جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Numerical investigation » در نشریات گروه « مکانیک »
تکرار جستجوی کلیدواژه «Numerical investigation» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در تحقیق حاضر تاثیر استفاده از محرک پلاسما تخلیه دی الکتریک سطحی بر انتقال گرمای همرفت طبیعی در چهار کانال عمودی با دیواره صاف، دندانه دار مستطیلی، دندانه دار ذوزنقه ای و دندانه دار مثلثی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت بررسی تاثیر استفاده از محرک پلاسما و هندسه کانال، تغییرات عدد ناسلت موضعی، تغییرات نسبت عدد ناسلت میانگین و شاخص ارزیابی عملکرد بر میدان جریان و انتقال گرما مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش ولتاژ، عدد ناسلت متوسط برای تمام کانال ها افزایش می یابد. به عنوان نمونه در عدد رایلی 105، با افزایش ولتاژ از 6 کیلوولت به 10 کیلوولت، نسبت عدد ناسلت متوسط به ترتیب 11/89، 47/96، 50/102 و 62/96 درصد برای کانال های عمودی صاف، دندانه مستطیلی، دندانه ذوزنقه ای و دندانه مثلثی افزایش می یابد. همچنین شاخص ارزیابی عملکرد در حضور محرک پلاسما برای تمام کانال های عمودی در تمامی شرایط مقداری بزرگ تر از 25/1 دارد که نشان دهنده موثر بودن اعمال محرک پلاسما بر راندمان گرمایی جریان همرفت طبیعی درون کانال های صاف و دندانه دار می باشد.
کلید واژگان: محرک پلاسمایی تخلیه دی الکتریک سطحی, همرفت طبیعی, تحلیل عددی, کانال عمودی, دیواره دندانه دار}In this study, the effect of DBD plasma actuator on natural convection heat transfer enhancement in four vertical channels with the smooth wall, rectangular corrugation, trapezoidal corrugation and triangular corrugation has been numerically studied. In order to investigate the effect of using a plasma actuator and channel geometry, local Nusselt number, variations of average Nusselt number ratio, and performance evaluation criterion on the flow field and heat transfer are studied. The results show that increasing voltage increases the average Nusselt number for all channels. For example, in Rayleigh number 105 , by increasing voltage from 6 kV to 10 kV, the average Nusselt number ratio is 89.11, 96.47, 102.50, and 96.62% for vertical channels with smooth, rectangular corrugation wall, trapezoidal corrugation wall, and triangular corrugation wall, respectively. Also, the performance evaluation criterion in the presence of the DBD plasma actuator for all vertical channels has a value higher than 1.25 in all conditions, which indicates the effectiveness of the DBD plasma on the thermal efficiency of the natural convection heat transfer in smooth and corrugated channels
Keywords: DBD Plasma Actuator, Natural Convection, Numerical Investigation, Vertical Channel, Corrugated Wall} -
در مقاله حاضر، تاثیر جریان ثانویه ناشی از محرک پلاسما بر الگوی جریان درون یک سیکلون و عملکرد جداسازی ذرات جامد آن به صورت عددی بررسی شده است. در این مطالعه، تاثیر پارامترهای موثر از قبیل ولتاژ اعمالی محرک پلاسما، آرایش محرک های پلاسما، سرعت جریان ورودی به سیکلون و اندازه ذرات جامد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که عملکرد جداسازی سیکلون در حضور محرک پلاسما در تمامی ذرات با قطرهای مختلف بین 1 الی 2 میلی متر، نسبت به سیکلون بدون حضور پلاسما افزایش می یابد و مقدار این افزایش بازده در ذرات با قطر بزرگ تر (2 میلی متر)، بیشتر می باشد. نتایج حاکی از آن است که با افزایش ولتاژ اعمالی به محرک های پلاسما، بیشینه سرعت مماسی درون سیکلون و عملکرد جداسازی آن افزایش می یابد. همچنین آرایش قرارگیری محرک های پلاسما تاثیر قابل توجهی بر الگوی جریان و عملکرد جداسازی ذرات درون سیکلون دارد، به نحوی که نصب یکنواخت محرک های پلاسما در کل ارتفاع بخش استوانه ای سیکلون (آرایش نوع یک) موجب بهبود عملکرد جداسازی ذرات نسبت به سایر آرایش ها می گردد. همچنین نتایج نشان دهنده این است که استفاده از محرک پلاسما درون سیکلون موجب بهبود 5/26 درصدی عملکرد جداسازی سیکلون نسبت به حالت بدون محرک پلاسما می شود.کلید واژگان: سیکلون, محرک پلاسما, مدل فاز گسسته, بررسی عددی, عملکرد جداسازی ذرات}In this paper, the effect of secondary flow induced by the DBD plasma actuators on the flow and separation performance of solid particles in a cyclone is numerically investigated. The effect of the effective parameters such as the applied voltage of the DBD plasma actuator, the arrangement of plasma actuators, the velocity of the incoming flow of the cyclone, and the size of solid particles are evaluated. The results show that the separation performance of the cyclone in the presence of the DBD plasma actuators increases in all particles with different diameters between 1 and 2 mm, compared to the cyclone without the presence of plasma actuator, and the performance enhancement is higher in the particles with a larger diameter (2 mm). The arrangement of plasma actuators has a significant effect on the particle separation performance of the cyclone, and the uniform installation of plasma actuators in the entire height of the cylindrical part of the cyclone (type one arrangement) improves the particle separation performance compared to other arrangements. The results show that the use of the DBD plasma actuators inside the cyclone can increase the cyclone separation performance by 26.5% compared to the cyclone without the DBD plasma actuator.Keywords: Cyclone, Plasma Actuator, DPM, Numerical Investigation, Particle Separation Performance}
-
This paper investigates the dynamic and quasi-static plastic behavior of single and nested mild steel square tubes under lateral loadings experimentally and numerically. The dynamic experimental tests are carried out using a gas gun and the dynamic force-time responses are measured with a load cell. Also, the quasi-static experimental tests are performed in a universal test machine. The dynamic experimental tests are also simulated with the finite element software Abaqus. Furthermore, the square tubes’ combinations in the nested systems are investigated in the present work. It is revealed that the amount of peak load decreases significantly when the form of the single tube changes from square to lozenge. It is also observed that in the nested tube structures, by changing each of the outer or inner tubes or both of them from the square form to lozenge one, the amount of peak load decreases meanwhile the energy absorption capacity decreases too, which is not desirable for energy absorbers. By comparing the impact results of both the single and nested square tubes which have the same mass, it can result that the nested square tubes behave better as energy absorbers compared with the single tubes.
Keywords: Single, nested square tubes, High rate, quasi-Static lateral loading, Experimental, numerical investigation, energy absorption, Gas gun} -
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}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} -
در این مقاله هدف بدست آوردن منحنی های عملکرد پروانه با استفاده از نرم افزار تجاری انسیس فلوینت می باشد. میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی میباشد. منحنی های مشخصه عملکرد یک پروانه سری بی - وگنینگن برای مقادیر مختلف ضریب پیشروی (J) و برای عمق های مختلف بررسی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل sstω k- و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب های عملکردی پروانه محاسبه شده اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که مدل سازی دایم به روش معادلات متوسط گیری شده رینولدز برای محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی مناسب بوده و با هزینه محاسباتی کمتر و دقت مناسب نسبت به روش غیردایم نتایج را پیش بینی می کنند. از طرف دیگر در عمق ثابت با افزایش ضریب پیشروی میزان نیرو و ضرایب تراست و گشتاور کاهشی بوده است.
کلید واژگان: بررسی عددی, پروانه, عملکرد پروانه, روش حجم سیال, دینامیک سیالات محاسباتی}In this study, the effect of different depths on the performance and efficiency of a B-Wageningen series close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose, the ANSYS-FLUENT commercial software has been used to solve the viscous, incompressible and two phase flow field. The rotation of the propeller has been implemented using the rotating reference frame model for steady flow and the sliding mesh for unsteady flow. For turbulent flow modeling and free surface simulation, the k-ω SST model and the volume of fluid method have been used, respectively. For validation of numerical results due to lack of access to experimental results of propeller close to surface, numerical solution in open water condition has been performed and performance coefficients have been calculated. Comparing the numerical results with the experiment ones shows good agreement. The results of the numerical solution show.
Keywords: Numerical investigation, Propeller, Propeller Performance Volume of Fluid Method, CFD} -
در این مقاله با هدف بررسی آنالوژی صوتی کرل و فرم فشرده کرل در پیش بینی نویز دوردست، جریان اطراف هندسه هایی با سطح مقطع مربعی،دایره ای و بیضی با اعداد رینولدز 46000 و 69000، در نرم افزار متن باز اوپن فوم شبیه سازی شده است. برای حل جریان تراکم ناپذیر از روش رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. به منظور پیش بینی مقادیر تراز فشار صوت در دوردست با استفاده از آنالوژی صوتی کرل، داده برداری مقادیر نوسانات فشار بر روی سطح با استفاده از ابزار کاوشگر انجام شده در حالیکه در فرم فشرده کرل از نوسانات ضریب نیروی برآ استفاده شده است. در بخش اول نتایج این مطالعه، به منظور ارزیابی و اعتبارسنجی روش عددی به کار رفته، متوسط ضرایب آیرودینامیکی (ضرایب پسا و برا)، متوسط ضریب فشار، عدد استروهال و فرم و روند توسعه ساختارهای همدوس جریان با استفاده از معیار کیو مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مشخص گردید که نوسانات نیروهای برآ، پسا، و تلاطم جریان از عوامل تاثیر گذار بر تراز فشار صوت می باشند. در بخش دوم نتایج از پژوهش حاضر، سطح صدای تولید شده ناشی از برخورد سیال به هندسه بررسی شده است که به منظور اعتبارسنجی، از نتایج مربوط به تراز فشار صوت دور دست هندسه با سطح مقطع مربعی استفاده شده و کارایی روش حل عددی مناسب ارزیابی شده است. درنهایت نتایج این مطالعه نشان داد که هندسه با سطح مقطع مربعی بیشترین و هندسه با سطح مقطع بیضوی کمترین تراز فشار صوت دوردست را ایجاد می کنند.کلید واژگان: شبیه سازی عددی, مدل رهیافت گردابه های بزرگ, آنالوژی صوتی, نرم افزار اوپن فوم}In this study, to investigating the efficiency of the Curle and the compact form of the acoustic analogy in the far-field noise prediction, the flow around a square, a circular and an elliptic cross-sectional geometry at Reynolds numbers of 46000 and 69000 are simulated in the open-source software, OpenFOAM. The large eddy simulation approach has been used to simulate the incompressible flow around the geometries. To predict the far-field sound pressure levels with the Curle acoustic analogy, the data of the surface pressure fluctuations has been used, which were saved during the simulations through the probe utility of OpenFOAM, while with the compact form of the Curle acoustic analogy, the fluctuations of the lift coefficient have been used. To validate the numerical approach in the study, in the first part of the results, the average aerodynamic coefficients (lift, drag coefficients), mean pressure coefficient, Strouhal number and the formation of the coherent structures of the flow through Q-criterion are investigated.In the second part of the results of the present study, the far-field sound pressure level due to the interaction of the flow with the geometries were investigated. To validate the results in this section, the far-field sound pressure level of the geometry with square cross-section has been investigated and the proper precision of the approach has been evaluated. Finally, the results of the study have shown that the geometry with the square cross-section produces the maximum and the geometry with the elliptical cross-section produces the minimum far-field sound pressure level.Keywords: Numerical investigation, Large Eddy Simulation, acoustic analogy, Software OpenFOAM}
-
در این پژوهش به شبیه سازی عددی فرآیند خمکاری با لیزر ورق فلزی توسط الگوی تابش دهی منحنی پرداخته می شود. بدین منظور از نرم افزار تجاری آباکوس جهت انجام شبیه سازیهای المان محدود استفاده می شود. ورق فلزی مورد بررسی، فولاد کم کربن Mild steel با ضخامت 1 میلیمتر می باشد. به کمک میدان تنش حاصل از شبیه سازیهای عددی و تحلیل اثر تنش های باقیمانده در جهت های مختلف واقع بر مسیر تابش دهی با لیزر، مکانیک تغییر شکل و دلیل خمش ورق در فرآیند خمکاری با لیزر توسط الگوی تابش دهی منحنی مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهند که مسیر تابش دهی منحنی می تواند به طور مناسب ورق فلزی فولادی را خمکاری نماید. همچنین اثر پارامترهای توان لیزر، سرعت اسکن لیزر و قطر پرتوی لیزر بر میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر توسط مسیر تابش دهی منحنی مورد بررسی قرار می گیرند. نتایج نشان می دهند که با افزایش توان لیزر، میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر توسط الگوی تابش دهی منحنی افزایش می یابد. همچنین از شبیه سازیهای عددی نتیجه گرفته می شود که با افزایش سرعت اسکن لیزر میانگین جابجایی های ورق خمکاری شده با لیزر کاهش می یابد. ثابت می شود که با افزایش قطر پرتوی لیزر میانگین جابجاییهای ورق خمکاری شده با لیزر کاهش می یابد.
کلید واژگان: فرآیند خمکاری با لیزر, بررسی عددی, الگوی تابش دهی منحنی, رفتار تغییر شکل}In this research, numerical simulation of laser bending process of the metallic sheet with curved irradiating scheme is investigated. For this purpose, the commercial ABAQUS software is used for performing the finite element simulations. The used sheet metal is the low carbon mild steel with thickness of 1 mm. Using the stress field obtained by the numerical simulations and analyzing the residual stresses in different directions located on the laser irradiation path, the mechanics of deformation and the reason for sheet bending in the laser bending process with curved irradiating scheme are investigated. The results show that the curved irradiating scheme can properly bend the steel sheet. Also, the effects of laser power, laser scanning speed and laser beam diameter on the average value of displacements of the laser-bent sheet with curved irradiating scheme are investigated. The results show that with increasing the laser power, the average value of displacements of laser-bent sheet with curved irradiating scheme is increased. Also, it is concluded from numerical simulations that with increasing the laser scanning speed, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased. It is proved that with increasing the laser beam diameter, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased.
Keywords: Laser bending process, Numerical investigation, Curved irradiating scheme, Deformation behavior} -
In this study, CFD simulation of hydrothermal of a nanofluid in a microchannel under a magnetic field with spherical depressions and protrusions on hot and cold walls is investigated. The effects of increasing Hartman (Ha) and Reynolds numbers (Re) in various volume fraction (φ) are investigated. The governing equation by using single-phase model, finite volume method and SIMPLE algorithm are solved. Also it assumes the flow is laminar, steady-state and incompressible. The simulation are considered in ranges of 10 ≤ Re ≤150, 0 ≤ Ha ≤10, and 0 ≤ φ ≤0.03. The findings illustrate that in a certain Ha number, increasing in Re number and φ cause the Nu number increase. Also in a constant Re number, As the Ha number increases, the mean Nu number increases. Likewise, an increase in φ has enhanced heat transfer in all Re and Ha numbers. In a certain φ, as Ha number and Re number enhance, the Nu number increases. By enhancing thermal conductivity, the heat transfer increases. When Re=150, the percentage increase of heat transfer in φ=0.03 relative to pure fluid is %5.98.
Keywords: magnetic field, Microchannel Nanofluid, Numerical investigation, heat transfer} -
واماندگی دینامیکی پدیده ای است که به واسطه ریزش گردابه ها بر روی سطح مقطع بال نوسان کننده در زوایای حمله زیاد پدیدار می گردد. وقوع واماندگی دینامیکی باعث افت شدید در نیروی برآ و افزایش چشمگیر در نیروی پسا می شود. یکی از روش های کنترل جریان فعال برای مقابله با این پدیده، جریان جت-جفت می باشد. در این مقاله اثر کنترل جریان جت-جفت بر روی ایرفویل نوسانی ناکا 0025 در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. برای حل عددی جریان سیال، معادلات ناویر-استوکس میانگین رینولدز، به صورت دوبعدی، تراکم ناپذیر، ناپایا و با مدل آشفتگی اس اس تی- کی امگا به کمک یک برنامه کامپیوتری خانگی حل گردیده است. برنامه کامپیوتری نوشته شده برای این مسئله با نتایج آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی و مطابقت خوبی مشاهده شده است. به منظور بررسی اثرات کنترل جریان جت-جفت، سه ضریب ممنتوم مختلف 05/0، 07/0 و 08/0 روی ایرفویل مذکور و پنج عدد رینولدز 104×5، 104×5/7، 105، 105×5/1 و 105×3 بررسی گردیده است. مشاهده می گردد که در موارد بررسی شده، ایرفویل پایه در اعداد رینولدز کمتر از 105 رفتار متفاوتی نسبت به اعداد رینولدز بالاتر دارد؛ به طوری که به منظور حذف واماندگی آن نیاز به ممنتوم بیشتر جت یعنی مقدار 08/0 است درصورتی که در اعداد رینولدز بالاتر بررسی شده با اعمال ممنتوم 07/0 واماندگی به طور کامل حذف گردیده است.
کلید واژگان: واماندگی دینامیکی, کنترل جریان جت-جفت, حل عددی, عدد رینولدز, ضریب ممنتوم}Dynamic stall is a phenomenon which appears due to the vortex shedding on the oscillating wing section at high angles of attack. Occurrence of the dynamic stall causes a severe decrease in the lift force and huge increase in the drag force. The Co-Flow Jet (CFJ) is one of the active flow controls to prevent this phenomenon. In this paper, the effect of this active flow control on the NACA 0025 airfoil for different Reynolds numbers is investigated. For numerical solution of the fluid flow, the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations in two-dimensional, incompressible, and unsteady form with the SST-k-ω turbulence model is solved using an in-house computer code. The developed code is validated with the previous experiment data, and a fairly good agreement is observed. In order to investigate the effects of the CFJ, three different momentum coefficients of 0.05, 0.07 and 0.08 and five Reynolds numbers of 5×104, 7.5×104, 105, 1.5×105, and 3×105 are studied. It is found in the examined cases that the baseline airfoil in the Reynolds numbers of 105 and lower has different behavior compared to the higher Reynolds numbers; while in order to eliminate the dynamic stall, it requires more jet momentum of 0.08, while for the higher investigated Reynolds numbers, by applying the jet momentum of 0.07, the dynamic stall is completely eliminated.
Keywords: Dynamic stall, Co-flow jet, Numerical investigation, Reynolds Number, Momentum coefficient} -
This paper aimed at presenting a number of suggested improvements that can enhance the performance of a multi-rotor Unmanned Aerial Vehicle. Evaluating each suggestion in terms of the added benefits and feasibility concluded a final choice, which is incorporating a sinusoidal leading-edge profile to the propeller. This choice was numerically investigated with ANSYS Fluent 16.1 through the SST K-Omega turbulence model. The performance of the modified propeller was assessed by comparing the lift and drag results to the same propeller with a straight leading-edge under the same conditions. Both models were studied at pre-stall and post-stall conditions to see the performance effect with respect to the angle of attack. The findings of this research showed 7% increase in the lift force and coefficient that were associated with the addition of the sinusoidal leadingedge including improved recovery from stall spanning from angle of attack that extends between 10° to 25°. This research also provides more insights into how the delayed stall and improved lift help the multirotor to extend flight time and carry heavier payloads. It allows for the exploration of the inner working of the sinusoidal leading-edge and its relationship with the flow field over the propeller.
Keywords: Unmanned aerial vehicle, Numerical investigation, Stall, Sinusoidal leading-edge} -
پیش بینی اثر امواج روی موج شکن ها، برای طراحی بنادر حیاتی می باشد. موج شکن های شناور قابلیت نصب، جابه جایی و استفاده مجدد در شرایط متفاوت، حتی در آب های عمیق را دارا هستند. اما واکنش پیچیده آنها در پاسخ دینامیکی به انتقال موج، کاربردشان را برای محدوده دوره تناوبی معینی مناسب می سازد. در این تحقیق با بکارگیری روش هیدرودینامیک ذرات هموارغیرقاب لتراکم با الگوریتم سه مرحله ای، اثرات امواج روی یک جفت موج شکن شناور و نیز ترکیب موج شکن شناور-غوطه ور بررسی شده است. رفتار موج شکن شناور مانند سیستم جرم و فنر در نظر گرفته شده و از اثرات سیستم مهارکننده موج شکن به کف دریا و از اثرات باد صرف نظر شده است. برای اعتبارسنجی الگوریتم حل، تغییرات دامنه نوسان موج شکن های شناور با نتایج تجربی مقایسه شد؛ که از تطابق خوبی برخوردار است. موج شکن در معرض یک موج سینوسی با دوره تناوب های مختلف کمتر از 3 ثانیه قرار می گیرد. معیار کارایی موج شکن، ضریب انتقال موج می باشد. مطابق نتایج به دست آمده، استفاده از موج شکن های شناور در محدوده دوره تناوبی کمتر از 2 ثانیه بهینه می باشد و حضور موج شکن شناور در مجاورت موج شکن غوطه ور به تثبیت فشار و کاهش نوسانات کمک می کند. همچنین، موج شکن های شناور با حرکت عمودی نسبت به موج شکن های مشابه دارای حرکت افقی، کارایی بهتری دارند.کلید واژگان: موج شکن شناور, موج شکن غوطه ور, ضریب انتقال موج, هیدرودینامیک ذرات هموار, بررسی عددی}Waves influence on breakwaters is vital for Prediction of harbors design. Floating breakwaters can be installed, displaced and can be used again in different conditions, even deep waters. But floating breakwaters are useful for special periods due to their complicated reaction to dynamic response of wave transmission. In this study, by an incompressible smoothed particle hydrodynamics method in three steps, coastal waves effect has been investigated on a pair of floating breakwaters and combination of floating-submerged breakwater. The floating breakwater behavior is assumed as a massspring system and the influences of inhibitor system tension and wind on the breakwater are neglected. For the validation, the oscillation amplitude variations are compared between the incompressible smoothed particle hydrodynamics results and experimental model which yields to a good adaptability. Breakwater hydrodynamic behavior is investigated versus the sinus-shaped wave different periods, less than 3 seconds. Based on results, using floating breakwater is optimized in wave period of lower than 2 seconds and The presence of a floating breakwaters in the vicinity of the immersion breakwaters helps to stabilize the pressure and reduce the fluctuations. It is also concluded that Floating breakwaters with heave displacement are better than floating breakwaters that are in sway motion.Keywords: Floating breakwater, Submerged breakwater, Wave transmission coefficient, Smoothed particle hydrodynamics, Numerical investigation}
-
یکی از مسائل کلیدی پیل سوختی غشاء تبادل پروتون، مدیریت آب است. این موضوع بدون در نظر گرفتن انتقال آب مایع درون پیل میسر نیست. در این مقاله مدل سازی عددی مدیریت آب در پیل سوختی غشاء تبادل پروتون به صورت دوبعدی و پایا انجام شده است. معادلات بقای جرم، مومنتم، انرژی، یون ها، گونه های اکسیژن و بخار آب و معادله انتقال آب مایع در تمام لایه های پیل شامل الکترودهای کاتد و آند حل شده ا ند. مطالعه ای عمومی بر فرآیندهای جاری در پیل با ارائه کانتورهای سرعت، دما، غلظت گونه های مختلف و اشباع آب مایع انجام شده است و تاثیر آب مایع بر کارآیی پیل مورد توجه قرار گرفته است. همچنین تاثیر میان گذر گازهای واکنش دهنده از غشاء بر راندمان پیل بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با در نظر گرفتن اثر آب مایع در پیل سوختی غشاء تبادل پروتون، منحنی قطبش و منحنی راندمان مربوطه پایین تر قرار می گیرد. اثرات چند متغیر کلیدی مانند ضریب نفوذ آب مایع، چگالی جریان، ضخامت غشاء و نسبت اکسیژن به نیتروژن روی شرایط و عملکرد پیل سوختی غشاء تبادل پروتون نظیر میزان اشباع آب مایع، غلظت مولی اکسیژن، چگالی توان، دمای پیل، بازده میان گذر، بازده کلی، پتانسیل و افت پتانسیل اهمی بررسی شده است. مشاهده شد که اشباع آب مایع در آند نیز قابل توجه است که ضرورت بررسی بیشتر رفتار آب مایع در این الکترود را می رساند. مقدار اشباع آب مایع در هر دو الکترود کاتد و آند با افزایش چگالی جریان، افزایش می یابد.کلید واژگان: بررسی عددی, پیل سوختی غشاء تبادل پروتون, مدیریت آب در آند, میان گذر گاز از غشاء}Water management in a proton exchange membrane fuel cell is numerically modeled by considering the 2D, non-isothermal steady flow assumptions. Governing equations are solved in all cell layers including cathode and anode electrodes by finite volume method using a single-region approach. The effect of gas cross-over through the membrane is studied on cell performance. This consideration, not only improves the general accuracy of modeling, but also makes it possible to model energy losses due to direct reaction of reactant gases. The effect of some key variables such as liquid water diffusivity, current density, membrane thickness, etc. on PEMFC conditions such as the amount of saturated liquid water, power density, cell temperature, cross-over efficiency and so on are examined. It was observed that the amount of saturated liquid water on the anode side is considerably important. This observation addresses needs for further investigation of liquid water behavior in the anode electrode. The amount of liquid water saturation in both the cathode and anode electrodes is increased with increasing the current density. The results showed that at the current density of 0.2 A/cm2, cross-over effect causes about 10% reduction in cell efficiency and by decreasing the current density this effect is enhanced.Keywords: Numerical investigation, Proton exchange membrane fuel cell, Water Management at anode, Gas cross-over through membrane}
-
Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME, Volume:19 Issue: 2, Sep 2018, PP 46 -63In this paper natural convection heat transfer within a two-dimensional, horizontal, concentric cam shape cylinders that is partially filled with a fluid saturated porous medium has been investigated. both cylinder are kept at constant and uniform temperatures with the outer cylinder being subjected relatively lower than the inner one. In addition the forchheimer and brinkman effect are taken into consideration inside the porous sleeve. furthermore, the local thermal equilibrium condition is take into account. the porosity factor is considered to be uniform and constant with ε = 0.9. the main objective of this study is to examine the effects of stream line shape, thermal conductivity ratio (ks/kf) and the porous layer thickness on the bouyancy induced flow motion under steady state condition. these effects are studied using the following dimensionless parameters: Ra = 104-106, Da = 10-3-10-5. The results show’s that Nusselt number is affected mostly by porous sleeve thickness and Rayleigh number respectively.Keywords: Natural convection, Numerical investigation, Cam shape, Porous medium}
-
در مطالعه حاضر، تاثیر محرک پلاسما بر میدان های جریان و دما در روش خنک کاری لای های بر روی یک صفحه تخت از طریق سوراخ تزریق لایه گستر به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جریان سه بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار درنظر گرفته شده و شبیه سازی های عددی با استفاده از شبکه سازمان یافته و غیریکنواخت، با بکارگیری مدل آشفتگی کی - اپسیلون رینولدز پایین انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی، نتایج عددی حاضر با نتایج تجربی و عددی مقایسه شده که از تطابق مناسبی برخوردار می باشد. سپس تاثیر پارامترهای مختلف جریانی و الکتریکی در حضور پلاسما بررسی شده است. در ادامه، با زاویه تزریق، نسبت طول به قطر سوراخ تزریق و نسبت چگالی ثابت، بررسی در مقادیر مختلف نسبت دمش 0/5 ،0/25 و ،1ولتاژهای ورودی 16 ،0و 24 کیلوولت و سرعت های مختلف ورودی 9 ،4/5و 45متر برثانیه انجام شده است. مطابق نتایج، سوراخ تزریق لایه گستر نسبت به استوانه ای به دلیل گسترش جانبی اثرات بهتری بر خنک کاری لایه ای می گذارد. تاثیر محرک پلاسما بر کارآیی خنک کاری لایه ای در نسبت دمش و سرعت های پایین، بیشتر و با افزایش ولتاژ اعمالی نیز زیاد می شود. بنابراین حالت بهینه جهت ارتقای راندمان خنک کاری، در شرایط ولتاژهای بالاتر و نسبت دمش و سرعت های پایین تر می باشد.کلید واژگان: خنک کاری لایه ای, محرک پلاسما, سوراخ تزریق لایه گستر, بررسی عددی}In the present study, the effects of plasma actuator on the flow and thermal fields of the film cooling through a single row of inclined fan-shaped hole over a flat plate model have been investigated. Numerical simulations have been conducted for analyzing incompressible, turbulent and steady fluid flow. Simulations were implemented using non uniform structured grid and Low- Re k-ε turbulence model. The present computed results have been compared with the numerical and experimental results and it can be seen that the gained film cooling effectiveness distributions on the flat plate agree very well with them. Then, at constant degree injection angle, length-to-diameter ratio and density ratio, investigation has been implemented, with different blowing ratios of 0.25, 0.5 and 1, applied voltages of 0, 16 and 24kV and different velocities of 4.5, 9 and 45m/s. Based on the results, fan-shaped injection hole creates better film cooling performance. And also, the effect of plasma actuator on film cooling effectiveness is better at lower blowing ratios and this improvement becomes more obvious at higher applied voltages. Also, its performance is better in low velocities. Finally, the best situation for improvement of effectiveness is in higher voltages, lower blowing ratios and low velocities.Keywords: Film cooling, Plasma actuator, Fan-Shaped Hole, Numerical investigation}
-
در تحقیق حاضر کنترل جدایش جریان به وسیله محرک پلاسما در زوایای حمله بالا، در یک زنجیره کمپرسور محوری بررسی شده است. به منظور مطالعه تاثیر محرک بر کنترل جریان، مشخصه های جریان سیال از قبیل تابع جریان، نسبت نیروی برا به پسا و فشار کل، در حضور محرک و در موقعیت ها و ولتاژهای مختلف، به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج عددی نشان می دهد که استفاده از محرک پلاسما در موقعیت 15 درصد از طول وتر پره، ضمن کاهش اتلاف انرژی بیش از 18 درصد، منجر به بهبود عملکرد زنجیره کمپرسور می شود.کلید واژگان: محرک پلاسما, کنترل جدایش جریان, کمپرسور محوری, بررسی عددی}Interest in plasma actuator as an active flow control has grown rapidly in the last years. Plasma actuator consists of a pair of electrodes that are separated by a dielectric material. Applying voltage to the electrodes, results in a body force that act on the flow field and is used in order to control it. Plasma actuator by imparting momentum is able to tangentially accelerate the flow field that can be used for flow control purpose such as boundary layer transition control, drag reduction, lift enhancement, and flow separation control. This work involves the documentation and control of leading-edge separation control that occurs on an axial compressor cascade at high angle of attack. To study the effect of control technique, a 2-D numerical investigation were performed in presence of varying plasma actuator voltage and location in different flow characteristics such as stream line, pressure and lift-to-drag ratio. The results show that plasma actuator reduce energy losses and a lift-to-drag ratio enhanced of up to 18% can be obtain by using plasma actuator at 15% of the blade chord length. The control effect obtain by the plasma actuator in low Reynolds number is more effective and Increasing the applied voltage improves the performance of the compressor cascade by increasing the induced body force.Keywords: Plasma Actuator, flow separation, Axial compressor, Numerical investigation}
-
در تحقیق حاضر، تاثیر شیب بالادست جریان اصلی بر میدان های جریان و دما در روش خنک کاری لایه ای از طریق یک ردیف سوراخ مجزای استوانه ای و سوراخ تزریق لایه گستر به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه، جریان به صورت سه بعدی، آشفته، تراکم ناپذیر و پایا در نظر گرفته شده است. شبیه سازی های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته غیریکنواخت و توسط مدل آشفتگی کی-اپسیلون رینولدز پایین انجام شده است. مسئله حاضر در زاویه تزریق 35 درجه و به ازای نسبت طول به قطر سوراخ 1/75 و نسبت چگالی 2 و همچنین برای نسبت دمش های 0/5، 1 ، 1/5 و 2 مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در حالت سوراخ تزریق استوانه ای و لایه گستر در نسبت دمش های پایین (کمتر از 1) ، حضور شیب بالادست جریان مفید نخواهد بود. استفاده از سوراخ تزریق لایه گستر باعث ایجاد عملکرد خنک کاری لایه ای بهتری در همه نسبت دمش ها در مقایسه با سوراخ تزریق استوانه ای می شود. همچنین در هر دو حالت سوراخ تزریق لایه گستر و استوانه ای با افزایش نسبت دمش، وجود شیب بالادست باعث بهبود کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای می شود. و حالت بهینه برای شرایط مورد مطالعه در حالت صفحه تخت همراه با سوراخ تزریق لایه گستر برای نسبت دمش0/5 رخ می دهد.کلید واژگان: شیب بالادست, خنک کاری لایه ای, سوراخ تزریق لایه گستر, کارایی آدیاباتیک}In this study, numerical analysis has been employed to investigate of upstream ramp effects on the flow and thermal field of incompressible, steady, turbulence three dimensional film cooling through a single row of inclined cylindrical and fan-shaped hole. The computational methodology includes the use of a structured, non-uniform hexahedral grid consisting of the main flow channel, the coolant delivery tube and the feeding plenum. The Low Re K- model is adopted as the turbulence model. In the present study, computations are performed for the flowing range of film cooling parameters: streamwise injection angle 35 deg; film-hole length-to-diameter ratio of 1.75; blowing ratio of 0.5, 1, 1.5 and 2 and density ratio of 1.6. The results show that at lowest blowing ratio (M=0.5) the presence of the upstream ramp for cylindrical hole is in useful. The fan-shaped hole creates better film cooling performance in all blowing ratio compared with the cylindrical hole. As well as in both cases, the fan-shaped and cylindrical hole, the upstream ramp improves the film cooling effectiveness by incrementing blowing ratio. Last but not least, an optimum film cooling geometry for studied cases is occurred on flat plate model by fan-shaped hole at blowing ratio of 0.5.Keywords: Upstream Ramp, Film cooling, Fan-Shaped Hole, Adiabatic effectiveness, Numerical investigation}
-
در این پژوهش، تاثیر تغییر تعداد پره های یک کمپرسور توربوشارژربه صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، هندسه ی پروانه و حلزونی کمپرسور توربوشارژر گرت T25با استفاده از اسکن سه بعدی تعیین و سپس در نرم افزار انسیسمدل گردیده است. پس از حل میدان جریان در کمپرسور با تعداد پیش فرض 6 پره، تعداد پره ها از مقدار اولیه ی 6 عدد به 5 عدد تغییر داده وسپس حل عددی برای تعداد 4 و 7 پره تکرار شده است. با کاهش تعداد پره ها سطح مقطع عبوری جریان افزایش یافته و در نتیجه کمپرسور دیرتر به شرایط شوک می رسد. بنابر این کمپرسور با تعداد پره کمتر قابلیت عبور جریان با دبی جرمی بیشتری را دارد. از طرفی با افزایش تعداد پره ها ضریب لغزش و قدرت انتقال یافته به سیال افزایش یافته، اما قدرت و نسبت فشار با بیشتر شدن تعداد پره ها از 6 عدد کاهش می یابد. در یک برآورد کلی نتایج مطالعه حاضر نشان می دهد که کمپرسور دارای 6 پره در دبی های جرمی کمتر که متناظر با نسبت فشارهای بالاتر می باشد، دارای بهترین عملکرد می باشد.کلید واژگان: کمپرسور گریز از مرکز, پروانه, بررسی عددی, زاویه ی پره ها, مدل سازی جریان}In the present work, the effect of number of blades of a turbocharger is investigated numerically. First, the geometry of impeller and volute of Garrett T25 turbo compressor is acquired using 3D scanning. Then the acquired geometry is modeled in Ansys software. The flow is acquired for a compressor with default number of blades (6 blades) first, and the number of blades is changed to 5 blades. This study is also done for 4 and 7 blades. The effective area is increased when the number of blades is decreased, so the compressor is chocked later. As a result, mass flow can increase in a compressor with fewer blades. On the other hand, slip factor and transferred power to fluid are augmented when the number of blades is increased, while the power and pressure ration is decreased when the number of blades is more than 6 blades. The acquired results show that the optimum performance of the compressor is obtained in a compressor with default number of blades in a wide range of mass flow rate.Keywords: Centifugal compressor, Impeller, Numerical investigation, Blades angle, modeling of flow}
-
Water management in a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) is numerically modeled by considering the 2D, non-isothermal steady flow assumptions. Governing equations are solved in all cell layers including cathode and anode electrodes by finite volume method using a single-region approach. The effect of gas cross-over through the membrane is studied on cell performance. This consideration, not only improves the general accuracy of modeling but also makes it possible to model energy losses due to direct reaction of reactant gases. The effect of some key variables such as liquid water diffusivity, current density, membrane thickness, etc. on PEMFC conditions such as the amount of saturated liquid water, power density, cell temperature, cross-over efficiency and so on are examined. It was observed that the amount of saturated liquid water on the anode side is considerably important. This observation addresses needs for further investigation of liquid water behavior in the anode electrode. The amount of liquid water saturation in both the cathode and anode electrodes is increased with increasing the current density. The results showed that at the current density of 0.2 A/cm2, cross-over effect causes about 10% reduction in cell efficiency and by decreasing the current density this effect is enhanced.Keywords: Numerical investigation, PEMFC, Water Management at the anode, Gas cross-over through the membrane}
-
در مقاله حاضر، تاثیر محرک پلاسما بر میدان جریان و دما در خنک کاری لایه ای بر روی مدل صفحه تخت به صورت عددی و با روش حجم محدود بررسی شده است. در این مطالعه جریان به صورت دو بعدی، آشفته، تراکم ناپذیر و پایدار در نظر گرفته شده و شبیه سازی های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته و غیریکنواخت، با بکارگیری مدل آشفتگی کی - اپسیلون رینولدز پایین انجام شده است. مسئله حاضر در زاویه تزریق 35 درجه، به ازای نسبت طول به قطر سوراخ تزریق 5 و نسبت چگالی 2/1 تحلیل شده است. میدان جریان و دما در نسبت دمش ها و ولتاژهای ورودی مختلف موردبررسی قرارگرفته و تاثیر پارامترهای هندسی محرک پلاسما و موقعیت قرارگیری محرک بر کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای مطالعه شده است. ابتدا به منظور راستی آزمایی، نتایج عددی حاضر با نتایج عددی نیروی تولیدی ناشی از محرک پلاسما روی یک صفحه تخت و نتایج تجربی کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای مقایسه شده که از تطابق مناسبی برخوردار می باشد. در ادامه با جایابی محرک پلاسما در پایین دست سوراخ تزریق سیال خنک کننده، پارامترهای مختلف جریانی، هندسی و الکتریکی بررسی شده و بر اساس نتایج حاصل، محرک پلاسما بر کارایی آدیاباتیک خنک کاری لایه ای در نسبت دمش های پایین تر موثرتر می باشد و با افزایش ولتاژ اعمالی نیز اثر محرک پلاسما بر خنک کاری لایه ای افزایش می یابد. بنابراین حالت بهینه راندمان در ولتاژ ورودی بالاتر و نسبت دمش پایین تر می باشد. همچنین با افزایش فاصله قرارگیری محرک نسبت به خروجی سوراخ تزریق، اثرگذاری آن بر جریان هوای خنک تزریقی و بهبود کارایی کاهش می یابد. برخلاف کارهای مشابه در این زمینه، این مطالعه پارامترهای هندسی محرک پلاسما و تاثیر آن بر کارایی خنک کاری لایه ای را نیز بررسی می کند. مطابق نتایج به دست آمده، افزایش ضخامت دی الکتریک در محرک پلاسما باعث افزایش کمی در راندمان خنک کاری می گردد، اما کاهش فاصله طولی الکترودها مقدار متوسط کارایی خنک کاری لا یه ای را افزایش می دهد.کلید واژگان: خنک کاری لایه ای, محرک پلاسما, کارایی آدیاباتیک, تحلیل عددی}In this paper, a 2-D numerical approach was conducted for analyzing incompressible, turbulent and steady flow and thermal fields of the film cooling through using plasma actuator over a flat plate model. Simulations were implemented using non uniform structured grid and low-Re k-ε turbulence model. The present study was analyzed at 35 degree injection angle, hole length-to-diameter ratio (L/D) 5 and density ratio (DR) 1.2, with the present of plasma actuator. The flow and temperature fields were investigated with different blowing ratios and applied voltages. In addition, the effect of geometry parameters and position of plasma actuator has been studied on the adiabatic film cooling effectiveness. Based on the numerical analysis results, the effect of plasma actuator on film cooling effectiveness is better in lower blowing ratios and higher applied voltages and positions near the film hole. Unlike other similar works in this filed, this study has examined geometry parameters of plasma actuator and their effect on adiabatic film cooling effectiveness. These parameters include electrode gap distance and dielectric thickness. The results show that higher thickness has low effect on improving of film cooling effectiveness. But when electrode gap distance decreases, the performance of plasma actuator and average effectiveness enhances.Keywords: Film cooling, Plasma actuator, Adiabatic effectiveness, Numerical investigation}
-
در این مقاله، انتقال جرم در فرآیند خشک کردن یک جسم مرطوب تحت تاثیر میدان الکتریکی در یک کانال مسطح به صورت دو بعدی مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. برای حل معادلات میدان های الکتریکی، جریان، دما و غلظت در فاز سیال و همچنین میدان های دما و رطوبت در جسم مرطوب از روش حجم محدود استفاده شده است. شبیه سازی های عددی با استفاده از یک شبکه سازمان یافته، غیریکنواخت و چهار وجهی، با مدل آشفتگی کی- اپسیلون استاندارد انجام شده است. دمای اولیه جسم مرطوب برابر با دمای هوای ورودی می باشد. در این مطالعه، ابتدا نتایج عددی با داده های تجربی مقایسه شده که از تطابق قابل قبولی برخوردارند. سپس تاثیر عدد رینولدز، ولتاژ اعمالی و مکان الکترود تزریق کننده بر نرخ خشک کردن جسم مرطوب ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که بدون اعمال میدان الکتریکی، با افزایش عدد رینولدز نرخ خشک کردن جسم مرطوب افزایش می یابد. همچنین در حضور میدان الکتریکی با ثابت ماندن عدد رینولدز، با افزایش ولتاژ اعمالی تاثیر پدیده الکتروهیدرودینامیک بر نرخ خشک کردن افزایش می یابد. علاوه بر این نتایج حاکی از آن است که با نزدیک شدن الکترود تزریق کننده به سمت لبه حمله جسم مرطوب، تبخیر رطوبت به بیشینه مقدار خود می رسد.کلید واژگان: الکتروهیدرودینامیک, انتقال جرم, بررسی عددی, جسم مرطوب}In this paper, a two-dimensional numerical approach is used to study the mass transfer in drying process of a moist object affected by electric field in a smooth channel. Finite volume method is used to solve governing equations of electric, flow, temperature, and the concentration fields in flow phase, as well as the temperature and the moisture fields in the moist object. The computational methodology includes the use of a structured, non-uniform quadrilateral grid, and the Standard K-ɛ model was adopted as the turbulence model. The initial temperature of moist object is equal to the air temperature. In this study, firstly, the computed results are compared with the experimental data and the results agree very well. Secondly, the effect of Reynolds number, applied voltage and the position of the emitting electrode on the drying rate of moist object is evaluated. The numerical results show that the drying rate of moist object with increment Reynolds number enhances without the electric field. Also, in presence of electric field, in constant Reynolds the influence of EHD phenomenon on the drying rate increases with increment of applied voltage. In addition, the results show that as the electrode position is established toward the leading edge of moist object, the maximum moisture evaporation reaches.Keywords: Electrohydrodynamic, Mass transfer, Numerical investigation, Moist object}
- 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.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.