دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Experimental Study of Drag Reduction on a Model Car Using an Active Flow Control مطالعه تجربی کاهش ضریب پسا‌ی یک مدل خودرو توسط کنترل فعال جریان در دنباله 435 444 749 10.22060/mej.2016.749 FA امیر بک خوشنویس دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران وحید برزنونی دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران Journal Article 2015 07 06 Aerodynamic drag is one of the most important determinants of vehicle’s fuel consumption. Pressure drag which is the main component of total drag is a result of boundary layer separation from vehicle surface. In this paper, we investigate experimentally, the possibility of separation from the upper surface of model and the effect of base bleeding as an active flow control method on aerodynamic drag reduction of Ahmed body with 35 degree rear slant angle. Then optimum position of blowing on the slope and vertical surfaces at the end of model was found. Blowing increased static pressure in the wake and reduces the drag. In addition, pressure profile across the surface model, velocity and turbulence intensity in this paper is studied. The results showed that the jet flow in the best position causes 21 % reduction in the drag coefficient. If the jet flow is applied on the upper position of inclined surface, it increases the drag coefficient. All tests are done in an open circuit blowing wind tunnel with maximum turbulent intensity of 1 % and maximum speed of 30 m/s. Velocity measuring components are carried out by hot-wire flow meters. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_749_b056eb1587586b71e2da9acfe4fbd19e.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Multi-objective Optimization of Simultaneous Ship System Design بهینه‌سازی چندهدفی در طراحی همزمان سیستم بدنه- پروانه شناور 445 456 797 10.22060/mej.2016.797 FA حسن ذاکردوست دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران حسن قاسمی دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران احسان اسماعیلیان دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2015 07 26 The optimization of hull-propeller system has always been one of the most important aspects of design to reduce the costs, mechanical losses and increase component life. The proposed design methodology represents a new approach to optimize the propeller-hull system simultaneously. In this paper two objective functions are considered, the first objective function is specific fuel consumption (SFC) and the other one is cost function including trust, torque, open water and skew efficiencies. For a comprehensive optimization the hull form and the propulsion system is considered as an integrated system and the emission profile of the vessel is used to minimize both objective function. The cavitation and propeller stress also is used as problem constraints. The well-known evolutionary algorithm based on NSGA-II is employed to optimize multi-objective function, where the main propeller and hull dimensions are considered as design variables. The results are presented for a series 60 ship driven by the L51/60DF engine and B-series propeller. The results showed the proposed method is an appropriate and effective method for simultaneously propeller-hull system design and is able to minimize both objective functions significantly. ‌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.

https://mej.aut.ac.ir/article_797_beb22fb694d513edcf5533cf006dfeae.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Hypersonic Wind Tunnel Diffusers Design Based on Numerical Analysis of Flow Field طراحی دیفیوزر تونل باد ابرصوت براساس تحلیل عددی میدان جریان 457 470 761 10.22060/mej.2016.761 FA مصطفی هادی دولابی مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران ابولفضل یوسفی مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران مهدی هاشم آبادی مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران Journal Article 2016 02 10 The design of a fixed geometry hypersonic wind tunnel diffuser is presented for Mach numbers of 5, 6 and 7. The design is based on the development cost reduction and minimizing the pressure ratio for stable flow in test section. The conceptual design is done based on statistical nondimensional geometrical data of existing hypersonic wind tunnels. In the preliminary design, the optimum value of each geometrical parameter is determined by using computational fluid dynamics. The diffuser isentropic efficiency is used as the design criterion. Finally, the geometry with the highest possible efficiency is obtained for highest tunnel run time. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_761_88ae6372cfdc5df69a976e893f4d554b.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Investigation of Compressor Blade Roughness Increment Effect on Micro Turbine Performance بررسی تاثیر افزایش زبری سطح تیغه کمپرسور بر عملکرد یک میکروتوربین 471 484 746 10.22060/mej.2016.746 FA سید صالح طالبی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران ابوالقاسم مسگرپور طوسی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2015 10 13 Because of challenging operating conditions, gas turbine is exposed to fouling, erosion and other damaging factors. Compressor fouling is the main reason of gas turbine performance deterioration and its most important effect is the increase in the roughness of blade surface. Compressor fouling leads to gas turbine performance deterioration and increasing of operating cost. Gas path analysis is one of the methods used to detect components’ damages of gas turbine. In this method detection of each damage is made possible by monitoring related sensitive parameters. The superiority of this method over the visual inspection method is monitoring implementation without shutting unit down which deletes costs of unit shut down and removal from circuit. Moreover continuous health monitoring of gas turbine is possible. This paper aims to study effect of roughness increase in the compressor blade on a micro gas turbine performance in part and full load and determination of parameters which are sensitive to fouling. To achieve this goal, characteristic of a radial compressor in clean state and three different surface roughnesses has been used. Characteristic is utilized to simulate off-Design performance of a micro turbine in part and full load. Results of off-Design performance simulation in clean state are validated against experimental data. Effects of roughness increment have been calculated and sensitivity of performance parameters in different loads have been analyzed. The simulation’s results show that blade roughness increment induces new condition which improves recuperator performance and micro turbine thermal efficiency in constant speed. But in this condition turbine inlet temperature is raised and exceeds the maximum allowed temperature. So the maximum allowable output power is decreased. Results show that net output power, combustion chamber inlet temperature and turbine exhaust temperature are the most sensitive parameters to roughness changes while compressor discharge temperature shows insignificant sensitivity to roughness increment. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_746_185e65bc40581880c4f2c82958de8cfe.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Computational Analysis of Unsteady Tip Leakage Flow in an Isolated Axial Compressor Rotor Blade Row تحلیل عددی جریان نشتی نوک ناپایا در روتور ایزوله شده کمپرسور محوری 485 494 737 10.22060/mej.2016.737 FA ثاراله عباسی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران رضا تقوی زنوز دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران Journal Article 2015 12 04 Unsteady flow structure, particularly in blade tip clearance region of turbomachines, is one of the main resources of blade vibrations, undesirable noises and losses which may eventuate to severe rotating stall and surge. So, analysis of flow behavior in tip clearance region is more significant. In this paper, the unsteadiness which caused by blade row tip leakage flow in a low speed axial compressor, is investigated. Analyses are based on results obtained through numerical simulation of unsteady three dimensional viscous flows. Analyses are based on flow simulation utilizing computational fluid dynamic technique. Two different circumstances at design point and near stall condition are considered for investigation and discussion. Tip leakage flow frequency spectrum was studied through surveying instantaneous static pressure signals imposed on blades surfaces. Frequency spectrum Results showed existence of some pressure peaks at near stall conditions. In this case, interaction between main inflow and tip leakage flow lead to unsteadiness. By occurrence of unsteadiness, tip leakage vortex flow starts to fluctuate at a frequency about the blade passing frequency. However, at design condition, flow is more affected by the main inflow instead of the tip leakage flow. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_737_a5cdd4aa0048b187f7182f1b9ce7a6a7.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Numerical Simulation of Gas – Solid Cyclone Separators Operating at High Temperatures شبیه‌سازی عددی عملکرد سایکلون گاز - جامد در دماهای بالا 495 506 860 10.22060/mej.2016.860 FA معین سیادتی دانشکده مهندسی مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران سعید خردمند دانشکده مهندسی مکانیک و هوا فضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2016 05 18 Although cyclones have simple geometries their flow is really complicated. Inlet fluid temperature is one of the factors that increases its complexity. Variation of the thermo-physical properties of the working fluid with temperature causes cyclones to have different pressure drop and particle separation efficiency. In this paper, the effect of fluid and particles temperature on two main performance parameters (pressure drop and separation efficiency) of low-mass-loading Stairmand high efficiency cyclone are numerically investigated. Eulerian-Lagrangian approach is used to model twophase flow. Simulation is performed at a temperature range of 293-700 K and four inlet velocities. Also, the turbulent equations are solved with unsteady Reynolds stress method. Results show that increasing in dynamic viscosity due to increase in fluid temperature, causes increment in shear stress in cyclone body. Therefore, separation efficiency and pressure drop are decreased. If the inlet flow temperature increases by 100 K, pressure drop decreases between 14% and 16% at different inlet velocities. Also, separation efficiency is decreased by 4.64% between the minimum and maximum of inlet temperatures. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_860_fc49306d97602c8ed1be1dfbf0835ead.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Investigation of Density Ratio Effects on Performance of the Pseudo-Potential Model in Multiphase Flows Simulation بررسی اثرات نسبت چگالی بر عملکرد مدل شبه‌پتانسیل در شبیه سازی جریان‌های چندفازی 507 520 785 10.22060/mej.2016.785 FA سید میثم خاتون آبادی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران محمود اشرفی زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2015 10 27 In this research, the performance and capability of the developed pseudo-potential Shan- Chen model for the simulation of multiphase flows with large density ratios are evaluated. This model is applied in the Palabos open source software which simulates fluid flows by means of the Lattice Boltzmann method. For this reason, some well-known multiphase benchmarks are investigated such as the Laplace law, the segregation, the bubbles coalescence and the droplet impact with solid and liquid surfaces. According to the Laplace law, this model is capable of determining a wide range of surface tensions in different density ratios. In addition, this model is able to predict the interface shape and phase segregation automatically very well. However convergence rate is reduced as the density ratio increases. The simulation of two bubbles coalescence reveals that large spurious current and large interface oscillation are the two main drawbacks of the pseudo-potential model. In the droplet impact with a solid surface simulation, the effects of density ratio which leads to a difference in the surface tension and the Weber number are considered. When the Weber number is increased, the maximum spread increases but its vacillation decreases. Ultimately, the results of the splash process show that the Weber number has a remarkable influence on the breaking of a part of the crown layer. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_785_4b04a686b0ad13dce35fa99fa4161c65.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Numerical Simulation of Filter Cake Formation on Borehole Walls Considering Effect of Non-Newtonian Drilling Fluid and Eccentricity شبیه‌سازی عددی تشکیل لایه فیلتر کیک روی جداره چاه‌های نفتی با در نظر گرفتن اثر غیرنیوتنی سیال حفاری و خروج از مرکزیت رشته‌حفاری 521 534 755 10.22060/mej.2016.755 FA ابراهیم حاجی دولو دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران سید محسن هاشم زاده دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران Journal Article 2016 01 14 In overbalanced drilling operation, due to the pressure difference between the drilling fluid and formation mud filtration happens in which a layer of cake develops on the sides of a wellbore wall. In this research a numerical procedure was used for modeling and simulation of the cake growth in which at first, three-dimensional flow field of non-Newtonian drilling mud has been computed using finite difference scheme and using bipolar coordinate. Next, permeation flux of the filtrate is evaluated using the Darcy equation and the rate of cake growth has been calculated based on the probability of particle adhesion and using an explicit 4th order Runge-Kutta method. In the present paper, the effects of drill string rotation, eccentricity and particle radius on the cake thickness and permeate flux are studied. The results show filter cake thickness and filtrate flux remains invariable by increasing drill string rotation due to drilling fluid recirculation in the annulus. Increasing eccentricity not only changes the profile of filter cake thickness and filtrate flux but also increases the difference between its maxima and minima. Furthermore by decreasing particle size, the filter cake thickness increases and filtrate flux decreases. 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 غیر هم 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_755_ccb0989662211f61edae2e26d58ea92f.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Study of Slip Effect on Electro-osmotic Micromixer Performance Based on Entropy Index مطالعه اثر لغزش بر عملکرد ریزمخلوط گرهای الکترواسموتیکی بر مبنای معیار انتروپی 535 548 776 10.22060/mej.2016.776 FA علی رضا فراهی نیا دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران جعفر جماعتی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران 0000-0002-1949-6240 حمید نیازمند دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران Journal Article 2016 02 18 In this article electrokinetic mixing through heterogeneous microchannels has been studied and the effects of slip coefficient, zeta-potential, Debye-Huckel parameter and Reynolds number on mixing efficiency have been investigated. The microchannels have homogenous surface properties except for zeta-potential. In order to study the electro-osmotic mixing, the Navier-Stokes, Nernst–Planck, electric potential and concentration equations have been solved numerically. In order to evaluate the mixing efficiency, entropy of concentration has been used as a quantitative index. The results show that the behavior of electro-osmotic micromixers is highly depended to amount and distribution of wall zeta-potential. Furthermore, mixing efficiency increases with reduction of slip coefficient and Debye-Huckel and Reynolds number parameters in most cases. It is seen that slip coefficient can decrease or increase mixing efficiency dependent on the Reynolds number. Furthermore the accuracy of Helmholtz-Smoluchowski approximate model is also investigated and it is found that in high wall zeta-potential cases or low values of Debye- Huckel parameter, results of this model have significant error compared to Nernst-Planck model. It is also found that the mixing performance increases when as the charge pattern of micromixer is more asymmetric so that the certain mixing value can be obtained in shorter length which is importance in micromixers design. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_776_8c6744c9d42ec2cb9e8885b54ff744d0.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Sensitivity Analysis of Fluid Flow to Slip Coefficient Using Lattice Boltzmann Method بررسی عددی تاثیر ضریب لغزش بر رفتار جریان گاز در کانال با سطح زبر با کمک شبکه بولتزمن 549 556 783 10.22060/mej.2016.783 FA الهه درری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران مجید صفار اول دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران 0000-0002-4399-8021 زهره منصوری پژوهشکده انرژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2015 07 15 In this paper the effect of slip coefficient on incompressible gas slip flow and the sensitivity of fluid flow behavior to this coefficient in a rough microchannel are investigated using the lattice Boltzmann method. Local slip velocity, streamline contour plots and average Poiseuille number in hydrodynamically developed region are studied and presented. Sensitivity analysis is performed in different relative roughness heights as well as different densities of surface roughness and for different Knudsen numbers. It is shown that as the relative roughness height increases, the sensitivity of Poiseuille number to this coefficient, which is illustrated by the slope of the Poiseuille number versus slip coefficient curve, is increased, while negligible sensitivity difference is seen when different roughness densities are studied. In near continuum flow, the slope of the Poiseuille number curve versus slip coefficient in rough and smooth surface is different, and this trend becomes more similar as the Knudsen number increases. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_783_6e0721b2c6977135b916ef286bcb49ec.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Comparing Between Thermal Performance of Coiled Tube and Straight Tube Inserted in a Cylindrical Reservoir in the Transient Convection Heat Transfer; Experimental Study مقایسه عملکرد حرارتی کویل مارپیچ با لوله مستقیم گذرنده از مخزن استوانه‌ای شکل در حالت گذرا، مطالعه آزمایشگاهی 557 566 666 10.22060/mej.2016.666 FA محسن نظری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران نسیبه بابازاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران محمد محسن شاه مردان دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران Journal Article 2015 01 12 The main purpose of this study is to experimentally investigate transient convective heat transfer from a fluid stored inside a closed reservoir. Different cooling methods using helical and straight tubes are considered for heat transfer from the fluid reservoir. This paper attempts to determine the thermal advantages of helically coiled versus a straight tube. Fluid stored in the reservoir is cooled by water flow in the tube section at 27oC inlet temperature. The pressure drop and heat transfer parameters are measured over a wide range of Reynolds numbers (covers 500 to 5500). In these experiments, the effects of a couple of different parameters such as Reynolds number, time and geometrical parameters have been studied. Both heat transfer and pressure drop fluid flow in two test sections have been also reported and discussed. The experimental data indicate that using of helical coil instead of straight tube leads to increase heat transfer sharply. The coiled tube results show 42% reduction in of reservoir temperature compared to straight tube. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_666_fae0b27c451c728867a567e8c1bb4e53.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Al2O3-water Nanofluid in a Square Cavity with Curved Boundaries مدلسازی جابه جایی آزاد نانوسیال اکسید آلومینیم-آب درون محفظه مربعی منحنی با استفاده از روش شبکه ای بولتزمن 567 580 794 10.22060/mej.2016.794 FA مهدی حسینی آبادشاپوری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران محمدحسن سعیدی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران Journal Article 2015 10 20 In this research, natural convection of Al2O3-water nanofluid in a square cavity with top and bottom curved boundaries has been investigated using lattice Boltzmann method. A D2Q9 single relaxation time model has been used for both the hydrodynamic and thermal equations. Furthermore, in order to study the effect of nanoparticle size on the average Nusselt number, a two-component model has been used and two separate equations (one for each component) have been solved. Drag and buoyancy forces are included for coupling of these equations. Rayleigh number has been varied from 103 to 106 while volume fraction of nanoparticles is selected between 0 to 0.05 (six values including pure water). Three nanoparticle sizes, namely 20, 50 and 100nm, have been used in our simulations. Results show that the main factor for controlling the effectiveness of average Nusselt number of nanofluids compared to the base fluid is the volume fraction of nanoparticles. Results also reveal that nanoparticle size has a deteriorating effect on the Nusselt number enhancement of nanofluid. Effect of utilizing nanoparticles on the temperature and velocity contours are presented and showed that the effect of nanoparticles can be seen in increasing the effective Rayleigh number of the flow. A correlation is then presented to predict the average Nusselt number of Al2O3-water nanofluid in the investigated criteria for Rayleigh number, volume fraction and size of nanoparticles. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_794_82489c9737cc245530c7a6ebef3753ec.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Effects of Sedimentation of Nanoparticles on Flow, Heat and Mass Transfer of Al2O3-water Nanofluid in a Cavity بررسی عددی تاثیر ته‌نشینی نانوذرات بر میدان‌های جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم نانوسیال آب- اکسید آلومینیوم در یک محفظه 581 594 745 10.22060/mej.2016.745 FA قنبرعلی شیخ زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران 0000-0002-7874-9981 مهدی ملامهدی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2015 11 27 In this study, effects of transport mechanisms of nanoparticles such as: sedimentation,Brownian motion, and thermophoresis in natural convection of Al2O3-water nanofluid as a twocomponent mixture on flow field, heat transfer and mass transfer during a period of thirty days have been investigated numerically. Left and right walls of the cavity are hot and cold, respectively. The temperature difference between two vertical walls is 8 K. In order to consider the variations of the volume fraction of nanoparticles versus time, an experimental model during a period of thirty days have been applied. The momentum, energy and mass transfer equations have been solved using the finite volume method. The initial volume fractions of nanoparticles are 0.0025, 0.0077 and 0.013, the ultrasonicator dispersion time is 1, 2 and 3 hours, and Rayleigh number range is from 102 to 105. The results show that in low Rayleigh number (102 and 103), during a period of time and sedimentation of nanoparticles, the heat transfer enhancement coefficient (E) is reduced. In Ra=104 and 105 with φb=0.0025, E is decreased as time passed. In φb=0.0077, the value of the E has a critical point due to the increasing thermal conductivity and viscosity coefficient, so that before the critical point, the E has increased and then has decreased. In φb=0.013, the E is increased over time. It is also observed that including the effect of sedimentation velocity is increased the thickness of mass boundary layer and the Nusselt number are reduced. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_745_5f0f5e5f33945135b874349cfbed4fb9.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Simulation of Nanofluid Natural Convection with Presence of Magnetic Field in a Tilted Cavity Using Lattice Boltzmann Method شبیه‌سازی جریان جابجایی طبیعی نانوسیال در یک محفظه‌ شیب‌دار تحت میدان مغناطیسی به روش شبکه بولتزمن 595 604 733 10.22060/mej.2016.733 FA احمدرضا رحمتی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران امین نجار نظامی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2015 10 11 In this work, a double multi-relaxation-time lattice Boltzmann method is used to simulate the magneto-hydrodynamics natural convection of nanofluid in a two-dimensional tilted square cavity. The cavity is filled with TiO2-water nanofluid at the presence of a magnetic field with an inclination angle of ϕ respect to horizontal plane. The proposed numerical scheme solves the flow field and temperature field by using a MRT-D2Q9 and MRT-D2Q5 lattice model, respectively. The obtained results indicate that augmentation of the magnetic field weakens the rate of heat transfer in the cavity. Also, in ϕ = 90°, the produced flow is not able to cover the entire cavity and is divided into two vortex; and the vortexes tend to take a symmetrical shape by increasing the Hartman number. At ϕ = 90° and Ha = 30 and 60, the isotherm contours become mushroom-shaped. In addition, it was observed that at high Hartman numbers (Ha=60), Lorentz force overcomes the buoyancy force and enhancement of solid volume fraction will not affect the rate of heat transfer in the cavity significantly. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_733_6c29793a140a811d0c45ce03c1c93a28.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Numerical Investigation Of The Effect of Plasma Actuator on Film Cooling Effectiveness تحلیل عددی تاثیر محرک پلاسما بر کارایی خنک‌کاری لایه‌ای روی مدل صفحه تخت 605 616 716 10.22060/mej.2016.716 FA سامرا دولتی دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران نیما امانی فرد دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران حامد محدث دیلمی دانشکده فنی، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران 0000-0003-1125-2134 Journal Article 2015 11 06 In this paper, a 2-D numerical approach was conducted for analyzing incompressible,turbulent and steady flow and thermal fields of the film cooling through using plasma actuator over a flat plate model. Simulations were implemented using non uniform structured grid and low-Re k-ε turbulence model. The present study was analyzed at 35 degree injection angle, hole length-to-diameter ratio (L/D) 5 and density ratio (DR) 1.2, with the present of plasma actuator. The flow and temperature fields were investigated with different blowing ratios and applied voltages. In addition, the effect of geometry parameters and position of plasma actuator has been studied on the adiabatic film cooling effectiveness. Based on the numerical analysis results, the effect of plasma actuator on film cooling effectiveness is better in lower blowing ratios and higher applied voltages and positions near the film hole. Unlike other similar works in this filed, this study has examined geometry parameters of plasma actuator and their effect on adiabatic film cooling effectiveness. These parameters include electrode gap distance and dielectric thickness. The results show that higher thickness has low effect on improving of film cooling effectiveness. But when electrode gap distance decreases, the performance of plasma actuator and average effectiveness enhances. 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 انجام شده 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_716_e7f8a7fb0b77bcb3b283af5be021448f.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Thermal Lattice Boltzmann Method for Curved Boundaries in the Transition Regime روش بولتزمن شبکه‌ای حرارتی سه‌بعدی در ابعاد نانو برای مرزهای منحنی در رژیم گذار 617 624 734 10.22060/mej.2016.734 FA جعفر غضنفریان دانشکده مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران دورنا جمشید اصلی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران عباس عباسی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2015 09 27 The three-dimensional thermal lattice Boltzmann-BGK model is developed to simulate the pressure-driven rarefied gaseous flow within a circular channel with constant-temperature-wall in the transition regime (0.1 <Kn<1). The D3Q15 model has been employed for velocity discretization. The captured nonlinear behavior of gas in the Knudsen layer, which dominates the flow characteristics in small-scale gaseous flows by modifying the near-wall correction function along with the variation of properties with density and temperature distributions are implemented in a new formulation. An appropriate combination of advanced straight boundary conditions and a 3D extension of an available curved boundary conditions by identifying the nodes either adjacent to the solid nodes or flow nodes on the computational domain with the structured mesh are employed. The results of small-scale phenomena such as slip-velocity and temperature-jump are reported, which are manifestations of the cases with non-zero Knudsen number. Due to the deficiency of the continuum presumption for high-Knudsen flows, the present study suggests that the TLBM is an efficient tool applicable to the theoretical development of low speed gas flow study, which typically falls within the realm of MEMS/ NEMS by virtue of its more straightforward boundary treatments and higher computation capability compared to other atomistic approaches. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_734_e995f98d56967d946471af29d7bf99f1.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Experimental Study of Premixed Flames Stabilization with Al2O3 Porous Media مطالعه تجربی پایدارسازی شعله پیش‌آمیخته با محیط متخلخل اکسید آلومینیم 625 634 804 10.22060/mej.2016.804 FA سید عبدالمهدی هاشمی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران 0000-0001-7169-7173 حسین کولک دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران علیرضا آقایی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2016 02 18 In the present research, stabilization of premixed flames with porous media is studied experimentally. First, for comparison, the effects of flame speed, equivalence ratio, and thermal power on the stability limit of a premixed free flame are investigated. Furthermore, the stabilization of the premixed flame with Al2O3 porous media is studied. Porous aluminum oxide ceramics with pore densities of 10, 20 and 30 ppm are used in the burner. Experiments are performed for 5 and 8 cm distances between the porous medium and the mixture outlet. The results show that the flame stability limit is independent of pore density and the flame is formed in the porous medium at all conditions at an equivalence ratio of about 0.55. Moreover the increase of porous medium distance from the burner causes the stability boundary in higher equivalence ratios. The amount of pollutants depend on distance and type of the porous medium. It is observed that the use of porous medium reduces NOX and increases CO in comparison with the free flame burner. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_804_dc5689792e08eb2e219dce49e64c885b.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Design Improvment of GTCP85-180 Micro Gas Turbine Combustor بهبود طراحی محفظه احتراق میکروتوربین گازی180-85 GTCP 635 642 735 10.22060/mej.2016.735 FA مهران نصرت الهی مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر محمد صدیقی دانشکده هوافضا، دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری صادق ولایتی مهر دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر جاماسب پیرکندی مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر Journal Article 2016 01 06 In this paper, combustion in a GTCP85-180 micro gas turbine combustor is simulated using ANSYS FLUENT in three dimensions by using non-premixed model and given temperature profile. In addition, the chamber is optimized. A Realizable k-ε model is used for turbulence modeling and DO model is used to obtain radiation intensity. The main fuel that is currently used in this type of micro turbine is JP4. Considering that this type of fuel is imported and also according to its pollution, methane as a more available as well as a clean and cheap fuel can be a viable alternative for this micro turbine. The main objective in this research is that without any changes in combustion chamber dimensions and inlet flow, besides achieving an appropriate pattern for methane injection as well as acceptable flame, to attain the optimized chamber. The Flame obtained in this study was acceptable and average outlet temperature of the combustion chamber is proportional to the performance of micro turbine. The results were compared with simulation results for this chamber with kerosene fuel showing the very low percentage of error. The design improvement results show that the temperature in the primary zone of the chamber which causes damage to the parts, has been reduced significantly. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_735_6cd67d9b6f0150c77bda2eda01ae484c.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Thermodynamic Analysis of Humidification-Dehumidification Desalination System with Semi-open Air Circulation آنالیز ترمودینامیکی آب‌شیرین‌کن رطوبت‌زا - رطوبت‌گیر با چرخه آب باز و هوا نیمه‌باز 643 652 730 10.22060/mej.2016.730 FA عفاف زهرا مهدیزاده گوهری دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران مهران عامری دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران Journal Article 2015 12 13 Humidification-Dehumidification (HDH) desalination is a thermal desalination method with the potential to be driven using solar heating. The HDH cycles are classified based on the arrangement of components, the nature of the flow pattern of each of the streams and the type of heating by either water or air stream. In this paper, the semi-open method for air circulation is proposed and thermodynamically analyzed. It is shown that when the water stream is heated and top temperature of system is fixed, this method is efficient for water heating cycle but not for air heating cycle. Also, it is shown that for a designed HDH at a specific mass rate ratio, regardless of the method of air circulation, the performance of HDH is fixed. Analyzing other parameters reveals that the impact of environment temperature is more vital than the relative humidity of the environment on cycle performance, therefore HDH is efficient for both dry and humid climates. It was observed that there is a specific mass flow ratio for any specified system at which the performance of cycle is constant regardless of the percentage of the air leaving the dehumidifier and returning to the humidifier. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_730_d5cfead94f5350c12c322b5b664544c1.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 49 3 2017 10 23 Performance Assessment of a Humidification-Dehumidification Desalination Unit Connected to Photovoltaic Thermal Collectors بررسی عملکرد یک دستگاه تولید آب شیرین رطوبت‌زن-رطوبت‌زدا متصل به کلکتورهای خورشیدی فتوولتائیک حرارتی 653 662 765 10.22060/mej.2016.765 FA سیدمحمد امین حسینی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران فرامرز سرحدی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران 0000-0002-5216-9823 Journal Article 2015 12 10 Present paper has investigated the performance assessment of a humidificationdehumidification (HDH) desalination system connected to photovoltaic thermal (PV/T) collectors. The main components of the system include humidification, dehumidification and PV/T collectors. Problem governing equations are obtained by writing the energy balance for the system various components and solved numerically. The simulation results of the present study are in fair agreement with the experimental data of previous literatures. Paper results show that at least three PV/T collectors with total area 2.3 m2 is needed to supply the minimum solar energy for the startup of system. Also, there is a desired mass flow rate for brackish water and air which maximize the system energy efficiency. The desired values of mass flow rate of brackish water and air and the maximum energy efficiency are 0.025 kg/s, 0.03 kg/s and 65%, respectively. Furthermore, the increase of PV/T collectors number increases freshwater productivity and output electrical power and decreases the energy efficiency due to the increase of consumed pumping power. Due to the negative influence of the temperature increase of inlet brackish water on the performance of dehumidifier and PV/T collectors, it causes the decrease of freshwater productivity, electrical power and energy efficiency. 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.

https://mej.aut.ac.ir/article_765_d840cc5d906c3e9c84374c8919d2074e.pdf