فهرست مطالب

مجله مکانیک سیالات و آیرودینامیک
سال دوازدهم شماره 1 (بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سید مصطفی حسینعلیپور*، بهروز زارع وامرزانی، حمید صفاری صفحات 1-12
    در این مطالعه ناپایداری انگشتی لزج در فصل مشترک دو سیال در محیط متخلخل به صورت آزمایشگاهی برای سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی مورد بررسی قرار گرفته است. محیط متخلخل آزمایش حاضر با استفاده از فناوری لیزر CO2 ساخته شده است. محلول آب/گلیسیرین به عنوان پایه نیوتنی و افزودنی پلیمر گزانتان گام به عنوان عامل غیرنیوتنی مورداستفاده بوده است. همچنین، متانول به عنوان سیال تزریقی در نظر گرفته شده است. مشاهدات آزمایشگاهی و عکس های ضبط شده با بهره گیری از کد نگارش شده در نرم افزار متلب پردازش و اطلاعات آماری مفیدی استخراج گردیده است. نتایج نشان می دهد که بازده جاروب شدن محیط متخلخل برای سیالات غیرنیوتنی در مقابل سیال نیوتنی افزایش یافته و این روند صعودی آن با افزایش درصد وزنی پلیمر نیز ادامه می یابد. همچنین زمان گشایش که یکی از مهم ترین پارامترهای بررسی پدیده انگشتی لزج می باشد با استفاده از سیالات غیرنیوتنی افزایش می یابد. نتایج حاصل از مشاهدات بیانگر این مسیله است که استفاده از سیالات غیرنیوتنی در کاهش شدت ناپایداری رخداد انگشتی لزج کارایی مناسبی داشته است. کاهش شدت ناپایداری از مطالعه پارامترهای مهم طول مرز مشترک در راستای سلول محاسباتی و رصد حرکت انگشتی قالب بررسی شده است
    کلیدواژگان: انگشتی شدن لزج، مشاهدات آزمایشگاهی، محیط متخلخل، سیال غیرنیوتنی، بازده، زمان گشایش
  • مجید جباری*، داوود نقی ها صفحات 13-26
    با توجه به نیاز بازطراحی کمپرسور 4 مرحله ای نار، تحلیل دینامیکی سیال در روتور کمپرسور ضروری است. ازآنجایی که دسترسی به این گونه کمپرسورها در عمل بسیار سخت است با تهیه یک مدل کامل از روتور کمپرسور به وسیله ابعاد برداری و نقشه کشی و مدل سه بعدی، شبیه سازی رفتار سیال بر روتور شامل پروفیل فشار بین پره ها و دبی حجمی و دمای خروجی حاصل می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی از عملکرد کمپرسور حاضر شامل انواع داده های مختلف کارکرد کمپرسور مقایسه شده است. سپس با شبیه سازی کمپرسور بازطراحی، عملکرد آن مورد بررسی قرار می گیرد. طبق نتایج به دست آمده ماکزیمم عدد ماخ در ورودی پره ها و در دیفیوزرها نیز در ورودی دیفیوزرها اتفاق می افتد، لذا برای کنترل عدد ماخ کافی است که عدد ماخ را فقط در ورودی پره و ورودی دیفیوزر کنترل کرد. همچنین می توان ایملپر مرحله آخر را حدود 10 درصد کوتاه تر در نظر گرفت. از نتایج حاصله در حصول استحکام و عمر کارکرد روتور بازطراحی شده استفاده می شود.
    کلیدواژگان: کمپرسور، روتور، دینامیک سیال، بازطراحی
  • امیر باقری، محمود پسندیده فرد*، علی اسماعیلی صفحات 27-37
    بالک های خمیده به دلیل امکان قرارگیری در درون لوله مزیت مهمی برای پرتابه های دارای این نوع بالک در جانمایی و حمل ونقل آن ها ایجاد می کنند. بالک های خمیده متداول ویژگی های آیرودینامیکی منحصربه فردی مانند تغییر در اندازه و جهت غلتش با افزایش عدد ماخ را دارا هستند. بالک های خمیده مقابل هم ویژگی های آیرودینامیکی نابجا و غیرخطی این بالک ها را حذف کرده و زمینه را برای هدایت پرتابه های دارای بالک های خمیده فراهم می کند. در این تحقیق اثر میزان انحنا یا خمیدگی بالک های خمیده مقابل هم بر عملکرد آیرودینامیکی پرتابه، مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی با استفاده از شبیه سازی عددی انجام شده و نتایج با مقادیر تونل باد مقایسه گردید که از دقت خوبی برخوردار است. شبیه سازی در عدد ماخ 5/1 و زوایای حمله 0 و 5 درجه با فرض جریان تراکم پذیر لزج انجام شده است و فیزیک جریان در اطراف بالک ها مورد مداقه قرار گرفته است. نتایج نشان داد افزایش انحنای بالک ها ضریب برآ و پسا را به میزان 7 درصد و گشتاور پیچشی را تا 20 درصد افزایش می دهد. همچنین افزایش انحنا، جدایش جریان در محل اتصال لبه حمله بالک به بدنه را حذف می کند.
    کلیدواژگان: بالک های خمیده مقابل هم، انحنای بالک، ضرایب برآ و پسا، ضریب گشتاور
  • محمد کاظم مویدی*، فاطمه بیگدلو صفحات 39-51
    در این پژوهش یک استراتژی شبیه‎سازی عددی مستقیم با استفاده از طرح عددی آراکاوا برای معادله انتقال ورتیسیتی باروتروپیک در یک حوزه اقیانوسی کم‎عمق با فرض نیروی اجباری متکی بر باد با دو هسته متقارن و اتلاف در یک مدل ‎یک‎لایه بکار گرفته شده ‎است. شبیه سازی عددی مستقیم با حل دقیق این معادله برای دو مسیله با مقادیر عدد رینولدز و عدد راسبی متفاوت مقایسه خواهد شد تا توانایی این الگو در محاسبه دینامیک جریان ارزیابی شود. با بررسی نتایج حاصل از این مقایسه می‎توان پی برد که این رویکرد دارای دقت بالایی بوده و توانایی پیش بینی مقادیر میدان جریان را دارد. همچنین نتایج حاصل نشان می‎دهد که شبیه سازی عددی مستقیم معادله انتقال ورتیسیتی باروتروپیک موفق شده‎ تا ایجاد یک الگوی چرخشی آشفته را در کوتاه مدت پیش بینی کند. در این پیش بینی مشخص شد که افزایش دو عدد رینولدز و عدد راسبی منجر به اضمحلال برخی گردابه ها به دلیل کاهش استهلاک لازم برای بقای آشفتگی در گذر زمان خواهد شد.
    کلیدواژگان: گردش اقیانوسی، جریان شبه&lrm، ژئوستروفیک، معادله انتقال ورتیسیتی، شبیه سازی عددی مستقیم
  • امین ایمانی*، امین انجم روز، علی راستی صفحات 53-68
    با وجود کاربرد زیاد موتورهای میکروتوربینی در عرصه های مختلف هوافضا، اما این موتورها برای تامین تراست مطلوب، سوخت نسبتا بالایی مصرف می کنند. میزان مصرف سوخت یک پارامتر کلیدی در کارایی، مداومت پرواز و برد یک وسیله پرنده بدون سرنشین است. یک راهکار موثر برای کاهش مصرف سوخت این موتورها در عین حفظ میزان تراست، تبدیل آنها به موتورهای میکرو - توربوفن است. در این تحقیق، یک ساختار موتور میکرو - توربوفن با جریان آمیخته مشتق از یک موتور میکرو - توربوجت بکار گرفته می شود. جهت تحلیل عملکرد این ساختار، یک مدل سازی ترمودینامیکی با روش تکرار ماتریسی و حل کننده نیوتن - رافسون برای یک موتور میکرو - توربوفن انجام می شود. یافته های مدل سازی موتور در مقایسه با یک نرم افزار شبیه سازی عملکرد موتور توربینی صحه گذاری می شوند. پس از آن ماژول فن لازم برای موتور تبدیل یافته طراحی شده و عملکرد موتور میکرو - توربوفن در حالت پایا و گذرا مورد بررسی قرار می گیرد. مقایسه عملکرد موتور جدید با داده های تست موتور پایه نشان می دهد که علی رغم عدم تغییر در مقدار تراست، مصرف سوخت ویژه به اندازه 20 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: جریان آمیخته، موتور میکرو- توربوفن، مدل سازی ترمودینامیکی، طراحی فن، مصرف سوخت ویژه
  • محمدعلی جزووزیری*، نوید فهیمی، حسن مسعودی راد، مصطفی قدک صفحات 69-78
    در این مطالعه، اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی بر روی جریان سیال حول ایرفویل ناکا 0012 به ازای جانمایی عملگر پلاسما در موقعیت-های 2، 6 و 10 درصد طول وتر نسبت به لبه حمله ایرفویل با شدت پلاسمای 20 میلی نیوتن بر متر با استفاده از شبیه سازی های دو بعدی جریان آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت اعمال تخلیه پلاسما در این پژوهش از یک UDF در نرم افزار استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کاربرد عملگر پلاسما می تواند سبب تاخیر واماندگی از زاویه حمله 15 درجه به 18 درجه و انتقال زاویه عملکرد بهینه ایرفویل (مطابق با بیشینه نسبت برآ به پسا) به زوایای حمله بالاتر شود (از 8 درجه به 10 درجه)، به طوری که جانمایی در نزدیکی ناحیه جدایش (موقعیت 10 درصد) بازدهی آیرودینامیکی بالاتری در زوایای حمله کم تر دارد. با این وجود، افت بازدهی عملگر پلاسما در موقعیت 10 درصد نسبت به عملگرهای نزدیک تر به لبه حمله در زوایای حمله بالا تر از 10 درجه، بیش تر است. به علاوه، پتانسیل مثبت کاربرد پلاسما در بازه تغییرات عدد رینولدز مورد بررسی قرار گرفته است، به طوری که به کارگیری عملگر پلاسما در اعداد رینولدز 100 هزار، 1 میلیون و 10 میلیون به ترتیب سبب بهبود بازدهی آیرودینامیکی به میزان 16 درصد، 18.9 درصد و 70.2 درصد در زاویه عملکرد بهینه شده است.
    کلیدواژگان: عملگر پلاسما، کنترل جریان، مدل سازی عددی، واماندگی، بازده آیرودینامیکی
  • امیر گودرزی، اصغر افشاری* صفحات 79-100
    بهبود فرایند احتراق از دیرباز به عنوان یکی از مهمترین فرایندهای دخیل در تولید انرژی مورد نیاز انواع سیستم ها مورد توجه بوده است. استفاده از ابزار پلاسمایی به عنوان راهکار نوین برای افزایش بازده و ایجاد قابلیت عملکرد سیستم های اشتعالی در شرایط کاری وسیع تر در سالیان اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق تاثیرات سیستم پلاسما پایه بر مشخصه های عملکردی فرایند احتراق به صورت تجربی بررسی شده است. برای این منظور از دو پیکربندی آزمایشگاهی استفاده شده است. در ساختار اول از مشعل بونزن به دو صورت باز و محصور برای مطالعه خواص شعله ساکن پیش آمیخته استفاده شده است. در این ساختار تحلیل نتایج بر اساس تصویر برداری اپتیکی به روش شیلرن و مشاهده پایداری و مخروط شعله تشکیل شده صورت گرفته است. در ساختار دوم از محفظه حجم ثابت برای مطالعه خواص شعله متحرک در محیط اشتعال پذیر استفاده شده است. در این مطالعه تفسیر نتایج بر اساس تصویر برداری فوق سریع به روش شیلرن از شعله شکل گرفته درون محفظه و همچنین داده های فشار درون محفظه حین احتراق استفاده شده است. نتایج گویای بهبود مشخصات شعله شامل سرعت آرام شعله و پایداری آن بر اساس مشاهدات شعله باز می باشد. همچنین کاهش زمان توسعه اولیه شعله و افزایش ناحیه اشتعال پذیری مخلوط تحت تاثیر محیط پلاسمایی، از نتایج حاصل از تست محفظه حجم بسته می باشد.
    کلیدواژگان: احتراق، پلاسما، مطالعه آزمایشگاهی، روش های اپتیکی، راکتور سد دی الکتریک
  • علیرضا باصحبت نوین زاده*، محمود تابان، فرشاد پازوکی صفحات 101-110
    یکی از روش های نوینی که به منظور حذف عملگرها و رهگیری اهداف در بمبلتهای حمله از بالا استفاده می شود روش اسپیرال یا مخروطی است. در روش مخروطی بمبلت سعی دارد با الهام از الگوی طبیعت همانند برگ درخت افرا یا زبان گنجشک نوعی خاصی از اسکن شبیه حرکت مخروطی را ایجاد می نماید. در این مقاله سعی شده است تا از دو بالک نامتقارن در فاز فرود به جای چتر استفاده گردد تا حساسیت بمبلت نیز نسبت به عوامل محیطی همانند باد نسبت به چترها کاهش داده شود. ولی با توجه به عدم تقارن جسم و دوران بمبلت استفاده از بالک می تواند کیفیت اسکن را تحت تاثیر قرار دهد. به منظور بررسی اثرات کیفیت اسکن از شبیه سازی سیالاتی- دینامیکی استفاده شده است نتایج نشان می دهد به دلیل وجود دوران و کوپل شدن معادلات دینامیکی ممان های اینرسی ضربی می بایست نزدیک به صفر بوده تا کیفیت اسکن در محدوده قابل قبول قرار داشته باشد. این امر به خصوص با توجه به عدم تقارن خود امری دشوار بوده که می تواند پنالتی هایی همانند افزایش وزن بمبلت یا کاهش سرجنگی را به همراه داشته باشد.برای جستجوی هدف انجام دهد. به منظور انجام پرواز مخروطی بمبلت می بایست از ارتفاع خاصی با سرعت و دوران  اولیه مشخص از درون مهمات یا موشک به بیرون پرتاب شده و سعی کند با استفاده از یک چتر مناسب که به آن یک زاویه تریم مشخصی داده با استفاده از روش مخروطی هدف را جستجو نماید. عدم توانایی چترها در بادهای جانبی و نداشتن پایداری لازم به هنگام فرود مشکلات زیادی را برای داشتن یک پرواز پایدار مناسب
    کلیدواژگان: بمبلت بالکدار، پرواز خود چرخان، چتر داینامیک مش
  • آرش قهرمانی، علی کشاورز* صفحات 111-128
    در این پژوهش، به منظور شبیه سازی اثرات رسوب گذاری و فرسایش پره های کمپرسور توربین گاز V94.2، یک مدل ترمودینامیکی توسعه داده شده است. رویکرد نوین این مطالعه شامل در نظر گرفتن اثرات دما و رطوبت محیط بر عملکرد یک توربین دارای عیب و استفاده از سیستم کنترلی توربین در شرایط بار کامل است که به آن کنترل دمای خروجی یا OTC گفته می شود. در این رویکرد، از ثابت نگه داشتن دمای اصلاح شده ی خروجی توربین استفاده می گردد تا دمای ورودی به توربین در یک بازه ی ایمن برای پره ها نگه داشته شود. این مدل توسط داده های واقعی یک توربین گازی صحت سنجی گردیده است. نتایج نشان می دهد که می توان با تغییر نقطه تنظیم کنترلی OTC و با در نظر گرفتن دمای ورودی به توربین، مقداری از افت ها را جبران نمود. نتایج بیان می کند که رسوب گذاری، پارامترهای توان تولیدی، دمای ورودی به توربین و بازدهی توربین گازی را بیشتر از فرسایش پره ها کاهش می دهد. همچنین انحراف از عملکرد سالم، با شرایط محیطی تغییر می کند. نتایج نشان می دهد که با افزایش 6 درجه ای نقطه تنظیم سیستم کنترل یک توربین معیوب، می توان با توجه به دمای محیط، توان را تا 1% و دمای ورودی به توربین را تا 8/0% افزایش داد.
    کلیدواژگان: توربین گاز، رسوبگذاری کمپرسور، مدل ترمودینامیکی، کنترل دمای خروجی
  • محمد مهدی دوستدار*، سجاد قارزی _ صفحات 129-137
    در این پژوهش به ارزیابی عملکرد محفظه احتراق موتور رم جت با اعمال تغییرات هندسی و فیزیکی نظیر تغییر قطر محفظه، تغییر اندازه و جابه جایی مجاری هوای ثانویه و رقیق سازی و تغییر دبی جرمی عبوری از این مجاری پرداخته شده است. به همین منظور در ابتدا بر اساس روابط ارایه شده در ادبیات علمی و فنی، کدی برای انجام محاسبات طراحی یک محفظه احتراق لوله ای نوشته شده است. پس از طراحی و مشخص شدن ابعاد محفظه به کمک این کد محاسباتی و نرم افزار گس ترب، فرآیند شبیه سازی در نرم افزار فلوینت انجام گرفته و ضمن ارایهی نتایج، عملکرد محفظه با اعمال تغییراتی در مجاری هوای جانبی و قطر آن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که افزایش دبی جریان ثانویه باعث انتقال شعله به سمت انتهای محفظه احتراق می شود. همچنین کاهش قطر محفظه سبب به وجود آمدن جریان برگشتی در ناحیه ی ورودی و کاهش کیفیت احتراق می گردد. بعلاوه تاثیر تغییر مکان مجاری جریان جانبی روی افت فشار جریان اصلی ناچیز بوده و می توان گفت که افت فشار با جابه جایی این مجاری تغییر چندانی نمی کند. همچنین در صورت وجود مشکل همگرایی در شبیه سازی، جابه جایی مجاری هوا مفید واقع می شود.
    کلیدواژگان: موتور رم جت، محفظه احتراق، تحلیل عددی، هوای جانبی
  • علی شهرجردی*، سید شرف الدین حسینی صفحات 139-150
    این مطالعه با استفاده از روش حجم محدود و نرم افزار انسیس به منظور بررسی تاثیر ساختار پره های زانویی کانال هوا روی عملکرد آن انجام شده است. زانویی کانال هوا از جمله پرکاربردترین کانال های به کار گرفته در تاسیسات تهویه مطبوع است و تغییر هندسه و ساختار آن تاثیر چشم گیری در عملکرد آن دارد. هدف از انجام این تحقیق بررسی تغییر ساختار پره های زانویی کانال هوا از حالت ساده به چند مدل مختلف است. این تغییرات شامل پره های زیگزاگی، نیم دایره و سینوسی با اندازه ها و گام های متفاوت و مقایسه آنها با پره ساده می باشد. بنابراین تغییرات میدان دما، سرعت و فشار هوای جاری در زانویی کانال ارزیابی شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد استفاده از پره هایی با حالت زیگزاگی، با اندازه گام ریزتر که انتهای جانبی آن رو به سمت پایین باشد، موجب اغتشاش بیش تر جریان هوا در زانویی کانال می گردند و میزان تبادل حرارتی با محیط را افزایش خواهند داد. انتهای لبه پره ها نیز در میزان اغتشاش تاثیرگذار بوده است. همچنین استفاده از پره های سینوسی موجب کاهش فشار روی دیواره خارجی شعاعی زانویی کانال هوا می گردد. بطوریکه به ترتیب استفاده از پره های سینوسی و پره های صاف معمولی، کم ترین و بیش ترین میزان فشار را برای دیواره بیرونی قوس زانویی کانال هوا ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: کانال هوا، زانویی کانال هوا، پره کانال هوا، تهویه مطبوع، بهینه سازی مصرف انرژی
  • مهدی آخوندی زاده*، امین صادقی صفحات 151-159
    بهبود کیفیت روغن هیدرولیک در حین گردش در خط و افزایش عمر آن جهت پیشگیری از خرابی های ناشی از آلودگی آن بسیار اهمیت دارد. بهبود کیفیت علاوه بر آنکه از خرابی های ناشی از آلودگی پیشگیری می کند مانع از تعویض زودهنگام روغن و آلودگی محیط زیست می شود. با امکان سنجی تصفیه خارج از خط روغن و پیاده سازی آن در مدار هیدرولیک می توان توقف تجهیزات را به تعویق انداخت و هزینه های ناشی از آن را کاهش داد. در کار حاضر، داده های مربوط به مصرف روغن هیدرولیک شاول و دامپ تراک در معدن شماره 1 گل گهر بررسی می گردد تا امکان و یا نیاز پیاده سازی تصفیه برون خط روی آن بررسی گردد. برای این کار، نتایج آنالیز روغن ماشین آلات موردنظر بررسی شده است. داده های آلودگی روغن بر اساس استانداردها کدگذاری شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. بررسی ها نشان داد که آلودگی روغن با توجه به مدت زمانی که از تعویض آن تا زمان برداشت جهت آنالیز سپری شده، زیاد است و تصفیه طول خط پاسخگوی حذف ذرات آلوده متناسب با میزان مطلوب بر اساس استانداردها نمی باشد. با توجیه نیاز به تصفیه مناسب، طراحی مجموعه تصفیه برون خط انجام شده است. این طراحی، بر اساس حجم مخزن و میزان روغن در گردش سیستم محاسبه و ارایه شده است.
    کلیدواژگان: ماشین آلات معدنی، روغن هیدرولیک، آلودگی روغن، پایش روغن، فیلتر روغن، تصفیه برون خط
|
  • S.M H *, Behrooz Zare Vamerzani, Hamid Saffari Pages 1-12
    In this paper the experimental of the viscous fingering phenomena at the interfacial of the two fluids at the porous media for Newtonian and Non-Newtonian fluids investigated. The viscous fingering challenged at the industrial/academic at the recently years. In this experimental study the porous media made with the Co2 laser technology. The water/glycerol as the Newtonian and Xanthan gum polymer used as the polymeric additive. Also, the methanol with the color used as the injection fluid to porous media cell. The experimental observation recorded and processed with the MATLAB code. The results shown that the efficiency for non-Newtonian fluid increased than the Newtonian. Also, the breakthrough time properties increased for polymeric fluid. The max position and perimeter in the porous media detected and the results shown that instability intensity of viscous fingering reduced when the Non-Newtonian used as the bulk fluid.
    Keywords: viscous fingering, experimental observation, Porous Media, Non-Newtonian fluid, Efficiency, Breakthroughtime
  • Majid Jabbari *, DAVOOD NAGHIHA Pages 13-26
    According to the need to redesign the 4-stage compressor, dynamic analysis of the fluid in the compressor rotor is needed. Since it is very difficult to access such compressors in practice, by preparing a complete model of the compressor rotor by drawing and mapping and a three-dimensional model, simulating the behavior of the fluid on the rotor including the pressure profile between the blades and the flow rate. volume and output are obtained. The results of the simulation have been compared with the experimental results of the current compressor performance including different types of compressor performance data. Then, by simulating the redesigned compressor, its performance is investigated. According to the obtained results, the maximum Mach number occurs at the inlet of the blades and in the diffusers also at the inlet of the diffusers, therefore, to control the Mach number, it is sufficient to control the Mach number only at the inlet of the blade and the inlet of the diffuser. It is also possible to consider the last stage Impeller about 10% shorter. The obtained results are used to obtain the strength and service life of the redesigned rotor.
    Keywords: Compressor, Rotor, Fluid Dynamic, redesign
  • Amir Bagheri, Mahmoud Pasandide Fard *, Ali Esmaeili Pages 27-37
    Conventional Wrap-Around Fins (WAF) have unique aerodynamic characteristics, such as changing the roll moment direction with increasing Mach number and the nonlinearity of the aerodynamic coefficients. The placement of Wrap-Around Fins against each other eliminates their aberrant and non-linear aerodynamic characteristics and provides the condition with a less complicated guidance system. In this research, the effects of curvature of Opposite Wrap-Around Fins (OWAF) on the aerodynamic performance of the projectile has been investigated. This investigation has been done numerically, and the results were compared with the wind-tunnel accessible test data, which have good accuracy. The simulation has been carried out at a Mach number of 1.5 and an angle of attack of  0 and 5 degrees, assuming a turbulent compressible flow; the physics of the flow around the fins has been investigated. The results showed that increasing fins curvature increases lift and drag coefficients by 7% and pitch moment up to 20%. Also, the fin curvature eliminate flow separation in junction of fin leading edge and body.
    Keywords: Opposite Wrap-Around Fin (OWAF), fin curvature, lift, drag coefficients, pitch moment
  • Mohammad Kazem Moayyedi *, Fatemeh Bigdeloo Pages 39-51
    In this study, a direct numerical simulation strategy using Arakawa numerical scheme for the barotropic vorticity equation as a single-layer quasi-geostrophic ocean model assuming double-gyre wind force and dissipation has been used. DNS will be compared with the exact solution for two problems with different values of Reynolds and Rossby numbers in order to evaluate the ability of this model to calculate dynamics. The results show that DNS of BVE assuming double-gyre wind force has succeeded in predicting the creation of a turbulent circulation pattern in a short time. In this prediction, it was found that the increase in Reynolds and Rossby numbers will lead to the disappearance of some vortices due to the reduction of the required depreciation for the survival of turbulence over time.
    Keywords: Ocean Circulation, Quasi-Geostrophic Flow, Barotropic Vorticity Equation, Direct Numerical Simulation
  • Amin Imani *, Amin Anjomrouz, Ali Rasti Pages 53-68
    Despite the wide use of micro-turbine engines in various aerospace fields, these engines consume a relatively high amount of fuel to provide desired thrust. The fuel consumption is a key parameter in the efficiency, endurance and range of an unmanned air vehicle. An effective approach to reduce the fuel consumption of these engines while maintaining the thrust value is to convert them into micro-turbofan engines. In this research, a mixed flow micro-turbofan engine structure derived from a micro-turbojet engine is employed. In order to analyze the performance of this structure, a thermodynamic modeling using matrix iteration method and Newton-Raphson solver is performed for a micro-turbofan engine. The findings of engine modeling are validated against a gas turbine performance simulation software. Afterwards, the required fan module is designed for the converted engine. The operation of the micro-turbofan engine in the steady-state and transient regime is investigated. Comparing the performance of the new engine with the experimental data of baseline engine indicates that despite no change in thrust value, the specific fuel consumption is reduced by 20%.
    Keywords: Mixed flow, Micro-turbofan engine, Thermodynamic modeling, Fan design, Specific fuel consumption
  • Mohammad Ali Vaziri *, Navid Fahimi, Hassan Masoudi-Rad, Mostafa Ghadak Pages 69-78
    In this study, effects of dielectric barrier discharge (DBD) plasma on aerodynamic flow are investigated around NACA 0012 airfoil for plasma placement according to horizontal position close to leading edge based on 2%, 6% and 10% of the chord length with 20 mN/m plasma momentum and a Reynolds number of 106 using 2-D aerodynamic flow simulations. A user-defined function (UDF) source code is developed for application of plasma discharge in this work. Obtained results show that application of plasma actuator results in delay of stall from 15 degree to 18 degree angle of attack (AOA) and aerodynamic efficiency toward higher AOAs (from 8 degree to 10 degree); where plasma placement close to separation region (according to 10% of chord length) has more aerodynamic efficiency compared to smaller AOAs. However, aerodynamic efficiency of 10% placement plasma is decreasing compared to plasma placement closer to leading edge for operation of higher than 10 degrees AOAs. In addition, positive capability of plasma actuator is investigated for wide range of Reynolds number, where plasma actuator results in improvement of aerodynamic efficiency equal to 16%, 18.9% and 70.2% in optimal AOA for Reynolds number of 105, 106 and 107
    Keywords: Plasma Actuator, Flow Control, Numerical modeling, stall, aerodynamic efficiency
  • Afshari Asghar * Pages 79-100
    Combustion process improvement as one of the most important factors in the energy supplement for different devices has attracted great attention. Recently the concept of plasma assisted combustion as a new approach to increase efficiency and reliability of combustion based systems in the different working conditions has considered. In the present paper, two different experimental setups are used to investigate plasma system effects on the operational characteristics of combustion process. At the first setup, open and confined Bunsen burner is used to study premixed stagnated flame. In this structure flame properties are measured by optical schlieren photography method based on generation and stability of the flame cone. At the second setup, constant volume chamber is used to analyze propagating flame in combustible environment. In this structure high speed schlieren photography from propagating flame front and high frequency pressure measurement is used to study premixed propagating flame. Results indicate that, in the open stagnated flame plasma effects improve the laminar flame speed, in the confined stagnated flame plasma effects improve the flame stability and in the propagating flame plasma effects reduce the ignition delay, develop the lean flammability limit and increase laminar flame speed.
    Keywords: plasma assisted combustion, optical schlieren photography, Experimental analysis, laminar flame speed, flame stability, flammability limit
  • Ali Reza Basohbat Novinzadeh, *, Mahmoud Taban, Farshad Pazooki _ Pages 101-110
    One of the new methods that are used in order to remove actuators and scanning targets in top attack bomblets is the spiral or helical method. In this method, biologically inspired by the flying concept of the single-winged seed, for instance, those of the maple and ash trees, the bomblets undergo a helical motion to scan the region and meet the target in the descent phase.  In order to perform a conical flight, the bomblets should be launched at a certain height with a certain initial speed. The parachute system has a large processional movement of the body in the descent phase and creates many problems to have a stable flight. In this article, it has been tried to use two asymmetric wings in the landing phase instead of the parachute to reduce the sensitivity of the bomblets to environmental factors such as wind. But due to the asymmetry of the body and the rotation of the body, the use of the wings can affect the quality of the scan. In order to investigate the effects of scanning quality, fluid-dynamic simulation has been used. The results show that due to the presence of rotation and the coupling of dynamic equations, the cross moments of inertia should be close to zero so that the scanning quality is within an acceptable range. This is especially difficult due to its asymmetry, which can lead to penalties such as an increase in the weight of the warhead or a decrease in the warhead.
    Keywords: Winged bombletautorotation, non-actuator projectile, submunitiondynamic mesh
  • Arash Ghahremani, Ali Keshavarz, * Pages 111-128
    In this research, a thermodynamic model has been developed to simulate the effects of fouling and erosion of the compressor blades of a V94.2 gas turbine. The novel approach of this study involves considering the influence of ambient temperature and humidity on the performance of a faulty turbine as well as using the turbine control system under full load conditions, referred to as Outlet Temperature Control (OTC). In this approach, maintaining a corrected turbine outlet temperature is employed to keep the turbine inlet temperature within a safe range for the blades. This model has been validated using real-world data of a gas turbine. The results demonstrate that by adjusting the OTC control setpoint and taking into account the turbine inlet temperature, a portion of the performance losses can be compensated for. The findings indicate that compressor fouling has a greater impact on parameters such as power output, turbine inlet temperature, and gas turbine efficiency compared to blade erosion. Furthermore, deviation from healthy performance varies with environmental conditions. The results also show that by increasing the control setpoint of a degraded turbine by 6 degrees, considering ambient temperature, power can be increased by 1%, and turbine inlet temperature can be increased by 0.8%.
    Keywords: Gas Turbine, Compressor fouling, Thermodynamic model, Outlet temperature control
  • Sajjad Gharezi _ Pages 129-137
    In this research, the performance of ramjet engine combustion chamber has been evaluated by applying geometrical and physical changes such as changing the diameter of the chamber, changing the size and displacement of the secondary and dilution air holes and changing the mass flow passing through these holes. To do this, at first some typical ramjet combustion chambers were introduced and some of their features were discussed. Then using the information and guidance presented in scientific and technical references a suitable combustion chamber was designed for the defined inlet and outlet conditions. After the geometry has been determined, the simulation process has been carried out in Fluent software and while presenting the results, the performance of the chamber has been investigated. The results show that the values obtained for the geometry of the chamber and the position of the holes are reliable and changing the sizes has no global advantage and is not recommended. Furthermore, it is found that displacing air holes location could improve solution convergence.
     
    .
    Keywords: Ramjet Engine, Combustion Chamber, Numerical Analysis, Secondary Air Flow
  • Ali Shahrjerdi *, Seyed Sharafoddin Hosseini Pages 139-150
    This study used the finite volume method and ANSYS software to investigate the effect of elbow air duct vane structures on its performance. Elbow air ducts are among the most widely used ducts in HVAC systems, and changes in their geometry and structure have a significant impact on their performance. The purpose of this study is to investigate changes in the structure of elbow air duct vanes from simple to several different models. These changes include zigzag, semicircular, and sinusoidal vanes with different sizes and pitches, comparing them with a simple vane. Therefore, changes in the temperature, velocity and pressure fields of the air flow in the elbow duct are evaluated. The results of this research show that using zigzag vanes, with smaller pitches, whose lateral ends are facing downwards, causes more disturbance in the air flow in the elbow duct, and increases the heat transfer with the environment. The vane edge tips also had an impact on the amount of disturbance. Also, using sinusoidal vanes has reduced the pressure on the outer radial wall of the elbow air duct. So that, respectively, the use of sinusoidal and simple straight vanes created the lowest and highest pressure levels for the outer wall of the elbow air duct
    Keywords: air channels, elbow of air channel, fin of air channel, air conditioning, optimization of energy consumption
  • Mehdi Akhondizadeh *, Amin Sadeghi Pages 151-159
    Improvement of quality and life of the working hydraulic oil is very important in preventing the subsequent defects. This improvement leads not only to the defect prevention but also to the pollution reduction. The machinery accessibility can be increased by the offline filtration. In the present work, the data of the hydraulic oil consumption of dump truck and Shovel are obtained to investigate the feasibility and requirement of the offline filtration. The results of oil analysis have been investigated for this aim. The standard codes were appropriated to the oil contamination data to be analyzed. Results showed that the oil contamination level is high during the normal working life which is an indication of improper online filtration. It requires the more efficient additional offline filtration beside the online ones. The offline filtration requirements have been evaluated according to the hydraulic system specifications.         .
    Keywords: Mineral machinery, Hydraulic oil, Oil contamination, Oil monitoring, Filtration, Offline filtration