دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical Investigation of Water Management in the Cathode and Anode Sides of Proton Exchange Membrane Fuel Cell بررسی عددی مدیریت آب در کاتد و آند پیل سوختی غشاء تبادل پروتون 227 248 1026 10.22060/mej.2017.12457.5350 FA حسن خالقی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران کاظم محمدزاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران Journal Article 2017 02 02 Water management in a proton exchange membrane fuel cell is numerically modeled by considering the 2D, non-isothermal steady flow assumptions. Governing equations are solved in all cell layers including cathode and anode electrodes by finite volume method using a single-region approach. The effect of gas cross-over through the membrane is studied on cell performance. This consideration, not only improves the general accuracy of modeling, but also makes it possible to model energy losses due to direct reaction of reactant gases. The effect of some key variables such as liquid water diffusivity, current density, membrane thickness, etc. on PEMFC conditions such as the amount of saturated liquid water, power density, cell temperature, cross-over efficiency and so on are examined. It was observed that the amount of saturated liquid water on the anode side is considerably important. This observation addresses needs for further investigation of liquid water behavior in the anode electrode. The amount of liquid water saturation in both the cathode and anode electrodes is increased with increasing the current density. The results showed that at the current density of 0.2 A/cm2, cross-over effect causes about 10% reduction in cell efficiency and by decreasing the current density this effect is enhanced. یکی از مسائل کلیدی پیل سوختی غشاء تبادل پروتون، مدیریت آب است. این موضوع بدون در نظر گرفتن انتقال آب مایع درون پیل میسر نیست. در این مقاله مدل‌سازی عددی مدیریت آب در پیل سوختی غشاء تبادل پروتون به صورت دوبعدی و پایا انجام شده است. معادلات بقای جرم، مومنتم، انرژی، یون‌ها، گونه‌های اکسیژن و بخار آب و معادله انتقال آب مایع در تمام لایه‌های پیل شامل الکترودهای کاتد و آند حل شده‌ا‌ند. مطالعه ای عمومی بر فرآیندهای جاری در پیل با ارائه کانتورهای سرعت، دما، غلظت گونه‌های مختلف و اشباع آب مایع انجام شده‌است و تأثیر آب مایع بر کارآیی پیل مورد توجه قرار گرفته‌است. همچنین تأثیر میان گذر گازهای واکنش دهنده از غشاء بر راندمان پیل بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که با در نظر گرفتن اثر آب مایع در پیل سوختی غشاء تبادل پروتون، منحنی قطبش و منحنی راندمان مربوطه پا یین‌تر قرار می‌گیرد. اثرات چند متغیر کلیدی مانند ضریب نفوذ آب مایع، چگالی جریان، ضخامت غشاء و نسبت اکسیژن به نیتروژن روی شرایط و عملکرد پیل سوختی غشاء تبادل پروتون نظیر میزان اشباع آب مایع، غلظت مولی اکسیژن، چگالی توان، دمای پیل، بازده میان گذر، بازده کلی، پتانسیل و افت پتانسیل اهمی بررسی شده‌است. مشاهده شد که اشباع آب مایع در آند نیز قابل توجه است که ضرورت بررسی بیشتر رفتار آب مایع در این الکترود را می‌رساند. مقدار اشباع آب مایع در هر دو الکترود کاتد و آند با افزایش چگالی جریان، افزایش می‌یابد.

https://mej.aut.ac.ir/article_1026_24146db4eb48c718b84cae0a0799dcfc.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Effect of Support on Wind Flow Field Around Array of Two Inline Buildings بررسی تاثیر پایه بر میدان جریان باد اطراف دو ساختمان‌ هم ردیف 249 260 1202 10.22060/mej.2017.12784.5437 FA حمید رضا حقیقی فرد گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران محمد مهدی توکل گروه مهندسی مکانیک، واحد شیراز دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران Journal Article 2017 04 20 In the present study turbulent wind flow field around inline surface-mounted and supported buildings has been investigated numerically. In order to model turbulence, re-normalization group k‑ε and realizable k‑ε turbulence models are employed. According to the numerical simulations, stream-wise velocity profiles around single surface-mounted and supported buildings are compared with the experimental data. Consequently, the validated model with realizable k‑ε turbulence models is used to simulate flow field around two inline surface-mounted and supported buildings. Results have been reported for two Reynolds numbers (17000, 170000). Approximately, same velocity field was observed for non-supported buildings at two flow Reynolds numbers. Although, for supported buildings small difference is observed in the velocity profile under and above the building. Comparison of results for non-supported and supported buildings shows that behind the supported buildings the near ground reversed flow region was removed and lead to the lower drag force on such building. Moreover, supports increase the reattachment length on the upstream building. در تحقیق حاضر میدان جریان متلاطم باد اطراف دو ساختمان هم ردیف بدون پایه و بر روی پایه در فواصل مختلف به روش عددی بررسی شده است. به منظور مدل سازی آشفتگی از دو مدل آشفته( k-ɛ)دسته نرمالسازی مجدد و k-ɛتحقق پذیر استفاده شده است. براساس شبیه سازی‌های عددی صورت گرفته، توزیع سرعت طولی اطراف ساختمانهای منفرد بدون پایه و بر روی پایه با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. سپس با استفاده از مدل اعتبار سنجی شده، برای شبیه سازی میدان جریان اطراف ساختمانهای هم ردیف بدون پایه و بر روی پایه از مدل k-ɛتحقق پذیر استفاده شده و سرعت طولی برای دو عدد رینولدز 17000 و 170000 ارائه شده اند. به صورت تقریبی میدان سرعت اطراف مدل ساختمان های بدون پایه در دو عدد رینولدز مشابه می‌باشند، اگر چه برای ساختمان های بر روی پایه تفاوت اندکی در توزیع سرعت به ویژه در بخش زیرین و روی ساختمانها مشاهده می‌شود. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که قرار دادن ساختمان بر روی پایه به دلیل حذف جریان برگشتی در پشت ساختمان منجر به کاهش نیروی پسای وارده به ساختمان می‌گردد. همچنین وجود پایه ها سبب می‌شود که طول اتصال مجدد روی ساختمان بالادست افزایش یابد.

https://mej.aut.ac.ir/article_1202_147702db07145348245dc5a2f2fe5683.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Turbulent Structures in the Wake of a Wind Turbine Using Large Eddy Simulation ساختارهای آشفتگی جریان در ناحیه دنباله یک توربین باد به روش شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ 261 280 2661 10.22060/mej.2017.12740.5420 FA امین الله ویسی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران محمد حسین شفیعی میم دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بزرگمهر قائنات، قاین، ایران Journal Article 2017 04 09 In the present work the flow around a horizontal axis wind turbine has been studiedusing large Eddy simulation at different rotational speeds. The results show increasing rotational speedscauses a higher velocity deficit in the downstream direction. For example, in 1D after the wind turbinethe minimum velocity is 54% of the initial velocity and reach to the 67% of the initial velocity after waketravel 6D. At the rotational speed of λ3= 10 the minimum velocity is 26% of the initial velocity and reachto the 68% of the initial velocity after wake travel 6D. The frequency of vortex shedding is increasedby increasing the rotational speeds. Shed vortices tend to be extended in the y direction and its intensityaugmented by increasing the rotational speeds. The strengthen of vortices at higher rotational directionin far wake region not only due to the increased of swirling strength, but it is also due to the collision ofvortices and the formation of new vortices. This issue has not been reported in previous works. Also, theincrease of turbulence intensity and Reynolds shear stress in the flow direction is due to the severe windshear and high mechanical production of turbulent kinetic energy. در کار حاضر جریان حول یک توربین باد محور افقی با استفاده از روش شبیه سازی گردابه‌های بزرگ در سرعت‌های دورانی مختلف مطالعه شده است. نتایج نشان می‌دهند که افزایش سرعت دورانی باعث افت بیشتر سرعت در پایین دست جریان می‌شود. برای مثال در فاصله 1D پس از توربین باد در 6= λ2 سرعت کمینه 52 درصد سرعت اولیه است و پس از طی مسافت 6D این مقدار به 67 درصد سرعت اولیه می‌رسد. در 10 = λ3 سرعت کمینه 26 درصد سرعت اولیه است و پس از طی مسافت 6D این مقدار به 68 درصد سرعت اولیه می‌رسد. بسامد گردابه‌های جدا شده از پره با افزایش سرعت دورانی افزایش می‌یابند. گردابه‌های جدا شده از پره تمایل به پخش شدن در جهت عمودی دارند و با افزایش سرعت دورانی شدت پخش آن در جهت عمودی بیشتر می‌شود. تقویت گردابه‌ها در ناحیه دنباله دور در سرعت‌های دورانی بالاتر تنها بخاطر افزایش شدت چرخش نیست، بلکه بخاطر برخورد گردابه‌ها به یکدیگر و تشکیل گردابه‌های جدیدتر است. این موضوع در کارهای گذشته گزارش نشده است. همچنین افزایش شدت آشفتگی و تنش‌های برشی رینولدز در جهت جریان، بخاطر برش شدید جریان باد و تولید مکانیکی انرژی سینتیکی آشفتگی است.

https://mej.aut.ac.ir/article_2661_2417dc8af8570f274e6775d4d60496da.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Analysis of Corona Wind Effect on Mass Transfer and Energy Consumption in Drying of Moist Object بررسی تاثیر باد کرونا بر انتقال جرم و مصرف انرژی در فرآیند خشک‌کردن جسم مرطوب 281 296 1224 10.22060/mej.2017.12573.5370 FA فرید دولتی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران نیما امانی فرد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران حامد محدث دیلمی دانشکده فنی و مهندسی شرق گیلان، دانشگاه گیلان، رودسر، ایران 0000-0003-1125-2134 خشایار یزدانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران Journal Article 2017 02 24 In this paper, drying of the moist object is numerically investigated in the forced convection with and without the electric field. Finite volume method is used to solve governing equations of electric, flow, temperature, and the concentration fields in flow phase, as well as the temperature and the moisture fields in the moist object. In this study, the effect of applied voltage and the arrangement of the emitting electrode are evaluated. The results indicated that in presence of electric field, the increment of the applied voltage for 18 kV to 24 kV, the mass transfer from porous object 3.78 times and power consumption 7.96 times are increased. It is also found that the drying rate is increased by decreasing the distance between the emitting and collecting electrodes. According to numerical results, the mass transfer enhancement is usually accompanied by penalty of electric energy consumption. Therefore, the specific energy consumption has been evaluated as final criterion. It is shown that the specific energy consumption of the electrohydrodynamic drying process has been remarkably affected by the changing of the emitter arrangements. Finally, an optimum arrangement has been introduced as the affordable arrangement. در مقاله حاضر، خشک کردن یک جسم مرطوب در حضور و بدون حضور میدان الکتریکی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای حل معادلات میدان‌های الکتریکی، جریان، دما و غلظت در فاز سیال و همچنین میدان‌های دما و رطوبت در جسم مرطوب از روش حجم محدود استفاده شده است. در این مطالعه، تأثیر پارامترهای مؤثر از قبیل ولتاژ اعمالی و آرایش الکترود تزریق کننده بر نرخ خشک کردن و همچنین مصرف انرژی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که در حضور میدان الکتریکی، با افزایش ولتاژ اعمالی از 18 کیلو ولت به 24 کیلو ولت رطوبت خروجی از جسم متختخل 78/3برابر و توان مصرفی پدیده الکتروهیدرودینامیک 96/7 برابر افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شده که نرخ خشک کردن با کاهش فاصله بین الکترود تزریق کننده و جمع کننده افزایش می‌یابد. مطابق نتایج عددی، افزایش انتقال جرم معمولاً با افزایش مصرف انرژی همراه می‌باشد؛ بنابراین مصرف انرژی ویژه به عنوان معیار نهایی مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. قابل مشاهده می‌باشد که مقدار مصرف انرژی ویژه فرآیند خشک کردن با تغییر آرایش الکترود تزریق کننده به‌طور چشمگیری تحت تأثیر قرار گرفته است. در پایان نیز یک آرایش بهینه به عنوان آرایش مقرون به صرفه معرفی شده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_1224_68d13cf26c4b4f4f932e3eff990093ba.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Simulation of Hydrodynamic Behavior of a Conductive Drop Under an Electric Field شبیه سازی رفتار هیدرودینامیکی یک قطره رسانا در حضور میدان الکتریکی 297 312 1168 10.22060/mej.2017.12700.5400 FA حامد نظری دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران سید پدرام پورنادری دانشکده مهندسی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران Journal Article 2017 03 27 In this research , the effect of an electric field on the deformation and phase change ofa perfect conductive drop suspended in a perfect dielectric fluid is studied . Basic equations are theincompressible flow and energy equations . Electric field effect appears as normal stresses at interfacewhich are taken into account in solving flow equations . The level-set method is used for interfacetracking. Discontinuities at interface are imposed using the ghost fluid method. In the first step , the effectof an electric field on the hydrodynamic of a drop is studied . A good agreement between the simulationand experimental results is observed. Due to electric stresses , drop deforms in the direction of electricfield . The drop deformation increases with the electric capillary number. If the electric capillary numberexceeds the critical value, deformation will be unsteady. Novelty of this research is related to the studyof electric field effect on the drop evaporation. Based on the results, drop evaporation rate is enhancedin the presence of an electric field . If the electric capillary number exceeds a specific value (evaporationcritical electric capillary number) , drop evaporation will increase considerably . This critical value isintroduced in this research, for the first time. در این تحقیق، اثر میدان الکتریکی روی تغییر شکل و تغییر فاز یک قطره کاملا رسانای معلق در یک سیال عایق بررسی می‌شود. معادلات اساسی، معادلات جریان و انرژی در حالت تراکم ناپذیر می‌باشند. اثر میدان الکتریکی به صورت تنش‌های نرمال در سطح مشترک ظاهر می‌شود که باید هنگام حل معادلات جریان اعمال شوند. از روش سطح تراز برای ردیابی سطح مشترک استفاده می‌شود. ناپیوستگی های موجود در سطح مشترک با استفاده از روش سیال مجازی اعمال می‌گردند. ابتدا تاثیر میدان الکتریکی روی هیدرودینامیک قطره مطالعه می‌شود. تطابق خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی مشاهده می‌گردد.. در اثر تنش‌های الکتریکی، قطره دچار تغییر شکل شده و در جهت میدان کشیده می‌شود. با افزایش عدد مویینگی الکتریکی، تغییرشکل قطره افزایش می‌یابد. اگر عدد مویینگی الکتریکی از حد بحرانی فراتر رود، تغییر شکل قطره ناپایا خواهد بود. نوآوری تحقیق حاضر مربوط به مطالعه اثر میدان الکتریکی روی تبخیر قطره می‌باشد. بر اساس نتایج حاصل، نرخ تبخیر قطره در حضور میدان الکتریکی افزایش می‌یابد. در صورتی که عدد مویینگی الکتریکی از حد معینی )عدد مویینگی الکتریکی بحرانی تبخیر( تجاوز کند، تبخیر قطره به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. این مقدار بحرانی برای اولین بار در این تحقیق معرفی می‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_1168_2f29b6e3abc6ebdefb55456ea6ca5dc8.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Simulation of Two Circular Particles Falling in Vertical Channel: Combination of Immersed Boundary Lattice Boltzmann Method and Discrete Element Method شبیه‌سازی سقوط دو ذره صلب دایروی در کانال عمودی: ترکیب روش مرز غوطه‌ور- شبکه بولتزمن و روش اجرا گسسته 313 328 1003 10.22060/mej.2017.12532.5359 FA بهروز افرا دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران محسن نظری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران محمد حسن کیهانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران Journal Article 2017 02 12 In this study, Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Method (IB-LBM) as a fluid solver is combined with Discrete Element Method (DEM) as a collision model. The consequences of this arrangement go to a numerical great model (IB-LB-DEM) which is capable to simulate particulate flows with second-order accuracy. To apply non-slip boundary condition, Eulerian velocities are interpolated in Lagrangian nodes using diffuse delta function. In DEM, two particles can penetrate to each other which this approach generates more realistic model rather other collision rules. Generally, in this model, the most important parameter is overlap distance between two particles which is directly related to amount of particles rigidity. The mentioned hybrid method is validated by simulation of dry-contact of two particles and sedimentation of single particle in vertical channel, individually. Finally, sedimentation of two circular particles in vertical channel is studied and effects of physical parameters such as rigidity, restitution coefficient and friction coefficient in particles behavior has been investigated. Finally, it is shown that increasing friction coefficient leads to increasing in kissing time that causes a change in particles path. For this particular model, It is also dedicated that restitution coefficient does not have significant effect in particles behavior. در این مطالعه، روش مرزغوط هور – شبکه بولتزمن به عنوان حلگر ناحیه سیال با روش اجزا گسسته به عنوان شبیه ساز برخورد ذرات ترکیب می‌شود. حاصل این ترکیب ایجاد مدل عددی توانمند خواهد بود که قادر به تحلیل جریانهای ذرهای با دقت مرتبه دو می‌باشد. در روش اجزا گسسته جهت تحلیل نیروی برخورد، به دو ذره اجازه داده می‌شود که در یکدیگر نفوذ کنند که این امر باعث ایجاد یک مدل واقعیتری از برخورد نسبت به مدلهای قبلی می‌شود. روش ترکیبی ذکر شده به طور جداگانه با شبیه سازی برخورد خشک )عدم حضور سیال( دو ذره صلب و همچنین شبیه سازی سقوط تک ذره صلب دایروی در یک کانال عمودی صحت سنجی می‌شود. در نهایت سقوط دو ذره صلب دایروی در کانال عمودی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و تأثیر پارامترهای فیزیکی مؤثر بر رفتار ذرات در حین برخورد، نظیر میزان صلبیت، ضریب بازگشت و اصطکاک بر نتایج بررسی می‌شود. در فصل نتایج نشان داده شده است که ضریب اصطکاک باعث فزایش مدت زمان کیسینگ می‌شود که در نتیجه باعث ایجاد تغییرات قابل توجهی در مسیر حرکت ذرات خواهد شد. همین‌طور نشان داده شد، که در این فیزیک خاص، ضریب بازگشت تأثیر چندانی بر رفتار ذرات حین برخورد نخواهد داشت.

https://mej.aut.ac.ir/article_1003_aa68c75c4a77c87f97fb686b2f068676.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Experimental Investigation of Flow Induced Noise Around Circular Cylinder by Measuring Unsteady Surface Pressures بررسی تجربی نویز جریان پیرامون استوانه با مقطع دایره‌ای با اندازه‌گیری نوسانات فشار ناپایای سطح 329 346 2681 10.22060/mej.2017.12994.5495 FA رضا مریمی دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه یزد، یزد، ایران علی اکبر دهقان دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه یزد، یزد، ایران عباس افشاری دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه یزد، یزد، ایران Journal Article 2017 06 13 In the present study, noise emission from a circular cylinder model with 22 mm diameterand 500 mm length has been experimentally investigated. For this purpose, the surface pressurefluctuations have been measured both in spanwise and azimuthal directions by employing miniaturecondenser microphones, Pa-WM-61A. All the experiments are carried out in a subsonic wind tunnel withthe turbulence intensity of 0.3% and maximum upstream velocity of 25 m/s. The results show that tonalnoise for velocities of 10, 15 and 20 m/s takes place at vortex shedding frequencies of 98, 142 and 186Hz respectively which correspond to typical Strouhal number of 0.2. Moreover, frequency of the firstand second harmonic occurs at two and three times of the vortex shedding frequency respectively. In thisstudy, the best collapses of the surface pressure spectra at low and middle frequencies can be obtainedusing the upstream flow scales whereas at high frequencies data are collapsed by employing downstreamscales at vortex formation location. Furthermore, the longitudinal and lateral coherences can provideadequate information about the lifespan (or, inversely, the decay) of eddies and their physical size. در مطالعه حاضر نویز منتشر شده از یک مدل استوانه ای با مقطع دایر های به قطر 22 میلی متر و طول 500 میلی متر بطور تجربی بررسی شده است. برای این منظور نوسانات فشار سطحی با استفاده از میکروفون‌های کندانسوری کوچک Pa‑WM‑61A هم در جهت دهانه مدل و هم در جهت محیطی اندازه گیری شده است. کلیه آزمایش‌ها در تونل باد مادو نصوت با سطح آشفتگی 3/0 درصد و حداکثر سرعت 25 متر برثانیه انجام گرفته است. نتایج نشان دادند که نویز باریک باند به ترتیب برای سرعت‌های 10 و 15 و 20 متر بر ثانیه در بسامدهای ریزش گردابه 98 و 142 و 186 هرتز رخ می‌دهد که تقریبا متناظر با عدد استروهال 2/0 است. علاوه براین هارمونیک‌های اول و دوم آن به ترتیب در بسامدهایی دو و سه برابر بسامد ریزش گردابه رخ می‌دهند. در این مطالعه بهترین اجتماع داده‌های طیف فشار سطح در محدوده بسامدهای پایین و میانی به ازای استفاده از مقیاس‌های جریان بالادست )مرتبط باساختارهای بزرگ( و در بسامدهای بالا به دلیل استفاده از پارامترهای مرتبط با جریان پایین دست مدل )مرتبط باساختارهای کوچک( در محل شکل‌گیری گردابه حاصل شده است. توابع همدوسی عرضی و محیطی، نشان می‌دهند که ابعاد فیزیکی و طول عمر )زمان فروپاشی( گردابه‌های بزرگ بیشتر است.

https://mej.aut.ac.ir/article_2681_dcda54e29207294d8e7e1b537338b1c0.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Experimental and Numerical Study of a Submerged Submarine Moving Near the Free Surface بررسی عددی و آزمایشگاهی حرکت یک شناور زیرسطحی در نزدیکی سطح آزاد 347 364 2886 10.22060/mej.2018.14029.5782 FA سید خلیل شریعتی دانشکده مهندسی دریا ، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران سیدحسین موسوی زادگان دانشکده مهندسی دریا ، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران Journal Article 2018 01 31 Resistance and wave pattern due to the motion of an underwater vehicle model are obtained by experimental and numerical methods. The tests on the model are carried out in Shohada-e- Khalij-e-Fars National Marine Laboratory. The model is towed with the carriage at various speeds and two depths of submergence in the basin. The model is made from polyethylene and is attached to the carriage by a strut at the end. The strut at the end allows to measure the wave pattern of the body alone but the measured resistance is for the body and the strut. The computational fluid dynamics is used to study the interaction of body and strut and the resistance of the body is obtained by eliminating the effect of the strut. The wave profile is measured by four fix sensors at the transverse section of the basin. The wave profile is also obtained by computational fluid dynamics computations and compare with the experimental measurements. The numerical and experimental results are comply with each other. These experimental results can be used to validate and calibrate the numerical solutions. مقاومت و شکل موج تولیدی برروی سطح آزاد آب در اثر حرکت یک مدل زیرسطحی با انجام آزمایش و محاسبات عددی تعیین گردیده است. آزمایش ها بر روی مدل در آزمایشگاه ملی خلیج فارس انجام و جسم در سرعت و عمق‌های مختلف در حوضچه آزمایش، توسط ارابه کشیده شده است. مدل زیر سطحی از جنس پلی اتیلن ساخته شده و توسط یک بازو در انتها به ارابه متصل گردیده است. قرارگیری بازوی اتصال در انتهای جسم، اندازه گیری شکل موج بدنه جسم را میسر می‌نماید، اما اندازه‌گیری‌ها، مقاومت مجموع مدل و بازو را با هم نشان می‌دهد. تأثیرات متقابل بازو و جسم با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی و تعیین شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که اثر بازوی اتصال بر روی نیروی مقاومت غیرخطی بوده و روش جمع آثار معتبر نمی‌باشد. مقاومت خالص بدنه با تعیین ضریب تصحیح بازو و حذف اثر آن تعیین شده است. شکل موج تولیدی توسط چهار حسگر که در عرض حوضچه و در یک محل ثابت نصب گردید، ثبت شده است. شکل موج تولیدی همچنین با مدل سازی جریان اطراف جسم و با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی محاسبه و با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه گردید. نتایج تجربی اندازه گیری شده و عددی محاسبه شده از تطابق خوبی برخوردار هستند. نتایج تجربی حاصل می‌توانند برای معتبر سازی و تنظیم روش‌های عددی مورد استفاده قرار گیرند.

https://mej.aut.ac.ir/article_2886_15cf76466b97264765356fcc56d801d1.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Investigation of the Cooling System Condenser Fans Performance at Different Speeds of Subway Train بررسی عملکرد فن‌های کندانسور سیستم سرمایشی در سرعت‌های مختلف قطار شهری 365 380 2677 10.22060/mej.2017.13254.5586 FA رضا ناطری بوری آبادی دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران نیکی رضازاده دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران مهدی دیمی دشت بیاض دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران Journal Article 2017 08 13 In the present work to evaluate the cross wind flow effects due to the subway train motion on efficiency of condenser fans in air conditioning system, the behavior of fluid have been studied. Velocity profiles in output fan, temperature variations at near fan were studied at different velocity of train. In numerical analysis, for the turbulent and incompressible flow, Navier-Stokes and energy equations and k‑ε turbulence model has been used for modeling of turbulent flow. Variations of temperature and velocity of outflow of the fan at horizontal and vertical directions and the effective length as outflow guidance of the fan in opposite direction of train at difference velocity of train have been reported. At high velocity of train, negative output velocity of the fan and high effective length have been observed. Dimensionless effective length in high velocity of train at height of 10 and 20 cm were obtained 0.528 and 0.951 respectively. Finally, a parameter that is heat transfer rate to maximum heat transfer rate at height of 10 cm is defined which maximum amount is 5.88 percent. Due to the prevailing crosswind flow on the outflow of the fan, this parameter reduces. در مطالعه حضر رفتار سیال به منظور ارزیابی اثرات جریان مخالف ناشی از حرکت قطار بر عملکرد فن‌های کندانسور سامانه سرمایشی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در سرعت‌های مختلف قطار، پروفیل منحنی سرعت جریان خروجی از فن و همچنین تغییرات دمایی در محدوده فن مورد بررسی قرار گرفتند. در تحلیل عددی، معادلات ناویر استوکس و انرژی برای جریان درهم و تراکم ناپذیر و مدل توربولانسی k-ε نیز برای مدل سازی جریان درهم استفاده شده‌اند. نتایج به صورت تغییرات دما در محدوده فن، سرعت جریان فن و طول مؤثر که به عنوان معیاری برای میزان هدایت جریان خروجی از فن در خلاف جهت حرکت قطار می‌باشد در سرعت‌های مختلف قطار شهری گزارش شده‌اند. در سرعت‌های بالای قطار، سرعت منفی در فن و افزایش طول موثرمؤثر مشاهده شده اند. در حداکثر سرعت قطار، طول مؤثر بدون بعد در ارتفاع 10 و 20 سانتی متری به مقدار 528/0 و 952/0 می رسد. در انتها نیز پارامتری که بیانگر نسبت نرخ حرارتی به نرخ حرارتی ماکزیمم بیشینه می‌باشد در ارتفاع 10 سانتی متری تعریف می‌شود که مقدار آن در حداکثر سرعت قطار 88/5 درصد می‌باشد که دلیل کاهش این پارامتر غالب شدن جریان مخالف بر جریان فن بوده است.

https://mej.aut.ac.ir/article_2677_e97c864e8ac67f7aed5ce53ec28638f5.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Investigation of Nanofluid Flow Field and Conjugate Heat Transfer in a Microchannel Heat Sink with Four Different Arrangements بررسی میدان جریان نانوسیال و انتقال حرارت توأمان در چاه‌گرمایی‌میکروکانالی با میکروکانال‌های‌مثلثی و چهارآرایش‌ مختلف 381 398 972 10.22060/mej.2017.12473.5347 FA حسین خراسانی زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران مجتبی سپهرنیا دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران 0000-0002-2950-1111 رضا صادقی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران Journal Article 2017 02 04 In this study three dimensional fluid flow and heat transfer of Al2O3-water nanofluid in a triangular microchannel heat sink, consisting from seven isosceles triangular microchannels, have been investigated numerically by considering conduction in solid parts. The governing equations have been solved using finite volume method based on finite element and utilizing coupled algorithm. The objective has been investigating the effects of four inlet/outlet flow arrangements on flow field and heat transfer of Al2O3-water nanofluid. These arrangements consist of: inlet from the center of the north wall and outlet from the center of the south wall (I-type), inlet from the right side of the north wall and outlet from the left side of the south wall (N-type), inlet and outlet from the top and bottom parts of the west wall (D-type) and inlet from the upper part of the east wall and outlet from the bottom of the west wall (S-type). Also the effects of the Brownian motion of nanoparticles and temperature-dependent properties of the nanofluid have been considered. The results showed that increasing the nanoparticles volume fraction from 0 to 4% increases the average Nusselt number between 4.72% and 5.47, decreases thermal resistance between 1.81% and 2.34% and decreases the ratio of maximum temperature difference of heat sink substrate to heat flux between 1.28% and 1.56%. Also the results indicated that the I-type arrangement has a better heat transfer performance, lesser thermal resistance and provides more uniform temperature distribution. In this case, the I-type arrangement has higher Nusselt number between 1.69% and 18.33%, lower thermal resistance between 3.55% and 29.29%, and a smaller ratio of maximum temperature difference of heat sink substrate to heat flux between 5.23% and 36.25%, when compared with those of other arrangements. The heat sink performance characteristics have improved between 0.1% and 0.75% by considering the Brownian motion and between 1.9% and 3.9%, by considering temperature dependent properties. دراینمقالهمیدانجریانوانتقالحرارتنانوسیالآب- اکسیدآلومینیومدریکچاهگرماییمیکروکانالیمستطیلی، شاملهفتمیکروکانالبامقطعمثلثیمتساویالساقین،بهصورتعددیوسهبعدیبالحاظنمودنهدایتدرقسمت‌های جامدبررسیشدهاست. معادلاتحاکمباروشحجممحدودبرمبنایاجزامحدودوبااستفادهازالگوریتمکاپلدحلشدهاند. هدفاصلیبررسیاثرچهارآرایشمختلفبررویمیدانجریانوانتقالحرارتنانوسیالآب- اکسیدآلومینیومبودهاست. استفادهازنانوسیالوافزایشکسرحجمیازصفرتا4درصدموجبافزایشعددناسلتمتوسطبین72/4% تا47/5%،کاهش مقاومتحرارتیبین81/1% تا34/2% وکاهشنسبتبیشینهاختلافدمایکفچاهگرماییبهشارحرارتیبین28/1% تا %56/1می‌شود. آرایشI نسبتبهسهآرایشدیگربین69/1% تا33/18% عددناسلتمتوسطبیشتر،بین55/3% تا29/29%مقاومتحرارتیکمتروبین23/5% تا25/36% نسبتبیشینهاختلافدمایکفچاهگرماییبهشارحرارتیکمتردارد. همچنینشاخص‌هایعملکردچاهگرماییبادرنظرگرفتناثرحرکتبراونیبین1/0% تا75/0% وبادرنظرگرفتنخواص متغیربادمابین9/1% تا9/3% بهبودپیدامی‌نمایند.

https://mej.aut.ac.ir/article_972_c22abfa379f38b5b0411bc11fa9bf92f.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Transient Numerical Analysis of a Tandem Compressor Stage تحلیل عددی گذرا یک طبقه کمپرسور تاندم 399 412 1015 10.22060/mej.2017.12446.5338 FA رضا شمس الدینی لری دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران ابوالقاسم مسگرپور طوسی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران حمزه اشراقی دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2017 01 24 Minimizing the number of axial flow compressor stages for a specific work output, and thereby lowering the engine size and weight has always been the designer’s goal. A major limitation on the pressure rise in a subsonic axial-flow compressor stage is boundary layer separation on the blade suction surface. One method of mitigating the suction surface separation is to employ tandem airfoil blades. Tandem blading is a method of increasing the flow deflection by delaying the separation in diffusing cascade arrangements. The basic concept is that a new boundary layer forms on the second (aft) airfoil, allowing for high overall loading without the large flow separations that would be seen with a single airfoil. The unsteady 3D flow fields in a single-stage compressor with tandem blades under designed conditions are simulated numerically to investigate the stage performance and the aerodynamic interaction between the blade rows. In this work, the Time Transformation method (TT) to stage modeling has been employed to predicting stage compressor performance. In the compressor, three main aerodynamic structures are responsible for the unsteadiness of the flow: the wakes, the corner stalls and the tip-clearance flows. The study of the aerodynamic structures is the subject of this paper. طراحان توربوماشین همیشه به دنبال کاهش وزن کمپرسورها بوده‌اند و لازمه کاهش وزن علاوه بر بکار بردن مواد مناسب، استفاده از طبقات کمپرسور با نسبت فشار بالا و راندمان مناسب می‌باشد. برای داشتن طبقه ای با نسبت فشار بالا درحالی که راندمان حفظ شود، نیاز به کنترل لایه مرزی روی پره می‌باشد. تاندم یکی از روش هایی است که می‌تواند لایه مرزی روی پره را درحالی که چرخش پره زیاد باشد، کنترل کند و مانع جدایش جریان شود. در این مقاله یک طبقه تاندم به صورت سه بعدی مورد تحلیل قرار گرفته است و با استفاده از روش تبدیل زمان، طبقه تاندم به صورت گذرا حل شده است. ابتدا نتایج حل گذرا با پایا مقایسه شده و نشان داده شده که حل گذرا محدوده عملکرد طبقه تاندم را در دور طراحی حدود 25 %و در دور 80% حدود 28% بیشتر پیش بینی می‌کند، سپس مکانیزم ها وساختارهای آیرودینامیکی موجود در جریان و موثر بر ناپایا بودن جریان درون طبقه مطالعه شده است.در این مطالعه مشاهده شده است که حل گذرا بر خلاف حل پایا گردابه‌ها، جریان نشتی و واماندگی گوشه ریشه ی روتور را از قاب بین روتور و استاتور عبور داده و باعث شده که استاتور جریان متفاوتی نسبت به حل پایا داشته باشد.

https://mej.aut.ac.ir/article_1015_298923c8190045e91288b430794814c4.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical and Experimental Study of Two-phase Flow in Downward vertical Pipe مطالعه عددی و تجربی رفتار جریان دوفاز همسو در لوله عمودی پایین رو 413 426 1001 10.22060/mej.2017.12238.5286 FA فرهاد رئیس زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران ابراهیم حاجی دولو دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران مرتضی بهبهانی نژاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران پدرام حنفی زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article 2016 12 10 In this study the flow patterns in downward air-water two-phase flow was studied experimentally and numerically. An experimental setup was designed and fabricated to allow visual observation and camera recording. The setup includes a transparent vertical pipe with a diameter of 50 mm and height of 4 m. Water and air were used in the experiments and flow map was prepared by data obtained from a total of 391 test cases by changing in air and water superficial velocities. Using flow pattern map, obtained from experimental results, simulation of two-phase flow in downward pipe has been performed. Multi-fluid model with Eulerian-Eulerian approach was used in Ansys-Fluent software for numerical simulation. Comparison of numerical with experimental results shows acceptable agreement for all expected regimes from flow map and it can be concluded that for downward two-phase flow patterns prediction numerical methods can be used. At the end, the numerical flow pattern map was plotted and compared with experimental results which also show good agreement. Experimental and numerical values of superficial velocities in transition boundaries were also compared. در مقاله حاضر رفتار و الگوهای جریان دوفازی پائین رو آب – هوا در لوله عمودی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی آزمایشگاهی یک دستگاه آزمایش با قابلیت مشاهده و عکس برداری ساخته و راه اندازی شده است. سیالات مورد استفاده آب و هوا بوده و نتایج جریان برای 391 حالت انتخابی با تغییر سرعت ظاهری آب و هوا بدست آمده و پس از پردازش عکسها و بررسی الگوها، نقشه جریان تهیه و ارائه شده است. با استفاده از نمودار الگوی جریان )نقشه جریان( حاصل از نتایج آزمایشگاهی، شرایط وقوع الگوهای مختلف جریان دوفازی شناسایی و سپس از این شرایط در بدست آوردن شبیه سازی عددی استفاده شده است. برای شبی هسازی عددی الگوهای جریان دوفازی پایی نرو از روش چندسیالی در دیدگاه اویلر – اویلر در نرم افزار انسیس-فلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل از شبی هسازی عددی تطابق خوبی برای تمام الگوهای مورد انتظار از نقشه جریان تجربی را نشان م یدهد و می توان نتیج هگیری کرد که برای پی شبینی الگوهای جریان دوفاز رو به پایین می توان از رو شهای عددی استفاده نمود. در انتها نیز نقشه جریان با استفاده از حل عددی تهیه و با نقشه جریان تجربی مقایسه و تطابق نسبتاً خوبی مشاهده شد. مقادیر تجربی و عددی سرعتهای ظاهری آب و هوا در مرزهای انتقال نیز مقایسه شد. بیشترین مقدار خطا 6/ 20 درصد و کمترین مقدار خطا 4/ 11 درصد برای پیش بینی مرزهای انتقال جریان بدست آمد.

https://mej.aut.ac.ir/article_1001_b8c37e33defde51cf91e1e03e51657da.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical Investigation of Floating Breakwater Effect on Coastal Waves Attenuation by Smoothed Particle Hydrodynamics Method بررسی عددی اثر موج‌شکن شناور در میرایی امواج ساحلی با روش هیدرودینامیک ذرات هموار 427 436 789 10.22060/mej.2016.789 FA امیرحسین حجتی دانشکده مهندسی مکانیک، پردیس بین الملل، دانشگاه گیلان، رشت، ایران نیما امانی فرد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران میراحمد لشته نشایی دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه گیلان، رشت، ایران سامرا دولتی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران Journal Article 2016 02 19 Waves influence on breakwaters is vital for Prediction of harbors design. Floating breakwaters can be installed, displaced and can be used again in different conditions, even deep waters. But floating breakwaters are useful for special periods due to their complicated reaction to dynamic response of wave transmission. In this study, by an incompressible smoothed particle hydrodynamics method in three steps, coastal waves effect has been investigated on a pair of floating breakwaters and combination of floating-submerged breakwater. The floating breakwater behavior is assumed as a massspring system and the influences of inhibitor system tension and wind on the breakwater are neglected. For the validation, the oscillation amplitude variations are compared between the incompressible smoothed particle hydrodynamics results and experimental model which yields to a good adaptability. Breakwater hydrodynamic behavior is investigated versus the sinus-shaped wave different periods, less than 3 seconds. Based on results, using floating breakwater is optimized in wave period of lower than 2 seconds and The presence of a floating breakwaters in the vicinity of the immersion breakwaters helps to stabilize the pressure and reduce the fluctuations. It is also concluded that Floating breakwaters with heave displacement are better than floating breakwaters that are in sway motion. پیش بینی اثر امواج روی موج شکن‌ها، برای طراحی بنادر حیاتی می‌باشد. موج شکن‌های شناور قابلیت نصب، جابه‌جایی و استفاده مجدد در شرایط متفاوت، حتی در آب‌های عمیق را دارا هستند. اما واکنش پیچیده آنها در پاسخ دینامیکی به انتقال موج، کاربردشان را برای محدوده دوره تناوبی معینی مناسب می‌سازد. در این تحقیق با بکارگیری روش هیدرودینامیک ذرات هموارغیرقاب لتراکم با الگوریتم سه مرحله‌ای، اثرات امواج روی یک جفت موج شکن شناور و نیز ترکیب موج شکن شناور-غوطه‌ور بررسی شده است. رفتار موج شکن شناور مانند سیستم جرم و فنر در نظر گرفته شده و از اثرات سیستم مهارکننده موج شکن به کف دریا و از اثرات باد صرف نظر شده است. برای اعتبارسنجی الگوریتم حل، تغییرات دامنه نوسان موج شکن‌های شناور با نتایج تجربی مقایسه شد؛ که از تطابق خوبی برخوردار است. موج شکن در معرض یک موج سینوسی با دوره تناوب‌های مختلف کمتر از 3 ثانیه قرار می‌گیرد. معیار کارایی موج شکن، ضریب انتقال موج می‌باشد. مطابق نتایج به‌دست آمده، استفاده از موج شکن‌های شناور در محدوده دوره تناوبی کمتر از 2 ثانیه بهینه می‌باشد و حضور موج شکن شناور در مجاورت موج شکن غوطه‌ور به تثبیت فشار و کاهش نوسانات کمک می‌کند. همچنین، موج شکن‌های شناور با حرکت عمودی نسبت به موج شکن‌های مشابه دارای حرکت افقی، کارایی بهتری دارند.

https://mej.aut.ac.ir/article_789_68053af2923e00204c3ca7c6a3150cf7.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 A Power-law Preconditioning Approach for Accelerating the Convergence Rate of Steady and Unsteady Incompressible Turbulent Flows روش پیش‌شرط توانی در تسریع نرخ همگرایی جریان‌های تراکم‌ناپذیر پایا و ناپایای آشفته 437 454 2709 10.22060/mej.2017.13199.5565 FA پوریا اکبرزاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ، ایران سید معین درازگیسو دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ، ایران 0000-0001-6795-4907 محمد امین شهنازی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ، ایران احمد عسکری له‌داربنی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود ، ایران Journal Article 2017 07 27 In the present study, for the first time, the locally power-law preconditioning method for analyzing steady and unsteady incompressible turbulent flows around airfoils in high Reynolds numbers is utilized. In this method, the governing equations are modified by altering the time derivatives terms. The governing equations are discretized by the numerical method derived from the cell-centered Jameson’s finite volume algorithm. In addition, for solving the unsteady flows, an implicit dual-time procedure and for simulating the turbulent flows, Baldwin and Lomax algebraic model have been employed. The computations are presented for steady and unsteady turbulent flows around NACA0012 and ONERA-A airfoils at various angles of attack and Reynolds number. Results presented in the paper focus on the velocity, pressure and eddy viscosity profiles, distribution of pressure coefficient, lift and drag coefficients and the effect of the power-law preconditioning method on the convergence rate. The numerical solution indicates an acceptable accuracy with the aid of the power-law preconditioning method in both steady and unsteady turbulent flows for high Reynolds numbers. Moreover, using the power-law preconditioning method improves the convergence speed significantly and reduces the iteration number of solution steps and central processing unit time simultaneously in both steady and unsteady flows. در تحقیق حاضر، برای نخستین بار از روش پیش شرط سازی توانی محلی، جهت شبیه سازی جریان‌های تراکم ناپذیر آشفته پایا و ناپایا در اطراف ایرفویل‌ها در اعداد رینولدز بالا استفاده شده است. در این روش، معادلات حاکم با تغییر در جملات مشتق زمانی اصلاح می‌گردند. معادلات حاکم به‌کمک روش عددی حجم محدود جیمسون گسسته سازی می‌شوند. همچنین برای حل جریان ناپایا از الگوریتم ضمنی دوزمانه و برای شبیه سازی عددی جریان آشفته از مدل جبری بالدوین و لومکس استفاده شده است. محاسبات برای جریان پایا و ناپایای آشفته عبوری از ایرفویل‌های NACA0012 و ONERA-A در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف ارائه شده است. نتایج ارائه شده در این مطالعه شامل منحنی‌های سرعت، فشار و لزجت گردابه‌ای، توزیع ضریب فشار، ضرایب برآ و پسا و تأثیر روش پیش شرط توانی بر نرخ همگرایی می‌باشد. حل عددی ارائه شده و استفاده از روش پیش شرط توانی در هر دو جریان آشفته پایا و ناپایا در اعداد رینولدز بالا از دقت قابل قبولی برخوردار می‌باشد. همچنین استفاده از این روش سرعت همگرایی را تا حد زیادی افزایش داده به طوری که تعداد تکرار گام حل عددی و به تبع آن زمان واحد پردازش مرکزی در هر دو جریان پایا و ناپایا را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد.

https://mej.aut.ac.ir/article_2709_5a99158e0c52f9e7d290906c9d08268d.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical Study on the Vortex-induced Vibration of Circular Cylinder مطالعه عددی ارتعاش القایی گردابه برای سیلندر دایره ای 455 470 1195 10.22060/mej.2017.12766.5425 FA احسان ایزدپناه دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران یاسر امینی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران علی عاشوری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خلیج فارس، بوشهر، ایران Journal Article 2017 04 13 In the vortex-induced vibration the structure interacts with the fluid flow that results in the vibration of the structure and sometimes leads to the destruction of it. In this paper, the effect of the vortex-induced vibration on one and two cylinder(s) in the rotating and non-rotating states are studied, numerically. For the case of single non-rotating cylinder, the effect of the reduced velocity and damping ratio on the displacement and velocity of circular cylinder and also on the lift coefficient and its components are investigated. The cylinder displacement decreases by increasing the damping ratio. The vortex shedding pattern for all examined reduced velocity and damping ratio is in the 2S mode. In all cases, two patterns of vibration, harmonic and beating phenomena, can be observed. The maximum value of the vibration amplitude is related to the reduced velocity of 4 for ζ= 0 and the minimum is belonged to the reduced velocity of 3. For the case of rotating cylinder, it is observed that the rotation of cylinder(s) affects the vortex shedding pattern and their strength, significantly. Therefore, the fluctuation of lift coefficient and vibration of cylinder(s) are reduced considerably. در ارتعاش القایی گردابه، سازه با جریان سیال تأثیر متقابل دارد که منجر به ارتعاش سازه شده و در شرایطی موجب تخریب سازه می‌شود. در این مقاله، اثر ارتعاش القا شده بر تک سیلندر و دو سیلندر در حالت‌های چرخان و غیر چرخان به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در حالت تک استوانه غیرچرخان نتایج نشان داد سرعت کاهنده و ضریب میراکننده تأثیر قابل توجهی بر اختلاف فاز بین مؤلفه‌های مختلف نیروی وارده بر سیلندر، شکل گردابه‌های تشکیل شده، الگوی ریزش آنها و ارتعاش سیلندر دارند. افزایش ضریب میرایی باعث کاهش ارتعاشات سیلندر می‌شود. الگوی ریزش گردابه برای همه سرعت‌های کاهنده و ضرایب میرایی مورد بررسی به صورت 2S است. در بین موارد بررسی شده، دو نوع الگوی ارتعاشی هارمونیک کامل و ضربه مشاهده شد. بیشترین دامنه ارتعاش سیلندر مربوط به سرعت کاهنده 4 در ς=0 بوده و کمترین جابه جایی سیلندر مربوط به سرعت کاهنده 3 است. در حالت استوانه‌های چرخان مشاهده گردید که چرخش سیلندر آرایش ریزش گردابه‌های پشت سیلندر را تغییر می‌دهد و قدرت آ نها را کاهش می‌دهد و این امر، باعث کاهش محسوس نوسانات ضریب برآ و در نتیجه کاهش شدید ارتعاش سیلندرها می‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_1195_0188e8b8b014829e2fa0f430f0a95961.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical Simulation of Tip Leakage Flow Structure in the Transonic Axial Compressor in Different Performance Conditions بررسی عددی ساختار جریان نشتی نوک در روتور کمپرسور محوری گذر‌‌صوت در شرایط عملکردی مختلف 471 482 2972 10.22060/mej.2018.13976.5768 FA ثاراله عباسی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران احسان بهروزی زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران Journal Article 2018 01 21 In this paper tip leakage flow structure of a transonic axial compressor rotor in different performance conditions will be simulated. Results have been presented according to a 3D numerical simulation of the viscous flow and solving Navier-Stokes, Continuity and energy equations using Ansys- CFX software. Initially, performance curves have been derived and compared with experimental results and have shown good agreement. Then, results have been obtained from three mass flow rates including design, choke and near stall conditions. The results have indicated that reduction of mass flow rate from chock to stall condition leads to increase in the tip leakage flow strength. This phenomena causes to more loss, especially in the blade tip region. In addition, position of shock line moves to upstream when the mass flow rate decreases. The tip leakage flow, shock and main flow contact cause a complicated flow structure near stall condition which leads to increase in entropy, vortex flow and blockage. در این مقاله، به بررسی ساختار جریان نشتی نوک در روتور یک کمپرسور محوری گذرصوت در شرایط عملکردی مختلف پرداخته می‌شود. نتایج بر اساس شبیه سازی عددی جریان لزج به صورت سه‌بعدی با حل معادلات ناویر-استوکس، پیوستگی و انرژی و با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس سی. اف. ایکس ارائه گردیده است. در ابتدا، به منظور اعتبارسنجی نتایج حاصله، منحنی عملکردی با استفاده از شبیه سازی حاضر استخراج و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است که تطابق خوبی مشاهده می‌شود. در ادامه، نتایج برای سه دبی عملکردی شامل شرایط طراحی، شرایط خفگی و شرایط نزدیک به استال استخراج و با یکدیگر مقایسه گردیده اند. نتایج نشان می‌دهند که با کاهش نرخ دبی جرمی از شرایط خفگی به شرایط نزدیک استال، جریان نشتی نوک تقویت گردیده و در مقابل جریان اصلی مقاومت کرده و منجر به ایجاد افت بیشتر می‌گردد. به علاوه با توجه به رخداد شوک در نزدیکی نوک، مشاهده می‌گردد که با کاهش دبی جریان، موقعیت رخداد شوک به سمت بالادست حرکت می‌کند. برخورد جریان نشتی نوک، شوک و جریان اصلی ساختار پیچیده ای را در شرایط نزدیک استال ایجاد می‌کند که موجب افزایش شدید آنتروپی، رخداد جریان‌های گردابی و انسداد در مسیر جریان می‌گردد.

https://mej.aut.ac.ir/article_2972_0f21f0349462cacdc5796990d37760ae.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Numerical Study of Brinkman Number Effects on Heated Viscoelastic Fluid Flow in Channel with Sudden Expansion مطالعه‌ی عددی اثرات اعداد برینکمن بر انتقال حرارت جریان سیال ویسکوالاستیک در کانال با انبساط ناگهانی 483 496 2676 10.22060/mej.2017.13023.5501 FA امین شهبانی ظهیری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران محمد محسن شاه مردان دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران حسن حسن زاده دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران محمود نوروزی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران Journal Article 2017 06 17 In this paper, the inertial and non-isothermal flow of viscoelastic fluid inside thesymmetric planar sudden expansion channel with an expansion ratio of 1:3 has been numericallyinvestigated in the range of Brinkman numbers (0.01≤Br≤20). The rheological and nonlinear model ofPhan Thien-Tanner (PTT) is used for modeling viscoelastic fluid behavior. The finite volume method(FVM) is employed to discretize the governing equations and the PISO algorithm is used to solve theseequations simultaneously. Due to the significant effect of temperature changes on the viscoelastic fluidproperties, these properties are considered as temperature-dependent and the viscous dissipations termis considered in the energy equation. The main purpose of this study is to investigate the effects ofBrinkman numbers on the heat generation by viscous dissipations term used in the energy equation.Therefore, the streamlines, the length of vortices, the isothermal lines, the distributions of velocity andtemperature and local Nusselt numbers have been examined in the channel expanded part. The resultsshow that for the hydrodynamic and thermally developing zone, the maximum value of the local Nusseltnumbers on the walls of the channel expanded part is located at the end of the first and second vortices. در این مقاله، جریان اینرسی و غیر همدمای سیال ویسکوالاستیک در کانال صفحه‌ای متقارن با انبساط ناگهانی 3:1 برای محدوده اعداد برینکمن 0/01≥Br≥20 بررسی شده است. برای مدل سازی رفتار سیال ویسکوالاستیک، از مدل رئولوژیکی و غیرخطی فن تین-تنر استفاده شده است. از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم و از الگوریتم پیزو برای حل همزمان این معادلات استفاده شده است. جریان سیال غیر قابل تراکم و دارای خواص متغیر بوده و جملۀ اتلافات ناشی از لزجت در معادلۀ انرژی در نظر گرفته شده است. در این مقاله، تأثیر اتلافات ناشی از لزجت توسط عدد برینکمن برای انتقال حرارت جریان سیال ویسکوالاستیک عبوری از کانال بررسی شده است. بدین منظور، خطوط جریان، خطوط همدما، منحنی سرعت، توزیع دما و اعداد ناسلت محلی در مقاطع عرضی مختلف، روی خط مرکزی و در مجاورت دیواره‌های بخش انبساط یافته کانال ترسیم و بررسی شده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که برای ناحیه در حال توسعه هیدرودینامیکی و حرارتی، بیشترین اعداد ناسلت محلی مربوط به دیواره‌های پایینی و بالایی بخش انبساط یافته کانال به ترتیب در انتهای گردابه اول و گردابه دوم واقع می‌شوند.

https://mej.aut.ac.ir/article_2676_d89a66c7c80a29b1bdbab0f2a1a94af8.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Comparison of the Hemodynamic Parameters of Sequential Parallel and Cross Configurations of Coronary Artery in the Rest State مقایسه پارامترهای همودینامیکی پیکربندی‌های پی در پی موازی و ضرب‌دری عروق کرونری در حالت استراحت 497 506 1027 10.22060/mej.2017.12442.5334 FA حمبدرضا باباخانی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران قاسم حیدری نژاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران علیرضا رستمی دانشکده علوم پزشکی، دانشگاه اراک، اراک، ایران Journal Article 2017 01 22 Numerical simulation of blood flow in Configurations is the aim of this study. In order to predict the best configuration in a patient with double stenosis 65 and 50 percent is examined at rest. The computational domain was created from CT. In this study, blood is assumed homogeneous, non- Newtonian and pulsatile. To consider non-Newtonian effects the Carreau model is used and, a Seven– element lumped model is used in outlet coronary artery and a Three-element Windkessel model is used in outlet aorta. Results of the Comparison between configurations indicate that is TAWSS minimum is less than the critical value 0.4 in the junction in parallel with the host vessel, In bed and the surrounding junction, furthermore OSI maximum is more than critical value 0.1, Because of sharp curvature of graft branch on the vascular graft. The parallel sequential is more prone than cross with respect to fat accumulation and diseases such as intima hyperplasia. The results of this study indicate by doing bypass surgery, sequential parallel and cross can be improve critical values of shear stress in the area of stenosis and it reduced the risk of rupture of plaque fat and moves the heap toward downstream vessels. هدف از این پژوهش شبیه سازی جریان خون در پیکربندی‌های با یپس، به منظور پیش بینی بهترین پیکربندی در بیماری با دو گرفتگی 65 و 50 درصد در حالت استراحت است. دامنه محاسباتی از تصاویر CT ساخته شده است. در این تحقیق خون سیالی هموژن، غیرنیوتونی و جریان خون، ضربانی فرض شده است. برای در نظر گرفتن اثرات غیرنیوتونی از مدل کاریو و در خروجی عروق کرونری از مدل لامپ هفت المانی و در خروجی آئورت از مدل سه المانی ویندکسل استفاده شده است. نتایج مقایسه بین پیکربندی‌های پی در پی موازی و ضر بدری نشان می‌دهد، در محل اتصال به صورت موازی با رگ میزبان، در بستر و اطراف ناحیه اتصال کمینه TAWSS کمتر از مقدار بحرانی 4/0 است، همچنین روی رگ پیوندی به سبب انحنای تند شاخه پیوندی، بیشنیه OSI بیشتر از مقدار بحرانی 1/0 است، بنابراین پیوند پی در پی موازی مستعدتر از ضر بدری نسبت به تجمع چربی و بیماری هایی نظیر تورم عروق یا اینتیماهایپرپلاژیا است. از طرفی نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد با انجام عمل جراحی با یپس پی در پی موازی و ضربدری می‌توان مقادیر بحرانی تنش برشی در ناحیه تنگی را بهبود بخشید و خطر پارگی پلاگ‌های چربی و حرکت توده به سمت عروق پایین دست را کاهش داد.

https://mej.aut.ac.ir/article_1027_883e881bb4d22a7add958f2d6b052c9f.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 51 2 2019 06 22 Simulation and Optimal Design of Solar Pool for Subsurface Irrigation شبیه سازی و طراحی بهینه استخر خورشیدی جهت آبیاری زیرسطحی 507 524 2713 10.22060/mej.2017.13277.5596 FA محمدرضا احمدی مقدم دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران سعید فراهت دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران علیرضا عینعلی گروه زیست شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران جعفر ولیزاده گروه زیست شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران Journal Article 2017 08 22 Nowadays, according to the pollution and reduction of available water resources, accessing to fresh water for agricultural and drinking purposes are restricted. In this paper, the solar subsurface irrigation system, which is one of the most efficient ways of fresh water production has been simulated. This system consists of a pool as a humidification unit and pipes that are buried in the soil as a condenser unit. In this simulation eight parameters including relative humidity, water pool temperature, pressure, pipe temperature, inlet air cross section, air temperature, air velocity and pipe diameter have been considered in three levels and 27 tests to calculate the amount of fresh water were presented using Taguchi method. In order to maximum use of sunlight, the mirror was used. The results showed that the lower humidity, pipe temperature, velocity and inlet air cross section increase the amount of water production. In addition, the higher pipe diameter, water temperature and air temperature is directly proportional to the amount of produced water. The optimal pressure is 95 kPa. The optimal amount of fresh water obtained from Taguchi method is 5.15 kg/m.day which shows an error of 5.23% compared to simulation result. امروزه با توجه به کاهش منابع آب‌های شیرین در دسترس و آلودگی آن، دستیابی به آب شیرین برای مصارف کشاورزی و آشامیدن ضروری است. در این مقاله به شبیه سازی یک سامانه آبیاری زیرسطحی خورشیدی به عنوان یکی از روش‌های کارآمد تهیه آب شیرین برای مصارف آشامیدن و کشاورزی، پرداخته شد. سامانه مورد بررسی از یک استخر به عنوان واحد رطوبت زنی و لوله‌های دفن شده در خاک به عنوان واحد چگالنده تشکیل شده است. در این شبیه سازی 8 پارامتر رطوبت نسبی، دمای آب استخر، فشار، دمای لوله، سطح مقطع ورودی هوا، دمای هوا، قطر لوله و سرعت هوا در سه سطح و 27 آزمایش به روش تاگوچی، برای محاسبه بیشترین مقدار آب شیرین تولید شده در هر متر لوله تعریف گردید. به منظور استفاده حداکثری از تابش خورشید از آینه استفاده گردید. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که رطوبت، دمای لوله، سرعت و سطح مقطع ورودی هوای پایین تر باعث تولید آب شیرین بیشتر می‌گردد. همچنین افزایش دمای آب و دمای هوای و قطر لوله بیشتر با مقدار تولید آب نسبت مستقیم دارد و فشار بهینه نیز 95 کیلوپاسکال است. مقدار بهینه به دست آمده توسط روش تاگوچی، kg/ m.day 15/5 می باشد که 23/5% خطا را در مقایسه با نتایج آزمایش نشان می‌دهد.

https://mej.aut.ac.ir/article_2713_403ea2e851b9ab04a996beab4a480a30.pdf