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
فهرست مطالب نویسنده:

احمدرضا رحمتی

  • احمدرضا رحمتی*، حامد نوروزی

    چاه گرمایی میکروکانالی حرارت را از تجهیزات جذب می کنند و با بیشینه نمودن  سطح تماس با سیال اطرافش، حرارت را به آن سیال منتقل می کنند. در پژوهش حاضر به شبیه سازی سه بعدی جریان آب، نانوسیال و نانوسیال هیبریدی در یک چاه گرمایی با فین های با آرایش مثلثی و سطح مقطع دایره با ارتفاع 5/1میلی متر و شارحرارتی یکنواخت پرداخته می شود. شبیه سازی به کمک نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت 2019 انجام شده است. شرط مرزی شار حرارتی ثابت و یکنواخت بر دیواره پایین چاه حرارتی اعمال شده است. اثرات متغیرهای کسرحجمی نانوذرات، نوع نانو ذرات و عدد رینولدز برروی عملکرد هیدرودینامیکی و حرارتی چاه حرارتی مورد بررسی قرار می گیرد. دو نوع نانوسیال و یک نوع نانوسیال هیبریدی در سه کسر حجمی 01/0، 002/0 و 04/0 مورد بررسی می گیرند. در ابتدا افت فشار و انتقال حرارت مورد بررسی قرار می گیرد سپس با تعریف ضریب عملکرد حرارتی بهترین نانوسیال مشخص می شود. شبیه سازی ها نشان می دهد با افزایش کسرحجمی در نانوسیال آب- اکسیدآلومینیوم انتقال حرارت کاهش می یابد اما در نانوسیال آب- مس با افزایش کسرحجمی انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین در نانوسیال هیبریدی آب- اکسید آلومینیوم- مس در کسر حجمی 04/0 از بازه عدد رینولدز400 به بالا انتقال حرارت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: چاه گرمایی، انتقال حرارت، نانوسیال، نانوسیال هیبریدی، خواص متغیر
    Ahmadreza Rahmati *, Hamed Noroozi

    In recent years, many studies have been conducted on the field of microchannels' sinks. The microchannel sink absorbs heat from other equipments and transfers it to the fluid by maximizing the contact area. In the present research, three-dimensional water flow, nanofluid and hybrid nanofluid in heat sink with constant heat flux, have been studied. The simulation process have been done in the commercial software ANSYS fluent. In the simulation process, the constant and uniform heat flux boundary condition has been applied to the bottom of the heat sink's wall. The influence of variables such as the nanoparticles volume fraction, nanoparticles types and Reynolds values on the hydrodynamic performance and heat sink will be investigated. After this stage, two types of nanofluid and one type of hybrid nanofluid in 0.04, 0.02 and 0.01 volume fractions will be considered as well. In this paper, first the pressure drops and heat transfer will be examined, and then the best nanofluid will be defined by considering the coefficient of thermal performance. The simulations show that the heat transfer decreases with increasing the volume fraction in the water-aluminium oxide nanofluid. On the other hand, the heat transfer increases with raising the volume fraction in the water-copper nanofluid. Also in the water-aluminium oxide-copper hybrid nanofluid, the heat transfer rises up in the 0.04 volume fraction in the range of 400 and above values for the Reynolds number.

    Keywords: Heat Sink, Heat Transfer, Nano Fluid, Hybrid Nano Fluid, Variable Properties
  • نعمت الله مزروعی، احمدرضا رحمتی *

    غالب توربین های گاز بزرگ نصب شده در نیروگاه های کشور از نوع V94.2 و ساخت داخل است. با توجه به جایگاه این واحدها در صنعت برق و انرژی کشور، در این مطالعه نسبت به تبیین اهمیت تعمیر و نگهداری مدون این توربین ها، تعمیرات افزایش طول عمر و انجام فرآیند ارتقاء آنها اقدام گردیده است و اولویت و لزوم تبدیل این نیروگاه ها به سیکل ترکیبی و هزینه های مالی این فرآیند تشریح شده است. سپس محاسبه گردیده در صورت تبدیل این نیروگاه ها به سیکل ترکیبی، به ازاء هر بلوک در هر سال، حداقل معادل 200 میلیون متر مکعب گاز طبیعی صرفه جویی خواهد شد. درصورت ترکیبی نمودن کل واحدهای گازی بزرگ کشور، سالانه حدود 6 میلیارد متر مکعب گاز طبیعی با ارزش فعلی نزدیک یک میلیارد دلار قابل صرفه جویی می باشد. همچنین با توجه به ویژگی های خاص دی اکسیدکربن در نقطه بحرانی ازجمله مقادیر پایین فشار و دما (8/73 بار و 31 درجه سانتیگراد) چگالی بالا و ویسکوزیته پایین، مزایای کاربردی کردن سیکل های با این سیال عامل بویژه بعنوان جایگزین سیکل بخار در سیکل های ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. تاکنون با این سیال عامل نیروگاه هایی تا 25 مگاوات نیز در دنیا ساخته شده ولی هنوز به مرحله تجاری سازی نرسیده اند.

    کلید واژگان: توربین گاز 2.V94، سیکل ترکیبی، صرفه جویی سوخت، دی اکسید کربن فوق بحرانی، انرژی
    Nematollah Mazrouei, Ahmadreza Rahmati*

    Most of the large-scale gas turbines installed in Iranian power plants are V94.2 type and domestically made. Considering the position of these units in the electricity and energy industry of the country, in this research, the importance of regular maintenance and repair of these turbines, repairs to life time extension and their upgrading process have been explained. The priority and necessity of converting these power plants to combined cycle and the financial costs of this process have been described. Then it has been calculated that if these power plants are converted to combined cycle, at least equal to 200 million cubic meters of natural gas, annually will be saved for each block. If all the large gas units of the country are combined, it is possible to save about 6 billion cubic meters of natural gas annually with a current value of nearly one billion dollars. Also, considering the special characteristics of carbon dioxide at the critical point, including low pressure and temperature values, high density and low viscosity, the advantages of using the cycle with this working fluid and using it instead of the steam cycle in combined cycles have been investigated. Until now, power plants up to 25MW have been built with this working fluid in the world, but they have not yet reached the commercialization stage.

    Keywords: V94.2 Gas Turbine, Combined Cycle, Fuel Saving, Sco2, Energy
  • بابک روشنی، احمدرضا رحمتی*
    در کار حاضر رسوب میکروذرات برای جریان در کانال با مانع بیضوی با مساحت ثابت اما با ضریب شکل های متفاوت بررسی شده است. شبیه سازی عددی به روش شبکه بولتزمن به همراه روش لاگرانژی برای مسیریابی ذرات انجام شده است. مدل شبکه ی استفاده شده در کار حاضر مدل دو بعدی و 9 سرعته،9Q2D، است. از شرط مرزی منحنی شکل برای مرز موانع استفاده شده است. ذرات با شرایط استاندارد در ورودی کانال تزریق شده اند. گرانش، نیروی دراگ، نیروی براونی و نیروی لیفت سافمن در معادله حرکت ذرات در نظر گرفته شده است. پارامتر هندسی نسبت اقطار مانع که به عنوان ضریب شکل در نظر گرفته می شود با پارامترهای جریان مانند عدد رینولدز برای رسوب و پراکندگی ذرات در نظر گرفته شده اند. نتایج مورد نظر برای هر دو متغیر ضریب شکل و عدد رینولدز با 8 ضریب شکل و 5 عدد رینولدز مختلف بررسی شده اند. نتایج نشان از تاثیر ضریب شکل بر روی جریان سیال با ممانعت از عبور جریان و تغییر در نوع جریان دارد. این تغییر در اعداد رینولدز مختلف نیز قابل مشاهده است. همچنین تغییر ضریب شکل با تغییر در نوع جریان و مکانیزم های رسوب باعث تغییر در نیروهای وارده بر ذرات و رسوب ذرات می شود. به طور کلی تاثیر متغیرهای مورد نظر با تعداد ذرات رسوب شده تفسیر شده است.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، مسیریابی ذرات، مکانیزم رسوب، ضریب شکل
    Babak Roshani, Ahmadreza Rahmati *
    In the current study, transportation of the microparticles deposition through a channel has been investigated where elliptical obstacle with constant cross sectional area but different shape factors was assumed in the channel. Numerical simulation was conducted using lattice Boltzmann method, and Lagrange method was used for particle tracking. A two-dimensional and nine-velocity model was used as the network model. A curved boundary condition was applied for the obstacle boundaries. In the designed model, particles at standard condition were injected at the inlet of the channel. Gravity force, drag force, Brownian force and Soffman lift force were applied in the motion equation of the particles. The effect of shape factor as a geometrical parameter, which was defined as the ratio of the diameters of elliptical obstacle, and the flow parameters such as Reynolds’ number was examined on the particle deposition and particle scattering. Results were examined at eight different shape factors and five different Reynolds numbers .Results revealed that the change in the shape factor varies the effect of the obstacle in the flowing stream, and also changes the flow regime. This variation was obtained at different Reynolds numbers. Furthermore, changes of the shape factor associated with variations in the flow regime and deposition mechanisms, changes the forces exerted on the particles. Generally, the effect of the mentioned parameters can be interpreted based on the number of the precipitated particles.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Particle Tracking, Deposition Mechanism, Shape Factor
  • عباس ملائی*، احمدرضا رحمتی

    بارزترین ویژگی چاه های حرارتی، قابلیت انتقال گرما و خاصیت خنک کنندگی آن ها است. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال تک کانالی عمودی با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. بررسی انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی با اعداد ریچاردسون 0/45 و 1 و 10 به دو صورت جهت جریان از بالابه پایین و جهت جریان از پایین به بالا صورت گرفته و به اثرات میدان مغناطیسی خارجی در دو جهت عمود بر محور جریان پرداخته شده است. نتایج نشان داد جهت جریان از پایین به بالا با عدد ریچاردسون 10 بدون حضور میدان مغناطیسی، عدد ناسلت را 11/30 درصد نسبت به جهت جریان از بالابه پایین بهبود داده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Z (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 129، 164/5 و 194 به ترتیب 11/29، 13/63 و 15/88 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است. با عدد ریچاردسون 1 و جهت جریان از پایین به بالا، اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت X (عمود بر محور جریان) با عدد هارتمن 64/6، 129 و 194 به ترتیب 7/08، 8/28 و 8/76 درصد عدد ناسلت را بهبود بخشیده است.

    کلید واژگان: میکروکانال، انتقال حرارت جابهجایی ترکیبی، فلز مایع، چاه حرارتی، میدان مغناطیسی
    Abbas Molaei *, Ahmadreza Rahmati

    The most obvious feature of heat sinks is their ability to transfer heat and their cooling properties. In this research, a vertical single-channel active heat sink with Galinstan liquid metal fluid was used and the discretization of Navier Stokes equations was done using the second-order upwind finite volume method. Investigation of Mixed Convection heat transfer with Richardson numbers 0.45, 1 and 10 has been done in both directions of flow from top to bottom and flow direction from bottom to top and the effects of external magnetic field in two directions perpendicular to the flow axis have been investigated. The results showed that the flow direction from bottom to top with a Richardson number of 10 without the presence of a magnetic field improved the Nusselt number by 11.30% compared to the flow direction from top to bottom. With the Richardson number of 1 and the flow direction from bottom to top, the effect of applying the magnetic field in the Z direction (perpendicular to the current axis) with the Hartmann number of 129, 164.5, and 194, respectively, is 11.29, 13.63, and 15.88 percent of the Nusselt number has been improved. With the Richardson number of 1 and the flow direction from the bottom to the top, the effect of applying the magnetic field in the X direction (perpendicular to the flow axis) with the Hartmann number of 64.6, 129 and 194, respectively, is 7.08, 8.28 and 8.76% of the Nusselt number has improved.

    Keywords: Microchannel, Mixed Convection Heat Transfer, Liquid Metal, Heat Sink, Magnetic Field
  • احمدرضا رحمتی*، محمد رنجبر
    در کار حاضر مبدل حرارتی پوسته و لوله با درصد برش بافل و تعداد گذر لوله مختلف در چهار حالت متفاوت (استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز، استفاده از سیال آب سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز، استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم با کسر حجمی 1/0، 2/0، 3/0، 4/0 و 5/0 درصد در سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی بدون وجود آشفته ساز و همچنین استفاده از نانو سیال آب- اکسید آلومینیوم سمت پوسته و لوله حاوی گاز دی اکسید کربن فوق بحرانی با وجود آشفته ساز) با استفاده از نرم افزار HTRI مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهدکه بیشترین مقدار ضریب انتقال حرارت سمت پوسته و درنتیجه راندمان حرارتی مناسب مربوط به حالتی است که برش بافل 30 درصد باشد. از طرفی با افزایش غلظت نانو سیال افت فشار سمت پوسته 48/4 تا 66/5 درصد افزایش پیدا می کند. همچنین نتایج نشان می دهد که استفاده از آشفته ساز میکروفین مناسب تر از نوار تابیده بوده و استفاده از آشفته ساز میکروفین ضریب انتقال حرارت سمت پوسته را 76/5 تا 77/12درصد نسبت به استفاده از آشفته ساز نوارتابیده افزایش می دهد. همچنین ضریب انتقال حرارت سمت لوله را به ترتیب به طور میانگین 62 و 78 درصد نسبت به حالت بدون آشفته ساز افزایش می دهد.
    کلید واژگان: مبدل حرارتی پوسته و لوله، آشفته ساز نوارتابیده، آشفته ساز میکروفین، نانوسیال، HTRI
    Ahmad Reza Rahmati *, Mohammad Ranjbar
    the shell and tube heat exchanger with the percentage of baffle cutting and the number of different tube passes in four different modes (use of water fluid on the shell side and tube containing supercritical carbon dioxide gas without the presence of turbulator, use of water fluid on the shell side and tube containing supercritical carbon dioxide gas with the presence of turbulator, the use of water-aluminum oxide nanofluid on the side of the shell and tube containing supercritical carbon dioxide gas without the presence of turbulator and also the use of water-aluminum oxide nanofluid on the side of the shell and tube containing supercritical carbon dioxide gas with the presence of an turbulator) are studied using HTRI software. The results show that the highest value of the heat transfer coefficient on the shell side and, as a result, the appropriate thermal efficiency is related to the case where the baffle cut is 30%. On the other hand, with the increase in nanofluid concentration, the pressure drop on the shell side increases from 4.48 to 5.66%. the results show that the use of a microfin turbulator is more suitable than a twisted tape turbulator and the use of a microfin turbulator increases the heat transfer coefficient on the shell side by 5.76 to 12.77% compared to the use of a twisted tape turbulator. Also, it increases the heat transfer coefficient of the pipe side by 62 and 78% on average, respectively, compared to the case without the turbulator.
    Keywords: Shell, Tube Heat Exchanger, Twisted Tape & Microfin Turbulator, Nanofluids, HTRI
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی
    میدان مغناطیسی قوی، روش جدیدی برای انتقال حرارت با شار حرارتی بالا ارایه می دهد. یک شبیه سازی عددی برای یک چاه حرارتی با شار حرارتی بالا تحت یک میدان مغناطیسی یکنواخت خارجی در سه جهت متفاوت برای بررسی میدان جریان و انتقال حرارت جابه جایی بین فلز مایع و سطوح گرم استفاده شده است. به دلیل بالا بودن چگالی و ضریب رسانش حرارتی و الکتریکی فلز مایع گالینستن، به عنوان سیال کار استفاده شده است. حذف گسسته سازی معادلات ناویر استوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y و Z (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی با عدد هارتمن 88، ضریب انتقال حرارت جابه جایی را به ترتیب 15 و 8 درصد بهبود می بخشد. بهترین بازدهی جهت افزایش انتقال حرارت، با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به دست آورده شد. با اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 11/9 درصد، عدد هارتمن 88، 15 درصد و با عدد هارتمن 132، 17/7 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. با اعمال میدان مغناطیسی در راستای Z به چاه حرارتی، ضریب انتقال حرارت جابه جایی با عدد هارتمن 44، 4/3 درصد، عدد هارتمن 88، 8 درصد، عدد هارتمن 132، 11/4درصد و عدد هارتمن 330، 22/1 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر افزایشی شده است. همچنین نتایج نشان می دهد اثر اعمال میدان مغناطیسی عمود بر محور جریان سبب افزایش گرادیان سرعت شده، در نتیجه افت فشار و ضریب اصطکاک چاه حرارتی افزایشی شده اند.
    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری، میدان مغناطیسی، فلز مایع، چاه حرارتی، میکروکانال
    A. R. Rahmati *, A. Molaei
    A strong magnetic field provides a new method of heat transfer with high heat flux. A numerical simulation for a heat sink with high heat flux under an external uniform magnetic field in three different directions is used to investigate the flow field and displacement heat transfer between liquid metal and hot surfaces. Due to its high density and large thermal and electrical conductivity coefficients, gallinsten liquid metal has been used as a working fluid. Discretization of the Navier-Stokes equations is performed by the upstream second-order finite volume method. The results show that the effect of applying a magnetic field in the Y and Z directions (perpendicular to the flow axis) on the heat sink with a Hartmann number of 88, improves the displacement heat transfer coefficient by 15% and 8%, respectively. The best efficiency in increasing the heat transfer was obtained by applying the magnetic field in the Y direction. By applying the magnetic field in the Y direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 11.9% for Hartman number of 44, 15% for Hartman number of 88, and 17.7% for Hartman number of 132, compared to zero Hartman number. By applying the magnetic field in Z direction to the heat sink, the displacement heat transfer coefficient was increased by 4.3% for Hartmann number of 44, 8% for Hartmann number of 88, 11.4% for Hartmann number of 132 and 22.1% for Hartmann number of 330, compared to Hartmann number of zero. Also, the results show that the effect of applying a magnetic field perpendicular to the flow axis has increased the velocity gradient. As a result, the pressure drop and friction coefficient of the heat sink have increased.
    Keywords: Forced convection heat transfer, magnetic field, liquid metal, Heat Sink, microchannel
  • احمدرضا رحمتی*، عباس ملایی

    افزایش نرخ انتقال حرارت در صنایع مختلف به جهت بهبود کارایی تجهیزات، جلوگیری از آسیب به قطعات و کاهش هزینه، از بحث های ضروری در صنعت است. از جمله راه حل های افزایش انتقال حرارت، استفاده از چاه های حرارتی فعال می باشد. در این پژوهش از یک چاه حرارتی فعال با سیال فلز مایع گالینستن استفاده شده و گسسته سازی معادلات ناویراستوکس به روش حجم محدود مرتبه دوم بالادست انجام شده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y (عمود بر محور جریان) به چاه حرارتی، سبب به وجودآمدن نیرویی در خلاف جهت حرکت جریان به نام نیروی لورنتز شده که توزیع سرعت M شکل را باعث شده است. باتوجه به شرط مرزی شار ثابت، افزایش سرعت جریان در مجاورت دیواره ها سبب کاهش دمای سطوح و بهبود انتقال حرارت شده است. نتایج نشان دادند اثر اعمال میدان مغناطیسی خارجی یکنواخت در دو راستای Y و X با عدد هارتمن 517، عدد ناسلت را به ترتیب 38 و 13 درصد نسبت به عدد هارتمن صفر بهبود بخشیده است. اثر اعمال میدان مغناطیسی در جهت Y به چاه حرارتی با عدد هارتمن 517، 38 درصد، عدد هارتمن 258، 22 درصد و عدد هارتمن 129، 13 درصد انتقال حرارت را بهبود داده است.

    کلید واژگان: انتقال حرارت جابه جایی اجباری، میدان مغناطیسی، فلز مایع، چاه حرارتی، میکروکانال
    AhmadReza Rahmati *, Abbas Molaei

    Increasing the heat transfer rate in various industries in order to improve the efficiency of equipment, prevent damage to parts and reduce costs is one of the essential discussions in the industry. One of the solutions to increase heat transfer is the use of active heat sink. In this research, an active heat sink with Galinsten liquid metal fluid was used and the discretization of Navier-stokes equations was done using the second order upstream finite volume method. The effect of applying the magnetic field in the Y direction (perpendicular to the flow axis) to the heat sink has caused the creation of a force against the flow direction called the Lorentz force, which has caused the M-shaped velocity distribution. According to the constant flux boundary condition, increasing the flow velocity in the vicinity of the walls has caused the surface temperature to decrease and the heat transfer to improve. The results showed that the effect of applying a uniform external magnetic field in both Y and X directions with a Hartmann number of 517 improved the Nusselt number by 38% and 13%, respectively, compared to a Hartmann number of zero. The effect of applying a magnetic field in the Y direction to the heat well with a Hartmann number of 517, 38%, Hartmann number of 258, 22% and Hartmann number of 129, 13% has improved the heat transfer.

    Keywords: Forced convection heat transfer, Magnetic Field, liquid metal, Heat sink, Microchannel
  • منصور احمدی پیرلو*، امیرحمزه فرج الهی، محسن رستمی، احمدرضا رحمتی، سید عسکری مهدوی

    هضم بی هوازی (AD: Anaerobic Digestion) یک فرآیند جایگزین برای تصفیه پسماندهای آلی است که تولید انرژی بصورت بیوگاز را امکان پذیر می کند. علاوه بر این، حجم کل پسماندهایی که به محل های دفن انتقال داده می شود کاهش می یابد و در نتیجه طول عمر محل های دفن پسماند افزایش می یابد. با در نظر گرفتن منابع مختلف ضایعات آلی، ضایعات مواد غذایی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا مقادیر زیادی تولید و دفن می شود. برای این منظور، هضم مشترک پسماند مواد غذایی و ضایعات سبز با شش نسبت اختلاط مواد اولیه برای ارزیابی تولید بیوگاز انجام شد. افزایش درصد ضایعات سبز در سوبسترا منجر به افزایش عملکرد متان شد. بالاترین تولید بیوگاز در نسبت پسماند مواد غذایی و ضایعات سبز 50:50 تعیین شد. حدود 90 درصد عملکرد متان پس از 21 روز هضم، با عملکرد کل متان 425 میلی لیتر بر گرم VS به دست آمد. بر اساس نسبت ترجیحی، اثر درصد جامدات کل (TS: Total Solids) بر هضم مشترک پسماند مواد غذایی و ضایعات سبز در محدوده 5 تا 25 درصد TS ارزیابی شد. نتایج نشان داد که عملکرد متان از هضم بی هوازی با جامدات بالا (HS-AD: High-Solids AD) (15 تا 20 درصد TS) بیشتر از خروجی هضم بی هوازی مایع (L-AD: Liquid AD) (5 تا 10 درصد TS) بود، در حالی که با افزایش بیشتر محتوای TS به 25 درصد، عملکرد متانوژنزها را مختل کرد. این بازدارندگی ممکن است به دلیل بارگذاری بیش از حد بار آلی و به تشکیل آمونیاک اضافی منجر شود.

    کلید واژگان: جامدات کل، ضایعات لیگنوسلولزی، متان، نسبت اختلاط، هضم بی هوازی
    Mansour Ahmadi-Pirlou *, Amir Hamzeh Farjollahi, Mohsen Rostami, Ahmadreza Rahmati, Seyed Askari Mahdavi

    Anaerobic Digestion (AD) is an alternative process for the treatment of organic waste that enables the energy production in biogas. In addition, the total volume of waste transported to landfills decreases, thus increasing the lifespan of landfills. Considering the different sources of organic waste, food waste (FW) is of great importance because large quantities are produced and buried. For this purpose, co-digestion of FW and green waste (GW) with five mixing ratios of raw materials was performed to evaluate biogas production. Increasing the percentage of GW in the substrate led to increased methane yield. The highest biogas production was determined in the ratio of FW and GW 50:50. About 90% of methane yield was obtained after 21 days of digestion with a total yield of 425 ml/g VS. Based on the preferred ratio, the effect of total solids (TS) on co-digestion of FW and GW ranged from 5 to 25% TS. The results showed that the methane yield from digestion of high-solids AD (HS-AD) (15 to 20% TS) was higher than that of liquid AD (L-AD) (5-10% TS), while further increasing the TS content to 25%, disrupted the function of methanogenesis. This inhibition may be due to overloading of the organic charge and the formation of excess ammonia.

    Keywords: Anaerobic Digestion, Total Solids, Lignocellulosic Wastes, Methane, Mixing Ratio
  • احمدرضا رحمتی*، احسان کاشی

    در مقاله حاضر، یک مدل شبکه بولتزمن دوفازی با درنظر گرفتن نیروهای بین ذرات نانوسیال درنظر گرفته شده است. با درنظر گرفتن نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در یک محفظه به همراه تولید حرارت داخلی، انتقال حرارت جابه جایی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. برای فهمیدن مکانیزم بهبود انتقال حرارت در نانوسیالات در مقیاس ذرات، از روش شبکه بولتزمن به دلیل مزیت های منحصر به فردی که این روش دارد، استفاده شده است. با درنظر گرفتن یک مدل دوجزیی شبکه بولتزمن، بهبود انتقال حرارت نانوسیالات با درنظر گرفتن نیروهای موجود بین ذرات نانو و سیال پایه، بررسی شده است. تاثیر نیروهای بین ذرات، درصد حجمی نانوذرات (0-0/05)  و عدد رایلی داخلی و خارجی (106-103) در انتقال حرارت نانوسیال و پخش ذرات درون هندسه مورد نظر، بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت متوسط با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رایلی افزایش پیدا می کند. اضافه شدن تولید حرارت داخلی به سیال پایه یا نانوذرات به صورت جدا بررسی و مقایسه شده اند.  مشخص شد که درنظر گرفتن تولید حرارت داخلی در سیال پایه باعث تغییر بیشتری در میدان دما و درنظر گرفتن آن در نانوذرات باعث تغییر بیشتر در میدان جریان می شود.

    کلید واژگان: نانوسیال آب-اکسیدآلومینیوم، بهبود انتقال حرارت جابه جایی آزاد، تولید حرارت داخلی، شبیه سازی دو بعدی شبکه بولتزمن دوفازی
    A. R. Rahmati*, E. Kashai

    A two-phase lattice Boltzmann model considering the interaction forces of nanofluid has been developed in this paper. It is applied to investigate the flow and natural convection heat transfer of Al2O3–H2O nanofluid in an enclosure containing internal heat generation. To understand the heat transfer enhancement mechanism of the nanofluid flow from the particle level, the lattice Boltzmann method is used because of its mesoscopic feature and numerical advantages. By using a two-component lattice Boltzmann model, the heat transfer enhancement of the nanofluid is analyzed through incorporating the different forces acting on the nanoparticles and the base fluid . The effects of interaction forces, nanoparticle volume fractions (0.0-0.05), and internal and external Rayleigh numbers (103-106) on the nanoparticle distributions and heat transfer characteristics are investigated. The average Nusselt number increases with the increase of nanoparticle volume fraction and Rayleigh number. We also compared and analyzed adding internal heat generation on the nanoparticles and the base fluid separately, and it was found that by considering heat generation on the base fluid, it mostly affects the temperature field, and by considering that on nanoparticles, it mostly affects the stream field.

    Keywords: Al2O3–H2O Nanofluid, Free Convection Heat Transfer Enhancement, Internal Heat Generation, Two-Phase Two Dimensional Simulation of Lattice Boltzmann Method
  • پژمان رستگار راجعونی، احمدرضا رحمتی*

    به منظور شبیه سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می شود که دو تابع توزیع به منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی- چن- ژانگ و یک تابع توزیع به منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه سازی ناپایداری رایلی- تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان می دهد نتایج برنامه عددی نوشته شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه ور در یک سیال دیگر و به علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. بدین منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل در محیط های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل سازی حرکت قطره در اثر اختلاف پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک تر تقسیم می شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می شود

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، جریان چند فازی، میدان الکتریکی، تغییر شکل و تجزیه قطره، محیط متخلخل
    P. Rastegar Rajeouni, A. R. Rahmati*

    In order to simulate multiphase flow in the presence of dielectric current using the Lattice Boltzmann Method (LBM), three distribution functions are used, two of which for using the He-Chen-Zhang phase field model and one for solving the potential field. Initially, the ability of the code to apply surface tension was tested using the Laplace law and the drop release test. The results show that the present numerical program is capable of modeling well the regulated surface tension force. Then, the Rayleigh–Taylor instability simulation is used to evaluate the codechr('39')s ability in applying volume forces. The results by the developed numerical program are in good agreement with the numerical results in the references. In this study, for the first time, the effect of electric field on a droplet immersed in another fluid and the presence of droplet in a porous medium is investigated by LBM. For this purpose, first the droplet motion due to the potential difference in the porous and non-porous media is investigated. After modeling the droplet motion due to the potential difference, two electric fields areapplied to the droplet to reverse the droplet deformation. Through various tests, it is shown that at a given potential difference, the droplet breaks down after much deformation and is divided into smaller droplets. The decomposition of droplets in a pre-mixed emulsion is a common technique in the production of monodisperse droplets. The presence of monodisperse droplets in an emulsion improves the physical properties of polymer science experts.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Multiphase Flow, Electric Field, Droplet Deformation, break-up, Porous Media
  • احمدرضا رحمتی*، امیر عربی، علی غیبی
    در کار حاضر برای اولین بار با استفاده از روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف - محدود انتقال حرارت جا به جایی مغشوش نانوسیال درون محفظه مربعی شکل و کانال شبیه سازی شده و تاثیر عوامل مختلف از جمله عدد رایلی، کسر حجمی نانوسیال و عدد رینولدز بررسی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. جریان انتقال حرارت جابجایی طبیعی داخل حفره برای محدوده عدد رایلی 103 تا 1010 و محدوده کسر حجمی 0 تا 1 درصد بررسی شده است. جریان انتقال حرارت جابجایی اجباری داخل کانال برای محدوده عدد رینولدز 50 تا 3000 و محدوده کسر حجمی 0 تا 1 درصد بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف - محدود توانایی شبیه سازی جریان های مغشوش را در هندسه های مختلف دارد. همچنین نتایج نشان می دهد در انتقال حرارت جابجایی آزاد داخل حفره با افزایش عدد رایلی و افزایش کسر حجمی نانوذرات، نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد. در انتقال حرارت جابجایی اجباری داخل کانال، با افزایش عدد رینولدز و افزایش کسر حجمی نانوذرات نرخ انتقال حرارت افزایش می یابد.
    کلید واژگان: کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن مبتنی بر اختلاف-محدود، جریان مغشوش، انتقال حرارت، نانوسیال
    A.R. Rahmati *, A. Arabi, A. Gheibi
    In the present work, for the first time, using the finite - difference based lattice Boltzmann method, the convection heat transfer of the nanofluid in a cavity and channel is simulated. And also the effects of various factors such as Rayleigh number, nanofluid volume fraction and Reynolds number have been investigated. The Large Eddy Simulation (LES) method applied for modeling the turbulent flow. The natural convection heat transfer in the cavity for the Rayleigh range of 103 to 1010 and the volume fraction range of 0 to 1% has been evaluated. The forced convection heat transfer convection in the channel for the Reynolds number range of 50 to 3000 and the volume fraction range of 0 to 1% has been evaluated. The results show that the finite - difference based lattice Boltzmann method is able to simulate turbulent flows in different geometries. The results also show that natural convection heat transfer in the cavity, by enhancing Rayleigh number and the nanofluid volume fraction, the heat transfer rate increases. The forced convection heat transfer in the channel, enhancing the Reynolds number and enhancing the volume fraction of nanoparticles increases the heat transfer rate.
    Keywords: Finite - difference based lattice Boltzmann method, Turbulent Flow, Heat Transfer, Nanofluid
  • احمدرضا رحمتی*، بهروز آقایی

    در کار حاضر به بررسی عددی احتراق پودر زغال در یک محفظه احتراق استوانه ای و تحلیل پارامترهای عملکرد آن در شرایط پایا و در حضور انتقال حرارت تشعشعی پرداخته شده است. استفاده از سوخت های کمکی مانند پودر زغال و غیره در محفظه های احتراق به منظور افزایش بهره وری، کاهش هزینه های تولید و بالا بردن راندمان در اکثر نقاط دنیا استفاده می شود. پارامترهای عملکرد شامل درصد اکسیژن موجود در هوای دم (هوا با دما و فشار بالا) از 21-35 درصد، دمای هوای دم از 1000-1400 درجه سانتی گراد و دبی جرمی پودر زغال از 0.01-0.1 کیلوگرم بر ثانیه می باشد که اثر آن روی دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق بررسی شده است. مدل احتراق مورد استفاده، مدل احتراق اتلاف ادی می باشد، رژیم جریان مغشوش و مدل موردنظر k-ε استاندارد انتخاب گردیده است. همچنین برای شبیه سازی انتقال حرارت تشعشعی ناشی از گازهای داغ از مدل DO استفاده شده است. نتایج به صورت خطوط همدما، کانتورهای سرعت و نمودار تغییرات دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق ارایه شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش اکسیژن موجود در هوای دم و دمای هوای دم سبب افزایش دما و سرعت در خروجی محفظه احتراق می گردد و افزایش دبی جرمی پودر زغال کاهش دما و افزایش سرعت در خروجی را نتیجه می دهد.

    کلید واژگان: احتراق اتلاف ادی، پودر زغال، انتقال حرارت تشعشعی، محفظه احتراق استوانه ای، شبیه سازی عددی
  • محمد نعمتی، محمد سفید، احمدرضا رحمتی*
    چکیده در مقاله حاضر، اثر تغییر موقعیت منبع حرارتی بر انتقال حرارت نانوسیال تحت تاثیر میدان مغناطیسی درون کانال موج دار با دامنه و تعداد نوسان متغیر، به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. میدان مغناطیسی یکنواخت، عمود بر کانال اعمال شده است. نیمه ابتدایی دیواره بالایی کانال، موجی شکل با دامنه و تعداد نوسان متغیر در دمای ثابت سرد و نیمی از دیواره پایینی کانال با موقعیت متغیر، در دمای ثابت گرم قرار دارد. سایر دیواره ها نسبت به جرم و حرارت عایق شده اند. در این بررسی تاثیر پارامترهایی چون عدد رینولدز، کسر حجمی نانوذرات، عدد هارتمن، موقعیت قرارگیری دیواره گرم و دامنه و تعداد نوسان دیواره موج دار، مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که در یک موقعیت مشخص قرارگیری دیواره گرم، با افزایش سایر پارامترها ، عدد ناسلت متوسط افزایش می یابد. همچنین بیشترین میزان انتقال حرارت مربوط به حالتی است که دیواره گرم به ورودی کانال نزدیک تر است که به طور متوسط منجر به افزایش 20 درصدی عدد ناسلت متوسط می شود. بعلاوه تاثیر افزایش عدد هارتمن بر میزان انتقال حرارت، در حالتی که دیواره گرم به خروجی کانال نزدیک تر باشد، بیشتر است. افزایش درصد نانوذره، انتقال حرارت را افزایش می دهد و این تاثیر با کاهش عدد رینولدز، افزایش می یابد.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، نانوسیال، میدان مغناطیسی، کانال موجی، تغییر موقعیت دیواره گرم
    M. Nemati, M. Sefid, A.R. Rahmati *
    In this paper, the effect of changing position of heat source on nanofluid heat transfer under the influence of magnetic field in the wavy channel with variable amplitude and number of oscillations is investigated by Lattice Boltzmann Method. A uniform magnetic field is applied perpendicular to the channel. The first half of the upper channel wall, wavy form with the amplitude and number of variable oscillations at constant cold temperature, and the half of the bottom channel with variable position, are at constant hot temperature. Other walls are insulated for heat and mass. In this study, the effect of parameters such as Reynolds number, nanoparticle volume fraction, Hartmann number, hot wall position and amplitude and number of wavy wall oscillations were evaluated. The results show that at a specific position location of the hot wall, the average Nusselt number increases with the increase of other parameters. The highest heat transfer also occurs when the hot wall is closer to the channel inlet that results in an average 20% increase in the Nusselt number. The effect of increasing the Hartmann number on heat transfer is greater when the hot wall is closer to the channel outlet. Increasing the percentage of nanoparticles increases heat transfer and this effect increases with decreasing Reynolds number.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Nanofluid, Magnetic Field, Wavy channel, Changing the position of the hot wall
  • محمد نعمتی*، محمد سفید، احمدرضا رحمتی

    در کار حاضر، اثر میدان مغناطیسی بر انتقال حرارت جابجایی طبیعی با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. دیواره عمودی سمت چپ محفظه در دمای ثابت گرم و دیواره عمودی سمت راست محفظه دارای سه شرط مرزی دمایی مختلف (1- دمای ثابت سرد، 2- دمای خطی و 3-دمای ثابت گرم) است. دو دیواره دیگر محفظه در دمای ثابت سرد قرار دارند. مانعی لوزی شکل که در مرکز محفظه قرار دارد در چهار حالت مختلف (1- سرد، 2- رسانا، 3- آدیاباتیک و 4- گرم) بررسی می شود. همچنین دیواره پایینی محفظه در سه شیب متفاوت مورد ارزیابی قرار می گیرد. تاثیر پارامترهای عدد رایلی، عدد هارتمن، شیب دیواره، شرط مرزی دمایی مختلف دیواره و مانع لوزی شکل، بر روی انتقال حرارت جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با ثابت ماندن تمامی پارامترها، افزایش شیب دیواره و عدد رایلی منجر به افزایش انتقال حرارت می شود. با تغییر شرایط مرزی دمایی دیواره ها و مانع می توان بر روی میزان انتقال حرارت تاثیرگذار بود. بعلاوه افزایش قدرت میدان مغناطیسی سبب کاهش عدد ناسلت متوسط می شود که این تاثیر در شرایط مختلف، متفاوت است.

    کلید واژگان: جابجایی طبیعی، روش شبکه بولتزمن، شرط مرزی دمایی مختلف، شیب دبواره متفاوت، میدان مغناطیسی
    Mohammad Nemati *, Mohammad Sefid, AhmadReza Rahmati

    In this article, the magnetic field effect on the natural convection heat transfer is simulated via LBM. The vertical wall of the left side of the cavity is at a constant hot temperature, while the vertical wall of the right side of the cavity has three different temperature boundary conditions, 1) constant cold temperature, 2) linear temperature and 3) constant hot temperature. A lozenge-shaped obstacle located in the center of the cavity is examined in four different modes, 1) cold, 2) conducting, 3) adiabatic, and 4) hot. The bottom wall of the cavity is also evaluated in three different slopes. The results show that increasing the slope of the wall and the Rayleigh number by unchanged all the parameters leads to an increase in heat transfer. Also, changing the boundary temperature of the walls and the obstacle can affect the amount of heat transfer. In addition, increasing the strength of the magnetic field reduces the average Nusselt number, which differs in different conditions.

    Keywords: Natural convection, lattice boltzmann method, Various temperature boundary condition, Wall slope different, magnetic field
  • احمدرضا رحمتی*، فرزاد چیت سازی، مهدی رئیس زاده
    در این پژوهش مقایسه انتقال حرارت مبدل حرارتی لوله مارپیچ و لوله مستقیم با استفاده از نانو سیال هیبریدی در جریان مغشوش به صورت تجربی پرداخته شده است. نانو سیال مورد استفاده در این پژوهش متشکل از مخلوط نانو ذره اکسید تیتانیوم، اکسید سیلیسیم و اکسید منیزیم با قطر متوسط (30-20 نانومتر) در سیال پایه آب در محدوده دمایی بین 60-30 درجه سانتی گراد می باشد. نانو ذرات در محدوده کسرهای حجمی 25/0، 5/0، 75/0و 1 درصد استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد که عدد ناسلت، با افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی در لوله مارپیج نسبت به لوله مستقیم به طور متوسط %6/6 درصد افزایش پیدا کرد. همچنین نتایج که به صورت اختلاف دما گزارش شده است، استفاده از نانو ذرات مذکور در لوله مارپیچ نسبت به لوله مستقیم در کسر حجمی %25/0 و دمای60 درجه سانتی گراد %6/37 افزایش دارد. درصد افزایش اختلاف دمای بهینه نانوسیال هیبریدی در لوله مارپیچ در کسر حجمی %25/0 و دمای 60 درجه سانتی گراد می باشد که نسبت به سیال پایه افزایش 10 درصدی و در لوله مستقیم در کسر حجمی %75/0 و دمای 60 درجه سانتی گراد نسبت به سیال پایه باعث افزایش 6 درصدی اختلاف دما می شود.
    کلید واژگان: نانوسیال هیبریدی، مبدل حرارتی، لوله مارپیچ، لوله مستقیم، انتقال حرارت
    A.R. Rahmati *, F. Chitsazi, M. Reiszadeh
    In this study, the comparison of the heat transfer of heat exchanger of the spiral tube and the direct pipe using the hybrid nanofluid in the turbulent flow has been empirically investigated.The nano fluid used in this study consists of a mixture of titanium oxide, silicon oxide and magnesium oxide with a medium diameter (20-30 nm) in a base water fluid at a temperature range of 60 to 30 ° C. Nanoparticles have been used in the volume fractions range of 0.25, 0.5, 0.75 and 1%.The results showed that the Nusselt number increased by increasing the Reynolds number and the concentration in the spiral tube compared to the direct tube by 6.6% on average. Also, the results are reported as temperature difference, the use of nanoparticles in the spiral tube is higher than the direct tube in the volume fraction of 0.25% and the temperature of 60 ° C, 37.6%. The percentage increase in the optimal temperature difference of the hybrid nano fluid in the spiral tube in the volume fraction is 0.25% and 60 ° C, which is 10% higher than the base fluid and in the direct tube in the volume fraction of 0.75% and 60 ° C Compared to the base fluid, the temperature difference is increased by 6%.
    Keywords: Hybrid Nano fluid, Heat exchanger, Spiral Tube, Direct Tube, Heat Transfer
  • احمدرضا رحمتی*، مجتبی سپهرنیا

    در کار حاضر، برای اولین بار، جریان گاز هلیم در یک چاه گرمایی آلومینیومی با میکروکانال های مستطیلی شکل، با لحاظ کردن انتقال حرارت توامان در بخش سیال و جامد و در نظر گرفتن شرط مرزی سرعت لغزشی و پرش دمایی، مورد بررسی عددی قرار گرفته است. در این پژوهش جریان گاز در محدوده عدد نادسن 006/0<Kn<048/0و با اعمال شار حرارتی 500 وات بر مترمربع به کف چاه درنظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر جریان با استفاده از طرح بالا دست مرتبه دوم گسسته سازی شده و به کمک الگوریتم کاپلد در نرم افزار تجاری انسیس-فلوئنت حل شده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش نسبت فشار ورودی به خروجی عدد نادسن ورودی و محلی کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی عدد پوازی محلی کاهش می یابد. اضافه براین، با افزایش عدد نادسن ورودی (کاهش نسبت فشار) عدد ناسلت متوسط ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد؛ در این خصوص با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 024/0 عدد ناسلت متوسط 40/54% کاهش و با افزایش عدد نادسن از 024/0 به 048/0 عدد ناسلت متوسط 42/5% افزایش می یابد. با افزایش عدد نادسن مقاومت حرارتی پیوسته افزایش می یابد به طوری که با افزایش عدد نادسن از 006/0 به 048/0 مقاومت حرارتی 34/966% افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد نادسن ورودی، اثرات لغزش جریان افزوده شده و ضرایب لغزش و پرش دما افزایش می یابد.

    کلید واژگان: گاز هلیم، چاه گرمایی، میکروکانال، عدد ناسلت، عدد نادسن
    Ahmad Reza Rahmati *, Mojtaba Sepehrnia

    In present work, for the first time, gas flow with considering slip velocity and temperature jump boundary condition is studied in a heat sink consisting rectangular fins and microchannels with calculating conjugated heat transfer.In this paper, helium gas flow with Knudsen number between 0.048 to 0.06 has been studied. Heat flux applied to the bottom of aluminum heat sink is 500W/m2. The governing equation for fluid flow has been discretized using second order upwind method and solved with using Coupled algorithm in Ansys-Fluent commercial software.Results show that inlet and local Knudsen numbers decrease with increasing pressure ratio and also local Poiseuille number decreases with increasing inlet Knudsen number. Also with increasing inlet Knudsen number (reduction of pressure ratio), first the average Nusselt number decreases and then increases.In this case, the average Nuselt number decreases about 54.4% with increasing Knudsen number from 0.006 to 0.024 and the average Nusselt number increases with increasing Knudsen number from 0.024 to 0.048.With increasing Knudsen number, thermal resistance increases continuously. The results show that with increasing inlet Knudsen number, slip effects are pronounced and slip and jump temperature coefficients increase.

    Keywords: Helium gas, Heat sink, Microchannel, Nusselt number, Knudsen number
  • رامین احسانی، احمدرضا رحمتی*

    انسداد رگ ها عامل حدود 35% از مرگ و میر سالیانه در کشورهای توسعه یافته است. این انسداد می تواند زمانی روی دهد که در بخش سرخرگی دستگاه گردش خون، یک فاز دوم موجود در جریان (مانند حباب های هوا یا کپسول های حاوی دارو) با ذره ای که آن هم منشا خارجی دارد، برخورد نماید. در مقاله حاضر، تاثیر برخی از مهم ترین پارامترهای موثر بر زمان انسداد کامل یک کانال که در آن یک ذره با فاز دوم در حال حرکت داخل فاز اصلی برخورد می کند، با استفاده از روش شبکه بولتزمن و با برنامه نویسی به زبان فرترن90 مورد بررسی قرار گرفته است. سعی شده تا با ایجاد هندسه مشابه و تغییر پارامترهای هندسی و فیزیکی، محیطی شبیه به آنچه ممکن است در یک رگ کوچک اتفاق افتد، شبیه سازی شود. بررسی حاضر از یک روش عددی شبکه بولتزمن با دو تابع توزیع که توسط لی و لین برای شبیه سازی یک جریان دوفازی معرفی شده، در کنار روش مرز غوطه ور استفاده می کند. مشخص شد که تغییرات کوچک عدد کاپیلاری تاثیر قابل توجهی بر رفتار برهمکنش میان فاز دوم و ذره نمی گذارد؛ اما نسبت اندازه ذره به عرض کانال می تواند بر زمان انسداد کامل کانال تاثیر گذاشته و در واقع با افزایش اندازه ذره، زمان انسداد کامل نیز افزایش پیدا کند. نسبت اندازه اولیه فاز دوم به اندازه ذره از بالاترین اهمیت در تعیین زمان انسداد کامل کانال برخوردار است.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، روش مرز غوطه ور، روش لی و لین، برهمکنش جریان دوفازی با ذره
    R. Ehsani, A. Rahmati*

    Atherosclerosis is responsible for almost 35% of annual deaths in developed countries. The disease could be due to an artery blockage by the interaction of an externally second phase (air bubbles, medicine carrying capsules) with a particle which is entered to the bloodstream. The effect of some most important affecting parameters on the blockage time of a microchannel due to the impact of a particle and a second moving second phase is investigated using lattice Boltzmann method and with programming Fortran90. The authors tried to mimic the physic of the flow of a small artery by generating the same geometry and changing geometrical and physical parameters. Lee and Lin Lattice Boltzmann multi-phase model is used beside the immersed boundary method. It is investigated the small changes in Capillary flow has no meaningful effect on the interaction of second phase and particle. But, the ratio of particle size to the channel width affects the blockage time in the microchannel. In fact, the blockage time will increase by an increase in the size of the particle. The initial size of the second phase to particle size ratio has the highest effect on the blockage time.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Immersed Boundary Method, Lee, Lin Method, Two-Phase Flow-Particle Interaction
  • احمدرضا رحمتی*، علی اکبر طاهری

    در کار حاضر انتقال حرارت جابجایی طبیعی نانوسیال اطراف مانع گرم درون یک محفظه مربعی با دیواره های چپ و راست سرد، بالا عایق و پایین گرم با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی می شود. جریان، آرام و تراکم ناپذیر و نانوسیال مورد مطالعه آب- اکسید تیتانیم است، برای محاسبه سرعت جریان و دمای سیال از مدل شبکهD2Q9 استفاده می شود. بررسی انتقال حرارت جابجایی نانوسیال اطراف مانع گرم درون یک محفظه مربعی و تاثیر عدد رایلی، کسرحجمی نانوسیال، ابعاد مانع، ابعاد محفظه، تغییر مدل محاسبه ضریب لزجت و ضریب هدایت حرارتی و شکل نانوذره بر عدد ناسلت از اهداف این تحقیق می باشد و برای اولین بار در این تحقیق انجام شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رایلی و کسر حجمی، متوسط عدد ناسلت افزایش می یابد. با اضافه شدن ابعاد مانع تا نصف ابعاد محفظه، متوسط عدد ناسلت افزایش یافته، سپس تا 7/0 ابعاد محفظه، کم می شود. درحالت8/0 ابعاد محفظه ایجاد گردابه ها باعث افزایش انتقال حرارت می شود. انتقال حرارت با دو برابر شدن عرض مانع نسبت به وقتی که طول مانع دو برابر شود بهتر است. با دو برابر شدن طول محفظه متوسط عدد ناسلت به شدت افزایش می یابد و با دو برابر شدن عرض محفظه به شدت کاهش می یابد، متوسط عدد ناسلت در مدل بریکمن بیشتر از مدل وانگ است و در هر دو مدل ماکسول- گارنت و همیلتون- کروزر درصورتی که نسبت سطح برابر یک باشد با هم برابر است. با کم شدن نسبت سطح متوسط عدد ناسلت زیاد می شود.

    کلید واژگان: جابجایی طبیعی، نانوسیال، ضریب لزجت، ضریب هدایت حرارتی، روش شبکه بولتزمن
    Ahmad Reza Rahmati *, Ali Akbar Tahery

    In this paper natural convection of nanofluid around a hot obstacle simulates in a square cavity with east and west cool walls and an adiabatic wall in north and a hot wall in south by Lattice Boltzmann Method. Flow is quiet and non-compressible and nanofluid is water-Tio2. We use D2Q9 LBM for velocity and fluid temperature. The purpose of this study is investigation of heat transfer around a hot obstacle in a square cavity and the effect of Rayleigh number, obstacle dimension, volume fraction of nanofluid, cavity dimensions, surface ratio and various models of computing heat transfer conductivity coefficient and viscosity coefficient on Nusselt number. This investigat is done for the first time. The results show that, by increasing of Rayleigh number and volume fraction, average of Nusselt number will increase. The average of Nusselt number will increase when obstacle dimensions increase to 0.5L but it will decrease when the obstacle dimensions increase to 0.7L. Vortexes will create in 0.8L and it causes to increase of heat transfer. By reduplicating the obstacle width heat transfer is better than reduplicating the obstacle length. The average of Nusselt number increases by increasing of cavity’s length and it will decrease by increasing of cavity’s wide. All results are equal in Hamilton-crosser and Maxwell- Garnett model when the surface ratio is one. But heat transfer will increase by decreasing surface ratio. The average of Nusselt Number in Wang model is less than Nusselt Number in Brinkman model.

    Keywords: Natural convection, Nanofluid, viscosity coefficient, conductivity coefficient, Lattice Boltzmann Method
  • احمدرضا رحمتی*، سینا نیازی

    در این تحقیق برنامه های کامپیوتری بر مبنای روش های بولتزمن شبک ه ای با ضریب تخفیف منفرد، چندتایی و انتروپی توسعه داده شده اند که قابلیت شبیه سازی میکرو جریان های هم دمای دو بعدی در یک حفره و یک کانال در اعداد نادسن مختلف را دارا می باشند. این برنامه ها می توانند جریان گاز را در رژیم لغزشی و تا حدودی رژیم گذار شبیه سازی کنند. در این برنامه ها برای شبیه سازی میکرو جریان ها، از شرایط مرزی پخش مولکولی و روش ترکیبی کمانه کردن و آینه ای برای در نظر گرفتن لغزش روی دیواره ها استفاده شده است. همچنین برای محاسبه ی ضریب تخفیف روش های بولتزمن شبک ه ای، از مرتبط کردن آن به عدد نادسن استفاده شده است. سپس با تحلیل و بررسی نتایج شبیه سازی ها، به مقایسه ی روش های بولتزمن شبک ه ای مختلف در شبیه سازی جریان های در ابعاد میکرو پرداخته شده است. با مقایسه ی نتایج شبیه سازی های عددی به دست آمده در این کار با نتایج دیگران در سایر مقالات، اعتبار و صحت برنامه های کامپیوتری و دقت جواب ها مورد بررسی قرار گرفته که کارآمدی روش های بولتزمن شبک ه ای مختلف در شبیه سازی جریان در هندسه های در مقیاس میکرو را نشان می دهد.

    کلید واژگان: روش بولتزمن شبکه ای، ضریب تخفیف، عدد نادسن، میکرو حفره، میکرو کانال
  • احمدرضا رحمتی*، محمد نعمتی

    چکیده در کار حاضر، برای اولین بار، جابجایی طبیعی نانوسیال درون محفظه متوازی الاضلاع شکل با دو مانع مثلثی با شرایط مرزی دمایی متفاوت در حضور میدان مغناطیسی با روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. در شبیه سازی صورت گرفته میدان سرعت و دما با حل همزمان معادلات روش شبکه بولتزمن برای توابع توزیع سرعت و دما محاسبه شده است. تاثیر عوامل مختلفی چون عدد رایلی (103-105)، عدد هارتمن (0-90)، کسر حجمی نانوذرات (05/0-0) و شرایط مرزی دمایی متفاوت موانع مثلثی بر روی جابجایی طبیعی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد افزایش عدد رایلی منجر به افزایش میزان انتقال حرارت می شود.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، جابجایی طبیعی، نانوسیال، میدان مغناطیسی، محفظه متوازی الاضلاع شکل
    A.R.Rahmati*, M. Nemati

    In this paper, for the first time, natural convection heat transfer of a nanofluid in the presence of a uniform magnetic field inside a parallelogram shaped cavity with two triangular obstacles with different boundary conditions is simulated by using lattice Boltzmann method. The right vertical wall of the cavity is assumed to be adiabatic and the inclined walls are kept at constant cold temperature, while the left vertical walls are kept at constant hot temperature. The flow and temperature field is calculated by solving lattice Boltzmann equations for velocity and temperature distribution functions simultaneously. D2Q9 lattice arrangement for each distribution function is used. The results have been validated with available results in the literature. The effects of different parameters such as Rayleigh number (103-105), Hartmann number (0-90), nanoparticle volume fraction (0-0.05) and different boundary conditions at triangular obstacles on natural heat convective heat transfer are investigated. The results show that, at a constant Rayleigh and Hartmann number, the average Nusselt number takes its maximum and minimum value when the triangular obstacles are kept at constant cold and hot temperatures, respectively. For all cases, it is found that the average Nusselt number increases with enhancement of Rayleigh number. Also, increasing of Hartman number decreases the flow velocity and heat transfer rate. Furthermore, increase of volume fraction of nano particles enhances heat transfer rate, however its changes for different Rayleigh and Hartman numbers are not the same.

    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Natural convection, nanofluid, Magnetic field, Parallelogram shaped Cavity
  • احمدرضا رحمتی*، محمد دریکوند، آرمین امامی فر
    در کار حاضر تاثیر مبرد بر ضریب عملکرد یک سیکل تبرید تراکمی دو مرحله ای دارای مخزن تفکیک مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور برای فشار میانی مقدار ثابت 600 کیلوپاسکال در نظر گرفته شده است که بر اساس آن فشار خروجی کمپرسور 1 تعیین می شود. برای محاسبه ضریب عملکرد سیکل، دمای اواپراتور 238.15، 244.15 و 248.15 کلوین و فشار کندانسور 700، 900، 1200، 1500 و 1800 کیلوپاسکال در نظر گرفته شده است. در این سیکل هفت نوع مبرد مختلف مطالعه شده و با توجه به ضریب عملکرد و همچنین با لحاظ اثرهای زیست محیطی و کار کمپرسورها، مبرد بهینه انتخاب و معرفی می شود. نتایج نشان می دهد که مبردR125 دارای بهترین ضریب عملکرد تا فشار 1500 کیلوپاسکال است، با این حال با توجه به کار کمپرسورها و ضریب عملکرد سیکل، استفاده از مبردهای R717 و R290 مناسب به نظر می رسد. استفاده از مبرد R 717 با توجه ضریب های پتانسیل گرمایش زمین و تخریب لایه ازن، از نظر زیست محیطی مناسب است. از دیدگاه ضریب عملکرد، کار مصرفی کمپرسورها و اثرهای زیست محیطی استفاده از مبرد R 717 توصیه می شود.
    کلید واژگان: ضریب پتانسیل گرمایش، ضریب تخریب لایه ازن، مبرد بهینه، سیکل تبرید دو مرحله ای، مخزن تفکیک
  • احمدرضا رحمتی*، امین نجار نظامی
    در سال های اخیر با توجه به نیاز به منابع انرژی ارزان قیمت و نامحدود، انرژی های تجدید پذیر مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. از انواع انرژی های تجدید پذیر و نامحدود می توان به انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی اشاره نمود که این انرژی ها در بیشتر مناطق دنیا از جمله کشور ایران در دسترس هستند. در کار حاضر، در نظر است که با استفاده همزمان از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی، گرمایش گلخانه ای واقع در شهر رشت در چهار ماه سرد سال انجام شود و فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی در این چهار ماه مورد ارزیابی قرار گیرد و در نهایت مقادیر تغییر این پارامترها با دمای آب ورودی به مبدل زمین گرمایی و دمای محیط بررسی گردد. به این منظور، با در نظر گرفتن یک سیکل ترمودینامیکی مناسب که از انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی به عنوان منبع گرما برای گرمایش گلخانه استفاده می کند و بررسی قوانین اول و دوم ترمودینامیک روی این سیکل (آنالیز انرژی و اگزرژی سیستم)، مقادیر فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی در چهار ماه سرد سال بدست می آیند. نتایج نشان می-دهند که فاکتور عملکرد در ماه های ژانویه، فوریه، مارس و دسامبر به ترتیب برابر 048/3، 050/3، 136/4 و 205/4 و بازده اگزرژی نیز به ترتیب 00/78%، 01/78%، 58/78% و 62/78% بدست آمدند. همچنین با بررسی تاثیر دمای آب ورودی به مبدل زمین گرمایی روی فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی، مشخص شد که با افزایش این پارامتر، فاکتور عملکرد و بازدهی اگزرژی افزایش می یابد.
    کلید واژگان: انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی، پمپ حرارتی زمین گرمایی، فاکتور عملکرد، بازدهی اگزرژی
  • احمدرضا رحمتی*، محسن درودی
    چکیده در کار حاضر به شبیه سازی جریان هوا و انتقال حرارت درون خیابان های باریک و عمیق شهری در اصفهان پرداخته شده و مسیر حرکت جریان و تبادلات حراتی بین دیواره های درون آن بررسی شده است. محاسبات برای ساعت 10 صبح و برای روز اول از ماه های آوریل، جولای، اکتبر و ژانویه در نظر گرفته شد. بدین منظور از روش دینامیک سیالات محاسباتی و شبیه سازی توسط نرم افزار تجاری انسیس فلوئنت استفاده و مشخصه‏های دینامیکی جریان هوا و انتقال حرارت به دست آورده شد. نتایج بررسی توزیع دما روی دیواره های پشت به باد، رو به باد و کف خیابان نشان داد که روند تغییرات دمای کف خیابان در ماه های مختلف یکسان است. علاوه بر این در تمامی ساعت ها و ماه های مورد بررسی در کار حاضر، انتقال حرارت جابجایی طبیعی برای جریان سیال در برابر جابجایی اجباری ناچیز بوده و عمده حرکت جریان سیال به واسطه سرعت باد در عرض خیابا ن ها است. واژه های کلیدی خیابان های باریک و عمیق شهری، تشعشع، انتقال حرارت، شبیه سازی عددی.
    کلید واژگان: خیابان های باریک و عمیق شهری، تشعشع، انتقال حرارت، شبیه سازی عددی
  • احمدرضا رحمتی*، سید عبدالمهدی هاشمی، محمد صابر خسروی
    در سال های اخیر با توجه به گسترش روز افزون کاربرد احتراق در سیستم های میکروالکترومکانیکی جهت تولید نیروی پیشران در ابعاد میکرو، فرآیند احتراق در ابعاد میکرو مورد توجه فراوان قرار گرفته است. با توجه به اینکه بررسی این فرآیند در ابعاد میکرو بصورت تجربی بسیار مشکل می باشد. در کار حاضر جهت درک مناسب از اینگونه فرآیندها از شبیه سازی عددی استفاده شده است. در این تحقیق به شبیه سازی سازی عددی فرآیند احتراق جریان کاملا آرام و استوکیومتریک پیش اختلاط متان -هوا در یک محفظه ی احتراق دو بعدی در ابعاد میکرو، با استفاده از نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر اعمال شرایط مرزی لغزشی و پرش دمایی، بر روی میدان احتراق است. ابتدا در شرایط بدون لغزش، اعتبار سنجی صورت گرفته و سپس با اعمال شرایط مرزی لغزشی و پرش دمایی، تاثیر آن بر روی توزیع دما و غلظت گونه های احتراق، بررسی می گردد. نتایج نشان می دهد، که اعمال این شرایط مرزی، تاثیر محسوسی در احتراق در ابعاد میکرو نداشته و تنها باعث تغییر اندکی(درصد اختلاف توزیع سرعت حداکثر 3/1 درصد و درصد اختلاف توزیع دما حداکثر 3/3 درصد) در مکان تشکیل شعله می گردد.
    کلید واژگان: میکرواحتراق، شرط مرزی لغزشی، پرش دمایی، شبیه سازی عددی
  • احمدرضا رحمتی*، پژمان رستگار راجعونی
    در این مطالعه با استفاده از روش غیرفعال بهبود پوسته کمپرسور، از گردابه های نشتی نوک (که عامل ایجاد پدیده های نامطلوب استال و سرج می باشند) کاسته شده و حاشیه سرج نیز افزایش یافته است. این گردابه ها در نوک روتور باعث انسداد جریان در این ناحیه، ایجاد افت زیاد در روتور، کاهش راندمان و نسبت فشار کمپرسور و ایجاد توزیع سرعت غیر یکنواخت در صفحه خروجی می شوند. به منظور صحه گذاری عددی، نتایج کار حاضر با نتایج آزمایشگاهی روتور 37 ناسا مقایسه شده و مطابقت قابل قبولی بین نتایج آزمایشگاهی و عددی حاصل گردیده است. برای بهبود پوسته کمپرسور خاص مورد بررسی در این پژوهش؛از سه حالت شیار محیطی یعنی 100% و 40% و 80% استفاده شده است. شبیه سازی کمپرسور در حالت پایا و با استفاده از مدل توربولانسی SST، توسط نرم افزار انسیس14 انجام شده و نتایج بدست آمده با نتایج پوسته بهبود نیافته مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که در حالت 80% ، بیشترین حاشیه استال( 2/6 درصد) و کمترین میزان افت راندمان 4/0- بدست می آید. در این حالت می توان با افزایش عمق شیار، حاشیه استال را به 1/9 درصد و افت راندمان را به 67/0- تغییر داد. همچنین در این حالت با کاهش عرض شیار، حاشیه استال به 1/5 درصد کاهش می یابد.
    کلید واژگان: پدیده استال، پدیده سرج، کمپرسور محوری، بهبود پوسته، دینامیک سیالات محاسباتی
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال