mohammadjavad maghrebi
-
یکی از مهم ترین منابع انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد می باشد. به کمک توربین های بادی می توان از انرژی جنبشی باد بهره برد. از مشکلات اساسی توربین بادی ساونیوس، بازدهی پایین آن به دلیل برخورد مستقیم باد به پره بازگشتی توربین و اعمال گشتاور منفی به آن می باشد. یکی از روش های جدید و ارزان جهت افزایش راندمان این توربین ها، استفاده از مانع منحرف کننده در بالادست جریان جهت جلوگیری از برخورد باد به پره بازگشتی توربین و تولید گشتاور منفی است. به دلیل نوع هندسه مانع استوانه ای شکل، توانایی هدایت جریان تحت زاویه دلخواه وجود ندارد. همچنین ناحیه گردابه ای نسبتا بزرگی در پایین دست مانع و در نزدیکی توربین تشکیل خواهد شد که موجب اثرات نامطلوب بر عملکرد توربین می شود. با نصب پره های جداکننده جریان می توان این گردابه ها را کنترل کرد. در این تحقیق با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی، در یک شبیه سازی دوبعدی به کمک نرم افزار انسیس فلوئنت، ابتدا مانع استوانه ای شکل بدون صفحات جداکننده جریان طراحی و نتایج حاصل از شبیه سازی آن با نتایج تجربی پژوهش های پیشین اعتبارسنجی گردید. سپس به عنوان نوآوری، صفحه جداکننده تحت یک زاویه مطلوب نصب و جریان به سمت پره پیش رونده توربین هدایت شد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از مانع منحرف کننده با پره های جداکننده جریان تحت زاویه 5 درجه، موجب افزایش 23.4 درصدی ضریب توان توربین نسبت به حالت بدون مانع آن در نسبت سرعت نوک 0.6 می شود.
کلید واژگان: توربین بادی، منحرف کننده، توربین ساونیوس، انرژی باد، ضریب توانOne of the most important sources of renewable energy is wind energy. We can harness the kinetic energy of the wind by using wind turbines. One of the fundamental problems with Savonius wind turbines is their low efficiency due to direct wind impact on the returning blade and applying negative torque to it. One new and cost-effective method to increase the efficiency of these turbines is to use a deflector upstream of the flow to prevent wind from hitting the returning blade and producing negative torque. Due to the cylindrical geometry of the deflector, it cannot guide the flow at an arbitrary angle. Additionally, a relatively large vortex region will form downstream of the deflector and near the turbine, which will have undesirable effects on turbine performance. These vortices can be controlled by installing flow splitter blades on the deflector. This study used computational fluid dynamics techniques in a two-dimensional simulation with Ansys Fluent software. Initially, a cylindrical deflector without flow splitter blades was designed and its simulation results were validated with previous experimental research. Then, as an innovation, a splitter blade was installed at a desired angle and directed flow towards the advancing blade of the turbine. The simulation results show that using a deflector with splitter blades at an angle of 5 degrees increases the turbine power coefficient by 23.4% compared to its state without a deflector at a tip speed ratio of 0.6.
Keywords: Wind Turbine, Deflector, Savonius Wind Turbine, Wind Energy, Power Coefficient -
در این مقاله به کمک فعال کننده سطحی سدیم دودسیل سولفات، نانوصفحه های گرافن در سیال پایه آب پایدار گردید. نانوسیال تهیه شده در درصد وزنی های 0/145-0/01 در تبادل گر گرمایی صفحه ای واشردار در مجاورت سیال سرد (آب مقطر) قرار گرفت. تمام آزمایش ها برای جریان آرام در گستره اعداد رینولدز 1500-500 انجام گردید. اثر تغییر دبی و غلظت نانوسیال بر ضریب کلی انتقال حرارت و افت فشار بررسی شد. مشخص شد که بیشترشدن غلظت، باعث بیشترشدن هم زمان هردو عامل می گردد، درنتیجه کارایی و اثربخشی نانوسیال نیز مورد آنالیز قرار گرفت. مشخص گردید که بیشترشدن غلظت باعث بیشترشدن اثربخشی نانوسیال و کارایی می شود. بیشترین اثربخشی (%89) و کارایی (1/244) در دبی حداقل (2 لیتر بر دقیقه) و غلظت حداکثر (0/145 درصد وزنی) اتفاق می افتد. برای یافتن شرایط مطلوب (اثربخشی بالاتر)، به کمک روش تاگوچی، آزمایش ها آنالیز گردید و صحت آزمایش ها تایید شد. همچنین مشخص شد که کم شدن دبی (%98/56) اثر بیشتری بر نتایج نسبت به بیشترشدن درصد وزنی(%0/404) دارد. میزان درصد خطا نیز %0/018 به دست آمد که دقت نتایج را نشان می دهد.کلید واژگان: نانوصفحه های گرافن، فعال کننده سطحی، درصدوزنی نانوسیال، اثربخشی، عملکردIn this paper, graphene nanoplate was stabilized in a water-based fluid by sodium dodecyl sulfate as a surfactant. The prepared nanofluid in weight percentages of 0.01 -0.145 was placed in a gasket plate heat exchanger in the presence of cold fluid (deionized water). All experiments were performed for laminar flow in the range of Reynolds numbers of 500-1500. The effect of flow rate and concentration of nanofluid was investigated on the overall coefficient of heat transfer and pressure drop. The concentration increase causes both to increase at the same time. As a result, heat exchange efficiency and thermal effectiveness of the nanofluid were also analyzed. The highest thermal effectiveness (89%) and efficiency (1.244) occur at a minimum flow rate (2 liters per minute) and maximum weight percentage (0.145) Taguchi method was used to find the optimal conditions and confirm the validity of the experiments. It was also found that the decrease in the flow rate (98.56%) has a greater effect on the results of thermal effectiveness than the increase in concentration (0.404%). The error rate was 0.018%, which shows the accuracy of the results.Keywords: Graphene Nanoplate, Surfactant, Concentrations, Effectiveness
-
با ظهور ایرفویل های تغییرشکل پذیر، آیرودینامیک ایرفویل توربین های بادی و بال ها دچار تغییرات زیادی شد. در این پژوهش ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل تغییر شکل پذیر بر مبنای ناکا0015 در محدوده عدد رینولدز 105 تا 106 و زاویه حمله ی 0 تا 12 درجه به کمک شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شده است. ابتدا ایرفویل ها به وسیله نقاط کنترل تصادفی در نرم افزار متلب تولید و در نرم افزار گمبیت شبکه بندی شدند، سپس در نرم افزار انسیس به صورت دو بعدی شبیه سازی شدند. نتایج شبیه سازی شامل ضرایب برآ و پسآ، نقطه جدایش و مرکز فشار به همراه نقاط کنترل برای آموزش شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفت. تابع آموزش دیده شبکه عصبی به عنوان تابع ورودی به الگوریتم ژنتیک داده می شود تا ضرایب مورد نظر بهینه سازی شوند. ضریب برآ، مرکز فشار، نقطه ی جدایش و نسبت ضریب برآ به پسآ به صورت تک هدفه بهینه سازی شدند، در بهینه سازی تک هدفه ضریب برآ با استفاده از ایرفویل تغییرشکل پذیر مقدار ضریب برآ 18% افزایش یافت. همچنین ضریب برآ و مرکز فشار، ضریب برآ و پسآ به صورت دو هدفه بهینه سازی شدند. در بهینه سازی دو هدفه ضریب برآ و پسآ، با تغییر شکل ایرفویل مقادیر آنها به ترتیب در 0/8 و 0/03 کنترل شد.
کلید واژگان: ایرفویل تغییرشکل پذیر، دینامیک سیالات محاسباتی، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیکWith the advent of morphing airfoils, the aerodynamics of wind turbines and wings underwent many changes. In this study, the aerodynamic coefficients of morphing airfoil based on NACA 0015 are optimized in the range of Reynolds number 105 to 106 and the angle of attack 0 to 12 degrees using Artificial Neural Network (ANN) and Genetic Algorithm(GA). First, the airfoils were created in MATLAB software by random control points and mesh generated in Gambit software, then in two-dimensional Ansys software were simulated. The simulation results, including lift and drag coefficients, separation point and pressure center, with control points were used to train the Artificial Neural Network (ANN). The trained function is given as an input function to the Genetic Algorithm(GA) to optimize the desired coefficients.Lift coefficient, the center of pressure, separation point and lift to drag ratio were optimized as a single objective, In single-objective optimization, the lift coefficient was increased by 18% using the morphing airfoil. Also, the lift coefficient and the center of pressure, the lift coefficient and the drag coefficient were optimized as the dual-objectives optimization. In the optimization of the dual objectives, lift and drag coefficients were controlled by 0.8 and 0.03, respectively, by the morphing airfoils.
Keywords: Morphing Airfoil, Computational Fluid Dynamic, Artifical Neural Networks, Genetic Algorithm -
تحقیقات در مورد استفاده از مواد هوشمند در بال هواپیماها برای افزایش عملکرد آنها و به دنبال آن استفاده از مواد هوشمند در ایرفویل توربین های باد سال هاست که آغاز شده است و نتایج این پژوهش ها نیز مطلوب بوده است. در این پژوهش، از دینامیک سیالات محاسباتی و معادلات URANS برای توربین بادی داریوس مجهز به ایرفویل تغییر شکل پذیر به منظور تعیین مقطع بهینه پره استفاده شده است، 250 ایرفویل توسط نقاط کنترل تصادفی تولید، درنرم افزار گمبیت، به طور غیرسازمان یافته و به صورت شبکه لغزان شبکه بندی شدند، سپس در انسیس به صورت دو بعدی با استفاده از مدل آشفتگی k-ω SST و الگوریتم PISOشبیه سازی شدند، نقاط کنترل و ضریب توان برای آموزش شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفتند و از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی ضریب توان بهره گرفته شد. در این پژوهش از ایرفویل ناکا0015 به عنوان ایرفویل مبنا استفاده شده است، بهینه سازی برای دوحالت مختلف انجام شد. برای حالت اول(تعیین مقطع بهینه توربین در یک دور) میزان ضریب توان توربین بادی داریوس با مقطع بهینه واحد به میزان 42% افزایش یافت که مقطع پره (ایرفویل) نیز ترسیم شد. برای حالت دوم (تعیین مقطع بهینه در هریک از چهار ناحیه چرخش روتور) نیز بهینه ترین مقاطع (ایرفویل) بدست آمدند، افزایش 60% ضریب توان توربین نتیجه ی بهینه سازی برای حالت دوم بود
کلید واژگان: ضریب توان، دینامیک سیالات محاسباتی، توربین بادی داریوس، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیکWith the advent of smart materials in recent years, the aviation industry and airfoils have undergone many changes. Research into the use of smart materials in aircraft wings to increase their performance and then the use of smart materials in wind turbine airfoils has begun. In this study, computational fluid dynamics and URANS equations for a three-bladed Darrieus wind turbine equipped with a morphing airfoil was used to determine the optimum blade cross-section. 250 airfoils were generated by random control points, in Gambit software, they were unstructured and generated as a sliding mesh then they were simulated in 2D Ansys using the k-ω SST turbulence model and PISO algorithm. Control points and power coefficient were used for Artificial Neural Network (ANN)training and the Genetic Algorithm(GA) was used to optimize the power coefficient. In this study, the base airfoil is NACA0015. The results of that have been very effective. For the first case (Determine the optimal cross-section of the turbine at a full round) the power coefficient of Darrieus wind turbine with the optimal cross-section increased by 42%, and the blade section(airfoil) was also drawn. For the second case(Determine the optimal cross-section in each of the four zones of the rotor), the most efficient sections(airfoils) in four-zone were obtained, increasing the turbine power coefficient by 60% was the result of this optimization.
Keywords: Power Coefficient, Computational Fluid Dynamic, Darrieus Wind Turbine, ANN, GA -
This article reports an experimental study of heat transfer characteristics of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). These nanofluids, consisting of water with different weight concentrations of nanofluid (0.0.1–0.145% wt.), have flown in counter flow plate heat exchanger under turbulent conditions (the range of Reynolds numbers 2500-6500) for cooling applications. The nanofluid was prepared by dispersing MWCNT nanoparticles in the presence of sodium dodecyl sulfate (SDS) and water as base fluid. The results showed that the convective heat transfer coefficient (HTC) of nanofluid was higher than that of the base fluid at an equal mass flow rate and inlet temperature. The heat transfer coefficient of nanofluid increased by mass flow rate and temperature rising. Also, the heat transfer coefficient and the concentration of MWCNTs nanofluid showed a positive association at the same temperature. At a constant weight concentration, the heat transfer coefficient increased when the Reynolds number increased. The slope weight concentration tended to rise as the heat transfer coefficient growing. The increase in Reynolds numbers (or mass flow) was less than the increase in the concentration of carbon nanotubes. According to the performed experiments and software analysis (QUALITEK 4), the heat transfer coefficient and concentration both multiplied at the same time. But there was an inverse relationship between the heat transfer coefficient and flow rate.
Keywords: Heat Transfer Coefficient, MWCNT, Optimization, Software, surfactant -
بهبود انتقال حرارت در صنایع مختلف و مشخصا در مبدل های حرارتی کاربرد فراوان دارد. بهینه سازی انتقال حرارت در مقابل عدم افزایش انرژی مورد نیاز پمپاژ، منتج به افزایش راندمان کل در سیستم های مختلف خواهد شد. در این پژوهش بررسی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی اجباری در رژیم جریان آرام توسعه یافته هیدرودینامیکی، در یک لوله افقی و تحت شارهای حرارتی یکنواخت و پله، به صورت آزمایشگاهی مورد توجه است. تاثیر استفاده از سه مدل مختلف اعمال شار حرارتی یکنواخت، پله صعودی و پله نزولی بر انتقال حرارت و جریان سیال، بررسی می گردد. مطالعه تاثیر پارامترهای مختلف بر مشخصه های انتقال حرارت و جریان سیال در مدل-های مختلف اعمال شارهای حرارتی، گزارش شده است. آنالیز عدم قطعیت صورت گرفته و حداکثر مقدار قابل قبول 1. 8 درصد بدست آمده است. در این مقاله برای اعتبار سنجی، بررسی نتایج اولیه در قیاس با رابطه معروف شاه و لاندن صورت گرفته است و تطابق نتایج آزمایشگاهی و تحلیلی با حداکثر خطای 8. 5 درصد گزارش شده است. در این پژوهش دو رویکرد تحلیل انرژی و اگزرژی مورد توجه قرار دارد و در تحلیل با رویکرد انرژی، بهبود ضریب انتقال حرارت جابجایی اجباری 19. 3 و 22. 3 درصد به ترتیب برای مدل دو و سه نسبت به مدل شماره یک بدست آمده و در تحلیل اگزرژی، مقادیر بازگشت ناپذیری 0. 0887، 0. 1037 و 0. 0807 به ترتیب برای مدل های یک، دو و سه گزارش شده است. نتایج نشان می دهد که مدل شماره سه دارای بیشترین مقدار متوسط ناسلت و کمترین مقدار تولید آنتروپی است
کلید واژگان: شار حرارتی، بهبود ضریب انتقال حرارت، جریان سیال، اگزرژی، انرژیHeat transfer enhancement is widely applicable in various industries, specifically in heat exchangers. Optimizing of heat transfer in the absence of increased pumping energy will result in increased of total efficiency in different systems. In this paper, forced convection heat transfer and fluid flow of fully developed laminar regime in a horizontal tube under uniform and non-uniform step heat fluxes is investigated experimentally. The effect of uniform, non-uniform increasing and decreasing applied heat fluxes on heat transfer and fluid flow are investigated. The effect of various parameters on heat transfer and fluid flow characteristics in these models are reported. Uncertainty analysis is performed and acceptable maximum of 1.8 percent is acquired. The primary results compared to well-known Shah and London equation for validation and maximum error of 8.5 percent is reported. In the present paper, Energy and exergy are two approach of analyzing. Convection heat transfer coefficient enhancement of 19.3 and 22.3 percent compared with model 1 are reported for model 2 and 3 respectively, in energy analysis. Furthermore, in this paper, exergy analysis is done and irreversibility values of 0.0887, 0.0803 and 0.1037 are reported for model 1, model 2 and model 3 respectively. Finally, it is concluded that the model number 3 is the best way to enhance heat transfer because of the maximum averaged Nusselt number and the minimum entropy generation values
Keywords: Heat flux, Heat transfer coefficient enhancement, Fluid flow, Exergy, Energy -
In this paper, multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs), gold nanoparticles (GNp) and glucose oxidase (GOD) was developed for the specific detection of glucose. MWCNTs were chemically modified with the H2SO4HNO3 pretreatment to introduce carboxyl groups which were used to interact with the amino groups of poly(allylamine) (PAA) and cysteamine via 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide/N-hydroxysuccinimide cross-linking reaction, respectively. A cleaned Pt electrode was immersed in PAA, MWCNTs, cysteamine and GNp, respectively, followed by the adsorption of GOD, assembling the one layer of films on the surface of Pt electrode (GOD/GNp/MWCNTs/Pt electrode) and was used as working electrodes (anode) along with a platinum auxiliary electrode and the reference electrode Ag/AgCl (cathode). Working electrode was containing the Phosphate-buffered saline (PBS) with PH = 4, 6 and 8 enzyme. Glucose concentration and PBS pH design has been tested and analyzed by QUALTEK-4 software measure. According to the performed experiments and software analysis, with increasing concentration, the flow rate of current production is increased and pH deviance from neutral range reduces the flow. Optimal conditions was obtained in concentrations 1 mmol/lit and pH =6, respectively. After confirmation tests in optimum conditions, the rate of production was obtained, 21.67 mA, which with respect to the expected error rate of application, it was calculated to be 8.1% . This error rate demonstrates that the accuracy of tests is with high sensitivity and accuracy.Keywords: Carbon nanotubes, Enzyme Glucose Oxidase, Gold nanoparticles, Platinum Electrode, Software QUALTEK, 4
-
در این پژوهش، عملکرد یک توربین بادی محور عمودی پره مستقیم نوع داریوس با استفاده از پره های J شکل مورد بررسی قرار می گیرد. پره های J شکل به دلیل بهره گیری هم زمان از نیروهای برآ و پسا در سرعت های باد پایین عملکرد بهتری ارائه می دهند، از این رو پیش بینی می شود که استفاده از این پره ها گشتاور راه اندازی توربین را تا حد قابل قبولی تقویت و توان خروجی را بهبود بخشد. هدف اصلی در این پژوهش، یافتن مقطع J شکل بهینه برای دستیابی به بهترین منحنی عملکرد توربین است. به همین منظور شبیه سازی عددی روی یک توربین بادی محور عمودی با ظرفیت 3 کیلووات با پره های مختلف J شکل انجام شده است. این پره ها از مقاطع J شکل با حذف ناقص سمت فشار ایرفویل غیرمتقارن Du 06-W-200 ایجاد می شوند. جهت شبیه سازی، از نرم افزار منبع باز اوپن فوم بهره گرفته شده است. مشاهده شد که حالت بهینه برای مقاطع J شکل، با حذف سمت فشار از محل بیشینه ضخامت ایرفویل مرجع ایجاد می شود و بیشترین توان خروجی با استفاده از این مقطع بدست می آید. نتایج نشان می دهند که استفاده از مقطع J شکل مشکل راه اندازی خودکار توربین را با تقویت گشتاور راه اندازی، به میزان قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد. همچنین ارتعاشات و تنش های وارده بر مجوعه یاتاقان ها و محور دوران روتور با استفاده از مقطع J-شکل کاهش می یابد و جریان حول توربین پایدارتر می شود.
کلید واژگان: توربین بادی محور عمودی، پره J شکل، گشتاور راه اندازی، حل عددی، بهبود عملکردIn this study, the self-starting of a Darrieus vertical axis wind turbines (VAWT) is enhanced using a J-Shaped airfoil profile. The paper investigated the performance of VAWT with the J-shaped blades. Since the J-shaped blades utilize the lift and drag forces simultaneously, the turbine performance at low tip speed ratios (TSRs) enhances. Thus, it is expected that using these blades improves the starting torque and output power. The main goal in this study is to find an optimum J-shaped profile acquiring the best performance of wind turbine. For this purpose, a 3kW J-Shaped straight-bladed Darrieus type VAWT is investigated numerically using OpenFOAM computational fluid dynamic package. It employs the finite volume method to solve the Navier-Stokes equations. The J-Shaped profile is designed by means of eliminating a fraction of pressure side of Du 06-W-200 airfoil. The results indicate that the performance of turbine is optimized for J-shaped profile which eliminates the pressure side of airfoil from the maximum thickness toward the trailing edge. Moreover, employing this J-Shaped profile, the wind turbine performance is intensified TSRs and self-starting of turbine is improved.Keywords: Vertical Axis Wind Turbine, J, shaped Profile, Starting Torque, Numerical Simulation, Performance Improvement -
در پره های توربین بخار و شیپوره بخار، پیشگویی ناحیه تقطیر بسیار با اهیمت است. در شناسایی محل تقطیر به روش تعادلی، با برخورد جریان بخار به گنبد دو فاز، فاز دوم تشکیل شده و خواص جریان بدون هیچ پرشی از محل تقطیر عبور می نمایند، لذا پس از عبور از منحنی اشباع، تشکیل قطرات را شاهد می باشیم. اما در روش غیر تعادلی با افزایش یک فشار ناگهانی موسوم به شوک میعان، شاهد یک ناپیوستگی در مشخصه های جریان بوده و پس از عبور از منحنی اشباع، تشکیل قطرات آغاز می گردد.
در این مقاله، تحلیل عددی یک جریان دو فاز بخار-مایع حدود صوت در یک شیپوره همگرا-واگرا همراه با شوک و در حالت بدون شوک صورت گرفت. اثرات لزجت، هندسه و دمای سکون ورودی به شیپوره با استفاده از روش های ترمودینامیکی تعادلی و غیر تعادلی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج عددی با نتایج تحربی مقایسه گردید. برای حل عددی جریان دو فاز بخار-مایع از روش عددی رو استفاده شده است. خواص اصلی جریان در مرز المان ها با دقت مرتبه سوم ماسل برونیابی شده وگسسته سازی زمانی با استفاده از روش صریح دو مرحله ای لکس-وندرف با دقت مرتبه دوم صورت گرفت. مشاهده می شود که نتایج حل غیر تعادلی تطابق بیشتری با نتایج تجربی دارد و چگالش در شیپوره ای زودتر آغاز می گردد که دارای نرخ انبساط بیشتری باشد. با افزایش دمای سکون ورودی به شیپوره، محل شروع چگالش جریان درطول شیپوره پیشروی می نماید. همچنین در جریان لزج در مقایسه با حالت غیر لزج محل تشکیل شوک به گلوگاه نزدیک تر می گردد.
کلید واژگان: شیپوره همگرا، واگرا، جریان دوفاز، شوک میعان، ترمودینامیک تعادلی، ترمودینامیک غیر تعادلیThe prediction of distillation zone is very important in steam turbine blades and steam nozzles. In identification of distillery with equilibrium method, as the steam flow contacts the two-phase dome, the second phase formes and flow properties will pass the distillery without any jumping, therefor after crossing the saturation curve, the droplet formation transpires, but in non-equilibrium method by a sudden increase in pressure, called “condensation shock” a discontinuity in the flow characteristics is seen and after crossing the saturation curve, the formation of droplets starts. In this paper, numerical analysis of a vapor-liquid two-phase transonic flow in a convergent-divergent nozzle with and without shock is investigated. Effects of stagnation temperature at nozzle inlet, viscosity and geometry is studied using thermodynamic equilibrium and non-equilibrium methods and results compared with experimental datas. Roe numerical method is used for vapor-liquid two-phase flow numerical solution. The main properties of the flow at the boundary of elements is extrapolated by MUSCL third order acuracy and time discretization is performed using Lax-Wendroff explicit two-step method of second order accuracy. It is observed that the results of non-equilibrium solution, has more correspondence to experimental results and Condensation starts earlier in the nozzle with further expansion rate. By increasing the temperature at nozzle inlet, the place at which condensation starts goes forward. Also in comparision with non-viscous flow, the shock location in viscous flow comes closed to the throat.Keywords: Convergent, divergent nozzle, Two phase flow, Condensation shock, Equilibrium thermodynamic, Non, equilibrium thermodynamics -
A steady two-dimensional laminar free convection heat transfer from a cold horizontal isothermal cylinder located above an adiabatic floor is studied both experimentally and numerically. In the experimental measurements the effects of cylinder distance from horizontal floor to its diameter (L/D) on heat transfer coefficient is studied for Rayleigh numbers of 3×105 and 6×105. Computations are made using OpenFOAM (an open source) code for wide range of Rayleigh numbers from 104 to 106 and comparisons are made with the corresponding experimental measurements. Flow stream lines and isothermal lines are plotted for different cylinder relative positions. Results indicate that cold plume flows downstream and strikes to the horizontal floor and moves horizontally away from cylinder over the horizontal floor. The finite space between cylinder and floor makes the flow different from those cylinders surrounded by an infinite medium. Results also indicate that variation of average heat transfer coefficient of the cold cylinder is highly affected by L/D. A new correlation for estimation of convection heat transfer for a single horizontal cylinder placed over an adiabatic floor is also developed.Keywords: Free convection, laminar flow, cold horizontal cylinder, adiabatic floor, OpenFOAM
-
در این مقاله ترکیب روش حجم محدود با روش شبکه بولتزمن به منظور تحلیل رفتار ترمو – هیدرودینامیک جریان سیال تراکم ناپذیر ارائه شده است. بدین منظور از مدل تابع توزیع دوگانه برای معادلات گرمایی بولتزمن استفاده شده است. به منظور افزایش پایداری و همگرایی معادلات فاکتورهای تصحیح مرتبه دوم در محاسبه جملات شار مورد استفاده قرار گرفته اند و همچنین با افزودن جمله اتلاف مصنوعی مرتبه چهارم به معادلات سعی شده است که تاثیر خطای ناشی از گرد کردن در دقت شبیه سازی به حداقل رسانده شود. علاوه بر آن، شرایط مرزی مختلف بر مبنای طرح مرکزیت سلول معرفی شده اند که برای این منظور از یک شبکه اضافی بر روی گره های مرزی استفاده شده است. توابع توزیع مجهول انرژی نیز در مرزها به دو بخش تعادلی و غیرتعادلی تجزیه شده اند که بخش غیرتعادلی با استفاده از برونیابی بخش های غیرتعادلی گره های همسایه محاسبه گردیده اند که این امر موجب افزایش سرعت همگرایی و پایداری حل گردیده است. علاوه بر محاسبه ویسکوزیته عددی جریان، نتایج شبیه سازی برای جریان سیال تراکم ناپذیر درون کانال دوبعدی نشان داده شده است که مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تحلیلی و عددی معتبر بیانگر دقت بالای روش مورد استفاده می باشد.
کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، حجم محدود، تابع توزیع دوگانه، سیال تراکم ناپذیر، ترمو، هیدرودینامیکIn this paper, the thermo-hydrodynamic analysis of incompressible fluid flow in conjunction with cell-centered finite volume-lattice Boltzmann method is developed. To demonstrate the temperature field, the double distribution function model was used. Since, instability is the most severe problem of the thermal lattice Boltzmann methods to handle flows; a stable and accurate cell-centered scheme is presented. For this purpose, the pressure and temperature based upwind biasing factors are used as flux correctors. Also, additional lattices at the edge of each boundary cell are introduced, which allow a much better description of the actual geometrical shape. The unknown energy distribution at the boundary cells were decomposed into its equilibrium and non-equilibrium parts. This treatment enlarges the domain stability and leads to faster convergence. In addition of calculating numerical viscosity, The method is applied to two dimensional incompressible thermal plane duct flow. The results show a very good accuracy and agreement with the exact solution and previous numerical results. -
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:4 Issue: 2, 2011, P 11In this paper, a viscous flow simulation is presented using the Lattice Boltzmann Equation (LBE). A finite volume approach is adapted to discretize the LBE on a cell-centered, arbitrary shaped, rectangular tessellation. The formulation includes upwind scheme and high order descretization schemes for the flux term and collision operator respectively. A consistent open and solid boundary treatment according to cell-centered scheme also addressed, which resulted in a wider domain of stability and faster convergence. Validation of the results is conducted by symmetric sudden expansion. The results are compared with reliable analytical or experimental results, indicating the accuracy and robustnes's of the proposed method for analyzing different flows of the interest.
-
Linear stability analysis of the three dimensional plane wake flow is performed using a mapped finite di?erence scheme in a domain which is doubly infinite in the cross–stream direction of wake flow. The physical domain in cross–stream direction is mapped to the computational domain using a cotangent mapping of the form y =? cot(??). The Squire transformation [2], proposed by Squire, is also used to relate the three–dimensional disturbances to the equivalent two– dimensional disturbances. The compact finite di?erence scheme of Lele [3] and the chain rule of di?erentiation are used to solve the Orr Sommerfeld equation. The results of linear stability analysis indicates that streamwise and the span- wise component of velocity eigenmodes are antisymmetric and the cross stream velocity eigenmode is symmetric. This is consistent with the DNS requirement of plane wake flow pertaining to solvability conditions[5]
- 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.