به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

محمدمهدی دوستدار

  • سجاد قارزی، محمدمهدی دوستدار*

    در این پژوهش به طراحی محفظه ی احتراق لوله ای برای موتور رم جت، مطالعه عملکرد این محفظه و بررسی نقش شعله نگهدار در آن پرداخته شده است. به همین منظور در ابتدا ضمن آشنایی با انواع موتور رم جت، مطالبی درباره ی محفظه احتراق بیان شده است. سپس فرآیند طراحی محفظه و تعیین هندسه ی آن از طریق روابط منطقی موجود در مراجع تشریح شده است. پس از مشخص شدن فرآیند محاسبه ی ابعاد، اعمال شرایط ورودی به منظور تعیین هندسه انجام شده است که این شرایط ورودی به کمک نرم افزار GasTurb استخراج شده و هندسه ی محفظه به کمک کدهای محاسباتی، معین شده است. با ارزیابی هندسه ی به دست آمده و اطمینان از صحت طراحی، شبیه سازی احتراق با روش غیرپیش آمیخته فاز مایع در نرم افزار Fluent انجام گرفته و ضمن ارائه ی نتایج، اثر اندازه، فاصله و تعداد شعله نگهدار بررسی شده است. بر همین اساس می توان گفت که استفاده از شعله نگهدار در موتورهای رم جت امری ضروری بوده و استفاده از شعله نگهدارهای با اندازه بزرگ توصیه نمی گردد.

    کلید واژگان: موتور رم جت, محفظه احتراق, طراحی, تحلیل عددی, شعله نگهدار
    Sajjad Gharezi, Mohammadmehdi Doustdar *

    In this research, the design of a can combustion chamber for a ramjet engine, the performance of this chamber and the role of flameholder have been studied. For this purpose, after talking about ramjet engine types, some general information about the combustion chamber has been explained. Then the process of chamber designing and determining its geometry has been discussed. The dimensions of the chamber were determined by using input conditions extracted from GasTurb software as well as applying a calculation code, and the geometry of the chamber have been determined by applying calculation codes. By evaluating the obtained geometry and ensuring the accuracy of the design, simulation of combustion with non-premixed liquid phase was carried out using Fluent software. While presenting the results, the effects of size, distance and number of flameholder have been investigated. It is shown that the use of flameholder in ramjet engines is essential but the use of large flameholder is not recommended.

    Keywords: Ramjet Engine, Combustion Chamber, Design, Numerical Analysis, Flameholder
  • محمد مهدی دوستدار*، سجاد قارزی
    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.
    کلید واژگان: موتور رم جت, محفظه احتراق, تحلیل عددی, هوای جانبی
    Sajjad Gharezi
    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
  • ایمان محمودی، رضا قره داغی، محمدمهدی دوستدار

    در این مطالعه، جابه جایی ترکیبی درون حفره مربعی با درپوش متحرک همراه با تیغه به صورت عددی و با روش حجم محدود شبیه سازی شده است. حفره ی مورد بررسی دو بعدی بوده و تحت تاثیر گرانش قرار دارد و در راستای عمود بر صفحه، دوران می کند. دیوارهای راست و چپ حفره آدیاباتیک بوده و دیوار بالا، منبع گرم در دمای ثابت است. سطح پایین حفره، درپوش متحرکی است که حرکتی از مرکز به دو طرف داشته و به عنوان منبع سرد در دمای ثابت فرض می شود. تیغه داخل حفره نیز در دمایی مشابه با دیوار سرد فرض شده و دارای ارتفاعی معادل دو سوم ضلع حفره است. برای ضریب هدایت حرارتی نانوسیال از داده های تجربی استفاده می شود. شبیه سازی ها در عدد رینولدز ثابت () و به منظور بررسی تاثیرات سه پارامتر زاویه شیب حفره، عدد ریچاردسون و کسر حجمی ذرات جامد بر خطوط هم دما، خطوط جریان و مقدار ناسلت متوسط انجام می شوند که 36 حالت مختلف را به وجود می آوردند. از این 36 حالت برای مسیله، ملاحظه می گردد که افزایش زاویه شیب حفره با سطح مرجع (0 تا 90 درجه)، افزایش عدد ریچاردسون (01/0 تا 100) و افزایش کسر حجمی (0 تا 05/0) باعث افزایش مقدار ناسلت متوسط شده و بیشترین مقدار آن معادل حالت ، و است. افزایش کسر حجمی نانوسیال باعث افزایش تا در مقدار ناسلت متوسط می شود. همچنین نشان داده می شود که در مقادیر کم عدد ریچاردسون (معادل 01/0 در مسیله ی مورد بررسی)، زاویه شیب حفره تاثیری در پاسخ مسیله ندارد.

    کلید واژگان: جابه جایی ترکیبی, حفره, درپوش متحرک, تیغه, نانوسیال, شبیه سازی عددی
    iman mahmoodi, reza gharedagi, mohammadmehdi dostdar-

    In this study, mixed convection inside a square cavity with a movable cap and baffle was simulated numerically using the finite volume method. The under-study cavity was two dimensional and affected by gravity and rotated perpendicular to the plane. Right and left walls of the cavity were adiabatic and the upper wall was warm source at a constant temperature. Lower surface was a movable cap that moved from the center to both sides and was assumed to be a cold source at constant temperature. The baffle was assumed to be at the same temperature as cold wall and had a height equal to two thirds of the side of the cavity. Experimental data was used for the thermal conductivity coefficient of the nanofluid. Simulations were performed at a constant Reynolds number to investigate the effects of three parameters of Richardson number, volume fraction of solid particles and cavity slope angle on isothermal lines, streamlines and mean Nusselt value, which created 36 different states. It was found that increasing of slop angle of cavity with respect to reference surface (0 to 90 deg), increasing Richardson number (0.01 to 100) and increasing the volume fraction (0 to 0.05), increase the mean Nusselt value, where the maximum value of which is equivalent to state , , . Increasing the volume fraction of the nanofluid causes an increment in average Nusselt number. It was also observed that at low Richardson values, cavity slope angle has no effect on the results.

    Keywords: Mixed Convection, Cavity, Movable Cap, Baffle, Nanofluid, Numerical investigation
  • شهروز یوسف زاده*، محمدمهدی دوستدار

    در این پژوهش، ارتعاشات آزاد تیر تیموشنکو مخروطی چرخان با لایه محرک پیزوالکتریک موردمطالعه قرار گرفته است. جنس تیر از مواد تابعی FGM (Functionally Graded Materials) در راستای ضخامت و شرط مرزی یکسر گیردار متصل به هاب در نظر گرفته شده است. تحلیل بر اساس تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول انجام شده است. در ابتدا، انرژی کل سیستم شامل انرژی پتانسیل و جنبشی تیر و لایه پیزوالکتریک محاسبه شده و سپس با بهره گیری از روش ریلی- ریتز مبتنی بر کمینه سازی انرژی کل سیستم، فرکانس های طبیعی سیستم استخراج شده است. در ادامه پس از اعتبارسنجی نتایج حاصل از طریق مقایسه با نتایج سایر محققان، تاثیر پارامترهای هندسی مختلف از قبیل ضخامت و پهنای تیر، شیب مخروط تیر، طول تیر، سرعت دورانی و همچنین ولتاژ پیزوالکتریک بر فرکانس طبیعی مطالعه شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش سرعت زاویه ای تیر، فرکانس طبیعی افزایش می یابد به طوری که با بیشتر شدن سرعت افزایش، فرکانس طبیعی با شیب تندتری افزایش می یابد.

    کلید واژگان: تیر مخروطی چرخان, مواد تابعی, فرکانس طبیعی, پیزوالکتریک, تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول
    Shahrouz Yousefzadeh *, Mohammadmehdi Doostdar

    In this research, the free vibration of rotating tapered Timoshenko beam with piezoelectric layer has been studied. It is assumed that the beam is made of Functionally Graded Materials (FGM) through the thickness direction and the boundary condition is a cantilever attached to the hub. The first-order shear deformation theory has been used to drive governing equations. At first, the total energy of the system such as potential and kinetic energies for the beam and piezoelectric layer has been derived, and then the natural frequencies of the beam have been determined by the Ritz approach based on minimizing the total system energy. After verifying the results by comparing them with other research, the effects of some parameters such as hub radius, rotational speed, taper ratios, rotary inertia, material gradient, piezoelectric voltage, and beam thickness on the natural frequencies of the tapered Timoshenko beam have been studied in detail. The results showed that with increasing the angular velocity of the beam, the natural frequency increases so that as the increasing velocity increases, the natural frequency increases with a steeper slope.

    Keywords: Rotating tapered beam, Functionally graded material, Natural frequency, Piezoelectric layer, First order shear deformation theory
  • شهروز یوسف زاده *، محمدمهدی دوستدار، رضا سرلک

    در این پژوهش انتقال حرارت جابجایی آزاد برای محفظه مربعی شکل حاوی دو نانوسیال آب-آلومینا و آب-مس که تحت تاثیر میدان مغناطیسی مورب قرار دارد به روش عددی شبیه سازی شده و تاثیر پارامترهایی مانند عدد رایلی ()، عدد هارتمن ()، زاویه میدان مغناطیسی ()، کسر حجمی نانوذرات ()، نوع منبع حرارتی (خطی یا سینوسی)، طول منبع حرارتی () و پارامتر غیریکنواختی چشمه ()، بر روی میدان های جریان و دما مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که با افزایش عدد رایلی و عدد هارتمن، میزان انتقال حرارت به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین عملکرد حرارتی محفظه با افزایش زاویه میدان مغناطیسی (از 0 تا 90 درجه) بهبود می یابد و با افزودن نانوذرات جامد به سیال پایه افزایش نسبی انتقال حرارت در محفظه مشاهده می شود. در اعداد رایلی بالا و پایین، بیشینه انتقال حرارت مربوط به چشمه دما ثابت می باشد و پس از آن برای اعداد رایلی بالا چشمه سینوسی با  و برای اعداد رایلی پایین، که انتقال حرارت هدایت بر محفظه حاکم است، چشمه خطی با  دارای بیشترین عدد ناسلت متوسط می باشند. با بررسی طول منابع حرارتی می توان دریافت که با افزایش طول چشمه ها، میزان انتقال حرارت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: انتقال حرارت, نانوسیال, میدان مغناطیسی, محفظه مربعی, چشمه حرارتی
    Shahrouz Yousefzadeh *, Mohammad Mehdi - Doustdar, Reza Sarlak

    In this research, the natural convection heat transfer for a square enclosure containing two Nano-fluids, water-alumina and water-copper, which is affected by a diagonal magnetic field, is simulated numerically and the effects of some parameters such as Rayleigh number ( ), Hartmann number ( ), magnetic field angle ( ), nanoparticle volume fraction ( ), type of heat source (linear or sine), length of the heat source ( ) and the non-uniformity parameter of the source ( ) have been studied on the flow and temperature fields. The results show that with increasing Rayleigh  number and Hartmann number, the amount of heat transfer increases and decreases, respectively. Also, the thermal performance of the enclosure is improved by increasing the angle of the magnetic field (from 0 to 90 degrees) and by adding solid nanoparticles to the base fluid, it means a relative increment in enclosure heat transfer is observed. In both high and low Rayleigh numbers, the maximum heat transfer is related to the constant temperature source. After that, for high Rayleigh numbers a sinusoidal source (λ = 1) and for low Rayleigh numbers a linear source (λ =0.5), where the conduction heat transfer dominates on enclosure, have the highest average Nusselt number, respectively. The results also indicate that when the length of heat sources increases, the rate of heat transfer increases too.

    Keywords: Heat Transfer, Nano-Fluid, Magnetic Field, Square Enclosure, Heat Source
  • محمدمهدی دوستدار*، مالک قیومی

    در این پژوهش به مشکل شبکه سازی در تحلیل دینامیک سیالات عددی برای موتورهای احتراق داخلی پرداخته شده است. تولید شبکه برای موتورهای احتراق داخلی خصوصا برای کد متن باز KIVA که یکی از رایج ترین حلگرها در زمینه ی شبیه سازی موتور و احتراق می باشد، بسیار مشکل و زمان بر است. در این نوشتار روشی سریع و بهینه برای شبکه بندی کامل محفظه احتراق با تمام جزییات به همراه سوپاپ ها و متناسب با کد KIVA-3V با استفاده از نرم افزار ANSYS ICEM CFD معرفی شده است. در این روش، تولید شبکه و متحرک سازی آن در ANSYS ICEM CFD و KIVA بررسی شده است و مهم ترین مشکلات در رابطه با شبکه ی تولیدی شناسایی و راه های رفع آن ارایه شده است. علاوه بر این، خطاها و نواقص نرم افزاری نیز شرح داده شده اند. روند تولید شبکه ی پیشنهادی در این نوشتار به گونه ای است که علاوه بر رفع بسیاری از مشکلات تولید شبکه، زمان اختصاص داده شده به فرآیند تولید شبکه به حداقل ممکن کاهش می یابد. لازم به ذکر است این روش عمومی بوده و برای هندسه های مختلف غیر موتوری نیز قابل استفاده است.

    کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی, موتورهای احتراق داخلی, تولید شبکه, متحرک سازی
    -Mohammad Mehdi Doustdar *, Malek Ghayoumi

    In this investigation, grid generation difficulties in CFD analysis of internal combustion engines (ICEs) have been studied. Grid generation is primitive, extremely complicated and time consuming task in ICEs simulations. The KIVA open source code is one of the most popular CFD solvers in ICEs simulations. Grid generation for this solver is the most complex and difficult task. In the present work a methodology has been developed for rapid grid preparation in KIVA-3V code by using commercial grid generator, ANSYS ICEM CFD. In this methodology, all geometry details of ICEs, including valves and intake/exhaust ports, are taken into account. In this paper, the focus is not on modifying the KIVA code original mesh generator, however, the most popular grid generation and dynamic mesh management errors and some bugs in ICEM CFD and KIVA have been inspected and explained. By using the procedure described here, many of grid generation difficulties will be eliminated and grid generation time will be greatly reduced. It should be noted that many of features in this paper are general and can be used for geometries other than ICEs.

    Keywords: Numerical Simulation, ICEs, Grid Generation, Dynamic Mesh
  • امیر گودرزی*، محسن قنبرنیا سوته، محمدمهدی دوستدار، محمدصابر زمان پور زهرایی

    استفاده از پرخوران یکی از روش های ارتقاء سطح پروازی پرنده موجود، بدون نیاز به ایجاد تغییرات اساسی در موتور آن می باشد. البته این امر منوط به انتخاب صحیح پرخوران و کنترل دقیق آن است. امروزه مدل سازی ریاضی و رایانه ای فرآیندهای درون موتور به عنوان یک ابزار قوی برای تخمین عملکرد سیستم و کاهش هزینه و زمان تست مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر از مدل ترمودینامیکی چند ناحیه ای برای این منظور استفاده شده است. به این ترتیب در گام اول کد مربوطه جهت شبیه سازی هندسی موتور وانکل توسعه یافته و پس از اطمینان از عملکرد صحیح آن، مشخصات موتور رفت و برگشتی معادل توسط کد استخراج شده است و مشخصات مستخرج به نرم افزار جی تی پاور داده شده و مدل رفت و برگشتی موتور توسعه یافته است. در مرحله بعد مدل ایجاد شده توسط نتایج تجربی به دست آمده از آزمون توان آزما در آزمایشگاه موتور صحه گذاری شده است و از مدل اعتبارسنجی شده جهت شبیه سازی شرایط ارتفاع استفاده شده و میزان افت عملکرد به دست آمده است. در مرحله آخر توسط تیوری های انطباق، پرخوران مناسب انتخاب شده است و با سازوکار های کنترلی مناسب عملکرد سیستم موتور و پرخوران در ارتفاع هدف مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهد که در دور کاری موتور و در حالت بار کامل پرخورانی سبب افزایش 41 درصدی توان و کاهش 5 درصدی مصرف مخصوص سوخت در ارتفاع هدف نسبت به موتور تنفس طبیعی در ارتفاع کاری معمول می شود.

    کلید واژگان: موتور دوار وانکل, نرم افزار جی تی پاور, پرخوران, کنترل, نتایج تجربی توان آزما
    Amir Goudarzi *, Mohsen Ghanbarnia Sooteh, MohammadSaber Zamanpour Zahraee

    Turbocharging is a prevalent method for the promotion of an UAV flight level without having to make major changes in its engine. It depends on the correct selection and precise control of the turbocharger. Today, the mathematic simulation of the engine cyclic processes as a strong tool to estimate performance and reduce costs and testing time is taken into consideration. In this research multi-zones thermodynamic modeling according to the following steps is performed. At the first step, a geometrical model of the Wankel engine is developed and the geometrical characteristics of the equivalent reciprocating engine is achieved. At the second step, the equivalent reciprocating engine is simulated by GT-Power commercial software. Then, using the empirical results of dynamometer tests the developed model is vitrificated and by this means the effect of altitude conditions on the engine performance is studied. At the last step, according to the matching theories, a proper turbocharger is selected and by using appropriate control mechanisms, the performance of the turbocharged engine at the desired altitude is evaluated. Results indicate that for the operating engine speed and full load condition, turbocharging leads to 41% power increment and 5% specific fuel consumption reduction at the target altitude compared to the naturally aspirated engine at designed working altitude.

    Keywords: Wankel rotary engine, GT-Power software, Turbocharger, Control, Dynamometer test
  • علیرضا ربیعی، فرهاد قدک*، محمد مهدی دوستدار

    موضوع مهم در بهره برداری از حسگر انحراف سنج، استفاده از ضرایب بی بعد مناسب و غیرحساس به شرایط مختلف کاری است. این ضرایب بی بعد، زاویه انحراف جریان، فشار کل و فشار استاتیک را به دست می آورند. در مطالعه حاضر، این ضرایب با روش تحلیلی SPM و آزمایش تجربی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی نشان می دهد که روش تحلیلی SPM ضریب انحراف جریان در محدوده زاویه بهره برداری حسگر سه سوراخه را به صورت دقیق پیش بینی می کند. همچنین این روش ضریب فشار کل را در محدوده زوایه انحراف 10± درجه به صورت دقیق محاسبه می کند. نتایج تجربی نشان می دهد که به دلیل فرض عدم افزایش سرعت روی حسگر در روش تحلیلی، فشار استاتیک جریان به صورت دقیق محاسبه نمی شود. طبق مشاهدات آزمایشگاهی، افزایش سرعت و کاهش فشار در نواحی اطراف حسگر وجود دارد و این مساله ناشی از وجود ناحیه مکش در پایین دست حسگر است. برخلاف نتایج روش تحلیلی، در روش تجربی در زاویه صفر درجه، فشار استاتیکی جریان با متوسط فشار نقاط چپ و راست حسگر برابر است. به دلیل حساسیت ضرایب بی بعد فشار استاتیک جریان به تغییر عدد رینولدز، مقادیر مختلفی برای این ضریب در منابع مختلف گزارش شده است. این ضرایب با تغییر عدد رینولدز تغییر می کنند و دقت آنها کاهش می یابد. در مطالعه حاضر، یک ضریب بی بعد مناسب جدید معرفی می شود که نسبت به عدد رینولدز دارای کمترین میزان حساسیت است.

    کلید واژگان: انحراف سنج, حسگر سه سوراخه, روش تحلیلی SPM, عدد رینولدز, ضریب بی بعد
    A. Rabiee, F. Ghadak*, M. Doostdar

    Using proper dimensionless coefficients that are insensitive to various operating conditions is a crucial issue during the utilization of a yawmeter probe. These dimensionless coefficients produce the deviation angle of flow, stagnation and static pressures. In the current study, these coefficients are analyzed using SPM analytical and experimental methods. A comparison of experimental and analytical results shows that SPM analytical method predicts the flow deviation coefficients satisfactorily at the operational angle range of three-hole probe. This method also calculates the stagnation pressure coefficient precisely at the deviation angle range of ±10 degrees. The experimental results show that due to the assumption of constant speed on the probe, the analytical method cannot calculate the static pressure accurately. Experimental observations also demonstrate that velocity is increased and pressure is decreased over the probe. This is due to the suction region at the downstream of probe. Unlike analytical results, experimental observations depict that at zero degrees, the flow static pressure is equal to the average of pressure at the left and the right side of probe. Due to sensitivity of dimensionless coefficients of flow static pressure to variation of Reynolds number, various values are reported at different kinds of literature for these coefficients. These coefficients change with Reynolds number variations and their accuracies are decreased. In the current study, a new proper dimensionless coefficient is introduced which represents minimum sensitivity to Reynolds number.

    Keywords: Yawmeter, Three-Hole Probe, SPM Analytical Method, Reynolds Number, Dimensionless Coefficient
  • محمد مهدی دوستدار *
    در این مقاله، به طراحی و شبیه سازی واحد کنترل سوخت مکانیکی یک موتور توربوجت تک محوره به همراه شبیه سازی موتور پرداخته می شود. بدین منظور، پس از بیان اهمیت سیستم کنترل و معرفی و دسته بندی مودهای کنترلی یک موتور توربوجت سبک، ابتدا الگوریتم شبیه سازی حالت پایا و سپس گذرای موتور ارائه می شود. به کمک این استراتژی ها، عملکرد موتور در حالت پایا و گذرا شبیه سازی شده و با نتایج تست عملی ارزشیابی می گردد که تطابق خوب نتایج شبیه سازی و نتایج تست عملی بیانگر روند انجام صحیح شبیه سازی های موتور است. در مرحله بعد، به معرفی استراتژی کنترل سوخت مکانیکی این موتور پرداخته شده و نحوه ی عملکرد واحد کنترل سوخت (FCU) برای این موتور توضیح داده می شود. سپس به مدل سازی ریاضی و شبیه سازی عملکرد FCU در نرم افزار SimHydraulic پرداخته می شود و نتایج عملکرد FCU استخراج و توضیح داده می شود. در نهایت، پس از اطمینان از عملکرد صحیح هر دو واحد موتور و FCU دو شبیه سازی انجام گرفته با یکدیگر ترکیب شده و عملکرد موتور در حضور FCU تحلیل می گردد. نتایج مقاله، نشان دهنده روند صحیح در مدل سازی و شبیه سازی موتور مورد مطالعه و همچنین طراحی صحیح استراتژی واحد FCU می باشد.
    کلید واژگان: توربوجت, واحد کنترل سوخت مکانیکی, شبیه سازی عملکرد حالت پایا, شبیه سازی عملکرد حالت گذرا
    M. M. Doustdar *
    In this paper, design and simulation of fuel control unit (FCU) for a widespread turbojet engine is presented. For this purpose, a brief review on importance of control strategy and engine control modes is firstly presented. Next, the steady state and transient modeling flowchart for the engine is explained and a dynamic model for prediction of engine behavior is developed based on the described flowchart. Then, In order to confirm the ability and effectiveness of the used approaches, the engine simulation results are compared with the experimental results and the good agreement between them illustrates the effectiveness of the steady state and transient modeling. After that, the designed strategy for the engine fuel control unit is described in details and the mathematical equations of FCU parts are presented. Moreover, the mathematical modeling is used for development of a simulation model in SimHydraulic software and the FCU behavior is studied using the developed model. Finally, integration between engine and FCU simulation is done and the simulation results are presented in order to confirm the design and simulation process. The proposed design in this paper can be used for other similar case studies as a regular approach.
    Keywords: Turbojet Engine, FCU, Steady State Simulation, Transient Simulation
  • امیر گودرزی، مصطفی زاهدزاده، محمد مهدی دوستدار
    تحلیل اگزرژی ابزاری برای تعیین سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سیستم و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سیستم یا فرآیند رخ می دهد است. در این تحقیق تحلیل اگزرژیک عملکرد موتور تربوپراپ در شرایط کاری مختلف مدنظر است. برای این منظور یک موتور توربوپراپ بر اساس روش صفر بعدی با استفاده از نرم افزار گزترب مدل سازی شده و عملکرد آن ابتدا در نقطه طرح و سپس در چندین نقطه خارج از طرح برای شرایط کاری مختلف ارتفاع و ماخ پروازی مشخص می گردد. سپس ​پایه های مفهومی لازم برای تحلیل اگزرژی سیستم، با تعریف عبارات اگزرژی و ایجاد معادله تعادلی مربوطه بنا نهاده می شود و روابط مربوط به بازده قانون دوم بر اساس تعاریف مربوط به عایدی و مصرفی در هر جزء ارائه می گردد. در مرحله بعد با استفاده از داده های ترمودینامیکی بدست آمده از نرم افزار برای مقاطع مشخصه سیستم به آنالیز اگزرژی اجزای مختلف موتور پرداخته می شود. از نتایج تحلیل اگزرژی مشخص می شود که فرآیند احتراق عامل غالب در بازگشت ناپذیری سیستم است.
    کلید واژگان: موتور توربوپراپ, آنالیز انرژی, آنالیز اگزرژی, تحلیل صفر بعدی, نرم افزار گزترب
    Amir Goudarzi, Mostafa Zahedzadeh, Mohammad Mahdi Dostdar Dr
    Exergy analysis is a method of evaluating the proportion of each process on the transmission of system availability and determining how the useful energy is loosed. In this research, a turboprop engine is simulated using GASTURB 10 commercial software which is developed based on zero-dimensional approach. The performance of turboprop engine is calculated at design point and some off-design points and thermodynamic properties of engine components at different flight altitudes and Mach numbers are calculated. After that, by defining exergy terms and using related exergy equilibrium equations, the necessary conceptual basis for exergy analysis is introduced. Then thermodynamic data obtained from GASTURB software are used to exergy analysis of engine components. Results show that combustion process has the dominant portion of the system irreversibility.
    Keywords: Turboprop engine, Energy analysis, Exergy analysis, Zero dimensional analysis, GASTURB
  • عیسی دانش فر، محمد مهدی دوست دار*، محمد امینی، حمید فاضلی
    سپرهای حرارتی نقش مهمی در موتورهای سوخت جامد ایفا می کنند. کاربرد زیاد سپرهای حرارتی در گلوگاه این موتورها، به دلیل تاثیر خوردگی این ناحیه بر فشار محفظه احتراق و نهایتا بازده حرارتی موتور، موجب اهمیت مطالعه سپرهای حرارتی شده است. پیش بینی صحیح مقدار پسروی سطح گلوگاه، منجر به طراحی بهینه موتور، به ویژه در موتورهایی با زمان سوزش بالا می شود. در این پژوهش، خوردگی نازل گرافیتی در موتورهای سوخت جامد برای یک سوخت مرکب با ترکیب خاص مورد بررسی قرار گرفته است. مدل عددی استفاده شده شامل حل معادلات ناویر استوکس جریان سیال، معادلات ترمودینامیکی داخل موتور، معادلات ترموشیمی و هدایت حرارتی سطح نازل است. جهت اعتبارسنجی نتایج مدل عددی، یک موتور سوخت جامد کامل از نوع کارتریجی با نازل گرافیتی و سوخت با پایه پلی استری آزمایش و توسط دستگاه اسکنر سه بعدی مقدار خوردگی سطح داخلی نازل اندازه گیری شده است. مقایسه نتایج بیانگر مطابقت خوب خروجی مدل عددی با داده های تجربی (با اختلاف در حدود 4 درصد) در گلوگاه و حوالی آن است. نتایج تجربی نشان می دهد که مقدار فناشوندگی در ناحیه ورودی گلوگاه بیشترین مقدار را دارد و در ناحیه واگرایی نازل، تقریبا ثابت و برای موتور تست شده حدود 0/2 میلی متر است. این نتایج به دلیل تاثیر قابل توجه خوردگی و تغییر هندسه گلوگاه نازل بر بازده حرارتی موتور، حائز اهمیت است و می تواند در تحلیل و طراحی موتورهای سوخت جامد استفاده شود.
    کلید واژگان: خوردگی, موتور سوخت جامد, گرافیت, سپر حرارتی
    Eisa Daneshfar, Mohammad Mehdi Doustdar *, Mohammad Aminy, Hamid Fazeli
    Using heat shield, especially in throat area has a significant effect on combustion chamber pressure and thermal efficiency of solid fuel engines, and so many studies have been made in this field. A precise prediction of regression in throat surface is essential to optimum design of high burning time engines. In this study, ablation of graphite nozzle in solid fuel engines is investigated numerically for a special ingredient composite fuel .Navier Stocks equations together with thermodynamic equations inside the engine as well as thermochemical and thermal conductivity equations on nozzle surface are derived and written in their suitable forms and solved to determine the regression rate of nozzle throat surface. Furthermore, a cartridge full size solid motor by polyester binder fuel was tested and the ablation rate was measured by using a 3D scanner. The experimental pressure-time and thrust-time curves were also derived and used as input data for numerical calculations. Comparison between numerical and experimental results shows a satisfactory agreement. The experimental results show that the ablation has maximum value in the inlet area, and in divergent section is approximately constant and its value is 0.2mm. Because of important effect of ablation rate on the geometry of nozzle throat and so on the performance of the engine, the results of this study may have applicable usage in analyzing and designing solid fuel engines.
    Keywords: ablation, solid fuel motor, Graphite, heat shield
  • محمد مهدی دوستدار، حامد حمیدی
    زمان بندی متغیر سوپاپ ها به عنوان یکی از عوامل موثر بر کارکرد یک موتور بنزینی در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است. زمان باز شدن، بسته شدن، مدت زمان باز ماندن و مقدار خیز سوپاپ های ورودی و خروجی به عنوان پارامترهایی هستند که در مقوله زمان بندی متغیر سوپاپ ها می توان به آنها پرداخت و تاثیر هر یک از آنها را در عوامل عملکرد ترمودینامیکی موتور و اتلافات حرارتی بررسی نمود. در این مقاله با استفاده از برنامه پیش پردازنده K3PREP یک مش متحرک با سازمان شامل سوپاپ ها و راهگاه های ورودی و خروجی تولید شده است. آن گاه به کمک برنامه شبیه ساز KIVA-3V و با توجه به تغییرات اعمالی بر روی هر یک از پارامترهای زمان بندی سوپاپ ها به تحلیل نتایج به دست آمده پرداخته شده است. شبیه سازی بر روی یک موتور اشتعال جرقه ای صورت گرفته است. مقایسه نتایج این شبیه سازی با نتایج تجربی حاکی از تطابق رضایت بخش است.
    کلید واژگان: عددی, موتور اشتعال جرقه ای, زمان بندی متغیرسوپاپ ها, حلگر KIVA-3V
    Mohammadmahdi Doustdar, Hamed Hamidi
    Variable timing of valves is one of the effective factors on performance of a spark ignition (SI) engine. The time of opening, closing, duration of open state, and the amount of lift for inlet and exhaust valves are the parameters that must be considered in variable valve timing issue. These parameters influence thermodynamic performance factor and heat loss of an engine. In this paper at first, using K3PREP pre-processor, a structured moving mesh was generated for valves as well as for inner and outlet runners. Then, using KIVA-3V as the main solver, the variation effects of each valve timing parameters on the engine performance were studied. The simulation was done on a SI- engine. Comparison between simulation and experiment results indicates satisfactory agreement.
    Keywords: Numerical simulation, SI- engine, Variable valve timing, KIVA-3V solver
  • محمد جواد خیامی، علیرضا شاطری نجف آبادی*، محمد مهدی دوستدار

    هدف از انجام این تحقیق، بررسی تاثیر استفاده ی همزمان از دو انژکتور تزریق سوخت در یک جریان هوای عرضی است. امروزه روش های متعددی برای بهینه سازی تزریق سوخت در موتورهای احتراق داخلی پیشنهاد می شود. این بهینه سازی ها بدلیل تاثیر بالای این متغیر بر کارایی موتور و کاهش آلاینده ها است. روشی که در این مطالعه پیشنهاد شده است استفاده از دو انژکتور پاشش سوخت بجای تک انژکتور در مسیر ورودی هوا می باشد. استفاده از دو انژکتور به منظور برخورد دادن دو اسپری سوخت به یکدیگر و افزایش اغتشاشات و برخورد قطرات و در نتیجه کمک به شکسته شدن و اتمیزه شدن سریع تر آن ها است. همچنین استفاده از دو انژکتور می تواند امکان کنترل بیشتر بر روی توزیع زمانی و فضایی را فراهم آورد. شبیه سازی ها بصورت عددی و با استفاده از کد تعمیم یافته ی کیوا انجام شده است. این شبیه سازی ها مشابه شرایط تزریق سوخت در مانیفولد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای انجام شده است. نتایج بیانگر آن است که قرار گرفتن دو انژکتور در یک فاصله ی طولی، نصب دو انژکتور در زاویه ی 70 درجه با مجرا، قرار دادن دو انژکتور در روبروی هم و یا با زاویه قائمه و زاویه ی مخروطی 15 درجه، سبب کاهش قطر متوسط قطرات می گردد. نتایج این مطالعه می تواند در طراحی سیستم تزریق سوخت یک موتور احتراق داخلی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, تزریق سوخت, انژکتور, شبیه سازی اسپری سوخت, جریان عرضی
    Evaluation The Effect Of Using Two Fuel Nozzles On Droplet Diameter In Cross Flowmohammad Javad Khayyami, Alireza Shateri Najaf Abadi *, Mohammadmahdi Doustdar

    The purpose of this study is to investigate the effect of the simultaneous use of fuel injection injectors in an air cross flow. Nowadays, several methods are proposed for optimizing fuel injection in internal combustion engines. These optimizations are due to the high impact of this variable on engine performance and reduction of emissions. The method proposed in this study is to use two fuel injectors instead of a single injector in the air inlet manifold. The uses of two injectors in order to impingement two fuel sprays and increase the turbulent and collision of droplets, and so break them up faster. Also, the use of two injectors can provide more control over spatial and temporal distribution. Simulations are performed numerically using the generalized Kiva code. These simulations are similar to the fuel injection conditions in the manifold of the spark ignition internal combustion engine. The results indicate that the placement of two injectors in a longitudinal distance, the installation of two injectors at a 70 ° angle with the duct, placing two injectors in 180° or 90° relative angles and a 15° conical angle reduces the average diameter of the droplets. The results of this study can be used to design an internal combustion engine fuel injection system.

    Keywords: Internal combustion engine, Fuel injection, Injector, Fuel spray simulation, Cross flow
  • حمید کاظمی، محمد مهدی دوستدار *
    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.
    کلید واژگان: هیدرودینامیک, دینامیک سیالات محاسباتی, شناور پروازی, شناور دوپله, موقعیت طولی پله دوم
    MohamadMehdi Doostdar *, hamid kazemi
    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
  • شهروز یوسف زاده*، محمد مهدی دوستدار
    امروزه استفاده از وصله های کامپوزیتی برای ترمیم قطعات ترک دار رو به گسترش است. این وصله ها باعث کاهش میزان تنش در اطراف ترک، کاهش یا توقف رشد ترک، و افزایش عمر قطعه می شود. در این پژوهش به بررسی تجربی عمر خستگی در ورق های ترک دار آلومینیومی تعمیرشده توسط وصله ی کامپوزیتی پرداخته شده است. ترمیم به صورت چسبی انجام شده است تا از معایب اتصال مکانیکی مانند تمرکز تنش، مقاومت کم خستگی، و امکان ایجاد خرابی در قطعه ی اصلی جلوگیری شود. سپس به بررسی پارامترهای موثر بر رشد ترک خستگی از جمله زاویه ی ترک اولیه، عرض وصله، و نوع چیدمان لایه ها در وصله پرداخته شده است. نتایج حاصل از این پژوهش بیان می کند که افزایش زاویه ی ترک از صفر به 45 درجه عمر قطعات در اثر بار خستگی را افزایش می دهد. همچنین افزایش عرض وصله ها تاثیر مهمی در افزایش عمر ندارد و حتی ممکن است باعث کاهش عمر قطعات شود.
    کلید واژگان: ورق ترک دار, تعمیر و ترمیم, وصله ی کامپوزیتی, رشد ترک, عمر خستگی
    Sh. Yousefzadeh *, M.M. Doustdar
    Existence and growth of cracks in structures is an unavoidable matter, and presentation of economical repair methods is useful in this situation. Applications of repaired structures by composite patches are expanding. One of the most significant uses of this method is repairing cracked components and parts of aerospace industries. This type of patch includes many advantages such as high strength, resistance against corrosion and humidity, low weight and acceptable fatigue life. Patch repair causes the stress reduction around the crack and also the transition of stress from the cracked plate to the patch. Finally this type of repair decreases or totally stops the crack growth and increases the fatigue life of parts. In this study, the experimental investigation of crack growth and fatigue life in cracked Aluminum plates repaired by composite patches has been considered. Edge-cracked aluminum plates repaired with one-side composite patches are investigated. Due to avoidance of the disadvantages of mechanical joints such as; stress concentration, low strength against fatigue, the risk of failure in the main body, and so on, the adhesive has been used to join the parts. In addition, the effects of several parameters, such as the prime cracks angle in three levels $0^{0}$, $30^0$, and $45^0$, patch's width in three levels 25, 30, and 35mm and the layer's layout in three levels on fatigue life have been investigated. The results indicate that by the increase in crack angle from 0 to $45^0$, the fatigue life of parts under fatigue loads increases; and in several path layouts, there is not any difference in fatigue life. It is noticeable that increase in the patch's width, does not have any remarkable influence on the fatigue life and even may cause some decrease in lifetime.
    Keywords: C?r?a?c?k?e?d p?l?a?t?e, r?e?p?a?i?r, c?o?m?p?o?s?i?t?e p?a?t?c?h, c?r?a?c?k g?r?o?w?t?h, f?a?t?i?g?u?e l?i?f?e
  • محمود سالاری *، حمید کاظمی، محمد مهدی دوستدار
    تمایز اساسی بین شناورهای دریایی سرشی و شناورهای متداول جابجایی و شبه جابجایی، بهره گیری از نسبت نیروی هیدرودینامیکی علاوه بر نیروی بویانسی است. میدان فشار هیدرودینامیکی ایجاد شده در کف این شناورها باعث کاهش ارتفاع آبخور شناور و درنتیجه کاهش نیروی مقاومت در آنها می شود. کاهش مقاومت هیدرودینامیکی، دست یابی به سرعت های بالاتر به ازای توان پیشبرنده معین را فراهم می-نماید. یکی از روش های افزایش کارایی سطوح هیدرودینامیکی کف بدنه در شناورهای دریایی سرشی استفاده از پله های عرضی در محل مناسبی از کف بدنه می باشد. طراحی صحیح موقعیت و ارتفاع پله های عرضی متناسب با موقعیت مرکز جرم، شرایط بارگذاری و سرعت، امری مهم و حساس می باشد. این پله ها در صورت عدم تطابق با شرایط فوق الذکر می توانند اثرات نامطلوبی بر هیدرودینامیک شناور نیز داشته باشند. در این تحقیق، به کمک دینامیک سیالات عددی میدان و الگوی جریان روی یک شناور تندرو تک پله ای و دو پله ای در دوحالت شرایط صحیح کاربری و شرایط بارگذاری نامناسب تحلیل شده است. برای بررسی توزیع دو فاز آب و هوا و مدل سازی اثر سطح آزاد از روش نسبت حجم (VOF) استفاده شده است. این شبیه سازی ها برای مدل یک شناور واقعی بنام «کوگار» در دو حالت تک پله ای و با دو پله عرضی انجام گرفته است. برای اطمینان از صحت شبیه سازی ها، بررسی استقلال از شبکه و همچنین معتبرسازی نتایج با مدل آزمایشگاهی انجام گرفته است. تاکید این مقاله بر بررسی وضعیت هواگیری مناسب پشت پله های عرضی برای شناورهای سرشی با تک پله عرضی و دو پله ای می باشد. نتایج نشان می دهند که حساسیت رفتار هیدرودینامیکی شناورهای تندرو پله دار به بارگذاری، سرعت و زاویه تریم بسیار بیشتر از شناورهای بدون پله می باشد.
    کلید واژگان: هیدرودینامیک شناور تندرو, دینامیک سیالات عددی, پله عرضی, هواگیری پشت پله
    M. Salari *, H. Kazemi, M.M. Doustdar
    Main difference between planning vessels, conventional displacement, and semi-displacement marine vessels is in their utilization hydrodynamic loads in addition to buoyancy force. The hydrodynamic pressure field on the bottom surface of planning vessels decreases the vessel draught and the thereafter their resistance. The resistance reduction introduces achieving higher speeds. One of the methods for improving hydrodynamic efficiency of planning vessels is utilization of transverse steps under their bottoms. Selecting their locations and heights has high sensitivity to loading conditions, speed, and center of gravity of the vessel. If proper design does not occur, it maybe followed by un-favorite effects. In this research, the flow field over the bottom of two stepped high speed planning vessels at different lading conditions were obtained, using CFD. VOF method was used for capturing the interface between water and air. Simulation was performed for one-step and two-step planning vessels of Cigar. For validating of the simulations, a grid-independency study and some comparisons with experiments are carried out. The emphasis of this study was on identification of the sensitivity of loading conditions on air-breathing of the transverse steps. The results show that the sensitivity is much higher than the traditional non-stepped planning vessels.
    Keywords: Planning Boat Hydrodynamics, CFD, Transverse Step, Air Breathing of Steps
  • محمد مهدی دوستدار *، مرتضی مردانی، فرهاد قدک
    یکی از پارامترهای اصلی جهت طراحی دماغه های ماوراء صوت، گرمایش تشعشعی اعمال شده بر دیواره است. مقدار گرمایش ایرودینامیکی، در طی پرواز تغییر می کند. جهت تخمین دقیقی از آن، روش های مختلفی ارائه شده است، کاملترین روش جهت حل معادلات ناویراستوکس، واکنشهای شیمیایی، فناشوندگی، بقاء گونه ها، اغتشاشی، انتقال حرارت، استفاده از الگوریتم حجم محدود است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان، حجم بالایی از حافظه محاسباتی را می طلبد، بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده گردید. الزام انتخاب نوع روش گام به گام مکانی، عدم انتشار اطلاعات از پایین دست جریان است. ترکیبی از روش های لایه شوک لزج در بدنه و لایه مرزی لزج خودمتشابه در نقطه سکون، الزام مذکور را با فرض شفاف بودن المانهای مخلوط ، ارضاء می کند. با استفاده از روش مذکور، انطباق خوبی بین نتایج گرمایش تشعشعی با تحقیقات مشابه، مشاهده شد. در اعداد ماخ بیشتر از 40، انحراف در نتایج شروع شد. در مقایسه با تنایج تست، مشاهده شد که رفتار تغییرات گرمایش تشعشعی بر حسب فاصله رویه ای، نسبت به تحقیقات مشابه، منطقی تر بود، همچنین در اعداد ماخ کمتر از 6، سهم گرمایش تشعشعی نسبت به جابجایی و هدایتی قابل اغماض است.
    کلید واژگان: گرمای تشعشعی, فضای رویه ای, توابع نگاشت, گام به گام مکانی, جسم شفاف
    M.M. Doustdar *, M. Mardani, F. Ghadak
    One of the basic parameter to design the hypersonic noses is the induced radiative heating to wall. During flight trajectory, the magnitude of aerodynamic heating changes. To accurate estimation of it, the different methods, is presented which, the numerical solution of navier stocks, chemical reactions, ablative modeling, species conservation, turbulence modeling, heat transfer equations with the finite volume algorithms is perfect method. Utilizing these solvers for flight trajectory require the high computational memory. Therefore, the finite difference method have been used, and the equations have been translated to curvature coordinate by mapping terms. The non propagation of data from flow downstream is the requirement to select the type of the space marching solver, and combination of viscous shock layer at body and similarity of viscous boundary layer at stagnation point methods are pass the mentioned requirement by using the lucidity assumption of the mixture elements. With utilizing this method, the radiative heating results of this research have been the excellence compliance with similar researchs. The results deviation started at Mach number greather than 40 but, in comparative to test results, the behavior of radiative heating variations in accordance with the curvature distance was more logical than the similar researchs. So, at Mach number smaller than 6, the radiative heating, in comparative to conduction and convection heating, is dispensable.
    Keywords: Radiative heat, Curvature domain, Mapping terms, Space marching, Lucid body
  • محمد مهدی دوستدار، مرتضی مردانی، فرهاد قدک
    نگاشت کانتورهای خروجی نرم افزارهای سیالاتی بعنوان ورودی نرم افزار تحلیل سازه هوافضا، مانند بالکها و ریدومهای سرامیکی، ضروری است. لذا، الگوریتم FACL جهت تهیه فایل ورودی نرم افزار آباکوس بوسیله نگاشت کانتورهای خروجی نرم افزار فلوئنت، تهیه میگردد. به دلیل لحاظ نشدن، اثرات شیمیایی شوک، نتایج دمایی، نرم افزار فلوئنت، انحراف زیادی با نتایج تجربی دارد. لذا، ابتدا کد شبیه ساز دمایی، تدوین و نتایج آن با نتایج فشار ایرودینامیکی فلوئنت، ترکیب و فایل ورودی جهت تحلیل خودکار، سازه بوسیله نرم افزار آباکوس، تهیه می گردد. نتایج تحلیل بالک کنترلی نوعی، دلیلی بر دقیق بودن نتایج الگوریتم FACL است.
    کلید واژگان: کانتور فشار و دما, تحلیل خودکار, سازه های حساس هوافضایی, نگاشت, اثرات شیمیایی لایه شوک
    Because of irrational behavior of the load contours applied to aerospace structures, mapping the output contours of fluid software at text file as input file for structural software with respect to requirements of it is most accurate method to analysis and design of aerospace structures. The most applicable of design's software of those, are Fluent and Abacus, therefor in this research, the FACL algorithm, to create of the comprehensive input file of Abacus, is introduced by mapping of the output contours of fluent software. Induced aerodynamic -heating on the surface of the supersonic and hypersonic vehicles is one of the principal parameters of their design in aerodynamic, structural, and other terms, and Because of the deviation of it and surface temperature with empirical results due to steady state of solution and unspooling of shock layer chemical reactions at Fluent software, the temperature result files of CTCA software which written by these researchers is combined with the aerodynamic pressure results of Fluent during the flight trajectory, and the input file to structural automotive analysis by Abacus is created. Designing the attachment structure of ceramic ray dome of the vehicles which equipped to a radar seeker, using the FACL algorithm is essential. The flight test results of a typical vehicle equipped to ceramic ray dome and the structural analysis results of a controller wing of a typical vehicle show, to design and structural analysis of aerospace structures during flight trajectory, the FACL algorithm results is very accurate in comparison of other methods.
    Keywords: pressure, temperature contours, automotive analysis, aerospace structures, mapping, chemical effects of shock layer
  • محمد مهدی دوستدار، مرتضی مردانی، فرهاد قدک
    استخراج توزیع دمایی در بخشهای مختلف دماغه جهت انتخاب مواد، جانمایی قطعات، سامانه های حساس در داخل آن و...، مستلزم معلوم بودن گرمایش ایرودینامیکی القاء شده بر سطح دماغه می باشد. مقدار این پارامتر به همراه دمای سطح و میزان فناشوندگی سطح، باید در گام های زمانی بعدی از پرواز تصحیح گردد. جهت محاسبه یا تخمین دقیقی از این پارامتر، روش های محاسباتی مختلفی ارائه شده است، کاملترین و دقیق ترین روش، حل عددی همزمان معادلات کامل ناویراستوکس، تجزیه/یونیزاسیون شیمیایی، بقاء گونه ها، مدل اغتشاشی، مدل احتراقی ناشی از فناشوندگی سطح، معادله ی انتقال حرارت دماغه و... با الگوریتم حجم محدود گام به گام زمانی است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان بسیار وقت گیر بوده و حجم بالایی از حافظه ی محاسباتی را می طلبد. بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات جریان به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده می گردد. با استفاده از این انتقال، میتوان از روش های گام به گام مکانی جهت حل معادلات جریان استفاده کرد. بنابراین، در این تحقیق تخمین دقیق تری از توزیع دمایی دماغه های سه بعدی بالای صوت از طریق حل عددی معادلات جریان به روش گام به گام مکانی لایه ی شوک لزج و لایه مرزی لزج-خودمتشابه صورت گرفت. براساس این تحقیق، کد جامعی جهت شبیه سازی دمایی دماغه های بالای صوت در گذر زمان تدوین و نتایج آن با نتایج اندازه گیری دمایی آزمایشات پروازی محموله های داخلی و نتایج کدهای مشابه، با خطای نسبی کمتر از 6 درصد، صحه گذاری گردید.
    کلید واژگان: توزیع دمایی, روش گام به گام مکانی, روش لایه ی شوک لزج, روش لایه مرزی لزج خودمتشابه, فناشوندگی سطح
    Mohammad Mahdi Doustdar, Morteza Mardani, Farhad Ghadak
    Derivation of temperature distribution, at the different sections of nose, to select the material, component, and sensitive system installation at inside of it, implicates to specifying the induced aeroheating to the nose surface. This parameter with surface temperature and recess due to surface ablation must be corrected at next time steps of flight trajectory. The different methods, to estimate or calculation of aeroheating, were created whereas the most accurate method for this purpose is numerical solution of fully navier stocks, chemical dissociation and ionization of air, mass conservation of species, turbulence modeling, combustion modeling due to surface ablation, nose heat transfer equations with time marching finite volume algorithms simultaneously. Utilizing these solvers for flight trajectory is snail, and it’s required the high computational memory. Therefore, the finite difference method is used, and the governing equations are translated to curvature coordinate by mapping terms. By using this translation, to solve the governing equations, the space marching solvers can be used. Therefore, in this research, the more accurate estimation of temperature distribution for 3-D nose of supersonic and hypersonic vehicles was presented by using the numerical space marching solvers such as viscous shock layers and viscous boundary layer methods. Therefore, the comprehensive code was created to this purpose. The results of this code were validated by using the temperature telemetry results of flight tests. The relative error of the results was less than 10 percent.
    Keywords: Temperature contour, Space marching solvers, viscous shock layer method, Similarity of viscous boundary layer method, Surface ablation
  • محسن قنبر نیا سوته، محمد مهدی دوستدار*، امیر گودرزی
    در این تحقیق، برای درک بهتر اثر افزایش غلظت اکسیژن در موتورهای احتراق داخلی، از شبیه سازی عددی موتور XU7 در نرم افزار GT-Power استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی افزایش حدود 8 درصدی گشتاور و توان، و کاهش حدود 7 درصدی میزان مصرف سوخت ترمزی را در 23 درصد حجمی اکسیژن افزوده شده نشان می دهد. تنها اثر نامطلوب این تغییر افزایش اکسیدهای ازت می باشد. به-منظور کاهش اکسیدهای نیتروژن خروجی، یک متغیر زمانی مناسب انتخاب شد که بتواند این اثر را تعدیل کرده و گشتاور و توان افزوده-شده را بیش از حد کاهش ندهد. پس از انتخاب متغیر زمانی مناسب، به منظور یافتن مقادیر بهینه اکسیژن و متغیر زمانی موردنظر که در اینجا زمان جرقه زنی است، از اتصال GT-Power با Simulink-MATLAB و همچنین ابزار شبکه های عصبی نرم افزار MATLAB استفاده شد. هدف گذاری بهینه سازی روی کاهش 50 درصدی میزان اکسیدهای نیتروژن نسبت به حالت غنی سازی شده با 23 درصد حجمی اکسیژن و افزایش 5 درصدی توان نسبت به حالت بدون غنی سازی، پایه ریزی شد. مکانیزم طراحی شده قادر است با توجه به هدف گذاری فوق، ورودی های موردنظر (اکسیژن افزوده شده و زمان جرقه زنی) را بهینه نماید
    کلید واژگان: غنی سازی اکسیژن, اکسیدهای ازت, زمان جرقه زنی, بهینه یابی, شبکه های عصبی
    Mohsen Ghanbarnia Sooteh, Mohammad Mehdi Doostdar*, Amir Goodarzi
    To investigate the effect of oxygen enrichment in internal combustion engines, we used GT-POWER code to simulate the XU7 engine. The result show an increase of %8 in power and torque, and a decrease of %7 in brake fuel consumption for %23 volumetric excess oxygen. However, the increase of NOX is the only undesired side effect. To reduce exhaust NOX a convenient time variable is selected which can modify this effect, while prevents too much reduction in excess power and torque. Spark timing is chosen as tha mentioned time variable. To optimize oxygen amount and spark timing, we link GT-POWER and SIMULINK-MATLAB as well as neural network toolbox of MATLAB. The target of optimization is %50 reduction in NOX with respect to %23 volumetric oxygen enrichment case and %5 increment in power with respect to natural aspiration case. The designed algorithm is capable of optimizing excess oxygen and spark timing
    Keywords: Oxygen Enrichment, NOx, Spark Timing, Optimization, Neural Network
  • محمد مهدی دوستدار*، میرکاظم یکانی
    برای تحلیل جابه جایی ترکیبی جریان سیال و انتقال حرارت در نانوسیال درون یک محفظه مربعی شکل زاویه دار که دو مانع درون آن وجود دارند، یک روش عددی حجم محدود مورد استفاده قرار گرفته است. تاثیر عدد رایلی، کسر حجمی نانوذرات و ارتفاع موانع داغ مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج به صورت نمودارهای خط جریان، نمودارهای هم دما و عدد ناسلت ارائه شده اند. در این تحقیق، نانوسیال آب- آلومینا با قطر نانوذرات 40 نانومتر و دمای 300 کلوین به عنوان سیال عامل مورد استفاده قرار گرفته است. محدوده مورد استفاده برای عدد رایلی بین 104 و 105، برای کسر حجمی نانوذرات بین 0 تا 06/ 0 و برای ارتفاع مانع بین1/ 0 تا 2/ 0 طول محفظه می باشد. نتایج نشان دادند که افزایش عدد رایلی و همچنین افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب افزایش انتقال حرارت درون محفظه می شود. همچنین مشخص شد که افزایش ارتفاع مانع داغ سبب کاهش مقادیر ناسلت متوسط می گردد. درضمن برای اعتبار دهی نتایج از مقایسه نتایج تجربی منتشرشده استفاده شده است.
    کلید واژگان: نانوسیال, حل عددی, محفظه, جابه جایی ترکیبی
    Dr Mohammad Mehdi Dostdar*, Mr Mirkazem Yekani
    A finite volume method is used to numerically study the mixed convection of aluminum oxide-water Nano fluid inside a square cavity containing hot quadrilaterals obstacles on its bottom wall. The effects of Rayleigh number, volume fraction of Nano particles and the height of hot obstacles are investigated. The results are shown through streamlines and isotherm curves as well as Nusselt number. The average size of Nano particles and the temperature of Nano fluid are 40 nm and 300 K respectively. The applied rang of Rayleigh number is between 104 and 105, for volume fraction of Nano particles between 0 and 0.06, and for height of obstacles between 0.1 and 0.2 of the height of cavity. The results show that the increase of Rayleigh number as well as volume fraction of Nano particles will increase the heat transfer inside the cavity. Furthermore, the increase of the height of obstacles reduces the average Nusselt number. A comparison with experiments was made to validate the results.
    Keywords: Nano Fluids, Numerical Study, Cavity, Mixed Convection
  • مرتضی مردانی، محمد مهدی دوستدار
    دقیق ترین روش جهت محاسبه گرمایش آیرودینامیکی ، حل عددی جریان است. استفاده از روش حجم محدود جهت حل کامل معادلات ناویراستوکس در گذر زمان بسیار وقت گیر است. بنابراین با استفاده از الگوریتم اختلاف محدود و انتقال معادلات به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت و روش ترکیبی لایه شوک لزج و لایه مرزی خودمتشابه، کد CTCA تدوین گردید. مشخص نمودن غلظت جرمی گونه ها در مرز دیواره، ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی فناشوندگی سطح و تجزیه/ یونیزاسیون هوا از ورودی های اصلی حل میدان جریان دماغه های ماوراءصوت است. غلظت جرمی گونه ها در مرز دیواره ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی، نیز به نوع کاتالیتکی دیواره یا مدت زمان توقف جریان در نقطه خاصی از دیواره، وابسته است. در دیواره های کاملا کاتالیتیک، میزان توقف جریان از زمان لازم جهت تعادل فعل و انفعالات شیمیایی بیش تر بوده و شرایط مرزی دیواره با فرض حالت تعادل شیمیایی مشخص می گردد. همچنین، در دیواره های غیرکاتالیتیک، میزان توقف جریان بسیار کم تر از زمان لازم جهت تعادل فعل و انفعالات شیمیایی است و شرایط مرزی دیواره با فرض حالت انجمادی مشخص می گردد. میزان کاتالیتیکی دیواره به متوسط نرخ ترکیب مجدد گونه ها وابسته است و این پارامتر یکی از ورودی های مسئله است. بنابراین در این تحقیق، اثرات کاتالیتیکی دیواره روی گرمایش آیرودینامیکی دماغه های فناشونده به روش گام به گام مکانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق و تحقیقات مشابه نشان داد که فرض کاتالیتکی دیواره در نقطه سکون و غیرکاتالیتکی در بدنه دماغه ها فرض معقولی است.
    کلید واژگان: لایه شوک لزج و لایه مرزی خودمتشابه, کد CTCA, زمان توقف جریان, زمان فعل و انفعالات, تعادل شیمیایی, انجماد شیمیایی, نرخ ترکیب مجدد, توابع نگاشت
    M. Mardani, M.M. Dostdar
    The most accurate method for calculating the aeroheating is numerical solution method. Using finite volume method to solve the Navier-Stokes equations in time is very time consuming. So by using the finite difference algorithm, transfer equations to curvature coordinate by the mapping function, and combination of the viscous shock layer and similarity of boundary layer, the CTCA Code was developed. Determine the species mass concentration at the wall boundary due to chemical reactions of surface ablation and air dissociation/ionization, is one of the main inputs to solve the flow field around the hypersonic noses. Species mass concentration at the wall boundary due to chemical reactions is dependent on the catalytic wall type or time duration of flow stop at the specified point of wall. For fully catalytic walls, the time duration of flow stop is greater than the time required to equivalence chemical reactions and the wall boundary conditions are determined by using the chemical equilibrium assumption. Also in the non-catalytic walls, the time duration of flow stop is less than the time required to equivalence chemical reactions and they are determined by using the chemical frozen assumption. The severity of wall catalyst is dependent on the recombination average rate of species and this parameter is one of the inputs to solve the problem. Therefore in this study, the wall catalytic effects on the aeroheating of ablative noses were investigated by the space marching method. The result of current research and other similar researches showed that, the fully catalytic at stagnation points and the non-catalytic at body are reasonable assumptions.
    Keywords: Viscous Shock Layer, Similarity Boundary Layer, CTCA Code, Time Duration of Flow Stop, Time Duration of Chemical Reactions, Chemical Equilibrium, Chemical Frozen, Recombination Rate, Mapping Function
  • امیر گودرزی *، محمد مهدی دوستدار
    تحلیل اگزرژی ابزاری برای تعیین سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سیستم و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سیستم یا فرآیند رخ می دهد است. در این تحقیق تحلیل اگزرژیک عملکرد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای مجهز به سیستم های پرخوران و خنک کن میانی مدنظر است. برای این منظور ابتدا روش مدلسازی اجزای سیستم تحت مطالعه یعنی موتور، کمپرسور، توربین و خنک کن میانی معرفی می شود. سپس پایه های مفهومی لازم برای تحلیل اگزرژی سیستم، با تعریف عبارات اگزرژی و ایجاد معادله تعادلی مربوطه بنا نهاده می شود و روابط مربوط به بازده قانون دوم بر اساس تعریف مربوط به حالت ایده آل عملکردی برای هر جزء ارائه می گردد. همچنین روش آنالیز اگزرژواکونومیک جهت تحلیل اقتصادی و بهینه سازی سیستم های حرارتی بر مبنای ترکیب مفاهیم مالی و اگزرژی ارائه می شود. از نتایج تحلیل اگزرژی مشخص می شود که فرآیند احتراق عامل غالب در بازگشت ناپذیری سیستم است. از نتایج دیگر این تحقیق می توان به عملکرد مطلوبتر موتور از منظر پارامترهای اگزرژواکونومیک نسبت به سایر اجزای سیستم اشاره کرد.
    کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, پرخوران, خنک کن میانی, آنالیز اگزرژی, اگزرژواکونومیک
    Exergy analysis is a method of evaluating the contribution proportion of each process on transmission of initial availability of the system and determining the positions of useful energy losses. In this research exergic analysis of an internal combustion engine equipped with turbocharger and intercooler is attended. To do this, at first, the procedure of performance simulation of the system components i.e. engine, compressor, turbine and intercooler is briefly explained. Then by defining exergy terms and using related exergy equilibrium equations for open and closed systems necessary conceptual basis for exergy analysis, is introduced. Also exergoeconomic analysis, as a powerful tool for cost study and optimization of complex energy systems is developed by combining the second law of thermodynamics concept with economics point of view. The results show that combustion process produces the most proportion of the system irreversibility. Furthermore, regarding exergoeconomic parameters, engine has the most suitable performance among the related components of the system.
    Keywords: Internal Combustion Engine, Turbocharger, Intercooler, Exergy analysis, Exergoeconomics
  • امیر گودرزی، محمد مهدی دوستدار*، محسن قنبرنیا سوته
    امروزه شبیه سازی رایانه ای جهت تخمین عملکرد، کاهش هزینه های سرمایه ای و کاهش زمان آزمایش های تجربی به عنوان یک ابزار قوی مورد توجه قرار می گیرد. در این تحقیق، به منظور بررسی و مدل سازی عملکرد موتورهای احتراق داخلی اشتعال جرقه ای، از نرم افزار جیتی- پاور استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد موتور نشان می دهد که توان موتور با افزایش ارتفاع تا 700و2 متر نسبت به سطح دریا به طور متوسط در دورهای مختلف 25 درصد افت می کند. برای رفع این نقیصه تجهیز موتور به پرخوران مورد توجه قرار گرفته و براساس معیار واماندگی در تنجار پرخوران مناسب انتخاب شده است. همچنین در این تحقیق، سازوکار دریچه فرار برای جلوگیری از وقوع پدیده ضربه در اثر پرخورانی مدلسازی شده است. برای اعتباردهی از نتایج تجربی استخراج شده در آزمایشگاه موتور تخصصی نویسندگان استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که پرخوران و خنککن میانی به ترتیب سبب افزایش 75 و 16 درصدی توان ترمزی میشوند. همچنین، پرخوران سبب کاهش مصرف مخصوص سوخت و افزایش بازده حجمی میشود. از طرفی نتایج تحقیق نشان می دهد که آلاینده ناکس با به کارگیری خنک کن میانی به میزان 15 درصد کاهش می یابد. از نتایج دیگر این تحقیق میتوان به کارکرد چرخه ای امنتر تنجار درصورت وجود خنک کن میانی اشاره کرد.
    کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, نرم افزار جی تی پاور, پرخوران, خنک کن میانی, آزمایش تجربی
    A. Goudarzi, M.M. Doustdar*, M. Ghanbarnia Sooteh
    Nowadays, CAD/CAM simulation is considered as a strong tool to estimate performance of various systems and to reduce costs and testing time. In this study, we used GT-Power Software to model the performance of an SI engine. The results indicate that the engine power drops significantly as altitude increases. To compensate power loss, the engine is equiped with a turbocharger system. The proper turbocharger was selected with regard to the surge and choke limits of its compressor, as well as its compatibility with the engine (at mass flow rate point of view). To avoid engine knock, we used a special wastegate mechanism. Also, to reduce the temprature of the flow after compressor, we defined a proper type of intrcooler system. we used the experimental results derived in our engine lab. The results show that by using turbocharger and intercooler, the engine brake power improves. In addition, the specific fuel consumption decreases and the volumetric efficiency increases. Also, NOX emission reduction and safer cyclic performance of compressor are the effects of intercooling.
    Keywords: Internal Combustion Engine, GT, Power, Turbocharger, Intercooler, Experiment
  • امیر گودرزی، محمد مهدی دوستدار
    تحلیل اگزرژی ابزاری برای تعیین سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سیستم و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سیستم یا فرآیند رخ می دهد است. در این تحقیق مقایسه اگزرژیک عملکرد موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای برای سوخت های بنزین، هیدروژن و متان مدنظر است. برای این منظور ابتدا مدلسازی چندناحیه ای موتور برمبنای پیشروی شعله معرفی شده است. سپس پایه های مفهومی لازم به منظور انجام تحلیل اگزرژی سیستم، با تعریف عبارت اگزرژی و ایجاد معادلات تعادلی اگزرژی مربوطه و به کار بردن آن ها برای سیستم های بسته و حجم کنترل، بنا نهاده شده است. از نتایج این تحقیق مشخص می شود که بیشترین سهم بازگشت ناپذیری در موتور مربوط به فرآیند احتراق است. همچنین، برای شرایط استوکیومتری می توان به درصد اگزرژی منتقل شده با کار تقریبا برابر برای هر سه سوخت، بیشترین درصد بازگشت ناپذیری برای بنزین و کمترین درصد بازگشت ناپذیری مربوط به هیدروژن اشاره کرد. بررسی نتایج تحلیل اگزرژی در شرایط کاری مختلف نشان می دهد که افزایش دور موتور سبب افزایش انتقال اگزرژی با کار و کاهش انتقال اگزرژی با گرما می شود. همچنین، افزایش نسبت توازن سبب افزایش سهم اگزرژی مخلوط درون سیلندر و کاهش سهم بازگشت ناپذیری از اگزرژی ورودی می شود.
    کلید واژگان: موتور احتراق داخلی, شبیه سازی چند ناحیه ای, تحلیل اگزرژی, سوخت های جایگزین
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال