاکم بر مسئله توسط نوشتن بالانس انرژی برای اجزاء مختلف سیستم استخراج و به صورت عددی حل شده است. نتایج شبیه سازی تحقیق حاضر در توافق مناسبی با داده های آزمایشگاهی تحقیقات گذشته می باشد. نتایج مقاله نشان می دهند که برای تامین حداقل انرژی خورشیدی لازم برای کارکرد سیستم به تعداد حداقل 3 کلکتور PV/T با مساحت سطح کل برابر با 3/2m2 نیاز میباشد. همچنین یک مقدار مطلوبی برای دبی جرمی جریان آب شور و هوا در سیستم ترکیبی وجود دارد که بازده انرژی سیستم را حداکثر می کند. مقادیر مطلوب دبی جرمی آب شور و هوا و بازده حداکثر سیستم به ترتیب برابر 025 / 0 و 03 / 0 کیلوگرم بر ثانیه و 65 % می باشند. علاوه بر این افزایش تعداد کلکتورهای PV/T باعث افزایش تولید آب شیرین و توان الکتریکی خروجی میشود و به دلیل افزایش توان مصرفی پمپاژ از بازده انرژی می کاهد. افزایش دمای آب شور ورودی به خاطر تاثیر منفی آن بر عملکرد رطوب تزدا و کلکتورهای PV/T ، باعث کاهش تولید آب شیرین، توان الکتریکی و بازده انرژی می شود.
آب شیرین
رطوبتزن
رطوبتزدا
کلکتور خورشیدی
فتولتائیک حرارتی
2017
10
23
653
662
https://mej.aut.ac.ir/article_765_c1fe87379a72bfc84567f3ad60a75fb7.pdf