دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental Investigation of Flow Around a 3D Square Cylinder Using Five-hole Probe and Neural Networks Methodبررسی عددی و تجربی اثر صلبیت بر روی عملکردآیرودینامیکی کسکید کمپرسور محوری31085210.22060/mej.2016.852FAرضاافتخاریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران، ایرانرضاتقوی زنوزدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم وصنعت ایران، تهران، ایرانسید محمد نیماشجاعیدانشکده مکانیک و هوافضا، دانشگاه ازاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایرانJournal Article20110531In the present research, axial compressor blade cascade was analyzed by using numerical and experimental methods. The model includes three rotor blades of an axial compressor having the same geometry and profile of NGTE 10C4/30C5 aligned parallel with a ratio of chord length to the blade pitch (rigidity) 0f 0.8-1.2. The experiments were done in a subsonic wind tunnel. Before the tests, some reforms in the output of the wind tunnel were designed to install a new test section, suitable for cascade testing. The necessary considerations are made to let a hot-wire probe to go through the wind tunnel’s wall move on the surface of the blades. The suction surfaces and pressure of the test blade have been equipped to the suitable tapping of the pressure to be connected through the connector hoses to the pressure transducers. Different situations between the blades were performed and at any stage of testing, the suction surface velocity and pressure profiles were measured in different longitudinal situations and distribution of surface pressure. Parallel with the experiments, the numerical analysis for different modes has been performed and the results were compared to experimental data. Combining the results of CFD and experimental measurements gives us a powerful tool for simulation, design and improvement.در کار تحقیقاتی حاضر کسکید یک کمپرسور محوری مورد تحلیل عددی و آزمایشگاهی قرار گرفته است. مدل شامل 3 پره روتور یک کمپرسور محوری است که دارای هندسه و پروفیل یکسان NGTE 10C4/30C5 بوده و به صورت موازی با نسبت طول وتر به گام پره یا مقدار صلبیت 2/1 و 8/0 مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایشات در یک تونل باد مادون صوت دمشی صورت گرفته است و قبل از انجام آن، اصلاحات در قسمت خروجی تونل باد جهت نصب قسمت محفظه آزمون جدید، مناسب برای تست کسکید، طراحی و سپس ساخته شده است. تدابیر لازم نیز برای امکان عبور پراب سیم داغ از جداره تونل باد و حرکت آن بر روی سطح پره اتخاذ شده است. سطوح مکش و فشار پره مورد تست به تپینگهای فشار مناسب مجهز شده است تا از طریق شیلنگهای رابط به ترنسدیوسرهای فشار متصل گردند. آزمایشات در موقعیت فاصلههای مختلف بین پرهها انجام پذیرفته و در هر مرحله از تست، پروفیل سرعت روی سطوح مکش و فشار در موقعیتهای طولی مختلف و توزیع فشار سطحی اندازهگیری شده است. به موازات انجام آزمایشات، تحلیل عددی جریان نیز برای حالتهای مختلف انجام شده و نتایج حاصل با هم مقایسه شده است. ترکیب نتایج حاصل از دینامیک سیالات عددی و اندازه گیریهای آزمایشگاهی ابزار قدرتمندی برای شبیهسازی، طراحی و بهینهسازی را در اختیار قرار داده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Numerical Investigation of Flow past a Circular Cylinder beneath a Free Surface with Volume of Fluid Methodبررسی عددی جریان عبوری از یک استوانه ی دایره ای زیر سطح آزاد با روش حجم سیال111875110.22060/mej.2016.751FAسید مصطفیحسینعلی پوردانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه انرژی، آب و محیط زیست، دانشگاه علم و صنعت ایراننویدحاجی غفوری بوکانیدانشکده مهندسی مکانیک، آزمایشگاه انرژی، آب و محیط زیست، دانشگاه علم و صنعت ایرانJournal Article20141215In this paper, flow through a fixed two-dimensional circular cylinder beneath of a free surface at various gap ratios at Reynolds number of 180 and Froude number of 0.2 is numerically investigated. Continuity and momentum equations is resolved with control volume method by commercial software Ansys Fluent 14.00. For the low Froude number case (i.e., gravity-dominated), the results obtained are similar to those for flow past a cylinder close to a no-slip boundary, so that similar vortex shedding mechanism can be observed. As the distance between the surface and the cylinder is reduced, the Strouhal number, as measured from the time varying lift, increases to a maximum at a gap ratio of 0.70. Further gap reduction leads to a rapid decrease in the Strouhal number, with shedding finally ceasing altogether at gap ratios below 0.16. The agreement between the results for a free surface and a no-slip boundary suggests that the mechanism behind the suppression of vortex shedding is common to an adjacent no-slip boundary. In this research, Lift coefficients and velocity contours for various gap ratios has been investigated, also the effect of free surface on flow hydrodynamic for low Froude number s is considered.در این تحقیق، جریان گذرنده از یک استوانه ی دایره ای دوبعدی ثابت، نزدیک یک سطح آزاد در عدد رینولدز 180 و عدد فرود 0.2 در نسبت فاصله های گوناگون از سطح آزاد سیّال، بطور عددی بررسی شده است. برای شبیه سازی سطح آزاد از روش حجم سیّال استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم و کسر حجمی با روش حجم محدود توسط کد تجاری فلوئنت حل شده اند. برای اعداد فرود پایین که نشان دهنده ی تأثیر غالب گرانش و تغییر شکل ناچیز سطح آزاد هستند، نتایج دارای شباهت های بسیاری با مسئله ی جریان حول استوانه نزدیک یک دیواره ی بدون لغزش است، بگونه ای که مکانیزم رهایش گردابه ی یکسانی برای آنها می توان پیش بینی نمود. زمانیکه فاصله ی بین استوانه و سطح آزاد کاهش می یابد، عدد استروهال در نسبت فاصله ی 0.7 به حدّاکثر مقدار خود می رسد، کاهش بیشتر نسبت فاصله، موجب کاهش عدد استروهال شده، در نسبت فاصله ی 0.16 اساساً پدیده ی رهایش گردابه به حدّاقل مقدار ممکن می رسد. در این تحقیق به بررسی کانتورهای سرعت، فشار و ضرایب آیرودینامیکی در نسبت فاصله های مختلف پرداخته شده، تأثیر سطح آزاد سیّال بر هیدرودینامیک جریان در اعداد فرود پائین مطالعه شده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental and Numerical Investigation of Aerodynamic Performance of a Star-Shaped Damaged Wingمطالعه تجربی و عددی اثر صدمه ستارهای شکل بر عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد192874110.22060/mej.2016.741FAسهیلاعبدالهیپورپژوهشگاه هوافضا ،وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانمحمودمانیدانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانJournal Article20160118In this paper the flow on a finite wing with star damage is numerically and experimentally investigated to understand the influences of damage on the aerodynamic characteristics of wing. To study the effects of different span positions, the damage was considered in tip, middle and root position of the wing span. The wing model of studies is a section of NACA 641-412 asymmetric airfoil with 200mm chord and 800mm span. The aerodynamic coefficients and their increments due to damage were extracted and the results were compared to each other and also to the experimental results. The flow visualization of flow over the damaged wing has been done with pain technique to make evident the flow structure on the model and to understand the influences of damage on the flow. For better understanding of the ability of numerical modeling prediction of aerodynamic performance of a damaged wing, the flow around the wing was numerically analyzed and was validated with the experimental results. A star damage with area about 1% of the wing, can decrease the lift coefficient about 6% and increase the drag coefficient about 15.7% compared with undamaged wing. The star damaged wing also experiences more negative pitching moment coefficient. The results of damage in different locations showed that the damage near to wing tip has less impact on decrement of aerodynamic efficiency.<br /><br /> For better understanding of the ability of numerical modeling prediction of aerodynamic performance of a damaged wing, the flow around the wing was numerically analyzed and was validated with the experimental results. A star damage with area about 1% of the wing, can decrease the lift coefficient about 6% and increase the drag coefficient about 15.7% compared with undamaged wing. The star damaged wing also experiences more negative pitching moment coefficient. The results of damage in different locations showed that the damage near to wing tip has less impact on decrement of aerodynamic efficiency.این مقاله عملکرد آیرودینامیکی بال یک پهپاد را که توسط برخورد یک جسم مانند گلوله جنگی دچار صدمه شده است، با دو روش شبیهسازی عددی و تجربی مورد مطالعه قرار میدهد. به منظور شبیهسازی اثر برخورد گلوله و ایجاد گوشههای تیز در صدمه واقعی، از یک حفره ستارهای شکل برای شبیهسازی صدمه استفاده شده است. مقطع بال مورد مطالعه، ایرفویل نامتقارن با شمارة NACA 641-412 در نظر گرفته شده است. در این تحقیق، اثر موقعیت صدمه در راستای دهانه بال در سه مکان مختلف سر، میانه و ریشه بال بر روی عملکرد آیرودینامیکی بال تحت زوایای حمله مختلف مطالعه شده است. در بخش تجربی این مقاله مشخصات جریان عبوری از روی بال و صدمه، با تکنیک رنگ استاندارد آشکارسازی شده و اثرات آن بر ضرایب آیرودینامیکی ارائه شده است. به منظور بررسی قابلیت حل عددی در پیشبینی عملکرد آیرودینامیکی بال صدمهدیده، جریان اطراف بال به صورت عددی تحلیل شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی و مقایسه شده است. در نتایج آشکارسازی جریان، یک جریان جت قوی و دو گردابه با چرخش خلاف جهت، متصل به صدمه ستارهای شکل، در سطح مکش بال مشاهده میشود. نتایج نشان میدهد صدمه ستارهای که مساحت آن حدود 1 درصد مساحت کل بال است میتواند ضریب برآی بال را حدود 6 درصد در مقایسه با بال سالم کاهش و ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث میشود بال ضریب ممانپیچشی منفیتری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکانهای مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.<br /><br />ضریب پسا را حدود 7/15 درصد نسبت به بال سالم، افزایش دهد. همچنین صدمه باعث میشود بال ضریب ممانپیچشی منفیتری را تجربه کند. نتایج صدمه در مکانهای مختلف نشان داد که صدمه در نزدیک نوک بال تأثیر کمتری بر کاهش کارایی آیرودینامیکی بال دارد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Numerical Study of a Wall-Impinging jet on a Flat Plateمطالعه ی عددی فواره ی گاز برخوردی به یک صفحه ی تخت294272910.22060/mej.2016.729FAعلینصیری طوسیدانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایراناردلانحیدریدانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانعلیرضاحاج علی محمدیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایرانJournal Article20150601In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode, mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown, hence, study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work, a numerical model for simulating helium impinging jet behavior, injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software and validated using existing experimental results. The validated numerical model then was used to study the effects of Pressure ratio, engine rpm and injection timing on methane-air mixture formation in EF7 direct injection engine. Results showed that SST k-ω turbulence model predicts the impinging jet penetration depth much better than k-ε model. Also jet tip penetration would increase with increasing the pressure ratio, but decreases with increasing engine rpm unlike the injection in atmospheric condition. Our study showed that the injection timing can affect the jet penetration, depending on the other engine conditions such as pressure ratio or engine rpm.<br />In direct injection gaseous fueled engines and during their homogeneous combustion mode, mixture formation is controlled by impinging of fuel jet on piston crown, hence, study of impinging jets can improve development of this type of engines. In the present work, a numerical model for simulating helium impinging jet behavior, injecting in an open environment was conducted by using Ansys Fluent software aاز آنجا که در موتورهای تزریق مستقیم گازسوز، در حالت احتراق همگن، شکل گیری مخلوط در اثر برخورد فواره با سطح پیستون متحرک انجام می شود، مطالعه شکل گیری مخلوط در اثر برخورد با دیواره متحرک اهمیت زیادی در توسعه اینگونه موتورها دارد. در تحقیق حاضر با استفاده از نرم افزار Ansys Fluent رفتار فواره ی گاز برخوردی با صفحه ی تخت در هوای اتمسفر شبیه سازی شده و با استفاده از نتایج تجربی موجود، نتایج شبیه سازی عددی انجام گرفته صحه گذاری گردید. در ادامه با توجه به شبیه سازی های انجام گرفته تأثیر پارامترهایی چون نسبت فشار، دور موتور و زمان شروع تزریق روی شکل گیری مخلوط سوخت و هوا در محفظه ی بسته و شرایطی مشابه کورس تراکم موتور ملی EF7 مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که مدل آشفتگی SST k-ω نسبت به مدل k-ε در پیش بینی عمق نفوذ گاز بعد از برخورد به دیواره به طور قابل توجهی بهتر عمل می کند. همچنین افزایش نسبت فشار باعث افزایش عمق نفوذ سوخت تزریق می شود، اما افزایش دور موتور برخلاف تزریق در محیط باز، در محیط بسته و کورس تراکم سبب کاهش عمق نفوذ گاز می شود. همچنین زمان انجام تزریق در یک موتور، بسته به شرایط دیگر از جمله دور موتور، فشار پاشش و مدت زمانی که پاشش صورت می گیرد می تواند سبب کاهش یا افزایش عمق نفوذ شود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental and numerical investigation of fabric permeability on drag of conventional parachuteمطالعه عددی و تجربی اثر نفوذپذیری پارچه بر پسای یک چتر فرود435084810.22060/mej.2016.848FAایمانلاریبیپژوهشگاه هوا فضای وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانفائزهراثی مرزآبادیپژوهشگاه هوا فضای وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانفخریاعتمادیپژوهشگاه هوا فضای وزارت علوم، تحقیقات و فناوری، تهران، ایرانJournal Article20150717Drag is the principle criteria for parachute design. One of prevalent assumption in simulation of parachutes is simplifying the inflated parachutes by assuming that parachute's canopy is impermeable. In this research, the impact of this assumption in reducing the numerical simulation's accuracy was verified. Via applying the coefficients of Darcy's modified equation, resulted from the experiments carried out on canopy's fabric, the numerical simulation of a simplified canopy was performed. Regarding permeability and its effects on flow regime, accuracy in simulation increased and drag coefficient sank to 24% reduction in comparison with impermeable canopy.<br />In experimental test on both permeable and impermeable semi-spherical canopies in low-speed wind tunnel, drags in both cases were measured. Considering the geometry of inflated canopy in the wind tunnel test, numerical simulation was accomplished while regarding the canopy's permeability and results were compared to experimental test.<br />Comparison of the results of permeable and impermeable canopies including drag, pressure profiles and flow lines indicates the significance of observing permeability in parachute's numerical simulation.معیار اصلی طراحی چتر مقدار نیروی پسا تولیدی است. از فرضیات متداول در مدلسازی چترها سادهسازی هندسی چتر پرباد شده و فرض نفوذناپذیری برای کانوپی چتر است. در این پژوهش تأثیر این فرض در کاهش صحت مدلسازی عددی بررسی شد و با اعمال ضرایب معادله اصلاح شده دارسی از نتایج آزمایش انجام گرفته بر روی پارچه کانوپی، شبیهسازی عددی یک نمونه کانوپی سادهسازی شده انجام شد. با در نظر گرفتن نفوذپذیری و اثرات آن بر حوزه جریان، صحت شبیهسازی عددی بالاتر رفت. در نظر گرفتن فرض نفوذپذیری موجب کاهش 24 درصدی ضریب پسا نسبت به کانوپی نفوذناپذیر شد.<br />با آزمایش یک کانوپی نیمکروی نفوذپذیر و نفوذناپذیر درون تونل باد سرعتپایین، پسای تجربی چتر اندازهگیری شد. با استخراج هندسه کانوپی پرباد شده از آزمایش تونلباد، مدلسازی عددی با در نظر گرفتن نفوذپذیری کانوپی انجام گرفت و نتایج با آزمایش تجربی صحت سنجی شده است.<br />در مقایسه نتایج مدلسازی کانوپی نفوذناپذیر و نفوذپذیر، مقدار نیروی پسا، تفاوت توزیع فشار و خطوط جریان پیرامون کانوپیها بیانگر میزان اهمیت در نظر گرفتن نفوذپذیری در شبیهسازی عددی کانوپی چتر است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Partially Submerged Propeller Analysis in Open Water Condition by Developing Boundary Element Method Based on Potentialآنالیز عددی پروانه نیمه مغروق در حالت آب آزاد با استفاده از توسعه روش المان مرزی بر پایه جریان پتانسیل516666210.22060/mej.2016.662FAاحسانیاریدانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانحسنقاسمیدانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانJournal Article20150805Since the design algorithm of partially submerged propeller (PSP) is under the influence of the various geometrical and physical parameters; so a new convenient method and numerical tools is required to flow analysis on propeller and consider the effect of all parameters simultaneously. The aim of this study is the development of boundary element method (BEM) based on potential for PSP analysis under open water condition. Using the concept of material derivative and kinematic boundary condition, a BEM algorithm has been developed to analyze the growth, development and change in thickness of ventilation-cavitation regimes in both chord and radial directions on wide range of advance velocity coefficients. Based on the obtained results, in the high advance coefficients there are very good conformity between the values obtained from the numerical simulation compared with experimental data and observations. This adaptation is reduced by reducing the value of advance coefficient. For the low advance coefficients ((J<0.4)) due to the intense eddy shedding (according to experimental results), oscillation of the ventilated surface end is effective on the propeller wake and is the cause of instability. While at the higher advance coefficients (J>0.4), hydrodynamic coefficients obtained from numerical results and efficiency of propeller compared with experimental measurements are desirable.با توجه به اینکه الگوریتم طراحی پروانه نیمه مغروق تحت تاثیر پارامترهای هندسی و فیزیکی زیادی مرتبط است؛ لذا نیاز به ارائه روش مناسب و ابزار محاسباتی است که با در نظر گرفتن اثر تغییر کلیه پارامترها، به تحلیل جریان بر روی پروانه بپردازد. هدف اصلی از مطالعه حاضر توسعه روش المان مرزی بر پایه پتانسیل جهت تحلیل پروانه نیمه مغروق در حالت ناپایا، تحت شرایط آب آزاد میباشد. به کمک مفهوم مشتق مادی و با استفاده از شرط مرزی سینماتیکی؛ قابلیت بررسی رشد، توسعه و تغییرات ضخامت ناحیه هوادهی-کاویتاسیونی در هر دو راستای کورد و شعاعی پره بصورت ناپایا در محدوده گستردهای از ضرایب پیشروی سرعت ایجاد شده است. بر اساس نتایج استخراج شده، در ضرایب پیشروی سرعت بالا انطباق بسیار خوبی بین مقادیر بدست آمده از شبیه سازی عددی در مقایسه با داده های تجربی و مشاهدات هوادهی وجود دارد. با کاهش ضریب پیشروی سرعت از میزان این انطباق کاسته میشود. در ضرایب پیشروی پایین (J<0.4) به علت ریزش شدید گردابهای (طبق نتایج تجربی) نوسان لبه فرار سطح هوادهی بر روی سطح دنباله پروانه تاثیرگذار بوده و سبب ایجاد ناپایداری میگردد. اما در ضرایب پیشروی بالا(J>0.4) انطباق ضرایب هیدرودینامیکی نیرو-ممان و بازدهی پروانه در مقایسه با نتایج تجربی مطلوب بوده و در محدوده دقت مناسبی می-باشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental Investigation of Flow Around a 3D Square Cylinder Using Five-Hole Probe and Neural Network Methodبررسی تجربی جریان پشت سیلندر مربعی سه بعدی با استفاده از کاوشگر پنج حفره و شبکه عصبی678272210.22060/mej.2016.722FAسعیدفتحیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانعلی اکبردهقاندانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانمجتبیدهقان منشادیمجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایرانعلیرضاموحدیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایرانJournal Article20151011In the present study, wake structure downstream a 3D square cylinder is experimentally investigated. The contours of mean velocity, total pressure, static pressure and vorticity are presented for the wake region. Five-hole probe is used for extracting the required wake properties and determining the flow structure. A novel neural network method is used for calibrating the five hole prob. The calibration map obtained by this method is compared with the conventional linear and 5th order polynomial surface fit algorithms. Based on the statistical parameters of calibration data, it is shown the neural network algorithm is more accurate and works faster than the other methods. Experimental results showed that with increasing the distance from the cylinder, tip and base vortices are weakened, the height of wake region decreases while its width increases simultaneously. The effects of free end shear layer on the flow structure are clarified in the results. Downwash flow from free end of cylinder and upwash flow from the bottom wall decrease the width of the wake region near top and bottom of cylinder in comparison with the mid-height region. The effect of free end shape of a finite square cylinder is also investigated. The shear layer separated from the free end plays an important role.در این مطالعه، ساختار جریان پشت سیلندر مربعی سه بعدی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت استخراج مشخصات فیزیکی ساختار جریان در عدد رینولدز 104 از یک کاوشگر پنج حفره استفاده شده و توزیع سرعت متوسط، فشار کل، فشار استاتیک، خطوط جریان و ورتیسیته ارائه شدهاند. برای کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره به جای استفاده از روشهای مرسوم کالیبراسیون، سیستمهای شبکه عصبی و به طور مشخص تابع اساسی شعاعی به کار گرفته شدهاند. با معرفی تعدادی از معیارهای آماری و با مقایسه روش مطالعه حاضر با روش درونیابی خطی و روش انطباق منحنی چند جملهای از مرتبه پنج، مشخص گردید تابع اساسی شعاعی دارای دقت مناسب و خطای کمتری در کالیبراسیون کاوشگر پنج حفره است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که گردابههای نوک و پایه سیلندر با افزایش فاصله از سیلندر ضعیفتر میگردند. افزایش اندازه ناحیه دنباله در صفحات عرضی در نزدیکی انتهای آزاد سیلندر کمترین مقدار خود و در قسمت میانی بیشترین مقدار خود را داراست. همچنین به اثر تغییر شکل انتهای آزاد سیلندر مربعی بر میدان فشار کل پشت سیلندر و بردارهای سرعت در صفحات مختلف پرداخته شدهاست. ملاحظه شده است که در سیلندر مربعی با انتهای آزاد نیمبیضوی، ارتفاع و پهنای ناحیه دنباله به طور قابل توجهی نسبت به سیلندر سه بعدی با انتهای تخت کاهش مییابد. نتایج به خوبی اثر لایه برشی جدا شده از انتهای آزاد سیلندر را بر مشخصات فیزیکی جریان نشان میدهند.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental Study of Fluctuation, Parameters and High-Order values of velocity in wake Region of a Model carبررسی تجربی نوسانات، پارامترها و مقادیر مرتبه بالای سرعت در دنباله یک مدل خودرو839285110.22060/mej.2016.851FAوحیدبرزنونیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایرانامیربک خوشنویسدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایرانJournal Article20141205Abstract: In spite of the fact that turbulence is one of the very old issues in the domain of fluid mechanics, it has been remained unresolved. In this paper is done the experimental investigated on the flow dynamics and the high-order parameters such as Flatness and skewness of wake of vehicle model also is shown The Frequency variations vortex formation at the maximum amplitude, strohal Number and Length scale Incorporation. All testing was performed aerodynamic Hakim Sabzevari University To measure the flow characteristics, the wind tunnel and a hot wire flow meter Made by Saba Frasnjsh is used. The maximum disturbances and nominal maximum speed of the device, respectively are, 0. 1% and 30 m / s. The results showed: Skewness values at lower altitudes are less than its values at higher altitudes that it has a reverse trend with increasing distance from the vehicle. Flatness values gradually decreased with increasing distance from the vehicle. The strohal number is often reduced by increasing the distance between car and trailer. And mixing length scale within the wake often has one or two maximum peaks. The wake of Trailer for near car locations to the trailer dosent have any Effect on the formation of the maximum peak is mixing length scale.در این پژوهش به بررسی تجربی دینامیک جریان و پارامترهای مرتبه بالای سرعت نظیر صافی (Flatness) و چولگی (Skewness) در دنباله یک مدل خودرو سواری به طور مستقل و حالتی که در دنباله یک مدل تریلر قرار دارد، پرداخته شده است. همچنین روند تغییر طول مقیاس اختلاطی، عدد استروهال، اثرات لایه های اختلاطی و گردابه ها در ایجاد ناهمسانی ها، در دنباله بررسی شده است. کلیه آزمایشات در آزمایشگاه آیرودینامیک دانشگاه حکیم سبزواری انجام شده است . به منظور شبیه سازی و اندازه گیری مشخصه های جریان جریان سیال از تونل باد مدار باز و دمشی استفاده شده است که حداکثر اغتشاشات اسمی و سرعت برای این دستگاه به ترتیب 0.1 % و m/s 30 می باشد.نتایج نشان داد: مقادیر چولگی در ارتفاعات پایین و نزدیک به زمین کمتر از مقادیر آن در ارتفاعات بالاتر است که این موضوع با افزایش فاصله از انتهای خودرو روند عکس دارد. مقادیر صافی نیز با افزایش فاصله طولی از انتهای خودرو به تدریج کاهش میابد. دنباله تریلر برای موقعیتهای نزدیک قرارگیری خودرو به تریلر تاثیری در محل شکل گیری قلههای ماکزیمم طول مقیاس اختلاطی ندارد. فرکانس در ماکزیمم دامنه و همچنین عدد استروهال در موقعیت قرارگیری X/L=1 به دلیل اغتشاش زیاد جریان کمترین مقدار را دارد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Experimental Evaluation of a Point Absorber Wave Energy Converter in a Laboratory Wave Tankارزیابی تجربی مبدل انرژی موج نوع جاذب نقطهای در استخر موج آزمایشگاهی9310075410.22060/mej.2016.754FAرضوانعالمیاندانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانروزبهشفقتدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانامیرمحمدخزاییدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانعبدالرضایوسفیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایرانJournal Article20150622Ocean wave is one of the renewable energy sources that can supply part of the world's energy needs and thus reduce the rate of consumption of fossil fuels and other non-renewable resources. Wave energy converters (WEC) are systems that extract electrical energy from sea waves. For achieving this technology, experimental modelling is of great importance. For hydrodynamically modelling this system and analysing its performance in different conditions, a wave tank is needed to apply sea circumstances to the system. In this study, we investigated experimentally a WEC which was made in Hydrodynamics, Acoustics and Marine propulsion Laboratory at Babol Noshirvani University of Technology. We evaluated the WEC for a wide range of waves in the wave tank. We presented wave characteristics by which the system had appropriate pitch motion and acceptable extracted electrical energy. Moreover, according to data obtained for WEC performance and annual energy diagram of the Caspian Sea, scales 1:5 and 1:6 are selected for making the WEC prototype. Selecting the scales of 1:5 and 1:6, extracted power from the prototypes are about 28 and 53 kilowatts, respectively.انرژی نهفته در دریا، یکی از انواع تجدیدپذیر انرژی است که استفاده از آن، امکان تأمین انرژی مورد نیاز بخشی از جهان و کاهش میزان وابستگی به سوختهای فسیلی و سایر منابع تجدیدناپذیر را فراهم خواهد آورد. مبدلهای انرژی موج، امکان استحصال انرژی را از امواج دائم دریا، فراهم مینمایند. در مسیر رسیدن به این فناوری، مدلسازی تجربی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در شبیهسازی تجربی، عملکرد سامانه در شرایط گوناگون دریا مورد ارزیابی قرار میگیرد که برای اعمال این شرایط به طور معمول از یک استخر موج بهره گرفته میشود. در این پژوهش، مدل آزمایشگاهی مبدل انرژی موج ساخته شده در آزمایشگاه هیدرودینامیک، آکوستیک و پیشرانش دریایی دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، در استخر موج این دانشگاه و برای بازهی وسیعی از شرایط امواج دریا، مورد مطالعه و ارزیابی تجربی قرار گرفته است. هدف نهایی بررسی حرکت پیچ سامانه میباشد که در این راستا با ثبت مشخصات امواجی که در آن سامانه با حرکت پیچ مناسب انرژی الکتریکی قابل قبولی تولید نموده است، در نهایت مقیاس مناسب برای ساخت مدل واقعی جهت بهکارگیری در دریای مازندران و میزان توان قابل استحصال از آن، شناسایی و معرفی شده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Reconstruction of Gappy Unsteady Flow Fields using Improved Reduced Order POD Model based on Temporal Decomposition Procedureتوسعه الگوی رتبه کاسته برای بازسازی داده های مفقود شده میدان های جریان ناپایا با استفاده از یک روند تجزیه زمانی10111272010.22060/mej.2016.720FAمحمد کاظممؤیدیآزمایشگاه پژوهشی دینامیک سیالات محاسباتی،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران0000-0003-4016-1557Journal Article20150614In this paper, the proper orthogonal decomposition method has been used for gappy data reconstruction of the unsteady incompressible viscous flow and calculation of related forces (such as aerodynamics coefficients). The present approach is based on combination of POD method and solution of an optimization problem to get a reduced order model. This model reconstructs missed data or incomplete snapshots with relevant accuracy and fast speed. Two kinds of model have used in this manner. In the first approach, a simple iterative approach is used to reconstruct of the relative missed or incomplete basis functions of snapshots ensemble. The Second method, which is proposed recently by the author, used a time advancing and domain decomposition method along time direction, for reconstruction of incomplete ensemble members with high missing percentage. Essential trait of this method is about application of step by step reconstruction of primary ensemble to reduce number of unknown variables and obtaining an accurate model to recover the missed data. The outcome results of two approaches have compared with direct simulation CFD data which are shown appropriate ability and good agreementدر این پژوهش از روش تجزیه متعامد بهینه جهت بازسازی میدان جریان تراکم ناپذیر ناپایای لزج حول سیلندر با دادههای مفقودشده یا تُنُک و محاسبة نیروهای وارد بر آن استفاده شدهاست. الگوی موردنظر ترکیبی از روش تجزیه متعامد بهینه همراه با حل یک مسألة بهینهسازی به منظور دستیابی به مدلی رتبهکاسته است که میتواند با دقّت مناسب و سرعت بالا، نقاط مفقودشده یا پایههای ناقص را بازسازی نماید. دو نوع کاربرد برای این روش در نظر گرفتهشده، در نوع اول روش برای بازسازی یک پایه از دسته نمایة مورد نظر با بهرهگیری از یک روش تکراری بکار گرفته شدهاست. نوع دوم روشی است بر مبنای نوع اول و در این مقاله پیشنهادشدهاست. در این روش با استفاده از تجزیه میدان جریان در راستای زمان و با بهرهگیری از یک فرآیند پیشروی زمانی پایههای ناقص دسته نمایة مورد نظر بازسازی میشوند. ویژگی این روش بهرهگیری از بهینهسازی و بازسازی گامبهگام دسته نمایة اصلی به منظور کاهش تعداد مجهولات و دستیابی به الگویی با دقت بالاتر در بازیابی دادههای مفقودشده میباشد. نتایج حاصل از هر دو مدل با دادههای حاصل از شبیهسازیهای عددی مستقیم مقایسه شده که دقّت بالا و تواناییهای مناسب هر دو روش را نشان میدهددانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Modeling of a Gas Pressure Increasing Station's Performance at the Design and off-Design Pointsمدلسازی عملکرد ایستگاه تقویت فشار گاز در نقطه طرح و خارج از نقطه طرح11312668110.22060/mej.2016.681FAحسنپارسادانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران0000-0002-3468-8419امینضیایی شهرکیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایراننادرمنتظریندانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانJournal Article20150216In this paper modeling of the turbocompressors of a gas pressure increasing station has been done at the design point and out of the design point. First the performance characteristics of the station have to be determined, after that with changing the physical properties of the inlet gas and changing the performance characteristics of the used setups with usage of their characteristic curves, the out of the design point modeling and analyses is done. To do this modeling, MATLAB and Aspen HYSYS softwares have been used parallelly. Thus the results of the codes that have been written in MATLAB software can be compared with the Aspen HYSYS software results. After the modeling is done working points of the station are determined. By determining the position of working points on the characteristic curves of the station setups, the equilibrium working range of the station is achieved. Thus in practice if the station's working point is near to this range, the efficiency of the station will be higher and problems like surge will not occur.در این مقاله مدلسازی عملکرد توربوکمپرسورهای یک ایستگاه تقویت فشار گاز در نقطه طرح و خارج از نقطه طرح انجام شده است، بدین صورت که ابتدا خواص عملکردی ایستگاه در نقطه ی طراحی تعیین شده، سپس با تغییر خواص فیزیکی گاز ورودی و همچنین تغییر خواص عملکردی دستگاه های به کار رفته، با استفاده از منحنی های مشخصه، عملکرد خارج از نقطه ی طرح ایستگاه بررسی و مدلسازی شده است. برای انجام این مدلسازی از دو نرم افزار متلب و اسپن هایسیس به طور موازی استفاده شده است تا بتوان مقایسه ای میان کدهای نوشته شده در نرم افزار متلب و نتایج حاصله از نرم افزار اَسپن هایسیس انجام داد. پس از انجام مدلسازی نقاط کاری ایستگاه مشخص شدهاند. با مشخص کردن محل قرارگیری این نقاط بر روی منحنی مشخصه اجزای ایستگاه، محدودهی تعادل کاری ایستگاه ترسیم میشود، بدین صورت که اگر ایستگاه در شرایطی کار کند که به این محدوده کاری نزدیک باشد، راندمان بهتری خواهد داشت و دچار مشکلاتی از قبیل سِرج نیز نمیشود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Modeling and Numerical Analysis of Sphere Packed Beds for cooling a Fusion Reactor Coreمدل سازی و تحلیل عددی جریان در بسترهای پر شده از گوی برای خنک سازی قلب راکتور گداخت12713671410.22060/mej.2016.714FAعطاالهربیعیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایرانامیر حسینکمالی نیادانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایرانکمالحداددانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایرانJournal Article20150802A vital challenge in fusion nuclear reactors is the heat removal through the embedded channels. Various methods have been employed to improve the reactor core cooling systems. One of the methods in this context is creating turbulence in the flow field by using the sphere packed beds. In the present study, the heat transfers in channels filled with spheres, as a technique to enhance the heat transfer coefficient, is investigated through numerical modelling. The spheres in the channel are assumed as a continuous porous media and domain coefficients are obtained by using the Ergun and the momentum conservation equations. Wall effect in porous media modelling is considered by employing the modified k-ϵ turbulent model. In comparison with the conventional numerical methods that requires high number of unstructured grid generation, the porous media numerical simulation demonstrates acceptable accuracy in obtaining flow field parameters including pressure drop and heat transfer coefficient. Meanwhile, it is concluded that a reduction of porosity results in an increase in pressure drop and heat transfer coefficient.یکی از چالش های مهم در راکتورهای گداخت هستهای برداشت حرارت به کمک کانالهای انتقال حرارت تعبیه شده میباشد. این موضوع سبب گردیده تا از روشهای مختلفی جهت بهبود خنکسازی راکتور استفاده شود. یکی از روشهای مورد مطالعه در این بخش، استفاده از مغشوشکردن هر چه بیشتر میدان جریان به کمک کانال پر شده از گوی میباشد. در کار حاضر شبیهسازی و تحلیل عددی انتقال حرارت در کانالهای پر شده از گوی، به عنوان راه حلی برای بالا بردن میزان ضریب انتقال حرارت، با استفاده از کد عددی در دسترس مورد بررسی قرار گرفته است. گویهای موجود در کانال به صورت یک جسم پیوستهی متخلخل فرض شده و ضرایب مربوط به جسم متخلخل با استفاده از معادلات اِرگون و معادلات بقای مومنتوم حاکم بر جسم متخلخل برای آرایشهای مختلف گویها در کانال، بدست آمده است. اثر دیواره در شبیهسازی جسم متخلخل بکمک مدلی اصلاحی برای مدل آشفتگی ϵk- در نظر گرفته شده است. مشاهده گردید که شبیهسازی عددی به کمک جسم متخلخل در مقایسه با کارهای عددی مرسوم که نیاز به تولید شبکه نامنظم و در عین حال تعداد سلول محاسباتی بالا دارند، میتواند با دقت مناسبی پارامترهای مختلف میدان جریان، اعم از افت فشار و ضریب انتقال حرارت را برای آرایشهای مختلف گوی در داخل کانال محاسبه نماید. همچنین مشاهده گردید با کاهش میزان تخلخل گویهای موجود در لوله مقدار افت فشار و ضریب انتقال حرارت افزایش پیدا خواهد کرد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Optimization of heat transfer and pressure drop in a solar air heater with ribbed surfaceبهینه سازی انتقال حرارت و افت فشاردر گرمکن هوای خورشیدی باسطوح دندانهدار13714671710.22060/mej.2016.717FAمحمدانصاریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانمجیدبازارگاندانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانJournal Article20150805Repeated ribs are used to enhance heat transfer in turbine blades and solar air heaters. The ribs have significant effect on the characteristics of heat transfer and fluid flow. Application of ribs enhances the heat transfer significantly, however simultaneously the pressure drop increases. As a result a balance must be made between the improvement in heat transfer and additional power to overcome the elevated pressure drop. In this study, the effect of ribs on the thermal performance of a flat plate solar air heater is investigated to find the optimum set of parameters in a flat plate solar air heater with ribbed surfaces. Genetic algorithm used to perform the optimization. The optimization carried out to meet two objectives, to attain higher thermal efficiency and to guarantee a practical temperature difference in the inlet and outlet of air flow. In a relatively large range of Reynolds numbers from 2300 to 25000, the fluid flow and heat transfer were evaluated. In order to validate the results, comparison has been made with available data in literature. It was found that the application of ribs improve the thermal efficiency about 10% in low air mass flows, however at higher air flow the additional power due to the pressure drop diminish the effect and even might decrease the efficiency.به منظور بهبود انتقال حرارت در پره توربینهای پیشرفته و گرمکن هوای خورشیدی از دندانههای تکرار شونده استفاده میشود. کاربرد این دندانهها در سطوح داخل کانال تاثیر قابل توجهی بر مشخصههای جریان سیال و انتقال حرارت دارد. وجود دندانهها انتقال حرارت را به طور چشمگیر بهبود میدهد، اما در عین حال بر افت فشار نیز موثر است. به همین علت نیاز است تا مقایسهای بین میزان بهبود انتقال حرارت و مقدار توان لازم برای به جریان درآوردن سیال در افت فشار متناظر انجام گیرد. در پژوهش کنونی تلاش شده است تا در یک گرمکن هوای خورشیدی از نوع صفحهای، مشخصات هندسی دندانهها برای رسیدن به بهترین بازده حرارتی بهینهسازی شود. برای بهینهسازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. بهینهسازی با دو هدف صورت پذیرفت. اول بازده حرارتی بالاتر که تاثیر همزمان انتقال حرارت و افت فشار را در نظر میگیرد. دیگر اینکه اختلاف دمای جریان هوای ورودی و خروجی مناسب کاربردهای عملی باشد. مدل ریاضی بر مبنای روابط انتقال حرارت توسعه داده شد. ضریب انتقال حرارت جابهجایی در کانال دندانهدار از روابط تجربی محاسبه شد. جریان در رینولدز بین 2300 تا 25000 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی موجود در شرایط مشابه مورد مقایسه و اعتبارسنجی قرار گرفت. مشاهده شد که بازده حرارتی گرمکن هوای خورشیدی در دبی جرمی پایین در حدود 10% بهبود مییافت. البته در دبی جرمی بالاتر به دلیل افزایش توان مورد نیاز جهت غلبه بر افت فشار، اثر دندانهها کاهش مییافت و حتی میتوانست باعث کاهش بازده نیز بشود.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Simultaneous estimation of thermophysical properties and convective boundary conditions of a sample room in Tehran using inverse analysisتخمین همزمان خواص ترموفیزیکی و ضرایب انتقالحرارت جابجایی یک اتاق نمونه در تهران در یک مساله محاسبه بار حرارتی-برودتی معکوس14716076610.22060/mej.2016.766FAزهراپولایی موزیرجیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دماوند، دماوند، ایرانعزیزعظیمیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اهواز، اهواز، ایرانسیامککاظم زاده حنانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایرانمحمدنجفیاستادیار مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهرانJournal Article20150713In this paper, the thermophysical properties and convective heat transfer coefficients of a sample room in Tehran have been estimated separately and simultaneously in an inverse heating-cooling calculation problem. So at first the thermal modeling of the room has been performed as a direct problem. In the direct problem, it is assumed that the thermophysical properties and boundary conditions are known. The governing equations for this problem are transient heat conduction equations in the walls with the combined convection and radiation boundary conditions and the consideration of radiation among the room internal walls’ surface, and also bulk model for energy conservation in the room. To solve numerically these equations, finite volume method has been employed. In addition, to discretize the equation of bulk model and sensitivity coefficients, a backward finite difference method has been used. Then, the parameter estimation technique based on conjugate gradient method has been used for the estimation of the unknown parameters including conductive heat transfer coefficient, volumetric heat capacity, and internal and external convective heat transfer coefficients by with/without noise in measured values. The results show that separate and simultaneous estimations of the parameters that affect the building energy and thermal load of the room are available using the parameter version of conjugate gradient method.در این مقاله، خواص ترموفیزیکی و ضرایب انتقالحرارت جابجایی یک اتاق نمونه در تهران، در یک مساله محاسبه بار حرارتی-برودتی معکوس بطور جداگانه و همزمان تخمین زده شدهاند. در این راستا، ابتدا مدلسازی حرارتی اتاق جهت محاسبه بار حرارتی-برودتی آن بعنوان مساله مستقیم با فرض اینکه خواص ترموفیزیکی و شرایط مرزی معلوم هستند، انجام گرفتهاست. معادلات حاکم بر این مساله، معادلات هدایت حرارتی گذرا در دیوارها به همراه شرایط مرزی ترکیبی جابجایی و تشعشع با در نظر گرفتن تشعشع بین سطوح داخلی دیوارهای اتاق و همچنین مدل تودهای برای بقای انرژی فضای اتاق هستند. برای حل عددی این معادلات از روش حجم محدود و همچنین برای حل عددی معادلات مربوط به مدل تودهای فضا و ضرایب حساسیت از روش گسستهسازی تفاضل محدود پسرو استفاده شدهاست. سپس از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج برای تعیین پارامترهای مجهول ضریب انتقالحرارت هدایت، ظرفیت حرارت کلی، و ضرایب انتقالحرارت جابجایی داخلی و خارجی با استفاده از مقادیر تجربی شبیهسازیشده با/بدون اغتشاش انجام پذیرفتهاست. نتایج نشان میدهند که تخمین جداگانه و همزمان پارامترهای موثر بر بار حرارتی-برودتی و مصرف انرژی ساختمان با استفاده از روش تخمین پارامتر گرادیان مزدوج قابل حصول میباشد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120220321Semi-Analytic Solution of Nanofluid and Magnetic Field Effects on Heat Transfer from a Porous Wallحل نیمه تحلیلی اثر نانوذرات و میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت از یک دیوار متخلخل16117080510.22060/mej.2016.805FAهادیجهانی یامیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانعباسعباسیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایرانمحمدکلتهدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران0000-0003-3965-3749میلادعظیمی فردانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایرانJournal Article20180321The present paper studies the effect of nanofluids on natural convection in an assumed Non-Darcy, porous medium on vertical wall embedded with MHD field. The wall temperature and free stream temperature are assumed constant. The base fluid is water that contains 〖Al〗_2 O_(3 )،CuO_and Cu as nanoparticles. We assumed that the flow is laminar and in no slip and thermal equilibrium condition. Partial differential equations are transformed to ordinary differential equations that are solved by Differential Transform Method (DTM). The current semi-analytic solution is compared with 4th order Runge-Kutta results and a good agreement is achieved. The obtained results show that adding nanoparticles to water, increases the heat transfer amount that is also increased with nanoparticle concentration. On the other hand, increasing the magnetic field decreases the nondimensional heat transfer coefficient.<br /><br />در مقاله حاضر اثر نانوذرات بر میزان انتقال حرارت جابجایی آزاد غیر دارسی، روی سطح دیوار متخلخل عمودی تحت میدان مغناطیسی مطالعه شده است. دیوار بادمای سطح ثابت در مجاورت محیط با دمای ثابت قرار دارد. سیال پایه آب است که شامل نانوذرات مختلفی مانند 〖Al〗_2 O_(3 ) ، CuO و Cu می باشد. جریان آرام و آب و نانوذرات در تعادل گرمایی فرض می شوند که شرط عدم لغزش بین آنها حاکم است. معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم بر مسئله به معادلات دیفرانسیلی معمولی تبدیل وسپس این معادلات به روش تبدیل دیفرانسیلی حل میگردند. این روش حل نیمه تحلیلی با روش عددی رانگ کوتا مرتبه چهارم مقایسه شده و مطابقت های خوبی بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزودن نانوذرات به سیال پایه آب باعث افزایش انتقال حرارت جابجایی طبیعی می شود و با افزایش درصد حجمی نانوسیال این مقدار بیشترمیشود. از طرف دیگر افزایش میدان مغناطیسی باعث کاهش ضریب انتقال حرارت بی بعد می شود.<br />واژه های کلیدی<br />نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی<br />نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی<br />نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلی<br />نانوسیال، انتقال حرارت جابجایی آزاد، محیط متخلخل، مگنتوهیدرودینامیک، روش تبدیل دیفرانسیلیدانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Critical Thickness of a Porous Layer with Respect to Porosity and Its Effect on Heat Transfer Rateمعرفی ضخامت بحرانی یک لایه متخلخل بر حسب نسبت تخلخل و اثر آن بر نرخ انتقال حرارت17118455310.22060/mej.2015.553FAمحسننظریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایرانJournal Article20141210Investigation of the thermal effects of a porous layer in an enclosure has not been studied completely in the literature and this challenge is generally considered to be an open research topic that may require more study. As the heat transfer rate in a vertical porous layer is higher than a horizontal layer, in this paper the effect of thickness of the vertical porous layer on natural convection in an enclosure is completely investigated using the lattice Boltzmann method. Therefore, after studying the effect of position of a porous layer on the Nusselt number, the effects of thickness of the porous medium on heat transfer rate are investigated. The obtained results show that a considerable amount of convective heat rate is transferred using the middle-vertical porous layer; and by increasing the thickness of the layer, the values of Nusselt number decrease which can be described by definition of the modified Rayleigh number. In addition, the critical thickness of the porous layer inside the cavity, (S/L)Crit. are reported in the moderate Rayleigh numbers for the first time.بررسی اثرات لایه متخلخل در یک محفظه بر انتقال حرارت جابجائی و دستیابی به مقدار بهینه انتقال انرژی در عایقهای حرارتی از جمله مباحث پژوهشی بهروز در انتقال حرارت است و طرح جامعی نیز در ادبیات مساله وجود ندارد. با توجه به اینکه در یک محفظه بسته با دیوارههای قائم دماثابت، انتقال حرارت با وجود لایههای متخلخل عمودی بیشتر از لایه افقی میباشد، در این مقاله به بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل عمودی بر انتقال حرارت جابجایی آزاد در یک محفظه جهت طراحی بهینه عایقهای حرارتی به روش شبکه بولتزمن پرداخته شده است. بر همین اساس، پس از بررسی اجمالی اثر موقعیت لایه متخلخل عمودی بر مقادیر عدد ناسلت متوسط، به بررسی اثر تغییر ضخامت لایه متخلخل پرداخته میشود. در ابتدا، با تغییر موقعیت لایه متخلخل عمودی در محفظه مشاهده گردید که میزان حرارت منتقل شده در حالتی که لایه متخلخل در وسط محفظه قرار میگیرد بیشتر از سایر حالات میباشد. در ادامه با بررسی اثر ضخامت لایه متخلخل در این موقعیت نشان داده شد که در مقادیر مشخصی از عدد رایلی و دارسی عدد ناسلت روند کاهشی از خود نشان میدهد که این روند بر اساس عدد رایلی اصلاح شده قابل تفسیر است. همچنین، ضخامت بحرانی لایه متخلخل، (S/L)Crit. در مقادیر متوسط اعداد رایلی اصلاح شده برای اولین بار گزارش شده است.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Modeling and analysis of a combined power generation system performance equipped with three electrical energy generatorsمدل سازی و تحلیل عملکرد یک سیستم تولید توان ترکیبی مجهز به سه مولد انرژی الکتریکی18520276810.22060/mej.2016.768FAجاماسبپیرکندیمجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران0000-0001-7861-7471مصطفیمحمودیمجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانشهرامخداپرستمجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایرانJournal Article20150522The purpose of this paper is thermodynamic modeling of a new hybrid system to provide electrical power. The new hybrid system consists of a solid oxide fuel cell and gas turbine cycle equipped with a Stirling engine. For all components of the cycle, a thermodynamic analysis and for utilized fuel cell, electrochemical and thermal analyses have been done. Then, with the parametric study of hybrid system, the effect of compressor pressure ratio, turbine inlet gas temperature, type of fluid used in the Stirling engine and the number of cells in fuel cell on the efficiency and net power output of the hybrid system is studied. The results show that the electrical efficiency of the new hybrid system will increase by increasing the compressor pressure ratio and turbine inlet gas temperatures up to about 81 percent. Also, in the case of using helium in Stirling engine, its weight will reduce and efficiency will increase about 15 percent. The results also show that increasing the number of cells in fuel cell causes increase in electrical power and overall efficiency of the hybrid system.هدف از ارائه این مقاله مدلسازی ترمودینامیکی یک سیستم تولید توان سهگانه جهت تأمین توان الکتریکی میباشد. سیستم هیبریدی جدید شامل یک سیکل توربینگاز مجهز به پیلسوختی اکسیدجامد میباشد که با یک موتور استرلینگ ترکیب شده است. برای تمام اجزای سیکل مورد نظر یک تحلیل ترمودینامیکی و برای پیلسوختی به کار رفته در آن یک تحلیل الکتروشیمیایی و حرارتی مجزا نیز انجام شده است. در ادامه با مطالعه پارامتری سیستم هیبریدی اشاره شده تأثیر نسبت فشار کمپرسور، دمای گازهای ورودی به توربین، نوع سیال مورد استفاده در موتور استرلینگ و تعداد سلهای به کار رفته در پیلسوختی بر روی بازده و توان تولیدی سیستم هیبریدی بررسی شده است. نتایج نشانگر افزایش بازده الکتریکی سیستم هیبریدی جدید با افزایش نسبت فشار کمپرسور و دمای گازهای ورودی به توربین تا حدود 81 درصد میباشد. همچنین در صورت استفاده ار هلیوم در موتور استرلینگ وزن سیستم کاهش و بازده آن 15 درصد افزایش مییابد. از طرف دیگر نتایج نشان میدهد که افزایش تعداد سلهای توده پیلسوختی سبب افزایش توان الکتریکی و راندمان کلی سیستم هیبریدی خواهد شد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Effects of Agglomerate Arrangement on Cathode Catalyst Layer Performance in PEM Fuel Cellبررسی اثر آرایش توده ها بر عملکرد لایه ی کاتالیست الکترود کاتد یک پیل سوختی پلیمری20321879010.22060/mej.2016.790FAغلامرضامولایی منشدانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایرانمحمد هادیاکبریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شیراز، شیراز، ایرانJournal Article20150623Proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) as efficient and advantageous power sources are currently near the stage of full commercialization in the vehicle industry. However, the simulation of their cathode electrode faces with some challenges due to the complicated physics and microstructure. In the present study, the reactive air flow in a cathode electrode of a PEMFC is simulated through a multi-scale lattice Boltzmann approach. In this regard, a two-dimensional single-phase lattice Boltzmann agglomerate model is presented and validated; then it is applied to model cathode electrode consisting of catalyst layer (CL), gas diffusion layer (GDL) and gas flow channel. To investigate the effects of agglomerate arrangement on the CL performance, species distributions in the pore region, electrical potential distribution in the electrolyte film, and current density distribution at the interface of membrane and CL are presented and analyzed for both uniform and non-uniform agglomerate arrangements. The results establish the fact that the distribution of species, water content, electric potential and current density in the CL, i.e. the CL performance, are strongly affected by agglomerate arrangement in the CL. The results of this study can be helpful to improve catalyst layer microstructure, and subsequently its performance. Besides, the presented model can be extended to three dimensions for further investigation of CL microstructure impact.پیلهای سوختی پلیمری به دلیل مزایای متعدد و کاربردهای متنوعشان در صنعت خودرو و ... امروزه مورد توجه اغلب محققان می-باشند. با این وجود، شبیهسازی آنها به دلیل فیزیک و مایکروساختار نسبتاً پیچیدهی آنها با دشواریهایی همراه بودهاست. در مقالهی حاضر، جریان واکنش پذیر هوا در الکترود کاتد یک پیل سوختی پلیمری توسط یک رویکرد چندمقیاسی شبکه-بولتزمن شبیه سازی گردیده است. بدین منظور، یک مدل تودهای دو بعدیِ تکفازی مبتنی بر روش شبکه-بولتزمن ارائه و صحت آزمایی گردیده و جهت مدلسازی لایهی کاتالیست استفاده شده است. <br />میدان سرعت و توزیع گونههای شیمیایی در ناحیهی حفره، توزیع میزان آب و پتانسیل الکتریکی در لایهی نازک الکترولیت اطراف تودهها، و توزیع چگالی جریان الکتریکی در مرز غشاء و لایهی کاتالیست برای هر دو آرایش منظم و نامنظم تودهها ارائه و تحلیل گشته-اند. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که پارامترهای بررسی شده به شدت از آرایش تودهها در لایهی کاتالیست اثر میپذیرند. همچنین نتایج مذکور حاکی از آن اند که در شبیه سازی پیلهای سوختی میبایست از روشهایی که قادر به در نظر گرفتن مایکروساختارهای پیچیده میباشند، نظیر روش مقیاس-حفرهی شبکه-بولتزمن استفاده نمود. نتایج این پژوهش میتواند راهنماییهای مهمی جهت طراحی بهتر لایه کاتالیست این گونه پیلها در اختیار قرار دهد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421Numerical Investigation of Integrated Biomass Gasification and Planar Solid Oxide Fuel Cellمطالعهی عددی سیکل یکپارچهی تولید گاز از زیست توده و پیل سوختی اکسید جامد صفحهای21923066910.22060/mej.2016.669FAمهدیبرجی بداغیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکد هی فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایرانصباقربانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکد هی فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایرانکاظمآتشکاریدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکد هی فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایرانآرمیناعتمادیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشکد هی فنی، دانشگاه گیلان، رشت، ایرانJournal Article20150702Current study aims to numerically investigate the steady state performance of integrated cycle consisting of biomass gasification process and planar type solid oxide fuel cell for different biomass moisture content and amount of air as gasification agent in the gasifier. Single stage lumped gasifier is analyzed by use of a modified thermodynamic equilibrium model, while the steady-state intermediate temperature solid oxide fuel cell model developed hear is one-dimensional which allows for monitoring of the temperature gradients along the cell length under different operating conditions. Complete electrochemical model, species mass balances and energy conservation equation beside the kinetics describing internal methane steam reforming and water-gas shift reactions organize the structure of fuel cell model. Developed model for two main parts of the integrated cycle are validated against the available experimental and numerical dates. Results indicated that the low heating value of the product syngas with 30% moisture content decreases with decreasing of the modified equivalence ratio and increasing of the biomass moisture content from 10 to 50%. Based on the obtained results, the cell electric power mitigates by increasing of the biomass moisture content.در پژوهش حاضر، عملکرد پایای سیستم یکپارچهی متشکل از فرایند گازیسازی زیستتوده و پیل سوختی اکسید جامد صفحهای به ازای مقادیر مختلف رطوبت زیستتوده و مقدار هوای ورودی عامل گازیسازی در راکتور مولد گاز به صورت عددی مورد مطالعه قرار میگیرد. فرآیند تولید گاز در قالب یک راکتور تکمرحلهای با استفاده از روش ترمودینامیکی تعادلی اصلاحشده مدل میشود. مدل ارائه شده در بخش پیل سوختی، مدلی یکبعدی با امکان کنترل دما در راستای محور پیل سوختی میباشد. مدل کامل الکتروشیمیایی در کنار معادلات بقای جرم اجزای گازی و انرژی شاکلۀ اصلی مدل پیل سوختی را تشکیل میدهند. همچنین دو واکنش اصلاح متان به کمک بخارآب و تبدیل آب- گاز منابع تولید و مصرف اجزای گازی را در کانال سوخت تشکیل خواهندداد. مدل دو بخش اصلی سیستم به کمک نتایج آزمایشگاهی و عددی در دسترس ارزیابی شده و سپس اثر پارامترهای یادشده بر عملکرد سیستم یکپارچه تحلیل و تشریح میشوند. نتایج نشان میدهند که ارزش حرارتی پایینی بیوگاز تولیدی از هر کیلومول چوب با محتوی رطوبت 3/0، با کاهش نسبت هوای معادل و افزایش محتوی رطوبت از 1/0 تا 5/0 کاهش مییابد. طبق نتایج، افزایش محتوی رطوبت زیستتوده، توان تولیدی تکسلول پیل سوختی اکسید جامد صفحهای را کاهش خواهدداد.دانشگاه صنعتی امیرکبیرنشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر2008-603249120170421A new electrical power and cooling cogeneration cycle based on a solid oxide fuel cellتحلیل ترمودینامیکی چرخه ترکیبی تولید همزمان توان - برودت با استفاده از پیل سوختی اکسید جامد23123774010.22060/mej.2016.740FAلیلاخانیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایرانسید محمدسید محمودیدانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز، تبریز، ایرانJournal Article20150808A new solid oxide fuel cell based electrical power and cooling cogeneration cycle is proposed and analyzed. The proposed system is the combination of a solid oxide fuel cell (SOFC)-gas turbine for electrical power production and a generator-absorber-heat exchange (GAX) absorption refrigeration cycle for producing cooling. The system is modeled by means of solving mass and energy balance equations for each system component and electrochemical equations for the SOFC, using the engineering equations solver (EES) software. The obtained results show that the thermal efficiency of the combined system is 78.72% higher than that of the stand-alone SOFC-gas turbine system. It is also concluded that an increase in the current density leads to an increase in the net electrical output power, produced cooling and inlet fuel flow rate so that the thermal efficiency increases. However, an increase in the fuel cell operating temperature causes the thermal efficiency first to decrease and then increase.در این مقاله امکان استفاده از چرخه ترکیبی جدیدی برای تولید همزمان توان الکتریکی و سرمایش مورد بررسی قرار میگیرد. چرخه پیشنهادی، ترکیبی از سیستم پیل سوختی اکسید جامد - توربین گازی به عنوان چرخه مولد توان و چرخه تبرید جذبی گکس به عنوان چرخه تولید برودت است. مدلسازی این چرخه از طریق حل همزمان معادلات بقای جرم و انرژی اجزای چرخه و محاسبه ولتاژ و توان الکتریکی تولیدی پیل سوختی در محیط نرم افزار ایایاس صورت میگیرد. نتایج به دست آمده از تحلیل ترمودینامیکی این چرخه بیانگر آن است که بازده انرژی چرخه ترکیبی پیشنهادی 72/78% بیشتر از چرخه پیل سوختی - توربین گازی در شرایط مشابه است. هم چنین افزایش چگالی جریان موجب افزایش همزمان توان الکتریکی خالص و برودت تولیدی و نیز دبی سوخت ورودی میگردد، به طوری که بازده انرژی افزایش مییابد. در حالی که افزایش دمای عملکردی پیل سوختی باعث میشود که بازده انرژی ابتدا کاهش و سپس افزایش یابد.