مقالات رزومه:
دکتر پویان ادیبی
-
کاهش اندازه نیروی مقاومت برای دسترسی به توان بیشتر،سرعت بالاتر،مصرف سوخت کمتر، یکی از اهداف مختلف در پژوهش های علمی می باشد.باتوجه به اینکه یکی از نیروی های مهم اعمال شده به جسم در حال حرکت در یک سیال نیروی مقاومت پسا می باشد، ابزارهای کاهش اپسا مورد توجه محققین قرار گرفته است. محققین در این مطالعه به دنبال پیدا کردن رابطه ریاضی تحلیل برای پیش بینی درصد کاهش پسا در حضور ریبلت های دندانه ای بوده اند. برای این منظور ابتدا با بررسی سوابق تحقبقات علمی مولفه های موثر بر کاهش پسا در حضور ریبلت را مشخص گردید. سپس با بررسی ارتباط بین کاهش پسا و این مولفه ها و برآزش منحنی شکل سه بعدی تابع بدست آمده ترسیم و با تطابق شکل فضایی رابطه با معادلات رویه های درجه دوم نزدیک ترین شکل که باتوجه به محدودبت ها قابلیت تطیسق با رابطه را داشته باشد احصا شد. در مرحله بعد با توجه به محدوده کاربرد ریبلت و تطبیق داده ها بر معادله تابع شکل نهایی رابطه توصیف کننده درصد کاهش پسا استخراج گردید. این رابطه تطابق خوبی با نتایج تجربی نشان داده است..کلید واژگان: پسا, ریبلت, رابطه تحلیلی, متن, کاهش پساReducing the resistance force in order to access more power, higher speed, and less fuel consumption is one of the various goals in scientific research. Considering that the main important problem for a vessel moving in a fluid is the drag force, the tools for reducing drag has attracted the researchers.In this study, the researchers sought to find the mathematical relationship for predict sawtoothed riblets percentage of drag reduction. For this purpose, first, by investigating the result of scientific researches, they are determined the effective variables on drag reduction. Then, by anlyzing the relationship between drag reduction and these variable, fit the curve of the three-dimensional shape of the obtained function, and matching the spatial shape of the relationship with the equations of quadratic procedures, the closest shape that has the ability to match the relationship according to the limits was calculated. it determined elliptic paraboloid relationship. which had a good agreement with the experimental results.Keywords: Drag, Riblet, Analytical Relationship, Drag Reduction
-
In the present work, an experimental study of the thermal gradient effect on the reverse osmosis process is performed to evaluate pure water penetration and water production under the effect of the temperature gradients and the salt concentration. The experimental study uses a novel experimental setup designed and built for the present work. The Reverse Osmosis membrane was used in the experimental setup. The results showed that this process is dependent on salt concentration and temperature gradient between permeate-water and saline-water sides. It is observed that in 10.8oC temperature difference between the permeate-water and the saline-water part for 1 gr/lit salt concentration at saline-water part, the Process time is 20 min, water flux is 0.142 kg/(m2 s) and salt concentration in the saline-water part varies from 1.04 gr/lit to 1.22 gr/lit. In addition, for a 1.5o C temperature difference between the permeate-water part and the saline-water part for 1 gr/lit salt concentration at the salinewater part, the Process time is 35 min, water flux is 0.043kg/(m2 s) and salt concentration in the salinewater part varies from 1.004 gr/lit to 1.059 gr/lit. It can be concluded, that while the temperature gradient increases, the Process time decreases, and pure water penetration from saline-water to permeate-water part also increases. As a result, the salt concentration and electrical conductivity can increase in the saline-water part.Keywords: Experimental Study, Reverse Osmosis, Thermal Gradient, Salt Concentration, Electrical Conductivity
-
یکی از دلایل اصلی مصرف سوخت در کشتی ها و شناورها تولید نیروی لازم برای تحرک آن ها است. این نیرو برای حرکت کشتی باید با نیروهای مقاومی که عمده آن با عنوان نیروی پسای اصطکاکی از طرف سیال آب مخصوصا به بدنه و تجهیزات زیر خط آبخور شناور مانند سکان کشتی وارد می گردد،مقابله نماید. نیروی مقاومت پسای اصطکاکی با مساحت سطح خیس جسم و همچنین میزان آشفتگی جریان رابطه مستقیم دارد. از طرفی وقوع برخی پدیده های سیالاتی مانند جدایش جریان، گردابه های موجود در نزدیکی سطح تماس جسم و سیال میتوانند در افزایش یا کاهش میزان پسا نقش اساسی ایفا نمایند. مطالعاتی که با الهام از پوست برخی حیوانات آبزی که سرعت قابل توجهی در زیر آب دارند صورت گرفت نشان داد روی پوست آن ها شیارهایی در ابعاد میکرون وجود داردکه باعث تاخیر در پدیده جدایش جریان گشته و همچنین گردابه های پرسرعت را از زیر لایه نزدیک سطح دور می نمایند. که با این کار نیروی پسا کاهش خواهد یافت، از طرفی افزایش سطح خیس جسم، باعث افزایش نیروی پسا می گردد. در این مقاله، به انتخاب ابعاد ریبلت بهینه جهت کاهش نیروی پسای اصطکاکی در سکان کشتی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی شامپانزه پرداخته میشود. بنابراین در این مقاله، هدف یافتن ابعاد بهینه با استفاده از الگوریتم بهینه شامپانزه، برای سایز شیارها به می باشد به نحوی که بیشترین کاهش پسا را حاصل شود. معیار نشان دهنده کاهش نیروی پسا، ضریب پسا می باشد که تغییرات آن بیانگر میزان تاثیر اعمال تغییرات در شیارها بود. در این پژوهش از شیارهای دندان اره ای با ارتفاع 100 میکرون استفاده گردید. نتایج حاکی از آن بود که روش پیشنهادی قادر بود به خوبی به کمترین مقدار نیروی پسا، به بهینه ترین نسبت ارتفاع به فاصله هر شیار (به مقدار 49/0) دست یابد و همچنین شبیه سازی عددی نیز برای این نسبت در حدود 5/5 درصد کاهش ضریب پسا بدست آورد.
کلید واژگان: ریبلت, الگوریتم فراابتکاری, میکرو ریبلت نیروی پسا, ضریب پساone of the main reasons for fuel consumption in ships and vessels is to produce the power for their movement. In order for a ship, this force must overcome the resisting forces, most of which are applied by the water fluid, especially to the body and the underwater appendages, such as the ship’s rudder. Which is called drag force.Frictional resistance force has a direct relationship with the area of the wet surfaces . On the other hand, the occurrence of some fluid phenomena such as separation, eddies near the surface, can play an essential role in increasing or decreasing the amount of drag, studies are inspired by the skin of some high speed marine animals show their skin is not very smooth and polished, contrary to what was imagined. And it has micron-sized riblet. These grooves cause a delay in separation phenomenon and also keep the high-speed eddies away from the sub-layer near the surface, so the drag force will be reduced, we know that the increase in the wet surface, increases the drag force, so the aim of this research was to find an optimal point for the dimensions and size of the riblet, in such a way that in exchange for the increase, the drag is reduced the most to have The criterion that shows the reduction of the drag force is the drag coefficient, the changes indicate the impact of the size of the riblet.In this research, sawtooth riblets with a height of 300 microns were used, and by using chimp meta-heuristic algorithm and numerical simulation of the drag force, the ratio of the height to the distance of each riblet was obtained as 0.49 mm, which shows reduced in the the drag coefficient about 5.5%..
Keywords: Riblet, Micro Riblet, Drag Force, Drag Coefficient, Metaheuristic -
بحران انرژی و آلودگی های زیست محیطی از چالش های مهمی است که بشر در عصر حاضر با آن روبرو است. روبه پیاین بودن انرژی های فسیلی نیز این اندیشیدن چاره ای برای این چالش ها را دوچندان می نماید. یکی از راه های کاهش مصرف انرژی پیدا کردن شناختن نیروی های مقاوم و راه های غلبه کردن بر آن ها می باشد. در صنعت حمل و نقل دریایی و جابجایی شناورها در دریا که بیش از 90 درصد حمل و نقل جهان را شامل می گردد، مقابله با نیروی مقاومی که بر شناورها و متعلقات آن از سوی آب وارد می شود. بررسی وضعیت کاهش پسا در متعلقات معمولا کمتر مورد توجه محققان قرار می گیرد. یکی از موارد مهمی است که در طراحی شناور باید مد نظر باشد. سکان از متعلقات زیرآبی در انواع شناورهای دریایی می باشد. کاهش نیروی پسا می تواند به کاهش مصرف سوخت و افزایش سرعت کاربری منجر گردد. در این پژوهش به مطالعه کاهش نیروی پسای وارد از سوی آب به سکان پرداخته شد. مطالعه موردی بر روی سکانی با مقطع NACA0025 بود. ریبلت ها در چند نسبت مختلف بر روی هیدروفویل سکان ایجاد و نیروی پسای اعمال شده با استفاده از شبیه سازی عددی در نرم افزار استارسی سی ام محاسبه گردید. نتایج حاکی از آن بود که در نسبت ارتفاع ریبلت صد میکرون و فاصله دویست میکرون، بیشترین میزان کاهش پسا به اندازه 5/12 درصد مشاهده گردید.
کلید واژگان: ریبلت, پسا, نیروی مقاومت, هیدروفویل, میکروریبلتThe energy and environmental crisis pose significant challenges to humanity, necessitating solutions to reduce energy consumption. In the marine transportation industry, where over 90% of global transportation occurs, addressing resistance forces acting on vessels and their components in water is crucial for efficient design.Researching the state of drag reduction in accessories usually receives less attention from researchers. It is one of the important things that should be considered in the design of the float. The rudder, an essential underwater accessory in marine vessels, plays a vital role in drag reduction, leading to improved fuel efficiency and performance. This research focuses on investigating the reduction of drag force exerted by water on a rudder with NACA0025 section. Riblets of varying dimensions are implemented on the rudder hydrofoil, and the resulting drag force is calculated using simulation in STAR CCM software. The findings reveal that a riblet height of 100 microns and a distance of 200 microns yield the maximum drag reduction of 12.5%.
Keywords: Riblet, Drag, Resistance Force, Hydrofoil, Microriblet -
In this research, a theoretical model is presented to investigate the density wave oscillations (DWOs), in two horizontal parallel channels with lumped parameter model based on two phase homogeneous hypothesis. The parallel channel is composed of the entrance section, heating section and outlet section and the model consists of the boiling channel model, pressure drop model, parallel channel model, constructive model and inertia and compressibility effects, while subcooled boiling effect is neglected and the governing equations are solved by Gear method. The model is validated with experimental data of a single channel flow instability experiment. Then the flow instability in twin channel system is studied under different conditions. This model can analyze the effects of external parameters, such as fluid inertia and compressible gases on the stability margins of density wave oscillations. The results show that, the fluid inertia and compressible gases can significantly change the stability margins of two parallel channels; in fact, the stability behavior of two parallel channel system improves with increasing the inlet inertia and outlet compressibility but, increasing the outlet inertia and inlet compressibility have negative effects the system stability.Keywords: Density wave oscillations, Parallel channels, Fluid inertia effects, Compressibility effects
-
در تحقیق حاضر، الگوی جریان حباب های تیلور و فرکانس تشکیل آن ها در یک زانویی بزرگ متشکل از سه شیب متوالی بررسی شده است. بدین منظور، ابتدا نمودارهای جریان برای مقاطع مختلف مسیر ترسیم، و ضمن بیان روند تشکیل حباب ها، تاثیر دبی جریان فازها بر فرکانس آن ها مطالعه شده است. نتایج حاصله نشان می دهد که با توجه به عدم وقوع پدیده ی ادغام حباب ها، تغییرات شیب کانال در امتداد زانویی، تاثیری بر فرکانس حباب ها ندارد. در جریان هایی با ${\r m{R e}}_{s l}22000$، عکس این موارد رخ می دهد. همچنین با توجه به نتایج، در هر دو ناحیه ی مذکور افزایش دبی جریان گاز، سبب کاهش فرکانس حباب ها می شود. در انتها نیز روابطی برای تعیین فرکانس حباب ها براساس اعداد رینولدز ظاهری فازها پیشنهاد شده است.
کلید واژگان: جریان دوفازی, فرکانس حباب, رژیم پلاگ, حباب های تیلور, کانال شیبدارGas-liquid \ two-phase \ flow occurs \ frequently in \ many cases of industry, depending on the geometry of the duct, and the topography of the interface which creates different flow regimes. The Taylor bubble regime is one of the most possible patterns that exist over a wide range of gas-liquid flow rates. It is characterized by the motion of an elongated bubble among a continuous zone of liquid. The transient and intermittent nature of this regime causes sequence changes of pressure inside the channel and increases the fatigue and corrosion of the channel wall. In the present research, for its high importance, the frequency of Taylor bubbles was investigated in a large bend with three consecutive inclinations. At first, the flow regimes and flow diagrams of the inclined sections, as well as the horizontal section, in the upstream of the bend, were considered. It was noted that the Taylor bubble area stayed unchanged without the channel slope effect, and three areas were also coincident. As the bubbles merge and the bubble collapse phenomenon does not occur, the slope change of the channel does not affect the Taylor bubble frequency. A detailed explanation is given on Taylor bubble formation in the bend due to slug flow, which was generated on the upstream of the bend. The effect of gas and liquid flow rates on Taylor bubble frequency in the bend, as well as slug frequency at upstream of the bend, was also conducted in the present study. The results showed that an increase in gas flow rate decreases the Taylor bubble frequency in the whole range of liquid flow rates. In the flows with $Re_{sl}$ $$ 22000. Finally, correlations were proposed to evaluate Taylor bubble frequency, based on phase superficial Reynolds number. These correlations are important for flow regime evaluation, in addition to the lack of similar subject matter in the literature.Keywords: Two, phase flow, bubble frequency, plug regime, taylor bubbles, inclined cchannel -
در این نوشتار برای نخستین بار با استفاده از مدل مستقل از فشار)P F M(پرش هیدرولیکی پیش از تشکیل اسلاگ، تسخیر و فرکانس اسلاگ در جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل تعیین شده است. معادلات این مدل دوسیالی گذرا توسط گروهی از روش های تسخیر شاک مرتبه بالا، به طور عددی حل شده است. به منظور تایید نتایج روش های مختلف عددی به کار رفته مورد آزمایشی شیر آب انتخاب شده است. نتایج شبیه سازی در مقایسه با حل تحلیلی مسئله ی شیر آب، حاکی از پیش بینی صحیح جریان توسط کدهای توسعه یافته در تحقیق حاضر است. پس از صحت آزمایی کدهای توسعه یافته و مقایسه ی روش های مختلف عددی، روش عددی F L I C برای شبیه سازی جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل انتخاب شده است. با مقایسه ی نتایج شبیه سازی و داده های تجربی آزمایش های انجام شده در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس مشخص شد که P F M، توانایی شبیه سازی جریان دوفازی لایه یی در کانال افقی طویل، پرش هیدرولیکی پیش از تشکیل اسلاگ، تسخیر ناپایداری اسلاگ و تعیین فرکانس آن را به خوبی دارد.
کلید واژگان: مدل سازی عددی, PFM, مسئله شیرآب, پرش هیدرولیکی, فرکانس اسلاگAs gas and liquid flow simultaneously in a duct or pipe, different flow regimes will be generated. One of these regimes is called the slug flow, which is a common occurrence in gas-liquid two-phase flow in ducts. In recent decades, research into slug flow has increased because of gas and liquid transport, especially for applications with undersea reservoir operations with long pipelines. Information about the flow regime is necessary for thermal and hydraulic calculations. As pioneers declared, one of the most important considerations in the development of slug flow models is to predict slug frequency that has not been solved completely. This subject is a major issue that remains unsolved for two-phase flow in pipes or ducts.Many studies have reported results that are restricted to their experimental conditions, because different parameters can influence slug frequency. The numerical modeling of slug flow is important for simulation and prediction of physical behavior in gas-liquid transfer pipelines design, process equipment and, also, slug catchers.In this paper, air-water two-phase flow is simulated using the Pressure Free Model (PFM). The conservation equations are solved numerically by a class of high order shock capturing methods. To verify the various numerical methods in the developed code (Lax- Friedrichs, Ritchmyer, FORCE and FLIC), the water faucet problem is used. Comparison of the results with analytical solution of the benchmark cases shows good agreement. As the results of the developed codes verified, the FLIC method is selected to simulate the stratified air-water flow in a long horizontal channel. The results show good agreement in comparison with experimental data, which was conducted in the Multiphase Flow Laboratory of TMU. In this research, for the first time, it was found that the PFM under a well-posed condition could predict and evaluate two-phase flow behavior in long horizontal channels, in addition to slug frequency calculation and capturing the hydraulic jump, which forms before slug initiation.Keywords: Numerical modeling, PFM, water faucet problem, hydraulic ump, slug frequency -
در این مقاله جریان دوفازی هوا-آب در کانال افقی ریب دار، بطور تجربی و عددی بررسی شده است. مطالعات تجربی در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس و شبیه سازی عددی با استفاده از مدل حجم سیال انجام شده است. به منظور بررسی تاثیر ریب ها بر رژیم های جریان، ریب هایی با عرض و گام های مختلف، روی دیواره های جانبی کانال تعبیه و نقشه رژیم های جریان ترسیم شده است. با توجه به بحرانی بودن رژیم اسلاگ در کانال های طولانی، جزئیات آن در کانال های صاف و ریب دار بررسی شده است. طبق مشاهدات تجربی، در کانال ریب دار رژیم لایه ای اتفاق نمی افتد. ریب گذاری محدوده رژیم اسلاگ در نقشه جریان را بطور قابل توجهی کاهش می دهد. مقایسه نتایج عددی و تجربی رژیم های مختلف جریان در سرعت های مشابه نشان می دهد که حلگر بکار رفته در پیش بینی رژیم های مختلف جریان دوفازی توانمند است. از مقایسه دو کانال ریب دار مشخص شد که اولین اسلاگ در کانال با ریب های کوچک در فاصله دورتر و زمان طولانی تر نسبت به ریب بزرگ تشکیل می شود. همچنین نتایج عددی و مشاهدات تجربی نشان می دهد، ریب دار کردن کانال در محدوده سرعت های کارکرد منجر به اسلاگ در کانال صاف، محدوده تشکیل اسلاگ را کوچک می کند اما در محدوده سرعت های منجر به اسلاگ در کانال ریب دار، شرایط تغییر رژیم به جریان اسلاگ تسهیل می شود که به نفع بهره بردار نخواهد بود.
کلید واژگان: جریان دو فازی, رژیم جریان, کانال ریب دار, شبیه سازی عددی, روش تجربیIn this paper, two-phase air–water flow was investigated experimentally and simulated numerically using VOF method. The tests are conducted in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. In order to evaluate the rib effect on flow regimes, experimental investigation was conducted with ribs of different width and pitch where assembled on front and back side walls (side walls) of the duct during different test runs. The rib width and pitch were held constant during each test. The experimental work considered for different regimes of wavy, plug and slug which generated in the ducts with and without rib applying various phase velocities. The effects of using ribs on regime boundaries are presented in the flow diagrams and discussed in details. Compared to the smooth duct, the ribbed duct affects the different regime boundary positions noticeabily. The results showed that in the duct with small sizes ribs, the first slug initiates at longer time and distance in compare to the duct equipped with bigger size ribs. The results show that for normal operational flow velocities, the ribbed duct decreases the slug area on flow diagram map in compare to smooth duct. However, ribs facilitate the slug regime initiation for phase velocities in accordance with slug generation, which is not benefit of operational condition.Keywords: Two, phase flow, Flow regime, Ribbed rectangular duct, Numerical Simulation Main Subjects -
در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی مشخصه های حباب های تیلور در یک زانویی بزرگ متشکل از سه شیب متوالی پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا نمودارهای جریان برای زانویی و مقطع افقی بالادست آن ترسیم شده است تا ناحیه مربوط به این رژیم جریان و مکانیزم تشکیل حباب ها تعیین گردد. سپس تاثیر سرعت های ظاهری جریان های مایع و گاز و همچنین شیب کانال بر روی مشخصه های سرعت متوسط، طول و فرکانس حباب ها بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش سرعت ظاهری فاز گاز و کاهش شیب در طول مسیر، سرعت و طول حباب ها بیشتر می شود، درحالی که افزایش سرعت مایع، تاثیر کاهشی بر این مشخصه ها دارد. فرکانس حباب ها نیز مستقل از تغییرات شیب، با افزایش سرعت ظاهری جریان گاز، همواره کاهش یافته و با افزایش سرعت جریان مایع، ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. در تعیین محدوده ایمن کاربردهای صنعتی، دبی جریان مایع می بایست، با توجه به مقدار کمینه فرکانس حباب ها انتخاب شود. در حالی که برای انتخاب مقدار مناسب دبی جریان گاز، همواره نوعی بهینه سازی بین کاهش فرکانس و افزایش سرعت حباب ها با کاهش طول آن ها لازم می باشد. همچنین روابطی برای طول و سرعت حباب ها با توجه به پیشینه تحقیق بدست آمده ولی درمورد فرکانس حباب ها، بدلیل روند تغییرات متفاوت و همچنین کمبود منابع در این زمینه، روابطی بر اساس اعداد رینولدز ظاهری فازهای پیشنهاد گردیده است.
کلید واژگان: جریان دوفازی, حباب های تیلور, کانال شیب دار, شیب های متوالی, جریان پلاگExperimental investigation conducted on Taylor bubble characteristics in a large bend including three consecutive inclinations. For this purposes, flow maps were obtained for the bend and horizontal section of upstream of the bend to define the area of this regime and mechanism of Taylor bubble formation. The effect of superficial gas-liquid velocities and the duct slope were studied on average velocity, length and frequency of bubbles. The results show, the bubble velocity and length increase as gas superficial velocity increases and the duct slope decreases. However, liquid velocity increase has decreasing effect on this characteristics. Bubble frequency is independent of slope change and reduces as gas superficial velocity increase. However, bubble frequency reduces at first and then increase as liquid superficial velocity increases. Regarding the safety regulation for industry, the minimum of the bubble frequency should be generated for the required liquid mass flow rate. Meanwhile, for the gas velocity, some optimization is required between frequency reductions with Taylor bubble velocity increase in addition to bubble length reduction. Regarding the background of the present field with shortage of results on Taylor bubbles frequency, some correlations based on the superficial Reynolds number of phases were presented for each inclination.Keywords: Two, phase flow, Taylor Bubbles, Inclined channel, Consecutive inclinations, Plug Flow -
در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی رژیم ها و نمودار های جریان دوفازی آدیاباتیک آب-هوا در شیب های متوالی کانالی به شکل یک زانویی بزرگ و همچنین قسمت های افقی بالادست و پایین دست این زانویی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ناحیه مربوط به رژیم جریان حبابی طویل بدون تاثیر از تغییرات شیب کانال، برای هر سه مقطع شیب دار کاملا بر هم منطبق می باشد. همچنین با کاهش شیب کانال در طول مسیر، گذار از رژیم جریان مه آلود گردابه ای به حلقوی مه آلود، به دبی های بالاتر جریان گاز منتقل می شود. رژیم جریان حلقوی تنها در شیب اول مشاهده می شود. رژیم جریان اسلاگ در قسمت افقی بالادست زانویی، براساس رشد ناهمواری های سطح مشترک و در قسمت افقی پایین دست توسط حباب های تیلور ایجاد می گردد. با این وجود، افزایش دبی جریان مایع، سبب رشد ناحیه مربوط به رژیم جریان اسلاگ در هر دو قسمت می شود. علاوه بر موارد فوق نحوه تغییرات کسر حجمی فاز گاز با دبی فازها در مقطع ورودی نیز مورد توجه قرار گرفته است.
کلید واژگان: جریان دوفازی, شیب های متوالی, کانال شیب دار, دیاگرام جریان, کانال مستطیلیExperimental investigation of two-phase air-water flow was conducted at consecutive inclinations of a large bend (with three equal slopes in respect to each other) and including the horizontal sections of the inlet and outlet of the bend. The results show that the elongated bubble regime flows without any effect of duct inclination change and consistent for all three zones of horizontal sections of before and after the bend and the bend itself. It was also noticed, as the duct inclination decreases along the route, vortex misty flow transmits to misty annular flow at higher gas flow rates. The annular flow regime was noticed only at the first slop of the bend. Slug flow was observed at the horizontal sections upstream and downstream of the bend. The slug flow at the upstream generated by the interfacial instabilities but at the downstream formed by Taylor bubbles. Slug flow area in the flow diagram increases as liquid flow rate increase at both horizontal sections. In addition, the void fraction change rate with phases mass flow rate was considered at the duct inlet.Keywords: Two, phase flow, Consecutive inclinations, Inclined channel, Flow Diagram, Rectangular channel -
در تحقیق حاضر، سرعت و تغییر شکل حباب هوا در مایع ساکن در شیب های مختلف و متوالی 5 تا 90 درجه نسبت به افق بررسی شده است. به این منظور، جریان دوفازی آب- هوا با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی عددی شده است. برای ردیابی سطح مشترک دو فاز از روش بازسازی سطح مشترک تکه ای خطی استفاده شده است. نیروی کشش سطحی با مدل نیروی سطحی پیوسته مدلسازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بیشینه سرعت حباب در زاویه 45 درجه می باشد که با نتایج محققان پیشین تطابق دارد. در ادامه، حرکت حباب در دو شیب متوالی در حالت های مختلف شبیه سازی شده است. در محل تغییر شیب، بدلیل حرکت مایع تحت نیروی گرانش، یک گردابه تشکیل می شود. این گردابه باعث تغییر شکل و سرعت حباب می شود. گردابه در تغییر شیب کم به زیاد، موجب پخ شدن نوک حباب و کاهش سرعت آن شده و در تغییر شیب زیاد به کم، موجب تیز شدن نوک حباب و افزایش سرعت آن می شود. بیشینه سرعت متوسط حرکت حباب در دو شیب متوالی با شیب اول 60 و شیب دوم 30 درجه بدست آمد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی, حباب, کانال شیب دار, روش حجم سیالIn the present article, velocity and deformation of an air bubble have been considered in quiescent liquid at different consecutive slopes from 5 to 90 degrees in respect to horizontal condition. To establish these purposes, air-water two-phase flow has been simulated numerically by using volume of fluid method. The two-phase flow interface has been traced by using Piecewise Linear Interface Calculation (PLIC) method. Surface tension force was estimated by Continuum Surface Force (CSF) model. The simulation results show that maximum bubble velocity occurred at 45 degrees which is in agreement with the previous researchers result. Simulation of bubble movement was also continued to two consecutive slopes at different angles. At slope deviation location, a vortex was generated due to liquid movement governed by gravity forces. This vortex changes the bubble velocity as well as bubble shape. This vortex also reduces the bubble velocity and changes the bubble nose shape from sharp to flatten at deviation from low to high slope values. However, at deviations from high to low slope values, the bubble nose becomes more sharpened in addition to bubble velocity increase. The maximum average velocity of bubble movement at two consecutive slopes was obtained during the condition that the first and second slopes were set to 60 and 30 degrees, respectively.Keywords: Numerical Simulation, Bubble, Inclined channel, VOF method -
در مقاله حاضر، رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی با مقطع مستطیلی به روش حجم سیال (VOF)شبیه سازی عددی شده است. معادلات بقای جرم و مومنتم و معادله جابجایی کسر حجمی به همراه معادلات اغتشاشی k-ω SSTدر نرم افزار متن باز اپن فوم حل شده است. شبیه سازی ها مطابق با شرایط آزمایشگاهی در کانال با مقطع مستطیلی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، تشکیل ناپایداری ها بر اساس معیار کلوین-هلمهولتز و تشکیل اسلاگ در حل سه بعدی مغشوش دیده می شود. در شبیه سازی و آزمایش، ارتفاع فاز مایع در کانال کمی افزایش می یابد و به سبب آن شرط ناپایداری کلوین-هلمهولتز ارضا و با رشد ناپایداری ها در سطح مشترک، اسلاگ ایجاد می شود. با ایجاد اسلاگ و مسدود شدن مقطع کانال توسط فاز مایع، فشار پشت اسلاگ به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به دلیل گرادیان فشار بزرگتر در ابتدای اسلاگ نسبت به انتهای آن، طول اسلاگ در امتداد کانال افزایش می یابد. شبیه سازی عددی تحقیق حاضر، قادر به پیش بینی صحیح طول اسلاگ مطابق با آزمایش و مکان ایجاد آن با خطای 22% بوده است. همچنین در مقایسه با تحقیق دیگران، نتایج عددی کار حاضر نشان دهنده بهبود و دقت بالاتر در پیش بینی جریان می باشد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی, جریان دوفازی, رژیم اسلاگ, روش حجم سیال, نرم افزار اپن فومIn this article, two-phase slug flow is simulated numerically in a horizontal duct with rectangular cross-section using Volume Of Fluid (VOF) method. Conservation equations of mass, momentum and advection equation are solved in open source OpenFOAM code accompanying k-ω SST turbulence equations. Simulation is conducted based on the experimental results in the duct with rectangular cross-section. The results shows, due to Kelvin-Helmholtz (K-H) instability criteria slug initiation forms in the air-water interface during three dimensional turbulence modeling. Water level was increased slightly at interface in both numerical simulation and experiment. This level increase satisfies the K-H instability to generate a slug at interface. During slug initiation, the pressure behind slug is increased significantly. Big pressure gradient at the beginning of the slug in compare to the end of it causes the slug length to be increased as propagate along the duct. The numerical simulation of present research is capable of predicting the slug length accurately in accordance with experiment; however, the slug position with 22% inaccuracy was obtained. Comparison of the results with the numerical and experimental results of other researchers confirms higher accuracy of flow prediction in the present work.Keywords: Numerical simulation, Two, phase flow, Slug regime, VOF method, OpenFOAM software -
در این مقاله اثر سرعت های ظاهری گاز و مایع ورودی و برای نخستین بار اثر کسر حجمی مایع بر محل آغاز اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه محل آغاز اسلاگ نیز ارائه شده است. آزمایش ها در سه کسر حجمی مایع 25/0، 50/0 و 75/0، در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 و طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می باشد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد، در کسر حجمی مایع 25/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع یکنوای صعودی است. در کسر حجمی مایع 50/0، محل آغاز اسلاگ با تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع نسبت مستقیم دارد اما تغییرات آن نسبت به کسر حجمی مایع 25/0 کمتر و ملایم تر است. در کسر حجمی مایع 75/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع بصورت یکنوای نزولی است. زمانی که کسر حجمی دو فاز در کانال برابر باشد، اسلاگ های با فشار کمتر (ضعیف تر) و زمانی که کسر حجمی یک فاز بیش از دیگری باشد، اسلاگ های با فشار بیشتر (قوی تر) تشکیل خواهد شد.
کلید واژگان: محل آغاز اسلاگ, کسر حجمی, سرعت ورودی, کانال افقی بلند, جریان دو سیالیIn this paper، the effect of gas and liquid inlet velocities and for the first time the effect of liquid hold up on slug initiation position are studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for three liquid hold ups (0. 25، 0. 50 and 0. 75) in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0. 11-0. 56 m/s and 1. 88-13 m/s، respectively. The obtained results show that as αl=0. 25، slug initiation position is increasing monotonically with Usl and Usg. During αl=0. 50، slug initiation position is increasing with Usl and Usg but the slope is smoother than αl=0. 25. For αl=0. 75، slug initiation position is decreasing monotonically with Usl and Usg. In the case of equal void fraction of phases، slugs are generated weakly (low pressure). However، for the unequal void fraction of phases strong slugs (high pressure) are formed.Keywords: Slug Initiation Position, Holdup, Inlet Velocity, Long Horizontal Channel, Two, fluid Flow -
در این مقاله اثرات سرعت ظاهری گاز و مایع ورودی و نیز فاصله از بالادست کانال بر فرکانس اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه فرکانس اسلاگ نیز ارائه شده است. محل انجام آزمایش ها، آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس بوده است. آزمایش ها در کسر حجمی مایع 75/0 در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 (قطر معادل هیدرولیکی cm67/6) و به طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می باشد. اندازه گیری فرکانس اسلاگ در سه محل از ورودی کانال انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که در تمامی حالت های آزمایش، کمینه فرکانس در کمترین سرعت ظاهری مایع و بیشینه آن در بیشترین سرعت ظاهری مایع رخ می دهد. با افزایش ضریب لغزش، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. فرکانس اسلاگ تابع قوی از سرعت ظاهری مایع است. در سرعت های بالای آب، فرکانس اسلاگ در کانال افزایش می یابد. تاثیر سرعت ظاهری گاز بر فرکانس اسلاگ در هر سرعت ظاهری مایع، کاهشی است. با حرکت در جهت پایین دست کانال، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. حرکت اسلاگ در پایین دست کانال، سریع تر و با شتاب بالاتری انجام می گیرد.
کلید واژگان: فرکانس اسلاگ, سرعت ظاهری ورودی, کانال افقی طویل, روش تجربیIn this paper, the effect of gas and liquid inlet superficial velocities and distance from upstream on slug frequency is studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for liquid holdup αl= 0.75 and three distances from inlet in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0.11-0.56 m/s and 1.88-13 m/s, respectively. The obtained results show that slug frequency is dependent to superficial liquid velocity directly. Slug frequency decreases with slip ratio increase. Slug frequency has strong dependency on superficial liquid velocity and increases monotonically with it. However, superficial gas velocity has damping effect on slug frequency. As slug moves towards downstream, slug frequency will be decreased but slug velocity will be increased.Keywords: Slug Frequency, Inlet Superficial Velocity, Long Horizontal Channel, Experimental Method -
در این مقاله، شبیه سازی عددی جریان مخلوط هوا و گاز در میکسر موتور دوسوخته کاربراتوری توسط نرم افزار فلوئنت در طراحی های مختلف و با استفاده از شاخص پارامتر انجام شده است. به منظور ایجاد استوکیومتریک برای به سوزی سوخت و کاهش میزان آلاینده ها تغییراتی در هندسه ی میکسر اولیه ی موتور دوسوخته پراید کاربراتوری- به عنوان نمونه- ایجاد شده است. تغییرات در قطر گلویی، قطر سوراخ های ورودی گاز و تعداد آن ها در سرعت های مختلف (دورهای مختلف موتور) درنظرگرفته شده اند. پس از شبیه سازی میکسر با طراحی های مختلف و یافتن نحوه ی تاثیر هرکدام از پارامترهای ذکر شده بر میزان، آن هایی را که از نظر شبیه سازی مناسب تشخیص داده شده اند. برای تایید نتایج تئوری، ساخته و مورد تست قدرت و سنجش آلودگی قرار گرفته اند. نتایج تست، همگی مؤید نتایج تئوری بوده و در بهینه ترین حالت، طراحی مناسبی با قابلیت های عملکردی نزدیک به کارکرد بنزینی و کاهش درصد افت قدرت به میزان 10% و نیز کاهش میزان آلاینده های CO (100%) و HC (79%) در خروجی حالت گازسوز نسبت به حالت بنزین سوز می باشندIn this paper, Fluent software is used to study the flow behavior of methane and air in a CNG-air mixer. Analyses were carried out on various designs to investigate the effect of engine speed on the λ. The design was optimized for throat size, number and size of the holes at the throat circumference. The prototypes were manufactured based on optimized dimensions that were obtained from CFD analyses. The experiments have been done on the prototypes in order to verify the results obtained from CFD analyses. The results show that the performance of the optimized design was good and the decrease of engine power was about 10% and the pollutants such as CO and HC in the gas mode in comparison with the gasoline mode were decreased 100% and 79% respectively.
بدانید!
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شده‌است.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه می‌کند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایش‌ها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامده‌است.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.