دکتر امیر حسین نیک سرشت
-
تعیین تابع تبدیل سیستم موج ساز در حوضچه های کشش یکی از مهم ترین ملزومات محاسبات سیستم موج ساز حوضچه های کشش است. در این تحقیق یک سیستم موج ساز حوضچه کشش جهت تعیین تابعی مناسب و با ورودی های مشخص تحلیل و ارزیابی شده است. در ابتدا پس از بررسی منابع علمی و داده برداری های اولیه با استفاده از معادلات اعتبار سنجی معتبر، محاسبات به صورت تئوری انجام شده و با اعتبار سنجی داده های حاصل، تست های آزمایشگاهی در حوضچه انجام شده است. به منظور کاهش خطاهای موجود و اطمینان از اطلاعات ثبت شده توسط سیستم موج نگار، آزمایش ها با تکرار چندباره صورت گرفته است. سیستم موج نگار مد نظر، مجهز به دو حسگر مکانیکی، با فاصله مشخص می باشد که استخراج داده های آزمایشگاهی مورد نیاز را عهده دار می باشد. در پایان با تجزیه و تحلیل داده های آزمایشگاهی و مقایسه با نتایج تئوری، یک تابع تبدیل برای سیستم موج ساز حوضچه کشش استخراج شده است.
کلید واژگان: موج ساز، حوضچه کشش، ارتفاع موج، طول موج، استروک، سرعت موج، موج نگارDetermining the transfer function of the wave maker system in towing tank is one of the most important requirements for calculations of the wave maker system in towing tanks. This research analyzes and evaluates a towing tank’s wave maker system to determine a suitable function with specific inputs. Initially, after examining scientific sources and preliminary data collection using valid validation equations, theoretical calculations were conducted. Following, the validation of the resulting data, laboratory tests were carried out in the towing tank. In order to refine and reduce existing errors and ensure the information recorded by the oscilloscope system, multiple test repetitions were conducted. The oscilloscope system in question incorporates two mechanical sensors spaced apart, which is responsible for extracting the required laboratory data. Ultimately, through careful analysis of the experimental data and comparing with the theoretical results, a conversion function for the wave maker system of the traction basin were derived.
Keywords: Wave Maker, Towing Tank, Wave Height, Wave Length, Stroke, Wave Speed, Wave -
مسئله برخورد گوه به سطح آزاد سیال کاربردهای مهمی در زمینه های مختلف مهندسی و در صنایع دریایی دارد و محاسبه نیروی وارد به گوه به خصوص در لحظات اولیه برخورد مورد علاقه بسیاری از محققان می باشد. هدف این مقاله حل عددی برخورد گوه به سیال نیوتنی و سیال غیرنیوتنی هرشل بالکلی دایلاتنت با استفاده از روش لاگرانژی هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف است. برخی سیالات غیرنیوتنی مانند سیال دایلاتنت یا هرشل بالکلی دایلاتنت به دلیل داشتن خاصیت غلیظ شوندگی در محل اعمال تنش، در برابر ورود گوه به سیال از خود مقاومت نشان می دهند. در این تحقیق از الگوریتم پیش بینی و تصحیح جهت حل معادلات استفاده شده است. جهت ایجاد پایداری از تصحیح چگالی (در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی) و ویسکوزیته مصنوعی (فقط در سیال نیوتنی) استفاده شده است. جهت اعتبار سنجی سطح آزاد و بررسی صحت استفاده از سیال هرشل بالکلی دایلاتنت مسئله شکست سد با استفاده از شرط مرزی انعکاسی حل شده است. در ادامه مسئله برخورد گوه به سیال نیوتنی صحت سنجی شده و با تغییر سه پارامتر لزجت، تنش تسلیم و توان نرخ برش در سیال هرشل بالکلی و استفاده از شرط مرزی نیروی دافعه موناقان مسئله برخورد شبیه سازی شده و نتایج آن به صورت مقادیر نیرو، ضریب فشار و سرعت گوه با هم و همچنین با نتایج آزمایشگاهی سیال نیوتنی مقایسه شده است. جهت صرفه جویی در زمان، مقادیر اولیه فشار هیدرواستاتیکی از ابتدا به سیال اعمال می شود.کلید واژگان: برخورد گوه، سیال غیرنیوتنی، هرسچل بالکلی دایلاتنت، روش هیدرودینامیک ذرات هموار با تراکم پذیری ضعیف، نیروی دافعهThe impact problems associated with water entry have important applications in various aspects of naval architecture and ocean engineering. Also the calculation of impact force is favorable to many researchers. The purpose of this study is to simulate the impact problem of a wedge into the Newtonian and also Herschel Bulkley dilatant non-Newtonian fluids using the Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH) method. Some non-Newtonian fluids, such as dilatant or Herschel Bulkley dilatant fluids can resist against the wedge entry due to their shear thickening effect. In this research a prediction and correction algorithm is used to solve the governing equations. Density correction and also artificial viscosity (which is used only in Newtonian fluids) are used to prevent the numerical instability. To show the validation, ability and robustness of the generated code to capture the free surface in Newtonian and non-Newtonian fluids, the dam break problem with the image boundary condition is simulated. After validating the code and the used method, the impact problem of a wedge with Monaghan repulsive force boundary condition in Newtonian and Herschel Bulkley Dilatant non-Newtonian fluids are investigated and the results of force, pressure coefficient and velocity of the wedge are presented and compared with experiments and also with each other. To save time, the initial values of hydrostatic pressure are imposed as an initial condition of the fluid.Keywords: Impact of a wedge_non-Newtonian fluid_Herschel Bulkley Dilatant_WCSPH method_Repulsive force
-
در این تحقیق با در نظر گرفتن یک مدل واقعی به شبیه سازی عددی قوس آئورت با استفاده از نرم افزار ANSYS-CFX پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از مدل سه لایه منجر به ایجاد پرش در تنش در مرز لایه ها شده و نسبت به مدل یک لایه، ماکزیمم تنش ها مقادیر بالاتری خواهند داشت. برای شبیه سازی رفتار واقعی شریان از مدل هایپر الاستیک استفاده شده که در مقایسه با مدل الاستیک، منجر به ایجاد تنش های پایین تری در دیواره شریان شده است. با بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر روی توزیع تنش در جداره، نواحی آسیب پذیر مشخص گردیده است.کلید واژگان: شریان آئورت، همودینامیک جریان، هایپرالاستیک، برهمکنش سیال، جامدIn this study, considering a real model, numerical simulation of Aorta arch is performed using ANSYS-CFX software. Different aspects such as pulsatile behavior of blood flow and fluid-solid interaction are considered simultaneously in simulation of one and three-layer model for Aorta wall. The results show that the three-layer model leads to stress jumps in boundary of layers the stresses have higher values than one-layer model. For sake of more realistic condition, a hyperelastic model is used for Aorta wall behavior which in comparison to elastic model, the hyperelastic model results to lower stresses. The effect of Aorta arch curvature on the results is examined and it is observed that the von Mises stresses are bigger in Aorta arches with smaller curvature and the maximum value of stresses occurs in ascending part. After investigation of effects of various parameters on wall stresses, the areas with more possible risk of rupture are determined and a proper model for future researches is introduced.Keywords: Aorta artery, Hemodynamic flow, Hyperelastic, Fluid-solid interaction
-
استفاده از روش های شبکه ای در مسائل با تغییر فرم زیاد به دلیل نیاز به تجدید شبکه، هزینه بالایی دارد، اما روش هیدرودینامیک ذرات هموار به دلیل بدون شبکه بودن در حل این گونه مسائل توانایی بالایی دارد. این روش یک روش کاملا لاگرانژی و ذره ای است، لذا در حل مسائل سطح آزاد نیز توانایی خوبی دارد. در این مقاله ابتدا مساله عبور جریان سیال از زیر یک دریچه به کمک این روش مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج به دست آمده با روش VOF مقایسه شده اند. سپس ارتعاش یک صفحه هایپوالاستیک با روش حاضر مدل سازی و نتایج حل با داده های تحقیقات قبلی مقایسه شده است. در نهایت مساله عبور جریان از زیر یک دریچه ی هایپوالاستیک با در نظر گرفتن تعامل سیال- جامد، به کمک روش هیدرودینامیک ذرات هموار و با استفاده از یک روش ساده و کار آمد در انتقال نیروها بین سیال و جامد شبیه سازی شده است. در این مقاله برای جلوگیری از نفوذ ذرات سیال به داخل جامد نیز یک نیروی دافع بسیار ساده که به فشار نیز وابسته نیست، معرفی می شود. در این شبیه سازی توانایی روش هیدرودینامیک ذرات هموار در دنبال کردن سطح مشترک سیال و جامد به خوبی دیده شده است و نتایج به دست آمده حاکی از دقت مناسب این شبیه سازی است.
کلید واژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار، دریچه ی هایپوالاستیک، تعامل سیال، جامدRe-meshing in grid dependent CFD methods in large deformation problems has a high computational cost. Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a robust mesh-free method to deal with the problems of large deformation in fluid-solid interactions. Also SPH is a fully Lagrangian particle method، which has a good ability to capture the free surface in two phase flows. In this paper، at first، fluid flow under a gate is solved with the present SPH method and the results are compared with the VOF scheme. For validating the solid part of the code، vibration of a hypo-elastic plate is simulated. Comparing the results with the previous researches show a good agreement. Finally a coupled fluid flow under a hypo-elastic gate is simulated with the present SPH method and the interaction between fluid and solid is obtained with a proposed simple model. In this paper also a simple repulsive force which is independent of the pressure distribution is introduced to prevent the penetration of fluid particles into the solid parts. The results also show the high ability of the present SPH method to follow the fluid- solid interface accurately.Keywords: Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), Hypo, Elastic Gate, Fluid, Solid Interaction -
امروزه پهپادهای فن مجرایی، با توانایی فرود و برخاست عمودی و بدون نیاز به باند، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. افزایش نیروی پیشرانش به علت وجود مجرا، سبب پیچیده تر شدن آئرودینامیک این وسائل در مقایسه با روتورهای بدون مجرا شده است. اما هنوز مسائل حل نشده ای نیز در رابطه با این سیستم وجود دارد. نشتی جریان نوک روتور و جدایش جریان درون و خارج از مجرا منابع مهمی از اتلاف آئرودینامیکی فن های مجرایی اند و اثری معکوس بر کارایی آئرودینامیکی این وسیله دارند. توانایی اداره کردن جریان به منظور بهبود کارایی یا عملکرد از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله زمینه های تحقیقاتی پیشرو در عرصه مکانیک سیالات، کنترل فعال جریان است. مزایای کنترل جریان شامل بهبود کارایی و مانورپذیری، بهره اقتصادی، افزایش برد و محموله است. در این مقاله روش های نوین تغییر آئرودینامیک فن مجرایی با استفاده از کنترل فعال جریان مطرح شده است.
کلید واژگان: فن مجرایی، پهپاد، کنترل فعال جریان، روش های بهینه سازی -
تعیین دقیق وضعیت جریان در اطراف سازه های هیدرولیکی یکی از مسائل مورد بحث توسط محققان مختلف است. در این تحقیق تعیین وضعیت جریان در هنگام عبور از زیر دریچه با استفاده از روش بدون شبکه ممنتم هیدرودینامیک ذرات روان تراکم ناپذیر1 مورد مطالعه قرار گرفته است. اعمال روش های مختلف تراکم ناپذیری سیال(دو روش تصویر2) و نحوه تقریب جمله فشار در معادلات پایستاری ممنتم در روش عددی، در این تحقیق مورد بحث و مقایسه قرار گرفته است. روش عددی مدلسازی سطح آزاد3VOF به منظور مقایسه با روش ISPH، در حل جریان مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه روش های مختلف اعمال تراکم ناپذیری سیال از نظر تحلیلی و عددی با در نظر گرفتن جمله های مناسب، نشان از شباهت این روش ها با یکدیگر دارند. همچنین مقایسه عملکرد نحوه تقریب جمله فشار با استفاده از منحنی های خطا نشان می دهد که این منحنی ها از یک روند مشابه و آشوبناکی4 پیروی کرده و میزان خطا در آنها در محدوده قابل قبولی است.
Modeling free surface flow is a challenging problem in hydraulic research. The objective of this research is to compare those methods for simulation of flow around hydraulic structures. Accordingly, Incompressible SPH (ISPH) methods, with two different projection methods to enforce incompressibility, are utilized to model flow under a gate and then compared to each other from mathematical and numerical viewpoints. Moreover, the effect of pressure term approximation on conservation equation of mass and momentum with two different relations is investigated by error index. For verification of ISPH results, VOF method is applied to similar gate problem. Results show that two methods of enforcing incompressibility are numerically and mathematically equivalent if proper approximation terms are used in SPH method. Furthermore, VOF and ISPH results are in excellent agreement. Besides, two pressure terms obey similar chaotic error trend for inner and all particles (inner plus free surface).
Keywords: Smoothed Particle Hydrodynamic, Incompressible smoothed particle hydrodynamic (ISPH), Projection method, Gate -
مدل سازی عددی جریان به روش ISPH در مسائل شکست سد، جریان از روی سرریز و عملکرد همزمان دریچه و سرریزمدل سازی جریان های سطح آزاد با استفاده از نسل جدید روش های عددی موسوم به روش های بدون المان و به طور خاص روش هیدرودینامیک ذرات هموار1 (SPH) یکی از مسائل مورد توجه در حال حاضر است. در گذشته، بیشترین تحقیقات در این زمینه، بر اساس کارهای آزمایشگاهی و با استفاده از روش های عددی با المان انجام شده است. در این تحقیق، تعیین وضعیت جریان سطح آزاد، مانند جریان ناشی از شکست سد، عبور آب از روی سرریز یا عملکرد همزمان سرریز و دریچه تحتانی، با استفاده از روش بدون المان هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر2 (ISPH) مطالعه شده است. با توجه به تراکم ناپذیر بودن این جریان ها، روش تصویر3 بر پایه دیدگاه کامینز و رادمن (1999) در این تحقیق به کار رفته است. تغییرات این روش نسبت به نحوه تقریب جمله فشار در معادلات پایستاری مومنتم با استفاده از منحنی های خطا ارزیابی شده است. مقایسه عملکرد نحوه باز کردن ترم فشار با استفاده از منحنی های خطا نشان می دهد که این منحنی ها از روند یکسانی پیروی کرده و میزان خطا در آنها در محدوده قابل قبولی است. روش عددی FVM با تعیین سطح آزاد به صورت VOF همراه با برخی نتایج آزمایشگاهی یا تجربی، به منظور مقایسه با روش ISPH در حل این مسائل استفاده شده و نتایج، حاکی از نزدیکی قابل قبول این روش ها با یکدیگر است.
کلید واژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار تراکم ناپذیر، معادله پواسن، سرریز لبه تیز، شکست سد، روش تصویرNumerical Modeling of Dambreak, Flow over Sharp Crested Weir and Simultaneous Operation of Gate and Weir using ISPHSmoothed Particle Hydrodynamic (SPH), a new generation of mesh-free numerical methods to model free surface flow, is of great interest among many researchers nowadays. In this paper, ISPH was applied to simulate free-surface flow around hydraulic structures in several classical cases including dambreak, flow over a sharp-crested weir, and simultaneous operation of weir and gate. Due to enforcing incompressibility of flow, Cummins and Rudmans (1999) projection method is used in these cases. Error curves are used to evaluate the sensitivity of ISPH to approximate pressure terms. Two pressure formulations for approximating the left-hand-side of the Poisson equation result in a similar and acceptable trend of error. Comparison of several classical flow cases results using ISPH with experimental data and FVM-VOF shows good agreement between them.Keywords: ISPH, Poisson Equation, Sharp Crested Weir, Dambreak, Projection Method -
در این تحقیق، نحوه ایجاد تغییرات در بستر کانال قوسی 180 درجه، به روش دینامیک سیالات محاسباتی و مدل دوفازی اولری -که معادلات حاکم ترکیبی اولر- اولر را برای فازهای آب و رسوب در کنار مدل تلاطم k–ε به کار می برد- در نرم افزار FLUENT شبیه سازی شده است. برای محاسبه میزان انتقال رسوبها از معادلات اساسی دینامیک استفاده شده و بدین ترتیب از کاربرد معادلات تجربی انتقال رسوب که برای شرایط خاص و برای مکانی ویژه حاصل شده، اجتناب می شود. در شبیه سازی، اندرکنش ذرات آب با رسوب و همچنین اندرکنش ذرات رسوب با یکدیگر ملحوظ شده است. برای مطالعه دقیق تغییرات تراز بستر، یک آستانه بر اساس بخش حجم ماسه در نظر گرفته شد، تا منحنی های تراز بستر، ترسیم شود. تغییرات ایجاد شده در بستر مانند مکان و عمق چاله فرسایشی، در مدل های عددی تطابق خوبی با آزمایش های انجام شده در قبل داشت. نتایج این تحقیق همچنین وجود سازوکاری جدید را برای انتقال رسوب به نام بار لایه ای نشان می دهد.
کلید واژگان: تغییرات بستر، کانال قوسی، چاله فرسایشی، مدل دوفازی، شبیه سازی عددیThe river bed evolution in 180 degree alluvial channel bend is numerically simulated using FLUENT based on Eulerian two-phase model that implements Euler–Euler coupled governing equations for fluid and solid phases and a modified k–ε turbulence closure for the fluid phase. This two-phase model predicts sediment transport from more fundamental dynamical equations, thereby avoiding the use of purely empirical sediment transport formula. Such formulas have been found to be case-dependent, thus limiting their general use to cover a broad range of flow configurations. Both flow–particle and particle–particle interactions are considered in the model. During the simulations, the interface between sand and water is specified using a threshold volume fraction of sand, and the evolution of the bed form is studied in detail. The predictions of bed form evolution are in good agreement with previous laboratory measurements. In addition, the computational results indicate the presence of a new mechanism in sediment transport that can be called 'Laminated Load' hereafter.
-
-
Abstract. Volume Of Fluid (VOF) is one of the most powerful methods to resolve free surface ows. In this study, a new algorithm is developed in a curvilinear coordinate system, which implements an implicit pressure based method (SIMPLE) with a staggered grid and a Lagrangian propagation of the interface, using the VOF method in the computational domain. Based on this algorithm, a computer code is generated and two test cases of dam-breaking problems, both in curvilinear and Cartesian grid systems, are examined and, then, two applications of this method, including ow through a curved gate under a dam and the impact problem of a circular cylinder, are presented. The results show good agreement with experimental and other computational results. Keywords: Free-surface; Volume-of- uid; Front tracking; Curvilinear coordinate system; Dambreaking
-
قایق های پرنده از جمله شناورهای دریایی پرسرعتی هستند که در آنها طراحی مناسب هندسه زیر بدنه، اسکی ها و محاسبه نیروهای وارد بر کف آنها برای انتخاب سازه مناسب و همچنین ایجاد شناوری بهتر برای برخاست از سطح آب از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های تحلیلی بررسی این نیروها با در نظر گرفتن پدیده هایی مثل لزجت سیال، نیروی جاذبه، نیروی کشش سطحی و جریان هوای اطراف آب، عملا امکان پذیر نیست. همچنین ساخت مدل های متفاوت و انجام آزمایش روی آنها به زمان و هزینه زیادی نیاز دارد. در این تحقیق، سعی شده که با استفاده از روش عددی حجم محدود و روش حجم سیال معادلات ناویر - استوکس در حالت دو فازی حل شود و اثر تغییر زاویه عرضی مقطع کف قایق پرنده روی نیروهای وارد بر آن بررسی شود. سپس، با استخراج روابطی برحسب پارامترهای بی بعد برای محاسبه مقدار حداکثر نیرو وارده بر کف قایق های پرنده و نیز محل اعمال آن، گامی جدید در طراحی راحت تر و سریع تر و انتخاب مناسب زاویه عرضی و همچنین کاهش هزینه های محاسبات و ساخت برداشته شود. نتایج حل حاضر در مقایسه با روش های تحلیلی و عددی دیگر دقیق تر بوده و در آن اثرات لزجت و آشفتگی سیال، نیروی جاذبه، کشش سطحی و جریان هوای اطراف آب در نظر گرفته شده است.
کلید واژگان: قایق پرنده، زاویه عرضی، کف قایق پرنده، نیروی برخورد، گوشهThe suitable design of the keel and skis is of great significance in reduction of impact load on the bottom surface of the flying boats and in hydrodynamic stability during take-off and landing. No theoretical tools are available to handle the effects of viscosity, gravity, and surface tension. Also, the experimental procedures in the laboratory are both time-consuming and expensive. In this paper, numerical simulation of two-phase flow in the water impact problem of a WIG with VOF method and finite volume methods are taken into account and the effect of changing the dead-rise angle on the slamming force is investigated. An algebraic relation based on the dimensionless parameters for the maximum slam force is developed. This is a new step towards choosing the optimum dead-rise angle of the keel and skis of flying boats, faster and easier and decreases the cost of numerical calculations.Keywords: Flying Boat, Dead, rise Angle, Slamming Force -
بررسی نیروهای هیدرودینامیکی ایجاد شده در اثر برخورد اجسام به سطح آب در طراحی سازه از اهمیت خاصی برخوردار است. نیروی برخورد با آب در شناورهای تندرو و ضربه امواج به سکوها از نمونه های متداول این پدیده هستند. بررسی پدیده فوق با استفاده از روش های تحلیلی به علت پیچیدگی فراوان آن عملا امکان پذیر نیست. همچنین ساخت مدل و انجام آزمایش به زمان و هزینه زیادی نیاز دارد. در این مقاله ابتدا با در نظر گرفتن سرعت ثابت جهت مقایسه با نتایج موجود برای یک استوانه و یک گوشه اثر ضربه هیدرودینامیکی به وسیله اجرای یک کد حل میدان جریان بررسی و نیروی ناشی از آن محاسبه گردیده است. سپس با استفاده از یک زیر برنامه و روش تکرار، توزیع سرعت واقعی حین برخورد برای مقطع زیر بدنه یک قایق پرنده که مشابه یک گوشه می باشد بدست آمده، و اثر کاهش سرعت برخورد عملا در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج این روش با نتایج آزمایشگاهی، دقت بالا و مفید بودن این روش را در حل این گونه مسایل مورد تایید قرار داده است. برای حل میدان جریان حول هر جسم اثرات لزجت، آشفتگی سیال، نیروی جاذبه، کشش سطحی و جریان هوای اطراف آب نیز در نظر گرفته شده است.
کلید واژگان: سرعت برخورد متغیر، ضربه هیدرودینامیکی، اسلمینگ، قایق پرندهPrediction of hydrodynamic loads during water impact is of great significance in the structural design of flying vehicles. Also the importance of the slam force of waves on the members of offshore structures cannot be overemphasized. No theoretical tool is available to handle this complicated phenomenon exactly and the experimental procedures in the laboratory are both time-consuming and expensive. In this paper, a computer program based on the VOF method is applied to evaluate the water impact outcome in a real situation. To asses the capabilities of the CFD code, two classical problems including water impact of a wedge and a circular cylinder traveling at constant speeds are studied. In a real situation the descend velocity is decreased by the impact loads known as “deceleration effect”. This change in speed is taken into account in an iterative procedure and the flow field around the base of a WIG craft is computed. All flow field computations in this study include the effects of viscosity, turbulence, gravity and surface tension. The comparison of results with experimental data shows the efficiency and correctness of this straightforward iterative method.
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.