دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Investigation of Vortex-Induced Vibrations of an elastically-mounted
Circular Cylinder Beneath a Free Surface: Modes & Frequenciesبررسی ارتعاشات ناشی از جریان حول استوانه با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال: بسامد و مُدهای رهایش گردابه11691186276510.22060/mej.2017.13236.5578FAسید مصطفیحسینعلی پوردانشگاه علم و صنعت ایراننویدحاجی غفوری بوکانیدانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20170805In this paper, a two-dimensional numerical simulation is applied to study the Vortex[1]Induced Vibrations (VIV) of an elastically mounted rigid circular cylinder beneath a free surface of fluid. The effect of free surface in laminar flow (60 < Re < 130) with Fr=0.2 is investigated with considering two Gap-Ratios of 2.5, 1.5. The natural structural frequency of oscillator is assumed to match the vortex shedding frequency for a stationary cylinder at Re=100. Simulations of VIV and Free Surface of fluid flow have separately shown good agreement with previous results. User Defined Function (UDF) hooked in the Software is given to couple the motion of cylinder to flow motion. For simulation of free surface, Volume of fluid (VOF) method is used. This paper is the second part of an investigation about effects of Free Surface of fluid on VIV phenomena. The effects of Free Surface is investigated with using a comparison of vortex shedding modes and non-dimensional frequency diagrams for the two Gap-Ratios. With approaching cylinder to free surface, results shows changing type of vortex shedding modes, abatement in lock-in region, increasing Strouhal number and non[1]dimensional frequency ratio.در این مقاله، شبیه سازی عددی ارتعاشات القائی ناشی از جدایش گردابه از سطح استوانه ی دایره ای دو درجه آزادی با تکیه گاه الاستیک در مجاورت سطح آزاد سیّال انجام شده است. جریان اطراف استوانه، آرام و در محدوده ی اعداد رینولدز 60 الی 130 در نظر گرفته شده است. اثر سطح آزاد با عدد فرود 0.2 با در نظرگیری دو نسبت فاصله ی 2.5 و 1.5 از آن بررسی می شود. فرکانس طبیعی سیستم جرم- فنر در هر نسبت فاصله بگونه ای انتخاب شده که با عدد استروهال جریان در رینولدز 100 حول استوانه ی ساکن برابر باشد. شبیه سازی های ارتعاشات ناشی از جریان و سطح آزاد سیّال بطور جداگانه تطابق خوبی با نتایج قبلی نشان داده اند. این مقاله بخش دوم تحقیق درباره تأثیر سطح آزاد سیّال بر پدیده ی ارتعاشات القایی ناشی از رهایش گردابه است. تأثیر سطح آزاد سیّال بر ناحیه ی قفل شدگی با استفاده از مقایسه ی مُدهای رهایش گردابه و نمودارهای تطابق فرکانسی در دو نسبت فاصله بررسی می شود که نتایج با نزدیک شدن استوانه به سطح آزاد، حاکی از تغییر نوع مُدهای رهایش گردابه، کاهش محدوده قفل شدگی و افزایش عدد استروهال و نسبت فرکانسی بی بعد جریان هستند.https://mej.aut.ac.ir/article_2765_370bfb31abd222b582245b977ea5f25a.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Investigating the Influence of Geometry on Performance Characteristics of Mounted
Cushions in Hydraulic Cylindersبررسی تأثیر هندسه بر مشخصه های عملکردی ضربه گیرهای نصب شده در سیلندرهای هیدرولیکی11871200287210.22060/mej.2018.13391.5617FAمعینمجنونی مهردارمکانیک بیوسیستم- مهندسی زراعی- علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساریداودکلانتریمکانیک بیوسیستم، مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساریسید رضاموسوی سیدیمکانیک بیوسیستم، مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساریJournal Article20170907In this research, design, fabrication and evaluation of 5 different hydraulic cushions have been considered in order to optimize the stopping mechanism of pistons at the end of the course. The comparison of 5 cushion spears including Cylindrical, Conical, Sagittal, Double conical and Parabolic cushion have been studied with reviewing the motion behavior of piston and measuring displacement, speed, acceleration, flow rate and hydraulic pressure in an one way hydraulic cylinder. Results showed that the sagittal cushion with maximum pressure increasing of 1.98% for 200 kg load and 0.35% for 350 kg load had the lowest percentage of hydraulic pressure rise and cylindrical cushion with maximum pressure increasing of 11.98% for 200 kg load and 3.92% for 350 kg load had highest percentage of hydraulic pressure rise. Also operational time of sagittal cushion in experiments with 350 kg load was respectively 33.8 and 63.9 percent lower than that of conical and cylindrical cushion. Also double conical cushion has the nearest performance to the sagittal cushion. As a concluding result with tacking into account the low response time, steady speed reduction and steady rate of hydraulic oil discharge, sagittal cushion is recommended to be used in industries.در کار پژوهشی حاضر، بررسی تأثیر هندسه بر مشخصههای عملکردی پنج مدل ضربهگیر نصب شده در سیلندرهای هیدرولیکی ارائه شده است. با بررسی رفتار حرکتی پیستون و اندازهگیری پارامترهایی نظیر موقعیت، سرعت، شتاب، دبی و فشار هیدرولیک در یک سیلندر هیدرولیک یک طرفه نسبت به مقایسه پنج مدل ضربهگیر استوانهای، مخروطی، سهمیوار، پارابولیک و دومخروط اقدام گردید. با توجه به نتایج حاصل، ضربهگیر سهمیوار کمترین درصد افزایش فشار و ضربهگیر استوانهای بیشترین میزان افزایش فشار در حین ضربه گیری را داشت. علاوه بر این ضربهگیر دومخروط از نظر حداکثر افزایش فشار در مرحله ضربه گیری عملکرد نزدیکی به عملکرد ضربهگیر سهمیوار را نشان داد. زمان عملکرد ضربهگیر سهمیوار در آزمایش با وزنه 350 کیلوگرم نیز نسبت به ضربهگیر مخروطی 8.33 درصد و نسبت به ضربهگیر استوانهای 9.63 درصد کوتاهتر بود. در نهایت با توجه به زمان عملکرد کوتاه، کاهش یکنواخت سرعت و نرخ تخلیه یکنواخت روغن در طی فرایند ضربهگیری، استفاده از ضربهگیر سهمیوار برای استفاده در صنعت توصیه میشود.https://mej.aut.ac.ir/article_2872_7e0a0209b929d097bd3e8ef30567a5c1.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Experimental Comparison of Breakup and Flow Characteristics of Rectangular and
Elliptical Water Jetsمقایسه تجربی مشخصههای جریان و شکست جتهای آب مستطیلی و بیضوی12011216289210.22060/mej.2018.13828.5725FAامینجابریدانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی هوافضا0000-0001-7629-2626مهرانتاج فرصنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا0000-0002-7381-1491آرمینشیدانیدانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20171213The flow characteristics of water jets issuing from rectangular and elliptical injectors into quiescent air were experimentally investigated. Injectors were of the same cross-sectional area and a circular injector was also employed as the reference case. Digital images taken by a diffused backlight technique were processed to extract the main characteristics of the jet column at different jet velocities. The measurements were carried out for mass flow rates varying from 2 L/h to 120 L/h with small enough steps at low speeds to capture Rayleigh regime. Aside from the qualitative description of the jet flows, stability curve was plotted to make a comparison between different jets. The comparison revealed that the ellipse jet is the first one to reach the critical Weber number, while the circular jet remains laminar at higher velocities than the other two jets. Moreover, axis-switching phenomenon was carefully studied as the common characteristic of rectangular and elliptical jets. The wavelength and maximum amplitude of axis-switching were measured at different flow conditions and the results were compared. Though the axis-switching wavelength of both jets demonstrated a linear increment with Weber number, the rectangular jet was found to increase with a higher slope.مشخصههای جریان جتهای آب مستطیلی و بیضوی به صورت تجربی بررسی و مقایسه شده است. دو انژکتور مستطیلی و بیضوی با مساحتهای خروجی یکسان و با ضریب منظری 2 مورد مطالعه قرار گرفتهاند و همچنین از یک انژکتور دایروی به عنوان هندسه مرجع نیز استفاده شده است. از روش سایه نگاری برای آشکارسازی جریان جت بهره گرفته شده و تصاویر جریان به کمک یک دوربین سرعت بالا ثبت شده است. آزمایشها برای دبیهای جرمی بین 2 لیتر ً 1100 میباشد، انجام شده است. رفتار فیزیکی بر ساعت تا 120 لیتر بر ساعت که متناظر با اعداد وبر بین 5/0 تا تقریبا جریان جتهای دایروی، مستطیلی و بیضوی در رژیمهای مختلف با بهرهگیری از تصاویر آشکارسازی مورد مطالعه قرار گرفته و همچنین با کمک نمودار پایداری، رفتار جتها بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان داد که جت بیضوی دارای کمترین پایداری در رژیم ریلی است و زودتر از دو جت دیگر به نقطه بحرانی میرسد. در حالی که نقطه بحرانی انژکتورهای دایروی و مستطیلی اختلاف کمی از همدیگر را نشان میدهد. همچنین پدیده تغییر محور به عنوان مهمترین مشخصه فیزیکی جتهای مستطیلی و بیضوی بررسی شده است. اندازهگیریها نشان داد که برای هر دو هندسه، طول موج تغییر محور به صورت خطی با افزایش سرعت افزایش مییابد.https://mej.aut.ac.ir/article_2892_6fe131632103526e3a6e8114c78eb1e1.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Experimental Analysis of Operating Modes Effect of Open-end and Dead-end on
Water Management in H2/O2 Proton-Exchange Membrane Fuel Cells Stackبررسی تجربی تاثیر حالت بهرهبرداری انتهاباز و انتهابسته بر مدیریت آب در استک پیل سوختی پلیمری H2/O212171234300710.22060/mej.2018.13945.5759FAمظاهررحیمی اسبوییآزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر ، فریدونکنار، ایران.ابراهیمعلیزادهدانشگاه صنعتی مالک اشتر، آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، فریدونکنار، ایران.علی اکبررنجبرصنعتی نوشیروانی بابلسید مجیدرهگشایدانشگاه صنعتی مالک اشتر، آزمایشگاه تحقیقاتی پیل سوختیسید حسینمسروری سعادتآزمایشگاه تحقیقاتی فناوری پیل سوختی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر0000-0002-2869-4935مجیدخورشیدیاندانشگاه صنعتی مالک اشتر، آزمایشگاه تحقیقاتی پیل سوختیJournal Article20180110The management of consumption the reactive gas in proton-exchange membrane fuel cells is classified into three types: open-end, recirculation and dead-end. In dead-end mode, reactant gasses due to accumulating of water and inert gas should be purged alternatively. In this paper a protonexchange membrane fuel cells stack with transparent end plates and a unique design for investigation of water management is designed, manufactured and fabricated. In this paper, for the first time, the discussion of water management in a dead-end anode and cathode proton-exchange membrane fuel cells stack with details of form and remove of water has been investigated. The results have shown that at the current density of lower than 200 mA/cm2, the produced water is in the form of separate droplets and there is no film flow and slug flow of water in the channel. Also, as expected, the accumulation of droplets and film flow in the lower half was more than the upper half and therefore the reduction of the number of channels to increase gas speed and effective water removal in this part was essential. The results have shown that for steady-state operation, the maximum time possible for closing the output valves is 5 seconds and the minimum time required to open it is 5 seconds.مدیریت مصرف گازهای واکنشگر پیلهای سوختی غشاء پلیمری به سه حالت انتهاباز، برگشت مجدد و انتهابسته طبقهبندی میگردد. گازهای واکنشگر در حالت انتهابسته به دلیل انباشته شدن گاز بیاثر و آب به صورت تناوبی تخلیه میگردند. در این مقاله یک استک پیل سوختی پلیمری با صفحات انتهایی شفاف و طراحی منحصر بفرد برای بررسی مدیریت آب در حالتهای عملیاتی انتهاباز و انتهابسته، طراحی، ساخت و مونتاژ شد. در این مقاله برای اولین بار بحث مدیریت آب در یک استک پیل سوختی پلیمری انتها بسته آندی و کاتدی با جزییات کامل مربوط به نحوه تشکیل و دفع آب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است تا چگالی جریان 200 میلیآمپر بر سانتیمتر مربع آب تشکیل شده به صورت قطرات مجزا بوده و هیچگونه جریان فیلمی و انسداد در کانال مشاهده نمیشود. همچنین همانگونه که انتظار میرفت تجمع قطرات و جریان فیلمی در نیمه پایینی بیشتر از نیمه بالایی بوده و لذا کاهش تعداد کانال برای افزایش سرعت و دفع آب در نیمه پایینی میدان شارش گازهای واکنشگر ضروری میباشد. همچنین نتایج نشان داده است که برای عملکرد پایدار در حالت انتهابسته حداکثر زمان ممکن برای بستهبودن شیرهای خروجی 5 ثانیه و حداقل زمان الزم برای بازبودن آن 5 ثانیه بوده است.https://mej.aut.ac.ir/article_3007_a724b9124acc7b5058ed75a31a9c2919.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Study of Lock Exchange Turbidity Current Depositional Behavior in Stratified Environmentبررسی عددی رفتار رسوب گذاری جریان گل آلود رهاسازی توده در محیط دارای لایه بندی12351252292510.22060/mej.2018.14062.5789FAصباتیموریمهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایراناحسانخواصیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه زنجانحمیدیوسفیدانشجوی کارشناسی ، مهندسی مکانیک، دانشگاه زنجان، زنجان، ایرانJournal Article20180208In this paper, three-dimensional numerical simulation was conducted to study the lock exchange turbidity current depositional behavior in a stratified environment. Simulations are carried out using Large Eddy Simulation method. The obtained results in stratified case are in good agreement with experimental data. Also, the presence of stratified environment reduces the current velocity, so that the front location is reduced by 57%, but does not have any significant effect on the sedimentation pattern. In addition, the results showed that increasing the slope to 12 degrees increases the sedimentation rate by 15 and 40 percent compared to the slopes 9 and 6 degrees. It was also observed that increasing the particle diameter reduced the momentum and the current sedimentation increases 0.75 and 3.7 times higher. For more accurate representation of the particle interaction, the particle settling velocity also varies with concentration. The results of this analysis indicate that assuming the variable settling velocity in the early stages of the current progression leads to insignificant change in the front velocity, but when the current propagates more, the faster front velocity will be predicted. In variable velocity case, the current separation location increases by 22%..در این مقاله شبیهسازی عددی سه بعدی به منظور مطالعه رفتار رسوبگذاری جریان گل آلود رهاسازی توده در محیط دارای لایه بندی چگالی انجام شده است. شبیهسازیها به روش شبیهسازی گردابههای بزرگ انجام شده است. نتایج به دست آمده در حضور لایه بندی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. همچنین حضور لایه بندی چگالی در محیط، باعث کاهش قابل توجه سرعت پیشروی جریان میشود، به طوری که مکان پیشانی جریان 57 درصد عقب میافتد، ولی تأثیر به-سزایی برروی الگـوی رسـوبگذاری ندارد. علاوه بر این، نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش شیب تا 12 درجه، باعث افزایش رسوبگذاری 15 و 40 درصدی نسبت به شیبهای 9 و 6 درجه شده است. همچنین، مشاهده شد که افزایش قطر ذرات، باعث کاهش مومنتوم جریان و 75/0 و 7/3 برابر شدن رسوبگذاری جریان شده است. با هدف نمایش دقیقتر برهمکنش ذرات روی هم، سرعت سقوط ذرات به صورت متغیر با غلظت نیز در نظر گرفته شده است. نتایج این تحلیل نشان میدهد که متغیر درنظر گرفتن سرعت سقوط ذرات در مراحل اولیه پیشروی جریان باعث تغییر ناچیزی در سرعت پیشانی میشود ولی در ادامه، در نظر گرفتن سرعت سقوط متغیر برای ذرات، سرعت بیشتری را برای پیشانی جریان پیشبینی میکند. در حالت سرعت متغیر مکان جدایش جریان 22 درصد افزایش مییابد.https://mej.aut.ac.ir/article_2925_ac34ae1fda29b8fe781ac8d6d32a6bc7.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Semi-empirical Investigation of Trailing Edge Noise by Measuring Unsteady Surface
Pressuresبررسی نیمه تحلیلی نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته با استفاده از اندازه گیری فشار ناپایای سطح12531270100510.22060/mej.2017.12480.5352FAعباسافشاریدانشجوی دکترا/ دانشگاه یزدعلی اکبردهقانهیلت علمی-دانشگاه یزدمحمدفرمانیدانشجوی دکتری/ دانشگاه یزدJournal Article20170204Turbulent boundary layer trailing edge noise is one of the main sources of aerodynamic noise and extensive studies have been devoted to trailing edge noise identification during the past decades. In the present study, for measuring the main parameters affecting the trailing edge noise including the surface pressure spectra, the spanwise length scale of the surface pressure fluctuations and eddy convection velocity in the trailing edge region, a flat-plate model equipped with several streamwise and spanwise surface pressure transducers is designed and built. The spanwise length scale and eddy convection velocity are calculated by simultaneously measuring of unsteady surface pressure in both streamwise and spanwise directions. The results show that the best collapses in the surface pressure spectra at low frequency and mid to high frequencies can be obtained by using outer and inner layer scales respectively. Furthermore, the longitudinal and lateral coherences can provide adequate information about the lifespan of the turbulent eddies and their physical size. Finally, the far-field trailing edge noise induced by the turbulent flow over the flat plate has been predicted by using the Amit-Roger model and results show the effectiveness of this model for prediction of far-field turbulent boundary layer trailing edge noise.نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته یکی از منابع اصلی نویز آیرودینامیکی بوده و در دهه های گذشته مطالعات گستردهای روی آن انجام گرفته است. در مطالعه حاضر جهت اندازهگیری پارامترهای تعیین کننده نویز لبه فرار شامل طیف فشار سطح، طول مشخصه نوسانات فشار سطح در راستای دهانه بال و سرعت جابجایی ساختارهای گردابه ای در محدوده لبه فرار، از یک صفحه تخت مجهز به حسگرهای فشار سطحی در دو راستای جریان و دهانه بال استفاده شده است. طول مشخصه در راستای دهانه مدل و سرعت جابجایی ساختارهای گردابه-ای، به ترتیب از طریق دادهبرداری همزمان فشار ناپایای سطح در نقاط مختلف در راستای دهانه مدل و در راستای جریان محاسبه شده است. نتایج نشان میدهد که بهترین اجتماع دادههای طیف فشار سطح در محدوده بسامدهای پایین و بسامدهای میانی و بالا به ترتیب به ازای استفاده از مقیاس-های الیه مرزی خارجی و داخلی حاصل خواهد شد. همچنین توابع همدوسی طولی و عرضی، به ترتیب اطلاعات مناسبی از طول عمر ساختارهای گردابه ای و ابعاد فیزیکی آنها ارائه میدهد. در نهایت، نویز لبه فرار دوردست ناشی از جریان عبوری از روی صفحه تخت با استفاده از مدل تحلیلی امیت-راجر پیش بینی شده که نتایج نشان دهنده کارایی مناسب این مدل در پیشبینی نویز لبه فرار لایه مرزی آشفته است.https://mej.aut.ac.ir/article_1005_2387337ba1e0b0249ba90f55b2ba2521.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Computational Investigation of the Effect of Adhesion between Cancer Cells and
Vessel Walls on the Movement of the Cells in Blood Vesselsبررسی محاسباتی تأثیر چسبندگی بین سلول سرطانی و دیواره رگ بر حرکت سلول در رگهای خونی12711288288210.22060/mej.2018.11903.5569FAاصغرخرمدانشجو/دانشگاه تهرانبهمنوحیدیاستادیار/دانشگاه تهران0000-0001-5597-3748زهراملاحسینیدانشجو/دانشگاه تهرانJournal Article20170729Cancer is a disease that causes mortality in the world. Despite of improvements in medicine, there is not still sufficient knowledge of cancer. Therefore, there is a strong need for engineering modeling to understand it. The motion and adhesion of cancer cells in a blood vessel during metastasis is a complex mechanism that occurs in body. A two[1]dimensional model of the movement of cancer cells has been developed that is solved in two different modes in a straight line in a blood vessel. These modes are related to presence and absence of adhesion between cancer cell and blood vessel wall in presence of adhesion between cancer cell and white blood cell. The analysis is performed using FEM and FSI equations. It is assumed that the properties of blood and cells are homogeneous and fluid is incompressible and Newtonian. Cancer cell is modeled as a rigid body and white blood cell is assumed as linear elastic. The analysis shows that the influence of adhesion between the cell and the vessel wall is more important from cell-cell adhesion. Through consideration in the adhesion charts along with medical issues such as drug delivery to patients can affect the treatment or prevention of metastasis.سرطان بیماریای است که باعث مرگ ومیر بسیاری در جهان شده است. علیرغم پیشرفتهای وسیع پزشکی، هنوز شناخت کافی از سرطان وجود ندارد. بنابراین، نیاز قابل توجهی به مدلسازیهای مهندسی برای شناخت بهتر آن احساس می شود. حرکت سلول سرطانی در خون و چسبندگیهای آن در حین متاستاز، از پیچیدهترین ساز وکارهایی است که در بدن اتفاق میافتد. در این تحلیل یک مدل دوبعدی از حرکت سلول سرطانی توسعه داده شده است که در دو حالت مختلف در یک مسیر مستقیم در رگ خونی حل میشود. دو حالت تحلیل شامل وجود و عدم وجود چسبندگی بین سلول سرطانی و دیواره رگ در حضور چسبندگی بین سلول سرطانی و گلبول سفید است. این تحلیلها با روش اجزای محدود و به کمک معادلات برهمکنش سیال-جامد صورت می گیرد. در این تحلیلها فرض شده است که خواص سلولها و خون بهصورت همگن هستند و سیال به صورت نیوتنی و تراکم ناپذیر است. همچنین سلول سرطانی به صورت صلب و گلبول سفید به صورت الاستیک خطی مدل شده است. تحلیلها نشان میدهد که تأثیر وجود پیوندهای بین سلول و دیواره رگ به مراتب بیشتر از تأثیر پیوندهای بین سلولها است. بررسی دقیق نمودارهای تحلیل های چسبندگی در کنار مسائل پزشکی نظیر دارورسانی به بیماران سرطانی، در درمان و پیشگیری از متاستاز سرطان تأثیر بسزایی دارد.https://mej.aut.ac.ir/article_2882_2ef35a8b78b572a47f56846acbeef5d3.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Simultaneous Simulation of Gas Diffusion Layer and Air Channel in a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: Pore-Scale Modeling of Water Floodingشبیهسازی همزمان لایه انتشار گاز و کانال هوا در پیل سوختی مبادله پروتون: بررسی در مقیاس حفره فلودینگ آب1289130487510.22060/mej.2016.875FAاسماعیلشاکری نژاددانشگاه صنعتی شاهرودمحسننظریShahrood University of Tech, Shahrood, Iranمحمد حسنکیهانیدانشگاه صنعتی شاهرودJournal Article20160812In this study, Lattice Boltzmann method is used to investigate liquid water transport in a carbon paper gas diffusion layer and gas channel of polymer electrolyte membrane fuel cells. The effects of gas diffusion layer wettability on the removal process and liquid water distribution are investigated. In addition, liquid water dynamic behaviors and liquid water saturation within the gas diffusion layer in two case of steady and transient are explored. This study focuses on the effects of surface wettability on the number of effective clusters, merging of clusters, and the required time for reaching the steady-state water distribution. The results show that the wettability of surface affects on the saturation of liquid water in the gas diffusion layer and in 100lu<Y<160lu, this effect is noticeable. The steady- water distribution is observed at time step of 1590000 and 1500000 (lattice unit) for the contact angles of 115° and 145°, respectively. Thus the simulation results show that by increasing the contact angle of fibers in gas diffusion layer, the required time to obtain a steady state water distribution is reduced. Therefore, if the solid surface becomes more hydrophobic, water management will be improved in the gas diffusion layer.در این مطالعه، از روش شبکه بولتزمن برای بررسی انتقال آب مایع در لایه انتشار گاز و کانال گاز قسمت کاتد پیل سوختی غشای مبادله پروتون استفاده شده است. در این مطالعه اثرات قابلیت خیسی لایه انتشار گاز بر روی فرایند حذف و توزیع آب مایع مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این به مطالعه رفتار دینامیکی و اشباع آب مایع در لایه انتشار گاز در دو حالت پایا و غیر پایا پرداخته شده است .همچنین تعداد خوشه های مؤثر، عمل اتصال بین خوشه ها و زمان رسیدن به حالت پایا بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که خیسی سطح بر روی اشباع آب مایع در لایه انتشار گاز اثر می گذارد که در ناحیه 160>y> صد این اثر بیشترین مقدار است. همچنین زمان رسیدن به حالت پایا برای زاویه تماس °115 به میزان 6 درصد از حالت °145 بیشتر می باشد. بنابراین هر چه زاویه تماس سطوح لایه انتشار گاز بیشتر شود، زمان رسیدن به توزیع اشباع آب در حالت پایا و همچنین زمان رسیدن آب به کانال گاز کاهش خواهد یافت، به همین دلیل سطوح جامد آب گریزتر، باعث بهبود مدیریت آب مایع در لایه انتشار گاز پیل سوختی غشای مبادله پروتون خواهد بود.https://mej.aut.ac.ir/article_875_4b0a59ddf11c58e7446c9df0da541a84.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Droplet Deformation Between Two Moving Parallel Platesمطالعه تغییر شکل قطره در جریان بین دوصفحه موازی متحرک13051324288510.22060/mej.2018.13067.5525FAمهدیسلامی حسینیدانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه صنعتی سهند، شهر جدید سهند، تبریز، استان آذربایجان شرقی، ایرانمحمدعلیمعینیدانشگاه صنعتی سهندمیرکریمرضوی آقجهعضو هیئت علمیمهدیمصطفائیانموسسه تحقیقات مواد پلیمری لایبنیتس، دانشگاه صنعتی درسدن آلمانJournal Article20170629One of the most important and challenging subjects for scientists is the numerical simulation of the transport phenomena in heterogeneous media. The discontinuity in the properties causes computational errors leading to incorrect estimation of the exact values. The extended finite element method is one of the powerful tools to predict the behavior of heterogenic materials and phenomena. In the present study, we attempted to adapt the extended finite element method to study the flow of a two phase system and investigate the effect of different material and operational parameters such as Capillary number on the drop deformation process in Newtonian/Newtonian and non-Newtonian/ Newtonian systems. The results showed a good agreement with the experimental ones and complete compliance with other methods in benchmark studies. The results indicated that increasing the initial radius of the droplet would increase the steady-state deformation parameter. Moreover, it was shown that increasing viscosity ratio suppressed the droplet deformation. The effect of non-Newtonian fluid behavior was also investigated for a Carreau fluid. Furthermore, the distribution of shear rate around the droplet was discussed.روش اجزا محدود تعمیم یافته یکی از روشهای نوین در حیطه شبیهسازی فرآیندهای دارای ناپیوستگی در خواص است که با اصلاح تابع تقریب و کاهش معنادار محاسبات نسبت به سایر روشهای مرسوم، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، این روش در حیطه مکانیک سیالات بسیار نوپا است. لذا در این پژوهش با استفاده از روش اجزا محدود تعمیم یافته به عنوان یک ابزار، به بررسی رفتار یک قطره و عوامل تأثیرگذار بر آن در سامانههای نیوتنی-نیوتنی و غیرنیوتنی-نیوتنی اقدام گردید. نتایج به دست آمده در این پژوهش و انطباق بسیار خوب آن با نتایج سایر محققان، حاکی از قابلیت استفاده از این روش به عنوان روشی بهینه در حل عددی مسائل مربوط به سیالات است. در این پژوهش با استفاده از روش اجزا محدود تعمیم یافته، امکان مطالعه رفتار قطره برای حالاتی که تفاوت زیادی میان مشخصات فیزیکی و رئولوژیکی سازندهها از قبیل نسبت ویسکوزیته و کشش بین سطحی وجود داشت، فراهم گردید. نتایج به دست آمده در این پژوهش نشان داد که رابطه معکوس میان اندازه نهایی قطره با نسبت ویسکوزیته سازندهها ، با ثابت نگاه داشتن پارامترهای رئولوژیکی، وجود دارد. همچنین، مشاهده گردید با افزایش اندازه قطره و اثر دیوارهها، میزان تغییرفرم قطره در تمامی نسبتهای ویسکوزیته افزایش می یابدhttps://mej.aut.ac.ir/article_2885_e98741479a7b998f88b8f8c9f0b6b6f1.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Study of the Hemodynamic Parameters of Y-Bypass Graft at Rest and
Exercise Stateمطالعه عددی پارامترهای همودینامیکی پیوند Y بایپس در حالت استراحت و ورزش13251338276410.22060/mej.2017.12944.5479FAقاسمحیدری نژادتربیت مدرسحمبدرضاباباخانیدانشجو - تربیت مدرسعلیرضارستمیاستادیار - دانشگاه علوم پزشکی اراکJournal Article20170530The simulation of blood flow in bypass grafts can help medical evaluation. Numerical simulation of blood flow in Configurations recommended by the surgeon Such as the configurations of Y is the aim of this study in order to predict hemodynamic parameters of this configuration in a patient with double stenosis 65 and 50 percent is examined at rest and during exercise. The computational domain was created from CT images from the human cardiac. In this study, blood is assumed homogeneous, non-Newtonian and pulsatile. For real modeling of flow and blood pressure, lumped model is used in outlet at rest and exercise states.The results indicate using this configuration is compensated the pressure drop and flow and time average wall shear stress has reduced in stenosis region and oscillatory shear index and relative residence time range has reduced in area pre and post-stenosis.Y bypass grafting investigation indicates time average wall shear is low at the bifurcation graft and There is possibility of creating restenosis in these areas, but These parameters are in the ideal range at the exercise state.شبیه سازی جریان خون در پیوندهای بای پس می تواند به ارزیابی های پزشکی کمک کند. هدف از این مقاله شبیه سازی عددی جریان خون در پیکربندی Y بای پس به منظور بررسی پارامترهای همودینامیکی پیوند و یافتن تاثیر این نوع پیکربندی روی موج فشار و دبی جریان بیماری با دو گرفتگی 65 و 50 درصد است. دامنه محاسباتی از تصاویر CT برگرفته از قلب انسان ساخته شده است. در این تحقیق خون سیالی هموژن، غیرنیوتونی و جریان خون، ضربانی فرض شده است. برای مدل سازی واقعی موج جریان و فشار در حالت فیزیکی استراحت و ورزش، در خروجی ها از مدل لامپ استفاده شده است. نتایج نشان می دهد با استفاده از این نوع پیکربندی افت فشار و دبی جریان در حالت ورزش جبران شده است و تنش برشی متوسط زمانی در محل گرفتگی و گستره شاخص برشی نوسانی و زمان اقامت نسبی ذرات در منطقه قبل و بعد از گرفتگی کاهش یافته است. بررسی پیوند Y شکل نشان می دهد در حالت استراحت تنش برشی متوسط زمانی در دو شاخگی رگ پیوندی پایین است و امکان ایجاد گرفتگی مجدد در این ناحیه وجود دارد، اما در حالت ورزش این پارامترها در محدوده ایده ال قرار دارد.https://mej.aut.ac.ir/article_2764_98d8a23fd60826a2a474c5b4f5811707.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical and Experimental Analysis for Fluid Flow Inside Corrugated Tube quipped with Twisted Tapesتحلیل آزمایشگاهی و عددی جریان سیال درون لوله اعوجاجی مجهز به نوارهای پیچی13391362305810.22060/mej.2018.14398.5847FAحسینقلیان چی لنگرودیدانشجوی دکترای مکانیک تبدیل انرژی،پردیس دانشگاهی،دانشگاه گیلان، رشت، ایرانکورشجواهردهدانشیار و عضو هیئت علمی گروه مکانیک- دانشکده فنی- دانشگاه گیلان0000-0002-1570-011XJournal Article20180501The aim of present paper is to study numerical simulation by using finite volume method for Newtonian and non-Newtonian fluid flow inside corrugated tube equipped with typical twisted tape and V-cut twisted tape at constant heat flux. For validation of this simulation, this results compared with empirical correlations of researchers. In this analysis water was as Newtonian fluid and 0.2 wt % carboxymethyle cellulse in water was as a non-Newtonian fluid, the range of Reynolds number for Newtonian and non-Newtonian fluid varied 5300 to 25700 and 2400 to 6800 respectively. In this analysis, the effects of using different turbulence models, variable heat flux and creating V-cut on Nusselt number and friction factor is investigated. The obtained results showed that standard κ -ω model of turbulence for Newtonian fluid is a proper model rather than the other models and it had good agreements between experimental data, and the average differences for Nusselt number in typical and V-cut twisted tapes were less than 15.2% and 14.4% respectively. On other hand, in identical condition for non-Newtonian fluid, using of standard κ - ε model of turbulence is a proper model rather than the other models and the average differences on Nusselt number for typical twisted tape were less than 18%..مطالعه حاضر به شبیه سازی عددی جریان سیال نیوتنی و غیر نیوتنی درون لوله اعوجاجی،مجهز به نوارهای پیچی معمولی شیاردار در شرط مرزی شار ثابت با استفاده از روش عددی حجم محدودپرداخته است .جهت اعتبار سنجی نتایج شبیه سازی عددی با نتایج با معادلات تجربی محققان دیگرمقایسه شده است. آب به عنوان سیال نیوتنی و کربوکسی میتل سلولز در آب به عنوان سیال غیر نیوتنی استفاده شده و محدوده تغییرات اعداد رینولدز برای سیالات به ترتیب در محدوده جریان درهم در نظر گرفته شده است. مطالعه فوق کاربرد مدل های مختلف درهمی جریان، اعمال شارهای حرارتی متغیر و نیز شیار روی نوار،بر روی عدد ناسلت و ضریب اصطکاک را نشان میدهد. نتایج نشان میدهد که استفاده از مدل استاندارد κ-ω در جریان درهم سیال نیوتنی، نسبت به مدل های دیگر مناسب بوده و نتایج به دست آمده تطابق خوبی با داده های تجربی داشته و متوسط اختلاف نتایج برای عدد ناسلت برای نوارپیچی ساده و شیاردار به ترتیب کمتر از ۲/ ۱۵ و ۴/ ۱۴ درصد خواهدبود .از طرفی برای سیال غیر نیوتنی با شرایط یکسان ،استفاده از مدل κ-ε نسبت به مدل های دیگر مناسب تر است و متوسط مقدار اختلاف برای عدد ناسلت برای نوارپیچی ساده کمتر از ۱۰ درصد خواهدبود.https://mej.aut.ac.ir/article_3058_3f5ee243547dee91fbd053c1c4a845aa.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical and Experimental Investigation of Non-Newtonian High Viscosity Flow
Field in Multi Materials Extrusion Processمطالعه عددی و تجربی جریان سیال غیرنیوتنی با لزجت بالا در فرآیند اکستروژن قطعات پلیمری چند مادهای13631380300910.22060/mej.2018.13960.5763FAسید محمدجوادیدانشگاه صنعتی قوچان*مکانیکعلی محمدناصریان نیکگروه مکانیک- دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی قوچانJournal Article20180114Predicting and reducing of the rubber cross-section dimensions after exiting die channel are of great importance in the design process of extrusion die. In this research, the effect of velocity distribution at the die exit on the rubber dimensions is experimentally and numerically studied with the aid of finite volume method. Three-dimensional simulation of non-Newtonian high-viscosity flow was performed to predict the distribution of velocity and pressure in the die channels. Recognizing the soft and hard materials boundaries in the multi-material cross-sections, the two-phase volume of fluid method is employed. The viscosity of melted rubber flow in the die is calculated by interpolating the experimental data obtained from Rubber Process Analyzer apparatus based on least squares method. A comparison between primary (with nonuniform profile) and modified dies shows more precise dimensions of the modified die. In the narrow portions of the profile in the vicinity of wide regions, because of the impossibility of achieving a uniform velocity distribution, the produced cross-section is smaller than the design value. In addition, optimizing channel geometries by the employed numerical method reduces the pressure loss in the modified die by 40% in comparison with that of the primary designed die.در طراحی قالب اکستروژن قطعات پلیمری، پیش بینی و کاهش تغییرشکل های مقطع نواری پس از خروج از قالب، اهمیت زیادی دارد. در این مقاله اثر توازن سرعت در صفحه ی خروجی قالب بر ابعاد قطعه تولید شده مورد مطالعه ی عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته است. برای پیش بینی توزیع سرعت و فشار، از شبیه سازی سه بعدی جریان سیال غیرنیوتنی با ویسکوزیته بالا، در راه گاه های قالب استفاده شده تا بتوان با تغییرشکل راه گاه ها، افت فشار را کاهش و نیز توزیع سرعت را یکنواخت کرد. با توجه به اهمیت مرز مواد نرم و سخت در مقطع های چند ماده ای، برای پیش بینی آن از مدل دو فازی VOF استفاده شده است. ویسکوزیته جریان لاستیک مذاب داخل قالب، از میان یابی داده های آزمایشگاهی دستگاه RPA بر اساس روش حداقل مربعات استفاده شده است. مقایسه ابعاد پروفیل تولید شده از قالب اولیه )با پروفیل غیر یکنواخت( و قالب اصلاح شده نشان دهنده ابعاد بسیار دقیق تر قالب اصلاح شده است. در بخش های باریک مقطع که در مجاورت ناحیه های وسیع قرار گرفته اند، به دلیل عدم امکان رسیدن به سرعت یکنواخت، ابعاد مقطع نوار تولید شده کوچک تر از مقدار طراحی است. همچنین بدلیل عدم محدودیت های هندسی در روش عددی نسبت به روش تجربی، با طراحی بهینه هندسه راه گاه ها، افت فشار بیش از 40 % کاهش می یابد.https://mej.aut.ac.ir/article_3009_ee16fa83c0f151ef85e617f5aa3867a6.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220A New Approach for Uncertainty Analysis of the Numerical Data Using Genetic Algorithm Based on Grid Refinementیک روش جدید در بررسی عدم قطعیت خطای عددی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بر اساس پالایش شبکه13811394282910.22060/mej.2018.13246.5581FAمهنازدهقاندانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقاتمجتبیدهقان منشادیدانشگاه مالک اشتراصفهانعلیرضاداوریگروههوافضا- دانشکده مکانیک و هوافضا- دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات0000-0003-0101-7069Journal Article20170808A new approach using the genetic algorithms has been presented to estimate the uncertainties in numerical pressure calculation on a 3D wing. The amount of error in this method has been estimated in the form of power series as a function of the element size. The error tensor is expressed as the sum of squares and has been used as the fitness function in the genetic algorithm. The conventional method for error minimization has been differentiation which is replaced by the genetic algorithm in this paper. The error analysis along with a safety factor has been introduced as the uncertainties in numerical calculations. According to the results, refining the grids down to 25% of the initial size, reduced the error by an amount of 50%. The total uncertainty calculated in this paper was 0.03. This value determines a confidence level of 97.6%. The reliability of the results on three baselines higher than 97% approves the high accuracy of the present calculations. The highest and the lowest reliability in the present calculations was 99.16% and 97.6%, respectivelyدر این پژوهش روش جدیدی در بهینه سازی عدم قطعیت عددی ضریب فشار محلی بر روی سطح بالایی مدل استاندارد بال Onera-M6 است که اطلاعات آن تاکنون مبنای مقایسه بسیاری از روش های عددی بوده است. روش پیشنهادشده در این مقاله نیاز به حل سیستمی با پالایش شبکه دارد. خطا توسط بسط سر یهای توانی به عنوان تابعی از اندازه اجزا تخمین زده شده است. تانسور خطا به صورت مجموع مربعات بیان و به عنوان تابع هدف الگوریتم ژنتیک معرفی گردیده است. نقش الگوریتم ژنتیک بدست آوردن کمینه تابع هدف است که به جای استفاده از روش سنتی مشت قگیری جهت رسیدن به مقادیر کمینه تابع و بدست آوردن انحراف استاندارد بهینه، از این روش بهین هسازی جهت رسیدن به ضرایب ثابت و مناسب بسط سری توانی استفاده گردیده است. این تخمین خطا با استفاده از یک ضریب اطمینان به عنوان عدم قطعیت حل عددی معرفی شده است. نتایج نشان داد که با ریز کردن شبکه به اندازه یک چهارم میزان اولیه مقدار خطا نصف گردید. عدم قطعیت محاسبه شده در این مسأله برابر 0/03 است که بیانگر فاصل های شامل حل دقیق با 97/6 % پوشش است. قابلیت اطمینان بر روی سه خط مبنا بالاتر از 97 % نشانگر دقت بالای حل عددی است. بالاترین قابلیت اطمینان 99/16% و کمترین 97/6 %بدست آمد.https://mej.aut.ac.ir/article_2829_46b2644cbdf489fac0e2d192212d206d.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Design of a Pelton Turbine Installed on Centrifugal Pump in Reverse Osmosis System
for Energy Recoveryطراحی توربین پلتون مورد استفاده در پمپ سانتریفیوژ سامانه اسمز معکوس جهت بازیافت انرژی13951410296210.22060/mej.2018.13874.5735FAعبداللهاسکندریدانشگاه پیام نور - بخش فنی و مهندسی0000-0003-4441-6473Journal Article20171227In this work, injector regulating valve and Pelton turbine impeller has been numerically and analytically designed and simulated. The impeller of the Pelton turbine added on the shaft of a high pressure multistage pump which is used in sea water reverse osmosis package to recover a part of input power from rejected flow return back after filter unit. Using ANSYS CFX, flow through the regulating valve for many outlet injector diameters has been numerically simulated to obtain head loss. For the point of operation, dimension of turbine impeller calculated using turbomachinery relations and some experimental data in order to synchronize as much as possible with the pump. The exact point of operation for the pump, turbine and injector obtained by intersecting performance curves of pump and turbine. In order to investigate the results, the full-scale Pelton turbine and regulating valve manufactured with the material of duplex and installed on the pump. Performance test on the site shown about 26% decrease in input power. Because of the affinity relation for turbomachinery, the results can be validated for other point of operation due to change in pump speed.در این مقاله، با استفاده از روابط تحلیلی و شبیهسازی عددی، محاسبات طراحی مربوط به نازل شیر تنظیم جریان و پروانه توربین پلتون انجام شده است. این توربین بر روی یک پمپ سانتریفیوژ طبقاتی جهت تأمین بخشی از توان ورودی در سامانه تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس استفاده شده است. بدین منظور ابتدا با استفاده از روابط توربو ماشینها، محاسبات ابعادی پره توربین جهت سنکرون کردن آن با پمپ انجام شد. سپس نازل شیر تنظیم به صورت سه بعدی مدلسازی و با استفاده از نرم افزار انفیس برای قطرهای خروجی مختلف، تحلیل شد. برای بدست آمدن نقطه کار کل سامانه، از تلاقی منحنی عملکرد پمپ، توربین، و منحنی شیر تنظیم نازل، استفاده شد. برای اعتبار سنجی نتایج، پروانه توربین و شیر تنظیم در ابعاد اصلی از جنس فولاد آلیاژی داپلکس ساخته و برروی پمپ نصب شدند. نتایج حاصل از تست که در محل نصب سامانه تصفیه آب شیرین انجام شد، انطباق بسیار خوبی با داده های عددی و تحلیلی نشان میدهد. اندازهگیریها نشان داد سنکرون شدن توربین در نقطه کاری پمپ، بیش از 26 درصد باعث کاهش برق مصرفی شده است. به دلیل روابط تشابه، نتایج بدست آمده را میتوان برای دورهای دیگر پمپ نیز تعمیم داد.https://mej.aut.ac.ir/article_2962_3b2d8f129ae2f408f2153cd9ce663043.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Investigation of Flow Behavior Around Chordwise Morphing NACA 0012بررسی عددی رفتار جریان در اطراف ایرفویل تغییرشکل پذیر الاستیک در راستای وتر14111426281510.22060/mej.2018.13708.5699FAسیداسماعیلرضویعضو هیات علمیمیرحسیننگهباندانشجوی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد از دانشگاه تبریزJournal Article20171117In the present study, numerical simulation of transonic flow around chordwise morphing airfoil has been accessed. Fluid-Structure interaction for analyzing flow field behavior in conjunction with morphing airfoil is used. In this regard, a two-dimensional finite element model is established and the arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation (ALE), in the flow field and structure configuration is applied to accommodate the deforming boundaries and due to the good conformation of flow filed and deforming boundaries in this formulation, the distortion of computational grid is diminished after the deformation. The procedure incorporates the one-equation Spalart-Allmaras turbulence model which is a suitable model for aerodynamics. In this study, the preferable Mach number for the transonic regime is 0.7. Chordwise elastic deformability by uniformly varying extended parabolic load on both leading and trailing edges is considered for morphing purposes. The model is validated against conventional rigid airfoil for various angles of attack, and the comparisons show considerable improvement in the aerodynamic performance and prove the efficiency of elastic morphing airfoil. Moreover, the ultimate results indicate that chordwise morphing contributes to the best flight conditions for cruise flight which contains a wide flight endurance. All the simulations are steady-state and are carried out by COMSOL Multiphysics software.در پژوهش حاضر، جریان در اطراف ایرفویل تغییر شکل پذیر در رژیم گذر صوت به صورت عددی مطالعه شده و روش تعامل سیال-سازه برای تحلیل رفتار جریان در حین تغییر شکل ایرفویل به کار گرفته شده است. تمامی شبیه سازی ها در نرم افزار کامسول در حالت دوبعدی و به صورت پایا انجام یافته است. میدان جریان و ایرفویل تغییر شکل پذیر بر اساس فرمول بندی لاگرانژی-اولری قراردادی حل گردیده و بدلیل تطبیق سازی بهتر میدان جریان و مرز های تغییر شکل پذیر در این فرمول بندی، شبکه محاسباتی بعد از تغییر شکل اعوجاج کمتری دارد. مدل آشفته تک معادلهای Spalart-Allmaras که مدل مناسبی برای جریان های ایرودینامیکی است، برای حل جریان آشفته اطراف ایرفویل به کار گرفته شده است. برای مدل سازی تغییرشکل پذیری الاستیک در راستای وتر، ایرفویل توسط بار گسترده متغیر سهموی در لبه حمله و فرار ایرفویل بارگذاری می شود. مدل شبیه سازی شده با نتایج به دست آمده از ایرفویل صلب در زوایای حمله مختلف مقایسه شده و نتایج حاکی از بهبود قابل توجه پارامت رهای ایرودینامیکی در مقایسه با ایرفویل صلب است. نتایج نشان می دهد که تغییر شکل ایجاد شده در راستای وتر، بهترین شرایط پروازی را برای حالت کروز به وجود می آورد.https://mej.aut.ac.ir/article_2815_f5b1b89d98b7286673128a5fb112cb9a.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Study of Water Droplet Impact on a Surface Using a Sharp Approach for
Interface Modelingمطالعه عددی برخورد قطره آب به سطح با استفاده از یک رویکرد نامیرا در مدل کردن سطح مشترک14271442102410.22060/mej.2017.12679.5395FAمحمدامدادیدانشگاه یاسوج، یاسوج، ایرانسید پدرامپورنادریدانشگاه یاسوجJournal Article20170319In this research, water droplet impact process on a solid surface is simulated using a sharp approach for interface modeling. This approach is based on the solving momentum and continuity equations and imposing appropriate jump conditions at the interface. The level set method is used for interface tracking and the ghost fluid method is used to impose jump conditions at the interface accurately. In this way, smearing of quantities across interface is prevented and discontinuities are preserved at interface. The accuracy of numerical procedure is approved via comparison of simulation results with experimental and numerical data. Simulation results show that the used numerical method in comparison with the volume of fluid method represents more accurate prediction of droplet behavior during impact process. The effect of contact angle between water droplet and surface on the impact process is investigated. For contact angles less than 90°, water droplet spreads on the surface after impact. But, for contact angles greater than 90°, droplet starts to recoil after spreading. In this case, it is possible that droplet rebound from surface after recoiling. Maximum spreading radius of droplet decreases by an increase in contact angle.در این تحقیق، فرآیند برخورد قطره آب به سطح جامد با استفاده از یک رویکرد نامیرا در مدل کردن سطح مشترک، شبیهسازی میگردد. این رویکرد بر مبنای حل معادلات مومنتوم و پیوستگی با اعمال شرایط پرش مناسب در سط ح مشترک میباشد. از روش سطح تراز برای ردیابی سطح مشترک و از تکنیک سیال مجازی برای اعمال دقیق شرایط پرش در سطح مشترک استفاده میشود. بدین ترتیب از میرا کردن کمیتها در عرض سطح مشترک اجتناب و ناپیوستگی آ نها در سطح مشترک حفظ میشود. مقایسه نتایج شبیهسازی با نتایج آزمایشگاهی و عددی، دقت روش عددی را تأیید میکند. نتایج حاصل نشان میدهند که روش عددی مورد استفاده، در مقایسه با روش حجم سیال پیشبینی دقیقتری از رفتار قطره در فرآیند برخورد ارائه میدهد. اثر زاویه تماس قطره آب با سطح روی فرآیند برخورد بررسی میشود. در زوایای تماس کمتر از ° 90 ، قطره آب پس از برخورد، روی سطح پخش میشود. ولی برای زوایای تماس بیشتر از ° 90 ، قطره پس از پخش شدن شروع به جمع شدن میکند. در این حالت، پس از جمع شدن قطره امکان بلند شدن آن از روی سطح وجود دارد. با افزایش زاویه تماس، بیشینه شعاع پخش شدن قطره کاهش مییابد.https://mej.aut.ac.ir/article_1024_021bbc7ee20b71134d53e20206bd6feb.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Performance Investigation of Hybrid Darrieus-Savonius Wind Turbine Compared to
Straight-Bladed Darrieus Turbine by Three-Dimensional Numerical Simulationبررسی عملکرد توربین بادی ترکیبی داریوس-ساوینوس در مقایسه با توربین داریوس پره مستقیم به کمک شبیه سازی عددی سهبعدی14431454282010.22060/mej.2018.13505.5651FAنوذراکبریعضوهیات علمیابوالفضلعبدالهی فرگروه آیرودینامیک،دانشکده هوافضا،دانشگاه صنعتی امیرکبیر(پلی تکنیک تهران)،تهران،ایرانJournal Article20171008The purpose of this research is to investigate the performance of hybrid Darrieus- Savonius wind turbines to achieve a model with high starting moment and suitable performance conditions. Straight-bladed Darrieus wind turbines have high-amplitude fluctuations in moment and, at some angles, this moment is not enough to start the turbine motion. The hybrid turbine is compared with two equivalent models of straight-bladed Darrieus wind turbines. The first model has equal available power and the second model has equal height with the hybrid turbine. Three-dimensional simulation is performed using computational fluid dynamics and solving unsteady Reynolds averaged Navier-Stokes equations with finite volume method, using turbulence model and rotating mesh for rotation of the turbine. According to the results, at the self-starting, the hybrid turbine possesses 22.24% and 17.5% less standard deviation and 69.8% and 56.9% more average moment, respectively, compared to the first and second equivalent turbines. In operational mode, the hybrid turbine at the rotational speed of 30 RPM possesses 16.1% and 27.3% less standard deviation and 19.1% and 1.03% more average moment, respectively. Therefore, the hybrid turbine at the self-starting, as well as at low rotational speeds, possesses more average moment and less fluctuations compared to equivalent Darrieus turbines.هدف از این پژوهش، بررسی عملکرد توربین بادی ترکیبی داریوس-ساوینوس برای دستیابی به مدلی با گشتاور راهاندازی بالا و محدود ه عملکرد مناسب است. گشتاور توربینهای داریوس پره مستقیم دامنه نوسانات زیادی دارد و در برخی از زوایا، این گشتاور برای شروع حرکت توربین کافی نیست. توربین ترکیبی با دو مدل توربین داریوس پره مستقیم معادل، مقایسه شده است. اولین مدل، توان در دسترس برابر و دومین مدل، ارتفاع یکسان با توربین ترکیبی دارد. شبیهسازی سهبعدی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی و حل میانگینگیری رینولدز معادلات ناویر استوکس به روش حجم محدود و با استفاده از مدل آشفتگی انجام پذیرفته و برای چرخش توربین از شبکهبندی متحرک، استفاده شده است. مطابق نتایج، توربین ترکیبی در حالت راهاندازی نسبت به توربینهای معادل اول و دوم به ترتیب، 4/ 22 و 5/ 17 درصد انحراف معیار کمتر و 8/ 69 و 9/ 56 درصد متوسط گشتاور بیشتر دارد. در حالت کاری نیز توربین ترکیبی در سرعت دورانی 30 دور در دقیقه به ترتیب، 1/ 16 و 3/ 27 درصد انحراف معیار کمتر و 1/ 19 و 03 / 1 درصد متوسط گشتاور بیشتر دارد. ازاینرو، توربین ترکیبی در شروع حرکت و همچنین در سرعتهای دوران پایین نسبت به توربینهای داریوس معادل، گشتاور متوسط بیشتر و نوسانات کمتری دارد.https://mej.aut.ac.ir/article_2820_aee92f16efd522b9326c25cc3237ac15.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Numerical Investigation of a Pulse-Jet Filter Cleaning System Performanceشبیهسازی عددی و تحلیل عملکرد سامانه تمیزکننده پالسجت فیلتر گاز14551468289110.22060/mej.2018.12920.5469FAامیرعارفیاندانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایراننویدزهتابیان رضائیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران0000-0003-1189-0507رضاحسینی ابردهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانJournal Article20170521In this study, numerical simulation of a pulse-jet filter cleaning system is conducted and its performance is investigated under pre-defined conditions. In the first step, 3D simulation of the system from a high pressure tank to the filter inlet is performed and the output is used as the input of second step. In the second step, simulation is performed for filters with inlet mass flow rates calculated from the previous step. To validate the model, the results are compared to experimental data showing acceptable agreement. The results show that regardless of the valve type, the cleaning pulse generates after 0.5 s and suddenly decreases afterward. No shock or choking is observed in the system. Another interesting result is the induced flow, generated after the nozzles, which increases the filter inlet mass flow rate. In addition, the axial distribution of the filter outlet flow is not uniform, degrading from inlet to outlet. Finally, a complete parametric study is performed to investigate the effect of the tank pressure on the pressure difference in the filter which is an important index in the cleaning performance analysis.در مطالعه حاضر، یک سامانه تمیزکننده فیلتر گاز با پال سجت معکوس بهطور کامل مورد شبیهسازی عددی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی پارامترهای جریان، مدل سهبعدی کامل از سامانه مخزن پرفشار نیتروژن تا ورودی فیلترها در مخزن کمفشار گاز تمیزشونده مورد مطالعه قرار گرفته و جریان در داخل فیلترها بررسی شده است. صحتسنجی نتایج با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود انجام شده است. نتایج نشان میدهد که مستقل از نوع شیر، پس از باز شدن آنی، در زمان کمتر از 5/ 0 ثانیه، پالس تمیزکاری ایجاد شده و جریان پس از این زمان به شدت مضمحل میگردد. اگرچه به دلیل نسبت فشار زیاد سامانه، جریان تمیزکاری با سرعت قابل ملاحظه القاء میشود؛ اما در هیچ قسمت از مجموعه خفگی و شوک وجود نخواهد داشت. جریان جت خروجی از نازلهای توزیعکننده باعث ایجاد یک ونتوری مجازی در ورود به فیلتر شده و با افت فشار استاتیکی موضعی، مکش القائی ایجاد شده جریان ورودی به فیلتر را تا دو برابر افزایش خواهد داد. توزیع جریان تمیزکاری در راستای طول فیلتر یکنواخت نبوده و با توجه به اختلاف در مقادیر افت فشار در مسیر جریان، در ناحیه ابتدایی قابل توجه است و به مرور کاهش مییابد. در نهایت، مطالعه پارامتری کاملی بر روی تاثیر فشار مخزن بر افت فشار دو سوی فیلتر انجام گرفته و نتایج حاکی از آن است نشان میدهد که بین فشار تانک و اختلاف فشار بین دو سمت جداره متخلخل فیلتر رابطه تقریباً خطی بر قرار است.https://mej.aut.ac.ir/article_2891_7a006957be65e608e863301eb98e1808.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Steady Simulation of the Flow inside the Internal Combustion Engine Turbocharger’s
Turbineشبیهسازی جریان پایا درون گردای سامانۀ پرخوران موتور احتراق داخلی14691486299810.22060/mej.2018.14098.5810FAمجتبیفرج پور خاناپشتانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیرمصطفیآقامیرسلیمصنعتی امیرکبیرَسید شهاب الدینعلویونکارشناس واحد طراحی مرکز تحقیقات موتور ایران خودروJournal Article20180303Turbocharger systems, can increase volumetric efficiency and decrease fuel consumption and emissions of an engine due to compressing the entering air to the engine. Flow characteristic inside turbine is sophisticated and several phenomena like flow separation and high turbulent flow can occur inside turbine. Determining exact performance behavior of turbine can alter the matching process of the turbocharger with the engine. The main goal of this research is 3D and steady simulation of the flow inside turbocharger’s turbine and analysis of the performance behavior of turbine under different working conditions. To this end, 3D flow inside turbine including volute, rotor, diffuser and wastegate passage is investigated steadily. Validating simulation results by experimental results shows that there exist 3 to 9 percent of error between these. In order to control the rotational speed of turbine, turbocharger is equipped with wastegate. By measuring the exact amount of wastegate opening in different working conditions of turbine on a test cell, flow simulation inside turbine is accomplished in different wastegate openings and the effect of wastegate opening on the turbine performance and isentropic efficiency is investigated. The results shows that opening of wastegate can reduce isentropic efficiency and power produced by the turbine significantly.سامانههای پرخوران، با فشردهسازی هوای ورودی به موتور باعث افزایش بازده تنفسی و کاهش مصرف سوخت وکاهش سطح آلایندههای خروجی از موتور میگردند. ماهیت جریان درون گردا پیچیده بوده و پدیدههای مختلفی از قبیل جدایش و آشفتگی جریان درون گردا مشاهده میشود. همچنین تعیین دقیق عملکرد گردا در نقاط کاری مختلف، در تطابق پرخوران با موتور نقش بسزایی دارد. هدف اصلی این تحقیق، شبیهسازی سهبعدی و پایا جریان درون گردای سامانۀ پرخوران و تحلیل رفتار گردا، در شرایط مختلف عملکردی است. بدین منظور جریان درون گردا شامل حلزونی، چرخان، پخشگر خروجی و مسیر هدررو به صورت سهبعدی و تحت شرایط پایا بررسی میشود. صحهگذاری نتایج شبیهسازی به کمک نتایج آزمونهای تجربی، نشان دهندۀ اختلافی در حدود 3 تا 9 درصد بین این نتایج است. همچنین بهمنظور پایش سرعت دورانی پرخوران، گردای سامانۀ پرخوران موردبررسی، مجهز به سازوکار دریچۀ هدررو است. با اندازهگیری مقدار دقیق گشودگی دریچۀ هدررو در نقاط کاری گردا در میز آزمون موتوری، شبیهسازی جریان درون گردا در حالت دریچۀ هدررو باز انجام شده و تأثیر گشودگی دریچه بر روی عملکرد گردا و بازدهی همآنتروپی گردا بررسی میشود. نتایج نشان میدهد که گشودگی دریچۀ هدررو تا حد چشمگیری باعث افت بازدهی همآنتروپی گردا و کاهش توان تولیدی توسط گردا، میگردد.https://mej.aut.ac.ir/article_2998_71887f62f073a78511cbac56f8cab53f.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603251620200220Experimental Study of Hydrodynamic Behavior and Breakup of Liquid Jet with/
without the Electric Fieldبررسی تجربی رفتار هیدرودینامیکی و شکست جت مایع با و بدون حضور میدان الکتریکی14871498279510.22060/mej.2018.13591.5679FAرضاغرائی خسروشاهیاستادیار/ دانشگاه شهید مدنی آذربایجانمهدیتوانادانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز ، ایرانسیماباهری اسلامیدانشیار/دانشگاه تبریزJournal Article20171025In this study, the hydrodynamic behavior of fluid jet with/without application of electric field is studied and intensity and direction of the electrical field are investigated experimentally on instability and jet breakup. The study of the shape and size of produced droplets after the fluid jet breakup are another cases in this study. Results show that fluid jet characteristics depend on Reynolds number in jets which are only based on gravity. Jet mean diameter and its breakup length in this type of jets are directly related to Reynolds number. Studies show that jet mean diameter is increased and breakup length is decreased by applying electrical field. According to investigations, increasing of electrical field intensity leads to decreasing in jet breakup length and direct field has a significant effect in comparison with reverse one on it. Studies show that jet mean diameter and breakup length are decreased by applying electrical field. Increasing of electrical field intensity leads to decreasing in jet breakup length and direct field has a significant effect in comparison with reverse one on it. By applying a 6 kV electric field, the upper jet breakup length can be reduced by 27% in comparison with non-field state. The standard deviation of produced droplets in non-filed state and reverse electrical field with 2kV intensity is equal to 1.3 and 1.1, respectively which indicates a more uniform droplet in presence of reverse electric field. The investigation of produced droplets in term of roundness showed that electrical field leads to producing circular droplets and reducing the frequency of irregular droplets.در کار حاضر، رفتار هیدرودینامیکی جت سیال با و بدون اعمال میدان الکتریکی مطالعه شده و اثر شدت و جهت اعمال میدان الکتریکی بر ناپایداری و شکست جت به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بهدست آمده نشان میدهند که درجتهای آزادی که فقط تحت تأثیر گرانش میباشند، مشخصات جت سیال وابسته به عدد رینولدز است؛ در این نوع جتها، قطر متوسط جت و طول شکست آن با عدد رینولدز رابطه مستقیم دارد. اعمال میدان الکتریکی قطر متوسط جت در ناحیه پائین دست الکترودها را افزایش و طول شکست آ ن را کاهش میدهد و اثر میدان مستقیم در کاهش طول شکست بیشتر از میدان معکوس میباشد. با اعمال اختلاف پتانسیل 6 کیلوولت، میتوان طول شکست بالایی جت را به میزان 27 درصد نسبت به حالت بدون میدان کوتاهتر کرد. انحراف معیار قطرههای تولید شده در حالت بدون میدان و میدان الکتریکی مخالف حاصل از 2کیلوولت به ترتیب برابر با 3/ 1 و 1/ 1 میلیمتر میباشد که حاکی از یکنواختی بیشتر قطرات در حضور میدان مخالف است. با توجه به ضرایب گردی ذرات مختلف تولید شده، میتوان گفت که میدان الکتریکی باعث تولید قطرات با گردی بیشتر شده و فراوانی قطرات نامنظم را کاهش میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_2795_a7f592cef8b130a6967a90617db5681b.pdf