دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Investigation of Different Turbulence Models Performance on High-turning Turbine Blade Loading Calculationsبررسی عملکرد مدلهای مختلف اغتشاشی در تعیین توزیع فشار بر روی سطح یک پره با زاویه چرخش زیاد11245910.22060/mej.2015.459FAرسولصابریکارشناسی ارشد، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایرانمانیفتحعلیاستادیار، دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایرانJournal Article20110713In this research, the performances of different turbulence models for simulating flow field in turbine stator have been numerically investigated. To this end, incompressible fluid flow around a high-turning stator blade in Reynolds 2.23×10<sup>5</sup> has been simulated using FLUENT CFD software. Navier-Stokes equation is discretized on a Hybrid computational grid based on the finite volume approach. Considered turbulence models in this research are “Spalart-Allmaras”, “Standard k-ε”, “Realizable k-ε”, “RNG k-ε” , “SST k-ω” and “five-equation Reynolds-Stress Model (RSM)”. The performances of these models are evaluated by comparing the pressure coefficients obtained from numerical simulations with corresponding experimental data at four different stator regions. It has been observed that the ability of a turbulence model to predict flow field is not uniform throughout the stator blade. Moreover, all models show relatively poor performance in flow field regions with intense velocity gradients. Comparing the overall accuracy of different models, SST k-ω and RSM turbulence models show the best agreement with the experimental data.در این تحقیق، عملکرد مدلهای مختلف جریان مغشوش برای شبیه سازی جریان سیال در پره استاتور توربین مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور جریان سیال تراکمناپذیر در پره استاتور یک توربین با چرخش زیاد و رینولدز 10<sup>5</sup>×23/2 به وسیله نرمافزار محاسباتی فلوئنت (Fluent) شبیه سازی عددی شده است. در این شبیه سازی، معادلات ناویر- استوکس با روش حجم محدود روی شبکه محاسباتی ترکیبی (Hybrid) گسسته شده است. مدلهای مختلف اغتشاشی مورد بررسی قرار گرفته عبارتند از مدل تک معادلهای Spalart-Allmaras، مدلهای دو معادلهای Standard k- ε، Realizable k- ε، RNG k- ε و SST k-ω و مدل پنج معادلهای تنش رینولدز (RSM). عملکرد مدلهای مختلف جریان مغشوش با مقایسه ضریب فشار بدست آمده از حلهای عددی با نتایج آزمایشگاهی در 4 ناحیه مختلف پره استاتور انجام شده است. نتایج نشان میدهد که دقت یک مدل اغتشاشی در پیش بینی ضریب فشار در نواحی مختلف پره استاتور یکسان نمیباشد. اگرچه عملکرد مدلهای مختلف در نواحی مختلف جریان متفاوت است، تمامی مدلها در پیش بینی ضریب فشار در نواحی گرادیان بالای سرعت از دقت کمتری برخوردارند. با مقایسه عملکرد مدلها در تمامی نواحی مختلف پره استاتور، بهترین توافق بین جوابهای شبیه سازی و نتایج آزمایشگاهی در دو مدل اغتشاشی SST و RSM مشاهده شد.https://mej.aut.ac.ir/article_459_c2834362c18fb405f1d5cf538d1fb396.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Introduction of an improved Harmony Search Optimization Algorithm for investigating of Airfoil Parameterization Methods and Aerodynamics optimizationمعرفی یک الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی اصلاح شده برای بررسی روش های معرفی کننده ی هندسه ایرفویل و بهینه سازی آیرودینامیکی133146010.22060/mej.2015.460FAفرهادجلیلیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایرانمجیدملک جعفریاناستادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایرانعلیصفوینژاداستادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایرانJournal Article20111212Utilizing an airfoil Parameterization method is one of the essential requirements for airfoils optimization. The selection of this method plays an important role, as using an unsuitable method yields the weak results. In addition, it will impose delay on convergence of the solution. Hence, in this work, an improved Harmony Search meta-heuristic optimization algorithm has been developed for investigating three common airfoil parameterization methods (Bezier curves, Parces method and 4-digit-NACA formula) using an inverse optimization design and a non-aerodynamics objective function. The obtained results show that the Bezier curves and Parces method are more efficient than 4-digit-NACA formula. Finally, because of having few control parameters, the Parces method has been used along with an improved Harmony Search algorithm for the shape optimization of an airfoil under a viscose and turbulent flow, with the objective of maximizing lift to drag ratio. To do this, 2-dimentional compressible Navier-Stokes equations with Spalart-Allmaras turbulent method have been solved around the airfoil. The results reveal that the improved optimization algorithm is highly capable of evaluating the airfoil parameterization methods and aerodynamics optimization.استفاده از یک روش توصیفکنندهی هندسهی ایرفویل یکی از نیازهای اساسی برای بهینهسازی ایرفویلها است. انتخاب این روش نقش بسیار مهمی در بهینهسازی دارد، به طوری که استفاده از روشی نامناسب، نتایج ضعیفی را ارائه داده و همگرایی را به تاخیر خواهد انداخت. از این رو در کار حاضر، اصلاحی بر الگوریتم تکاملی بهینهسازی جستجوی هارمونی انجام شده و با استفاده از آن و یک طراحی بهینهسازی معکوس (با یک تابع هزینه غیر آیرودینامیکی)، سه روش متداول معرفـیکنندهی هندسهی ایرفویل (منحنیهای بزیر، روش پارسس و فرمولهای 4 رقمی ناکا) مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان میدهند که منحنیهــای بزیر و روش پارسس دارای کارایی بالایی نسبت به فرمولهای 4 رقمی ناکا هستند. در نهایت روش پارسس به دلیل داشتن پارامتر کنترلی کمتر، به همراه الگوریتم بهینهسازی اصلاح شده، برای بهینهسازی هندسهی یک ایرفویل تحت جریان لزج و درهم، با هدف بیشینه نمودن نسبت برآ به پسا استفاده شده است. برای انجام این مهم، معادلات دو بعدی تراکمپذیر ناویر-استوکس به همراه مدل درهم اسپالارت-آلماراس در اطراف ایرفویل حل گردیدهاند. نتایج به دست آمده نشان از توانایی بالای الگوریتم بهینهسازی اصلاح شده به منظور ارزیابی روشهای توصیفکنندهی هندسه ایرفویل و بهینهسازی آیرودینامیکی دارد.https://mej.aut.ac.ir/article_460_e97c0f67fcbda069fe478303f9f85915.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Experimental Investigation of the Bubbly Drag Reduction in the Presence of Axial Flow in a the Couette-Taylor Systemبررسی تجربی کاهش درگ حبابی در حضور جریان محوری در یک سیستم تیلور-کوئت334546110.22060/mej.2015.461FAرضامریمیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه یزد، یزد، ایرانسعیدفراهتدانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه سیستان و بلوچستان، سیستان و بلوچستان ، ایرانمحمد حسینشفیعی میاماستادیار، دانشکده مهندسی مکانیک ، دانشگاه سیستان و بلوچستان، سیستان و بلوچستان ، ایرانسید مرتضیجوادپوردانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سیستان و بلوچستان، سیستان و بلوچستان ، ایرانJournal Article20120826Modification of frictional drag reduction due to the presence of small bubbles and axial flow is investigated experimentally using a Couette-Taylor system. Flow condition between concentric cylinders is fully turbulent and Taylor vortices are appeared into flow when rotational Reynolds number is changed from 5000 to 70000. Torque acting on rotating inner cylinder and bubble behavior are measured while air bubbles and axial flow are injected constantly from the bottom of the system into annulus gap. Pure water is used to avoid the uncertain interfacial property of bubbles and to produce nearly mono-sized bubble distributions. Bubble diameter is measured by image processing method. The result showed that in the absence of small bubbles, axial flow reduces the friction drag. Moreover, it is observed that axial flow improves positive effect of bubbles on drag reduction. In this case, a drag reduction of 28% is obtained which is decreased by increasing the rotational Reynolds number.بهبود کاهش دراگ اصطکاکی به دلیل حضور حبابهای کوچک و جریان محوری با استفاده از یک سیستم تیلور کوئت بطور تجربی مورد بررسی قرار میگیرد. هنگامی که عدد رینولدز دورانی از 5000 تا 70000 تغییر میکند، شرایط جریان کاملا آشفته است و گردابههای تیلور بین استوانههای هم مرکز ظاهر میشوند. درحالی که حبابهای هوا و جریان محوری از قسمت پایینی سامانه داخل فضای حلقوی تزریق میشوند، گشتاور اعمالی روی استوانهی داخلی دوار و رفتار حبابها اندازهگیری میشوند. به منظور جلوگیری از خصوصیات سطحی نامشخص و ایجاد توزیعی از حبابهای با اندازهی تقریبا یکسان، از آب مقطر استفاده میشود. قطر حبابها به کمک فرایند پردازش تصویر اندازهگیری میشود. نتایج نشان میدهند که جریان محوری در غیاب حبابها سبب کاهش دراگ اصطکاکی میشود. علاوه براین مشاهده میشود که جریان محوری اثر مثبت حبابها را روی کاهش دراگ بهبود میبخشد. در این حالت کاهش دراگی در حدود 28% بدست آمده است که با افزایش عدد رینولدز دورانی کاهش مییابد.https://mej.aut.ac.ir/article_461_af1ebb2780d7e9e6e089977782addaa1.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823An Air Zonal Model for Predicting Air Flow, Temperature Distribution and Humidity Distribution in Buildingsپیش بینی جریان هوا، توزیع دما و توزیع رطوبت در یک ساختمان با استفاده از روش ناحیه ای هوا475746210.22060/mej.2015.462FAمحمد رضاقدرتیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانعزیزعظیمیاستادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایرانمهدیمعرفتدانشیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانJournal Article20121018The design of air-conditioning systems for energy saver buildings relies on fast and accurate methods able to predict the details of the indoor environment. In this paper, it is shown that the air zonal method is able to quickly assess the indoor environment quality. The zonal method is based on energy and mass balance equations in macroscopic volumes. Zonal models use a coarse grid and balance equations, state equations, hydrostatic pressure drop equations and power law equations. The aim of this paper is to study the simulation of temperature and humidity distributions through a large horizontal opening in a room with mixed ventilation by means of air zonal method and the results are compared to Computational Fluid Dynamics (CFD) calculations and experimental data. It has been shown that for the simple rectangular geometries, the air zonal method gives reasonably an accurate air temperature and humidity results in engineering applications even for the whole year.طراحی سیستم های تهویه مطبوع برای بهینه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها به روشهای سریع و دقیقی نیاز دارد که بتوانند جزئیات هوا در داخل ساختمان را پیش بینی کنند. در این مقاله نشان می دهیم که روش ناحیه ای هوا می تواند کیفیت هوا در محیط های داخلی را با سرعت و دقت مناسب بصورت منطقه ای محاسبه کند. مدل ناحیه ای هوا براساس بالانس جرم و انرژی در حجم های ماکروسکوپی توصیف می شود. این مدل از معادلات بالانس، معادله حالت، معادله افت فشار هیدرواستاتیک و معادله نیرو (که از معادله بالانس اندازه حرکت بدست می آید) در شبکه های درشت استفاده می کند.<br /> در این مقاله یک فضای نمونه شامل دو اتاق که توسط یک دریچه افقی با هم ارتباط دارند و بصورت طبیعی و اجباری تهویه می شوند، با استفاده از روش ناحیه ای هوا شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از روش عددی و تجربی با هم مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که برای هندسه های ساده این روش توزیع دما و رطوبت در محیط های داخلی را با دقت قابل قبول در طراحی های مهندسی حتی برای مدت یک سال پیش بینی می کند.https://mej.aut.ac.ir/article_462_914e17df079b901d58034596b4306cf0.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Parametric Investigation of the Role of Contributing Factors on Thermal Comfort and Inhaled Air Quality for a Room with Stratum Ventilationبررسی پارامتری نقش عوامل مؤثر بر آسایش حرارتی و کیفیت هوای استنشاقی در یک اتاق با تهویه لایهای596746310.22060/mej.2015.463FAغلامرضامولائی منشاستادیار، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایرانJournal Article20120311Stratum ventilation method is the most promising option for reducing energy consumption of ventilation systems in near future. In this method, which is currently implemented in some modern countries, the ventilation of only a stratum of indoor space in which occupants’ head and chest are located, is pursued. In the current study, 17 stratum ventilated cases with a manikin sited behind a desk and with different manikin’s sitting locations, outlet positions and contaminant source locations are numerically modeled. To investigate the effects of sitting location, outlet position, and contaminant source location on thermal comfort and inhaled air quality, a parametric study with four different evaluation indexes is performed. The results of this study can help improve the design and performance of stratum ventilation systemsدر حال حاضر جدیترین گزینهی پیش رو برای کاهش مصرف انرژیِ سیستمهای تهویه، استفاده از روش تهویه لایهای میباشد. در این روش که تاکنون در برخی کشورهای پیشرفته با موفقیت امتحان شده است، بر تهویهی تنها لایهای از اتاق که سر و سینهی افراد در آن قرار میگیرد، تمرکز میشود. در این پژوهش 17 نمونه اتاق با هندسهی یکسان شامل یک آدامک به همراه برخی تجهیزات اداری که همگی به این روش تهویه میگردند، به صورت عددی مدلسازی شدهاند. با محاسبهی چهار شاخص کمّی ارزیابی برای تمامی نمونهها، طی یک بررسی پارامتری نقش محل دریچهی خروجی، موقعیت استقرار ساکنان و موقعیت منبع آلاینده بر آسایش حرارتی و کیفیت هوای استنشاقی مورد بررسی قرار گرفته است. بدیهی است که نتایج این پژوهش میتواند کمک شایانی به ارتقا طراحی سیستمهای تهویه مطبوع لایهای نماید.https://mej.aut.ac.ir/article_463_fd0720c6dfcc74afa424be2444ebcc6c.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Immersed Boundary–Thermal Lattice Boltzmann Method with Sharp Interface: Heat Transfer of Non-Newtonian Fluid over a Cylinderروش مرز غوطهور– شبکه بولتزمن حرارتی با الگوریتم میانیاب شارپ: انتقال حرارت سیال غیرنیوتنی از سیلندر698046410.22060/mej.2015.464FAامینامیری دلوئیدانشجوی دکتری، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانمحسننظریاستادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانمحمدحسنکیهانیاستاد، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانJournal Article20140417In the current study, the problem of heat transfer in non-Newtonian fluid flow over a cylinder has been simulated using the Immersed Boundary – thermal lattice Boltzmann method and direct forcing algorithm. The sharp interface scheme isused to transfer the values of velocity and temperature between the fluid Eulerian and boundary Lagrangian nodes. In order to consider the effects of both discrete grid and boundary forces (thermal forces), the split-forcing lattice Boltzmann method is developed for non-Newtonian power-law fluids. A simple technique for calculating the Nusselt number based on the sharp immersed boundary method is extracted. Heat transfer of different fluid regimes consist of steady and unsteady flow in wide ranges of Reynolds numbers (20<Re<80) and power-law indices (0.6<n<1.4) has been investigated. It is found that the increment of the shear-thinning and shear-thickening behavior of the fluid leads to an increase and decrease of heat transfer rate of immersed body, respectively. In future studies, the proposed algorithm will be used as a suitable method for thermal modeling of moving bodies in non-Newtonian fluids.در مطالعه حاضر، مساله انتقال حرارت در سیال غیرنیوتنی گذرنده از روی یک سیلندر دایروی با استفاده از روش ترکیبی مرز غوطهور- شبکه بولتزمن حرارتی و طرح اعمال نیروی مستقیم مورد بررسی قرارگرفته است. الگوریتم میانیابی شارپ به منظور تبادل مقادیر دما و سرعت بین گرههای واقع در دامنه سیال و نقاط روی مرز مانع استفاده شده است. به منظور در نظر گرفتن همزمان اثرات گسستگی شبکه و عبارت نیرویی (یا حرارتی) ناشی از وجود مرز داغ، روش اعمال نیروی چندگانه برای سیالات غیرنیوتنی توانی توسعه داده شده است. یک روش ساده برای محاسبه عدد ناسلت بر مبنای پارامترهای محاسبه شده در روش مرز غوطهور شارپ استخراج گردیده است. انتقال حرارت در رژیمهای مختلف جریان شامل جریانهای پایا و ناپایا در محدوده وسیعی از اعداد رینولدز (80> Re >20) و شاخصهای مدل سیال غیرنیوتنی توانی (4/1> n > 6/0) بررسی شده است. مشخص گردید که با افزایش خواص رقیق برشی و ضخیم برشی در سیالات به ترتیب افزایش و کاهش نرخ انتقال حرارت از مرز غوطهور را شاهد خواهیم بود. الگوریتم اعتبار سنجی شده حاضر در آینده میتواند به عنوان ابزاری مناسب به منظور بررسی حرکت اجسام متحرک در سیالات غیر نیوتنی مورد توجه قرار گیردhttps://mej.aut.ac.ir/article_464_f0327c14610b8b878150e70252963ff7.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Numerical investigation of Joule heating effects on electroosmotic flow through a microchannel with triangular cross-sectionمطالعه عددی اثرات گرمای ژول بر جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرا با سطح مقطع مثلثی819046510.22060/mej.2015.465FAمحمد مهدیافسریدانشجوی کارشناسی ارشد، ،دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایرانسید علیمیربزرگیاستادیار گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایرانJournal Article20120114In this paper, numerical investigation of Joule heating effects on the electroosmotic flow through a microchannel with the triangular cross section and constant wall temperature have been presented. The energy equation for the temperature distribution, Navier–Stokes equation for the velocity distribution and a Poisson equation for the electric potential distribution have been solved by using the finite-volume method in a system curvilinear coordinates. Thermophysical properties such as the dynamic viscosity and electric conductivity vary with temperature. The results show that by increasing the Joule number, the temperature, velocity and mass flow rate increase with constant EDL number. With constant Joule number, the increments of EDL number causes the mass flow rate to increase. Mean temperature and velocity reduced by increasing the angle between sides and base of the cross-section in the particular Joule number.در مقاله حاضر اثرات گرمای ژول بر جریان الکترواسمتیک درون یک ریزمجرا با سطح مقطع مثلثی شکل و دیواره دما ثابت به روش عددی بررسی شده است. معادله انرژی برای توزیع دما، معادله ناویر استوکس برای توزیع سرعت و یک معادله پواسون برای توزیع پتانسیل الکتریکی به روش حجم محدود در مختصات عمومی حل شدهاند. در عین حال خواص ترموفیزیکی سیال نظیر لزجت دینامیکی و رسانندگی الکتریکی تابع تغییرات دما در نظر گرفته شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش عدد ژول موجب افزایش دما، سرعت و دبی در عدد ایدیال ثابت میشود. در یک عدد ژول ثابت، افزایش عدد ایدیال موجب افزایش دبی میشود. با افزایش زاویه بین ساقها و قاعده در یک عدد ژول معین، دمای میانگین و سرعت میانگین کاهش مییابند.https://mej.aut.ac.ir/article_465_2e596612932ca5dc7014c6cd6a19c65a.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823The Comparison between Al2O3/water and CuO/water nanofluids experimental heat transfer performance inside triangular ductمقایسه نتایج تجربی انتقال حرارت نانوسیالات آب/Al2O3 و آب/CuO در کانال مثلثی متساوی الاضلاع در شار حرارتی ثابت دیواره919946610.22060/mej.2015.466FAسعیدزینالی هریساستادیار داوشکد م ىُدسی داوشگا فردیسی مش دُ ایرانزهراعدالتیکارشىاسی ارشد داوشکد م ىُدسی داوشگا فردیسی مش دُ ایرانسید حسیننوعیاستاد داوشکد م ىُدسی داوشگا فردیسی مش دُ ایرانJournal Article20110317Experimentally and numerically investigation of triangular ducts heat transfer is very important for many heating and cooling systems because of their very low pressure drop. But/ Nevertheless , this non-circular duct has very bad heat transfer performance. In the present study, the heat transfer performance of triangular ducts using nanofluid as heat transfer media is experimentally investigated. Nanofluid (which is the stable suspension of nanoparticles inside base fluid) is a new kind of heat transfer fluid and has very good potential for the heat transfer enhancement. Two kinds of nanofluid (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/water and CuO/water) produced and injected to the experimental set up, and the Nusselt number and heat transfer coefficients of these nanofluids are determined experimentally and compared with each other. The result expressed that Cuo/water presents better heat transfer performance compared to Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/water nanofluid.بررسی انتقال حرارت جابجایی در کانال های غیر دایره ای جهت استفاده در کاربردهای گرمایشی و سرمایشی بسیار مهم است. انتقال حرارت در این کانال ها پایین بوده ولی افت فشار کمتری نسبت به کانال های دایره ای دارند. در میان کانال های غیر دایره ای، کانال های مثلثی افت فشار کمتر و البته انتقال حرارت نامناسب تری را نشان می دهند. یکی از راه های بهبود انتقال حرارت این مقاطع افزودن نانو ذرات به سیال پایه آب است. در این مقاله انتقال حرارت مقطع مثلثی متساوی الاضلاع با افزودن نانو ذرات Al<sub>2</sub>O3 و CuO به سیال پایه آب مقطر به صورت تجربی بررسی شده است. مطابق داده های بدست آمده ضریب انتقال حرارت تجربی نانوسیالات مورد استفاده بیشتر از ضریب انتقال حرارت تجربی آب مقطر است.. جهت مقایسه انتقال حرارت نانوسیالات آب/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> وآب/CuO در کانال مثلثی نمودارهای مربوط به عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی رسم شده است که بیانگر افزایش این مقادیر با عدد پکلت و کسر حجمی نانو سیال است. در ضمن عدد ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی برای نانو سیال آب/CuO مقادیر بیشتری را نسبت به نانو سیال آب/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> نشان می دهندhttps://mej.aut.ac.ir/article_466_040e80ad1f4aa4c1ca4467e1b43aae77.pdfدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603247120150823Theoretical and Experimental Analysis of Asbestos Phenolic Ablative Insulationتحلیل حرارتی نظری و تجربی عایق فداشونده آزبست-فنولیک10110946710.22060/mej.2015.467FAآرشاسماعیلیدانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایرانسعودناصریکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر ، تهران، ایرانJournal Article20130321One of the major challenges in high-speed flights is aerodynamic heating. This is why thermal protection system (TPS) is being used. One of the main components of TPS is ablative insulation. In present study, one-dimensional theoretical and experimental analysis of ablative insulations have been done. Phenolic resins with maximum thermal destruction efficiency are being used in charring ablative insulations. When an ablative insulation is exposed to heat flux, its surface gets warmer and as the destruction begins, it produced gases to go out and do cooling. Governing equations of these phenomena have been discretized by the finite difference method and have been solved transient and implicitly. Thermophysical properties have been evaluated by nominal curves and Pyrolysis constants have been obtained by / through the thermochemical reactions. Validation of numerical solution has been done by oxy-acetylene test. By increasing the time, the difference between numerical and experimental results increases. One reason for difference between results could be 1D-modeling, where all of the actual 3D energy is accumulated in one dimension in the numerical solution. Nonetheless, there is good agreement between numerical and experimental results and the average of absolute errors is 7.54%.یکی از چالشهای مهم مهندسی که در سامانههای پرواز سرعت بالا وجود دارد، گرمایشآئرودینامیک است. به همین دلیل در این سامانهها از سیستم حفاظت حرارتی استفاده میشود. یکی از اجزای اصلی این سیستمها، عایقهای فداشونده است. در پژوهش حاضر تحلیل نظری و تجربی عایق آزبست فنولیک به صورت یکبعدی انجام شده است. رزینهای فنولیک با بیشترین بازده تخریب حرارتی بطور وسیعی در عایقهای فداشونده زغال گذار استفاده میشوند. وقتی یک عایق فداشونده با شار حرارتی مواجه میشود سطح آن گرم شده و پس از آن با شروع تخریب، گازهای تولیدشده و خروجی از زغال، عمل خنکسازی را انجام میدهند. معادلات حاکم بر این پدیده با استفاده از روش اختلاف محدود گسستهسازی و به صورت ضمنی و گذرا حل شدهاند. برای مقداردهی خواص ترموفیزیکی از گرافهای اسمی و برای مقداردهی ثوابت پیرولیز از واکنشهای ترموشیمی استفاده شده است. صحتسنجی حل عددی با استفاده از آزمون اکسیاستیلن انجام شده است. با گذشت زمان اختلاف بین نتایج آزمون و حل عددی افزایش مییابد که دلیل آن میتواند مدل یکبعدی و جمعشدن کاذب انرژی دو بعد مدلنشده در بعد مدلشده باشد. با این حال نتایج حل عددی و آزمون تجربی همخوانی خوبی دارند و میانگین قدر مطلق خطا 54/7% است.https://mej.aut.ac.ir/article_467_093490b8c9eec409fe2e73e6604c4070.pdf