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 « Numerical modeling » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه « Numerical modeling » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »
  • سید مرتضی موسوی زاهد، ابراهیم افشاری*
    در مرطوب ساز غشایی، مشخصات غشا به عنوان قلب مرطوب ساز و انتخاب نافیون به عنوان رایج ترین غشا برای کاربرد در فرآیند جداسازی دو جریان مرطوب و خشک تاثیر زیادی بر عملکرد آن دارد. در این مطالعه، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و به کمک نرم افزار انسیس فلوینت و با اضافه کردن یک کد به آن برای شبیه سازی انتقال آب در غشا به بررسی سه بعدی یک مرطوب ساز تخت غشایی شامل نواحی کانال های خشک، غشا، کانال های مرطوب و صفحات در طرف غشا پرداخته شده و تاثیر مشخصات غشا شامل: ضخامت، نفوذپذیری و ضریب تخلخل بر انتقال جرم (آب) و حرارت از طریق غشا و در نتیجه عملکرد مرطوب ساز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که استفاده از نافیون 111 به دلیل ضخامت کمتر نسبت به نافیون های 115، 117 و 211، منجر به بهبود انتقال حرارت و جرم شده و از این رو عملکرد مرطوب ساز غشایی را بهبود می بخشد. با در نظر گرفتن نقطه شبنم که تاثیر همزمان انتقال جرم و حرارت را نشان می دهد؛ افزایش ضریب نفوذپذیری غشا از 21-10 تا 15-10 متر مربع، دمای نقطه شبنم در خروجی سمت خشک حدود 5/3 کلوین افزایش می یابد. در محدوده های متداول ضریب تخلخل غشاهای تجاری متداول، تغییر ضریب تخلخل تاثیر چندانی بر عملکرد مرطوب ساز غشایی ندارد.
    کلید واژگان: مرطوبساز غشایی, نفوذپذیری, ضریب تخلخل, ضخامت, دمای نقطه شبنم, مدلسازی عددی}
    Seyyed Morteza Mousavi Zahed, Ebrahim Afshari *
    In the membrane humidifier, the characteristics of the membrane as the heart of the humidifier and the selection of Nafion as the most common membrane for use in the process of separating two wet and dry streams have a great impact on its performance. In this study, a numerical and three-dimensional investigation of a flat membrane humidifier including the dry flow channels, membrane, wet flow channels and plates on the two sides of the membrane has been investigated by Ansys Fluent software and the effect of membrane characteristics including: thickness, permeability and porosity coefficient on the mass (water) and heat transfer through the membrane and as a result the performance of the humidifier has been investigated. The results show that the use of Nafion 111 due to its lower thickness compared to Nafion 115, 117 and 211, leads to improved heat and mass transfer and therefore improves the performance of the membrane humidifier. Considering the dew point which shows the simultaneous effect of mass and heat transfer; increasing the permeability coefficient of the membrane from 10-15 to 10-21 square meters, the dew point temperature at the outlet of the dry side increases by about 3.5K. In the common limits of the porosity coefficient of common commercial membranes, the change of the porosity coefficient does not have much effect on the performance of the membrane humidifier.
    Keywords: Membrane Humidifier, permeability, Porosity Coefficient, Thickness, Dew Point Temperature, Numerical modeling}
  • R. D. Wafo *, M. Tientcheu-Nsiewe, D. Tcheukam-Toko, B. Kenmeugne, A. Kuitche
    Cavitation in hydraulic installations is still a major concern when it comes to producing electricity. We are aware of the danger of cavitation and the damage it can cause. We have carried out a study of the behavior of the Francis de song lou lou turbines in operation, their areas of application and their various modes of degradation. The first step was to identify the nature of cavitation during operation. We used the three-dimensional Naviers Stokes equations. The pressure and velocity fields obtained are examined to observe the various fluctuations that disrupt the correct operation of the turbine, and consequently reduce production efficiency. The characteristics of the turbine at the Song Loulou hydroelectric power station in Cameroon were used. The results obtained, compared with those in the literature, are satisfactory. This modelling is an effective tool for detecting the presence of cavitation in the Francis turbine
    Keywords: Instabilities, Blades, Francis turbine, Numerical modeling, Hydraulic charge}
  • پدرام شمسی زاده، ابراهیم افشاری*

    مرطوب سازی گاز های واکنشگر در پیل سوختی غشا پلیمری به دلیل حفظ رطوبت غشا امری حیاتی است. مرطوب سازهای غشایی به دلیل عملکرد مناسب، ساختار ساده و عمر بالا، کاربرد گسترده ای در مرطوب سازی گازهای واکنشگر دارند. در این تحقیق، عملکرد یک مرطوب ساز غشایی در حضور موانع متقارن در هر دو کانال به صورت عددی، سه بعدی و دایم با نرم افزار Fluent بررسی شده و عملکرد آن با مرطوب ساز ساده مقایسه گردیده است. سپس تاثیر ابعاد هندسی مانع زانویی با درنظرگرفتن پارامترهای نرخ بازیاب آب و دمای نقطه ی شبنم در خروجی کانال گاز خشک به عنوان معیار های سنجش عملکرد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دبی گاز خشک، عملکرد مرطوب ساز کاهش می باید. با نصب مانع دمای گاز خشک خروجی افزایش یافته که منتج از افزایش انتقال گرما در مرطوب ساز است. در میان متغیر ها، طول بال جلو، فواصل بین موانع، ارتفاع مانع، ارتفاع و فاصله ی مانع ها از سقف و کف کانال ها؛ فاصله از سقف و کف بیشترین تاثیر را بر عملکرد مرطوب ساز دارد. حداکثر بهبود حاصل شده میان حالات بررسی شده برای نرخ بازیاب و دمای نقطه ی شبنم در خروجی کانال گاز خشک به ترتیب 3 درصد و 5/3 درجه سلسیوس بوده است.

    کلید واژگان: مدل سازی عددی, مرطوب ساز غشایی, پیل سوختی غشا پلیمری, دمای نقطه ی شبنم, هندسه ی مانع, عملکرد}
    P. Shamsizadeh, E. Afshari *

    Humidification of polymer membrane fuel cell (PEMFC) reactant gases is necessary for keeping the membrane humidified. Planar membrane humidifiers are widely used for reactant gas humidification due to their proper performance, simple structure, and long life span. In this study performance of a planar membrane humidifier with symmetrical L-shaped obstacles in both channels is investigated numerically by ANSYS fluent and its performance is compared with a simple planar humidifier. The Effects of geometrical parameters are studied by 3D numerical modeling. Accordingly, two parameters of water recovery ratio (WRR) and dew point temperature at the dry channel outlet are considered the main performance criteria. Results show performance decreases with the increase of the gasses mass flow rates. Dry gas outlet temperature noticeably increases by the L-shaped obstacles insertion which indicates better heat transfer. The effect of four geometrical parameters of the obstacle consisting of obstacle length, height, the distance between the obstacles and the top and bottom of the channels, and their relative distance are investigated. Three values are considered for each geometrical variable, and the distance between the obstacles and the membrane exhibits more influence on the performance of the humidifier. The geometrical study improves the performance of the obstacles and raises the WRR and the dew point temperature by about 3% and 3.5 degrees, respectively.

    Keywords: Numerical modeling, membrane humidifier, PEM fuel cell, dew point temperature, baffle geometry, performance}
  • S. Ranjan, P. Debroy *
    The energy that can be extracted from the ocean is inexhaustible. An oscillating water column (OWC) is a wave energy converter that extracts this energy. A numerical investigation has been conducted by altering relative opening (α) and orifice ratio (τ) to assess the maximal energy of a land-fixed rectangular-based OWC model in a nonlinear wave field. The power of OWC has also been evaluated by the wave steepness (H/L) alteration. The numeric analysis has been imposed to obtain the optimal power using Fluent software in a three-dimensional tank. Validation of the present numeric model’s result correlates with the printed empirical data. The Finite Volume Method (FVM) solves RANS equations, and the relevant waves are generated at the inlet of the numerical tank by the inlet velocity approach. The efficiency (η) increases with relative openings (α) increase. The efficiency (η) decreases with wave steepness (H/L) increase. The η reaches the optimum shown in the study at H/L = 0.02 and τ = 1.03% for entire values of α. The excellent energy of around 71.3% is attained at α =75% and H/L = 0.02. This study is a highly relevant source of information that finds the optimal efficiency of a land-fixed rectangular base OWC and gives prior knowledge of the performance of OWC before the real-life experiment.
    Keywords: Numerical modeling, Land-fixed OWC, Orifice ratio, Relative opening, Optimal performance, Second-order Stokes wave}
  • محمدعلی جزووزیری*، نوید فهیمی، حسن مسعودی راد، مصطفی قدک
    در این مطالعه، اثر پلاسمای تخلیه الکتریکی بر روی جریان سیال حول ایرفویل ناکا 0012 به ازای جانمایی عملگر پلاسما در موقعیت-های 2، 6 و 10 درصد طول وتر نسبت به لبه حمله ایرفویل با شدت پلاسمای 20 میلی نیوتن بر متر با استفاده از شبیه سازی های دو بعدی جریان آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت اعمال تخلیه پلاسما در این پژوهش از یک UDF در نرم افزار استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کاربرد عملگر پلاسما می تواند سبب تاخیر واماندگی از زاویه حمله 15 درجه به 18 درجه و انتقال زاویه عملکرد بهینه ایرفویل (مطابق با بیشینه نسبت برآ به پسا) به زوایای حمله بالاتر شود (از 8 درجه به 10 درجه)، به طوری که جانمایی در نزدیکی ناحیه جدایش (موقعیت 10 درصد) بازدهی آیرودینامیکی بالاتری در زوایای حمله کم تر دارد. با این وجود، افت بازدهی عملگر پلاسما در موقعیت 10 درصد نسبت به عملگرهای نزدیک تر به لبه حمله در زوایای حمله بالا تر از 10 درجه، بیش تر است. به علاوه، پتانسیل مثبت کاربرد پلاسما در بازه تغییرات عدد رینولدز مورد بررسی قرار گرفته است، به طوری که به کارگیری عملگر پلاسما در اعداد رینولدز 100 هزار، 1 میلیون و 10 میلیون به ترتیب سبب بهبود بازدهی آیرودینامیکی به میزان 16 درصد، 18.9 درصد و 70.2 درصد در زاویه عملکرد بهینه شده است.
    کلید واژگان: عملگر پلاسما, کنترل جریان, مدل سازی عددی, واماندگی, بازده آیرودینامیکی}
    Mohammad Ali Vaziri *, Navid Fahimi, Hassan Masoudi-Rad, Mostafa Ghadak
    In this study, effects of dielectric barrier discharge (DBD) plasma on aerodynamic flow are investigated around NACA 0012 airfoil for plasma placement according to horizontal position close to leading edge based on 2%, 6% and 10% of the chord length with 20 mN/m plasma momentum and a Reynolds number of 106 using 2-D aerodynamic flow simulations. A user-defined function (UDF) source code is developed for application of plasma discharge in this work. Obtained results show that application of plasma actuator results in delay of stall from 15 degree to 18 degree angle of attack (AOA) and aerodynamic efficiency toward higher AOAs (from 8 degree to 10 degree); where plasma placement close to separation region (according to 10% of chord length) has more aerodynamic efficiency compared to smaller AOAs. However, aerodynamic efficiency of 10% placement plasma is decreasing compared to plasma placement closer to leading edge for operation of higher than 10 degrees AOAs. In addition, positive capability of plasma actuator is investigated for wide range of Reynolds number, where plasma actuator results in improvement of aerodynamic efficiency equal to 16%, 18.9% and 70.2% in optimal AOA for Reynolds number of 105, 106 and 107
    Keywords: Plasma Actuator, Flow Control, Numerical modeling, stall, aerodynamic efficiency}
  • سید میلاد رحیمدادی، محسن حیدری بنی، جعفر اسکندری جم*
    پوسته های کامپوزیتی به دلیل وزن کم و استحکام زیاد در صنایع متنوعی به صورت گسترده استفاده می شوند که برای طراحی این سازه ها تحلیل های مهندسی مختلفی صورت می گیرد و یکی از مهم ترین مطالعات، بررسی کمانش پوسته ها در بار محوری است. هدف این پژوهش بررسی روش همبستگی ارتعاشی بر روی استوانه کامپوزیتی دارای عیب تورق می باشد. عیب تورق در شرایط مختلفی در سازه ایجاد می شود و تاثیر زیادی بر استحکام استوانه می گذارد. لذا در پژوهش حاضر ابعاد و تعداد مختلف تورق در نمونه های متنوعی تحت روش همبستگی ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش از الیاف کربن T300 برای تقویت کننده و از رزین گرما سخت LY556 برای زمینه استفاده شد. هاردنر و شتاب دهنده ترکیب شده با رزین در این پژوهش به ترتیب HY917 و DY70 می باشند. لایه چینی در نمونه ها با زوایای [55 90 90 55] به روش رشته پیچی انجام گرفت که با استفاده از ورق تفلون بین لایه های 2 و 3 عیب تورق مصنوعی ایجاد شد. نمونه های ساخته شده در نیروهای فشاری مختلف تحت آزمون مودال قرار گرفتند و سپس به روش آزمون مخرب کمانشی بار بحرانی نمونه ها بدست آمد. با استفاده از نرم افزار مدل سازی عددی به صورت تحلیل خطی و غیرخطی بار بحرانی کمانش و فرکانسی طبیعی در بارهای محوری فشاری مختلف محاسبه شده و با نتایج تجربی مقایسه شدند. روش همبستگی ارتعاشی با نتایج تجربی و مدل سازی عددی غیرخطی در نمونه های بدون عیب با دقت 3 درصد توانست بار بحرانی کمانش را پیش بینی کند اما در نمونه های دارای عیب تورق دقت این روش بسیار کم بود.
    کلید واژگان: پوسته کامپوزیتی, کمانش, روش همبستگی ارتعاشی, عیب تورق, مدل سازی عددی}
    Seyed Milad Rahimdadi, Mohsen Heydari Beni, Jafar Eskandari Jam *
    Composite shells are widely used in various industries due to their low weight and high strength. Designing these structures involves various engineering analyses, and one of the most important studies is the investigation of the buckling of shells under axial load. The aim of this research is to investigate the vibrational correlation method on composite cylinders with delamination defects. Delamination defects can occur in structures under different conditions and have a significant impact on the strength of the cylinder. Therefore, in this study, different dimensions and quantities of delamination defects in various specimens were examined using the vibrational correlation method. Carbon fibers of type T300 were used as the reinforcement material, and the epoxy resin LY556 was used as the matrix. The hardener and accelerator combined with the resin in this research are HY917 and DY70, respectively. The layer stacking in the specimens was done with angles [55 90 90 55] using the filament winding method, and artificial delamination defects were created between layers 2 and 3 using Teflon sheets. The manufactured specimens were subjected to modal testing under various compressive forces, and then the critical buckling load of the specimens was obtained using the modal testing method. Using numerical modeling software, critical buckling loads and natural frequencies were calculated for various axial compressive loads through linear and nonlinear analysis. These numerical results were compared with experimental results. The vibrational correlation method accurately predicted the critical buckling load in defect-free specimens with a 3% error, but its accuracy was significantly
    Keywords: Composite Shell, Buckling, vibration correlation method, torq defect, Numerical Modeling}
  • حجت اشرفی، نیما احمدی شیخ سرمست*، نادر پورمحمود، ایرج میرزایی، امین دمیا، امین خلیل زادگان
    پیل سوختی غشا پلیمری که با هیدروژن و هوا کار می کند و دارای راندمان و چگالی توان بالا، کارکرد در دمای پایین و قابلیت راه اندازی سریع و بدون آلایندگی می باشد، می تواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشد. عملکرد سلول سوختی غشای تبادل پروتون بستگی زیادی به هندسه ، پیکربندی کانال های جریان و اندازه دارد. پژوهش حاضر یک مطالعه عددی می باشد که به بررسی عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری با تکیه بر طراحی کانال های تزریق گاز با هندسه های مختلف در حالت ناپایا پرداخته شده است. برای حل معادلات حاکم از روش دینامیک سیالات محاسباتی بهره گیری شده است. در این روش برای گسسته سازی و حل کردن معادلات از متد حجم محدود استفاده می شود. هندسه های مختلفی که برای این پژوهش مورد استفاده قرار گرفته که شامل شبه مارپیچی (مدلA)، موازی (مدلB) و پینی (مدلC) می باشد که ابعاد آن ها با مدل پایه مارپیچی شکل یکسان است. با استفاده از شبیه سازی دینامیکی مشاهده شد که بعد از گذشت حدود 70 ثانیه جریان به حالت پایدار رسید و تولید آب رفته رفته افزایش یافت. نتیجه ها نشان می دهد که مدل C نسبت به سایر مدل ها عملکرد بهتری دارد و در مقابل مدل B بدترین عملکرد را از خود نشان می دهد.
    کلید واژگان: پیل سوختی غشای پلیمری, مدل سازی عددی, رفتار دینامیکی, هندسه کانال گاز}
    Hojjat Ashrafi, Nima Ahmadi Sheikhsarmast *, Nader Pormahmod, Iraj Mirzaee, Amin Damya, Amin Khalilzadegan
    The polymer membrane fuel cell, which works with hydrogen and air and has high efficiency and power density, low-temperature operation, and the ability to start quickly and without pollution, can be a good alternative to fossil fuels. The performance of a proton exchange membrane fuel cell is highly dependent on the geometry, flow channel configuration, and size. In the current research, which is a numerical study, the performance of the polymer membrane fuel cell has been investigated by relying on the design of gas injection channels with different geometries in an unsteady state. The computational fluid dynamics method has been used to solve the governing equations. In this method, the finite volume method is used to discretize and solve the equations. Different geometries have been used for this research, including pseudo-spiral (model A), parallel (model B), and pin (model C), whose dimensions are the same as the spiral base model. Using dynamic simulation, it was observed that after about 70 seconds, the flow reached a stable state, and water production gradually increased. The results show that model C performs better than other models, and model B shows the worst performance.
    Keywords: Polymer Membrane Fuel Cell, Numerical Modeling, Dynamic Behavior, Gas Channel Geometry}
  • امیرحمزه فرج الهی، محمدرضا سلیمی، مهدی زکیانی رودسری

    در این پژوهش، اثر حفره بر روی مشخصه های پیچشی پره ناکا 0012 تحت شرایط واماندگی دینامیکی به صورت عددی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و جریان آشفته تراکم ناپذیر ناپایا نیز در دوبعد شبیه سازی گردید. دو نمونه حفره دایره ای با شعاع c05/0R= در دو موقعیت مشخص c13/0x= یا c6/0x= نسبت به لبه حمله پره تعیین شد تا اثر موقعیت حفره بر روی پارامتر های آیرودینامیکی پره همچون ضرایب برآ، پسا، گشتاور پیچشی و بازده آیرودینامیکی (نسبت ضریب برآ به پسا) با فرض عدد رینولدز 106 و فرکانس کاهش-یافته 15/0 تحلیل گردد. نتایج نشان داد که حفره در موقعیت دوتر نسبت به لبه حمله رفتار بهتری را در بهبود ضریب برآ و بازده آیرودینامیکی پره نوسانی داشته و مقدار متوسط ضریب برآ برای حالاتی که حفره در دو موقعیت c13/0x= یا c6/0x= قرار گرفته به ترتیب به میزان 57/3% و 18/0% نسبت به حالت ساده افزایش پیدا کرد. مقدار متوسط ضریب پسا نیز به طور نسبی برای حفره در موقعیت c6/0x= به میزان 25/3% کاهش و برای حفره در موقعیت c13/0x= به میزان 97/3% نسبت به حالت ساده افزایش یافت.

    کلید واژگان: حفره, کنترل جریان, پره ناکا 0012, حرکت پیچشی, واماندگی دینامیکی, مدلسازی عددی}
    amirhamzeh farajollahi, mohammadreza salimi

    In this study, the effects of a cavity on the pitching characteristics of NACA0012 airfoil under dynamic stall conditions were examined numerically and the transient incompressible turbulent flow was simulated in two dimensions. Two different sets of circular cavities with R=0.05c were set at two different positions of x=0.13c and x=0.6c from the leading edge (LE) to investigate the effect of cavity position on the aerodynamic parameters of the airfoil such as lift, drag, and pitching moment coefficients as well as aerodynamic efficiency (lift to drag ratio), using Re=106 and reduced frequency of kf=0.15. Results indicated that the cavity at distant location from the airfoil LE showed a better performance in improving the lift coefficient along with aerodynamic efficiency of the pitching airfoil and the averaged values of the lift coefficient for cavities at x=0.13c and x=0.6c locations increased by 3.57% and 0.18%, respectively compared to the baseline. The averaged value of the drag coefficient for the cavity located at x=0.6c decreased by 3.25% and for the cavity at x=0.13c went up by 3.97% in comparison to the clean airfoil.

    Keywords: cavity, flow control, NACA0012 airfoil, pitching motion, dynamic stall, numerical modeling}
  • سعیده سوری*، مازیار مرندی
    در این پژوهش با تلفیق کارهای تجربی انجام شده با استفاده از از یک برنامه شبیه سازی یک بعدی برای شبیه ساز ظرفیت سلول خورشیدی استفاده کردیم. شبیه سازی را می توان برای نشان دادن اثرات واقعی یک پدیده روی موضوع هدف، تحت شرایط کنترل شده و قانونمند به کار برددر اینجا، سلول خورشیدی لایه نازک مبتنی بر CdTe تحت طیفghobal AM 1.5 با استفاده از نرم افزار Solar Cell Capacitance Simulator-1D (SCAPS-1D) مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، سلول های خورشیدی با نانوساختار FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdTe به عنوان سلول های ابتدایی و FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdSe1_xTex/p-CdTe به عنوان سلول های ارتقا یافته در نظر گرفته شدند. هدف از این مطالعه بررسی نقش کلیدی لایه CdSexTe1-x بود. نتایج آنالیزها نشان داد که حضور لایه نانوساختار CdSexTe1-x بین لایه جاذب CdTe نوع p و لایه CdSe نوع n، PCE را از% 05/14 به% 98/21 ، JSC از mA/cm 2 42 /20 تا mA/cm2 06/26 ، FF از 73%/54 تا% 69/57 و VOC را از V25 /1 تا V46/1 نسبت به سلول ابتدایی افزایش داد.
    کلید واژگان: فیلم نازک, مدل ساری عددی, اسکیس یک بعدی, CdSexTe1- x}
    Saeedeh Souri *, Maziar Marandi
    In this study, we combined the experimental work performed using a one-dimensional simulation program to simulate the capacity of a solar cell. Simulation can be used to show the real effects of a phenomenon on the target subject, under controlled and regulated conditions.In this here, CdTe based thin film solar cell has been investigated under AM 1.5 ghobal spectrum with using Solar Cell Capacitance Simulator-1D (SCAPS-1D) software. Initially, solar cells with nanostructured FTO/TiO2/n-CdSe/p-CdTe were considered as the elementary cells and FTO/ TiO2/n-CdSe/p- CdSe1_xTex/p-CdTe as the upgraded cells. The purpose of this study was to investigate the key role of layer CdSe xTe 1-x. The results of the analyzes showed that the presence of CdSe xTe1- x nanostructured layer, between p- type CdTe absorber layer and n- type CdSe layer increased PCE from 14.05% to 21.98%, JSC from 20.42. mA/ cm2 to 26.06 mA/cm2, FF from 54.73% to 57.69% and VOC from 1.25 V to 1.46 V compared to the elementary cell.
    Keywords: Thin film, Numerical Modeling, SCAPS-1D, CdSexTe1- x}
  • سجاد پیربوداقی*، قاسم خلیل زاده، یوسف حسن زاده

    به کمک مدل های ریاضی می توان شرایط هیدرولیکی پیچیده و خصوصا وجود جریان های دوفازی در تندآب سرریزها را به صورت سه بعدی با دقت قابل قبولی شبیه سازی کرد و با برقراری جریان های عبوری مختلف احتمال بروز خلاء زایی در این سازه ها را بررسی نمود. در تحقیق حاضر امکان ظهور پدیده کاویتاسیون و علاج بخشی روی سرریز سرویس سد آغ چای با استفاده از روش های عددی در نرم افزار Flow-3D در دو دبی 4400 و 1065 متر مکعب برثانیه که توسط مشاور طرح ارایه شده است، مورد ارزیابی قرار می گیرد و سطح آزاد جریان در این مدل به روش حجم سیال (VOF) محاسبه می گردد. نتایج شبیه سازی جریان در دبی 4400 مترمکعب بر ثانیه نشان می دهد که در قسمت اوجی و تغییر زاویه کانال تندآب رخداد پدیده کاویتاسیون بسیار محتمل است و باید با استفاده از تدابیری از وقوع آن جلوگیری کرد. ولی در دبی های کمتر از جمله 1065 متر مکعب برثانیه بخاطر سرعت کمتر و عدم جدایش جریان از بستر احتمال وقوع خلازایی کم بوده و چندان قابل توجه نیست. نتایج بدست آمده در مقایسه با نتایج مشاور طرح از تطابق خوبی برخوردار می باشند.

    کلید واژگان: سرریز اوجی شکل, مدلسازی عددی, نرم افزار Flow-3D, سد آغ چای, روش VOF, کاویتاسیون}
    S. Pirboudaghi, Gh. Khalilzadeh, Y. Hassanzadeh

    With the help of mathematical models, complex hydraulic conditions and especially the presence of two-phase flows over spillway chutes can be simulated in three dimensions with acceptable accuracy. By establishing different flow flows, the possibility of vacuum generation in this structure can be examined. In the present study, the possibility of cavitation and cure on the service spillway of Aghchai dam using numerical methods in Flow-3D software is evaluated. The flood flow regime has 4400 and 1065 cubic meters per second rate, which is provided by the project consultant. The free flow level in this model is calculated by volume of fluid (VOF) method. The results of flow simulation at a flow rate of 4400 cubic meters per second show that cavitation is very likely to occur at the ogee and the angle change of the chute channel where should be prevented by taking some actions. However, in lower flows, such as 1065 cubic meters per second, due to lower speed and lack of separation of flow from the bed, the occurrence probability of vacuum generation is low and not very significant. The results obtained are in good agreement with the results of the project consultant.

    Keywords: Ogee spillway, Numerical modeling, Flow-3D software, Aghchai dam, VOF method, Cavitation}
  • Z. Yahya *, A .M. Mahmoud

    A numerical study was conducted for natural turbulent and laminar convection induced by a circular hot obstacle in two different positions, the heat obstacle is introduced at the inlet of the cylinder and inside the cylinder. To determine the effects of a circular hot obstacle on the regime of the thermosiphon flow generated by a heated cylindrical channel, we suggest a theoretical and numerical model using the Navier–Stokes equations and the finite volume method. An experimental apparatus was used for the validation of the numerical model. A comparison of the numerical and experimental results showed a good agreement in the global flow behavior. The temperature and vertical velocity profiles demonstrated the presence of a boundary-layer regime along the heated channel's wall in the absence of a hot obstacle and the presence of the hot obstacle at different positions. The introduction of the hot obstacle generates a significant modification of the evolution of the flow above the hot obstacle. The numerical simulation was conducted for a specific radius of the hot obstacle that ensures the existence in the laminar flow regime, and different Rayleigh numbers (Ra=105; 107; 108; 109; and1010). The flow rate, velocity, temperature and Nusselt number profiles were presented and discussed. The effects of the hot obstacle are presented in our results by two maxima of the vertical component of the velocity profile. The temperature profile at the entrance of the vertical cylinder is presented by the appearance of a maximum above the hot obstacle. As the cylinder height increases, the air temperature decreases. The vertical displacement of the obstacle upward induces a modification in the behavior of the dynamical flow. A CFD code was used to study the different natural convection regimes presented by three different form factors, including the critical regime with a form factor of A=0.1.

    Keywords: Critical regime, Cylindrical hot wall, Numerical modeling, Thermosiphon flow, Navier–Stokes equations}
  • مهدی مهدوی خواه، حمید نیازمند*
    سیستم آبشیرین کن جذب سطحی از گرمای درحال هدر رفتن با سطح دمای پایین که در منابع انرژی تجدیدپذیر وجود دارد استفاده می کند. یک مدل عددی سه بعدی وابسته به زمان برای مدلسازی انتقال حرارت و جرم در بستر ماده جاذب جفت سیلیکاژل-آب توسعه داده شده و با نتایج تجربی اعتبارسنجی شده است. یکی از اجزای اصلی آبشیرین کن جذب سطحی اواپراتور است و در این مطالعه تاثیر ابعاد لوله اواپراتور که یک مبدل پوسته-لوله است بر نرخ کارآیی و آب تولیدی روزانه مخصوص (SDWP) به صورت عددی بررسی شده است. با توجه به نتایج بدست آمده از مدلسازی مشاهده شد نرخ کارآیی با افزایش زمان سیکل افزایش می یابد و به مقدار 66/0 میل می کند و نرخ این افزایش در طول لوله بزرگتر، کمتر است. مقدار SDWPبرای هر ابعاد اواپراتور دارای یک مقدار بهینه نسبت به زمان سیکل است که این مقدار ماکزیمم، با افزایش ابعاد اواپراتور افزایش می یابد. تاثیر افزایش طول لوله اواپراتور با افزایش طول لوله کاهش می یابد و مقدار بهینه با توجه به هزینه و فضای دردسترس انتخاب می شود. در نمونه مورد بررسی، مقدار SDWP با افزایش طول لوله اواپراتور از 2متر به 4متر 11% افزایش می یابد در حالی که افزایش از 4متر به 8متر تنها 6% در مقدار آب تولیدی تاثیر دارد.
    کلید واژگان: اواپراتور, آب شیرین کن جذب سطحی, بهینه سازی, مدلسازی عددی}
    M. Mahdavikhah, H. Niazmand *
    Adsorption desalination system employs low temperature waste heat, which is available in renewable energy sources. A three-dimensional transient model has been developed for modeling heat and mass transfer in adsorbent bed silicagel/water pair and validated by the experimental results. Evaporator is one of the main adsorption desalination parts and in this study, the effects of shell and tube evaporator pipe lenght on the performance ratio (PR) and specific daily water production (SDWP) are numerically investigated. According to modeling results, it was found that the performance ratio increases by increasing the evaporator pipe length, while aproaching 0.66. SDWP has an optimum cycle time for each evaporator pipe length, which increases with increasing the evaporator size. However, it was also found that the SDWP remains almost constant for evaporator pipe length larger than 4m. Specific daily water production increases by 11% for the pipe length increase from 2m to 4m, while it only increases by 6% when the pipe lenght increases from 4m to 8m.
    Keywords: Evaporator, Adsorption desalination, Optimization, Numerical Modeling}
  • رفعت محمدی*، عارفه ربیعی کرهرودی، امیر احمدی

    در این مقاله عملکرد یک نمونه از پمپ های دیافراگمی تزریق که در سیستم های بودارکننده تزریقی ایستگاه های تقلیل فشار گاز استفاده می شود، با در نظر گرفتن تاثیرات برهمکنش سیال و سازه، شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده و حداکثر خطای محاسبه دبی پمپ، 16 درصد به دست آمده است. شبیه سازی عملکرد پمپ دیافراگمی مورد مطالعه در نوسان دیافراگم با دوره تناوب یک ثانیه و سه دامنه حرکت 0.8 و 0.5 و 0.2 میلی متر، نشان می دهد که با افزایش دامنه نوسان دیافراگم، سرعت سیال و دبی سیال خروجی از پمپ افزایش می یابد. به طوریکه میزان دبی متوسط خروجی پمپ در دامنه های مذکور به ترتیب برابر با 0.002، 0.0013 و 0.0005 کیلوگرم بر ثانیه است. البته با افزایش دامنه نوسان دیافراگم از 0.2 به 0.8 میلی متر، مقدار تنش حداکثر اعمالی به دیافراگم نیز از 32.2 به 92.2 مگاپاسکال افزایش می یابد (معادل 208 درصد). همچنین تاثیر فرکانس نوسان دیافراگم بر عملکرد پمپ بررسی شده و نتایج نشان می دهد که دبی پمپ نسبت مستقیم و خطی با فرکانس نوسان دیافراگم دارد، در صورتیکه تنش اعمالی بر دیافراگم وابسته به فرکانس نیست و در نسبت های یکسانی از دوره تناوب، تنش تقریبا ثابت است. بر اساس نتایج به دست آمده اگر به جای آنکه پمپ در دامنه حرکت دیافراگم 0.8 میلی متر و فرکانس 1 هرتز کارکند، دامنه حرکت دیافراگم بر روی 0.5 میلی متر و فرکانس 1.6 هرتز تنظیم شود، مقدار دبی پمپ دقیقا یکسان خواهد بود، در حالیکه مقدار تنش حداکثر در دیافراگم حدود 30 درصد کاهش یافته و احتمال آسیب آن کمتر می شود.

    کلید واژگان: پمپ های دیافراگمی, مدل سازی عددی, برهمکنش سیال و سازه, پمپ تزریق}
    Rafat Mohammadi *, Arefe Rabiee Kerahrudib, Amiir Ahmadi

    In this paper, the performance of a diaphragm dosing pump of the injection odorizers is simulated with the fluid-structure interaction analysis. The simulation results are validated with experimental data and the largest relative error is 16% for the average flow rate. Performance simulation of the diaphragm pump for the diaphragm oscillation period of 1 second and three different diaphragm displacement amplitudes of 0.8, 0.5, and 0.2 mm, shows that as the amplitude increases, the fluid velocity and consequently the flow rate of the pump increases. The average flow rate of the pump in the mentioned amplitudes is equal to 0.002, 0.0013, and 0.0005 kg/s, respectively. As the amplitude increases from 0.2 to 0.8 mm, the maximum stress applied to the diaphragm increases from 32.2 to 99.2 MPa (equivalent to 208%). Also, the effect of diaphragm oscillation frequency on pump performance is investigated. The results show that the pump's flow rate directly and linearly relates to the diaphragm oscillation frequency. In contrast, the applied stress on the diaphragm is not frequency-dependent and in the same ratios of the period, the applied stress is almost constant. According to the results, if the pump amplitude is set to 0.5 mm and the frequency is 1.6 Hz, instead of operating at a diaphragm amplitude of 0.8 mm and a frequency of 1 Hz, the pump's flow rate will be the same. While the maximum amount of stress in the diaphragm will be reduced by about 30% and the probability of damage will be reduced.

    Keywords: Diaphragm Pumps, Numerical Modeling, Fluid-Structure Interaction, Dosing Pumps}
  • میرمهدی سیدرحیمی نیارق*

    در این پژوهش، ابتدا یک مدل مفهومی طراحی شده از 10 چاه عمیق اکتشافی توسعه داده شده و بر این اساس، مدل عددی سه بعدی از سیستم زمین‏گرمایی شمال‏ غرب سبلان ارایه شده است. به همین منظور، برای شبیه‏سازی مدل از مدول EOS3 (معادله حالت آب- هوا) کد شبیه‏ساز Tough2 استفاده شده است. مدل عددی مخزن با یک منشور مستطیلی با km 5/11 طول و km 8 عرض (km2 92) و km 11/5 عمق بیان شده و با 21 لایه افقی با محدوده ضخامت 100 تا 1000 متر از ماکزیمم ارتفاع 4110 تا 1000- متر از سطح دریا گسترش داده شده است. تعداد 22 تیپ‏سنگ که توزیع آن‏ها بر اساس توزیع واحدهای سنگی و ساختارهای زمین‏شناسی در 10 چاه اکتشافی عمیق بنا نهاده شده است، به مدل اختصاص داده شد. نفوذپذیری این ساختارهای زمین از 17-10×1 تا 13-10×9 مترمربع متغیر است. مدل‏سازی برای حالت طبیعی مخزن انجام شد و نتایج اعتبارسنجی، تطبیق خوبی بین داده‏های اندازه‏گیری شده درون چاهی و مدل‏سازی انجام شده برای دما و فشار را نشان می دهد. در بهترین حالت تطبیق، شبیه‏سازی یک زون جریان دما بالای رو به بالا در بخش جنوب‏ شرقی محدوده (زیر سایت‏های D و E)، فراهم کرد. این جریان از طریق زون‏های نفوذپذیر، گسلی و شکسته انتقال می یابد و درنهایت، از طریق سیماهای سطحی (چشمه ‏های آب‏گرم) در بخش شمال ‏غربی ناحیه تخلیه می‏شود. نتایج مطالعه مدل مفهومی مناسبی از مخزن زمین‏گرمایی سبلان را ارایه می‏دهد که می‏تواند در توسعه ‏های آتی مخزن استفاده شود.

    کلید واژگان: محیط غیراشباع, حالت طبیعی مخزن, سیستم زمین گرمایی, شمال غرب سبلان}
    Mirmahdi Seyedrahimi-Niaraq *

    In this research, firstly, a conceptual model designed of ten deep exploratoration wells has been developed, and based on this, a three-dimensional numerical model of the North-West Sablan geothermal system has been presented. For this purpose, the EOS3 module (water-air equation) of the Tough2 simulator code was used to simulate the model. The numerical model of the reservoir is expressed by a rectangular prism with a length of 11.5 km, a width of 8 km (92 km2) and a depth of 5.11 km, and it was expanded with 21 horizontal layers with a thickness range of 100 to 1000 meters from the maximum altitude of 4110 to -1000 masl. The number of 22 rock-types, whose distribution is based on the distribution of rock units and geological structures in 10 deep exploratory wells, was assigned to the model. The permeability of the rock types varies from 1*10E-17 to 9*10E-13 square meters. Modeling was done for the natural state of the reservoir and the validation results showed a good match between the data measured in the well and modeled for temperature and pressure. In the best fit, the simulation provided a zone of high temperature upward flow in the southeastern part of the range (sites D and E). This flow is transferred through permeable, faulted and fractured zones and is finally discharged through surface features (hot water springs) in the northwestern part of the area.

    Keywords: Numerical Modeling, Unsaturated environment, The natural state of the reservoir, Geothermal System, Northwest of Sabalan}
  • Artyom O. Chirkov, Mikhail O. Eremin *
    In this work, the computational study of Lüders phenomenon is addressed. The material for investigation is low-carbon steel demonstrating the yield point phenomenon when pulled in tension. Modeling of samples loading is carried out in the framework of three-dimensional finite-difference method. Judging by the literature review, there is a lack of papers thoroughly addressing the curves of dependences of Lüders elongation and front propagation velocity on parameters of up-down-up constitutive equation. This work fills this gap. It is shown that the difference between the true upper and lower yield stresses, and strain hardening factor have a strong impact on the duration of the yield plateau stage and ratio of front propagation velocity vf to loading velocity vl. The results of computational study complement the experimental data presented in available literature.
    Keywords: Numerical modeling, Lüders bands, von Mises criterion, fronts, finite-difference analysis, up-down-up equation}
  • محسن رضائیان، مجید سلطانی*
    شیمی درمانی با تزریق داخل صفاقی یکی از روش های امیدبخش برای درمان متاستازهای صفاقی است که استفاده از آن به همراه جراحی سایتوریداکتیو نتایج خوبی را برای درمان این بیماری نشان داد ه است. با این وجود، نفوذ دارو به تومور در این روش محدود است و نیاز به مطالعه این روش شیمی درمانی به منظور رسیدن به یک فهم بهتر از دلایل این عمق نفوذ کم وجود دارد. بدین منظور در مقاله پیش رو یک مدل عددی برای بررسی دارورسانی در تزریق داخل صفاقی توسعه داده شده است. با استفاده از این مدل ابتدا توزیع فضا-زمانی غلظت داوری آزاد، متصل شده و واردشده به سلول سرطانی محاسبه شده است. سپس با محاسبه درصد عمق نفوذ دارو و کسر سلول های کشته شده میزان اثربخشی درمان ارزیابی شده است. نتایج برای یک تومور با قطر 10 میلی متر پس از 60 دقیقه درمان نشان داد دارو تنها در ناحیه محدودی در مرز بیرونی تومور در دسترس است. مقادیر کسر سلول های کشته شده و درصد عمق نفوذ دارو به ترتیب %1/2 و%11/4 به دست آمد که نشان از ضعیف بودن بازدهی این روش دارد. یافته های این مقاله می تواند به منظور دستیابی به بینش عمیق تر در مورد مکانیزم های انتقال دارو به تومور در تزریق داخل صفاقی در مطالعات عددی و تجربی آینده مورد استفاده قرارگیرد.
    کلید واژگان: دارو رسانی, درگیری صفاقی سرطان, مدل سازی عددی, شیمی درمانی, تزریق داخل صفاقی}
    Mohsen Rezaeian, Majid Soltani *
    Intraperitoneal injection of chemotherapy has been proposed as a promising method for the treatment of peritoneal metastasis, and its use in conjunction with cytoreductive surgery has shown interesting results in the treatment of patients. However, drug penetration into the tumor is limited in this method, and a better understanding of the factors influencing this low penetration depth is necessary. For this purpose, in the present study, a numerical model has been developed to investigate drug transport during intraperitoneal chemotherapy. Using this model, first, the Spatio-temporal distribution of free, bound and internalized drug concentrations are calculated. Then, by calculating the drug penetration depth and the fraction of killed cells, the effectiveness of the treatment is evaluated. Results of a 10mm tumor after 60 minutes of treatment showed that the drug is available only in a limited area of the outer region of the tumor. The values of fraction of killed cells and drug penetration depth were 1.2% and 11.4%, respectively, which indicates a poor treatment efficiency. The findings of this paper can be used in future numerical and experimental studies to gain a deeper insight into the mechanisms of drug delivery to the tumor by intraperitoneal injection.
    Keywords: Drug Delivery, Peritoneal Carcinomatosis, Numerical Modeling, Chemotherapy, Intraperitoneal Injection}
  • رفعت محمدی*، محمدرضا شیخ الاسلامی، فاطمه راهزانی، محمدرضا قادری، مجتبی مهاجری
    در این مقاله عملکرد یک پمپ پیزوالکتریک با در نظر گرفتن معادلات اصلی جریان سیال، دیافراگم الاستیک و میدان الکتریکی به صورت عددی شبیه سازی شده است. با توجه به اینکه در عملکرد پمپ های پیزوالکتریک سیال و سازه هر دو روی هم تاثیر می گذارند، شبیه سازی با منظور نمودن تاثیرات برهمکنش سیال و سازه به روش دو طرفه انجام شده است. نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و حداکثر خطا در مقایسه با نتایج تجربی در تحلیل پایدار 66/9 درصد و در تحلیل ناپایدار 95/8 درصد محاسبه شده است. با توجه به پاسخ زمانی خوب و امکان کنترل دبی توسط پمپ های پیزوالکتریک، امکان استفاده از پمپ پیزوالکتریک به عنوان پمپ تزریق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان داد که پمپ مورد بررسی می تواند جهت تزریق ماده بودارکننده به گاز طبیعی مورد استفاده قرار گیرد؛ به طوری که اگر ایستگاه تقلیل فشار گاز پایلوت در حداکثر ظرفیت خود (10000 مترمکعب در ساعت) کار کند، پمپ پیشنهادی در ولتاژ 200 ولت و فرکانس 167/0 هرتز، دبی مورد نیاز ماده بودارکننده را تزریق خواهد کرد. سیستم بودارکننده پیشنهادی علاوه بر امکان کنترل دقیق مقدار ماده تزریق شده، نسبت به سیستم کنارگذر موجود در ایستگاه هزینه اولیه و بهره برداری کمتری دارد.
    کلید واژگان: پمپ پیزوالکتریک, مدل سازی عددی, برهمکنش سیال و سازه, پمپ تزریق}
    R. Mohammadi *, M.R. Sheykholeslami, F. Rahzani, M.R. Ghaderi, M. Mohajeri
    In this paper, the performance of a piezoelectric pump is numerically simulated by considering the main equations of fluid flow, elastic diaphragm and electric field. The simulation is conducted using the two-way fluid-structure interaction approach, as the fluid and structure affect each other in performance of piezoelectric pumps. The simulation results are compared with experimental results and the maximum error in steady analysis is obtained 9.66% and in un steady analysis is 8.95%. Due to the good time response and the possibility of flow control by piezoelectric pumps, the feasibility of using piezoelectric pumps as dosing pumps is investigated. The simulation results showed that the designed piezoelectric pump could be used as a dosing pump; so that if the pilot gas pressure reducing station operates at its maximum capacity (10,000 cubic meters per hour), the proposed pump will inject the required odorant at a voltage of 200 volts and a frequency of 0.167 Hz. The proposed odorizer system, in addition to the possibility of precise control of the amount of injected odor, has a lower initial cost and operation cost than the present bypass system at the station.
    Keywords: Piezoelectric pump, Numerical Modeling, Fluid-Structure Interaction, Dosing pumps}
  • علیرضا خوشنود، مهدی معرفت *، غلامرضا ایمانی

    مدلسازی عددی به منظور تسلط بر جزییات پیچیده نشست ذرات در مسایل صنعتی، اهمیت بسیاری دارد. شرایط و معادلات حاکم بر مدلسازی عددی تشکیل لایه نشست با توجه به عوامل موثر و نیروهای تاثیرگذار، متفاوت می باشد. در تحقیق حاضر، پیشنهادی در خصوص استفاده از شرایط و معادلات حاکم بر نشست ذرات، ارایه شده است. روش های مدلسازی عددی برحسب دو دیدگاه لاگرانژی و اویلری تقسیم می شوند. برای مدلسازی نشست ذرات در نسبت حجمی بیشتر از3-</sup>10 از روش های اویلری و در نسبت حجمی کمتر از3-</sup>10 از روش های لاگرانژی، استفاده می شود. در میان روش های اویلری، روش دریفت فلاکس متداول تر است. در روش های لاگرانژی، اگر ذرات کوچک باشند (نانومتری) و نسبت حجمی کمتر از 6-</sup>10 باشد به دلیل بیشتر بودن نیروی واندروالسی بین ذرات و محل نشست، از شرط دیوار چسبناک استفاده می شود. بعلاوه با افزایش اندازه ذرات، باید احتمال بازگشت دوباره آنها به جریان بررسی شود و در صورت بالا بودن سرعت جریان باید احتمال جدایش ذرات از لایه رسوب در نظر گرفته شود. دما نیز بر نشست ذرات تاثیرگذار است. افزایش دما باعث تغییر فاز ذرات و در نتیجه آن نشست آن ها در هنگام برخورد به سطح می گردد.

    کلید واژگان: مدلسازی عددی, نشست ذرات, لایه رسوب, رویکرد لاگرانژی, رویکرد اویلری}
    AlirezaKhoshnood, Mehdi Maerefat*, GholamrezaImani

    The numerical modeling of particle deposition in industrial problems is essential due to domination on intricate details of this phenomenon. In the present study, suggestions for properly using the governing equations and conditions have been presented. Modeling particle deposition phenomenon is generally divided into the Lagrangian and Eulerian approaches. Eulerian approaches are used to model particles deposition when the volumetric ratio is higher than 10−3 and The Lagrangian approaches are used for the volumetric ratio of particles less than 10−3 . The Drift Flux method is more common among the Eulerian approaches than others. In Lagrangian approaches, if the particles are small (in Nano size), and the volumetric ratio of particles is less than 10−6 due to the greater Van der Waals force between the particles and deposition place, the condition of the sticky wall is invoked. Furthermore, with increasing the size of the particles, the possibility of rebounding after their collision should be investigated. Moreover, if the flow rate is high, the possibility of particles detachment from the deposited layer should be considered. Also, the temperature affects particles deposition. Increasing temperature changes the phase of the particles, and as a result, they settle when they hit the surface.

    Keywords: Numerical modeling, Particle deposition, Deposition layer, Lagrangianapproach, Eulerian approach}
  • طناز طاوری، محسن نظری*، پوریا اکبرزاده، ناصر سپهری، مصطفی نظری
    در مطالعه حاضر جهت ساخت میکروپمپ الکترواسمزی، یک هندسه جدید با الکترودهای سه بعدی طراحی شده است. به منظور به سازی، پارامترهای مختلف از جمله عرض و ارتفاع پله ها بر روی هر الکترود و محل قرارگیری آن ها، اندازه هر الکترود (تقارن یا عدم تقارن)، فاصله جفت الکترودها و همچنین مشخصات الکتریکی (شامل ولتاژ و فرکانس) بررسی و جریان سیال (سدیم کلرید) درون یک کانال تحلیل شده است. معادلات حاکم بر جریان و همچنین معادلات میدان الکتریکی به روش اجزای محدود کوپل و حل شده اند. این امر جهت بررسی تاثیر پارامترهای هندسی الکترود بر سرعت لغزشی الکترواسمزی و در نهایت تاثیر آن بر جریان سیال صورت گرفته است. برای معتبرسازی حل عددی، تراشه با استفاده از روش فتولیتوگرافی شامل مراحلی چون لایه نشانی الکترود پلاتین، ایجاد پله ها بر روی الکترود با استفاده از پلیمر و ساخت میکروکانال در محیط آزمایشگاه ساخته شده است. در نهایت با توجه به به سازی ، محل قرارگیری پله بر روی الکترود (µm 50)، عرض پله (µm 30) و ارتفاع آن (µm 5) بدست آمد. با توجه به ابعاد، فرکانس kHz 1 و ولتاژ  V2/5، مقدار سرعت، دبی و فشار به ترتیب برابر با mm/s 1/77، ml/min 14/9 و Pa 74/6 است که از نظر کیفی با روند نتایج آزمایشگاهی، مطابقت دارد. این طراحی، پمپاژ بالایی در پمپ های الکترواسموزی را فراهم می کند.
    کلید واژگان: میکروسیالات, میکروپمپ الکترواسمزی, به سازی هندسه الکترود, ریزساخت, مدل سازی عددی}
    Tannaz Tavari, Mohsen Nazari *, Pooria Akbarzadeh, Naser Sepehry, Mostafa Nazari
    In the present study, in order to fabricate AC electroosmotic micropumps, the improvement of geometrical parameters of the 3D electrode, such as width, height, and location of 3D steps on the base electrodes in one pair, the base electrodes size (symmetric or asymmetric), electrodes gap, and also electrical characteristics including voltage and frequency have been investigated. Also, the fluid flow (KCl) in the channel was analyzed. The governing equations of fluid flow and electrical domain have been solved using the finite element method to investigate the effect of electrode geometry on slip velocity, which affects the fluid flow. In order to validate our numerical simulation, this chip is fabricated by photolithography method such as deposition of platinum electrodes, creating 3D steps on the base electrodes using a polymer, and fabrication of a microchannel. Finally, Our results indicate that an optimal design results in a pump with the width (50 µm) and steps height (5 µm) of each electrode and their displacement (30 µm) are capable of generating a high velocity, flow rate, and pressure around 1.77 mm/s, 14.9 ml/min and 74.6 Pa, respectively at a given voltage (2.5 V) and frequency (1 kHz), which qualitatively matches the trend observed in the experiment. This design provides an improvement in electroosmotic pumping.
    Keywords: Microfluidic, Electroosmotic Micropump, Electrode Geometry Improvement, Microfabrication, Numerical Modeling}
  • یوسف درویشی، رضا حسن بیگی*، پیام زرافشان، خدیجه هوشیاری
    پیل سوختی بهترین پیشنهاد برای جایگزینی موتورهای درونسوز می باشد. سیستم های پیل سوختی هیچ گونه آلودگی نداشته و اجزای متحرک ندارند. بازده پیل های سوختی بیش از سه برابر موتورهای درونسوز است. مدلسازی رفتار پیل سوختی غشای تبادل پروتون دارای پیچیدگی های ویژه ای می باشد و تعیین عملکرد آن بر حسب ویژگی های ساختاری آن یکی از پارامترهای مورد نیاز برای شناخت بیشتر رفتار پیل های سوختی غشای تبادل پروتون می باشد. در این مطالعه، یک نوع پیل سوختی غشا پلیمری برای کاربرد در خودرو تحلیل گردید. در این مدل سازی، انواع حرارت های تولیدی-مصرفی در سمت های آند و کاتد (از قبیل: حرارت نیم واکنش ها، حرارت اکتیواسیون، حرارت جذب/دفع و...) لحاظ گردید و تحت این شرایط عملکرد پیل سوختی بررسی شد. نتایج حاصل از شبیهسازیها نشان داد که مقدار همهی احرارتها در طول کانال جریان کاهش پیدا میکند (با متوسط عدد رینولدز 612). بررسی تاثیر رطوبت نسبی نشان داد که رطوبت نسبی آند در طول کانال جریان کاهش می باید .سرعت در لایه غشا به دلیل کوچک تر بودن ضریب نفوذپذیری این لایه نسبت به لایه های پخش گاز و واکنشگرها  (کاتد) بسیار کمتر می باشد.
    کلید واژگان: خودرو, سامانه, پیل سوختی, غشا پلیمری, مدل سازی}
    Yousef Darvishi, Reza Hassan-Beygi *, Payam Zarafshan, Khadijeh Hooshyari
    Not only are Fuel cell vehicles one of the significant options to replace gasoline engines, but they also come with a multitude number of benefits; For instance, fuel cell efficiency is more than about three times the efficiency of engines with internal combustion. According to the specific complexities of modeling the behavior of PEMFC, determining the performance of this system in case of its structural characteristics is considered as one of the parameters needed to better know of behavior the PEMFC. The present study attempts to find and examine a polymer membrane fuel cell for utilizing in a vehicle. To examine the performance of fuel cells, the modeling process was done by addressing diverse production-consumption heat in the anode and cathode positions and waterflood conditions. Using quadratic method, the flow channels were meshed and based on the finite difference method the mathematical equations were numerically discretized in the steady-state. Based on the simulation results, all heat values decrease over the channel of flow. By evaluating the relative humidity effect, it was obvious that the cathode relative humidity didn’t change considerably along the channel of flow and at the same time, the relative humidity of the anode decreased along the channel of flow. There was a significantly low membrane layer velocity given the fact that this layer had a lower permeability coefficient in comparison with reactant layers and gas diffusion (Average Reynolds number: 612).
    Keywords: Fuel cell system, Numerical Modeling, Automotive, FCV}
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