فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال پنجاه و پنجم شماره 11 (بهمن 1402)

مجله مهندسی مکانیک امیرکبیر
سال پنجاه و پنجم شماره 11 (بهمن 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/11/21
  • تعداد عناوین: 4
|
  • حمید تجدد، قاسم حیدری نژاد*، محمد صفرزاده صفحه 1

    در این مطالعه عددی اثر سیستم اطفای حریق آبی در کنترل و خاموشی حریق در ساختمان چند طبقه با استفاده نرم افزار اف دی اس انجام شد. هندسه شامل یک ساختمان پنج طبقه با مجموع 25 واحد که اتاق آتش در واحد سوم در طبقه همکف قرار دارد که منبع سوخت در مرکز اتاق و از نوع هپتان است. در هر اتاق پارامترهای دما و گونه هایی نظیر کربن منوکسید و کربن دی اکسید اندازه گیری و نتایج از زمان شروع فرایند احتراق تا 100 ثانیه برای دو حالت با و بدون اسپرینکلر بررسی شد. با صحت سنجی مشخص شد که نتایج عددی این مطالعه با نتایج تجربی 8 درصد خطای نسبی دارد. همچنین، در حالت بدون اسپرینکلر طی زمان 30 ثانیه شرایط دمایی در اتاق سوم طبقه اول به دمای (بالاتر از شرایط بحرانی) 700 درجه سانتیگراد رسیده است؛ اما در حالت با اسپرینکلر، خاموشی در اتاق آتش کمتر از 20 ثانیه اتفاق افتاد. چنین رفتاری نیز برای گونه های سمی کربن منوکسید و کربن دی اکسید اتفاق می افتد به نحوی که در حالت بدون اسپرینکلر در تمامی طبقات بالای اتاق آتش در مخاطره قرار می گیرند. از این رو در یک جمع‏بندی، با مد نظر قرار دادن مقادیر کمینه، بیشینه و متوسط دما و سایر گونه ها، می‏توان به اهمیت اسپرینکلر در خاموشی آتش در اتاق آتش و کنترل گازهای سمی و داغ در سایر اتاق‏ها پی برد.

    کلیدواژگان: حریق در ساختمان، نرم افزار اف دی اس، سیستم اطفای حریق اسپرینکلر، گازهای سمی و داغ، کنترل آتش
  • محمدرضا شاه نظری*، حمید چنارانی، آریان احمدپور صفحه 2

    آلودگی و انتشار ریزگردها در محیط شهری باعث ایجاد طیف گسترده ای از بیماری ها می شود. آلودگی ناشی از ریزگردها با منشاهای مختلف در طیف وسیعی از جو پخش می شود. درک ما از مکانیسم توزیع ریزگردها و اختلال آن در مناطق شهری بسیار مهم است زیرا به ما در کاهش اثرات این نوع آلودگی کمک می کند. با توجه به آشفته بودن جریان باد در داخل شهر، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای مدل سازی این تلاطم استفاده شده است که در مهندسی باد محاسباتی کاربرد فراوانی دارد. در این تحقیق به بررسی ریزگردها در محیط شهری پرداخته شده است. برای این منظور تاثیر زاویه جهت باد و محیط شهری و همچنین ارتفاع ساختمان ها بر توزیع سرعت و پراکندگی ریزگردها با زمان در دو فضای محاسباتی مجزا بررسی شده است. با مقایسه نتایج بین زاویه 0 درجه و 10 درجه می توان دریافت که افزایش زاویه باعث تشدید بی نظمی جریان و در نتیجه پخش شدن و ماندن بیشتر ذرات ریز در محیط شهری می شود. با توجه به نتایج، مشاهده شد که روش شبیه سازی گردابه های بزرگ روشی مناسب برای شبیه سازی جریان باد و غلظت ریزگردها در اطراف ساختمان ها است.

    کلیدواژگان: ریزگردها، محیط شهری، آشفتگی، شبیه سازی گردابه های بزرگ، دینامیک سیالات محاسباتی
  • امین کانونی*، محمد رضا کهن صفحه 3

    راندمان پایین استحصال آب در جمع کننده های مرسوم توسعه استفاده از آن در مناطق مستعد مه را محدود کرده است. یکی از روش های ارتقاء راندمان، افزایش تعداد لایه در انواع جمع کننده ها است. به همین منظور، اثر تعداد لایه بر راندمان جمع کننده های مرسوم (راشل و آلومینیوم) بر اساس روابط نظری موجود و همچنین با انجام آزمایشی تجربی بررسی شد. در بخش آزمایشگاهی بعد از نصب و راه اندازی سیستم تولید و استحصال مه، جریان خروجی از دستگاه رطوبت ساز به صفحه جمع کننده برخورد و پس از استحصال مه، درصدی از آن به صورت قطرات آب به مخزن ذخیره منتقل شد. با اندازه گیری مقادیر آب جمع شده، راندمان جمع کننده های با تعداد 1، 2، 5 و 7 لایه برآورد و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد لایه، راندمان نظری مش راشل ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد ولی در مش آلومینیوم، با افزایش تعداد لایه روند افزایشی راندمان همچنان ادامه پیدا می کند. بیشترین راندمان نظری مش راشل و مش آلومینیوم به ترتیب در حالت 4 و 7 لایه قابل دستیابی است. طبق نتایج آزمایش تجربی نیز، بیشترین راندمان جمع آوری آب مش راشل و آلومینیوم به ترتیب در حالت 5 و 6 لایه به دست آمد.

    کلیدواژگان: جمع کننده، راندمان، لایه، مش آلومینیوم، مش راشل
  • اکبر اقبالی، محمدرضا کرفی*، محمدحسین صادقی صفحه 4

    در این تحقیق فرآیندهای الکترولیزآب شور (EL) و الکترولیز الکترومغناطیسی آب شور (EMER) در هندسه متقارن محوری و به صورت های پایا و وابسته به فرکانس شبیه سازی شده است. معادلات پیوستگی و نویر استوکس برای جریان سیال، معادله نرنست پلانک برای انتقال شار جرمی ذرات و معادلات ماکسول برای امواج الکترومغناطیس در نظر گرفته شده اند. اعمال امواج الکترومغناطیسی به آب، موجب افزایش جنبش مولکولی شده و در نتیجه با عبور جریان کمتر از قطب های آند و کاتد، فرآیند تجزیه املاح صورت می پذیرد. همچنین با عبور جریان کمتر از قطب ها، سرعت خوردگی نیز کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی نیز حاکی از تاثیر قابل توجه امواج الکترومغناطیس در جداسازی یون های کلر و سدیم بوده است. بر اساس نتایج میزان جداسازی یون ها در فرآیند EMERبیش ازسه برابر جداسازی یون ها در فرآیند EL بوده است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلفی چون قطر آند، ولتاژ الکتریکی و غلظت الکترولیت شبیه سازی گردیده و نتایج مقایسه شده اند. نتایج حاکی از افزایش میزان جداسازی یون ها با افزایش هر یک از پارامترهای ولتاژ و غلظت الکترولیت است. این در حالی است که بیشترین و کمترین میزان جداسازی یون ها در قطرهای الکترود 8 و 16 میلیمتر حاصل شده است.

    کلیدواژگان: الکترولیز، امواج الکترومغناطیسی، شبیه سازی عددی، کاهش مصرف انرژی
|
  • Hamid Tajaddod, Ghassem Heidarinejad *, Mohammad Safarzadeh Page 1

    In this numerical study, the effect of the water_sprinkler system in controlling and extinguishing the fire in a multi-storey building was carried out using FDS_software. The geometry consists of a five_story_building with total of 25 units, the fire room is located in the third unit on the ground_floor, and the fuel_source is in the center of the room and is heptane type. In each room, the parameters of temperature and CO and CO2 were measured and the results were checked from the start of the combustion process up to 100 seconds for two cases of with_ and without_sprinklers. it was found that the numerical results of this study have a relative error of 8% with the experimental results. In addition, the temperature in the third room of the first_floor has reached 700 degrees Celsius (above critical conditions) within 100 seconds in the case of without_sprinklers; However, the extinguishing occurred in the fire room in less than 20 seconds using sprinkler. Such a behavior also happens to the toxic species of CO and CO2, so that they are in danger in all the upper floors of the fire room without_sprinklers. In a summary, taking into consideration the minimum, maximum and mean values of temperature and toxic species, can emphasize the importance of sprinkler in extinguishing fire in the fire_room and controlling toxic and hot_gases in rooms.

    Keywords: Building Fire, FDS Software, sprinkler fire extinguishing system, toxic, hot gases, fire control
  • Mohammad Reza Shah Nazari *, Hamid Chenarani, Aryan Ahmadpour Page 2

    The pollution and spread of fine dust in the urban environment causes a wide range of diseases. Pollution caused by fine dust with different origins spreads in a wide range of atmosphere. Our understanding of the mechanism of fine dust distribution and its disturbance in urban areas is very important because it helps us to reduce the effects of this type of pollution. Due to the turbulent nature of the wind flow inside the city, the method of simulating large eddies has been used to model this turbulence, which is widely used in computational wind engineering. In this research, the investigation of fine dust in the urban environment has been investigated. For this purpose, the influence of the wind direction angle and the urban environment as well as the height of the buildings on the speed distribution and dispersion of fine dust with time have been investigated in two separate computing spaces. By comparing the results between 0° and 10° angle, it can be seen that increasing the angle increases the irregularity of the flow and as a result, more fine particles spread and remain in the urban environment. According to the results, it was observed that the method of simulating large eddies is a suitable method for simulating wind flow and fine dust concentration around buildings.

    Keywords: Dust, Urban area, Turbulence, Large Eddy Simulation
  • Amin Kanooni *, Mohammad Reza Kohan Page 3

    The low efficiency of water harvesting in conventional collectors has limited the development of its use in fog-prone areas. One of the ways to improve efficiency is to increase the number of layers in different collectors. For this purpose, the effect of the number of layers on the efficiency of conventional collectors was investigated based on theoretical relations and also by conducting experimental tests. In the laboratory section, after the installation and commissioning of the fog water harvesting system, the output flow from the humidifier hit the collecting plate and after the fog extraction, a percentage of it was transferred to the storage tank in the form of water droplets. By measuring the amount of collected water, the efficiency of collectors with 4 layers was estimated and compared. The results showed that with the increase in the number of layers, the theoretical efficiency of Raschel mesh first increases and then decreases, but in aluminum mesh, the increase in efficiency continues with the increase in the number of layers. The highest theoretical efficiency of Raschel mesh and aluminum mesh can be achieved in the case of 4 and 7 layers, respectively. According to the results of the experimental test, the highest water collection efficiency of Raschel and aluminum mesh was obtained in 5 and 6 layers, respectively.

    Keywords: Aluminum mesh, Collector, EFFICIENCY, layer, Raschel mesh
  • Akbar Eghbali, Mohammad Reza Karafi *, Mohammad Hossein Sadeghi Page 4

    The microwave irradiation has used to speed up chemical reactions in comparison of conventional reactions. Because the electromagnetic waves cause increasing the molecular vibrations. Energy consumption is reduced by using electromagnetic waves. As a results, electrodes corrosion rate is reduces. In this article, a numerical method has been used to compare saline water electrolysis (EL) and saline water electromagnetic electrolysis reactor (EMER). Axisymmetric geometry is considered in simulations and steady and frequency dependent analysis are conducted. Continuity equations and Navier-Stocks equation for fluid flow, and Nernest-Planck equation for mass transfer flow and maxwell equation for electromagnetic waves modeling are taken into the account. At the first, the effect of electromagnetic waves on the ion separation has been investigated. Results have shown that an obvious enhancement has been occurred in ion separation due to electromagnetic irradiation. The dechlorination in EMER process has been improved more than three times in compare with EL process. Also, the ion separation has been enhanced linearly by increasing the cell potential and initial salinity. Quantitative results of each parameters are shown in the paper.

    Keywords: electrolysis, electromagnetic waves, numerical simulation, Energy consumption reduction