فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک ایران
سال بیستم شماره 4 (پیاپی 53، زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 9
|
  • سید ابوذر فنایی*، مینا رجایی صفحات 6-25
    در این مطالعه به بررسی تحلیلی دو اثر انتقال حرارتی و جرمی مخلوط واکنشی تحت اثر سطح کاتالیزی در یک ریزمحفظه با در-نظر گرفتن تاثیرات رژیم پیوسته پرداخته شده است. در این مسئله عدد نادسن کوچک تر یا مساوی 1/0 در نظر گرفته شده و جریان در رژیم پیوسته یا سرش قرار دارد. نتایج حل در سه مقدار مختلف عدد نادسن با مقادیر گزارش شده آزمایشگاهی مقایسه شده که داده های مربوط به عدد نادسن برابر با 01/0 در کلیه نقاط بیشترین نزدیکی با داده های آزمایشگاهی را دارند.
    کلیدواژگان: ریزمحفظه، رژیم پیوسته، واکنش غیرهمگن کاتالیزی، پرش حرارتی و جرمی، حل تحلیلی
  • وحید شکری*، کاظم اسماعیلی صفحات 26-53
    با استفاده از مدل دوسیالی و روش عددی تسخیر شاک پایستار، یک روش برای شبیه سازی جریانهای دو فازی ارائه شد. مزیت این روش نسبت به روش های متداول، پیشبینی مکان فصل مشترک بدون مدلسازی است. مدل تکفشار به دلیل وسیعتر بودن محدوده خوشرفتاری نسبت به مدل مستقل از فشار و پخش عددی کمتر نسبت به مدل دوفشار، مدل قدرتمندتری است. در مدل دوفشار1، با انتخاب 0، 0000001/0، 000001/0، 00001/0، 0001/0، و 001/0 برای ضریب تعدیل فشار، نشان داده شده با بزرگ شدن این پارامتر، نتایج مدلهای دوفشار1 و 2، به هم نزدیک میشوند.
    کلیدواژگان: جریان دو فازی، مدل دو سیالی، محدوده خوش رفتاری، شبیه سازی عددی
  • زهرا بنی عامریان، رامین مهدی پور* صفحات 54-77
    در این مقاله اثرات افزودن نانوذرات به سیال عامل آب جهت خنک کاری موتور خودرو مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور یک مدل سه بعدی CFD برای شبیه سازی جریان و انتقال حرارت در موتور خودرو یکبار با سیال عامل آب خالص و بار دیگر با نانوسیال مورد ارزیابی قرار گرفته است. تغییرات میزان انتقال حرارت موثر در خنک کاری خودرو با استفاده از نانوسیال TiO2 مورد بررسی قرار میگیرد. در نهایت نشان داده می شود که استفاده از نانوسیال 1% حجمی TiO2 قابلیت افزایش میزان انتقال حرارت را تا 37% بیشتر از سیال عامل آب خالص دارا است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت جوششی، نانو سیال، موتور، راهگاه خنک کاری
  • علیرضا شیبانی، سید امیر عباس علومی* صفحات 78-96
    جریان و انتقال حرارت جابجایی مخلوط دو نوع نانوسیال متفاوت در یک محفظه تهویه شده با گرمایش موضعی به روش عددی حجم محدود برای سه موقعیت مختلف بررسی و نتایج به صورت خطوط جریان، دما ثابت و اعداد ناسلت متوسط ارائه خواهد شد. سیال ورودی در دمای سرد، دیواره ها به همراه درگاه خروجی در شرایط بی دررو هستند. پارامترهای مورد بررسی شامل شدت سیال ورودی، اثرات عدد رایلی، غلظت نانوسیال است. نتایج عددی نشان می دهد که در موقعیت اول، رینولدز 100، ناسلت متوسط برابر 31/7 و در غلظت 03/0 به عدد 61/8 رسیده است که % 78/ 17افزایش ناسلت دارد.
    کلیدواژگان: حل عددی، جابجایی مخلوط، نانوسیال، عدد ناسلت متوسط، گرمایش موضعی
  • جلیل شاعری*، رزا وکیلی نژاد صفحات 97-116
    مقاله حاضر پس از معرفی انواع شیشه های هوشمند الکتروکرومیک، کریستال مایع، گازکرومیک، ترموکرومیک و SPD، به مقایسه نحوه عملکرد و ویژگی های آنها با یکدیگر پرداخته است. همچنین میزان تاثیر این شیشه ها بر بهره خورشیدی و بار سرمایش یک ساختمان اداری در شهر بوشهر با اقلیم گرم و مرطوب مورد بررسی قرار گرفته است. جهت شبیه سازی از نرم افزار دیزاین بیلدر استفاده شد. استفاده از شیشه ها ی SPD ، گازوکرومیک، الکتروکرومیک و ترموکرومیک به ترتیب سبب کاهش 3/48%، 8/45%، 1/34% و 23/17% در بار سرمایش ساختمان در مقایسه با شیشه ساده می شود.
    کلیدواژگان: شیشه هوشمند، اقلیم گرم و مرطوب، بوشهر، نرم افزار دیزاین بیلدر، SPD
  • علی نجف خانی، آرش میر عبداللهلواسانی*، مهدی زکی زاده صفحات 132-148
    هدف از این مطالعه بررسی اثر تغییرات سطح برای کاهش ضریب درگ در یک مبدل حرارتی با چیدمان مثلثی به کمک روش تجربی است. نسبت فاصله به قطر لوله ها و همچنین عدد رینولدز به ترتیب در محدوده 2
    کلیدواژگان: ضریب درگ، ضریب فشار، پوست کوسه، مبدل حرارتی، چیدمان مثلثی
  • مجید امیرعلی پور، رامین کوهی کمالی* صفحات 149-176
    در این مقاله ترکیب یک واحد توربین گاز با آب شیرین کن های حرارتی و غشایی مورد مطالعه فنی، اقتصادی قرار گرفته است. سامانه مورد نظر از ترکیب دو نوع آب شیرین کن که بصورت موازی با هم کار می کنند همزمان بهره می برد. بعد از مدلسازی فرایند، تحلیل اقتصادی نیز انجام شده است و قیمت فروش آب بعنوان سود مورد نظر از تبدیل واحد گاز به سامانه تولید همزمان آب و توان در هر کدام از آب شیرین کن ها بدست آمده است در ادامه تحلیل پارامتری با توجه به شاخص های سامانه تولید همزمان انجام گرفته است.
    کلیدواژگان: توربین گاز، تولید هم زمان آب و توان، آب شیرین کن غشایی و حرارتی، مدل اقتصادی
  • امین کدیور، نیما امانی فرد، حامد محدث دیلمی* صفحات 177-204
    در تحقیق حاضر کنترل جدایش جریان به وسیله محرک پلاسما در زوایای حمله بالا، در یک زنجیره کمپرسور محوری بررسی شده است. به منظور مطالعه تاثیر محرک بر کنترل جریان، مشخصه های جریان سیال از قبیل تابع جریان، نسبت نیروی برا به پسا و فشار کل، در حضور محرک و در موقعیت ها و ولتاژهای مختلف، به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج عددی نشان می دهد که استفاده از محرک پلاسما در موقعیت 15 درصد از طول وتر پره، ضمن کاهش اتلاف انرژی بیش از 18 درصد، منجر به بهبود عملکرد زنجیره کمپرسور می شود.
    کلیدواژگان: محرک پلاسما، کنترل جدایش جریان، کمپرسور محوری، بررسی عددی
  • محمداحسان خدایی میدان شاه، خسرو نادران طحان*، مجتبی دهقان منشادی، امین یاقوتیان صفحات 205-227
    در پژوهش حاضر، برای توسعه ی مساله استوکس نوع دوم، مرز سیال لزج تراکم ناپذیر ساکن، همزمان در دو جهت تحریک می شود. این تحریک دوبعدی ناشی از اثر سرعت موج متحرک، شرط مرزی معادله های ناویر-استوکس خطی دوبعدی می باشد. حل دقیق زمانی-مکانی میدان های سرعت و فشار نشان می دهد، تا ارتفاع 87/1میکرومتر، دامنه ی نوسان سرعت، دارای میرایی سریع و اختلاف فاز بین کمیت ها، متغیر است. سپس، تا ارتفاع یک میلی متر از مرز پایین، دامنه ی کمیت ها دارای میرایی کند می باشد. تغییرات مکانی موج مرزی و تاثیر مولفه های سرعت بر یکدیگر، باعث تشکیل موج فشاری می شود. درضمن، تحریک مرزی دوبعدی، باعث چرخش میراشونده ذره های سیال می شود.
    کلیدواژگان: حل تحلیلی دقیق، سیال تراکم ناپذیر، انتشار موج، اختلاف فاز، گردابه
|
  • Sayyed Aboozar Fanaee *, Mina Rajaee Pages 6-25
    In this paper, the analytical investigation of two thermal and mass transfer effects for non-homogeneous catalytic reaction mixture into a micro-channel has been achieved considering the continuous regime properties. In this problem, the Knudsen number is considered smaller than 0.1 where the flow is in the continuous or slip regime. The governing equations are consisting of energy, mole fraction and catalytic conversion where the wall effects have been achieved from thermal and mass jump boundary conditions. The solution results at three different values of Knudsen number are compared with experimental data, and at all points, when the Knudsen number is equal to 0.01 the best validity by experimental data be available. The results of slip-jump solution, with maximum error of 2.54%, has a better validated experimental values than based modeling data without slip and jump condition, with maximum error of 26.6%. The greatest increase in fuel conversion occurs at low-level Reynolds number, with a value about 80.04%. Increasing thermal jump effect coefficient, normalized temperature reduces while with increase in mass jump effect coefficient, fuel conversion decreases and surface mole fraction increases.
    Keywords: Micro-Channel, Continuous Regime, Non-Homogeneous Catalytic Reaction, Thermal, Mass Jump, analytical solution
  • Vahid Shokri *, Kazem Esmaeili Pages 26-53
    In this paper, an approach to the prediction of two-phase flows based on two-fluid models and conservative shock capturing method is presented. The advantage of this approach is that the interface is allowed to develop naturally as part of the transient calculation. Another novelty is the comparison of well-posedness criteria of three two-fluid models and developmentation of the single-phase numerical approach to the two-phase numerical approach. The well-posedness criteria for single pressure model is greater than free pressure model, and the numerical diffusion for single pressure model is little than two pressure model. It has been chosen 0.0000001, 0.000001, 0.00001, 0.0001 and 0.001 for pressure relaxation term in two pressure model 1. It has shown that by increasing pressure relaxation, the result of the two pressure model 1 and two pressure model 2 tending two each other, and this is a Confirmation of equality of pressures in two-fluid model 2.
    Keywords: Two-phase flow, Two-fluid model, Well-posedness criteria, numerical simulation
  • Zahra Baniamerian, Ramin Mehdipour * Pages 54-77
    Recent developments in automotive industry tend reseachers to design engines of lower volumes and higher efficiencies. Volume reduction enhances the generated heat per volume which in turn requires effective cooling methods to avoid thermal stresses on the engine walls. Nowadays nanofluids are extensively welcomed and employed as effective working fluids with efficient cooling potentials. Boiling phenomenon, by providing more amounts of heat transfer in comparison with single-phase, provides conditions for size reduction. In the present study effects of adding nanoparticles to the pure water as the cooling working fluid in the radiator is assessed. The employed nanoparticle is TiO2. A 3D model of engine with the cooling passages is simulated by CFD both for the pure fluid (water) and nanofluid. It will be shown employing 1 vol% TiO2 nanofluid improves cooling heat transfer up to 37% in comparison with the pure water. Keywords: Boiling mode heat transfe, Nanofluid, Engine, Cooling passages.
    Keywords: Boiling mode heat transfe, nanofluid, Engine, Cooling passages
  • ALIREZA SHEIBANI, Seid Amir Abbas Oloomi * Pages 78-96
    Nanofluids are suspensions of nanoparticles in fluids that show significant enhancement of their properties at modest nanoparticle concentrations. Nano fluid is a smart fluid. The flow and heat transfer of a mixture of two different types of Nanofluids (water-alumina and water - copper oxide) in a localized ventilated compartment will be investigated by a finite volume method for three different situations. The results will be presented in the form of flow lines, constant temperature, and Nusselt numbers. Inlet fluid is at cold temperatures and walls with outlet ports in extreme conditions. The studied parameters include input fluid intensity (500≥Re≥100), Riley number effects (105≥Ra≥103), Nanofluid concentration (0.05≥ Φ ≥ 0). The numerical results show that, for example, in the first position, in Reynolds 100 and Riley 103 in pure water state, the mean Nusselt was as much as 7.7 and reached 8.61 in the concentration of 0.33. Which will increase by 17.78% to Nusselt.
    Keywords: Numerical solution, mixture convective, Nano fluid, Nusselt number, Local heating
  • Jalil Shaeri *, Roza Vakilinazhad Pages 97-116
    Today, application of advanced materials has made opportunities to reduce energy consumption of buildings and improve life’s quality. Smart glasses are among new materials designed to prevent energy loss through windows. Smart glasses could be categorized as Electrochromic glasses, liquid crystals, Gasochromics, Thermochromics and SPDs. In this article introducing various types of smart glasses, their characteristics and thermal performance had been compared. In order to evaluate the impact of smart glasses on energy consumption of building, a small office in Bushehr, Iran has been studied using Designbuilder simulation software. The results show advantages of using smart glass in reducing solar heat gain and cooling load of building. According to the results, SPD glass has the best performance reducing cooling load of building. Gasochromic, Electrochromic and Thermochromics glasses would also reduce the cooling load respectively. While the amount of solar heat gain varies in different months of the year, the average annual solar heat gain is the lowest using SPD glasses and Gasochromic, Thermochroic and Electrochromic glasses are in the next step. Application of SPD glass would result in 48.3% reduction in buildings cooling load compare to ordinary glass. The amount of reduction for Gasochromic, Electrochromic and Thermochromics glasses would be 45.8%, 34.1% and 17.23% respectively. So application of smart glasses in hot and humid climate of Bushehr can reduce solar heat gain and thus cooling load of buildings
    Keywords: Smart glass, Hot, humid climate, Bushehr, DesignBuilder software, SPD
  • Ali Najaf Khani, Mehdi Zaki Zade Pages 132-148
    The purpose of this study was to investigate the effect of surface changes to reduce the drag coefficient in a triangular array heat exchanger. Experiments were carried out in an open-circuit wind tunnel. The range of distance to diameter is between 2 to 4 and the Reynolds number is between 5.2×104 to 6.9×104. The diameter and length of the tubes are 41.5 mm and 42 cm, respectively. Tubes are made of copper. On each tube, 10 holes were created from zero to 180 degrees. The outer diameter of each hole is 3 millimeters.Shark skin is used as a surface accelerator. In these experiments, the effect of increasing the space ratio is studied. The results show that the coefficient of drag force decreases 14.5 to 25.4 percent for tube with shark skin. The greatest reduction in the drag coefficient is in Reynolds number 69920 and in the ratio of distance to diameter 2.
    Keywords: Drag coefficient, pressure coefficient, shark skin, heat exchanger, triangular arrangement
  • Majid Amiralipour Pages 149-176
    In this paper, a combination of a gas turbine unit with thermal and membrane desalination are evaluated technically and economically. A V94.2 Siemens gas turbine model with capacity of 150MV is selected for power generation.This system benefits by thermal and membrane desalination that work simultaneously. So that, preheated water of condenser in thermal unit is used as feed water into the membrane unit. By this combination, the desalted water is divided between thermal and membrane units. After modeling process, economical analysis has been performed and the cost of produced water In each of unit is calculated. As a benefit of converting gas unit into Water and power cogeneration system in this analysis due to the design of the system, the cost of water by thermal and membrane unit are calculated in 0.7,-1.45 dollars Per cubic meter Respectively. Finally, a parametric analysis due to the main indicators of power plants on modeling system is performed and by two-objective optimization and by considering of a gas power plant efficiency and also the capacity of desalination, an optimized condition of this combination is proposed.
    Keywords: Gas Turbine, thermal, membrane desalination, Economic Model, Optimization
  • Amin Kadivar, Nima Amanifard, Hamed Mohaddes Deylami * Pages 177-204
    Interest in plasma actuator as an active flow control has grown rapidly in the last years. Plasma actuator consists of a pair of electrodes that are separated by a dielectric material. Applying voltage to the electrodes, results in a body force that act on the flow field and is used in order to control it. Plasma actuator by imparting momentum is able to tangentially accelerate the flow field that can be used for flow control purpose such as boundary layer transition control, drag reduction, lift enhancement, and flow separation control. This work involves the documentation and control of leading-edge separation control that occurs on an axial compressor cascade at high angle of attack. To study the effect of control technique, a 2-D numerical investigation were performed in presence of varying plasma actuator voltage and location in different flow characteristics such as stream line, pressure and lift-to-drag ratio. The results show that plasma actuator reduce energy losses and a lift-to-drag ratio enhanced of up to 18% can be obtain by using plasma actuator at 15% of the blade chord length. The control effect obtain by the plasma actuator in low Reynolds number is more effective and Increasing the applied voltage improves the performance of the compressor cascade by increasing the induced body force.
    Keywords: Plasma Actuator, flow separation, Axial compressor, Numerical investigation
  • Mohammad Ehsan Khodaei Meidanshah, Khosro Naderan Tahan *, Mojtaba Dehghan Manshadi, Amin Yaghootian Pages 205-227
    In the present study, to extend the Stokes' second problem, the bottom edge of viscous incompressible semi-space resting fluid is excited in two dimension, simultaneously. This two-dimensional excitation which is the effect of velocity of two-dimensional travelling wave, is boundary condition for the two-dimensional linear Navier-Stokes equations. The time-space exact solution for fluid velocity and pressure show that the amplitude of oscillating velocity has fast damping in space till 1.87 micron from excited surface. After this height, the amplitude of oscillating quantities has a slowly damping. In the first region (in fast damping region), phase difference between pressure and velocity is changing, but after that there is a region with constant phase difference. The space variation in velocity components of surface wave, together with the coupling of velocity components in main equations, produces pressure wave. It has been found that kinematic effect of vertical and horizontal harmonic motion cause damped rotational motion in fluid.
    Keywords: analytical solution, Incompressible Fluid, wave propagation, Phase Difference, vortex