-
بخار آب در طبقات کم فشار توربین دارای فاز مایع است و این جریان دوفازی در نازل به صورت ریاضی مدل سازی می شود. هدف اصلی این مقاله بررسی میزان اهمیت معادله ی حالت و خواص ترموفیزیکال بخار در شبیه سازی بهتر جریان دوفازی مافوق صوت است. در این تحقیق معادله ی حالت ویریالی وکالویچ و خواص بخار وابسته به آن با معادلات حالت و خواص ترموفیزیکال بخار در جدول بخار A S M E)2006(برای اولین بار مقایسه می شود. معادلات دیفرانسیلی اصلی دینامیک گاز جریان با به کارگیری معادلات جوانه زایی و رشد قطرات براساس معادلات حالت و خواص ترموفیزیکال از دو مرجع فوق الذکر، با استفاده از روش عددی رانگ کوتا حل شده و نتایج حاصل از آن با داده های آزمایشگاهی نسبت فشار و قطر قطره مقایسه شده است. طبق نتایج حاصله، در فشار و دمای سکون ورودی کم تر از 1٫5 بار و 400 درجه کلوین، معادلات پیشنهادی جدول بخار A S M E سال 2006 آب تایید می شود.
کلید واژگان: جریان دوفازی, معادله ی حالت, بخار مافوق سرد, جوانه زایی, حالت فوق اشباعWater vapor contains liquid droplets at low pressure stages of a steam turbine, and this two-phase flow can be modeled analytically (mathematically) in a one dimensional convergent-divergent nozzle. The main goal of this paper is to investigate the effect of different state equations and thermo-physical properties of water vapor on modeling the performance of a supersonic two-phase flow. In this research, for the first time, the virial equations of state proposed by Vukalovich, and the related steam properties, have been compared with the state equations and the equations of the thermo-physical properties of vapor in ASME steam tables published in 2006. The principal gas-dynamic differential equations of the two-phase flow are solved by the Runge-Kutta technique. In this regard, the proposed nucleation and droplet growth equations, and, also, the equations of state and thermo-physical properties from the two above mentioned references are used. The results have been compared with the experimental data, including the pressure ratio and droplet diameter. According to the results, for inlet stagnation pressures and temperatures less than 1.5 bars and 400 Kelvin, respectively, the equations proposed in the ASME steam tables are more accurate than the other equations. But, for higher inlet pressures and also inlet temperatures up to 600 Kelvin,Vukalovich's virial equation of state and related steam properties are suggested.Keywords: Two, phase flow, state equation, supercooled vapor, nucleation, supersaturation -
در این تحقیق، به کارگیری فرایند متداول جداسازی رطوبت توسط جداساز افقی بخار، در نیروگاه های رایج سیکل بخار، برای نیروگاه های هسته ای پیشنهاد و به کمک CFD، جریان دوفازی در این فرایند، شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش بارگذاری نیروگاه، افت فشار جداساز افزایش یافته، به طوری که رابطه خطی بین افت فشار و چگالی انرژی جنبشی جریان ورودی برقرار است. هم چنین بررسی تاثیر تغییرات ابعاد جداساز، نسبت به طراحی پایه آن بر افت فشار و بازدهی جداساز، نشان داد که با افزایش عرض ورودی، افت فشار کاهش و بازدهی جداساز افزایش می یابد. هرچند افزایش بی رویه عرض ورودی به کاهش دبی در خروجی های جانبی منجر می گردد. مطالعه تغییر قطر خروجی جانبی، حاکی از آن است که تغییر پارامتر یاد شده تاثیر چندانی بر افت فشار و بازدهی ندارد؛ اما افزایش آن کسر جرمی بخار در خروجی جانبی را افزایش می دهد. براساس ارزیابی صورت گرفته، جداساز افقی بخار، با بازدهی و افت فشاری مطلوب، می تواند گزینه مناسبی جهت به کارگیری در نیروگاه های هسته ای کوچک و پیشران ه ای هسته ای باشد. برای راستی آزمایی، جریان دوفازی یک جداساز قایم آنالیز شد که نتایج توافق خوبی با داده های تجربی دارند.کلید واژگان: جداساز بخار, افت فشار, بازدهی, کسر جرم بخار, مولد بخارIn this research, utilization of typical moisture separation process in conventional steam cycle power plants, for NPPs are recommended; and by applying CFD, two-phase flow of this process is simulated. Results show that with increasing of loading, the pressure drop across the separator increases, and a linear relationship between pressure drop and inlet flow kinetic energy density is established. Also, with increasing inlet width, pressure drop decreases and the efficiency increases. However, excessive increasing of input width leads to a decrease in mass flow at lateral outputs. Study on the variation of lateral outlet diameter show that variation of mentioned parameter does not affect pressure drop and efficiency significantly, but reducing of that lead to increasing lateral out let steam mass fraction. Based on the performed assessment, horizontal steam separator as a component with desirable efficiency and pressure drop, can be recognized as a suitable option for utilization in small and low power NPPs as well as propulsion systems. For validation, an analysis of two phase flow in a vertical cylinder cyclone is performed and results show good agreement with experimental data.Keywords: Steam separator, Pressure Drop, Efficiency, steam mass fraction, steam generator
-
جریان بخار در گذرگاه پره های طبقه های کم فشار توربین های بخاربعلت انبساط سریع و تاخیر در چگالش، شرایط بخار فوق سرد خشک بوجود می آید و در نهایت با جوانه زایی و با شوک چگالش، تغییر فاز از بخار به قطره های مایع صورت می گیرد، که جریان بخار مرطوب یا دوفازی نامیده می شود. در این مقاله هدف توسعه جریان حجم محدود جیمسون مرطوب با بکارگیری مزایای روش عددی کاسپ برای اولین بار در حالت دو بعدی مورد نظر قرار گرفته است. در این مقاله معادله های حاکم بر تشکیل فاز مایع با معادله های بقایی ترکیب شده و با بکارگیری روش عددی کاسپ در روش حجم محدود جیمسون (روش تلفیقی) می توان ویژگی های مثبت هر دو روش بیان شده را همزمان در مدل سازی جریان دوفازی استفاده کرد. برای محاسبه جوانه زایی از معادله کلاسیک جوانی زایی با تصحیح مناسب و همچنین حل لاگرانژی رشد قطره ها در روش تلفیقی استفاده شده و اثر شوک چگالش در توزیع فشار و نیز اندازه قطره ها محاسبه و با داده های تجربی مقایسه شده است. با توجه به اهمیت ناحیه شوک ها در قسمت سطح مکش پره، تمرکز روش تلفیقی بیان شده به این ناحیه متمرکز شده است. نتیجه های مدل دوفازی تلفیقی در جریان های خروجی مادون صوت و مافوق صوت مورد بررسی قرار گرفته است که در منطقه شوک روی سطح مکش پره در مقایسه با داده های تجربی، روش تلفیقی حجم محدود با روش کاسپ با کاهش حدود 20 درصدی خطا های عددی، پوشش بهتری را در پیش بینی خواص جریان در ناحیه هدف نشان می دهد.
کلید واژگان: جریان بخار دوفازی, جوانه زایی, کاسپ, شوک چگالش, پره های توربینSteam flow at blade passages of low pressure steam turbines becomes a supercooled drysteam due to rapid expansion and crossing the saturation line. But after nucleation and condensation shock, phase change from vapor to liquid droplets occurs which is called two-phase or wet steam flow. In this paper, the aim of developing finite-volume flow of wet Jameson is considered for the first time in two-dimensional study by using the advantages of CUSP's numerical method. In this paper, equations governing the formation of liquid phase are combined with equations of survival and by using CUSP's numerical approach in Jameson's finite-volume method (the integrated method) the positive features of both of these methods can be simultaneously used in the modeling of two-phase flow. To calculate nucleation, the classical equation of nucleation with appropriate correction and also Lagrangian solution for growth of droplets are used in integrated method. Additionally, condensation shock effect on the pressure distribution and the droplet size has been calculated and compared with experimental data. Given the importance of areas of shocks on the suction surface of the blade, the focus of integrated method is shifted to this area. The results of integrated two-phase model are examined in subsonic and supersonic flow output. In the shock area on suction surface blade, using the CUSP's method (the integrated method) demonstrates better coverage in predicting attributes of flow in target area in comparison with the experimental data by a reduction of 20 percent in numerical errors.Keywords: Two, Phase Steam Flow, Nucleation, CUSP, Condensation Shock, Turbine -
در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری، علاوه بر هوا، آب هم بصورت مایع و هم بصورت گاز جریان دارد. تماس دو فاز مایع و گاز از یک سو و تبادل جرم میان این دوفاز از سوی دیگر، بر پارامترهای اصلی جریان دوفازی و در نتیجه عملکرد پیل سوختی پلیمری اثر می گذارد. در این مقاله ضمن بررسی اثر تماس دوفاز و تبادل جرم میان آنها، پارامترهای اصلی جریان دوفازی از جمله فشار مویینگی، میزان اشباع، غلظت مولی گونه های گازی، سرعت مخلوط گازها، سرعت آب و غیره استخراج شده است. این درحالی است که در مدلهای رایج، عموما به مقدار آب وارد شده از غشا مقداری فرضی را نسبت می دهند. نتایج نشان می دهد که کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی به کاتد سبب افزایش نرخ تبخیر و درنتیجه افزایش سهم بخار آب در تخلیه آب لایه نفوذ گاز می شود که به تبع آن سرعت آب مایع، گرادیان فشار مویینگی و گرادیان اشباع کاهش می یابد. افزایش دمای عملکرد پیل سوختی نیز سبب افزایش ظرفیت هوای کاتد برای جذب بخار آب می شود، لذا این افزایش دما سبب افزایش نرخ تبخیر و کاهش سرعت توده گاز و در نتیجه کاهش گرادیان فشارگاز می شود.
کلید واژگان: پیل سوختی پلیمری, لایه نفوذ گاز کاتد, جریان دو فازیIn the PEM fuel cells, gas phase (air and vapour) and liquid water could simultaneously flow through the cathode Gas Diffusion Layer (GDL). On the other hand, the performance of fuel cell and the main characteristic parameters of the flow can be influenced by the interaction of these gas and liquid phases. In the present study, the main parameters of two-phase flow in the GDL such as capillary pressure, mole concentrations of gas species, gas velocity and liquid velocity have been evaluated by considering the interactional effects of the aforementioned two phases. Also, the impact of changing the value of cathode channel humidity and fuel cell temperature on the value of the mentioned parameters has been investigated. The results indicated that decreasing of relative humidity in the cathode channel causes an increase in the rate of water vaporization. Thus, this leads to a decrease in the liquid water velocity, capillary pressure gradient and saturation gradient in the GDL. Also, increasing the temperature causes an increase in the rate of water vaporization and a decrease in the gas velocity and gas pressure gradient.Keywords: PEM fuel cell, Gas diffusion layer, two phase flow -
در مقاله حاضر، شبیه سازی دینامیک قطره و فرآیند شکسته شدن آن در جریان گاز سرد و داغ انجام شده و تاثیر پارامترهای فیزیکی بر الگوی جریان دوفازی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، از حل عددی معادلات ناویر-استوکس با دو معادله برای دنبال کردن فصل مشترک و مدل سازی تبخیر و تقطیر بین قطره و گاز داغ اطراف آن استفاده شده است. جهت اطمینان از صحت و دقت الگوریتم عددی انتخاب شده برای مدل سازی فرآیند انتقال فاز بین مایع و بخار آن در کنار فاز گاز، مسئله یک بعدی استفان و جریان کویت دوفازی شبیه سازی شده و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج حل تحلیلی مقایسه شده است. سپس، دینامیک شکسته شدن قطره در مسیر جریان گاز سرد در شرایط مختلف جریان شبیه سازی شده و نتایج به دست آمده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در نهایت، شبیه سازی دینامیک قطره و تبخیر و شکسته شدن آن در مسیر جریان گاز داغ انجام شده و نتایج حاصل از حل حاضر ارایه شده-است. نتایج به دست آمده در تحقیق حاضر نشان می دهند که نیروهای آیرودینامیکی و ناپایداری های کلوین-هلمهولتز و ریلی-تیلور نقش موثری در دینامیک قطره در مسیر جریان گاز سرد دارند.کلید واژگان: شبیه سازی عددی, دینامیک قطره, شکسته شدن, گاز سرد, گاز داغIn the present paper, the simulation of droplet dynamics and its breakup process in the cross flow of cold and hot gases are performed. Herein, the Navier-Stokes equations are used with employing two additional equations for tracking the liquid-gas interface and for computing the mass transfer due to the evaporation and condensation. Accuracy of the applied numerical algorithm is evaluated by simulation of the Stefan heat transfer problem, two-phase laminar Couette flow, and comparison of the present numerical results with those obtained based on the analytical solution. The dynamics of a droplet break-up in the cold gas are studied and the obtained results are discussed. Then, the study is carried out for the simulation of droplet dynamics in the cross flow of hot gas and the effect of the evaporation on the break-up process is investigated. The present study shows that the aerodynamics forces and Rayleigh-Taylor and Kelvin-Helmholtz instabilities have dominant effects on the droplet dynamics in the cold gas. However, for a droplet in the cross-flow of hot gas, evaporation has a significant effect on the deformation and breakup phenomenon.Keywords: Numerical simulation, droplet dynamics, break-up phenomenon, cold gas, hot gas
-
میزان زبری سطح پره های توربین های بخار به مرور زمان افزایش یافته و این نکته بر عملکرد آن ها تاثیر منفی می گذارد. در این مقاله اثرات زبری سطح روی عملکرد یک مرحله از توربین بخار با جریان دوفازی به ازای فشارهای خروجی مختلف بررسی شده است. بدین منظور یک کد عددی برای شبیه سازی جریان دوفازی غیر تعادلی در هندسه دو بعدی توربین بخار توسعه داده شده است. از روش ترکیبی ای یو اس ام- ون لیر برای محاسبه شارهای غیر لزج، از مدل آشفتگی اس اس تی برای محاسبه لزجت آشفته و از مدل زبری ویلکاکس برای اعمال زبری روی سطح پره توربین استفاده شده است. از نتایج آزمایشگاهی برای اعتبارسنجی این کد عددی استفاده شده است. بر طبق نتایج بدست آمده در این مقاله تاثیر زبری سطح در کاهش بازده مراحل مادون صوت توربین بخار نسبت به مراحل مافوق صوت بیشتر است. به عنوان مثال در جریان مادون صوت به ازای فشار خروجی 24.25 کیلو پاسکال با افزایش میزان زبری سطح از 5 میکرون به 800 میکرون مقدار بازده مرحله به اندازه 15 درصد کاهش می یابد. در حالیکه در جریان مافوق صوت به ازای فشار خروجی 14.55 کیلو پاسکال، با این اندازه افزایش زبری سطح، مقدار بازده مرحله به اندازه 10 درصد کاهش می یابد.کلید واژگان: توربین بخار, زبری سطح, بازده توربین, ضریب افت فشارSurface roughness of steam turbine blades is increased during operation. This point has harmful effect on the performance of steam turbines. In this paper effects of surface roughness on performance of a steam turbine stage in two-phase flow conditions are investigated for different outlet pressures. To do so a numerical code has been developed to simulate two-phase non-equilibrium flow in 2D steam turbine geometry. An AUSM-van Leer hybrid scheme is used to calculate inviscid fluxes, the SST turbulence model for turbulence viscosity and Wilcox roughness model for implementation of roughness on the surface of turbine blade. To validate the present in-house code the experimental results of Bakhtar has been used. According to the results of the paper, effect of surface roughness variation on the performance loss in subsonic stages is more than that in supersonic outflows. For example, in subsonic outflow case (Pb= 24.25 kPa) when the roughness height increases from 5µm to 800 µm, the value of efficiency decreases by 15%. However, for supersonic outflow case (Pb= 14.55 kPa) the value of efficiency decreases by 10% for this roughness increase.Keywords: Steam Turbine, Surface Roughness, Turbine Efficiency, Pressure Loss Coefficient
-
در این مقاله، پدیده های انتقال و الگوی جریان پیچیده و دما جهت فرایند LNG در مبدل حرارتی Plate-Fin بررسی شده است. برای مدل سازی و شبیه سازی جریان سیال و انتقال حرارت، از نرم افزار ANSYS FLUENT استفاده شده است. برای شبیه سازی جریان دوفازی و چندجزئی، این نرم افزار محدودیت هایی دارد که البته با الصاق کدهای کمکی این نقص برطرف شده است. از مدل دوبعدی برای شبیه سازی پدیده های انتقال در یک کانال از مبدل استفاده شده است. برای محاسبه نرخ میعان و تبخیر، غلظت های تعادلی از نرم افزار ترمودینامیکی HYSYS استخراج گردیده و توسط UDF به نرم افزار CFD الصاق شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی CFD با نتایج نرم افزار Aspen Muse نشان داده که ضریب انتقال حرارت دوفازی، کسر جرمی بخار و ترکیب درصد اجزا با هم مطابقت دارند، در صورتی که افت فشار محاسبه شده توسط نرم افزار Aspen Muse نسبت به CFD بیشتر است. با استفاده از مدل توسعه داده شده، اطلاعات زیادی در خصوص پدیده های انتقال و الگوی جریان به دست آمد که با استفاده از نرم افزارهای موجود ممکن نیست.
کلید واژگان: ال ان جی, مبدل فین-صفحه, سی اف دی, اسپن میوزIn this paper complex fluid flow and transport phenomena in plate-fin heat exchanger for LNG process are investigated. Modeling and simulation of heat transfer and fluid flow has been done using ANSYS Fluent software. This software has limitation in simulation of multispecies biphasic flow; therefore, UDF.A 2D model was used for modeling aforementioned phenomena in one channel of heat exchanger. HYSYS software was used for calculation of species equilibrium concentration and it was linked to ANSYS using UDF. Results shows that vapor volume fraction, species composition and heat transfer coefficient for CFD and Aspen muse are in good agreement, but pressure drop is over predicted by Aspen Muse. Using the developed model, a good deal of information was obtained about transport phenomena and fluid flow in cryogenic heat exchangers, while other software packages could not provide that much information.
Keywords: LNG, Plate-fin heat exchanger, CFD, Aspen muse -
در موتورهای دیزل پاشش مستقیم امروزی، فرآیندهای اسپری و احتراق آن، از طریق اختلاط کنترل می شوند. در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به دلیل اینکه مقیاس های بزرگ جریان به طور مستقیم حل می شوند و مقیا سهای کوچک مدل می شوند، بنابراین اختلاط هوا و بخار سوخت به روش شبیه سازی گردابه های بزرگ بهتر پیش بینی می شود و در نتیجه قابلیت پیش بینی مشخصات جریان واکنشی افزایش می یابد. در این پژوهش اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و مدل احتراقی راکتور اختلاط جزئی بر روی کد EPISO-SPRAY مورد مطالعه قرار می گیرد. با توسعه ی این کد، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ بر روی حلگر جریان دوفازی مربوط به این کد اعمال می شود که درآن از دیدگاه اولری - لاگرانژی، دینامیک جریان بررسی می شود و در نهایت با روش رنس مقایسه می گردد. در این پژوهش، به منظور شبیه سازی اغتشاش در جریان احتراقی اسپری دیزل از مدل های زیرشبکه ی اسماگورینسکی و اسماگورینسکی دینامیکی و مدل احتراقی راکتور اختلاط جزئی استفاده شده است و نشان داده شده که استفاده از شبکه ی نسبتا ریز نتایج قابل قبولی به دست می دهد. نتایج به دست آمده از طول نفوذ اسپری غیرواکنشی در محیط گازی و همچنین پروفیل سرعت فاز گاز در مرحله ی مکش جریان هوا به درون سیلندر در موتور دیزل به منظور اعتبارسنجی عملکرد کد حاضر در جریان تک فازی و دوفازی با داده های تجربی مقایسه گردیده است که نسبت به داده های تجربی دارای تطابق نسبتا خوبی می باشد، به طوری که با مقایسه ی نتایج با داده های تجربی می توان نتیجه گرفت که نتایج شبیه سازی گردابه های بزرگ با شبکه ی ریز در جریان مغشوش غیر واکنشی از نتایج رنس بهتر است. نتایج احتراق اسپری دیزل با دو روش شبیه سازی گردابه های بزرگ و رنس نیز با استفاده از سینتیک تک مرحله ای با نتایج تجربی گروه آزمایشگاهی سندیا مقایسه گردیده است. مشخصات کلی جریان واکنشی مغشوش اعم از طول نفوذ اسپری سوخت و بخار آن با استفاده از هر دو روش اغتشاشی به خوبی پیش بینی می شود. با مقایسه ی شکل شعله با استفاده از دو روش اغتشاشی تفاوت های اندکی می توان مشاهده نمود، ولی مقدار کمینه و بیشین هی دما در هر دو یکسان است.کلید واژگان: اغتشاش, جریان احتراقی اسپری دیزل, شبیه سازی گردابه های بزرگ, متوسط گیری رینولدز معادلات ناویر استوکس, موتور دیزلUnder modern direct injection diesel engine conditions, the spray and combustion processes are known to be controlled by mixing. In large eddy simulation method, large eddies are solved directly and small scales are modeled, so it can potentially improve the predictive capability by better capturing the large-scale mixing of ambient air with the fuel vapor. In this paper, turbulent spray combustion is studied using the large eddy simulation method together with partially stirred reactor model using EPISO- SPRAY code. To develop this code, large eddy simulation method is applied in an Eulerian – Lagranian approach in which conservation equations of both phases are solved and then results of large eddy simulation are compared with those of Reynolds averaged of Navier-Stocks. Simulation of spray combustion using different sub-grid scale models of large eddy simulation method (Simple Smagorinesky and dynamic Smagorinesky) with partially stirred reactor combustion model are presented here. It is shown that with a fine mesh, results are in good agreement with experimental data. Results of non-reacting spray penetration length in gas environment and velocity profile during the intake stage are compared with related experimental data in order to validate the EPISO-SPRAY code performance. It is proved in this study that large eddy simulation results with relative fine mesh are much better than the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations results. Results of reacting liquid spray using simple step kinetic and fuel vapor penetration length are compared with experimental data. It is shown that overall characteristics of diesel spray combustion such as liquid spray penetration and fuel vapor penetration are both in good agreement with experimental data using Reynolds-averaged Navier– Stokes equations or large eddy simulation models. Although small differences in the flame shape are seen with the two methods, maximum and minimum temperatures are predicted to be the same in both models.Keywords: Turbulence, Diesel Spray combustion, Large Eddy Simulation, Reynolds averaged of Navier-Stocks equations, Diesel Engine
-
تعیین مشخصه های دینامیکی و دمایی جریان دوفازی داخل کانال و فیلم ریزان روی لوله به دلیل کاربرد گسترده در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به تاثیر عمده نیروی کشش سطحی در جریان های دوفازی و حجم محاسبات مرتبط با دقت و پایداری محاسبه نیروهای ریزمقیاس، کاربرد روش مسکوسکوپیک لتیس بولتزمن در حال گسترش است. در این مطالعه با استفاده از روش کارآمد لی و مدل میدان فازی و همچنین روش اسکالر منفعل دمایی، جریان و انتقال حرارت فیلم مادون سرد ریزان داخل کانال بخار و اطراف لوله افقی مدلسازی شده است. شرط های مرزی بهینه برای سطوح منحنی اعمال و برای مرزهای جانبی دو حالت مختلف باز و بسته مقایسه شده است. مدلسازی در نسبت چگالی 20 و نسبت لزجت و هدایت حرارتی و سایر خواص مطابق با سیال آب برروی لوله افقی با قطر خارجی mm28.9 و دمای C 110 انجام شده است. نتایج مدلسازی به صورت کانتور و خطوط جریان، دما، و فشار ارایه و جزییات رفتاری از جمله روند پیشروی مرز مشترک دو فاز، محل جریان های چرخشی و همچنین ناسلت محلی و میانگین مشخص شده است. اعتبار روش بر اساس قانون لاپلاس، مدل همرفت دوفازی رایلی- بنارد، تغییرات لایه مرزی حرارتی با ضخامت فیلم ریزان روی لوله، تاثیر رینولدز بر ناسلت، و بقای جرم دامنه تعیین شده است. بر اساس نتایج، این روش در مدلسازی جریان و انتقال حرارت دوفازی اطراف سطوح منحنی با حفظ پایداری در نسبت پارامترهای فیزیکی ارایه شده از دقت مناسب برخوردار است.
کلید واژگان: لتیس- بولتزمن, فیلم ریزان, لوله افقی, جریان دوفازی, انتقال حرارتDetermination of multiphase flow dynamics and thermal behavior of falling flow in a channel and around a cylinder are of importance due to its wide application in various industries. The small-scale surface tension effect plays a major role in multiphase flow behavior. So, based on simulation efficiency, precision, and stability, the mesoscopic Lattice Boltzmann method superiority has caused its broadening application. In the current study, the thermal-hydraulic behavior of subcooled falling flow in a vertical channel and around a single horizontal tube is simulated by using Lee method and Phase-Filed model, and thermal Passive Scalar model. The modified Boundary conditions for curved tube and two different boundary conditions for side boundaries are investigated. Simulations have been done for density ratio 20 and relevant viscosity and conductivity ratios of water. The film of liquid falls on a tube with a temperature of 110˚C and the outside diameter of 28.9mm. The results including contours and streamlines of the flow field, temperature, and pressure contours are presented and detailed understanding about the movement of the three-phase contact line, circulating flow and local and average Nusselt number are determined. The film thickness, thermal boundary layer variation by the film thickness, Reynold number effect on Nusselt number and mass conservation are investigated as verification. The results have shown good consistency and high effectiveness in the simulation of multiphase gas-liquid flows in the presence of a circular obstacle, and for viscosity and thermal diffusivity ratios of water.
Keywords: Lattice-Boltzmann, Falling Film, Horizontal Tube, Two-Phase Flow, Heat Transfer -
کانسار مس- طلای پورفیری دالی در بخش مرکزی کمان ماگمایی ارومیه- دختر در شهرستان دلیجان، استان مرکزی واقع شده است. در این منطقه پورفیری های کانه دار میوسن با ترکیب غالب دیوریت و کوارتز دیوریت در امتداد شمال غرب-جنوب شرق درون سنگهای آندزیت تا آندزیت بازالت جای گیر شده اند. همچنین سیال گرمابی باعث غلبه بر فشار لیتوستاتیک در گسلها و شکستگی ها شده و این گسلها میزبان گسترده و متنوعی از رگه ها و رگه چه های کانه های کوارتزی با بافت استوک ورک گردیده اند. مشاهدات صحرایی و پتروگرافی صورت گرفته نشان می دهد که: پنج گروه اصلی رگه همراه با سه نسل کانه زایی در منطقه وجود دارد. همچنین پتروگرافی سیالات درگیر نشان می دهد که در کانسار دالی هفت گروه سیال درگیر شامل سیال درگیر تک فازی غنی از مایع (IA)، تک فازی غنی از بخار(IB)، دوفازی غنی از مایع (مایع + بخار) (IIA)، دوفازی غنی از بخار (بخار + مایع) (IIB)، سیال درگیر شور ساده (مایع + بخار + هالیت) (IIIA)، سیال درگیر شور حاوی کانی اپک (مایع + بخار + هالیت + پیریت + کالکوپیریت + هماتیت)(IIIB) و سیال درگیر چندفازی (مایع + بخار + هالیت + سیلویت + هماتیت + مگنتیت + پیریت + کالکوپیریت ± اریتروسیدریت)(IIIAB) قابل مشاهده می باشند. مطالعات دماسنجی نشان می دهد که محدوده دمای همگن شدگی نهایی و شوری برای سیال درگیر دوفازی غنی از مایع و غنی از بخار ̊C460 تا 140 و Wt.%NaCl 25 تا 0 و برای سیالات شور ساده، شور حاوی کانی اپک و سیالات درگیر چندفازی ̊C620 تا300 و Wt.%NaCl 75 تا 30 می باشد. همچنین فشار و عمق برای سیالات درگیر دوفازی غنی از مایع و غنی از بخار bar500 تا 100 و km 2 تا 4/0 و برای سیالات شور ساده، شور حاوی کانی اپک و سیالات درگیر چندفازی bar620 تا 200 و km3 تا 8/0 می باشد. سیالات درگیر چندفازی با بیشترین فراوانی دمای همگن شدگی در گستره ̊C620 تا 420 و بیشترین فراوانی شوری در گستره Wt.%NaCl 75 تا 70 نشان دهنده اولین سیالاتی هستند که سبب تشکیل کانسار دالی شده اند. سیالات ماگمایی دمای همگن شدگی و شوری بالایی دارند، اما شکستگی ها باعث اختلاط سیالات ماگمایی و جوی و تشکیل میان بارهای IIBبا دما و شوری پایین تر سیال ماگمایی می گردند. نتایج مطالعات نشان می دهد که در کانسار دالی فرآیندهای جوشش، سرد شدن، اختلاط و واکنش سیال- سنگ صورت گرفته است. مطالعه سیالات درگیر نمونه های کوارتزی حاصل از سیال کانه ساز در زون های دگرسانی پتاسیک و کوارتز- سرسیت- پیریت، کاهش درجه حرارت را از پهنه پتاسیک ̊C620 تا 300 به سمت کوارتز- سرسیت- پیریت ̊C480 تا 160 نشان می دهد که مطابق با سایر نهشته های پورفیری در جهان است.
کلید واژگان: سیال درگیر, دگرسانی, جوشش, مس, طلای پورفیری, کمان ماگمایی, دالیIntroductionA wide variety of world-class porphyry Cu deposits occur in the Urumieh-Dohktar magmatic arc (UDMA) of Iran.The arc is composed of calc-alkaline granitoid rocks, and the ore-hosting porphyry intrusions are dominantly granodiorite to quartz-monzonite (Zarasvandi et al., 2015). It is believed that faults played an important role in the emplacement of intrusions and subsequentporphyry-copper type mineralization (Shahabpour, 1999). Three main centers host the porphyry copper mineralization in the UDMA: (1) Ardestan-SarCheshmeh-Kharestan zone, (2) Saveh-Ardestan district; in the central parts of the UDMA, hosting the Dalli porphyry Cu-Au deposit, and (3) Takab-Mianeh-Qharahdagh-Sabalan zone. Mineralized porphyry coppersystems in the UDMA are restricted to Oligocene to Mioceneintrusions and show potassic, sericitic, argillic, propylitic and locally skarn alteration (Zarasvandi et al., 2005; Zarasvandi et al., 2015). In the Dalli porphyry deposit, four hydrothermal alteration zones, includingpotassic, sericitic, propylitic, and argillic types have been described in the two discrete mineralized areas, namely, northern and southern stocks. Hypogenemineralization includes chalcopyrite, pyrite, and magnetite, with minor occurrences of bornite.Supergene activity has produced gossan, oxidized minerals and enrichment zones. The supergene enrichment zone contains chalcocite and covellite with a 10-20 m thickness. Mineralization in the northern stock is mainly composed of pyrite and chalcopyrite. The aim of this study is the investigation and classification of hydrothermal veins and the constraining of physicochemical compositions of ore-forming fluids using systematic investigation of fluid inclusions.Materials And MethodsTwenty samples were collected from drill holes. Thin and polished sections were prepared from hydrothermal veins of thepotassic, sericitic and propylitic alteration zones. Samples used for fluid inclusion measurements were collected from drill cores DH01, DH02, DH06, and DH07, and outcrop samples. Microthermometric data were obtained by freezing and heating of fluid inclusions on a Linkam THMSG600 mounted on an Olympus microscope at Lorestan University.Results1) Five main veintypes were identified, belonging to three stages of mineralization:type (I): barren quartz, type (II): quartz + pyrite + chalcopyrite ± bornite ± chalcocite ± covelite, type (III): quartz + magnetite ± chalcopyrite, type (IV): K-feldspar± quartz ± chalcopyrite, type (V): chlorite + biotite. 2) Seven groups of fluid inclusionswere observed: (IA) liquid-rich mono-phase, (IB) vapor-rich mono-phase, (IIA) liquid-rich two-phase (liquid + vapor), (IIB) vapor-rich two-phase (vapor + liquid), (IIIA) high salinity simple fluids (liquid + vapor + halite), (IIIB) high salinity opaque mineral-bearing fluids (liquid + vapor + halite + pyrite + chalcopyrite + hematite), (IIIAB) multi-phase fluids (liquid + vapor + halite + sylvite + hematite + magnetite + pyrite + chalcopyrite ± erythrosiderite) 3) Multiphase fluid inclusions with predominant homogenization temperatures 420 to 620˚C and predominant salinities 70 to 75 wt.%NaCl, are thought to be the early fluids involved in mineralization. 4) The coexistence of high saline liquid and vapor rich fluid inclusions (IIIAB, IIIB, IIIA and IIA types) resulted either from fluid entrapment during the boiling process or the co-presence of two immiscible fluids generated from the magma. 5) Dalliporphyry Cu-Au deposit was formed in a magmatic-meteoric system.DiscussionTwo conventional thermometric procedures, freezing and heating, were employed for the measurement of temperature of homogenization and approximate salinity. Freezing was conducted mainly for halite-under saturated inclusions (types IIA and IIB), to measure the initial melting temperature (Te) and the last melting point (Tmice), whereas heating was carried out on the halite-bearing inclusions (types IIIA, IIIB and IIIAB). Based on the microthermometric results, the Dalli fluid inclusions can be divided into two distinct groups: (1) medium-high temperature, hypersaline (Types IIIA, IIIB and IIIAB) and (2) low-medium temperature, low salinity group (Types IIA and IIB). Type IIB inclusions, which homogenize to the vapor phase and have a relatively low cooling rate, provide a fairly good estimate of entrapment pressure (Roedder and Bodnar, 1980). Based on the pressure estimated for the Dalli deposit, mineralization likely occurred at depth of 0.6-1.1 km. The calculated depth is coincident with the estimated mineralization depths of the porphyry deposits in the world (Pirajno, 2009). Fluid inclusions with a wide range of vapor and liquid ratios are abundant in all of the Dalli samples. This represents heterogeneous trapping of liquid and vapor. The coexistence of inclusions with different volumes of vapor contents, which homogenize either to liquid (Th(L-V)) or vapor (Th(V-L)), are interpreted as an evidence for the prevailing wide range of physico-chemical conditions during the cooling history of ore-forming fluid at the Dalliporphyry Cu-Au deposit. The boiling process is documented by the abundance of heterogeneously trapped fluid inclusions with extremely variable liquid to vapor ratios (Ahmad and Rose, 1980). Acknowledgements: We thank of ShahidChamran University of Ahvaz for their support and moreover, Lorestan University for microthermometric studies.Keywords: magmatic arc, Dalli, hydrothermal, alteration, porphyry Cu, Au, fluid inclusion
-
از آنجا که گزینه «جستجوی دقیق» غیرفعال است همه کلمات به تنهایی جستجو و سپس با الگوهای استاندارد، رتبهای بر حسب کلمات مورد نظر شما به هر نتیجه اختصاص داده شدهاست.
- نتایج بر اساس میزان ارتباط مرتب شدهاند و انتظار میرود نتایج اولیه به موضوع مورد نظر شما بیشتر نزدیک باشند. تغییر ترتیب نمایش به تاریخ در جستجوی چندکلمه چندان کاربردی نیست!
- جستجوی عادی ابزار سادهای است تا با درج هر کلمه یا عبارت، مرتبط ترین مطلب به شما نمایش دادهشود. اگر هر شرطی برای جستجوی خود در نظر دارید لازم است از جستجوی پیشرفته استفاده کنید. برای نمونه اگر به دنبال نوشتههای نویسنده خاصی هستید، یا میخواهید کلمات فقط در عنوان مطلب جستجو شود یا دوره زمانی خاصی مدنظر شماست حتما از جستجوی پیشرفته استفاده کنید تا نتایج مطلوب را ببینید.
* ممکن است برخی از فیلترهای زیر دربردارنده هیچ نتیجهای نباشند.
-
معتبرحذف فیلتر