mohamadreza ansari
-
میگو یکی از منابع غذایی مهم برای انسان است. مسمومیت های غذایی ناشی از خوردن مواد غذایی دریایی و میگو به عنوان یک خطر مهم جهت سلامتی انسان می باشد. لذا هدف از مطالعه حاضر بررسی آلودگی باکتریایی میگو پرورشی پاسفید در استان بوشهر و اثر فرآیند انجماد بر ویژگی های میکروبیولوژیکی و فیزیکوشیمیایی آن می باشد. تعداد 120 نمونه میگو به صورت تصادفی انتخاب و جهت ارزیابی بار میکروبی و وضعیت شیمیایی به آزمایشگاه انتقال داده شد. برای آنالیز داده ها از نرم افزار SPSS نسخه21 و آزمون مقایسه دانکن در سطح معنی دار (05/0P<) استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان آلودگی برای اشریشیاکلی 35/13 درصد، سالمونلا 18/14 درصد، استافیلوکوکوس اورئوس 83/45 درصد، لیستریا 83/10 درصد و ویبریو 35/13 درصد بود. آنالیزها نشان داد که بین میکروارگانیسم های مختلف و درصد آلودگی ارتباط معنی داری وجود نداشت. با توجه به نتایج حاصل آنالیز آماری از 120 نمونه کشت میگو در محیط کشت و نتایج حاصل آن که مورد بررسی قرار گرفت نشان داد، میزان TVN در چهار مورد روش نگهداری با هم تفاوت معناداری داشتند، همچنین کمترین و بیشترین میزان TVN را به ترتیب نمونه های بسته بندی در تونل انجماد و بلافاصله داشتند. نتایج آلودگی به کلی فرم نشان داد که میزان بار کلی فرم در چهار مورد بررسی کمتر از CFU/g 100 و در محدوده استاندارد (کمتر از CFU/g 100) بودند. با توجه به آلودگی بالایی که تمامی نمونه ها به میکروارگانیسم های پاتوژن داشتند، بکارگیری مقررات سختگیرانه توسط سازمان های نظارتی باید بیش از پیش افزایش یابد تا سلامت مردم و جامعه تضمین گردد.Shrimp is one of the important food sources for humans. Food poisoning caused by eating seafood and shrimp is an important risk to human health. Therefore, the purpose of this study to investigate the bacterial contamination of Pasfid shrimp in Bushehr province and the effect of freeze process on its microbiological and physicochemical characteristics. 120 shrimp samples were randomly selected and transferred to the laboratory to evaluate the microbial load and chemical status. SPSS version 21 software and Duncan's comparison test were used for data analysis at a significant level of P<05.00. The results showed that the contamination rate for Escherichia coli was 13.35%, Salmonella 14.18%, Staphylococcus aureus 45.83%, Listeria 10.83% and Vibrio 13.35%. The analysis showed that there was no significant relationship between different microorganisms and the percentage of contamination. According to the results of the statistical analysis of 120 samples of shrimp cultivation in the culture medium and the results that were analyzed showed that the amount of TVN in four cases of storage methods had a significant difference, also the lowest and the highest amount of TVN according to the sample The packages were frozen in the tunnel immediately. The results of coliform contamination showed that the amount of coliform load in four investigated cases was less than 100 CFU/g and within the standard range (less than 100 CFU/g). Considering the high contamination that all the samples had with pathogenic microorganisms; The application of strict regulations by regulatory organizations should be increased to ensure the health of people and society.Keywords: Microbial Contamination, Chemical Contamination, Freezing Process, Seafood, White Shrimp
-
مقدمه
درمان دندان نابالغ با پالپ نکروزه و پریودنتیت اپیکال یک چالش عمده برای دندان پزشک است. درمان های اندودنتیک برای این دندان ها شامل اپکیسفیکاسیون، ایجاد سد اپیکالی یا اخیرا ریوسکولاریزاسیون می باشد. مطالعه ی حاضر، یک دندان نابالغ دوباره کاشته شده (Replanted) با داروی کلسیم هیدروکساید را گزارش می کند. یک دختر 13 ساله با تاریخچه ی تشکیل آبسه در اطراف دندان پرمولر دوم سمت راست مندیبل (45#) به بخش اندودنتیکس دانشکده ی دندان پزشکی دانشگاه علوم پزشکی شیراز ارجاع داده شد. در معاینات کلینیکی و رادیوگرافی پالپ نکروز، ریشه با آپکس باز و رادیولوسنسی پری اپیکال مشاهده گردید.
معرفی مورددرمان تحت ایزولاسیون بارابردم و بی حسی موضعی انجام شد. کانال ریشه با هیپوکلریت سدیم 5/2 درصد شسته و داروی کلسیم هیدروکساید، داخل کانال قرار داده شد. بیمار در جلسه ی بعد، جهت اتمام درمان مراجعه نکرد. بعد از 12ماه، زمانی که بیمار به بخش اندونتیکس مراجعه نمود، علامت نداشت و تکامل ریشه مشهود بود. کانال با کن کاغذی خشک و با روش ترموپلاستیک پر شد.
کلید واژگان: کلسیم هیدروکساید، اندودنتیکس، پالپ نکروز، رژنراسیونIntroductionThe treatment of an immature tooth with pulp necrosis and apical periodontitis is a major challenge for clinicians. The endodontic treatment of such teeth entails apexification, apical barriers, or more recently, revascularization. The current study reports an immature replanted tooth treated with calcium hydroxide medicament. A 13-year-old female patient with a history of abscess formation in tooth #45 was referred to the Department of Endodontics, Shiraz Dental School, Shiraz, Iran. The clinical and radiographic examinations revealed a necrotic pulp, a root with an open apex, and periradicularradiolucency.
Case PresentationThe treatment was rendered under rubber dam isolation and local anesthesia.The root canal was irrigated with 2.5% sodium hypochlorite solution and medicated with calcium hydroxide. Thepatient did notreturn for the completion of treatment in the next session. Twelve months later, she returned to the Department; she was asymptomatic and the root development was observed. The canal was then dried with paper points and obturated with thermoplastic injection technique.
Keywords: Calcium hydroxide, Endodontics, Pulp necrosis, Regeneration -
رسوبات رودخانه دو هزار تنکابن حاوی مقادیر فلزات سنگین بالایی بوده و به این منظور، رسوبات این رودخانه، برای تعیین غلظت فلزات سنگین و شدت آلودگی، تحت آنالیز شیمیایی واقع شدند. در واقع، هدف این پژوهش، ارزیابی میزان آلودگی فلزات سنگین As ،Pb ،Ni ،Mn ،Cr ،Zn ،Mo ،Cu ،Co، Feدر رسوبات رودخانه ایی بوده است. در این پژوهش، شاخصهای آلودگی نظیر ضریب آلودگی، شاخص بار آلودگی، فاکتور غنی شدگی و شاخص زمین انباشتگی استفاده شد، و لذا با توجه به میانگین غلظت عناصر سنگین در کلیه ایستگاه ها بیشترین مقدار میانگین عناصر متعلق به عنصر آهن بوده و کمترین میانگین غلظت عناصر متعلق به عنصر مولیبدن می باشد ، بنابراین میانگین تغییرات غلظت عناصر بشرح زیر می باشد Fe> Mn> Zn> Cr> Ni> Pb> Cu> Co> As> Mo غلظت فلزات سنگین در نمونه های قابل بررسی ارزیابی شد. با توجه به محاسبه شاخص زمین انباشتگی برای فلزات سنگین با توجه به جدول کلاسه بندی فاکتور EF بیشترین تعداد ایستگاه ها با 84.88 درصد در طبقه دوم به معنی آلودگی متوسط قرار گرفته اند و مابقی ایستگاه ها با 12.79درصد در طبقه اول به معنی فاکتور آلودگی پایین و 2.33 درصد در طبقه سوم آلودگی قابل توجه قرار گرفته اند.در این پژوهش از مطالعات آماری ضریب همبستگی و آنالیز خوشه ای و آنالیز فاکتور جهت یافتن منشا فلزات سنگین موجود در رسوبات، الگوی پراکنش عناصر و ارزشیابی زیست محیطی وضعیت موجود در منطقه مورد مطالعه کمک گرفته شد. نتایج به دست آمده از مطالعات ژیوشیمیایی، آماری به کارگیری صحیح آمار چند متغیره و محاسبه شاخص های آلودگی، فاکتور غنی شدگی، شاخص زمین انباشتگی، ضریب آلودگی و شاخص بار آلودگی برای نمونه های رسوب، تاییدکننده غلظتهای بالای این فلزات است. نتایج به دست آمده از آنالیز فاکتوری و آنالیز خوشه ای میزان بار فلز سنگین بر نمونه های رسوبات منطقه مورد مطالعه با نتایج حاصل از محاسبه ضریب آلودگی برای ایستگاه های نمونه برداری مطابقت کامل دارد.
کلید واژگان: رودخانه دو هزار، شاخص غنی شدگی، فلزات سنگین، آنالیز خوشه ای، آنالیز فاکتور عاملیRiverin sediments of the Dohezar River in Tonekabon contain high levels of heavy metals and therefore, they were chemically analyzed to determine concentrations of these elements. In fact, this research intended to evaluate the ecological risks of the heavy metals As, Pb, Cr, Zn, and Cu in the river sediments. Contamination indices such as enrichment factor and contamination factor, were evaluated. Considering the average concentrations of the heavy metals at all of the Stations, the maximum average for the elements was zinc and the minimum was copper. Therefore, the averages of changes in the concentrations of the elements are Zn > Cr > Pb > As > Cu. Considering calculation of the enrichment factors for the heavy metals according to the EF classification table, the maximum number of Stations (43.02%) with respect to contamination with As were in class 4(moderately severe enrichment). With respect to enrichment of Pb, Zn, Cr, and copper, the rest of the stations with 83.72, 77.91, 86.05, and 69.77%, respectively, were in class 2 (minor enrichment). Considering the high concentrations of the studied elements in the sediments of the region compared to the background value, and based on calculations related to contamination factor, arsenic with the average of 11.9 exceeded the most from the standard limit. It was followed by Pb with 2.2, zinc with 2, Cr with 1.8, and Cu with1.6 (copper exceeding the least from the standard limit). This research used statistical studies on correlation coefficients and cluster analysis to find the origin of the heavy metals in the sediments of the region. The low correlation between the heavy metals in the soil can indicate they probably did not have the same source. Moreover, these elements have different geochemical behaviors due to their low correlation.
Keywords: Dohezar River, Enrichment factors, Heavy metals, Cluster analysis, principal component analysis -
یک مدل شبکه بولتزمن دوفازی قدرتمند با قابلیت مدلسازی نسبت چگالی بالا برای شبیه سازی برخورد حباب به مانع متخلخل به کار گرفته شده است که می تواند جریان دوفازی مخلوط نشدنی با نسبت چگالی 1000 را با بقای جرم بسیار مطلوب شبیه سازی کند. در این مقاله با مدلسازی مانع در دامنه حل جریان دوفازی، نحوه تغییرات توابع توزیع در دیواره ها و گوشه های مانع بیان شده، نحوه اعمال شرط مرزی ترشوندگی سطح بر روی مانع تشریح گردیده و نشان داده شده است که با وجود اعمال شرط مرزی مربوط به مانع نیز بقای جرم مدل به شکل مطلوبی حفظ می شود. پس از ارزیابی دقت و قابلیت مدل و صحت پیاده سازی آن ابتدا با چند مساله پایه، برخورد یک حباب بالارونده با نسبت چگالی 1000 به یک مانع متخلخل مسطح شبیه سازی شده و تاثیر زاویه تماس، عدد اتوس و نسبت تخلخل و در تغییر شکل و نحوه عبور یا عدم عبور حباب از مانع به صورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفته است. در برخورد حباب به مانع متخلخل با نسبت تخلخل پایین، در صورتی که زاویه تماس کم باشد حباب در زیر مانع باقی مانده و به سکون می رسد. در زوایای تماس بالا، خاصیت آب گریزی سطح مانع، حباب را به داخل تخلخل ها می کشد و حباب به سطح بالای مانع منتقل می شود و بر روی سطح مانع به سکون می رسد. در سایر موارد حباب به طور کامل از مانع عبور می کند و از آن جدا می شود. خطای بقای جرم در عبور حباب از مانع متخلخل از مرتبه 11-10 است که بسیار مطلوب ارزیابی می شود.کلید واژگان: جریان دوفازی، حباب بالارونده، مانع متخلخل، برخورد حباب، روش شبکه بولتزمنA powerful two-phase lattice Boltzmann model with the ability of modeling high density ratio is applied to simulate a rising bubble striking a porous obstacle. This model is able to simulate immiscible two-phase flow with density ratio of 1000 and result in desirable mass conservation. In present research, a porous obstacle is posed in two-phase flow domain, bounce back and wetting boundary conditions at walls and corners is discussed and showed that after implementation of obstacle boundary conditions, mass conservation of the model is preserved. Accuracy and ability of the model firstly examined by some basic problems. Next, striking of a rising bubble with 1000 density ratio to a porous obstacle is simulated and the effect of contact angle, Eotvos number and porosity ratio in deformation and passing of the bubble from the obstacle is investigated systematically. Different porosity ratios and contact angles, result in different bubble behavior striking the porous obstacle; In low porosity ratios and low contact angles, the bubble remains below the obstacle. At high contact angles, the hydrophobicity of the obstacle surface draws the bubble into the porosities, and the bubble moves to the top of the obstacle and stays on the top surface of the obstacle. In other cases, the bubble completely passes through the obstacle and separates it. Mass conservation error of bubble passing the porous obstacle is of order of 10-11 which is completely desirable.Keywords: two-phase flow, rising bubble, porous obstacle, bubble striking, mass-conserving lattice Boltzmann method
-
مطالعه حاضر به بررسی اثر طول محفظه اختلاط بر جریان دوفازی درون اتمایزر گازدار و ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع مختلف می پردازد. به این منظور جریان داخلی اتمایزر گازدار برای سه طول مختلف از محفظه اختلاط، در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع 0. 08%، 0. 32% و 1. 24% و دبی مایع0. 38 L/min، به کمک مدل تعقیب سطح مشترک حجم سیال شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که طول محفظه اختلاط تاثیر چندانی بر رژیم جریان حاکم در مجرای تخلیه ندارد. اما با افزایش طول محفظه اختلاط، جریان دوفازی درون این محفظه به صورت توسعه یافته تری وارد مجرای تخلیه می شود. بنابراین ناپایداری های سطح مشترک دوفاز در مجرای تخلیه برای اتمایزر با محفظه اختلاط بلندتر کمتر است. همین طور براساس نتایج اندازه گیری ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر گازدار، تاثیر طول محفظه اختلاط بر ضخامت این فیلم بستگی به نسبت دبی جرمی گاز به مایع دارد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع پایین افزایش طول محفظه اختلاط باعث افزایش ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر می شود. در حالی که، در نسبت دبی جرمی گاز به مایع بالا عکس این حالت اتفاق می افتد. در نسبت دبی جرمی گاز به مایع میانی، تغییرات ضخامت فیلم مایع خارج شونده از اتمایزر با طول محفظه اختلاط روند ثابتی را نشان نمی دهد.کلید واژگان: اتمایزر گازدار، جریان دوفازی گاز- مایع، طول محفظه اختلاط، نسبت دبی جرمی گاز به مایع، ضخامت فیلم مایعThe present study investigates the effect of the mixing chamber length on the effervescent atomizer internal two-phase flow and the liquid film thickness at the exit of the atomizer at different gas-to-liquid mass ratios. Therefore, the internal flow of this atomizer simulated for three different lengths of the mixing chamber, at the gas-to-liquid mass ratios of 0.08%, 0.32%, and 1.24% and at the liquid flow rate of 0.38 L / min by the volume of fluid interface following model. The simulation results show that the mixing chamber length does not have much effect on the dominant flow regime in the discharge passage. However, by increasing the mixing chamber length, the two-phase flow inside this chamber more expanded before entering into the discharge passage. Therefore, the two-phase interface instabilities in the discharge passage are lower for the atomizer with the longer mixing chamber. In addition, based on the measuring results of the liquid film thickness at the exit of the atomizer, the effect of the mixing chamber length on the thickness of this film depends on the gas-to-liquid mass ratio. Increasing the mixing chamber length at low gas-to-liquid mass ratio increases the liquid film thickness at the exit of the effervescent atomizer. While at high gas-to-liquid mass ratio, it's inverse. At middle gas-to-liquid mass ratio, the changes of the liquid film thickness at the exit of the atomizer with the mixing chamber length do not show a steady trend.Keywords: Effervescent atomizer, Gas-Liquid two-phase flow, Mixing chamber length, Gas-to-Liquid mass ratio, Liquid film thickness
-
در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی در حالت دو بعدی، تراکم ناپذیر و ویسکوز شبیه سازی شده است. بدین منظور از یک مدل عددی جدید با توانایی های بالا استفاده شده است که ترکیبی از دو مدل پایه می باشد؛ مدل حجم سیال (VOF) که از یک الگوریتم تعقیب سطح مشترک برای مدلسازی جریان دوفازی استفاده می کند و مدل دو سیالی که بر اساس معادلات متوسط گیری شده مکانی و زمانی بوده و نمی تواند سطح مشترک را به خوبی بازسازی نماید. مدل حاضر کاستی های هر دو مدل را مرتقع و نتایج را با دقت بالا ارائه می دهد. مسئله اساسی در مدل ترکیبی، انتخاب یک معیار مناسب جهت تغییر وضعیت بین دو مدل پایه است. این معیار بر اساس تخمینی از پراکندگی موضعی سطح مشترک در هر سلول می باشد. روش تدوین شده عددی در کار حاضر برای مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، حفره هایی را در لبه بالایی پله ها بکار گرفته و مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان را بررسی نموده است. . نتایج به دست آمده نشان می دهد در قسمت ابتدایی پلکان میزان پراکندگی پایین بوده و مدل ترکیبی بیشتر از مدل VOF بهره میبرد اما در پلکان های پایین که جریان پراکنده می شود مدل دوسیالی جایگزین می گردد. نتایج حاصل از مدل ترکیبی با ارائه کانتورهای کسر حجمی، فشار، سرعت و خطوط جریان با نتایج حاصل از مدل دوسیالی مقایسه شده است. مقایسه نتایج با یکدیگر نشان داده است که مدل ترکیبی نسبت به مدل پایه، با نتایج آزمایشگاهی انطباق بیشتری داشته و نتایج فیزیکی واقعی تری ارائه می دهد.کلید واژگان: هوادهی سرریز پلکانی، جریان دوفازی، مدل ترکیبی، مدل دو سیالی، مدل حجم سیال (VOF)In the current study, two-phase flow of water and air over a stepped spillway is probed in the form of a two-dimensional incompressible viscous flow. A novel numerical approach is used for the numerical simulation which is a combination of two models: volume of fluid (VOF) which uses an interface tracking algorithm for the simulation of the two-phase flow and two-fluid model which is based on time and space averaged equations and cannot track the interface explicitly. The most important issue in the introduced approach is to couple the two basic methods and select a proper criterion for status change between two basic methods. The latter criterion is based on an approximation from local distribution of the interface at each cell. In the hybrid method. In order to investigate the aeration effect in the stepped spillway, the air suction is generated by designing some holes at the upper edge of the steps and considering atmosphere pressure for these areas. The obtained results divulge the amount of dispersion is low at the beginning part of the step and also the hybrid model take more advantages from VOF, while in the lower steps where the flow disperses two-fluid model has hegemony. The results are compared in the form of pressure contours and streamlines as well as volume fraction counters. The comparison shows that the results of the proposed method is closer to the experimental results with respect to each of the basic model.Keywords: Aerated Stepped Spillway, Two phase flow, Hybrid method, Two-fluid model, VOF
-
در پژوهش حاضر برهمکنش و الحاق مایل جفت حباب تحت نیروی شناوری، بصورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی و مومنتوم می باشند که برای حل این معادلات، از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل استفاده شده است. برای مدلسازی مرز مشترک دوفاز نیز از روش تسخیر مرز لول ست استفاده شده است. مهم ترین ضعف روش لول ست عدم بقای جرم فاز گسسته به ویژه در مسائل با تغییرات شدید مرز مشترک می باشد که برای کنترل این خطای جرمی، از معادلات بازسازی لول ست به همراه یک حلقه کنترل هندسی بقای جرم که برای اولین بار برای روش لول ست در این پژوهش ارایه شده، استفاده گردیده است. با استفاده از حلقه کنترل هندسی جرم معرفی شده، مشکل خطای عددی کسر جرم روش لول ست برای مطالعه الحاق حباب ها که در آن تغییر شکل ها شدید می باشد، برطرف شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی پژوهش حاضر با نتایج تجربی مشابه، همخوانی خوب بین آن ها را نشان می دهد. همچنین بررسی خطای کسر جرمی روش عددی ارایه شده برای شبیه سازی عددی الحاق مایل حباب ها نشان می دهد که حداکثر مقدار این خطا، کمتر از 4% است. بنابراین روش لول ست به همراه حلقه کنترل جرم ارائه شده، به خوبی برای مدلسازی عددی برهمکنش و الحاق مایل حباب ها می تواند مورد استفاده قرار گیرد.کلید واژگان: الحاق مایل، برهم کنش حباب ها، روش لول ست، کنترل هندسی جرمIn this research, interaction and oblique coalescence of bubbles under buoyancy force was simulated, numerically. The governing equations are continuity and momentum equations which have been discretized using the finite volume method and the SIMPLE algorithm. For simulating the interface of two phases, the level set method has been incorporated. Level Set method suffers from poor mass conservation of dispersed phase especially in the case of severe deformation of interface. In order to control of mass conservation of the level set method, re-initialization equations and a geometric mass control loop are used which this loop is implemented in the level set method for the first time in this research. Using proposed geometric mass control loop, mass dissipation drawback of the level set method is handled in simulation of bubbles coalescence. The results outlined in the present study well agree with the existing experimental results. Also results of investigation of mass dissipation of the proposed scheme to simulation of oblique coalescence problem show that the maximum amount of this mass dissipation was less than 4%. Therefore, the level set method with proposed geometric mass control loop could be used properly for simulation of oblique interactions and coalescence of bubbles in multiphase flows.
-
سرریز یک سازه هیدرولیکی است که جهت تخلیه آب اضافی پشت سد استفاده می شود تا از رسیدن آسیب به سد و فرسایش پایین دست جلوگیری شود. در مقاله حاضر جریان دوفازی آب و هوا روی سرریز پلکانی شبیه سازی شده است. به منظور شبیه سازی عددی از دو نوع مدل حجم سیال (VOF) و مدل دو سیالی استفاده شده است و نتایج حاصل از این دو مدل با یکدیگر مقایسه شده اند. مطالعه تاثیر هوادهی در سرریز پلکانی، در دو هندسه مختلف بررسی شد. در هندسه اول هیچگونه مکش هوا از طریق پلکان انجام نمی گیرد. در هندسه دوم با تعبیه حفره هایی در لبه بالایی پله ها و قرار دادن فشار برابر با فشار اتمسفر برای این نواحی، مکش هوا و تاثیر آن بر توزیع جریان بر روی سرریز محاسبه و مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد در دبی های کم جریان، مدل VOF نسبت به مدل دو سیالی نتایج دقیق تری ارائه می-دهد. در شرایطی که هوادهی در نظر گرفته شود به دلیل اختلاط فازهای آب و هوا، این مدل به خوبی مدل دو سیالی، قادر به شبیه سازی جریان سیال نمی باشد و خطای محاسبات زیاد است. به عبارت دیگر در حالت هوادهی، مدل دو سیالی به واسطه حل معادلات برای هر دو فاز، مدلی مناسب برای شبیه سازی جریان می باشد. نتایج حل عددی حاضر با مقادیر تجربی دیگر محققین مقایسه شده و مشخص گردید مدل عددی دو سیالی با خطایی کمتر از 10% قادر به پیش بینی میزان افت انرژی کل جریان در اثر عبور از سرریز پلکانی در مقایسه با مقادیر اندازه گیری شده تجربی می باشد.کلید واژگان: هوادهی سرریز پلکانی، مدل سازی عددی، جریان دوفازی، مدل دو سیالی، مدل حجم سیال (VOF)A spillway is a hydraulic structure that is provided at storage and detention dams to release surplus or flood water that cannot be safely stored in the reservoir. In this paper, two-dimensional simulation of gas-liquid two-phase flow on stepped spillway in different discharge rate is studied. The VOF model and the two-fluid model are used in order to simulate numerically and then the results of the two models are compared. In order to study the influence of aeration in stepped spillway, two different physics are proposed. In the first geometry it is assumed that there is no air intake via stairs and in second geometry air intake and its effect on the flow over the spillway is studied by embedding hole in the top edge of stair. The air pressure is assumed to be atmospheric. The results showed that VOF model provide more accurate result than that of two-fluid model in low discharge rate. However, in cases where aeration is studied, because of mixing phases, this model is not able to simulate fluid flow as well as two-fluid model. The two-fluid model is more accurate due to solving equations for both phases (air and water). For verification, numerical results have been compared with experimental values and determined that numerical models are able to predict the total energy loss within an error range of %10 compared with the measured experimental data.
-
در تحقیق حاضر جریان دوفازی داخل اتمایزر گازدار، در نسبت های دبی جرمی گاز به مایع 0.08%، 0.32%، 1.24% و 4.9% و دبی مایع 0.38 L/min، به کمک مدل تعقیب سطح مشترک حجم سیال شبیه سازی شده است. هدف از این شبیه سازی بررسی رژیم های جریان دوفازی داخل اتمایزر گازدار و تآثیر آن بر کیفیت اتمیزاسیون و همین طور بررسی ناپایداری های سطح مشترک مایع- گاز در رژیم های مختلف جریان دوفازی داخل اتمایزر می باشد. با توجه به بالا بودن سرعت فاز گازی در دبی مایع ثابت و نسبت های دبی جرمی گاز به مایع بالا، اثر تراکم پذیری فاز گازی، که در مطالعات قبلی لحاظ نشده، در نسبت دبی جرمی گاز به مایع 1.24% و 4.9% در نظر گرفته شده است. همین طور در تمام شبیه سازی ها، اثر نیروی گرانشی لحاظ شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که با افزایش دبی جرمی گاز به مایع، رژیم جریان دوفازی داخل مجرای تخلیه اتمایزر گازدار از رژیم جریان حبابی با حباب های کشیده به رژیم جریان حلقوی انتقال می یابد. همین طور با انتقال رژیم جریان از رژیم جریان حبابی به رژیم جریان حلقوی، ضمن کاهش ضخامت فیلم مایع خارج شونده از روزنه تخلیه، ناپایداری-های سطح مایع در رژیم جریان حلقوی افزایش یافته و لیگامنت های جدا شده از سطح مایع کوتاه تر، باریک تر و ناپایدارتر می شوند. این نوع رژیم جریان برای اتمایزر گازدار بسیار موثر می-باشد.کلید واژگان: اتمایزر گازدار، جریان دوفازی گاز- مایع، مدل حجم سیال، نسبت دبی جرمی گاز به مایعIn the present study two-phase flow within the effervescent atomizer has been simulated by the volume of fluid interface tracing model using 0.08%, 0.32%, 1.24%, and 4.9% gas-to-liquid mass ratios and 0.38 L/min liquid flow rate. The purpose of this simulation is to study two-phase flow regimes within the effervescent atomizer and their effect on the atomization quality. This study also considers the gas-liquid interface instabilities in different two-phase flow regimes inside the atomizer. The compressibility of gas phase which is rear in literature survey included in gas-to-liquid mass ratios of 1.24% and 4.9%, due to the high gas phase velocity in constant liquid flow rate and high gas-to-liquid mass ratios. The effect of gravitational force is considered in all simulations. The results of the simulation indicate that by increasing the gas-to-liquid mass ratio, the two-phase flow regime inside the discharge passage transfers from bubbly flow regime with long bubbles to annular flow regime. In addition to decreasing the liquid film thickness coming out from discharge orifice (during transform of the flow regime from bubbly flow to annular flow), the liquid interface instabilities increase in the annular flow regime and besides, where segregated ligaments from the liquid interface become shorter, thinner and more unstable. This type of regime is the most efficient flow behavior for the effervescent atomizer.Keywords: Effervescent atomizer, Gas-Liquid two phase flow, Volume of Fluid model, Gas-to-Liquid mass ratio
-
رژیم جریان اسلاگ یکی از پیچیده ترین رژیمهای دو فازی است که در فرآیندهای صنعتی و به ازای محدوده وسیعی از جریان ها دیده میشود. البته همواره بین نتایج حاصل از آزمایشات و حل عددی بر روی این رژیم جریان، اختلافات زیادی دیده میشود. پیرو بررسی پیشین در رابطه با تعیین بهترین مدل اغتشاشی برای مدلسازی عددی دقیقتر جریان اسلاگ، در این تحقیق سعی شده است تا با انجام یک حل عددی دو بعدی دقیق با استفاده از نرم افزار فلوئنت، مشخصات مختلف جریان اسلاگ استخراج گردد. در این مدل سازی از مدل جریان دو فازی حجم سیال و مدل اغتشاشی RNG استفاده شده است. در این رابطه یک کد کامپیوتری جدید نوشته شده است تا بتواند بدون افزایش زمان حل، پارامترهای مهم جریان اسلاگ را به صورت کاملا دقیق از نتایج حل نرم افزار فلوئنت استخراج کند و ترسیم نماید. از جمله مهم ترین پارامترهای اسلاگ میتوان به سرعت بدنه ی اسلاگ مایع، سرعت فیلم جریان پیشروی اسلاگ، سرعت پیشانی و دم اسلاگ، موقعیت مکانی پیشانی، دم و مرکز اسلاگ، طول اسلاگ، افت فشار دو سر اسلاگ، تنش برشی دیواره کانال در زمان اسلاگ و سرعت مخلوط دو فاز اشاره نمود. بعلاوه، تفاوت حل عددی جریان اسلاگ با و بدون استفاده از مدل اغتشاشی مشخص شد. در ادامه ارائه نتایج حل هر کمیت سعی شد تا پس از احراز صحت نتایج استخراجی، نتایج بدست آمده مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد.کلید واژگان: اسلاگ، شبیه سازی، مدل دو فازی حجم سیال، ناحیه اختلاطی، اغتشاشاتSlug flow is one the most complicated flow regime in industrial process that is seen for wide range of fluid flow. However, there are always some differences between experimental and numerical results obtained for slug flow. Proceeding the perivious attempt on the selection of the best turbulent model for numerical simulation, the slug flow is simulated numerically in two dimension by applying implicit VOF method and k-ε RNG turbulent model. To extract the slug flow parameters accurately FLUENT solver is used. The differences of the obtained results with and without turbulent model during slugging is also presented. To overcome this complicated flow behavior, a new user defined function code is developed. This UDF computes and predict slug parameters from FLUENT solver result without increasing the computational cost. The important slug parametrs are presented which are: liquid slug body velocity, liquid film velocity, slug front and tail velocity, slug center position and length, slug front and tail positions, pressure difference across slug, wall shear stress, slug mixture velocity, slug initiation time and position from the duct inlet. These parameters are analyzed and discused in details after that they had been validatedKeywords: Slug, Simulation, VOF, mixing zone, turbulence
-
یکی از پدیده های مهم و پیچیده در تحلیل رژیم جریان اسلاگ، مکش حباب های ریز به داخل بدنه اسلاگ در هنگام وقوع آن است. در این مقاله روشی برای مدل سازی اسلاگ با در نظر گرفتن پدیده مکش هوا به داخل بدنه مایع اسلاگ ارائه شد. در این روش رفتار اسلاگ، به همراه کسر حجمی حباب های نفوذ کرده و تاثیر آنها بر مشخصات اسلاگ بررسی شد تا روابط دقیق تری برای تخمین پارامترهای این رژیم جریان بدست آید. این روش از ترکیب مدل جریان دو سیالی، روش حجم سیال و مدل بالانس جمعیتی دسته حباب های با قطر یکسان، به وجود آمده است. در این راستا بر اساس شباهت جریان اسلاگ با پرش هیدرولیکی، مدلی برای تخمین ترم نفوذ ذرات حباب، مکانیزم و مقدار آن در نظر گرفته شد و به کمک برنامهای جداگانه وارد معادلات مورد نظر در نرم افزار فلوئنت گردید. در انتها نتایج حاصل از حل عددی جریان اسلاگ به همراه مدل مربوطه با نتایج تجربی استخراجی از سایر مقالات مقایسه گردید. این نتایج شامل پروفیل جریان اسلاگ، حباب های نفوذ کرده، سرعت فاز مایع در هنگام وقوع اسلاگ، سرعت بدنه اسلاگ مایع، سرعت فیلم مایع، سرعت پیشانی و دم اسلاگ، موقعیت اسلاگ، طول اسلاگ، توزیع فشار در زمان وقوع جریان اسلاگ، تعداد حباب های نفوذ کرده با ابعاد مختلف، قطر متوسط حباب های نفوذ کرده و... می باشد.کلید واژگان: اسلاگ، نفوذ، حباب، مدل ترکیبی، شبیه سازیAnalysis of air bubbles entrainment in liquid slug body is one of the most important and complicated phenomena during slug flow regime. In the present attempt, a method is proposed for slug modeling to consider the air bubble entrainment into slug liquid body. The effect of consequencies and their impact on slug behaviour to predict more accurate correlations for slug parameters are estimated and calculated. This method considers a two-fluid single pressure model, combined with population balance model for equal bubble diameter series and solves using volume of fluid. In this regard based on slug and hydraulic jump similarity, a correlation for air bubble entrainment rate and its mechanism selected. This correlation developed in the form of a user defined function code and coupled with other models in FLUENT solver to calculate slug flow. Finally the result of this numerical modeling is validated with the result of other numerical and experimental results where exist in the related literature. The result is consist of the slug flow profile, entrained air bubble profile and their diameter distribution, vortex at slug front, pressure distribution during slugging, slug mixture velocity, turbullent model parameters and etc.Keywords: Slug, Entrainment, Bubble, Coupled model, Simulation
-
در پژوهش حاضر رفتارهای هیدرودینامیکی و ایرودینامیکی یک شناور تندرو با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی ها به صورت کاملا سه بعدی، با در نظر گرفتن جریان دوفازی و توربولانس انجام شده اند. جهت به دست آوردن مقدار سینکیج و تریم شناور، دو درجه آزادی برای آن فرض شده است. به کمک حلگر شش درجه آزادی و با استفاده از مش های دینامیکی، معادلات دینامیک جسم صلب با معادلات حاکم بر سیال کوپل شده اند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی موجود، شبیه سازی شناور تندروی هدف در محدوده سرعت خطی m/s 0.9-8.31 انجام شده است. مقایسه نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود، نشان می دهد که بیشینه خطای میانگین حاصل برای مقدار مقاومت، تریم و سینکیج در هر سرعت از 10% تجاوز نمی کند که نشان از دقت و کارایی مدل حاضر دارد. برای تمامی سرعت ها استقلال حل از مش بررسی شده است و نتایج برای مناسبترین مش ارائه شده است. در ادامه، تاثیر اعمال پله بر روی شناور، جهت کاهش درگ و افزایش پایداری برای چند حالت مختلف یک و دو پله مورد بررسی قرار گرفته اند که در نهایت بهینه ترین حالت معرفی و نتایج مربوط به آن ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که با اعمال پله به قایق تندوری مورد نظر میتوان تا 11% مقاومت بدنه را کاهش داد.کلید واژگان: شناور تندرو، جریان دوفازی، درجه آزادی، پلهIn the present research, hydrodynamical and aerodynamical characteristics of a high-speed planning hull is studied using computational fluid dynamics. Simulations are three-dimensional with considering a two-phase turbulent flow. To obtain sinkage and trim of the hull, two degrees of freedom is assumed for it. Rigid body dynamic equations and governing equations of the fluid are coupled using 6DOF solver and dynamic mesh technique. Based on the available experimental results, simulations of the aimed high speed hull are performed in the linear velocity range of 0.9-8.31 m/s. Comparing the present numerical results with the experimental data, shows that maximum average error for resistance, trim and sinkage in different velocities does not exceed 10%. This shows the accuracy and proficiency of the current model. Mesh independency of solutions is studied for all velocities and the results are reported based on the most suitable mesh. At the end, the effect of applying steps on reducing the drag and improving stability of the hull is investigated for several states in one and two steps. Finally, the most optimized state is introduced and relating results are given. Results show that applying steps to the mentioned high speed hull reduce the overall resistance by 11%.Keywords: High speed hull, two-phase flow, degree of freedom, step
-
در مطالعه حاضر به بررسی الگوهای جریان دوفازی گاز-مایع درون لوله عمودی به قطر داخلی 70 mm پرداخته شده است. سیال های دوفازی مورد مطاله هوا و آب می باشند. شبیه سازی با نرم افزار متن باز اپن فوم انجام شده و از روش تک سیالی برای شبیه سازی جریان استفاده شده است، که در این روش سطح مشترک دوفاز با استفاده از مدل حجم سیال دنبال می شود. کارهای انجام شده تاکنون اکثرا به صورت آزمایشگاهی بوده و کارهای عددی انجام شده نیز بیشتر برای لوله های قطر کوچک بوده است. در شبیه سازی عددی انجام شده در کار حاضر، در ورودی سرعت فازهای گاز و مایع ثابت، در خروجی فشار ثابت و روی دیواره های لوله شرط عدم لغزش در نظر گرفته شده است. تمرکز اصلی این تحقیق، شبیه سازی الگوهای جریان مختلف، براساس تغییر سرعت ظاهری هوا و آب در ورودی لوله می باشد. همچنین نمودارهای توزیع چگالی فازها نیز بدست آمده اند، که از بررسی رفتار این نمودارها می توان نوع الگوی جریان دوفازی درون لوله را تشخیص داد. محدوده سرعت های ظاهری هوا و آب در ورودی لوله مورد بررسی به ترتیب 0.01 – 15 m/s و 0.1 – 1.5 m/s می باشد. از تحلیل نتایج؛ چهار الگوی حبابی، لخته ای، متلاطم و حلقوی و همچنین دو الگوی فرعی، شبه-حلقوی و حبابی کلاهکی بدست آمدند.کلید واژگان: جریان دو فازی، لوله های عمودی، توزیع کسرحجمی، الگوهای جریان، مدل حجم سیالIn the present study, flow regimes of co-current, air-water two-phase flow in a vertical tube with 70 mm internal diameter were investigated. Simulation accomplished by open source software, OpenFOAM, and One Fluid model has been used to simulate two-phase flow, which in this model, the interface of two-phase flow has been followed by Volume of the Fluid model. Hitherto, most of the researchers conducted experimentally and the researchers in many of numerical studies just investigated the small tubes. The simulation had investigated according to boundary conditions of the vertical tube. Air and water superficial velocities in inlet and pressure in outlet were constant. Moreover, a no-slip condition in the internal tube walls has been considered. The main purpose of this study is to identify the flow regimes based on the superficial velocities of air and water in the inlet. Moreover, the diagrams of density distributions of phases were obtained, with respect to the behavior of each two-phase flow pattern which can be identified. Superficial velocity of air and water were in the range of 0.01-15 m/s and 0.1-1.5 m/s, respectively. By analysis of results, bubbly, slug, churn and annular regimes; furthermore, semi-annular and Cap-Bubbly sub-regimes were observed.Keywords: two, phase flow, Vertical Pipes, volume Fraction Distribution, Flow Patterns, VOF model
-
در پژوهش پیش رو، جریان دو فازی غیر همسو در لوله های عمودی از جنس اکریلیک شفاف با قطرهای داخلی mm 60، mm 80 و mm 110 و ارتفاع های یکسان m 2 در شرایط آدیاباتیک بررسی شده اند. تا کنون تعداد کمی از پژوهش های صورت گرفته در حیطه جریان های غیر همسو در لوله های با قطر بزرگ مقیاس انجام شده است. هوا از پایین به بالا و آب از بالا به پایین جریان دارد. محدوده سرعت های ظاهری هوا و آب برای لوله mm 60 به ترتیب m/s 1.77-7.17 و m/s 0.05-0.11، برای لوله mm 80 به ترتیب m/s 4.03-0.99 و m/s 0.09-0.03 و برای لوله mm 110 به ترتیب m/s 2.26-0.55 و m/s 0.05-0.01 است. در کار حاضر علاوه بر جریان برگشتی، از رژیم های لخته ای، متلاطم و حلقوی می توان به عنوان رژیم های اصلی مشاهده شده در لوله ها نام برد. تلاش بر این بوده است که در ترسیم نقشه الگوهای جریان، عدم قطعیت تعیین مرزها به حداقل رسیده باشد. طبق آزمایش های صورت گرفته نتایج نشان می دهد با افزایش قطر لوله ، رژیم های لخته ای و حلقوی به تدریج محدوده های کوچک تری را در بر می گیرند اما رژیم متلاطم محدوده قابل توجهی از نقشه الگوهای جریان را به خود اختصاص می دهد. همچنین در مشاهدات صورت گرفته، نمونه هایی از ناپایداری کلوین – هلمهولتز در لوله ها مشاهده شد. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی این ناپایداری از توافق خوبی برخوردار است. در انتها نیز صحت سنجی نقشه الگوهای به دست آمده تحت آزمایش های صورت گرفته، با نتایج تحلیلی صورت گرفت.کلید واژگان: جریان دو فازی، جریان غیر همسو، نقشه الگوی جریان، جریان برگشتی، ناپایداری کلوین، هلمهولتزIn this research¡ counter-current two phase flow is investigated adiabatically in vertical Plexiglas tubes with internal diameters of 60 mm¡ 80 mm and 110 mm. All of tubes have the same height of 2 m. So far¡ there have been few studies on counter-current flows in large diameter tubes. Water and air flow downward and upward through the tubes¡ respectively. Superficial velocities of air and water ranges are 1.77-7.17 m/s and 0.05-0.11 m/s for 60 mm tube¡ 0.99-4.03 m/s and 0.03-0.09 m/s for 80 mm tube and 0.55-2.26 m/s and 0.01-0.05 m/s for 110 mm tube. In addition to reverse flow¡ other main regimes can be observed as slug¡ churn and annular in the tubes. Our efforts in drawing the flow patterns map were aimed at minimizing uncertainties at the boundaries. Based on the obtained experimental results¡ slug and annular regimes gradually comprise smaller regions of the flow map as the tube diameter increases. However¡ churn regime contains larger area of the flow pattern maps. Moreover¡ Kelvin Helmholtz instability is observed in tubes and experimental and analytical results represent appropriate consequent in comparison. Eventually¡ validation of experimental flow patterns map accomplished by theoretical results.Keywords: Two, phase flow, Counter, current flow, Flow patterns map, Reverse flow, Kelvin, Helmholtz instability
-
در این پژوهش حرکت آزادانه حباب در کانال عمودی به صورت تجربی در محدوده نیروی تنش سطحی غالب برای 5 سیال مختلف نیوتونی مورد بررسی قرار گرفت. مسیر حرکت حباب در آب، محلول 30 درصد و 50 درصد حجمی گلیسیرین به صورت زیگزاگ و در دو محلول 80 درصد و 100 درصد حجمی گلیسیرین به صورت خطی مشاهده شده است، همچنین سرعت صعود و ضریب منظر نیز با روش آنالیز تصویر توسط نرم افزار متلب استخراج شد. مقایسه نتایج کار حاضر با نتایج سایر محققین و روابط موجود جهت حدس زدن سرعت حباب از تطابق خوبی برخوردار بود. تاثیر میدان مغناطیسی (عمود بر مسیر حرکتی حباب) بر خصوصیات هیدرودینامیک حباب نیز برای هریک از محلول ها مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که حضور میدان مغناطیسی هرچند در نحوه حرکت حباب تاثیری ندارد و در محدوده مورد بررسی موجب تغییر حرکت زیگزاگی یا خطی نمی شود ولیکن باعث کاهش دامنه حرکت می شود که این میزان کاهش با افزایش لزجت کاهش می یابد. همچنین حضور میدان سبب افزایش سرعت صعود حباب می شود که درصد این افزایش سرعت با افزایش لزجت افزایش می یابد. حضور میدان مغناطیسی باعث افزایش ضریب منظر می شود که با افزایش لزجت میزان تغییرات ضریب منظر کاهش می یابد.کلید واژگان: صعود آزادانه حباب، تاثیر میدان مغناطیسی، سرعت صعود، ضریب منظر، مسیر حرکتIn this paper, a single bubble free ascending in a vertical channel was studied experimentally. Five different Newtonian fluids were used where the surface tension force is dominant. The bubble trajectory was considered in water, glycerin 30 and 50 Vol% that is zigzag, however, linear behavior is observed while the weight concentration of the glycerin reaches to 80 and 100 percent. The bubble rise velocity and aspect ratio coefficient are calculated by image analysis via MATLAB software. The results are in a very good agreement with the literature for the bubble velocity. The effect of magnetic field (perpendicular to the bubble flow) on the hydrodynamic characteristics of the bubble for each of the working fluids has been scrutinized. Although the presence of the magnetic field does not affect the bubble trajectory type or change the flow pattern from zigzag to linear, but it reduces the flow domain where this descending trend decreases with the increase in viscosity. It should be also noted that the magnetic field causes the bubble rise velocity to increase while this enhancement increases with higher viscosity. The magnetic field effect on the bubble aspect ratio was also considered and it was found that as viscosity increases the aspect ratio change is decreases.Keywords: Single bubble raise, Magnetic field effect, Raise velocity, Aspect ratio, Trajectory
-
تا کنون مدل سازی های زیادی بر روی جریان اسلاگ انجام شده است، اما در اغلب آنها از مدل جریان آرام که تقریبا فرض غیر فیزیکی است، برای حل جریان اسلاگ استفاده شده است. در معدود بررسی های انجام شده با مدلهای جریان مغشوش نیز، به میزان نوع تناسب مدل اغتشاشی انتخابی و رژیم جریان اسلاگ اشاره ای نشده است. رژیم اسلاگ یک جریان برشی است، که در قسمتهایی از آن، جریان دچار چرخش و کرنش زیاد می شود.
در این تحقیق ابتدا وجه تمایز مدل های اغتشاشی، فرضیات اولیه جهت استخراج مدل، مزایا، معایب و سایر مشخصات مهم مدل های اغتشاشی رایج بررسی شده و سپس میزان تطابق آن ها با جریان اسلاگ تحلیل شده است. در مرحله بعد پس از انجام شبیه سازی های گوناگون با استفاده از نرم افزار FLUENT و مقایسه نتایج مدلهای مختلف با یکدیگر و همچنین مقایسه آنها با نتایج آزمایشگاهی، بهترین و سازگارترین مدل اغتشاشی با رژیم جریان اسلاگ، معرفی شده است. در همین رابطه مدل اغتشاشی RNG k-ε به عنوان سازگارترین مدل اغتشاشی، که میتواند برای مدلسازی اغتشاشات در جریان اسلاگ در کنار همه مدل های جریان دوفازی به کار برده شود تعیین گردید. در انتها مشخصات مختلف جریان اسلاگ مانند توزیع فشار در زمان وقوع اسلاگ، سرعت مخلوط اسلاگ، زمان و مکان وقوع اسلاگ با مدل اغتشاشی RNG محاسبه و ارائه گردید.کلید واژگان: اسلاگ، اغتشاشات، گردابه، شبیه سازی، مدل دو فازی حجم سیالMany models have been applied to slug flow using laminar flow condition. The results obtained from these models are not consistent with the physical behavior of slug flow. Furthermore, discussion on the turbulent models is very rare or not related to the such flow regime. The slug regime is a complicated regime with shear flow and high strain in addition to some vorticity at some sections of the flow.
In the present attempt at first stage, the turbulent models differences, the initial assumptions to drive, privilages and shorcomings have been considered with details. Then, its consistency with the physics of slug flow was analysed with high accuracy. In the second stage, simulations using different turbulent models were conducted. The obtained results were compared to each other and with the experimental results of other investigators. Finally, the most consistent model with the physics of the slug flow was selected. The turbulent model of RNG k-ε showed more reliable in compare to other turbulent models. Thus, it was selected and used to obtain slug flow behavior with higher accuracy. The parameters as pressure distribution during slugging, slug mixture velocity, slug initiation time and position from the duct inlet with RNG model conducted and presented with detailed explanations.Keywords: Slug, Turbulence, Vortex, Simulation, VOF -
در این مقاله جریان دوفازی هوا-آب در کانال افقی ریب دار، بطور تجربی و عددی بررسی شده است. مطالعات تجربی در آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس و شبیه سازی عددی با استفاده از مدل حجم سیال انجام شده است. به منظور بررسی تاثیر ریب ها بر رژیم های جریان، ریب هایی با عرض و گام های مختلف، روی دیواره های جانبی کانال تعبیه و نقشه رژیم های جریان ترسیم شده است. با توجه به بحرانی بودن رژیم اسلاگ در کانال های طولانی، جزئیات آن در کانال های صاف و ریب دار بررسی شده است. طبق مشاهدات تجربی، در کانال ریب دار رژیم لایه ای اتفاق نمی افتد. ریب گذاری محدوده رژیم اسلاگ در نقشه جریان را بطور قابل توجهی کاهش می دهد. مقایسه نتایج عددی و تجربی رژیم های مختلف جریان در سرعت های مشابه نشان می دهد که حلگر بکار رفته در پیش بینی رژیم های مختلف جریان دوفازی توانمند است. از مقایسه دو کانال ریب دار مشخص شد که اولین اسلاگ در کانال با ریب های کوچک در فاصله دورتر و زمان طولانی تر نسبت به ریب بزرگ تشکیل می شود. همچنین نتایج عددی و مشاهدات تجربی نشان می دهد، ریب دار کردن کانال در محدوده سرعت های کارکرد منجر به اسلاگ در کانال صاف، محدوده تشکیل اسلاگ را کوچک می کند اما در محدوده سرعت های منجر به اسلاگ در کانال ریب دار، شرایط تغییر رژیم به جریان اسلاگ تسهیل می شود که به نفع بهره بردار نخواهد بود.
کلید واژگان: جریان دو فازی، رژیم جریان، کانال ریب دار، شبیه سازی عددی، روش تجربیIn this paper, two-phase air–water flow was investigated experimentally and simulated numerically using VOF method. The tests are conducted in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. In order to evaluate the rib effect on flow regimes, experimental investigation was conducted with ribs of different width and pitch where assembled on front and back side walls (side walls) of the duct during different test runs. The rib width and pitch were held constant during each test. The experimental work considered for different regimes of wavy, plug and slug which generated in the ducts with and without rib applying various phase velocities. The effects of using ribs on regime boundaries are presented in the flow diagrams and discussed in details. Compared to the smooth duct, the ribbed duct affects the different regime boundary positions noticeabily. The results showed that in the duct with small sizes ribs, the first slug initiates at longer time and distance in compare to the duct equipped with bigger size ribs. The results show that for normal operational flow velocities, the ribbed duct decreases the slug area on flow diagram map in compare to smooth duct. However, ribs facilitate the slug regime initiation for phase velocities in accordance with slug generation, which is not benefit of operational condition.Keywords: Two, phase flow, Flow regime, Ribbed rectangular duct, Numerical Simulation Main Subjects -
در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی رژیم ها و نمودار های جریان دوفازی آدیاباتیک آب-هوا در شیب های متوالی کانالی به شکل یک زانویی بزرگ و همچنین قسمت های افقی بالادست و پایین دست این زانویی پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ناحیه مربوط به رژیم جریان حبابی طویل بدون تاثیر از تغییرات شیب کانال، برای هر سه مقطع شیب دار کاملا بر هم منطبق می باشد. همچنین با کاهش شیب کانال در طول مسیر، گذار از رژیم جریان مه آلود گردابه ای به حلقوی مه آلود، به دبی های بالاتر جریان گاز منتقل می شود. رژیم جریان حلقوی تنها در شیب اول مشاهده می شود. رژیم جریان اسلاگ در قسمت افقی بالادست زانویی، براساس رشد ناهمواری های سطح مشترک و در قسمت افقی پایین دست توسط حباب های تیلور ایجاد می گردد. با این وجود، افزایش دبی جریان مایع، سبب رشد ناحیه مربوط به رژیم جریان اسلاگ در هر دو قسمت می شود. علاوه بر موارد فوق نحوه تغییرات کسر حجمی فاز گاز با دبی فازها در مقطع ورودی نیز مورد توجه قرار گرفته است.
کلید واژگان: جریان دوفازی، شیب های متوالی، کانال شیب دار، دیاگرام جریان، کانال مستطیلیExperimental investigation of two-phase air-water flow was conducted at consecutive inclinations of a large bend (with three equal slopes in respect to each other) and including the horizontal sections of the inlet and outlet of the bend. The results show that the elongated bubble regime flows without any effect of duct inclination change and consistent for all three zones of horizontal sections of before and after the bend and the bend itself. It was also noticed, as the duct inclination decreases along the route, vortex misty flow transmits to misty annular flow at higher gas flow rates. The annular flow regime was noticed only at the first slop of the bend. Slug flow was observed at the horizontal sections upstream and downstream of the bend. The slug flow at the upstream generated by the interfacial instabilities but at the downstream formed by Taylor bubbles. Slug flow area in the flow diagram increases as liquid flow rate increase at both horizontal sections. In addition, the void fraction change rate with phases mass flow rate was considered at the duct inlet.Keywords: Two, phase flow, Consecutive inclinations, Inclined channel, Flow Diagram, Rectangular channel -
در تحقیق حاضر به مطالعه تجربی مشخصه های حباب های تیلور در یک زانویی بزرگ متشکل از سه شیب متوالی پرداخته شده است. برای این منظور ابتدا نمودارهای جریان برای زانویی و مقطع افقی بالادست آن ترسیم شده است تا ناحیه مربوط به این رژیم جریان و مکانیزم تشکیل حباب ها تعیین گردد. سپس تاثیر سرعت های ظاهری جریان های مایع و گاز و همچنین شیب کانال بر روی مشخصه های سرعت متوسط، طول و فرکانس حباب ها بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش سرعت ظاهری فاز گاز و کاهش شیب در طول مسیر، سرعت و طول حباب ها بیشتر می شود، درحالی که افزایش سرعت مایع، تاثیر کاهشی بر این مشخصه ها دارد. فرکانس حباب ها نیز مستقل از تغییرات شیب، با افزایش سرعت ظاهری جریان گاز، همواره کاهش یافته و با افزایش سرعت جریان مایع، ابتدا کاهش و سپس افزایش می یابد. در تعیین محدوده ایمن کاربردهای صنعتی، دبی جریان مایع می بایست، با توجه به مقدار کمینه فرکانس حباب ها انتخاب شود. در حالی که برای انتخاب مقدار مناسب دبی جریان گاز، همواره نوعی بهینه سازی بین کاهش فرکانس و افزایش سرعت حباب ها با کاهش طول آن ها لازم می باشد. همچنین روابطی برای طول و سرعت حباب ها با توجه به پیشینه تحقیق بدست آمده ولی درمورد فرکانس حباب ها، بدلیل روند تغییرات متفاوت و همچنین کمبود منابع در این زمینه، روابطی بر اساس اعداد رینولدز ظاهری فازهای پیشنهاد گردیده است.
کلید واژگان: جریان دوفازی، حباب های تیلور، کانال شیب دار، شیب های متوالی، جریان پلاگExperimental investigation conducted on Taylor bubble characteristics in a large bend including three consecutive inclinations. For this purposes, flow maps were obtained for the bend and horizontal section of upstream of the bend to define the area of this regime and mechanism of Taylor bubble formation. The effect of superficial gas-liquid velocities and the duct slope were studied on average velocity, length and frequency of bubbles. The results show, the bubble velocity and length increase as gas superficial velocity increases and the duct slope decreases. However, liquid velocity increase has decreasing effect on this characteristics. Bubble frequency is independent of slope change and reduces as gas superficial velocity increase. However, bubble frequency reduces at first and then increase as liquid superficial velocity increases. Regarding the safety regulation for industry, the minimum of the bubble frequency should be generated for the required liquid mass flow rate. Meanwhile, for the gas velocity, some optimization is required between frequency reductions with Taylor bubble velocity increase in addition to bubble length reduction. Regarding the background of the present field with shortage of results on Taylor bubbles frequency, some correlations based on the superficial Reynolds number of phases were presented for each inclination.Keywords: Two, phase flow, Taylor Bubbles, Inclined channel, Consecutive inclinations, Plug Flow -
مدل سازی عددی جریانهای دوفازی تراکم پذیر یکی از موضوعات چالش برانگیز و مهم در مسائل کاربردی و تحقیقاتی به شمار می رود. در این مسائل اثرات متقابل شاک که به عنوان یک ناپیوستگی در خواص سیال به حساب می آید با فصل مشترک دو فاز به عنوان یک ناپیوستگی دیگر، سبب بروز مشکلاتی در حل عددی و تسخیر دقیق ناپایداری های فصل مشترک می شود. هدف از انجام این پژوهش، ارتقا دقت شبیه سازی عددی جریان های دوفازی با مدل دوسیالی پنج معادله ای است. بدین منظور از روش ماسل-هنکاک جهت ارتقا دقت روش عددی گودونوف و حلگر HLLC از مرتبه اول به مرتبه دوم استفاده به عمل آمد. از مزایای این شیوه می توان به افزایش دقت، کاهش نوسانات وکاهش دیفیوژن عددی اشاره نمود. به منظور صحت سنجی الگوریتم عددی و بررسی میزان کارایی آن، مسئله یک بعدی لوله ضربه دوفازی گاز-مایع و مسائل دوبعدی حرکت فصل مشترک مربعی در جریان یکنواخت و مسئله اندرکنش اصابت موج ضربه ای با ماخ 72/1 با حباب هوا دروناستخر آب شبیه سازی شده و نتایج عددی با دقت مرتبه 1 و 2 با همدیگر مقایسه شد. نتایج حاکی از آن است که به ازای دقت مرتبه 2، دیفیوژن عددی در فصل مشترک کاهش می یابد.
کلید واژگان: مدل دوسیالی، MUSCL، دقت مرتبه دوم، فصل مشترکNumerical modeling of compressible two-phase flow is a challenging and important subject in practical cases and research problems. In these problems, mutual effect of shock wave interaction creates a discontinuity in fluid properties and interface of two fluids as a second discontinuity lead to some difficulties in numerical approximations and estimating an accurate interface during hydro-dynamical capturing process. The objective of this research is to increase the accuracy of numerical simulation of two-phase flow using two dimensional five-equation two-fluid model. For this purposes, MUSCL strategy was used for increasing the Godunov numerical scheme accuracy from 1st order to 2nd order. The privilege of this method is high accuracy, low numerical oscillation and low numerical diffusion. The problems considered for the verification of the results are the water-air shock tube, a square bubble with moving interface in a uniform flow and a shock wave with 1.72 Mach having interaction with an air bubble in a water pool. The obtained numerical results showed that, the results that have been obtained by second order accuracy have less diffusion in the two-phase flow interface.Keywords: Two, fluid model, MUSCL, second order accuracy, interface -
در تحقیق حاضر، سرعت و تغییر شکل حباب هوا در مایع ساکن در شیب های مختلف و متوالی 5 تا 90 درجه نسبت به افق بررسی شده است. به این منظور، جریان دوفازی آب- هوا با استفاده از روش حجم سیال شبیه سازی عددی شده است. برای ردیابی سطح مشترک دو فاز از روش بازسازی سطح مشترک تکه ای خطی استفاده شده است. نیروی کشش سطحی با مدل نیروی سطحی پیوسته مدلسازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بیشینه سرعت حباب در زاویه 45 درجه می باشد که با نتایج محققان پیشین تطابق دارد. در ادامه، حرکت حباب در دو شیب متوالی در حالت های مختلف شبیه سازی شده است. در محل تغییر شیب، بدلیل حرکت مایع تحت نیروی گرانش، یک گردابه تشکیل می شود. این گردابه باعث تغییر شکل و سرعت حباب می شود. گردابه در تغییر شیب کم به زیاد، موجب پخ شدن نوک حباب و کاهش سرعت آن شده و در تغییر شیب زیاد به کم، موجب تیز شدن نوک حباب و افزایش سرعت آن می شود. بیشینه سرعت متوسط حرکت حباب در دو شیب متوالی با شیب اول 60 و شیب دوم 30 درجه بدست آمد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی، حباب، کانال شیب دار، روش حجم سیالIn the present article, velocity and deformation of an air bubble have been considered in quiescent liquid at different consecutive slopes from 5 to 90 degrees in respect to horizontal condition. To establish these purposes, air-water two-phase flow has been simulated numerically by using volume of fluid method. The two-phase flow interface has been traced by using Piecewise Linear Interface Calculation (PLIC) method. Surface tension force was estimated by Continuum Surface Force (CSF) model. The simulation results show that maximum bubble velocity occurred at 45 degrees which is in agreement with the previous researchers result. Simulation of bubble movement was also continued to two consecutive slopes at different angles. At slope deviation location, a vortex was generated due to liquid movement governed by gravity forces. This vortex changes the bubble velocity as well as bubble shape. This vortex also reduces the bubble velocity and changes the bubble nose shape from sharp to flatten at deviation from low to high slope values. However, at deviations from high to low slope values, the bubble nose becomes more sharpened in addition to bubble velocity increase. The maximum average velocity of bubble movement at two consecutive slopes was obtained during the condition that the first and second slopes were set to 60 and 30 degrees, respectively.Keywords: Numerical Simulation, Bubble, Inclined channel, VOF method -
در مقاله حاضر، رژیم جریان دوفازی اسلاگ در کانال افقی با مقطع مستطیلی به روش حجم سیال (VOF)شبیه سازی عددی شده است. معادلات بقای جرم و مومنتم و معادله جابجایی کسر حجمی به همراه معادلات اغتشاشی k-ω SSTدر نرم افزار متن باز اپن فوم حل شده است. شبیه سازی ها مطابق با شرایط آزمایشگاهی در کانال با مقطع مستطیلی انجام شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، تشکیل ناپایداری ها بر اساس معیار کلوین-هلمهولتز و تشکیل اسلاگ در حل سه بعدی مغشوش دیده می شود. در شبیه سازی و آزمایش، ارتفاع فاز مایع در کانال کمی افزایش می یابد و به سبب آن شرط ناپایداری کلوین-هلمهولتز ارضا و با رشد ناپایداری ها در سطح مشترک، اسلاگ ایجاد می شود. با ایجاد اسلاگ و مسدود شدن مقطع کانال توسط فاز مایع، فشار پشت اسلاگ به طور قابل توجهی افزایش می یابد. به دلیل گرادیان فشار بزرگتر در ابتدای اسلاگ نسبت به انتهای آن، طول اسلاگ در امتداد کانال افزایش می یابد. شبیه سازی عددی تحقیق حاضر، قادر به پیش بینی صحیح طول اسلاگ مطابق با آزمایش و مکان ایجاد آن با خطای 22% بوده است. همچنین در مقایسه با تحقیق دیگران، نتایج عددی کار حاضر نشان دهنده بهبود و دقت بالاتر در پیش بینی جریان می باشد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی، جریان دوفازی، رژیم اسلاگ، روش حجم سیال، نرم افزار اپن فومIn this article, two-phase slug flow is simulated numerically in a horizontal duct with rectangular cross-section using Volume Of Fluid (VOF) method. Conservation equations of mass, momentum and advection equation are solved in open source OpenFOAM code accompanying k-ω SST turbulence equations. Simulation is conducted based on the experimental results in the duct with rectangular cross-section. The results shows, due to Kelvin-Helmholtz (K-H) instability criteria slug initiation forms in the air-water interface during three dimensional turbulence modeling. Water level was increased slightly at interface in both numerical simulation and experiment. This level increase satisfies the K-H instability to generate a slug at interface. During slug initiation, the pressure behind slug is increased significantly. Big pressure gradient at the beginning of the slug in compare to the end of it causes the slug length to be increased as propagate along the duct. The numerical simulation of present research is capable of predicting the slug length accurately in accordance with experiment; however, the slug position with 22% inaccuracy was obtained. Comparison of the results with the numerical and experimental results of other researchers confirms higher accuracy of flow prediction in the present work.Keywords: Numerical simulation, Two, phase flow, Slug regime, VOF method, OpenFOAM software -
در این مقاله اثر سرعت های ظاهری گاز و مایع ورودی و برای نخستین بار اثر کسر حجمی مایع بر محل آغاز اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه محل آغاز اسلاگ نیز ارائه شده است. آزمایش ها در سه کسر حجمی مایع 25/0، 50/0 و 75/0، در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 و طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می باشد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد، در کسر حجمی مایع 25/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع یکنوای صعودی است. در کسر حجمی مایع 50/0، محل آغاز اسلاگ با تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع نسبت مستقیم دارد اما تغییرات آن نسبت به کسر حجمی مایع 25/0 کمتر و ملایم تر است. در کسر حجمی مایع 75/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع بصورت یکنوای نزولی است. زمانی که کسر حجمی دو فاز در کانال برابر باشد، اسلاگ های با فشار کمتر (ضعیف تر) و زمانی که کسر حجمی یک فاز بیش از دیگری باشد، اسلاگ های با فشار بیشتر (قوی تر) تشکیل خواهد شد.
کلید واژگان: محل آغاز اسلاگ، کسر حجمی، سرعت ورودی، کانال افقی بلند، جریان دو سیالیIn this paper، the effect of gas and liquid inlet velocities and for the first time the effect of liquid hold up on slug initiation position are studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for three liquid hold ups (0. 25، 0. 50 and 0. 75) in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0. 11-0. 56 m/s and 1. 88-13 m/s، respectively. The obtained results show that as αl=0. 25، slug initiation position is increasing monotonically with Usl and Usg. During αl=0. 50، slug initiation position is increasing with Usl and Usg but the slope is smoother than αl=0. 25. For αl=0. 75، slug initiation position is decreasing monotonically with Usl and Usg. In the case of equal void fraction of phases، slugs are generated weakly (low pressure). However، for the unequal void fraction of phases strong slugs (high pressure) are formed.Keywords: Slug Initiation Position, Holdup, Inlet Velocity, Long Horizontal Channel, Two, fluid Flow -
در این مقاله اثرات سرعت ظاهری گاز و مایع ورودی و نیز فاصله از بالادست کانال بر فرکانس اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه فرکانس اسلاگ نیز ارائه شده است. محل انجام آزمایش ها، آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس بوده است. آزمایش ها در کسر حجمی مایع 75/0 در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 (قطر معادل هیدرولیکی cm67/6) و به طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می باشد. اندازه گیری فرکانس اسلاگ در سه محل از ورودی کانال انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که در تمامی حالت های آزمایش، کمینه فرکانس در کمترین سرعت ظاهری مایع و بیشینه آن در بیشترین سرعت ظاهری مایع رخ می دهد. با افزایش ضریب لغزش، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. فرکانس اسلاگ تابع قوی از سرعت ظاهری مایع است. در سرعت های بالای آب، فرکانس اسلاگ در کانال افزایش می یابد. تاثیر سرعت ظاهری گاز بر فرکانس اسلاگ در هر سرعت ظاهری مایع، کاهشی است. با حرکت در جهت پایین دست کانال، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. حرکت اسلاگ در پایین دست کانال، سریع تر و با شتاب بالاتری انجام می گیرد.
کلید واژگان: فرکانس اسلاگ، سرعت ظاهری ورودی، کانال افقی طویل، روش تجربیIn this paper, the effect of gas and liquid inlet superficial velocities and distance from upstream on slug frequency is studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for liquid holdup αl= 0.75 and three distances from inlet in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0.11-0.56 m/s and 1.88-13 m/s, respectively. The obtained results show that slug frequency is dependent to superficial liquid velocity directly. Slug frequency decreases with slip ratio increase. Slug frequency has strong dependency on superficial liquid velocity and increases monotonically with it. However, superficial gas velocity has damping effect on slug frequency. As slug moves towards downstream, slug frequency will be decreased but slug velocity will be increased.Keywords: Slug Frequency, Inlet Superficial Velocity, Long Horizontal Channel, Experimental Method -
در این مقاله یک متدولوژی برای مدل سازی آغازش اسلاگ و همچنین رشد آن در کانال -های افقی و مایل ارائه شده است. مبنای این مدل سازی، حل عددی معادلات مدل دو سیالی هیپربولیک بوسیله یکی از روش های عددی تسخیر شاک مرتبه بالا می باشد. مزیت این روش این است که رشد و تشکیل رژیم اسلاگ از رژیم لایه ای را به صورت اتوماتیک و به عنوان خروجی از حل معادلات دیفرانسیل میدان مدل می کند. به منظور صحت سنجی کد کامپیوتری مسئله استاندارد دو فازی واتر فاوست حل گردید که نتایج حاصله بیانگر دقت بالای مدل سازی و تطابق و همگرایی خوب جواب ها با حل تحلیلی دارد. نتایج مربوط به مدل سازی جریان اسلاگ در کانال با نتایج تجربی آزمایشگاهی و یک سری حل عددی مقایسه گردید و مطالعه همگرایی شبکه محاسباتی هم صورت پذیرفت. نتایج حاصله از مدل سازی اسلاگ، بیانگر دقت بالا و کفایت و قابلیت مدل در پیش بینی تسخیر و ردگیری موقعیت مکانی اسلاگ در کانال است.
کلید واژگان: مدل دوفشاری، مدل دوسیالی، شرایط هیپربولیک، جریان اسلاگ، AUSMThis paper presents a new and accurate methodology for transient and dynamic behavior of slug hydrodynamic instability modeling in horizontal and inclined channels. The base of this methodology is on numerical solution of hyperbolic two fluid model equations by means of a class of high resolution shock capturing methods. The privilege of this method is that it can model and predict initiation and growth of slug in stratified flow automatically and directly by solving the flow field differential equations. The well-defined test case considered for the verification and validation of the results is the Ransom Water Faucet case. The results obtained for slug flow modeling in horizontal duct were compared with two sets of experimental results. The good agreement of the present modeling results with the experimental results of own and other investigators and also grid independency study show the model is capable of slug tracking and slug capturing and the numerical method which is used here can predict with high enough accuracy.Keywords: Two, pressure model, Two, fluid model, hyperbolic condition, Slug flow, AUSM
- 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.