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

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « روش حجم محدود » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «روش حجم محدود» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • بهنام چراغی، شیدوش وکیلی پور*

    در این پژوهش، برای اولین بار یک حلگر حجم محدود کوپل، برای حل عددی همزمان معادلات جریان سیال تراکم ناپذیر دوفازی در اعداد رینولدز پایین و معادله موقعیت سطح فاصل بین دوفاز با اعمال شروط مرزی روی سطح فاصل در بستر فوم اکستند توسعه می یابد. جریان های مورد مطالعه برای جابه جایی سطح و شبکه به صورت آرام، در محدوده اعداد رینولدز کمتر از 100 در نظر گرفته می شود. این حلگر، مبتنی بر الگوریتم تعقیب سطح فاصل می باشد که به کمک ترفند سلول با ضخامت صفر، پیاده سازی می شود. مزیت اصلی این حلگر در این است که تمامی معادلات حاکم بر هر دوفاز به وسیله سلول های مجاور سطح واصل با یکدیگر و با معادله موقعیت سطح فاصل کوپل شده و به صورت همزمان حل می گردند. عملکرد حلگر، با حل جریان درون مجرا و روی پله مورد ارزیابی قرار می گیرد و میرایی امواج ایجاد شده روی سطح فاصل و نحوه تغییر متغیرهای جریان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج به دست آمده از حلگر پیشنهادی در مقایسه با سایر حلگرهای جریان ارائه شده در پژوهش های پیشین حاکی از تطبیق کامل نتایج حاصل است.

    کلید واژگان: جریان دوفازی, حلگر کوپل, الگوریتم تعقیب سطح فاصل, فوم اکستند, روش حجم محدود}
    B. Cheraghi, Sh. Vakilipour *

    In the present study, for the first time, a finite volume coupled solver is developed for the simultaneous numerical solving of two-phase incompressible fluid flow equations at low Reynolds numbers, and for solving the the interface position equation by applying interface boundary conditions using the foam-extend platform. The studied flows with interface and mesh motion are considered to be laminar and in the range of Reynolds numbers less than 100. The Foam-extend is a fork of OpenFOAM, an opensource object-oriented C++ library for computational continuum mechanics. This solver is based on the interface tracking algorithm, which is developed using an innovative technique called zero-thickness cell. This technique removes the distance effect for the cell adjacent to the interface, and the interface is modeled with zero thickness cells. The main advantage of the present coupled solver compared to the previously developed solvers is that in this solver, all the equations in both phases are coupled with each other by cells adjacent to the interface and with an the interface position equation. All the governing equations and the interface position equation are assembled in a single linear system of equations and simultaneously solved. In fact, unlike the usual segregated procedure of solving two phase flows, where the phases are solved with lagged value boundary conditions, in the present solver, the phases are solved simultaneously with the interface conditions in an implicit manner and in the same block matrix system. The movement of the interface was done separately, and in another step. For this purpose, the kinematic condition was implemented. The computational performance of the coupled solver was evaluated by solving the equations of two-phase fluid flow inside a channel and on a backward-facing step. In the beginning, a preliminary investigation was done for the case, where both phases were completely independent and decoupled. Matching the interface with the streamlines, as well as the reasonable and justifiable movement of the surface, has been observed from the physical point of view. Also, the damping of the numerical oscillations generated on the interface and changing the flow variables will be investigated. The present results are in excellent agreement with other results reported in the literature.

    Keywords: Two-Phase Flow, Interface Tracking Algorithm, Foam-Extend, Finite Volume Method}
  • رامتین حکمت خواه، شیدوش وکیلی پور*

    پدیده جذب گاز به داخل فاز مایع در یک فیلم مایع گرانشی در پدیده های گوناگون طبیعی رخ داده و استفاده از آن در صنایع مختلف به ویژه صنعت رطوبت زدایی و آب شیرین کن گسترش یافته است. پیچیدگی فیزیک جریان، انتقال جرم، گرما و ابعاد کوچک یک فیلم مایع باعث شده تا مدل سازی و شبیه سازی عددی آن نقش کلیدی در بررسی و مطالعه اثربخشی و بهبود فرآیند جذب در یک جاذب مایع شود. در کار حاضر، اثرات عدد رینولدز، دمای دیواره و شکل دیواره بر روی انتقال جرم و گرما عبوری از سطح تماس از فاز گاز داخل به یک جریان لایه ای فیلم مایع مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی عددی با استفاده از یک الگوریتم ناپایای تعقیب سطح تماس کاملا همگیر و رهیافت روش لاگرانژی-اویلری اختیاری با زبان برنامه نویسی فرترن صورت پذیرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که تغییر شکل سطح دیواره که فیلم مایع بر روی آن جاری است و سرد کردن دیواره اثر چشمگیری بر روی نرخ جذب بخار گاز به داخل فیلم مایع نسبت به دیواره تخت دارد.

    کلید واژگان: فیلم ریزان, جذب, الگوریتم تعقیب سطح تماس, رهیافت لاگرانژی-اویلری, روش حجم محدود, الگوریتم فشار مبنا}
    R. Hekmatkhah, Sh. Vakilipour

    The vapour absorption into the liquid falling film has occurred in various natural phenomena and its application has spread in various industries, such as the dehumidification and desalination industry. The complexity of flow dynamics, mass transfer, heat, and small dimensions of a liquid film has made its modeling and numerical simulation a key role in the investigation and studying of the effectiveness and improvement of the absorption process in a liquid film absorbent. In the present work, the effects of Reynolds number, wall temperature, and wall shape on the interfacial heat and mass transfer have been investigated. Numerical modeling has been performed using an unsteady Arbitrary Lagrangian-Eulerian interface tracking method by Fortran. The simulation results show that the deformation of the wall surface and the cooling of the wall temperature has a significant effect on the rate of gas vapor absorption into the laminar liquid film in comparison with the flat wall

    Keywords: Falling Film, Absorption, Interface Tracking Algorithm, Lagrangian-Eulerian Approach, Finite volume method, Pressure based algorithm}
  • حجت شبگرد، سید علی میربزرگی*، حمید نیازمند
    ریزپمپ های الکترواسموتیک، دسته ای از تجهیزات ریزسیالی هستند که در آنها حرکت جریان سیال به وسیله اعمال میدان الکتریکی خارجی شکل می گیرد. این میدان، عموما به کمک دو الکترود مغروق در الکترولیت، به ریزپمپ اعمال می گردد. نحوه نصب صفحات الکترود حامل جریان در سیال الکترولیت و قرارگیری آنها بر سر راه عبور جریان سیال، موضوعی است که می تواند اثرات نامطلوبی بر کیفیت عملکرد ریزپمپ داشته باشد. در مقاله حاضر روشی ارایه شده که به کمک آن می توان بر این مشکل غلبه کرد. در این روش، صفحات الکترود به جای قرارگیری در سر راه جریان سیال، به کمک اتصالاتی T شکل، به دیواره ریزپمپ متصل شده و ضمن تحت تاثیر قراردادن توده سیال، ممانعتی نیز در مسیر حرکت جریان سیال ایجاد نمی کنند. چنین اتصالی، علاوه بر رفع مشکل پیشین، مزیت دیگری نیز دارد که آن امکان سری کردن پمپ ها و افزایش هد فشاری آنهاست. تمامی شبیه سازی های انجام شده در این مقاله در یک هندسه دوبعدی بین دو صفحه موازی انجام گرفته و شرایط جریان نیز آرام، تراکم ناپذیر و دایم فرض شده است. برای حل معادلات حاکم بر میدان جریان سیال، میدان های الکتریکی داخلی و خارجی و توزیع غلظت یون های مثبت و منفی موسوم به ارنست - پلانک از روش حجم محدود استفاده شده است. به استناد نتایج حاصله سری کردن دو ریزپمپ در قیاس با ریزپمپی با طول مشابه تا 80 درصد هد فشار خروجی را افزایش می دهد.
    کلید واژگان: ریزپمپ الکترواسموتیک, روش حجم محدود, معادلات ارنست - پلانک, هد فشار, شبیه سازی عددی}
    Hojjat Shabgard, Seyed Ali Mirbozorgi *, Hamid Niazmand
    Electrosmotic micropumps are a group of microfluidic devices in which the movement of a fluid stream is formed by the application of an external electric field. This field is generally applied to the micropump by means of two electrodes immersed in the electrolyte. How to install the current-carrying electrode plates in the electrolyte fluid and their placement on the passage of the fluid flow is an issue that can have adverse effects on the quality of operation of the micropump. In this article, a method can be used to overcome this problem. In this method, the electrode plates, instead of being placed in the path of the fluid flow, are connected to the wall of the micropump with the help of T-shaped connections and while affecting the fluid mass, they do not obstruct the flow of the fluid flow. Such a connection, in addition to solving the previous problem, has another advantage, which is the possibility of serializing the pumps and increasing their pressure head. All simulations performed in this paper are performed in a two-dimensional geometry between two parallel plates and the flow conditions are assumed to be steady state, laminar and incompressible. The finite volume method is used to solve the equations governing the fluid flow field, internal and external electric fields, and the distribution of positive and negative ion concentrations called Nernst-Planck. According to the results, serialization of two micropumps in comparison with micropumps of the same length increases the outlet pressure head by up to 80%.
    Keywords: Electroosmotic micropump, Finite volume method, Nernst-Planck Equations, Pressure head, Numerical Simulation}
  • محمد عباسی شیرگ، سمیرا پایان*، مجتبی حسینی
    در این مقاله، تاثیر جریان سیال گذرنده از روی یک دسته پره حلقوی با خروج از مرکزهای مختلف برروی تنش های حرارتی ایجاد شده در پره ها بررسی میشود. برای حل معادلات جریان در سیال و تنش حرارتی در جامد به ترتیب از روش حجم محدود با مدل RNG k-ε و المان محدود استفاده می شود. در این مطالعه تاثیر 2 گام و 4 ارتفاع پره بر روی میزان تنش حرارتی ایجاد شده در پره ها بررسی میگردد. سپس در هر ارتفاع پره، اثر 5 خروج از مرکز به منظور کاهش تنش های حرارتی ایجاد شده در پره ها در نظر گرفته میشود. نتایج به دست آمده نشان میدهد که در هر ارتفاع پره، یک خروج از مرکز بهینه وجود دارد که میزان تنش حرارتی در پره در آن حالت از بقیه حالات کمتر است. همچنین نتایج به دست آمده نشان میدهد که بیشترین درصد کاهش تنش در پره نسبت به حالت بدون خروج از مرکز در هر دو گام 4 و 8 میلی متر مربوط به ارتفاع 4 میلی متری پره و به ترتیب بیش از 30 %و 35% می باشد. همچنین در گام 4 میلی متر در ارتفاع های مختلف 2، 4، 6 و 8 میلی متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان های 25/0، 5/1، 25/2، 3 و در گام 8 میلی متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان های، 5/0، 5/1، 25/2، 3 واقع میگردد.
    کلید واژگان: روش المان محدود, روش حجم محدود, خروج از مرکز پره حلقوی, تنش حرارتی, جریان متلاطم}
    Mohammad Abbasi Shirg, Samira Payan *, Mojtaba Hosseini
    In this paper, the effect of the passed fluid flow around a fin in the bundle of annular fins with different eccentricity on thermal stresses created in it is discussed. To solve the turbulent fluid flow equations and thermal stress in solid, the volume element with k-ε model and finite element methods are used, respectively. The results are obtained for 2 fin spacing and 4 heights of fins. Then, in each fin height, the effect of 5 eccentricities on decrease of thermal stress are considered. The results show that at each fin height there is an optimal eccentricity for which the thermal stress in the fin reaches its minimum value. The results show that the maximum decrease of thermal stress in optimal eccentricity related to fin heigh 4mm for both fin spacing of 4 mm and 8mm are 30 , 35% respectively. Also, in fin spacing of the 8 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.5 mm, respectively and in fin spacing of the 4 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.25 mm, respectively.
    Keywords: finite element method, Finite volume method, Eccentricity, Thermal Stress, Turbulent flow}
  • بهناز پارساجو، مصطفی رحیمی، محمد وجدی*

    در تحقیق حاضر به بررسی افزایش انتقال گرمای همرفتی از یک صفحه مسطح که در آن یک تیغه نازک با سرعت معینی در مجاورت صفحه در حال دوران است پرداخته شده است. برای انجام این پژوهش عددی از روش حجم محدود با تعریف مش لغزنده و مرز رابط به منظور لحاظ نمودن حرکت دورانی تیغه در درون دامنه ی محاسباتی استفاده شده است. معادلات بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی به صورت دوبعدی و گذرا برای جریان هوا با خصوصیات فیزیکی ثابت توسط نرم افزار Fluent حل شده و جزییات میدان های جریان و دما ایجاد شده در قسمت بالای صفحه استخراج شده است. عدد رینولدز دورانی تیغه در محدوده 5460 - 1365 تغییر داده شده و پارامتر بی بعد فاصله قایم انتهای تیغه از صفحه به طول تیغه(d/D)  در محدوده 420/0 - 105/0 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشانگر بهبود انتقال گرما با افزایش سرعت دورانی تیغه مخصوصا در سمت مقابل تیغه بوده در حالی که تاثیر پارامتر d/D تنها در ناحیه محدودی از مرکز صفحه محسوس بوده و با افزایش آن عدد ناسلت محلی در آن ناحیه اندکی کاهش یافته است.

    کلید واژگان: افزایش انتقال حرارت, روش فعال, تیغه دورانی, صفحه مسطح, شبیه سازی عددی, روش حجم محدود}
    B. Parsajou, M. Rahimi, M. Vajdi*

    Heat transfer enhancement from a flat plate in which a thin blade is rotating at a certain speed in the vicinity of the plate has been investigated in the present study. For this numerical study, the finite volume method was used in which the rotation of the blade was simulated by the definition of sliding mesh and interface boundary within the computational domain. The equations of mass, momentum, and energy were solved in two-dimensional and transient form for airflow with constant physical properties using Fluent commercial software and the details of the flow and thermal fields were obtained at the top of the plate. The rotational Reynolds number of the blade has been changed in the range of 1360-5460 and the dimensionless parameter of blade-end-to-plate distance to the blade length (d/D) was ranged from 0.105 to 0.420. The results indicated that heat transfer from the plate is improved by increasing the rotational speed of the blade, especially on the front side of the rotating blade, while the effect of the d/D was effective only over a limited area of the plate central section

    Keywords: Heat transfer enhancement, active method, rotating blade, flat plate, Numerical simulation}
  • شاهدالسادات علوی، مسعود ضیائی راد*، نیما جمشیدی

    در این مقاله، مسئله سوراخ کاری سطح استخوان جمجمه انسان به شکل نیم کره بااستفاده از جت آب به صورت عددی شبیه سازی سه بعدی شده است. شبیه سازی شامل هر دو بخش جریان و انتقال حرارت جت آب برخوردی و فرایند تراشه برداری سطح می شود. برای مدل سازی جریان دو فازی جت، از روش حجم سیال و برای سوراخ کاری سطح استخوان، از معادلات جانسون- کوک در روش اجزای محدود استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ضرایب فشار و اصطکاک  روی سطح برخورد، بستگی به فاصله نازل از سطح دارند و فشار با کمتر شدن فاصله نازل از سطح در نقطه سکون افزایش می یابد. هم چنین با افزایش فاصله نازل از سطح، عدد ناسلت محلی در امتداد شعاع نیم کره و ماکزیمم ناسلت در نقطه سکون هر دو کاهش می یابند. اثر قطر نازل بر ضرایب فشار و اصطکاک نیز بررسی شد و دیده شد که فشار با افزایش قطر نازل در نقطه سکون افزایش خواهد یافت. تغییر سرعت جت نیز نشان داد که تغییر 20 درصدی این سرعت، اثر قابل توجهی بر ضرایب فشار و اصطکاک ندارد، ولی عدد ناسلت را افزایش می دهد. در مدل سازی فرایند سوراخ کاری سطح استخوان، از خواص و ضرایب واقعی جنس استخوان ازجمله ضریب پوآسن و مدول یانگ استفاده شد. مقایسه توزیع تنش ایجادشده در محل با دو معیار ترسکا و فون مایزز نشان می دهد که براساس پارامترهای پیشنهادی، سوراخ کاری به طرز مطلوبی انجام می پذیرد.

    کلید واژگان: جت آب, سوراخ کاری جمجمه, شبیه سازی عددی, روش حجم محدود, روش اجزای محدود}
    Shahed-Al-Sadat Alavi, Masoud Ziaei-Rad *, Nima Jamshidi

    In this paper, the problem of perforation of the human cranial bone surface in the shape of a hemisphere using a water jet is numerically simulated in three dimensions. The simulation involves both the flow and heat transfer of the impinging water jet, and surface perforation process. The volume of fluid method was used to model the jet two-phase flow, and Johnson-Cook equation in finite element method was applied for perforating the bone surface. The obtained results show that the pressure and friction coefficients on the surface depend on the nozzle distance from the surface, and the pressure at the stagnation point increases as the nozzle distance decreases. Also, by increasing the nozzle distance, local Nusselt number along the hemisphere radius as well as maximum Nusselt decreases at the stagnation point. The effect of nozzle diameter on pressure and friction coefficients was also investigated and found that the pressure at stagnation point is increased by the nozzle diameter. The change in the jet velocity also showed that a 20% change in velocity has no significant effect on the pressure and friction coefficients, while increases the Nusselt number. In modeling the perforation process, actual properties and coefficients of bone material, such as Poisson's coefficient and Young's modulus were used. Comparison of on-site stress distribution based on Tresca and von Mises criteria showed that according to the proposed parameters, the perforation is performed properly.

    Keywords: water jet, cranial bone perforation, Numerical simulation, Finite-volume method, Finite-element method}
  • محمدمهدی محمدی *، حمید موسی زاده، حسین جمشیدی

    توانایی بافل‌ها در افزایش میرایی تلاطم به روش نظری، عددی و آزمایشگاهی در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. بافل‌ها اجزایی هستند که به عنوان جدا‌کننده در مخازن حاوی سیال نصب شده و مشخصات دینامیکی تلاطم را تغییر می‌دهند. هدف این مطالعه، بررسی اثر چیدمان بافل‌ها جهت فراهم آوردن فرکانس‌های مورد نظر و پیشنهاد یک آرایش کاربردی جهت افزایش پایداری مخازن نگهداری سیال می‌باشد. جهت نیل به این هدف یک بستر آزمایشگاهی برای مطالعه رفتار سیال متلاطم و خواص میرایی تلاطم در مخازن استوانه‌ای پرشده تا عمق دلخواه طراحی شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهند که چیدمان بافل‌های پیشنهادی اثر بسیار موثری بر میرایی و فرکانس‌های تلاطم داشته و نیاز‌های پیش‌بینی شده طراحی را به شکل مطلوب برآورده می‌سازد. به علاوه در ارتفاع های نزدیک به کف مخزن، منحنی تیوری پیشبینی می‌کند که فرکانس اساسی تلاطم کاهش پیدا کند، در صورتی که فرکانس‌های تجربی نه تنها کاهش پیدا نمی کنند بلکه روند افزایشی از خود نشان می‌دهند. همچنین نتایج حاصل از روش المان محدود و حجم محدود در محاسبه فرکانس و میرایی تلاطم، از همگرایی بالایی با نتایج تجربی ‌برخوردار می‌باشند.

    کلید واژگان: بافل های ضد تلاطم, مخازن استوانه ای, نرخ میرایی, سطح آزاد سیال, نظریه امواج سطحی, روش حجم محدود}
    mohammad mahdi mohammadi *, Hamid Moosazadeh, Hossein Jamshidi

    The ability of baffles in increasing the hydrodynamic damping of sloshing in circular cylindrical containers is investigated in this study by analytic, numerical, and experimental methods. Baffles as separate components are installed in tanks containing fluid and can change various aspects of dynamic characteristics of sloshing. The primary objectives of this study is to examine the relative effectiveness of baffle arrangements to provide experimental data for the verification of the numerical models and to recommend a practical baffle arrangement that would be effective over a range of frequencies. The results show that the proposed baffle arrangement has a very effective effect on the damping and sloshing frequencies, and satisfies the anticipated design requirements optimally. The results also display that at liquid height close to the bottom of the container, the theoretical curve predicts that the fundamental frequency of the sloshing will decrease, while the experimental frequency not only decreases but also shows an increasing average. In addition, the results of finite element method and finite volume method in calculation of sloshing frequency and damping are highly consistent with experimental results.

    Keywords: Anti-slosh baffles, Circular cylindrical containers, Damping ratio, Surface Wave Theory, Free surface, Finite volume method}
  • سعید کرمی*، روح الله هادیپور گودرزی، عسگری براریان

    امروزه حمل و نقل دریایی در حال افزایش و احتمال تصادم شناورها در مناطق پر تراکم افزایش یافته است. در این راستا بهبود عملکرد مانور شناور بطور مستقیم روی اقتصاد و امنیت ناوبری اثر می گذارد. بنابراین مطالعه پارامترهای مانور، موضوعی الزامی در فرآیند طراحی کشتی است. در این مطالعه معتبرسازی نتایج بواسطه عدم قطعیت و تایید برای شناور مرجع KCS انجام شده است. شناور مرجع در عدد فرود 201/0 در حالت سه درجه آزادی شامل : سرج، هیو و پیچ و شرایط آب آرام مورد بررسی قرار گرفت. سپس به روش دینامیک سیالات محاسباتی نتایج مورد مقایسه قرار گرفت. تایید و اعتباربخشی طبق توصیه نامه ITTC بوسیله سه سطح شبکه بندی انجام و مقدار عدم قطعیت عددی نیز تخمین زده شد. مقدار عدم قطعیت کمتر از 12 درصد و خطای عددی نسبت به تجربی نیز کمتر از 6 درصد استخراج گردید. تطابق مناسبی بین نتایج عددی و آزمایشگاهی ارایه شد. به منظور مدلسازی جریان حول بدنه از مدل دو فازی VOF و مدل آشفتگی DES بهره گرفته شد. اثر پروانه به روش دیسک محرک و طی یک روند نمای در پاشنه شناور وارد گردید.

    کلید واژگان: روش حجم محدود, دینامیک سیالات محاسباتی, مدل حرکت صفحه ای, اسوی و یاو خالص, استاندارد IMO}
    Saeed Karami *, Rouhollah Hadipour, Asgari Bararian

    Nowadays, maritime transport is increasing significantly, and the probability of collisions between ships in densely populated region has increased. In this regard, improving the ship maneuvering performance has a significant impact directly on the economy and safety of navigation. Therefore, the study of maneuver parameters is considered as a mandatory issue in the process of designing a ship. In this study, first the validation of the results has been done for the KCS. The benchmark ship at froud number 0.201 was simulated in three degrees of freedom including: surge, heave and pitch and calm water conditions, then the results were compared by computational fluid dynamics. Validation was performed according to the ITTC Recommendation by three levels of gridding, and the value of numerical uncertainty was also estimated. Uncertainty less than 12% and numerical error respect to experimental less than 6% were extracted. A good match was presented between the numerical and laboratory results. A good match was presented between the numerical and laboratory results. The two-phase flow the Volume Of Fluid (VOF) method and the DES turbulence model were used to model the flow around the hull. The effect of propeller was induced by actuator disk method and based on flowchart in ship stern.

    Keywords: Finite Volume Method, Computational Fluid Dynamics, Planer motion mechanism, Yaw, sway pure, IMO Standard}
  • مجتبی حسینی، علی حاتمی، سمیرا پایان*
    در این مقاله، به تاثیر جریان گذرای اطراف یک پره حلقوی بر روی تنش ها و کرنش های حرارتی آن پرداخته می شود. از روش حجم محدود برای حل معادلات جریان و از روش المان محدود برای حل معادلات تنش حرارتی در جامد استفاده می شود. نتایج به دست آمده از تنش حرارتی پره در دو حالت کلی بدون جریان سیال و با جریان سیال اطراف پره بررسی می شوند. در حالت با جریان سیال نیز دو حالت در نظر گرفته می شود ابتدا یک پره در جریان آزاد مورد تحلیل قرار می گیرد و سپس به منظور کاربردی بودن بیشتر مسئله، جریان حول یک پره در بین یک دسته از پره ها مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج جریان آزاد با حالت بدون جریان مقایسه می شوند. نتایج به دست آمده از این بررسی ها نشان می دهد که تنش های حرارتی ایجاد شده در حالت بدون جریان و با جریاندر پره تفاوت زیادی در لحظه های اولیه با هم ندارد. همچنین نتایج نشان می دهد که مکان بدترین تنش مماسی در دو حالت با جریان خارجی و بدون جریان تغییر نمی کند اما مقدار آن در حالت با جریان بیشتر است. علاوه بر آن تنش مماسی در حالت با جریان متقارن نبوده و مکان بدترین تنش اگرچه در پایه پره است اما در ناحیه جبهه جریان اتفاق می افتد. تحلیل دقیق جریان اطراف پره نشان دهنده ناکافی بودن اطلاعات شعاعی تغییر دما در تشخیص بدترین ناحیه تنش موثر است.
    کلید واژگان: روش المان محدود, روش حجم محدود, تنش و کرنش حرارتی, جریان آزاد روی پره حلقوی, جریان اطراف دسته پره های حلقوی}
    Mojtaba Hosseini, Ali Hatami, Samira Payan *
    This study consider the impact of transient flow around an annular fin on the development of thermal stress and strain. The finite volume method was used to solve the flow equations and the finite element method to solve the thermal stress equations in the solid. The fin thermal stress results were solved for two general cases with and without flow around the fin. Moreover, two scenarios were considered for the case with the flow. First, the fin was analysed in free flow and then, to be more practical, the problem of flow around one fin among a group of fins was considered. The free flow results were compared to the case with no flow. The investigations are suggestive that the thermal stresses developing in the fin are initially similar in the two cases . Furthermore, the results show that the maximum tangential stress takes place at the same location in the two cases but it is exacerbated. In addition, the tangential is not symmetrical in the case with the flow and the maximum stress, although at the base of the fin, is located in the flow front. Moreover, in the case with the flow, the two-dimensional temperature distribution results in a considerable asymmetrical thermal strain and consequently, asymmetrical thermal stress none of which are observed in the case with no flow. A careful analysis of the flow around the fin shows radial temperature distribution information to be insufficient to determine the maximum effective stress.
    Keywords: finite element method, Finite volume method, Thermal stress, strain, Free Flow around an annular fin, Flow around the bank of annular fins}
  • رضا صفری، امیر منعمیان، محسن بهرامی*

    سیستم های میکروالکترومکانیکی به عنوان یکی از فناوری های نویدبخش و کارای عصر حاضر می تواند انقلاب عظیمی را در محصولات صنعتی و تجاری به وجود آورد. پیشرفت روز افزون این فناوری موجب شده است تا نیاز به استفاده از حسگرهای خود محرکه (بدون نیاز به منبع تغذیه) روز به روز بیشتر احساس شود. در این مقاله یک حسگر اندازه گیری دبی جریان سیال میکرونی متشکل از یک میکروتیر چند لایه متقارن پیزوالکتریکی به همراه میکروبازیاب انرژی مدلسازی و شبیه سازی شده است. به منظور مدل سازی این حسگر، کوپل معادلات بین سه محیط مکانیک جامدات، مکانیک سیالات و پیزوالکتریک وجود دارد که در ابتدا معادلات حاکم بر جریان سیال درون میکروکانال به روش حجم محدود حل و نتایج آن در حل المان محدود میکروتیر استفاده شده است. برای اطمینان از حل معادلات، مساله مورد نظر به صورت اندرکنش سیال و جامد در نرم افزار Com Sol شبیه سازی شده است. جابجایی سر آزاد میکروتیر در دبی ورودی 60 میکرولیتر بر دقیقه برابر با 9/5 نانومتر بدست آمده است که 13/6درصد با نتایج حاصل از مدل سازی اختلاف دارد و ولتاژ تولیدی از هر میکروتیر 2/30 میلی ولت می باشد.

    کلید واژگان: حسگر جریان سیال میکرونی, مواد پیزوالکتریک, میکروبازیاب انرژی, روش حجم محدود, اندرکنش سیال-جامد, روش المان محدود}
    Reza Safari, Amir Monemian Esfahani, Mohsen Bahrami *

    Microelectromechanical systems as a promising and efficient technologies of present age can bring about a great revolution in the industrial and commercial products. The increasing development of technology requires the use of wireless sensors (without power supply); so the study and modeling of micro energy harvesters is an important issue. In this paper, a micro flow sensor consists of a symmetric multilayer piezoelectric with a micro energy harvester have been modeled and simulated. In order to model this sensor, coupled equations between solid mechanics, fluid mechanics and piezoelectric have been solved with finite volume and finite element method. To ensure the solution, a fully fluid-structure interaction simulation of micro flow sensor in COMSOL Multiphysics have been presented. With the flow rate of 60 micro liter per minute, the transverse displacement of the free end of the beam is 9.5 Nano meters and the generated voltage is 2.30 millivolt.

    Keywords: Micro flow sensor, Piezoelectric material, Micro energy harvester, Finite volume method, Finite element method}
  • پیمان حوائج، محمد جعفر کرمانی*، هادی حیدری، محمد مهدی عبدالله زاده سنگرودی

    در این پژوهش عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری، با استفاده از شبیه سازی دوفازی، گذرا و دو بعدی در سمت کاتد پیل سوختی، بررسی میشود. ابتدا یک مدل جامع برای شبیه سازی جریان دوفازی ارائه شده، سپس با استفاده از روش حجم محدود، معادلات گسسته و توسط یک کد فرترن داخلی حل میگردد. بررسی پارامتری بر روی میزان آب مایع تولید شده در محیط متخلخل و اثر آن بر عملکرد پیل سوختی تحقیق میگردد. تاثیر چهار پارامتر ضریب تخلخل و قابلیت نفوذ محیط متخلخل، زاویه تماس و نرخ آب منتقل شده از غشا به کاتد مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که با کاهش ضریب تخلخل، قابلیت نفوذ و زاویه تماس، مقدار آب در محیط متخلخل افزایش می یابد. بیشترین تاثیر را قابلیت نفوذ و زاویه تماس داشته، بطوریکه کاهش ضریب نفوذ از به و زاویه تماس از 140 به 91 درجه، کسر حجمی آب مایع در کاتالیست را به ترتیب از 04/0 به 16/0 (سه برابر) و 058/0 به 15/0 (59%) افزایش میدهد. برای شرایط عملکردی مطالعه شده، یک رابطه برای پیش بینی میزان آب مایع موجود در محیط متخلل بر حسب یک پارامتر که تنها تابعی از جنس محیط متخلل می باشد، ارائه شده است.

    کلید واژگان: پیل سوختی غشا پلیمری, جریان دوفاز, تولید آب, روش حجم محدود, شبیه سازی عددی}
    Peyman Havaej, Mohammad J. Kermani *, Hadi Heidary, Mohammadmahdi Abdollahzadehsangroudi

    In this study, performance of Polymer Electrolyte Membrane fuel cell (PEMFC) was investigated using a 3D transient and two-phase simulation of the cathode side of PEMFC. The governing equations were discretized by finite volume method and solved numerically using an in-house FORTRAN code. A parametric study on the liquid water formation in porous medium and the performance of the PEMFC was conducted. Among effective parameters on the performance of PEMFC, porosity and permeability of porous media, contact angle between water and solid surface, were studied. The results showed that the reduction of porosity, permeability and contact angle increase the content of liquid water in porous media. Permeability and contact angle are the most effective ones in such a way that reduction of permeability and contact angle from to and from 140 to 91 degree, respectively, reduce the average of the liquid water volume fraction (s) in catalyst layer from 0.04 to 0.16 (by factor of 3) and from 0.058 to 0.15 (59%). For the operating condition studied here, a correlation is developed for prediction of the s based on a parameter which is solely function of propreties of the porous media.

    Keywords: PEM fuel cell, Two phase flow, Liquid water production, Finite volume method, numerical simulation}
  • ایمان محمدی، حسین عجم*

    در این مقاله نتایج حاصل از مدل سازی دوبعدی و متقارن محور احتراق پیش آمیخته متان-هوا با سینتیک چندمرحله ای در داخل محیط متخلخل با تغییر تخلخل پیوسته ارائه شده است که در آن برای مشخص کردن خصوصیات ترمو فیزیکی و ترموشیمیایی از برنامه کمکین2 و اطلاعات پایه آن استفاده شده است. معادلات پیوستگی، ناویر استوکس، معادلات انتقال حرارت فاز گاز و جامد و معادلات حاکم بر گونه های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و برای ارتباط بین سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. مشعل مورد مطالعه شامل دو ناحیه پیش گرم و احتراقی است. در این کار به بررسی اثرات تغییر زاویه واگرایی و طول ناحیه پیش گرمایش مشعل بر روی پروفیل دما و انتشار آلاینده ها می پردازیم. نتایج نشان داد که با افزایش زاویه واگرایی میزان آلاینده NO در خروجی مشعل به شکل چشمگیری افزایش می یابد درحالی که با افزایش طول ناحیه پیش گرمایش مقدار انتشار این آلاینده در خروجی کاهش می یابد.

    کلید واژگان: تخلخل متغیر, احتراق متقارن محور, روش حجم محدود, سینتیک شیمیایی, زاویه واگرایی}
    iman mohammadi, hossein ajam*

    In this paper, the results of the two-dimensional and axisymmetric modeling of the methane-air pre-mixed combustion with multi-step kinetics in a porous medium with continuous porosity change have been presented. In order to determine the thermophysical and thermochemical properties of species, the CHEMKIN II program and Basic information used. Continuity equations, Navier Stokes, gas and solid phase heat transfer equations, and chemical species governing equations are solved by using of finite volume method. The SIMPLE algorithm has been used for the relationship between speed and pressure. The burner under the studied includes two preheated and combustible areas. In this paper, we study the effects of divergence angle changes and length of burner preheating area on temperature profiles andemission of pollutants. The results showed that by increasing the divergence angle, the amount of NO contamination in the burner output increases dramatically, while by increasing the length of the preheating region, the amount of emission of this pollutant in the output decreases.

    Keywords: porous media burner, porosity variation, axisymmetric combustion, finite volume method, chemical kinetics, divergence angle}
  • بهمن قاسمی، حسین مرعشی، عبدالمجید خوشنود *، مانی فتحعلی
    در این پژوهش اثرات تلاطم مایع درون یک مخزن حمل شونده توسط وسیله نقلیه همزمان با عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه بررسی شده اند. بدین منظور حلگر غیرخطی سه بعدی دینامیک سیال با حلگر دینامیک وسیله نقلیه با سه درجه آزادی در یک فضای شبیه سازی همکار تحت مدیریت یک نرم افزار واسط جهت شبیه سازی تلاطم سیال درون مخزن حمل شونده با وسیله مورد استفاده قرار گرفته است. به جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن از روش نیروهای وزنی استفاده شد. بنابراین اصلاحاتی به سبب استفاده از روش نیروهای وزنی جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن بر معادلات ناویر-استوکس اعمال شده اند. روش مذکور در شبیه سازی مخازن دو بعدی که با شتاب در راستای افق حرکت می کنند مورد استفاده قرار گرفت که نتایج با نتایج تجربی پیشین در مقالات مقایسه و اعتبارسنجی شده اند. در مورد اول، مخزن در پایان مسیر حرکت شتاب دار با یک مانع برخورد کرد که سطح آب در دیواره سمت چپی آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که مطابقت خوبی نشان داد. در شبیه سازی مخزن دوم نیز حرکت شتاب دار متناوب یک مخزن دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج فشار روی دیواره با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه شدند که مطابقت خوبی نشان داد. علاوه بر این حرکت وسیله نقلیه حامل مخزن همزمان با دینامیک سیال درون آن حین عبور از دست اندازهایی متقارن به جهت ارزیابی اثر تلاطم سیال درون مخزن بر دینامیک وسیله نقلیه و عملکرد آن در تحریک عمودی شبیه سازی شد.
    کلید واژگان: شبیه سازی چند موضوعی, شبیه سازی همکار, تلاطم سیال, روش حجم محدود, دینامیک سامانه چندجسمی}
    B. Ghasemi, M. H. Marashi, Abdol M. Khoshnood *, M. Fathali
    In the current study impacts of fluid sloshing on the dynamic performance of a partially filled tank vehicle have been investigated. A nonlinear and three-dimensional solver of fluid flow equations were coupled with dynamic equations of a three degrees of freedom moving tank vehicle through an intermediate software to simulate the fluid sloshing behavior inside the tank and the vehicle dynamic performance influenced by liquid sloshing. The fluid sloshing solver is based on corrected Navier-Stokes equations which are included some additional terms owed to taking tank vehicles motions into account. In the present work we used “body weighted method” to consider the effects of accelerating motions of the tank on fluid’s elements. The mentioned method was used to simulate the partially filled container during accelerating horizontal motion which crashed an obstacle after a while from the start point. Computed results were compared to experimental results from literatures to valid the proposed method. The water level evolution on the left wall of the container compared to the experimental one showed a good agreement. Moreover, the two-dimensional rectangular container subjected to periodic external excitation was considered. The pressure history on the tank wall was compared to the measured impact pressure to figure out the ability of the scheme to capture the flow properties to anticipate the exerted forces on the walls. One is observed that there is a good agreement between the computed and measured results. Furthermore, the coupled tank vehicle-fluid simulation has been done during vertical excitations through passing symmetric bumps.
    Keywords: Multidisciplinary simulation (MDS), Coupled simulation, Fluid sloshing, Volume of fluid method, Multi-body dynamics}
  • محمد مهدی کشتکار، سعید زیدآبادی نژاد
    کار حاضر گزارشی از شبیه سازی عددی انتقال حرارت جابجایی طبیعی در یک اتاق با گرمایش موضعی از کف و سرمایش متقارن از طرفین است. این آنالیز به منظور بررسی انتقال حرارت صورت گرفته از دو رادیاتور تخت در کف یک اتاق مربعی شکل انجام شده است. میدان جریان و دما از شبیه سازی عددی معادلات بقاء جرم، اندازه حرکت و انرژی در حالت جریان آرام، پایدار و دو بعدی به روش حجم محدود به دست آمده اند. در حالی که مقدار انرژی گرمایی وارد شده به اتاق ثابت است، تاثیر پارامتر بدون بعد عدد رایلی و توان حرارتی رادیاتورها و همچنین مکان قرارگیری آن ها بر میدان جریان و دما ارزیابی شده است. پس از آنالیز مساله مشخص شد که با افزایش عدد رایلی، جریان چرخشی درون اتاق افزایش یافته و انتقال حرارت جابجایی غالب می گردد.
    کلید واژگان: جابجایی طبیعی, محفظه بسته, روش حجم محدود, گرمایش موضعی, عدد رایلی}
    Mohammad Mehdi Keshtkar, Saeed Zaidabadi Nejad
    The present work reports of the numerical simulation of natural convection in a square enclosure with local heating of bottom and cooling from side walls. This simulation has been done to evaluate the thermal analysis of two floor radiator in a squares room. Flow and temperature fields were obtained by numerical simulation of mass, momentum and energy equations in laminar, steady and two-dimensional flows. While the amount of heat energy into room is constant, effect of parameter dimensionless Rayleigh number and strength of the heat source as well as the location of they, evaluated on flow and temperature fields. In the end, it was found that by increasing the Rayleigh number, rotational flow within the room increases and convective heat transfer is dominant.
    Keywords: natural convection, room, finite volume method, local heating, Rayleigh number}
  • مجید قریشی، جابر ملکی نژاد، علی خرم
    در این مقاله توزیع دما، جریان مذاب و عمق نفوذ منطقه متاثر از حرارت در فرآیند جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V در ورق های به ضخامت 7/1 میلی متر بررسی شده است. به علت هزینه بالای آزمایش های مربوط به جوشکاری لیزر، از روش حجم محدود به منظور پیش بینی رفتار جوش روی قطعه استفاده می گردد. شبیه سازی، یکی از روش های کاهش هزینه و یافتن تنظیمات بهینه می باشد. برای شبیه سازی از روش حجم محدود سیال و از نرم افزار اپن فوم استفاده است. برای صحه گذاری روش پیشنهادی، از نتایج تجربی حاصل شده در زمینه شکل هندسی جوش و توزیع دمای ناشی از فرآیند جوش استفاده می شود. شبیه سازی فرآیند مذکور با در نظر گرفتن نیروهای شناوری و مارانگونی و فرضیات بوزینسک انجام می پذیرد. خواص ترمودینامیکی مستقل از دما و خواص مکانیکی آلیاژ با منبع حرارت گوسین در نظر گرفته شده است. نتایج عددی و تجربی تطابق خوبی با یکدیگر داشته و مدل شبیه سازی شده برای این نوع فرآیند جوشکاری، پیش بینی خوبی از توزیع دما، جریان مذاب و همینطور عمق نفوذ مذاب در قسمت های مختلف قطعه را ارائه می دهد. برای همین مدل شبیه سازی شده قابل استفاده در طراحی و ارزیابی پارامترهای مختلف جوشکاری قطعات می باشد.
    کلید واژگان: جوشکاری لیزر, جریان مذاب, روش حجم محدود, توزیع دما}
    Majid Ghoreishi, Jaber Maleki Nejad, Ali Khorram
    In this paper, temperature distribution, melt flow and depth of heat affected zone (HAZ) in LASER welding of Ti6A14V Titanium alloy platen of 1.7 mm thickness have been studied. Due to high costs of practical LASER welding experiments, finite volume method was employed to predict the weld behavior on the specimen. Simulation is an superior method in finding optimized settings which reduces the costs as well. Fluid finite volume method and Open Foam software were employed in simulation. In order to verify the simulation results, experimental data obtained from weld geometry and temperature distribution were used. Buoyancy and Marangoni forces and boussinesq assumptions, were considered intently in simulation process. Moreover, thermodynamic properties were assumed independent of temperature and Gaussian heat source was employed for mechanical properties. Numerical results have good agreement with experimental results. The developed model can predict temperature distribution, melt flow in different parts of plate and melt penetration depth properly. This model can also be used for design and evaluation of welded parts.
    Keywords: Laser welding, Melt flow, Finite volume method, Temperature Distribution}
  • صالح عباسی مود، مجید ملک جعفریان
    مقاله حاضر به بررسی حل عددی معادلات ناویر-استوکس تراکم پذیر در حالت ناپایا و دوبعدی بر پایه روش حجم محدود با طرحی جدید می پردازد. لذا طرح حفظ مقدار انرژی جنبشی (Kinetic Energy Preserving (KEP)) برای حل میدان جریان تراکم پذیر گذر از صوت و مافوق صوت خارجی روی شبکه های خیلی ریز (تعداد مش از مرتبه عدد رینولدز) بدون نیاز به جملات اتلاف مصنوعی، حتی در محل وقوع امواج ضربه ای معرفی می گردد. لازم به ذکر است که حل میدان جریان با طرح مورد نظر در این محدوده از سرعت، برای اولین بار ارائه می شود. لذا با انفصال معادلات حاکم براساس طرح KEP و حذف اثرات اتلافی، شبیه سازی عددی مستقیم (Direct Numerical Simulation) جریان امکان پذیر می گردد. نتایج به دست آمده از این حل، برای جریان مافوق صوت روی صفحه تخت و جریان گذر از صوت روی ایرفویل در اعداد رینولدز پایین نشان می دهد که روش KEP قادر است بدون هیچ اتلاف مصنوعی حتی در نواحی با امواج ضربه ای، حلی پایدار و غیرنوسانی ارائه دهد. بنابراین می توان از روش KEP به منظور شبیه سازی عددی مستقیم جریان های آشفته (بدون نیاز به هیچ گونه مدل سازی پدیده آشفتگی) بهره برد.
    کلید واژگان: جریان لزج تراکم پذیر, روش حجم محدود, شبیه سازی عددی مستقیم, حفظ مقدار انرژی جنبشی}
    Saleh Abbasi Mood, Majid Malek Jafarian
    Present paper investigates the numerical solution of two-dimensional unsteady compressible Navier-Stokes equations by a new scheme based on the finite volume method. Kinetic Energy Preserving (KEP) scheme is introduced for solving the supersonic and Transonic external compressible flow field on very fine grids (with a number of cells of the order of the Reynolds number) without artificial dissipation terms even in place of shock waves. It should be noted that the solution of flow field with this scheme in this range of speed, is presented for the first time. By discretization of the governing equations based on KEP scheme and elimination of dissipative effects, the Direct Numerical Simulation (DNS) of the flow is possible. The results of this solution for supersonic flow over flat plate and Transonic flow over the airfoil at low Reynolds numbers show that the KEP method can be presented stable and non-oscillatory solution by no artificial dissipation even in areas with shock waves. Therefore, the KEP method can be used for DNS of turbulent flows (without a modeling the turbulence phenomena itself).
    Keywords: Words Compressible Viscous Flow, Finite Volume Method, Direct Numerical Simulation, Kinetic Energy Preserving Scheme}
  • احسان غلامیان *، وحید زارع، سید مصطفی موسوی
    توسعه ی روش های مدیریت حرارتی برای دستگاه های الکترونیکی پیشرفته به ویژه در مقیاس های میکرو و نانو از مسائل مهمی می باشد که به طور مستقیم بر کارآیی سیستم تاثیرگذار است. یکی از تکنولوژی های کارآمد در این زمینه، استفاده از میکروکانال گرماگیر جهت افزایش عملکرد حرارتی می باشد که امروزه تحقیقات فراوانی بر روی آن صورت می گیرد. هدف این پژوهش، بررسی عددی اندازه ی نانوذرات بر عملکرد حرارتی یک میکروکانال گرماگیر ذوزنقه ای شکل می باشد. در مطالعه ی حاضر، کاربرد نانوسیال های آب – آلومینا (Al2O3) و آب – CuO با استفاده از دیدگاه دوفازی اولرین – اولرین مدل سازی شده است و حل معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی به روش حجم محدود با معیار همگرایی 〖10〗^(-6) توسط نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. همچنین از آنجایی که در بیشتر مطالعات انجام شده، نانوسیال به عنوان یک سیال همگن (تک فاز) شبیه سازی شده است مقایسه ای میان مدل سازی دوفازی حاضر با مدل سازی همگن صورت گرفته است و مشخص شد که نتایج مدل دوفازی 8/13 % بهتر از نتایج تک فازی ادبیات فن است. اگرچه افزودن هر دو نانوذره باعث افزایش انتقال حرارت در میکروکانال می شود اما نتایج نشان می دهند با افزایش قطر نانوذرات، نرخ انتقال حرارت کاهش می یاب، به طوری که (Al2O3) دارای کاهش 63/6 % و CuO دارای کاهش 022/5 % است که در این بین، نانوذرات آلومینا دارای ضریب انتقال حرارت کوچک تری نسبت به نانوذرات CuO می-باشند. از این رو، نانوسیال آب – CuO برای هندسه ی ذوزنقه ای شکل، مناسب تر بوده و با بهینه سازی اندازه ی ذرات می توان بازده حرارتی سیستم را به حداکثر رساند.
    کلید واژگان: میکروکانال گرماگیر, نانوسیال, دوفازی, روش حجم محدود, قطر نانوذرات}
    E. Gholamian *, V. Zare, S. M. Mousavi
    Development of thermal management methods for advanced electronic devices, especially for micro and nano-scales are important issues which directly affects system performance. MicroChannel Heat Sink (MCHS) is one of the efficient technologies improving the thermal performance and some research works have been conducted in this field recently. The aim of the present paper is to investigate the nanoparticles size effects on thermal performance of a trapezoidal MCHS numerically. In the present study, employment of Water - Alumina (〖"Al" 〗_"2""O" _"3" ) and Water – CuO nanofluids is modeled using Eulerian – Eulerian two-phase approach. Solving equations of continuity, momentum and energy in the computational domain is performed via Finite Volume Method (FVM) in FLUENT with the accuracy of 〖10〗^(-6). Also, since in most studies nanofluids are simulated as a homogeneous (single phase) fluid a comparison between the present two-phase models with homogeneous modeling is conducted and it is found that two phase modeling shows 13.8% better performance in comparison with other single phase modeling. The results showed that adding of both nanoparticles increases the heat transfer in microchannel and increasing the diameter of the nanoparticles results in a decrease of heat transfer rate as Alumina and Cu-O nano particles, show 6.63% and 5.022% reduction in heat transfer rate, respetively. Also in the meantime, Alumina nanoparticles have a lower heat transfer coefficient than CuO nanoparticles. Hence, Water - CuO nanofluid is more appropriate for trapezoid geometry and by optimizing the particle size the thermal efficiency of the system can be maximized.
    Keywords: Micro Channel Heat Sink (MCHS), nanofluid, Two-Phase, Finite Volume Method (FVM), Nanoparticle Diameter}
  • شهروز امیدوار اوغانی، علیرضا تیمورتاش*
    سیال فوق بحرانی به دلیل دارا بودن خصوصیات منحصربه فرد سال هاست که در برخی از صنایع به منظور افزایش کارایی فرآیندها جایگزین سیال غیر بحرانی شده و از زمان شناختش مورد مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی متعددی قرارگرفته‎ است. در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت جابجایی طبیعی آرام بین لوله داغ دما ثابت عمودی و دی اکسید کربن فوق بحرانی به طور عددی شبیه سازی شده است. مدل سازی این فرآیند به صورت دوبعدی شبه گذرا و با استفاده از روش حجم محدود انجام گرفته است. هدف اصلی پژوهش بررسی اثر تغییرات خواص سیال فوق بحرانی نزدیک دمای شبه بحرانی آن بر میدان سرعت و دمای سیال در انتقال حرارت جابجایی طبیعی و درنهایت تاثیر این تغییرات بر میزان کل انتقال حرارت صورت گرفته به سیال نسبت به حالت غیر بحرانی است. مدل‎سازی فرآیند انتقال حرارت بین دماهای 305 تا 312 کلوین و فشارهای 7.5 تا 9 مگا پاسکال انجام شده است. در این تحقیق به منظور محاسبه‎ی خواص دی اکسید کربن در شرایط مختلف برای اولین بار از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر برحسب انرژی هلمهولتز به طور مستقیم استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد به دی اکسید کربن در حالت فوق بحرانی نسبت به فرض گاز ایده آل تا 160% در نزدیکی نقطه شبه بحرانی و در دیگر نقاط افزایش تا 118% است.
    کلید واژگان: سیال فوق بحرانی, جابجایی طبیعی, لوله ی عمودی, روش حجم محدود, عدد ناسلت}
    Shahrouz Omidvar Oghani, Ali Reza Teymourtash *
    Supercritical fluids have substituted non-super critical fluids in some areas of industry because of their unique characteristics and have been the subject of numerous experimental, numerical and analytic studies since their discovery. In this study laminar natural convection between a hot vertical tube with constant temperature and supercritical carbon dioxide with uniform temperature at inlet is simulated by utilizing a numerical model. The simulation is a two-dimensional, pseudo-transient numerical model based on finite volume method. The main objective of this study is to investigate and analyze the effect of severe property variations of supercritical carbon dioxide on the flow and temperature field of natural convection that ultimately affect heat transfer rates with respect to non-critical natural convection. Numerical simulations have been carried out for temperature and pressure ranges of 305K to 312K and 7.5MPa to 9MPa respectively. Span and Wanger’s multi-parameter equation of state have been used directly to determine carbon dioxide properties around pseudo critical temperature for the first time. Results indicate an increased rate of total heat transfer up to 160% near pseudo-critical temperature and 118% in other temperatures for supercritical natural convection with respect to ideal gas assumption.
    Keywords: Supercritical Fluid, Natural convection, Vertical Tube, Finite volume, Nusselt Number}
  • امیره نوربخش *
    در مطالعه حاضر مهاجرت یک حباب شکل پذیر در جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل در اعداد رینولدز محدود، بطور عددی بررسی شده است. معادلات ناویر-استوکس با رویکرد بقائی برای سیالات ترکم ناپذیر با استفاده از روش حجم محدود روی یک شبکه منظم، ساکن و جابجا شده حل شده است. وجه مشترک بصورت صریح توسط اتصال نقاط نشانگر از طریق روش ردیابی جبهه روی یک شبکه نامنظم، مثلثی و متحرک ردیابی شده است. اثرات کشش سطحی نیز از طریق اضافه کردن یک جمله منبع مناسب به معادلات حاکم به حساب آمده است هدف از این مطالعه پیش بینی مهاجرت یک حباب در جریان ترکیبی برشی ساده و پواسل می باشد و رفتار مهاجرت حباب با اندازه های مختلف و نسبت های چگالی و چسبندگی مخالف واحد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که تغییر شکل حباب بشدت به عدد کاپیلاری وابسته است. بنابراین، عدد بدون بعد مناسب برای کشش در وجه مشترک، عدد کاپیلاری است. با افزایش شعاع حباب نیروی روانسازی افزایش یافته و در نتیجه حباب در وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی تثبیت خواهد شد. در مرحله بعد، نیروی گرانش نیز اضافی شده است. با افزایش عدد باند، حباب در یک وضعیت تعادلی نزدیکتری نسبت به خط مرکزی تثبیت می گردد و تغییر شکل حباب افزایش میDHFN.
    کلید واژگان: روش حجم محدود, ردیابی جبهه, حباب شکل پذیر, اندازه حباب, عدد کاپیلاری, عدد باند}
    A. Nourbakhsh *
    Three-dimensional simulations are presented on the motion of a bubble between two parallel plates at a finite Reynolds number in a combined couette-poiseuille flow. The full Navier-Stokes equations are solved by a finite difference/front tracking method on a regular, fixed and staggered grid. Interface is tracked explicitly by connecting marker points on an irregular, triangle and moving grid. The interface effects are accounted for by adding appropriate source terms into the governing equations. The effects of the dimensionless numbers, such as, Capillary number, Reynolds number, and geometric ratio on the lateral migration of a bubble are studied in detail. Simulations also show that the bubble deformation depends strongly on the Capillary number. So that, the proper non-dimensional number for the interfacial tension is the Capillary number. As the radius of the bubble increases, the equilibrium position moves closer to the centerline. Then, the gravity force was added. Bubbles are more deformed with increasing the Bond number and move to an equilibrium position closer to the centerline.
    Keywords: Limited volume method, Tracking the front, Shaped bubble, Bubble size, Capillary number, Band number}
  • توحید ادیبی، سید اسماعیل رضوی
    طرح مشخصه بنیان جدیدی در روش حجم محدود برای حل جریان های تراکم ناپذیر همراه با انتقال گرما توسعه داده شد. در این طرح برای محاسبه جمله های همرفت مشخصه های چند بعدی به کار رفته است. برای به دست آوردن خطوط مشخصه مجازی و معادلات سازگاری، معادله انرژی با معادلات ناویر-استوکس در نظر گرفته شده اند. این طرح فراباد مشخصه بنیان که برای محاسبه جمله های همرفت در مرز سلول به کار می رود برای پایداری نیازی به میراگر های مصنوعی ندارد. به عنوان محک، شبیه سازی جریان بین دو صفحه موازی و جریان داخل حفره در جریان با جابجایی اجباری و جابجایی ترکیبی در گستره بزرگی از عددهای رینولدز گراشف و پرانتل به کار رفته اند. دقت بالاتر و همگرایی سریع تر برای روش پایه مشخصه ارایه شده در نتایج قابل مشاهده است. نتایج به دست آمده از این روش با نتایج موجود در ادبیات فن تطابق خوبی دارند.
    کلید واژگان: روش پایه مشخصه چندبعدی, معادلات ناویر, استوکس, تراکم پذیری مصنوعی, جابجایی ترکیبی, روش حجم محدود}
    T. Adibi, Seyed E. Razavi
    A characteristic-based approach is developed for thermo-flow with finite volume methodology (FVM) in which multidimensional characteristic (MC) scheme is applied for convective fluxes. To obtain compatibility equations and pseudo characteristics, energy equation is taken into account in the MC scheme. With this inherent upwinding technique for evaluating convective fluxes at cell interfaces, no artificial viscosity is required even at high Reynolds numbers. As benchmarks, forced convection between parallel plates and forced and mixed convection in a cavity are examined for a wide range of Reynolds, Grashof and Prandtl numbers. Results confirm the robustness of MC scheme in terms of accuracy and convergence. The results obtained by new proposed scheme are in good agreement with the standard benchmark solutions in the literature. For time descritization, fifth order Rung-Kutta and for viscous terms, the secondary cells are used. Obtained results by new characteristic method were compared by other results that were in literatures.
    Keywords: Multidimensional characteristics, Navier, Stokes equations, Artificial compressibility, mixed convection, Finite volume method}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال