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 « volume of fluid method » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «volume of fluid method» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • X. Hou, J. Yuan *, Y. Fu, P. Wang, P. Zhang, N. He
    This study investigates the characteristics of submerged vortices in an intake sump through a combination of numerical simulations, experimental validations, and advanced modeling techniques. The aim of this study is to gain insights into the complex flow patterns and vortex structures within the sump, focusing on their behavior under varying flow rates. The Shear Stress Transfer (SST) k-ω model is utilized to capture turbulence, and the Volume of Fluid (VOF) method is employed to visualize the water-air interface. Model tests are conducted to validate the simulations. The findings suggest that under low flow conditions, the flow beneath the bell mouth becomes highly turbulent, leading to the formation of a complex vortex system with three distinct high-pressure zones. With increasing flow rates, the shape and strength of these high-pressure zones fluctuate, and a quadrupole vortex structure emerges at the sump bottom. This quadrupole vortex plays a pivotal role in the transformation of a floor-attached vortex upward, culminating in a dual vortex column structure. This structure, in turn, generates additional low-amplitude pressure pulsations. Wall-attached vortices are also observed on both sides of the inlet pipe, a result of flow stratification due to velocity disparities. The insights gained from this study contribute to a deeper understanding of intake sump dynamics and offer valuable guidance for designing and optimizing fluid systems to mitigate potential turbulence-related issues.
    Keywords: Pump Sump, Submerged Vortex, Vortex Structure, Pressure Fluctuation, Helicity, Volume Of Fluid Method}
  • Dmitrii V. Antonov, Roman M. Fedorenko, Pavel A. Strizhak *
    Here we present a 2D planar simulation of the collisions between liquid droplets and solid particles that are most often used in industrial applications. The collisions are modeled using a combination of Volume of Fluid and Level Set methods. We study the impact of the particle-to-droplet size ratio and the shape of solid particles on the collision behavior and interaction regimes. The findings are presented in the form of collision regime maps. The interaction regimes are also distinguished for binary droplet collisions: deposition, separation, and disintegration. We show the impact of density, viscosity, and surface tension on the droplet collision regime maps as well as on the number of secondary fragments. The practical value of the research comes from the newly established differences of collision regimes between droplets and particles of different shapes and sizes.
    Keywords: Droplet, particle collisions, interaction regimes, volume of fluid method, Level Set Method, different shapes, 2D planar ‎simulation‎}
  • شهرام طالبی*، نازیلا ماکولاتی
    امروزه از انتقال حرارت جوشش استخری در بسیاری از تجهیزات صنعتی و کاربردهای مهندسی استفاده می شود. انتقال حرارت جوشش استخری در مقایسه با انتقال حرارت تکفازی، به دلیل استفاده از ظرفیت گرمای نهان تبخیر مایعات، ظرفیت انتقال حرارت بیشتری دارند. ازاین رو در این مقاله به بررسی انتقال حرارت جوشش استخری روی صفحه عمودی صاف و شیاردار مثلثی و دایره ای با استفاده از شبیه سازی های عددی پرداخته شده است. در مطالعات انجام شده اثر افزودن دو نوع شیار مثلثی و دو نوع شیار دایره ای با ابعاد متفاوت و نیز چهار دمای سطح گرمایش مختلف بررسی شده است. به منظور مدل سازی جریان دوفازی در این مقاله از روش حجم سیال استفاده و معادلات حاکم با استفاده از روش حجم محدود حل شده است. نتایج به دست آمده نشان داده است که اضافه کردن شیارهای مثلثی و دایره ای روی سطح گرمایش منجر به افزایش متوسط شار حرارتی خواهد شد. در حالت سطح شیاردار مثلثی، مقدار شار حرارتی متوسط وارد شده به مایع آب بین 128% تا 177% افزایش پیدا کرده است. با ایجاد شیار دایره ای، در نهایت مقدار شار حرارتی متوسط به مقدار 69% تا 105% افزایش داشته است. همچنین مقدار بخار آب نیز در حالت سطح شیاردار مثلثی 160% تا 340% و در حالت سطح شیاردار دایره ای بین 101% تا 155% افزایش داشته است.
    کلید واژگان: جوشش استخری, صفحه عمودی, شیار مثلثی, شیار دایره ای, روش حجم سیال}
    Shahram Talebi *, Nazila Makulati
    Today, pool boiling heat transfer is used in many industrial equipments and engineering applications. Pool boiling heat transfer compared to single-phase heat transfer has a higher heat transfer capacity due to the use of latent heat evaporation of liquids. Therefore, in this study, the pool boiling heat transfer on a flat vertical plate and plate with triangular and circular grooves have been investigated using numerical simulations. In studies, the effect of adding two types of triangular grooves, two types of circular grooves with different dimensions and four heating surface temperatures has been investigated. In order to simulate the two-phase flow in this study, the volume of fluid method was used and the governing equations were solved using the finite volume method. The obtained results showed that adding triangular and circular grooves on the heating surface will increase the average heat flux. In the triangular grooved surface case, the average heat flux which entered to liquid increased between 128% to 177%. By using circular groove, the average heat flux aguments about 69% to 105%. Also, the water vapor value in the triangular grooved surface case incresead between 160% to 340% and in the circular grooved surface case rises between 101% to 155%.
    Keywords: Pool boiling, Vertical Plate, Triangular Groove, Circular Groove, Volume of Fluid Method}
  • فروزان رستمی، محمد رحمانی*

    سیستم های دوفازی ابزاری مهم برای تشکیل قطرات محسوب می شوند که به دلیل کاربردهای متنوع در چند دهه اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در پژوهش حاضر، فرآیند تشکیل قطره ی آب در روغن در یک هندسه هم محور با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی می گردد و تاثیر پارامترهای موثر بر این فرآیند مانند سرعت و دانسیته فاز گسسته و همچنین کشش سطحی مورد بررسی قرار می گیرد. از نتایج حاصل برای تولید ذرات کروی گاما-آلومینا به روش قطره ی روغن استفاده می شود. در این پژوهش با ساخت یک سامانه آزمایشگاهی، عوامل موثر بر فرآیند تشکیل قطره بررسی گردد. نتایج عددی با داده های آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده است. خطای اندازه گیری برای اندازه قطره حدود 5% و برای کرویت حدود 4% است. مطالعات نشان می دهد که اگر چه پارامترهای ذکر شده تاثیر زیادی روی اندازه قطرات و زمان جدایش دارند اما وابستگی اندازه قطرات به کشش سطحی و دانسیته فاز گسسته بیشتر است. افزایش کشش سطحی موجب افزایش اندازه قطرات و زمان جدایش می شود. همچنین، با افزایش دانسیته فاز گسسته، اندازه قطرات کاهش اما زمان جدایش افزایش یافته است. افزایش سرعت نیز با وجود تاثیر ناچیز، منجر به افزایش اندازه و کاهش زمان جدایش قطرات شده است.

    کلید واژگان: تشکیل قطره, جریان دوفازی, کانال جریان هم محور, روش حجم سیال, دینامیک سیالات محاسباتی}
    Foruzan Rostami, Mohammad Rahmani *

    Two-phase systems are important tools for droplet formation that have received much attention in recent decades due to their vast applications. In the present work, the process of water-in-oil droplet formation, in a coaxial geometry using the fluid volume method, and the impact of effective parameters such as dispersed phase velocity and density and also interfacial tension are investigated. The results are used to produce spherical γ-alumina particles by the oil drop method. In this study, using a laboratory setup, the factors affecting the droplet formation process are investigated. Results are validated against laboratory data. The measurement error is about 5% for droplet size and about 4% for sphericity. Studies show that although the mentioned parameters have a great effect on droplet size and separation time, the dependency of droplets diameter on interfacial tension and dispersed phase density is higher. Increasing the interfacial tension causes increasing droplets size and separation time. Also increasing the density of the dispersed phase reduces the diameter of the droplets and increases separation time. Increasing the velocity also had a small effect, but lead to an increase in size and reduced droplets separation time.

    Keywords: Droplet Formation, Two-Phase Flow, Co-Flow Channel, Volume Of Fluid Method, Computational Fluid Dynamics}
  • کیوان فلاح*
    حرکت قطرات در میکروکانال ها کاربردهای زیادی، از جمله کپسوله نمودن دارو، آنالیز DNA و حمل دارو دارد. در این مقاله، فرآیند تشکیل قطرات در میکروکانال Y-شکل، بصورت عددی، شبیه سازی می شود. به این منظور، از نرم افزار Ansys Fluent استفاده می شود. کار عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی محققان پیشین اعتبارسنجی شده است. مقایسه بین نتایج نشان می دهد که شبیه سازی حاضر انحرافی کمتر از 10 درصد با مطالعات آزمایشگاهی محققان پیشین دارد. تاثیر تغییر نسبت جریان (2/25≥Q≥6/0) روی الگوی جریان، اندازه قطره، فاصله بین قطرات و زمان شکست برای چهار زاویه بین ورودی میکروکانال (45، 90، 135 و 180 درجه) با جزییات انجام شده است. سه نوع رژیم جریان: فشاری، چکیدن و موازی ملاحظه شد. نتایج نشان می دهند زاویه بین ورودی های میکروکانال 135، زاویه بهینه برای تولید کوچکترین قطرات می باشد. همچنین مشاهده می شود که در زاویه بهینه با افزایش نسبت جریان از 6/0 به 2/25، اندازه و زمان بی بعد قطرات به ترتیب 83/3 و 33/3 برابر کاهش می یابد. هرچند این پارامتر اثر معکوس روی فواصل مابین قطرات دارد بطوریکه که منجر به افزایش 33/4 برابری فواصل مابین قطرات تشکیل شده می شود.
    کلید واژگان: میکروفلوئیدیک, جریان دوفازی, میکروکانال Y-شکل, روش حجم سیال}
    Keivan Fallah *
    Motion of drops in microchannels is encountered in a wide range of applications, such as encapsulation, DNA analysis, and drug delivery. In this study, the formation of drops in a Y-junction microchannel is numerically investigated. To this approach, the Ansys Fluent software is used. To verify the simulation, results are compared to the previous experimental data. The comparison depicts that the current simulation has a deviation of less than 10% with previous experimental results. Effect of change in the flow rate ratio (0.6≤Q≤25.2) on the flow pattern, size of drops, the distance between them, and the breakup time are studied for the four junction angles of the microchannel (45, 90, 135 and 180 °) in details. Three flow regimes are observed: parallel, squeezing and dripping flow. Results reveal that the junction angle of 135° is the optimum angle for the formation of the smallest drops in the microchannel. It is also observed that, at the optimum angle, increasing the flow rate ratio from 0.6 to 25.2 decreases the size and time of drop formation by factors of 3.83 and 3.33, respectively. However, it has an adverse effect on the distance between the drops which results in 4.33 time larger distance between formed drops.
    Keywords: Microfluidics, Y-junction microchannel, Two-phase flow, Volume of fluid method}
  • پارسا نظمی، احسان خواصی*، صادق رستمی ده جلالی

    در مطالعه حاضر انتشار جریان گل آلود رهاسازی توده به صورت دوبعدی، تحت تاثیر جریان باد با استفاده از نرم افزاری متن باز، مدل سازی شده است. جهت حل این مسئله از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به منظور مشاهده دقیق تر پدیده های آشفته، استفاده شده است. با توسعه حل گر دوفازی نرم افزار مذکور به گونه ای که معادلات روش حجم سیال با معادله اسکالر غلظت جفت شوند، مسئله سه فاز به صورت یک فاز مخلوط سیال چگال و آب خالص درکنار فاز هوا شبیه سازی می شود. نتایج نشان می دهد که افزایش سرعت باد سبب کاهش نیروی شناوری محرک جریان گل آلود و هم چنین افزایش درون آمیختگی می شود که معنای آن آلودگی سریع تر نواحی آبی است. این افزایش سرعت باد باعث افزایش تنش برشی دیوار نیز می شود با این تفاوت که مقدار تنش برشی دیوار در سرعت های باد کم، چشم گیر نیست و این خود مانع از تغییر قابل ملاحظه در رفتار رسوب گذاری جریان می شود. با بررسی رفتار رسوب گذاری جریان، مشاهده می شود که در سرعت های باد زیاد، جریان باد موافق با جریان گل آلود، تاثیرات زیان بارتری نسبت به جریان باد مخالف دارد و انباشت رسوب آن بیش تر است.

    کلید واژگان: جریان باد, جریان گل آلود, پدیده های آشفته, رسوب گذاری, روش حجم سیال}
    Parsa Nazmi, Ehsan Khavasi *, Sadegh Rostami Dehjalali

    In the present study, the two-dimensional lock-exchange turbidity current under the influence of wind flow is modeled using open-source software. To solve this, the large eddy simulation method has been used in order to observe turbulent phenomena more accurately. By developing the two-phase solver of the software so that the equations of the volume of fluid method are coupled with the scalar equation of concentration, the three-phase problem is simulated as a phase of a mixture of dense fluid and pure water next to the air phase. The results show that an increase in wind speed reduces the buoyancy force driving the turbidity current and increases the entrainment, which means faster pollution of water areas. This increase in wind speed also increases the wall shear stress, with the difference that the amount of wall shear stress at low wind speeds is not significant. So this prevents a significant change in the deposition behavior of the current. Studying the current's sedimentation behavior, showed that at high wind speeds, the co-current wind flow corresponding to the turbidity current has more harmful effects than the reverse wind flow and its sediment accumulation is getting higher.

    Keywords: Wind Flow, Turbidity Current, Turbulent Phenomena, Sedimentation, Volume Of Fluid Method}
  • رسول معروفی آذر*، مازیار فهیمی فرزام، ناصر پاشایی

    در این مطالعه روشی برای برداشت انرژی از اسلاشینگ مایعات پیشنهاد شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر کارایی آن بررسی شده است. در بخش اول، ولتاژ و توان القایی بصورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. بدین منظور آهنربایی روی مایع موجود در ظرف سیم پیچی شده شناور گردیده و سیستم مورد بررسی روی یک میز لرزه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد ولتاژ القایی با افزایش فرکانس افزایش یافته و در فرکانس طبیعی مجموعه سازه و مخزن به بیشترین مقدار خود می رسد. همچنین با افزایش قدرت آهنربا و افزایش ارتفاع سیال درون ظرف، ولتاژ القایی افزایش یافته است. بیشترین ولتاژ القایی و توان برداشت شده در این مطالعه به ترتیب mV 850 و µW 400 ثبت شده است. برای بررسی کارایی روش پیشنهادی، سیستم مورد نظر روی یک ماشین صفحه تراش نصب شده و ولتاژ القایی و توان برداشت شده اندازه گیری گردیده است. در بخش دوم، از روش عددی برای شبیه سازی و تحلیل سیستم پیشنهادی استفاده گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند روند تغییرات پارامترهای مربوط به مرز مشترک از جمله فشار و ارتفاع آن، منطبق بر داده های تجربی بوده و بنابراین می توان از این روش جهت طراحی و پیش بینی عملکرد برداشت کننده انرژی استفاده نمود.

    کلید واژگان: برداشت انرژی, القاء فارادی, اسلاشینگ, سیم پیچ, مدل حجم سیال}
    Rasool Maroofiazar *, Maziar Fahimi Farzam, Naser Pashaei

    In this study, a method for energy harvesting from sloshing of fluids has been proposed. In the first part, voltage and electrical power are measured experimentally. A magnet is floated on the liquid in the coiled container and the system is placed on a shaker table. According to Faraday's law of induction, the movement of the magnet inside the container induces voltage in the coil. The results show that the induced voltage increases with increasing frequency and reaches its maximum value at the natural frequency of the structure and container and decreases again. Also, the inductive voltage has increased with increasing both magnet strength and height of the liquid inside the container. The highest inductive voltage and power output in this study were 850mV and 400µW, respectively. To evaluate the efficiency of the proposed method, the system was installed on a shaper machine and the induced voltage and electrical power were measured. Also, the numerical method is used to simulate and analyze the proposed system. The results show that variations of interface parameters including its pressure, are consistent with experimental data and therefore this method can be used to design and predict the performance of the energy harvester.

    Keywords: Energy Harvesting, Sloshing, Faraday’S Induction Law, Coil, Volume Of Fluid Method}
  • A. Kumar Poddar, N. K. Singh

    Falling film evaporative heat exchangers are extensively used in processing industries; broad areas of application being refrigeration, desalination and food processing industries. The fundamental aspect of this type of heat transfer process is to extract the process heat in the form of latent heat by liquid which is sprayed over the surface of the process tubes. Formation of liquid film over a fully wetted horizontal round tube of falling film evaporator has been numerically simulated here. Two numerical approaches, Volume of Fluid (VOF) technique and the Eulerian multiphase model are applied to compare their results. The effect of varying flow and geometrical parameters on the film thickness is investigated. Two horizontal tubes of diameter 19.05mm and 25.04mm with three different uniform spacing have been selected for simulation. Film Reynolds numbers 650, 950 and 1250 are considered for the above set of parameters. Ii is observed that the geometrical and flow parameters considerably influence the film thickness. Transient analysis of the film formation has been carried out and parameters like pathline of liquid film and the velocity profile have been obtained for understanding the flow behavior in a better manner. All the simulated results agree well with the published data.

    Keywords: CFD, Horizontal round tube, Liquid film thickness, Volume of fluid method, Eulerian multiphasemodel}
  • J. C. Berndt*, R. Perić, M. Abdel Maksoud

    In finite-volume-based simulations with free-surface waves, it is usually desired to obtain a sharp interface between both fluid phases. A widely used approach for interface-capturing and sharpening is the combination of the volume-of-fluid method with the HRIC scheme. The HRIC scheme contains a user-defined parameter, the angle factor, which influences the magnitude of the interface-sharpening. The present work demonstrates that the optimum value for the angle factor is case dependent: too small values can cause substantial flow disturbances, such as vorticity production within the wave and the occurrence of parasitic wave components, whereas too large values can cause excessive dissipation of wave energy. The optimum value for the angle factor was found to depend on the wave steepness, the aspect ratio of the grid cells, on the cell size and to a lesser degree on the time step size. Results from an extensive parameter study are presented, which can provide guidance for optimizing the angle factor for flow simulations of free-surface wave propagation. Further, two methods are presented which can be used to determine the optimum value of the angle factor. The magnitude of errors that can occur due to improper choices of the angle factor are discussed and recommendations are given to increase the accuracy of flow simulations with free-surface waves.

    Keywords: Volume-of-fluid method, Free-surface waves, Interface-capturing, HRIC, Interface-sharpening, Optimizing case-dependent parameters}
  • زینب خلیل زاده، کیوان فلاح*، جواد علی نژاد، یاسر رستمیان

    حرکت قطرات در میکروکانال ها در زمینه های علمی و صنعتی متنوعی مانند مهندسی بیولوژیک، آزمایشگاه روی تراشه، انتقال دارو و کپسول سازی مشاهده می شود. در پژوهش حاضر، فرآیند شکست قطره در میکروکانال T-شکل  بوسیله نرم افزار متن باز جریس شبیه سازی می شود. به منظور اعتبارسنجی نتایج عددی حاضر، نتایج با تحقیقات آزمایشگاهی و عددی محققان پیشین ارزیابی می شوند. مقایسه بین نتایج نشان می دهد که شبیه سازی حاضر تطابق خوبی با مطالعات گذشته دارند. اثر حضور یک مانع نیم دایره ای در اعداد کاپیلاری مختلف (019/ 006/0) و نسبت طول اولیه بی بعد قطره متفاوت (4 و 3 ،2L*=) روی الگوی جریان و زمان شکست قطره مادر در میکروکانال T-شکل مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد، با یک اصلاح ساده روی هندسه میکروکانال T-شکل متقارن، شکست قطره مادر در مقایسه هندسه T-شکل متقارن معمولی سریع تر اتفاق می افتد. برای نمونه، درعدد کاپیلاری 01/0 برای نسبت بی بعد طول اولیه 3،2 و4 با حضور مانع به ترتیب زمان شکست قطره مادر تقریبا75%، 45% و 32% کاهش می یابد. همچنین، با افزایش عدد کاپیلاری در هر نسبت بی بعد طول اولیه قطره، زمان شکست قطره کاهش می یابد.

    کلید واژگان: حجم سیال, میکرو کانال T-شکل متقارن, شکست قطره, نرم افزار متن باز جریس, مدل حجم سیال}
    Zeinab Khalilzadeh, Keivan Fallah*, Javad Alinejad, Yaser Rostamiyan

    Droplet motion in microchannels is observed in versatile industrial and scientific applications, such as biological engineering, drug delivery, and encapsulation. In current investigation, breakup of mother droplet in a T-junction microchannel is simulated using the Gerris open-source software. To validate current simulation, results are appraised by the published literatures. The comparison depicts that the current results are in good agreement with previous studies. The effect of the presence of a semi-circular obstacle on the flow pattern and the breakup time of mother droplet is investigated for different Capillary numbers (0.006 Ca 0.019) and the non-dimensional initial length of droplet (L*=2, 3, and 4). The results reveal that by simple modifications on the symmetry T-junction, the mother droplet splits faster in the comparison of the ordinary symmetry T-junction geometry under the same conditions. For instance, the breakup time of mother droplet at Ca=0.01 for L*=2, 3, and 4 approximately decreases 75%, 45%, and 32% in the presence of obstacle, respectively. Furthermore, the breakup time of the drop decreases by increasing the Capillary number.

    Keywords: Microfluidics, Symmetric T-junction microchannel, Gerris open-source software, Volume of fluid method}
  • Maryam Hassani, Mohammad Bagheri Motlagh, Ramin Kouhikamali *
    In this paper, numerical investigation of upward two phase flow of air-water has been studied. Different conditions of flow regimes including annular, wispy annular, slug, churn and bubbly are simulated based on Hewitt and Roberts map, and a good agreement between the experimental data of the map and the numerical simulation has been observed. Accordingly, a proper CFD model in CFD software of Fluent with the required User Defined Function (UDF) has been obtained to simulate two phase flows of fluids with large density ratio in vertical tubes. The simulation is carried out with the volume of fluid (VOF) method and piecewise interface calculation (PLIC) algorithm for tracking the interface for the annular, wispy annular, churn and slug flow regimes and drift flux model for bubbly with proper selection of computational cell and time step sizes. Furthermore, water and air momentum fluxes have been changed and the changes to the flow patterns are studied.
    Keywords: Numerical simulation, two phase flow regimes, volume of fluid method, annular, slug, bubbly}
  • علی اسماعیلی، محمد پسندیده فرد*

    در این پژوهش به شبیه سازی عددی سه بعدی پدیده پرش هیدرولیکی چندضلعی با استفاده از روش عددی حجم سیال پرداخته شده است. در هنگام برخورد یک جت سیال با سطح مشاهده می شود که یک پرش هیدرولیکی شعاعی در اطراف محل برخورد رخ می دهد. در سیالات با لزجت پایین(مثل آب) شکل این پرش به صورت دایروی است و در سیالات با لزجت بالا(مثل اتیلن گلیکول) یک ساختار چندضلعی در هنگام پرش هیدرولیکی رخ می دهد که این ساختار ناشی از وجود امواج مکانیکی در اطراف ناحیه برخورد سیال با سطح می باشد. نتایج شبیه سازی عددی با نتایج تجربی محققان پیشین مقایسه شده است که تطابق خوبی از نظر کیفی(شکل و ساختار پرش هیدرولیکی ایجاد شده) و کمی(شعاع پرش هیدرولیکی) در آن دیده می شود. در نهایت بر اساس شبیه سازی عددی مشاهده گردید که ابتدا پرش هیدرولیکی به صورت دایروی گسترش یافته و پس از برخورد موج حاصل از پرش با موانع پایین دست جریان، به مرور شکل چندضلعی در پرش ایجاد شده و به حالت پایدار می رسد. همچنین خطوط جریان در این پدیده نشان می دهد که وجود جریان های با سرعت بالا در نقاطی از حوزه حل موجب تشکیل گوشه هایی در پرش هیدرولیکی شده و پرش چندضلعی ایجاد می گردد.

    کلید واژگان: پرش هیدرولیکی چند ضلعی, روش حجم سیال, روش عددی, سه بعدی}
    A. Esmaeeli, M. Passandideh Fard *

    This article contains a numerical simulation of polygonal hydraulic jump using the volume-of-fluid (VOF) method. This phenomenon occurs when a circular jet of a high viscous liquid impinges perpendicularly onto a flat surface. In fact, when a liquid jet hits a surface, a circular hydraulic jump appears around the stagnation point. In a fluid with low viscosity (such as water), the shape of this jump is circular and in a high viscosity fluid (e.g., ethylene glycol), a polygonal structure forms. This structure is due to the presence of mechanical waves around the collision area, which is considered in the numerical method. In this paper, the results of the numerical model are validated with available experimental studies for the shape and structure of the generated hydraulic jump and its radius. Finally, based on numerical results, it is observed that a circular hydraulic jump spreads at the beginning, and after its corresponding wave collides with downstream obstacles, a polygonal shape is gradually formed and stabilized. In addition, the streamlines show that the existing of high-speed flows in some points of the solution domain generates corners in the jump shape leading to the formation of a polygonal hydraulic jump.

    Keywords: Polygonal hydraulic jump, Volume of fluid method, 3D numerical solution}
  • بهمن قاسمی، حسین مرعشی، عبدالمجید خوشنود *، مانی فتحعلی
    در این پژوهش اثرات تلاطم مایع درون یک مخزن حمل شونده توسط وسیله نقلیه همزمان با عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه بررسی شده اند. بدین منظور حلگر غیرخطی سه بعدی دینامیک سیال با حلگر دینامیک وسیله نقلیه با سه درجه آزادی در یک فضای شبیه سازی همکار تحت مدیریت یک نرم افزار واسط جهت شبیه سازی تلاطم سیال درون مخزن حمل شونده با وسیله مورد استفاده قرار گرفته است. به جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن از روش نیروهای وزنی استفاده شد. بنابراین اصلاحاتی به سبب استفاده از روش نیروهای وزنی جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن بر معادلات ناویر-استوکس اعمال شده اند. روش مذکور در شبیه سازی مخازن دو بعدی که با شتاب در راستای افق حرکت می کنند مورد استفاده قرار گرفت که نتایج با نتایج تجربی پیشین در مقالات مقایسه و اعتبارسنجی شده اند. در مورد اول، مخزن در پایان مسیر حرکت شتاب دار با یک مانع برخورد کرد که سطح آب در دیواره سمت چپی آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که مطابقت خوبی نشان داد. در شبیه سازی مخزن دوم نیز حرکت شتاب دار متناوب یک مخزن دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج فشار روی دیواره با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه شدند که مطابقت خوبی نشان داد. علاوه بر این حرکت وسیله نقلیه حامل مخزن همزمان با دینامیک سیال درون آن حین عبور از دست اندازهایی متقارن به جهت ارزیابی اثر تلاطم سیال درون مخزن بر دینامیک وسیله نقلیه و عملکرد آن در تحریک عمودی شبیه سازی شد.
    کلید واژگان: شبیه سازی چند موضوعی, شبیه سازی همکار, تلاطم سیال, روش حجم محدود, دینامیک سامانه چندجسمی}
    B. Ghasemi, M. H. Marashi, Abdol M. Khoshnood *, M. Fathali
    In the current study impacts of fluid sloshing on the dynamic performance of a partially filled tank vehicle have been investigated. A nonlinear and three-dimensional solver of fluid flow equations were coupled with dynamic equations of a three degrees of freedom moving tank vehicle through an intermediate software to simulate the fluid sloshing behavior inside the tank and the vehicle dynamic performance influenced by liquid sloshing. The fluid sloshing solver is based on corrected Navier-Stokes equations which are included some additional terms owed to taking tank vehicles motions into account. In the present work we used “body weighted method” to consider the effects of accelerating motions of the tank on fluid’s elements. The mentioned method was used to simulate the partially filled container during accelerating horizontal motion which crashed an obstacle after a while from the start point. Computed results were compared to experimental results from literatures to valid the proposed method. The water level evolution on the left wall of the container compared to the experimental one showed a good agreement. Moreover, the two-dimensional rectangular container subjected to periodic external excitation was considered. The pressure history on the tank wall was compared to the measured impact pressure to figure out the ability of the scheme to capture the flow properties to anticipate the exerted forces on the walls. One is observed that there is a good agreement between the computed and measured results. Furthermore, the coupled tank vehicle-fluid simulation has been done during vertical excitations through passing symmetric bumps.
    Keywords: Multidisciplinary simulation (MDS), Coupled simulation, Fluid sloshing, Volume of fluid method, Multi-body dynamics}
  • سید مصطفی حسینعلی پور*، نوید حاجی غفوری بوکانی
    در این تحقیق، جریان گذرنده از یک استوانه ی دایره ای دوبعدی ثابت، نزدیک یک سطح آزاد در عدد رینولدز 180 و عدد فرود 0.2 در نسبت فاصله های گوناگون از سطح آزاد سیال، بطور عددی بررسی شده است. برای شبیه سازی سطح آزاد از روش حجم سیال استفاده شده است. معادلات پیوستگی، مومنتم و کسر حجمی با روش حجم محدود توسط کد تجاری فلوئنت حل شده اند. برای اعداد فرود پایین که نشان دهنده ی تاثیر غالب گرانش و تغییر شکل ناچیز سطح آزاد هستند، نتایج دارای شباهت های بسیاری با مسئله ی جریان حول استوانه نزدیک یک دیواره ی بدون لغزش است، بگونه ای که مکانیزم رهایش گردابه ی یکسانی برای آنها می توان پیش بینی نمود. زمانیکه فاصله ی بین استوانه و سطح آزاد کاهش می یابد، عدد استروهال در نسبت فاصله ی 0.7 به حداکثر مقدار خود می رسد، کاهش بیشتر نسبت فاصله، موجب کاهش عدد استروهال شده، در نسبت فاصله ی 0.16 اساسا پدیده ی رهایش گردابه به حداقل مقدار ممکن می رسد. در این تحقیق به بررسی کانتورهای سرعت، فشار و ضرایب آیرودینامیکی در نسبت فاصله های مختلف پرداخته شده، تاثیر سطح آزاد سیال بر هیدرودینامیک جریان در اعداد فرود پائین مطالعه شده است.
    کلید واژگان: جریان سطح آزاد, روش حجم سیال, رهایش گردابه, حل عددی, عدد استروهال}
    S. M. Hosseinalipoor*, N. Haji Ghafoori Boukani
    In this paper, flow through a fixed two-dimensional circular cylinder beneath of a free surface at various gap ratios at Reynolds number of 180 and Froude number of 0.2 is numerically investigated. Continuity and momentum equations is resolved with control volume method by commercial software Ansys Fluent 14.00. For the low Froude number case (i.e., gravity-dominated), the results obtained are similar to those for flow past a cylinder close to a no-slip boundary, so that similar vortex shedding mechanism can be observed. As the distance between the surface and the cylinder is reduced, the Strouhal number, as measured from the time varying lift, increases to a maximum at a gap ratio of 0.70. Further gap reduction leads to a rapid decrease in the Strouhal number, with shedding finally ceasing altogether at gap ratios below 0.16. The agreement between the results for a free surface and a no-slip boundary suggests that the mechanism behind the suppression of vortex shedding is common to an adjacent no-slip boundary. In this research, Lift coefficients and velocity contours for various gap ratios has been investigated, also the effect of free surface on flow hydrodynamic for low Froude number s is considered.
    Keywords: Free Surface Flow, Volume of Fluid Method, Vortex Shedding, Numerical Solution, Strouhal Number}
  • عباس ولی، بهادر سرانجام، رضا کمالی، عطاالله ربیعی
    شبیه سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می باشد خصوصا وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق غوطه وری، سرعت پیش روی و پدیده تهویه روی عملکرد یک پروانه سری بی-وگنینگن در نزدیک سطح بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس- فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدل سازی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ω SST 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. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی از تطابق خوبی برخوردار بوده و شبیه سازی عددی را تایید می نماید. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهدکه نسبت غوطه وری و پدیده تهویه از عوامل موثر بر عملکرد پروانه می باشند به نحوی که با کاهش نسبت غوطه وری پروانه از 2.2 به1.4 در نسبت پیش روی 0.4، نسبت ضریب های نیروی پیش-رانش و گشتاور پیچشی به ضریب های عملکرد در شرایط آب آزاد به ترتیب 7.7 و 6 درصد کاهش می یابد.
    کلید واژگان: پروانه, نیروی پیش رانش, تهویه, روش حجم سیال, عملکرد پروانه}
    Abbas Vali, Bahador Saranjam, Reza Kamali, Ataollah Rabiee
    Simulation of the flow around propeller is a complex fluid flow problem, especially when the propeller is closed to free surface. In this study, the effect of immersion depth, advance velocity and the ventilation phenomenon on the performance of a B-Wageningen series propeller 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 in steady state 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 have been performed and performance coefficients have been calculated. Comparing the numerical results with the experiment ones, shows good agreement and confirms results of numerical simulation. The results of the numerical solution show that the submergence ratio and ventilation phenomenon affect the performance of propeller so that by reducing submergence ratio from 2.2 to 1.4 in advance ratio J=0.4, ratio of thrust and torsional moment coefficients to open water performance coefficients reduced to 7.7% and 6%, respectively.
    Keywords: Propeller, Thrust, ventilation, Volume of Fluid Method, Propeller Performance}
  • محمدرضا انصاری، سحر رفیعی اصل، نیما سام خانیانی
    در مطالعه حاضر به بررسی الگوی جریان دوفازی لخته ای در اتصال T شکل تقسیم کننده منشعب در دو گروه منظم و نامنظم پرداخته شده است. شبیه سازی صورت گرفته توسط نرم افزار متن باز اوپن فوم، با استفاده از روش یک سیالی و مدل حجم سیال (VOF) به تعقیب سطح مشترک جریان دو فازی مایع- گاز پرداخته است. شرط مرزی سرعت ثابت برای ورودی، فشار ثابت برای مرزهای خروجی و شرط مرزی عدم لغزش برای دیواره ها در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه الگوی جریان لخته ای یکی از پیچیده ترین الگوهای جریان دو فازی می باشد که نوسانات ناشی از آن می تواند صدمات جبران ناپذیری را به تجهیزات موجود در پایین دست وارد کند، تمرکز اصلی تحقیق حاضر به بررسی کاهش الگوی جریان لخته ای با استفاده از اتصال T شکل می باشد. استنتاج شده است که با استفاده از تقاطع، دامنه نوسانات فشار و سرعت کاهش می یابد. اگرچه ورودی شاخه عمودی با ابعاد سطح مقطع cm25×5، در کاهش لخته های بالادست بطور کامل موثر نیست، با این حال با افزایش ابعاد ورودی شاخه جانبی عمودی از cm25×5 به cm25×10 و cm25×20 نوسانات فشار جریان دو فازی در کل کانال کاهش یافته و محدوده جریان لخته ای در پایین دست کاهش و گستره جریان توپی افزایش می یابد. این بدین معنی است که اهداف مورد نظر در تحقیق حاضر تحقق یافته است. همچنین به منظور اثبات درستی شبیه سازی عددی، به صحت سنجی مدل سازی حاضر با کارهای انجام شده معتبر قبلی پرداخته شد که توافق خوبی را بین نتایج نشان می دهد.
    کلید واژگان: الگوی جریان لخته ای, اتصال T شکل تقسیم کننده, روش حجم سیال, اوپن فوم}
    Mohammad Reza Ansari, Sahar Rafiei Asl, Nima Samkhaniani
    In this research two-phase slug flow regime in a T-junction branching divider is examined in two regular and irregular groups. Simulation is accomplished by OpenFOAM™ open source software. Simulation uses single fluid with volume of fluid (VOF) method to follow gas-liquid two-phase flow interface. Constant velocity boundary condition for inlet, constant pressure for outlet boundaries and no slip boundary condition are considered for fixed walls. Since slug flow regimes are one of the most complex two-phase flow regimes which its behavior could result in serious damages to the downward equipments; the present research concentrates on the examination of slug flow behavior in the downstream of the T-junction. This study has concluded that using T junction eliminates flow fluctuation so the pressure and air velocity values decrease. Although the inlet of the vertical branch with cross section of 5×5 cm2 is not fully effective in decreasing upward slugs, but with increasing size of the inlet vertical side-branch from 5×5 cm2 to 10×5 cm2 and 20×5 cm2, pressure value of two-phase flow in the whole duct decreases. The consequences are the slug flow decreases in downstream but the plug flow grows up which means the objectives of the research has been accomplished. To verify the numerical results, comparison was made with the well justified previous works. The agreement was encouraging.
    Keywords: slug flow regime, dividing T, junction, Volume of fluid method, OpenFOAM}
  • مهدی پور مصطفی*، محمد سعید سیف، علی نوری بروجردی
    در سال های اخیر، روش های عددی زیادی برای شبیه سازی سطح آزاد و همچنین مدل سازی حرکات اجسام صلب غوطه ور در سیال ابداع شده است. در این مقاله برای شبیه سازی حرکات شناورها، از روش حجمی CICSAM استفاده شده و برای کوپل سرعت و فشار در دامنه محاسباتی از تکنیک گام جزئی بهره گرفته شده است. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، لازم است تعداد سلول ها در دامنه محاسباتی افزایش یابد که این امر باعث افزایش مدت شبیه سازی می شود. به همین دلیل، از روش چند شبکه ای برای حل معادله پوآسون فشار استفاده شده و بر این اساس برای درشت سازی شبکه، الگوریتم تراکمی مورد استفاده قرار گرفته است. قابل ذکر است که برای این کار، لازم است شبکه هایی که به طور کامل بی ساختار هستند در مسئله لحاظ شوند. برای سنجش میزان دقت الگوریتم اعمالی، چند مدل سازی نمونه، از جمله حفره دوطرفه، شکست سد با مانع و محاسبه مقاومت بارج مورد بررسی قرار گرفته اند. بر اساس نتایج عددی، ملاحظه می شود که روش چندشبکه ای قادر است سرعت حل معادلات را 5/ 1 تا 2 برابر افزایش دهد. همچنین، با مقایسه سیکل های متفاوت V و W در روش چند شبکه ای، ملاحظه می شود که سیکل W در اغلب موارد بهتر از سیکل V عمل می کند.
    کلید واژگان: روش چند شبکه ای, روش گام جزئی, روش حجم سیال, جریان سطح آزاد}
    M. Pour_Mostafa * Seif_A. Nouri_Boroojerdi
    In recent years، many different methods have been developed to simulate free surface flows coupled with moving bodies. In this paper، for simulating ship maneuver، VOF method (CICSAM) and also for coupling velocity field and pressure a fractional step method are used. To increase simulation accuracy، the mesh size should be significantly fine. Unfortunately، fine grid causes increase in simulation time. So، multigrid method was applied for solving the Poisson equation obtained in the Navier-Stokes equations، when using fractional step method. In that case، we generated some coarse grids، using agglomeration method، which needs implemention of a fully unstructured grid. To evaluate the accuracy of the algorithm، some test cases، such as two sided cavity، dam break with obstacle، and barge towing problem، as well as a comparison between V and W cycles in multigrid method have been studied. The results show that implementation of multigrid method can improve the performance of the computer code up to 100%. Moreover، W cycle behaves better than V cycle in most cases.
    Keywords: Multigrid Method, Fractional Step Method, Volume of Fluid Method, Free Surface Flow}
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