دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Investigation of Effective Parameters on Dye Removal from Petrochemical Industry Effluents by Fenton and Electro-Fenton Methodsبررسی پارامترهای مؤثر بر حذف رنگ از پساب صنایع پتروشیمی به روش فنتون و الکتروفنتون947960474210.22060/mej.2022.20585.7263FAامیرحسینرجب زاده نوبختدانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر-تهران-ایرانجوادطغیانیدانشکده مهندسی شیمی دانشگاه امیرکبیرنرگسفلاحعضو هیئت علمی دانشکده مهندسی شیمی- دانشگاه صنعتی امیرکبیر-تهران-ایرانJournal Article20210920Petrochemical industry effluents are one of the most hazardous effluents available, which contain toxic and biodegradable compounds, and their release into nature carries serious environmental risks. In this way, it is necessary to purify them. In this research, the Fenton method was used as one of the efficient advanced oxidation methods for Abadan petrochemical wastewater treatment. The effect of three parameters of , concentration and ratio, and their interference on the dye removal efficiency of this effluent was performed using the design method of the Box-Bonken statistical test with the help of Design Expert software. In order to achieve the maximum amount of dye removal as an indicator of pollution, the optimal conditions were Selected by the software as , the amount of oxidizing , and the molar ratio . In these conditions, the highest rate of dye removal was predicted to be 79.5%, which in real conditions showed a yield of 72.5%, which is acceptable due to laboratory error (). The electro-Fenton method was also used to increase the removal efficiency. In the electro-Fenton method, under optimal conditions of Fenton process ( and ) and current density of , the maximum dye removal efficiency of 100% was obtained.پسابهای صنایع پتروشیمی یکی از خطرناکترین پسابهای موجود است که حاوی ترکیبات سمی و سخت تجزیهپذیر است و رهاسازی آن در طبیعت خطرات جدی زیست محیطی را به دنبال دارد. از اینرو تصفیه آنها امری ضروری است. در این تحقیق روش فنتون به عنوان یکی از روشهای اکسیداسیون پیشرفته کارآمد برای تصفیه پساب پتروشیمی آبادان استفاده شد. بررسی تاثیر سه پارامتر pH ، غلظت H2O2 و نسبت Fe/H2O2 و تداخل آنها بر بازدهی حذف رنگ از این پساب با استفاده از روش طراحی آزمایش آماری باکس بنکن و با کمک نرم افزار Design Expert انجام شد. به منظور دستیابی به بیشترین میزان حذف رنگ به عنوان یک شاخص آلایندگی، شرایط بهینه توسط نرم افزار به صورت PH=3/06، میزان اکسنده هیدروژن پراکسید (ml)8/88، نسبت مولی کاتالیست آهن به اکسنده Fe/H2O2=0/1 انتخاب شد. در این شرایط بیشترین میزان حذف رنگ 76/5 درصد پیش بینی شد که در شرایط واقعی بازدهی 72/5 درصد را نشان داد که این مقدار اختلاف با توجه به خطای آزمایشگاهی (0/004>|R2-R2adj|) قابل قبول است. همچنین به منظور افزایش بازدهی حذف، روش الکتروفنتون بهکار برده شد. در روش الکتروفنتون در شرایط بهینهفرایند فنتون((ml)H2O2=8/88 و PH=3/06) و چگالی جریان 10(mA)، بیشترین بازده حذف رنگ برابر 100 درصد به دست آمد.https://mej.aut.ac.ir/article_4742_9e5b6e1c0ccf82084c38b71b410be82c.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Experimental Study of Impact Angle of Microburst Effects on a Cubic Structure – Part A: Stationary Microburst Observationبررسی آزمایشگاهی اثر زاویه برخورد طوفان فرو وزشی کوچک بر سازهی مکعب شکل – قسمت اول: مشاهدات طوفان فرو وزشی کوچک ایستگاهی961984468710.22060/mej.2022.20500.7250FAمحمدحججیگروه مهندسی مکانیک، واحد نجفآباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجفآباد، ایران0000-0002-6385-7859نیماعسگریگروه سازه و زلزله، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایرانسید جلیلحسینیدانشکده عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایرانامیرحسینرضوانیگروه سازه و زلزله، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایرانبهشادشریف زادهگروه سازه و زلزله، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایرانJournal Article20210908A Downburst can produce divergent outflow wind on the ground surface, which is different from the behavior of atmospheric boundary layer flows. In this research, the effects of downburst on a cube-shaped structure in two different directions of flow (<em>α</em>), four different ground surface angels relative to the downburst direction (<em>θ</em>), and different radial distances (<em>X/D</em>) relative to the downdraft center were investigated by a simulator that was made for this thunderstorm. Simulation of this flow is created by a blower whose task is to uniformize the flow created by the fan embedded behind it. The velocity and turbulence intensity of flow was measured at different <em>X/D</em>s. also, the distribution of pressure coefficient on the sides of the model was measured at the <em>X/D</em> locations. In addition, a good agreement has been observed between the data comparison of this study and previous studies. It was observed that at the center of the downburst for all <em>θ</em>s, the structure has a positive pressure coefficient along its sides. By moving away from the center of the storm, the flow behavior is similar to the boundary layer flows. By increasing <em>θ</em>, it was found that the difference of pressure coefficient between the windward side relative to the roof and the backward sides, increased, which in the worst case has changed by about 80%. By examining the direction of flow to the model, it was found that the force coefficients when the model is at <em>α</em>=45°, are about 35% less than when the model is at <em>α</em>=0°. Finally, it was found that at <em>X/D</em>=1, the maximum force coefficient is applied to the structure.طوفان فرو وزشی قادر به ایجاد جریانات ریزشی واگرا بر روی سطح زمین است که این رفتار، متفاوت از رفتار جریانات لایه مرزی اتمسفر است. در این پژوهش تأثیرات طوفان فرو وزشی بر مدلی مکعب شکل از سازهها در دو راستای متفاوت برخورد با جریان (<em>α</em>) در چهار زاویهی قرارگیری مختلف صفحه آزمایش نسبتبه راستای ریزش جریان (<em>θ</em>) در فواصل شعاعی مختلف نسبت به مرکز جریان، بررسی شدهاست. شبیهسازی این جریان توسط دمندهای که وظیفهی یکنواختسازی جریان ایجاد شده توسط فن تعبیه شده در پشت آن را دارد ایجاد شدهاست. سرعت و شدت آشفتگی جریان در فواصل شعاعی مختلف اندازهگیری شدهاست. همچنین، توزیع ضریب فشار بر اضلاع این مدل در مکانهای و حالات اشاره شده اندازهگیری شدهاست. علاوه بر این در مقایسهای که بین دادههای این مطالعه با مطالعات قبلی انجام گرفت، مطابقت مناسبی بین این دادهها مشاهده شدهاست. مشاهده شد که در مرکز ریزش جریان، در تمام زاویای <em>θ</em>، سازه دارای ضریب فشار مثبت در اضلاع خود میشود. با فاصله گرفتن از مرکز، رفتار این جریان شبیه به جریانات لایه مرزی خواهد شد. با افزایش <em>θ</em>، مشخص شد که اختلاف ضریب فشار بین ضلع رو به جریان با سقف و ضلع پشت به جریان بیشتر شده که در بدترین حالت حدود 80٪ تغییر کرده است. با بررسی راستای برخورد جریان به مدل، مشخص شد ضرایب نیرو در زمانی که مدل در <em>α</em>=45° قرار بگیرد، حدوداً 35٪ کمتر از زمانیست که مدل در <em>α</em>=0° قرار بگیرد. درنهایت نیز مشخص شد که بیشترین مقدار ضریب نیرو در X/D=1بر سازه وارد میشود.https://mej.aut.ac.ir/article_4687_d49ccbd44f569d417028125bc5769a53.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Numerical Simulation of Flow Separation in a Thrust Optimized Parabolic Nozzleشبیهسازی عددی جدایش جریان در یک نازل سهموی بهینه تراست9851006473210.22060/mej.2022.20465.7235FAسیناافخمیدانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایراننعمت الهفولادیگروه پژوهشی پیشران/پژوهشکده سامانه های حمل ونقل فضایی/ پژوهشگاه فضایی ایران، تهران/ایران0000-0003-2737-0741محمودپسندیده فردعضو هیات علمی دانشگاه فردوسی0000-0003-2498-5476Journal Article20210825Complex flow separation in thrust optimized parabolic nozzles in the over-expanded condition is one of the challenging issues of many numerical investigations. The correct estimation of a thrust optimized parabolic nozzle performance extremely depends upon the accurate estimation of the onset of flow separation. Literature review indicates that conventional Reynolds-averaged Navier–Stokes turbulence models have a significant error in predicting the onset of flow separation in these types of nozzles due to the overestimating of turbulent kinetic energy production. Recently proposed generalized k-omega has made it possible to rectify numerical simulations based on governing physics and using limited experimental results. In the present study, the flow physics in the LEA_TOC nozzle has been investigated with the numerical simulation approach. At the first, the significant error of conventional Reynolds-averaged Navier–Stokes turbulence models is shown to simulate flow separation in this type of problem. Then, the generalized k-omega parameters are modified based on the limited experimental result of the LEA_TOC nozzle, and the ability of this model has been evaluated to estimate the flow physics under different pressure ratios. Numerical investigations show that generalized k-omega has a high capability for accurately estimating the onset of flow separation at a wide range of nozzle pressure ratios. Applying the corrected generalized k-omega has resulted in an improvement of about 30% in the estimation of the onset of separation in the over-expanded LEA_TOC nozzle compared to the k-ω-SST model.جریان گازها در نازلهای سهموی بهینهتراست در شرایط فرامنبسط از فیزیک پیچیدهتری نسبت به سایر نازلها برخوردار است. تخمین صحیح عملکرد این نازلها تا حدود زیادی به تخمین دقیق محل جدایش جریان وابسته است. مدلهای آشفتگی معادلات ناویر-استوکس متوسطگیری شده رینولدز متداول به خاطر تخمین بالادستی تولید انرژی جنبشی آشفتگی در پیشبینی محل جدایش جریان در این نوع نازلها با خطای قابل توجهی مواجهاند. اخیراً حالت عمومیشده مدل آشفتگی انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص که توسط منتر ارائه شده با بکارگیری پارامترهای قابل تنظیم، امکان تصحیح شبیهسازی عددی را بر اساس فیزیک حاکم و بکارگیری نتایج محدود تجربی فراهم کرده است. در تحقیق حاضر، به شبیهسازی عددی فیزیک جریان در نازل سهموی بهینه تراست با مدل آشفتگی عمومی شده انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص<em> </em>پرداخته شده است. ابتدا خطای فاحش مدلهای آشفتگی متداول برای شبیهسازی جدایش جریان در این نوع نازل در شرایط فرامنبسط نشان داده شده است. سپس، پارامترهای حاکم بر این مدل عمومی<em> </em>شده<em> </em>با بکارگیری نمونهای از نتایج تجربی نازل سهموی بهینهتراست، اصلاح شده و قابلیت این مدل برای تخمین فیزیک جریان در این نازل در شرایط مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسیهای عددی نشان میدهد که مدل آشفتگی اصلاح شده برای تخمین دقیق فیزیک جریان و محل جدایش جریان از قابلیت بالایی برخوردار است، بهطوریکه بکارگیری مدل اصلاح شده همراه با ضرایب جدید باعث بهبود حدود 30 درصدی در تخمین محل جدایش نسبت به مدل مبنای انرژی جنبشی آشفتگی- نرخ اتلاف مخصوص، شده است.https://mej.aut.ac.ir/article_4732_60376715277dd23744c918783a5c514e.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Design and Optimum arrangement of a Blade Flap for Improving the Power Generation of a Horizontal Axis Wind Turbineطراحی و آرایش بهینه یک نوع فلپ جهت افزایش توان تولیدی توربین باد محور افقی10071028474610.22060/mej.2022.20452.7233FAنیماعلیزادهدانشکده مهندسی هوافضا
دانشگاه صنعتی امیرکبیرعلیرضاجهانگیریانصنعتی امیرکبیر*مهندسی هوافضا0000-0001-7373-3211Journal Article20210826In this research, a new type of add-on flap is presented and the effect of adding it to the blade of a horizontal axis wind turbine and optimizing its location and length is investigated. The use of an add-on flap is more cost-effective than other conventional methods since it does not need major modifications to the existing blades. For increasing the accuracy of the blade element momentum algorithm, the aerodynamic coefficients of the blade section are obtained by numerical solution of the governing equations, while in most similar studies, methods based on airfoil linear theory were used. The results showed that the modification made in the blade momentum element algorithm increased the accuracy of the solver while maintaining its computational speed. The results show that using this type of flap arrangement, the value of the base turbine power coefficient was increased from 0.29 to 0.41, which shows a significant increase compared to other methods.در این تحقیق یک نمونه فلپ افزودنی جدید همراستا با خط انحنای مقطع پره ارائه و اثر اضافه شدن آن به پره یک توربین باد محور افقی و بهینه سازی محل و میزان طول آن مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از سطوح برآ افزای افزودنی به دلیل نیاز به تغییرات جزیی در پرههای موجود نسبت به سایر روشهای اصلاح هنندسه پره به منظور بهینهسازی آیرودینامیکی آن مقرون به صرفهتر است. اینکار باعث افزایش راندمان پره و در نهایت افزایش ضریب توان آن بدون نیاز به تغییر در هندسه پره مبنا میشود. بمنظور افزایش دقت الگوریتم المان مومنتوم پره، ضرایب آیرودینامیکی مقطع پره از حل عددی معادلات حاکم بر جریان بروش دینامیک سیالات محاسباتی بدست آمد در حالیکه در اکثر تحقیقات مشابه از روشهای مبتنی بر نظریه خطی ایرفویل استفاده میشود. نتایج بدست آمده نشان داد که اصلاح انجام شده در الگوریتم المان ممنتوم پره باعث افزایش دقت حلگر در عین حفظ سرعت محاسبات آن شد. نتایج نشان میدهد که با استفاده از آرایش فلپ پیشنهادی مقدار ضریب توان توربین مبنا از مقدار 0/29 به 0/41 ارتقاء یافت که افزایش قابل ملاحظهای را نسبت به روشهای دیگر نشان میدهد.https://mej.aut.ac.ir/article_4746_49b12c1936a8215e84d253bb9d99b212.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Computational Fluid Dynamics Analysis of Water-in-Oil Droplet Formation within a Co-Flow Channelآنالیز تشکیل قطره آب در روغن در کانال جریان هممحور به روش دینامیک سیالات محاسباتی10291046475710.22060/mej.2022.20515.7262FAفروزانرستمیدانشکده مهندسی شیمی-دانشگاه صنعتی امیر کبیر- پردیس ماهشهرمحمدرحمانیعضو هیات علمی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20210921Two-phase systems are important tools for droplet formation that have received much attention in recent decades due to their vast applications. In the present work, the process of water-in-oil droplet formation, in a coaxial geometry using the fluid volume method, and the impact of effective parameters such as dispersed phase velocity and density and also interfacial tension are investigated. The results are used to produce spherical γ-alumina particles by the oil drop method. In this study, using a laboratory setup, the factors affecting the droplet formation process are investigated. Results are validated against laboratory data. The measurement error is about 5% for droplet size and about 4% for sphericity. Studies show that although the mentioned parameters have a great effect on droplet size and separation time, the dependency of droplets diameter on interfacial tension and dispersed phase density is higher. Increasing the interfacial tension causes increasing droplets size and separation time. Also increasing the density of the dispersed phase reduces the diameter of the droplets and increases separation time. Increasing the velocity also had a small effect, but lead to an increase in size and reduced droplets separation time.سیستمهای دوفازی ابزاری مهم برای تشکیل قطرات محسوب میشوند که به دلیل کاربردهای متنوع در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. در پژوهش حاضر، فرآیند تشکیل قطرهی آب در روغن در یک هندسه هممحور با استفاده از روش حجم سیال شبیهسازی میگردد و تأثیر پارامترهای مؤثر بر این فرآیند مانند سرعت و دانسیته فاز گسسته و همچنین کشش سطحی مورد بررسی قرار میگیرد. از نتایج حاصل برای تولید ذرات کروی گاما-آلومینا به روش قطرهی روغن استفاده میشود. در این پژوهش با ساخت یک سامانه آزمایشگاهی، عوامل مؤثر بر فرآیند تشکیل قطره بررسی گردد. نتایج عددی با دادههای آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. خطای اندازهگیری برای اندازه قطره حدود 5% و برای کرویت حدود 4% است. مطالعات نشان میدهد که اگر چه پارامترهای ذکر شده تأثیر زیادی روی اندازه قطرات و زمان جدایش دارند اما وابستگی اندازه قطرات به کشش سطحی و دانسیته فاز گسسته بیشتر است. افزایش کشش سطحی موجب افزایش اندازه قطرات و زمان جدایش میشود. همچنین، با افزایش دانسیته فاز گسسته، اندازه قطرات کاهش اما زمان جدایش افزایش یافته است. افزایش سرعت نیز با وجود تأثیر ناچیز، منجر به افزایش اندازه و کاهش زمان جدایش قطرات شده است.https://mej.aut.ac.ir/article_4757_c0343b4c06b60cae2a62e3bfecf3be16.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Simulation of Steady Incompressible Flow around a NACA0015 Airfoil Using Actuator Surface Method and Mass Corrected Interpolation Techniqueشبیهسازی جریان تراکمناپذیر دائم پیرامون ایرفویل ناکا 0015 با استفاده از روش صفحه عملگر و تکنیک میانیابی اصلاح جرمی10471080475210.22060/mej.2022.20472.7237FAحسیناتحادیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران0000-0002-7621-7914مسعودتبیان جهرمیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایرانحامدعلی صادقیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران0000-0001-9719-2413Journal Article20210826In recent years, actuator methods in aerodynamic simulations have been favored by researchers. These methods can significantly reduce the computational effort compared to full-scale body resolving simulations. They are also more accurate than conventional methods that use simplified models. In this study, an actuator surface model is used to simulate flow around an airfoil in a steady two-dimensional incompressible flow. In these models, the geometry of the airfoil is represented by volume forces distributed along the airfoil chord. For this purpose, the collocated method of mass corrected interpolation method is coupled with the Actuator Surface Model. To determine the accuracy of the results, the actuator surface method is compared with the full- computational fluid dynamics simulation method. Besides, a new study is presented to investigate the effect of changing different parameters of the actuator surface model on the accuracy of results. Finally, pressure and vorticity contours are plotted, and obtained results are compared with full- computational fluid dynamics results. The obtained results show that although the actuator surface has a moderate accuracy in calculating parameters such as velocity and pressure, it can predict aerodynamic forces and flow structures with acceptable accuracy. The method presented in this article can be used as an efficient tool in studying more complex cases.در سالهای اخیر، روشهای عملگر در شبیهسازیهای آیرودینامیکی مورد اقبال پژوهشگران قرارگرفتهاند. این روشها نسبت به روشهایی که در آن جسم صلب بهصورت کامل مدل میشوند، سرعت محاسباتی بیشتری دارند، همچنین نسبت به روشهای مرسومی که در آن از مدلهای سادهشده، استفاده میکنند از دقت بیشتری برخوردار است. در این تحقیق روش صفحهی عملگر برای شبیهسازی دو بعدی جریان حول ایرفویل در جریان پایا و تراکمناپذیر به کار گرفته شده است. برای این منظور یک حلگر جریان به روش میانیابی اصلاح جرمی با مدل صفحهی عملگر جفت شده است. بهمنظور ارزیابی دقت نتایج، روش صفحهی عملگر با روش شبیهسازی کامل ایرفویل، مقایسه شده است. همچنین برای اولین بار تأثیر پارامترهای مختلف روش صفحهی عملگر بر دقت شبیهسازی جریان موردبررسی قرارگرفته است. درنهایت نیز کانتورهای فشار و ورتیسیته با روش صفحهی عملگر محاسبه شده و نتایج آن با نتایج حل عددی کامل ایرفویل مقایسه شده است. نتایج بهدستآمده حاکی از آن است که اگر چه روش صفحهی عملگر در محاسبهی پارامترهایی چون سرعت و فشار، دقت متوسطی دارد، ولی قادر است نیروهای آیرودینامیکی و ساختار جریان را با دقت قابل قبولی پیشبینی کند. از روش ارائه شده دراین تحقیق، میتوان به عنوان ابزاری کارامد در مطالعه نمونههای پیچیدهتر استفاده نمود.https://mej.aut.ac.ir/article_4752_7d4bdb5fbaf2ec15c12849d3727f59e3.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Analysis of an Auxiliary Household Underfloor Heating and Domestic Hot Water System Using Solar Energy in a Cold Areaتحلیل یک سیستم کمکی گرمایش از کف و آب گرم خانگی با استفاده انرژی خورشیدی در مناطق سردسیر10811100470910.22060/mej.2022.20404.7227FAمهدیاسدیدانشکده فناوریهای نوین، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران0000-0002-9702-1873امیرموسیاباذریگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران0000-0003-4987-203Xامینحسنوندگروه مهندسی مکانیک و پلیمر، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایرانJournal Article20210814<span style="letter-spacing: .05pt;">Nowadays, population growth and energy consumption, especially non-renewables, are growing significantly. It is expected that by increasing public awareness about the necessity of optimal energy consumption, the choice of methods and equipment that will lead to less energy consumption of the building, will be more welcomed. Among heating systems, the underfloor heating systems can reduce fuel consumption due to lower operating temperatures, despite creating uniform heat in all zones of the building. On the other hand, In Iran, which has a high potential for solar energy, it is possible that by combining underfloor heating and solar heating systems, despite the reduction of fossil fuel consumption, the desired heat in the building can be provided. In the present study, a combined floor heating system including a solar underfloor heating system and a hot water boiler is designed and simulated to heat a building in the cold climate of Iran to reduce fossil fuel consumption. The simulation results show that the solar heating system designed in this study can provide 98.5 % of the total energy required for domestic hot water and 17.3 % of the total energy required for underfloor heating. These results show that the heating system provided for building energy supply in the cold climate of Iran is very useful and can significantly reduce fossil fuel consumption.</span> امروزه افزایش جمعیت و مصرف انرژی به خصوص تجدیدناپذیرها رشد قابل توجهی دارند. انتظار میرود با ارتقا سطح آگاهی مردم درباره ضرورت مصرف بهینه انرژی، انتخاب روش و تجهیزاتی که موجب مصرف کمتر انرژی ساختمان شود، بیشتر مورد استقبال قرار بگیرد. در میان سیستمهای گرمایشی، سیستم گرمایش از کف میتواند با وجود ایجاد گرمای یکنواخت در همه نقاط ساختمان، مصرف سوخت را به سبب پایینتر بودن دمای کاری کاهش دهد. از سوی دیگر، در کشور ایران که از پتانسیل بالای انرژی خورشیدی برخوردار است، این امکان وجود دارد با ترکیب سیستمهای گرمایش از کف و حرارتی خورشیدی بتوان با وجود کاهش مصرف سوخت فسیلی، گرمای مطلوبی در ساختمان، فراهم کرد. از اینرو در تحقیق حاضر، یک سیستم گرمایش از کف ترکیبی شامل یک سیستم حرارتی خورشیدی در کنار یک دیگ آب گرم برای گرمایش یک ساختمان در اقلیم سردسیر ایران طراحی و شبیهسازی شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد که سیستم گرمایش خورشیدی طراحی شده در این تحقیق میتواند به تنهایی 98/5 درصد از کل انرژی لازم برای تهیه آبگرم مصرفی ساختمان و 17/3 درصد از کل انرژی لازم برای گرمایش از کف را تأمین کند. این نتایج نشان میدهد که سیستم گرمایشی ارائه شده برای تأمین انرژی ساختمان در اقلیم سرد ایران بسیار مفید بوده و میتواند به مقدار قابل توجهی مصرف سوخت فسیلی را کاهش دهد.https://mej.aut.ac.ir/article_4709_6ded80d95c7795b5dbc0612d1905662d.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Experimental Study of the Effect of Magnesium Oxide and Multi-Walled Carbon Nanotubes Hybrid Nanofluid on Increasing the Absorption Efficiency of Solar Radiationبررسی تجربی تأثیر نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم و نانولولههای کربنی چندجداره بر افزایش بازده جذب انرژی تابشی خورشید11011124472010.22060/mej.2022.20703.7297FAرویاقنبریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانمحمد مهدیهیهاتدانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20211024The solar radiation absorption efficiency is one of the challenges for engineers in solar energy systems. Using the hybrid nanofluids, which are obtained by dispersing two or more types of nanoparticles in the base fluid, can be effective in better absorption of solar energy. In this study, the effect of type, concentration, and mixing percentage of nanoparticles on optical properties and solar thermal utilization efficiency has been tested. First, magnesium oxide nanofluids and multi-walled carbon nanotubes with water-based fluid were fabricated by a two-step method in volumetric concentrations of 0/01%%Vol, 0.02% Vol, and 0.04%Vol, and then the optical properties of single and hybrid forms were measured by spectrophotometer and have been compared by existing relations. Then, to obtain the solar thermal utilization efficiency, a solar simulator has been used. The results show that increasing the concentration of nanofluid, improves the optical properties and solar radiation absorption efficiency. Magnesium oxide nanofluid, multi-walled carbon nanotubes, and hybrid nanofluid have the values of extinction coefficient about 38, 40, and 50 times higher than pure water, respectively. The hybrid nanofluid absorbs more than 90% of the sun's energy at the highest concentration (0.04% Vol) and at a penetration depth of 0.3 cm. Solar energy absorption increases by increasing the concentration, hybridizing the nanofluid, and increasing the penetration distance.بازده جذب انرژی تابشی خورشید یکی از چالشهای مهندسان در سامانههای خورشیدی است. استفاده از نانوسیالهای هیبریدی که از پراکندهسازی دو یا چند نوع نانوذره در سیال پایه حاصل میشود، میتوانند در جذب بهتر انرژی خورشیدی کارآمد باشند. در پژوهش حاضر، تأثیر نوع، غلظت و درصد اختلاط نانوذرات بر خواص تابشی و راندمان جذب انرژی تابشی خورشید بصورت تجربی مورد آزمایش قرار گرفته است. در ابتدا نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم و نانولوله کربنی چند جداره با سیال پایه آب به روش دومرحلهای در غلظتهای حجمی 0/01%، 0/02% و 0/04% ساخته شده و سپس خواص تابشی نانوسیالها بصورت تکی و هیبریدی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر اندازهگیری شده و با روابط موجود مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه برای بدست آوردن راندمان جذب انرژی تابشی خورشید از دستگاه شبیهساز خورشیدی استفاده شده است. نتایج نشان میدهد افزایش غلظت نانوسیال، سبب بهبود خواص تابشی و راندمان جذب تابش میشود. بهبود 38 برابری ضریب تخفیف نانوسیال اکسید منیزیم،40 برابری نانولوله کربنی چند جداره و حدود 50 برابری نانوسیال هیبریدی آنها نسبت به سیال پایه بدست آمده است. نانوسیال هیبریدی در بالاترین غلظت آزمایش (0/04% حجمی) و در عمق نفوذ 0.3 سانتیمتر بیش از 90% انرژی خورشید را جذب میکند. با افزایش غلظت، هیبریدیشدن نانوسیال و افزایش عمق نفوذ، جذب انرژی خورشیدی نیز افزایش مییابد.https://mej.aut.ac.ir/article_4720_2e425d4ac80b2a3d9b390733452ed476.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Multiobjective Optimization of a Tri-Generation Organic Rankine Cycle for Power, Freshwater and Heat: Suitable Mixture of Three Fluidبهینهسازی چندهدفه چرخه رانکین آلی تولید همزمان توان، آبشیرین و حرارت: تعیین سیال سهجزئی مناسب11251148473010.22060/mej.2022.20369.7217FAمهدیرحمدلدانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستانامینبهزادمهرسیستان و بلوچستانحامدفرزانهدانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستانفرامرزسرحدیگروه مهندسی مکانیک دانشگاه سیستان و بلوچستان0000-0002-5216-9823Journal Article20210805Improving the performance of a tri-generation organic Rankine cycle for the production of power, fresh water and heat using solar energy to respond to the needs in remote areas is very important. One of the effective factors in the performance of such a cycle is the thermodynamic behavior of its working fluid. Finding a suitable working fluid that has a good behavior on power generation, freshwater production and heat are of particular importance. This study aims to find an appropriate working fluid by analyzing, simulating, and optimizing a tri-generation Rankine cycle powered by solar parabolic trough collectors for simultaneous production of power, fresh water, and heat. The performance of this cycle is investigated with various mixtures of organic fluids R152a, R600a, and R1234yf which are categorized as wet, dry, and isotropic fluids, respectively. Therefore, first, a parametric study is conducted and followed by a multi-objective optimization for which power, fresh water, and heat are the objective functions. While the various mixture of these three working fluids are considered to be optimized. The results show that three-component mixture is more suitable for achieving three goals simultaneously, while if one of the objectives is considered, only one of these fluids should be used.بهبود عملکرد چرخه رانکین آلی برای تولید همزمان توان، آب شیرین و حرارت با استفاده از انرژی خورشیدی برای پاسخگویی به نیاز در مناطق دور از مرکز از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از عوامل مؤثر در عملکرد این چرخه، رفتار ترمودینامیکی سیال آلی آن میباشد. تعیین گزینه مطلوب سیال عامل که هم در چرخه توان، هم تولید آب شیرین و همچنین حرارت از رفتار مناسبی برخوردار باشد از اهمیت ویژهای برخوردار است. این پژوهش درصدد است تا با تحلیل، شبیهسازی و بهینهسازی یک چرخه رانکین تولید همزمان توان، آب شیرین و حرارت با استفاده از کلکتورهای سهموی خورشیدی به تعیین گزینه مطلوب بپردازد. لذا این چرخه با مخلوطی از سیالات آلی ، R152a,R600a و R1234yfکه به ترتیب از خانواده سیالات تر، خشک و آیزنتروپیک هستند شبیهسازی میگردد. لذا ابتدا یک مطالعهی پارامتری و در ادامه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینهسازی چندهدفه با توابع هدف توان، آب شیرین و حرارت به ازای کسر جرمیهای مختلف از سیالات انجام شده است. نتایج نشان میدهد مخلوط سهجزئی برای دستیابی همزمان به سه هدف مناسبتر است در حالیکه که اگر یکی از اهداف مد نظر باشد بهتر است فقط از یکی از این سیالات با توجه به هدف مورد نظر بهره جست.https://mej.aut.ac.ir/article_4730_e34e8ce159f859ce4458b30023ba9266.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Electrical and Thermodynamic Characteristics of Non-transfer Arc and Electric Direct Current Plasma Torch with Air Working Gasمشخصه یابی الکتریکی و ترمودینامیکی مشعل پلاسما غیر انتقالی و جریان مستقیم با گاز کاری هوا11491166476210.22060/mej.2022.20349.7214FAپرهامفیروزی کوهیپژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی تهرانمحمدرضاخانیگروه مهندسی پلاسما، پژوهشکده لیزر و پلاسما دانشگاه شهید بهشتیبابکشکریفیزیک پلاسما کاربردی و مواد پیشرفته، پژوهشکده لیزر و پلاسما، دانشگاه شهید بهشتی تهرانJournal Article20210731Industrial and research use of thermal plasma technology for a wide range of applications such as material processing, gasification, and disposing of hazardous waste. In this research, we have designed and manufactured a plasma torch for the gasification of liquid carbon-based materials. In particular, these materials must be sprayed at a certain angle into the plasma. The plasma torch is one of the components of a liquid waste gasification device, in this research, we have only studied the thermodynamic and electrical characteristics of the plasma torch. The plasma torch has been tested in two cases Finally, the electrical and thermodynamic characteristics of the plasma torch were measured and compared to each other. According to the results, the plasma torch has a maximum electrical voltage of 210 V and thermal efficiency of 86.2%. The maximum plasma enthalpy value is 21.5 MJ/kg and the maximum plasma jet temperature at the nozzle outlet is 3400 K. Plasma torch at a distance of 20 mm from the nozzle outlet has a temperature above 3000 degrees Celsius, which can be completely gasified the organic compounds and carbonaceous materials.امروزه استفاده صنعتی و تحقیقاتی از تکنولوژی پلاسما حرارتی در فرایند پردازش مواد و امحا زبالههای خطرناک بسیار کاربردی هستند. این تحقیق، طراحی و ساخت مشعل برای گازیسازی مواد کربن پایه مایع است، به نحوی خاص که این مواد باید با زاویهای مشخص به داخل شعله مشعل پلاسما اسپری شود. در این تحقیق فقط به بررسی مشخصات ترمودینامیکی و الکتریکی مشعل پلاسما پرداختهایم که یکی از قسمتهای دستگاه امحا پسماندهای مایع است. مشعل پلاسما در دو حالت مورد آزمایش قرار گرفته است و در نهایت مشخصههای الکتریکی و ترمودینامیکی مشعل پلاسما اندازهگیری و تحت مقایسه قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده از آزمایشها، مشعل پلاسما ساخته شده دارای ولتاژ الکتریکی بیشینه 210 ولت و همچنین راندمان حرارتی 86/2 درصد است. مقدار بیشینه آنتالپی پلاسما 21/5 مگاژول بر کیلوگرم و همچنین بیشینه دمای بالک جت پلاسما در خروجی نازل 3400 کلوین است. با توجه به نتایج بدست آمده مشعل پلاسما طراحی شده در دما بالای 3000 درجه سیلسیوس در فاصله 20 میلی متری از خروجی نازل دارای آنتالپی21/5 مگاژول بر کیلوگرم و راندمان حرارتی مناسب 83 الی 86 درصد بوده است، که میتواند ترکیبات عالی و کربن پایه را به صورت کامل تحت فرایند گازیسازی قرار دهند.https://mej.aut.ac.ir/article_4762_4958a35dbf2c15ca6ab217d36c6b93f5.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Melting Process of Phase Change Materials in a Triplex-Tube: Arrangement, Newtonian and Non-Newtonianفرآیند ذوب در محفظه ذخیره سازی سه لولهای: چیدمان مواد تغییر فاز دهنده نیوتنی و غیرنیوتنی11671180466710.22060/mej.2022.20390.7224FAسمیهداود آبادی فراهانیصنعتی اراک-مهندسی مکانیکامیرداودآبادی فراهانیدانشگاه صنعتی اراک،ایرانفاطمهطیب زادهarak university of technology,arak,iranJournal Article20210810In this paper, a numerical study is presented on the investigation of heat transfer and melting process of phase change material in a finned triplex tube. The non-Newtonian Power-Law model is used to simulate the non-Newtonian fluid and the enthalpy-porosity method is used to simulate the melting process. The results show that the melting process in the case of using Newtonian fluid is more than in the case of using non-Newtonian fluid. Thus, the average value of the melting fraction of the phase change material in 5000 seconds is about 3.03% higher for the Newtonian phase change material. The effect of the two-layer composition of the Newtonian & non-Newtonian phase change material and how they are placed in the middle and outer tubes on the melting process has been investigated. For this purpose, two arrangements have been considered according to the way the fluids are placed in the middle-outer tube: 1. Newtonian & non-Newtonian fluid and 2. Non-Newtonian fluid - Newtonian. The melting process for the Newton-non-Newtonian fluid state is faster than for the non-Newtonian-Newtonian fluid state. The melting fraction in the Newtonian & non-Newtonian fluid states is about 10.32% higher than in the other state. The amount of melting fraction decreases with increasing Consistency index and decreasing Power-law index. The Nusselt number changes are similar to the melting fraction changes.<span lang="FA" style="font-family: 'B Nazanin';">در این مقاله به مطالعه عددی انتقال حرارت و فرایند ذوب ماده تغییر فاز دهنده در یک محفظه ذخیره سازی سه لولهای فین دار به صورت دو بعدی پرداخته شده است. اثر چیدمان مواد تغییر فاز دهنده به صورت سیالهای نیوتنی و</span> <span lang="FA" style="font-family: 'B Nazanin';">غیرنیوتنی بر روند ذوب بررسی شده است. از مدل غیرنیوتنی توانی و روش آنتالپی-تخلخل بر پایه روش حجم محدود به ترتیب برای شبیه سازی سیال غیرنیوتنی و فرایند ذوب استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که فرایند ذوب در محفظه میانی و بیرونی برای سیال نیوتنی نسبت به سیال غیرنیوتنی به مقدار3/03 درصد بیشتر میباشد. برای بررسی اثر چیدمان سیال نیوتنی و غیرنیوتنی در بخش داخلی و خارجی محفظه دو چیدمان مختلف در نظر گرفته شده است: سیال نیوتنی-غیرنیوتنی و سیال غیرنیوتنی-نیوتنی. نتایج بیانگر آن است که هنگامی که از آرایش سیال نیوتنی- غیرنیوتنی استفاده میشود فرایند ذوب نسبت به آرایش سیال غیرنیوتنی- نیوتنی سریعتر است. به طور میانگین در هر زمان، مقدار میانگین کسر ذوب در حالت سیال نیوتنی- غیرنیوتنی در حدود 10/32 درصد بیشتر از حالت دیگر است. با افزایش پارامتر شاخص سازگاری و کاهش شاخص توانی سیال غیرنیوتنی مقدار کسر ذوب کاهش یافته است. همچنین مشاهده میشود تغییرات عدد ناسلت نیز مشابه تغییرات کسر ذوب است.</span>https://mej.aut.ac.ir/article_4667_c8e1d5c259cf3110834177a05da163f7.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Investigation of 2D Melting Process within a Porous Medium Considering Local Thermal Nonequilibrium Condition in the Presence of Sinusoidal Boundary Condition by Lattice Boltzmann Methodبررسی فرآیند ذوب دوبعدی درون محیط متخلخل با اعمال شرط عدم تعادل دمای محلی در حضور شرط مرزی سینوسی با روش بولتزمن شبکهای11811198473310.22060/mej.2022.20401.7226FAمحمدتقیلوزنجان-مهندسی- گروه مهندسی مکانیکسید علیرضاصفویفارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایرانJournal Article20210813This paper investigates the local temperature difference between the phase change material and porous medium during the two-dimensional melting process by considering natural convection and applying sinusoidal boundary condition. Hence, the density distribution function is used to solve momentum equations and two separate distribution functions are used to solve energy equations to calculate the local temperature difference and liquid fraction of the phase change material. Also, the effect of parameters such as amplitude and frequency of oscillation and Sparrow number on the percentage of local temperature difference and comparison of liquid fraction in the presence and absence of natural convection, are studied. Results show that with increasing frequency from 1 to 3, the percentage of local temperature difference increased from 41.44% to 67.53%, and with increasing oscillation amplitude from 1 to 3, the percentage of local temperature difference is reduced from 41.44% to 20.56%. Also, by increasing the Sparrow number from 322 to 6000, the percentage of local temperature difference decreases from 41.44% to 4.21%. Also, it is observed that by changing oscillation frequency, liquid fraction does not change much compared to the conditions of pure conduction; however, as the amplitude of oscillation increases, the percentage of deviation of liquid fraction from the pure conduction increases.مقاله حاضر، به بررسی اختلاف دمای محلی، میان ماده تغییر فاز دهنده و محیط متخلخل دوبعدی طی فرآیند ذوب با نظر گرفتن جابجایی طبیعی و شرط مرزی سینوسی، میپردازد. بدین منظور از تابع توزیع چگالی، برای حل معادله تکانه و از دو تابع توزیع جداگانه برای حل معادلات انرژی جهت محاسبه اختلاف دمای محلی و کسر مایع ماده تغییر فاز دهنده، استفاده شده است. بررسی تأثیر پارامترهایی نظیر دامنه و فرکانس نوسان و عدد اسپارو بر درصد اختلاف دمای محلی و مقایسه کسر مایع در دو حالت حضور و عدم حضور جابجایی طبیعی، از اهداف این مقاله است. نتایج نشان میدهد که با افزایش فرکانس نوسان از 1 به 3، درصد اختلاف دمای محلی از 41/44 % به 67/53% افزایش یافته و با افزایش دامنه نوسان از 1 به 3، درصد اختلاف دمای محلی از 41/44 % به 20/56 % کاهش مییابد. همچنین، با افزایش عدد اسپارو از 322 به 6000، درصد اختلاف دمای محلی از 41/44 % به 4/21 % کاهش مییابد. از سوی دیگر، مشاهده میشود که با تغییر فرکانس نوسان، کسر مایع نسبت به شرایط رسانش محض تغییر چندانی نمیکند؛ حال آنکه با افزایش دامنه نوسان، درصد انحراف کسر مایع نسبت به رسانش محض، افزایش مییابد.<br />.https://mej.aut.ac.ir/article_4733_6fca830a9e60624e8cc9da0c14f42ed9.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603254520220723Numerical Study on the Enhancement of the Thermal Efficiency of a Household Gas Water Heater and Verification with Experimental Resultsبررسی عددی افزایش راندمان حرارتی آبگرمکن مخزندار گازسوز و صحهگذاری نتایج آن با نتایج تجربی11991220480610.22060/mej.2019.15922.6230FAمحمدتقیشروانی تباردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.0000-0002-6668-9096شهرامکاشانی اصلدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.سیماباهری اسلامیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.مرتضییاریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.Journal Article20190304In this research for the aim of optimizing the gas consumption, increasing the thermal efficiency of a household gas water heater has been investigated numerically. The optimal design and configuration of the baffles in the middle tube of the gas water heater prevents the quick exit of the exhaust gases and consequently increases the retention time of the hot gases inside the middle tube and reduces the wasting of their thermal energy. The combustion process in the gas water heater is a chain process and completing this process occurs along its path in the middle tube. Therefore for obtaining the maximum thermal efficiency, the numerical analysis of the combustion process and designing and configuration of the baffles inside the middle tube have been carried out and conducted simultaneously. The Ansys Fluent computational fluid dynamics code has been employed for the computational simulation of the combustion of the gas, the heat transfer from the contents of the middle tube into the water tank and distribution of the velocity of the exhaust gases along their path inside the middle tube and around the baffles. Computational simulation of the problem under investigation has been carried out by considering different geometries and configurations of the baffles along the path of the exhaust gases. Numerical results show that the mass fraction of the methane gas and the carbon dioxide in the exhaust gases is negligible and consequently all of the methane gas has been consumed. The numerical results have been verified by the experimental results.در راستای بهینهسازی مصرف گاز، این تحقیق افزایش راندمان حرارتی آبگرمکن مخزندار گازسوز را به صورت عددی بررسی مینماید. قرار دادن موانع مناسب در تنوره، از خروج سریع گازهای احتراقی جلوگیری نموده و با تغییر شکل خطوط و نوع جریان، مانع هدر رفتن انرژی گرمایی میگردد. فرآیند احتراق، فرآیندی زنجیرهای بوده و کامل شدن آن به تدریج و در طول مسیر تنوره اتفاق میافتد، تحلیل عددی احتراق و طراحی موانع جهت بررسی انتقال حرارت در درون تنوره به صورت همزمان انجام گرفت. برای این کار با استفاده از نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت، ضمن شبیهسازی احتراق، هندسههای مختلف پیشنهادی برای موانع موجود در تنوره بررسی شد و با تحلیل منحنیهای توزیع دما و سرعت گازهای داغ در تنوره و نیز میزان افزایش انتقال حرارت خالص به مخزن آب، بهترین نوع موانع که سبب افزایش راندمان حرارتی آبگرمکن شد، از نظر هندسه، طراحی و نیز محل قرارگیری بهینه آنها، انتخاب گردید. با بررسی کسر جرمی گونهها، مشاهده شد که مقدار متان خیلی نزدیک به صفر میباشد و این بدان معنی است که کل متان تقریباً مصرف شده است. در نهایت، نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه و صحهگذاری گردید.https://mej.aut.ac.ir/article_4806_7a5009f7a3c3a202a11840a183a0735a.pdf