فهرست مطالب

مهندسی مکانیک ایران - سال بیستم شماره 2 (پیاپی 51، تابستان 1397)

نشریه مهندسی مکانیک ایران
سال بیستم شماره 2 (پیاپی 51، تابستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/12
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حسین نامی، سید فرامرز رنجبر * صفحات 6-22
    چرخه ی اوکسی فیول MATIANT از جمله ی معروف ترین سیستم های تولید توان بدون آلایندگی می-باشد که قابلیت جداسازی و ذخیره ی تمام دی اکسیدکربن تولید شده در محفظه احتراق را دارد. در راستای ارایه ی سیستم های تولید توان با راندمان بالا، در این مطالعه ترکب چرخه ی MATIANT و رانکین آلی از دیدگاه انرژی و اگزرژی بررسی شده است که ضمن حفظ ماهیت بی آلایندگی چرخه، کارآیی آن را افزایش داده است. راندمان انرژی و اگزرژی چرخه ی پیشنهادی به ترتیب 55/51 و 72/45 درصد می باشد که در مقایسه با چرخه ی MATIANT افزایش قابل قبولی دارد.
    کلیدواژگان: اگزرژی، چرخه ی ترکیبی، چرخه ی رانکین آلی، چرخه ی ماتیانت، مطالعه ی پارامتریک
  • عیوض اکبریان ، بهمن نجفی * صفحات 23-39
    تاخیر در اشتعال سوخت در موتورهای احتراق داخلی عامل مهمی در طراحی ، آلایندگی و عملکرد این گونه موتورها می باشد. در این تحقیق تاخیر در اشتعال موتور دوسوخته شده دیزل با پاشش مستقیم و دور ثابت rpm 1500 و توان kW 44 مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا تست های تجربی در حالت های مختلف بار و زاویه آوانس پاشش سوخت در موتور دیزل انجام شد و بعد از تبدیل موتور دیزل به موتور دوسوخته (گازوئیل-گاز شهری) تست ها در بارهای مختلف 10%، 25%، 50%، 75% و 100% بار کامل و در زوایای آوانس پاشش سوخت آتش زن 14، 17 و 20 درجه قبل از نقطه مرگ بالا و نسبت های سوخت آتش زن به سوخت گازی 50% ، %40 و %30 انجام شدند و سپس نتایج حاصله تحلیل شدند. نتایج نشان داد که با افزایش بار موتور تاخیر در اشتعال هم در حالت دیزل و هم در حالت دوسوخته کاهش می یابد و تاخیر در اشتعال در حالت دیزل در مقایسه با حالت دوسوخته در همه شرایط تست کمتر می باشد. همچنین افزایش زاویه آوانس میزان تاخیر در اشتعال در موتور دوسوخته را تا حدودی کاهش می دهد ولی در موتور دیزل اختلاف چندانی وجود ندارد. شبیه سازی عددی برای پیش بینی تاخیر در اشتعال در حالت های مختلف تست موتور دوسوخته، انجام شد و نتایج شبیه سازی نشان داد که مدل پیشنهادی توانایی تعیین تاخیر در اشتعال در موتور دوسوخته را دارد و توافق قابل قبولی را با نتایج تجربی داشت.
    کلیدواژگان: تاخیر در اشتعال، موتور دوسوخته، زاویه آوانس، سوخت آتش زن، سوخت گازی
  • امیر همایون مقدادی اصفهانی* ، علی حسینیان صفحات 40-53
    در این پژوهش تاثیرات افزودن نانو لوله های کربنی چند دیواره با قطر 15-5 نانومتر معلق در آب با درصد وزنی (25/0-04/0) بر ضریب انتقال حرارت بررسی شده است. این کار توسط یک مبدل حرارتی دولوله ای با پوسته غیر فلزیPVDF در حالت جریان غیر همسو انجام شده و به این منظور ابتدا ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی نانوسیال در دما های (°C35 و °C50) به صورت آزمایشگاهی تعیین شد. با افزایش دما، غلظت و سرعت جریان نانو سیال، مشخصه های انتقال حرارت مبدل حرارتی بهبود می یابد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که با استفاده از این نانوسیال می توان ضریب انتقال حرارت را تا 75% افزایش داد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، نانو سیال، مبدل حرارتی پلیمری، نانو لوله کربنی
  • محمد اورک، مهدی صالحی *، مهدی قربانی، محمد احمدی بلوطکی صفحات 54-71
    در این تحقیق عمل کرد روش های مختلف آنالیز مودال محیطی در حضور نیروهای تحریک هارمونیک مطالعه شده است. یک تیر تحت آزمون مودال تجربی قرار گرفته و پارامترهای مودال آن استخراج شده است. سپس آزمون های آنالیز مودال محیطی بر روی تیر تحت تحریک های هم زمان تصادفی و هارمونیک انجام گردیده است. استخراج پارامترهای مودال به روش های مختلف آنالیز مودال محیطی انجام شده و نتایج با پارامترهای حاصل از آنالیز مودال کلاسیک مقایسه شده است. در این تحلیل ها سعی شده اثر تحریک هارمونیک بر نتایج حذف گردد. نتایج این بررسی تجربی نشان می دهد که روش زیر فضای اتفاقی در مقایسه با روش های تجزیه حوزه فرکانس و تجزیه حوزه فرکانس بهبود یافته از دقت بالاتری برخوردار است. زمانی که میرایی سیستم در یکی از مودها کم باشد، روش های تجزیه حوزه فرکانس تخمین بهتری را ارائه می کند.
    کلیدواژگان: آنالیز مودال کارکردی، مولفه هارمونیک، پارامترهای مودال، حوزه فرکانس
  • سجاد کوچکی نیا، مهدی دیمی دشت بیاض *، عباس گلناری اردکانی صفحات 72-91
    در مقاله حاضر بهبود عملکرد بویلرهای پالایشگاه چهارم مجتمع گاز پارس جنوبی با استفاده از آنالیز انرژی و اگزرژی مورد بررسی قرار گرفته است. پس از مدل سازی، عوامل محیطی موثر در کارایی بویلرهای پالایشگاه از جمله تغییرات دمای محیط، رطوبت نسبی هوا، درصد هوای اضافی و پیش گرمایش آب تغذیه مورد بررسی قرار گرفته است. براساس نتایج بدست آمده راندمان حرارتی و راندمان اگزرژی بویلر در شرایط عملیاتی پالایشگاه چهارم (دمای محیط 25، رطوبت نسبی 70% هوا و درصد هوای اضافی 35%) ، به ترتیب 78/75 % و 64/39 % می باشد. همچنین با تنظیم درصد هوای اضافی در محفظه احتراق بویلر راندمان اگزرژی بویلر می تواند تا 46/41 % افزایش پیدا کند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، بویلر، آنالیز اگزرژی، راندمان، مجتمع گاز پارس جنوبی
  • حمید کاظمی، محمد مهدی دوستدار * صفحات 92-114
    کاهش مقاومت هیدرودینامیکی و دستیابی به سرعت های بالاتر، یکی از اهداف اصلی در طراحی شناورهای پروازی است. برای این منظور، بهره گیری از تحلیل درست هیدرودینامیکی از گام های مهم به شمار می رود. در این مطالعه، مدل سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از گسسته سازی حجم محدود بر روی شبکه ساختاریافته جهت بررسی الگوی جریان زیر بدنه شناور کوگار دوپله در حالت های مختلف، ارائه شده است. بنابراین برای شبیه سازی عددی شناور از نرم افزار تجاری انسیس سی اف ایکس استفاده شده است. برای بررسی توزیع دو فاز سیال و مدل سازی سطح آزاد از روش VOF استفاده شده است. بدین ترتیب، معادلات اساسی حاکم بر جریان سیال پیرامون شناور، حل و توزیع سرعت و فشار در دامنه محاسباتی بدست خواهد آمد.
    کلیدواژگان: هیدرودینامیک، دینامیک سیالات محاسباتی، شناور پروازی، شناور دوپله، موقعیت طولی پله دوم
  • زهرا فرجی مهیاری، خدیجه فرجی مهیاری، مجید خانعلی * صفحات 115-128
    داده های تابش خورشیدی نقش مهمی در طراحی سامانه های خورشیدی دارند که اندازه گیری آن ها در برخی مناطق به آسانی امکان پذیر نیست؛ بنابراین بایستی به دقت و با استفاده از مدل های تخمین تابش خورشیدی برآورد شوند. در این مقاله تاثیر سه پارامتر هواشناسی ساعت آفتابی، دما و رطوبت نسبی بر تابش خورشیدی بر اساس تحلیل رگرسیونی چند متغیره گام به گام و با توجه به مطالعات تجربی مورد بررسی قرار گرفت و از داده های هواشناسی ایستگاه بندرعباس در دوره آماری 19 ساله (2005-1987 میلادی) استفاده شد. دقت مدل ها با استفاده از شاخص های آماری R2، RMSE، MPE و MBE ارزیابی شد. نتایج نشان می دهد که متغیرهای ساعت آفتابی (درجه دو) و دما با ضریب تعیین 7566/0 (سطح اطمینان 99%) ارتباط معناداری با تابش خورشیدی دارند. نتایج حاصل از این پژوهش الزاما قابل تعمیم به سایر ایستگاه ها نیست و بنابر ویژگی های خاص هر منطقه می توان متغیرهای دیگری را موثر بر تابش خورشیدی و تغییرات آن یافت
    کلیدواژگان: بندرعباس، تابش خورشیدی، داده های هواشناسی، رگرسیون گام به گام، مدل تجربی
  • محمد جواد کاظمی *، نیما امانی فرد، حامد محدث دیلمی صفحات 129-152
    در مطالعه حاضر به تحلیل عددی سه بعدی میدان های جریان و دما، برای مدل های مختلف هندسه سوراخ تزریق خنک کاری لایه ای بر روی صفحه تخت پرداخته شده است. شبیه سازی های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته، غیر یکنواخت و شش وجهی شامل کانال جریان اصلی، مجرای تزریق و محفظه تزریق، انجام گرفته که جهت گسسته سازی ترم فشار و سایر ترم های معادلات به ترتیب از روش استاندارد و تقریب مرتبه دوم و همچنین برای حل توام میدان فشار و سرعت، از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. همچنین دو سوراخ تزریق مهارکننده در مجاور سوراخ تزریق اصلی استوانه ای و لایه گستر تحت زوایای 15 و 0 و 15- درجه به منظور کاهش قدرت جفت گردابه های خلاف گرد قرار گرفته و کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای در دو نسبت دمش 0. 5 و 1 و نسبت چگالی 1. 6 بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که به ازای نسبت دمش 1، استفاده از سوراخ های مهارکننده با زاویه 15 درجه به همراه سوراخ تزریق لایه گستر دارای بهترین کارایی خنک کاری لایه ای است و کارایی خنک کاری لایه ای را به میزان 37. 44 درصد نسبت به حالت پایه که از سوراخ های مهارکننده با زاویه 0 درجه به همراه سوراخ تزریق استوانه ای استفاده شده است افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: تحلیل عددی، خنک کاری لایه ای، صفحه تخت، نسبت چگالی، نسبت دمش
  • آرش میر عبداللهلواسانی *، وحید مجیدی صفحات 153-169
    در این مطالعه تاثیر تغییر ارتفاع نسبت به پهنای محفظه (نسبت منظر) و همچنین کسرحجمی نانوذرات بر انتقال حرارت جا به جایی طبیعی نانوسیال آلومینا-آب در یک محفظه بررسی شد. نانوسیال، تک فاز و غیرقابل تراکم و بر پایه سیال آب شامل نانوذرات آلومینا (اکسید آلومینیوم) فرض شده است. غلظت نانوذرات صفر تا 4 درصد است و جریان طبیعی آرام فرض شده است. محدوده اعداد رایلی 105×4 تا 108 در محفظه دو بعدی با نسبت منظرهای متفاوت است. محفظه دارای دو دیوار عمودی با دماهای گرم و سرد با اختلاف دمای مشخص است و دو دیوار افقی آن عایق می باشد. معادلات حاکم به صورت عددی به روش حجم محدود و به کمک نرم افزار فلوئنت حل شدند. مشخص شد با توجه به مدل های استفاده شده برای ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی نانوسیال، نانوسیال با غلظت های بیش تر، به دلیل هدایت حرارتی و نیز ویسکوزیته بالاتر نسبت به آب خالص، عدد ناسلت نانوسیال آلومینا-آب کاهش می یابد، به عبارتی عدد ناسلت در هر نسبت منظر مشخص، در کم ترین غلظت معادل 3/0 درصد کاهش و در بیش ترین غلظت نیز معادل 14 درصد کاهش می یابد. عدد ناسلت در یک غلظت ثابت و مشخص، در مقایسه با ضریب انتقال حرارت جا به جایی و هدایت حرارتی نانوسیال، به نسبت منظر محفظه وابسته تر می باشد و با افزایش نسبت منظر عدد ناسلت نیز روند افزایشی خواهد داشت و تحت تاثیر بیش تری قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: روش عددی، جا به جایی طبیعی، نانوسیال، آلومینا، نسبت منظر
  • سیدمصطفی حسینعلی پور *، محمد مهدی نمازی، علی مدرسی، ایمان قاسمی مرزبالی صفحات 170-189
    جزئیات هندسی تخلخل، بر پدیده های انتقال تاثیرگذار می باشد. اما شبیه سازی کل مساله با احتساب این جزئیات امکان پذیر نیست. بنابراین، می توان بخشی از هندسه را به منظور مطالعه پارامترهای عملکردی، با در نظر گرفتن جزئیات شبیه سازی نمود. در مطالعه ی حاضر، با تصویربرداری میکروسکوپی، پارامترهای ساختاری تعیین و الگوریتم تولید آرایش فیبرها، ارائه شد. با حل عددی معادلات ناویر-استوکس و فرض پیوستگی جریان، تاثیر پارامترهای هندسی بررسی گردید. برای اعتبارسنجی، نفوذپذیری محیط اندازه گیری شد. با افزایش کسر حجمی جامد و زاویه ی بین راستای جریان و محور فیبرها از میزان نفوذپذیری کاسته شد. همچنین با افزایش قطر فیبرها نفوذپذیری محیط افزایش یافت.
    کلیدواژگان: محیط متخلخل فیبری، تولید هندسه متخلخل، نفوذپذیری، شبیه سازی عددی، اندازه گیری تجربی
|
  • Nami Nami , S. Faramarz Ranjbar * Pages 6-22
    Increasing energy demand is the main reason of designing the most efficient energy systems. Using fossil fuels to produce power in world with finite energy sources brings some problems in greenhouse gas control domain in addition to energy crisis. Since 1/3 emitted CO2 associated to human activities releases from power producing sections, oxy-fuel cycles are promising technology.Matiant cycle is one of the most well-known and developed oxy-fuel cycles where it is able to separate and capture the produced CO2 in combustion chamber. In order to propose efficient energy systems, combination of Matiant cycle with an Organic Rankine Cycle (ORC) studied from view of energy and exergy and also a parametric study carried out to show the most effective components in exergy destruction. Proposed combined cycle keeps the CO2 capturing quality of Matiant cycle besides increasing of its efficiency due to waste heat recovery. Energy and exergy efficiency of proposed cycle is 51.45 and 45.63% respectively. In exergy analysis domain, in addition to parametric study results of exergy efficiency and exergy destruction of each component has been outlined.
    Keywords: Exergy, combined cycle, ORC, MATIANT cycle, parametric study
  • ayvaz akbarian , Bahman Najafi * Pages 23-39
    Ignition delay time is an important factor in internal combustion engines design, performance and emissions. In this work, ignition delay time of dual fueled (Diesel – Natural Gas) diesel engine with constant speed in 1500 rpm and 44 kW was investigated. Experimental tests done with diesel in different loads and fuel injection timings primarily and then engine converted to dual mode and experimental tests continued in various loads (10%, 25%, 50%, 75% and 100 of full load) and different pilot advance timings (20, 17, 14 crank angle degree before TDC) and different pilot fuel to gaseous fuel ratios (50%, 40%, 30%). Results shown that by increasing engine load, ignition delay decreases in both diesel and dual mode. Ignition delay time in diesel mode was lower than dual mode in all of condition of the tests. In dual mode increasing pilot injection timing decreases ignition delay time, although, in diesel mode it was non – significant. Numerical simulations done for estimating ignition delay time in different conditions of the tests. Simulations results shown that suggested model can estimate ignition delay time in dual fueled engine and have a good agreement with experimental results.
    Keywords: Ignition Delay, Dual Fuel Engine, Advance Timing, Pilot Fuel, Gaseous Fuel
  • Ali Hosseinian , AmirHomauon Meghdadi esfahani * Pages 40-53
    In the present research the effect of adding multi wall Carbon nano tubes (with 10-15 nano meter diameter) on the heat transfer coefficient of a heat exchanger is investigated. This work is performed by a co current flexible double pipe heat exchanger made of PVDF. To this end, the viscosity and thermal conductivity of nano fluids is measured experimentally for various temperatures and concentrations. The nano fluid temperature is set at 35°C, 40°C, 45°C and 50°C. The flow rate of nano fluid inside the inner tube was adjusted at 100 , 200 , 300 while, the cold water flow rate of the outer tube is 100 The results shows that heat transfer coefficient of the heat exchanger improves with increasing the fluid temperature, concentration and flow rate. The most effective factor on the heat transfer coefficient is flowrate. Obtained results indicate that using this nano fluid enhances heat transfer coefficient 75%.
    Keywords: heat transfer, Nanofluid, polymeric heat exchanger, carbon nano tube
  • MOHAMMAD ORAK, Mehdi Salehi * Pages 54-71
    In the present research, performance of harmonic components identification and elimination techniques in practical operational modal data is investigated. Firstly, classical modal testing has been carried out on a cantilever steel beam and modal data are extracted. Four bending modes were available in the frequency band of interest. Afterwards, the same structure underwent operational modal tests with simultaneous random and harmonic excitation forces. In OMA, measurement data obtained from the operational responses are used to estimate the parameters of models that describe the system behavior. Extracted modal parameters from these data compared with baseline parameters. Extraction of modal parameters from operational data was fulfilled through different common OMA techniques. Each set of obtained results was evaluated in comparison with reference results. Accuracy and capability of each method in eliminating spurious modes caused by harmonic input components have been studied. For data analysis, in addition to developed MATLAB codes, commercial software of PULSE has been utilized in parallel as a tool for verification. The results of this survey demonstrate that the accuracy of the Stochastic Subspace Identification method is higher compared to Frequency Domain Decomposition and Enhanced Frequency Domain Decomposition methods. However, when the system has low modal damping, Frequency Domain Decomposition methods provide better estimates.
    Keywords: Operational Modal Analysis, Harmonic Component, Modal Parameters, Frequency Domain
  • sajjad koochakinia, Mahdi Deymi, Dashtebayaz*, Abbas Golnari, Ardakani Pages 72-91
    In this paper, improving the performance of the boilers 4th refinery of south pars gas complex, using energy and exergy analysis is discussed. After modeling the factors affecting the performance boilers of the refinery such as variations in ambient temperature, relative humidity, percent excess air and preheat boiler feed water are investigated. According to the results of thermal efficiency and exergy efficiency of 4the boilers 4th refinery operating conditions (ambient temperature 25 , relative humidity of 70 % air and excess air of 35 %), respectively 75.78 % and 39.64 % has been obtained, Also by setting the percentage of excess air in the combustion chamber of the boiler, exergy efficiency of the boiler can be increased to 41.46%.
    Keywords: Optimization, Boiler, Exergy Analysis, Efficiency, South Pars Gas Complex
  • MohamadMehdi Doostdar *, hamid kazemi Pages 92-114
    The basis of planing vessels motion is the use of low drag force to lift force. One of the main goals in the design of planing vessels is to reduce the hydrodynamic resistance and achieve higher speeds. For this purpose, using a hydrodynamic correct analysis is an important step.
    In this study, a three-dimensional model of computational fluid dynamics is presented using a finite volume discretization on a structured network to study the flow pattern under the body of COUGAR model in different modes. Therefore, for the numerical simulation of COUGAR model, the commercial software of the ANSYS-CFX has been used. The VOF method was used to study the distribution of two fluid phases and free surface modeling. Thus, the fundamental equations governing the flow of fluid around the cougar model are solved and the distribution of velocity and pressure in the computational domain will be obtained.
    In these simulations, the model is considered constant and the fluid moves. Simulations at trim angles of 1,2 and 3 degree and drafts of 10.7, 11,77 and 12/84 cm (equivalent to weights 9.5, 10.5 and 11.5 tons in the main vessel) and three speeds of 8.52, 11.5 and 14.95 meters per second (35, 50 and 65 knots for the main vessel) is done. The Studied geometry is two-steps cougar model. The length of the second step is three different distances from the aft and values 34, 38.5, and 43 cm. Thus, the exact results of the vessel hydrodynamic resistance, the pressure distribution on the body, the waveform and the lifting force will be obtained for all three bodies. For verification, the independence of the network as well as the validation of the results with the laboratory model is carried out. Comparison of the simulation results with the experimental results of the 38.5 cm model, which was tested in the Persian Gulf National Laboratory, is in good agreement. The maximum error rate for drag of two-step vessel at a speed of 11.5 m / s is 12.4% and satisfies the experimental results. Studies show that in a loading and constant velocity, the vessel drag increases with the increase of the second step length from of aft vessel.
    Keywords: Hydrodynamics, CFD, Two-step planing vessel, Second step position
  • Zahra Faraji Mahyari, Khadijeh Faraji Mahyari, Majid Khanali * Pages 115-128
    Solar radiation data play an important role in designing solar systems. These data measured are not easy for some locations; Therefore, solar radiation data have to be predicted by using solar radiation estimation models. In this paper was to investigate the effect of meteorological parameters sunshine, temperature and relative humidity on solar radiation based on Stepwise Multidimensional regression analysis according to the research literature and empirical studies (eight models including models suggested by Angström and Prescott, Ogelman, El-Sebaii, Karakoti and Abdalla) and we used daily solar radiation data of Bandar Abbas station during 19-year statistical period (1987-2005). The accuracy of the models was evaluated using the statistical indicators of Coefficient of Determination (R2), Root Mean Square Error (RMSE), Mean Percentage Error (MPE) and Mean Bias Error (MBE). The results of this analysis show that the variables of “sunshine duration (square) ” and “temperature” are significantly associated with solar radiation with a coefficient of determination of 0. 7566 (%99 confidence level). The results of this research necessarily cannot be generalized to other stations and in each Region, according to the specific characteristics of that Regions، we can find other variables effects on the solar radiation and its changes.
    Keywords: Bandar Abbas, Solar radiation, Meteorological data, Stepwise regression, Empirical models
  • Mohammad Javad Kazemi *, Nima Amanifard Pages 129-152
    In current study, three dimensional numerical analysis has been employed to investigate the flow and thermal fields, for different geometry of the hole injection of the film cooling over a flat plate. The computational methodology includes the use of a structured, non-uniform hexahedral grid consisting of the main flow channel, the coolant delivery tube and the feeding plenum, applying the SIMPLE algorithm for pressure-velocity coupling. The two sister holes injection located in the vicinity of to the main injection the cylindrical and the fan-shaped hole by angles of 15, 0 and -15 degree to decrease the strength of counter rotating vortex pairs of the main injection hole and the film cooling performance investigated for two blowing ratios of 0.5 and 1 and density ratio of 1.6. The results show that for blowing ratio of 1, the using of sister holes with the angle of 15 degree with fan-shaped hole injection has the best film cooling performance and increases the performance of film cooling about 37.44% more than the base case which is used from sister holes with the angle of 0 degree with cylindrical hole injection.
    Keywords: Film cooling, Flat plate, Numerical analysis, Density ratio, Blowing ratio
  • Arash Mirabdollah Lavasani*, Vahid Majidi Pages 153-169
    In this study, the variation of aspect ratio (height to width) and nanoparticles volume fractions of on natural convection heat transfer of Alumina-water nanofluid in enclosures was investigated. It is supposed that the nanofluid are applied as incompressible fluid and single phase base on water (as basefluid) include Alumina (Al2O3), with volume fraction (concentration) 0 - 4%, under laminar flow. Governing equations were solved numerically by finite volume method (Fluent). Rayleigh number is in the range of 4×105-108 in 2D enclosures with specific aspect ratios (0.6-3.2) and temperature difference. In the present work with due attention to the used models for the viscosity and the nanofluid coefficientof thermal conduction was showed that the Nusselt number of the nanofluid with more concentration, is increasing due to more viscosity and coefficient of thermal conduction rather than pure water. In other words the Nusselt number in every specific aspect ratio, in minimum of concentration equals 0.3% and in maximum of concentration equals 14% would be decreased. In a specific concentration, The Nusselt number was more related with aspect ratio rather than the coefficientof natural convection heat transfer and thermal conduction.
    Keywords: Numerical study, Nanofluid, Natural convection, Aspect Ratio, Alumina
  • Seyed Mostafa Hosseinalipour*, Mohammadmehdi Namazi, Ali Modarresi, Iman Ghasemi marzbali Pages 170-189
    Geometric details are very influential on transfer phenomena such as fluid flow and heat transfer in porous media. But in practice, the simulation of the whole problem is not possible by taking into account these details. To overcome this limitation, one can simulate a part of the media taking into account the geometric details to study the functional parameters. In the present study, structural parameters are determined using an electron microscopy (SEM), and the suitable algorithm for determining the fibers orientation in computational domain is developed. Navier-Stokes equations with continuity assumption in a small scale is solved numerically. Here permeability coefficient considered as functional parameter. For validation, the permeability of the media is experimentally determined. Then the effect of geometric parameters was investigated. By increasing (solid volume fraction (SVF) and angles between the flow direction and the fiber axis (θ), the permeability decreased. Also, by increasing fiber diameter, the permeability increased.
    Keywords: fibrous porous media, Porous geometry generation, permeability, numerical simulation, experimental measurement