computational fluid dynamics
در نشریات گروه فیزیک-
صدای منتشرشده از کشتی ها یکی از مهم ترین صداهای اقیانوس است و صدای پروانه یکی از اجزای اصلی صدای کشتی است. اندازه گیری صدای پروانه در آزمایشگاه با وجود دقت بالا و قابلیت اطمینان خوب، هزینه های بالایی دارد و بسیار زمان بر است. به همین دلیل در سال های اخیر محاسبه صدای پروانه با استفاده از روش های عددی مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه بررسی عددی تراز صدای کارکردی یک پروانه دریایی براساس دینامیک سیالات محاسباتی (سی اف دی) و روابط صوتی فاکس ویلیامز- هاوکینگز (اف دابلیو-ایچ) انجام شده است. در این پژوهش به منظور اعتبارسنجی روش حل ابتدا میدان سیال حول پروانه دی تی ام بی 4119 شبیه سازی شد و سپس تراز فشار صدای آن با استفاده از روش انتگرالی فاکس ویلیامز- هاوکینگز استخراج و با نتایج تجربی، مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس یک نمونه پروانه دریایی مورد شبیه سازی قرار گرفت. ارزیابی عمکرد صوتی این پروانه در دو حالت دائم و غیردائم صورت پذیرفت. ابتدا یک شبیه سازی هیدرودینامیکی حالت دائم ایجاد شد و سپس میدان جریان با اتخاذ معادلات غیر دائم گردابه های جداشده تاخیری بهبود یافته (آی دی دی ایی اس) شبیه سازی گردید. با توجه به قطر پروانه (m2=D) این شبیه سازی برای مقیاس الگو انجام گرفت سپس برای تعمیم نتایج نوفه به اندازه ی واقعی پروانه از معادلات آی تی تی سی87 استفاده شد. تراز صدای پروانه در فواصل 1 و 4 متر و زوایای 30، 60 ، 90، 120 و 150 ترسیم شد و مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت.
کلید واژگان: پروانه دریایی، دینامیک سیالات محاسباتی، معادلات فاکس ویلیامز- هاوکینگز (اف دابلیو- ایچ)، شبیه سازی گردابه های جداشده تاخیری بهبود یافته (آی دی دی ایی اس)The emitted sound from ships is one of the most important sources of noise in the ocean, and the propeller sound is the main component of this sound. In this study, the numerical investigation of the functional sound level of a marine propeller has been carried out based on Computational Fluid Dynamics (CFD) and Fox Williams-Hawkings (FW-H) acoustic Analogy. In this research, in order to validate the solution method, first the fluid field around the DTMB4119 propeller was simulated, and then its sound pressure level compared with experimental results. Then the new propeller is numerically investigated. The acoustic performance of this propeller is evaluated in two permanent and non-permanent modes. First, a steady-state hydrodynamic simulation was created, and then the flow field is simulated by adopting the unsteady equations of Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES). According to the propeller diameter (D=2m), this simulation was done for the scale of the model, then ITTC87 equations are used to generalize the noise results to the actual size of the propeller. The sound level of the propeller is drawn at distances of 1 and 4 meters and at angles of 30, 60, 90, 120 and 150 degree and analyzed.
Keywords: Marine Propeller, Computational Fluid Dynamics, Fox-Williams-Hawkings (FW-H) Equations, Improved Delayed Detached Eddy Simulation (IDDES) -
In this study, thermal-hydraulic analysis of a dry storage cask for Bushehr Nuclear Power Plant spent nuclear fuels is carried out. Geometry drawing and mesh generation were completed in SolidWorks and Gambit software, respectively. Three different cases were considered for the cask geometry and design including cask with/without spacers and cask with spacers and fins. Thermal-hydraulic analysis of the cask was performed for steady-state and normal storage conditions in ANSYS CFX solver package. Simulation results indicated a weak thermal-hydraulic behavior of the cask in the geometry without spacer and maximum fuel temperature exceeded the allowable safety limits. However, with the addition of spacers and fins in the geometry of the cask, thermal behavior of the cask was significantly improved and maximum fuel temperature achieved a proper margin compared to the allowable safety limits. As a result, the spent fuel integrity will be maintained in the normal storage conditions. The simulation results were compared with a literature published paper and it showed a good agreement between the calculated results.
Keywords: Dry Storage Cask, thermal-hydraulic analysis, Computational Fluid Dynamics, Spent Nuclear Fuel, Bushehr Nuclear Power Plant -
کاربرد میدان نیروی مرکز گریز در سرعت های زاویه ای بالا در صنعت هسته ای به ویژه برای جداسازی ایزوتوپ های سنگین، هم در بعد صنعتی و هم برای کاربردهای آزمایشگاهی واضح و آشکار است. حل معادله های دیفرانسیل ترموهیدرولیک حاکم بر چنین میدان جریانی به علت سرعت چرخش با سرعت بالا و تراکم پذیری شدید جرم اندک گاز تزریق شده به دستگاه، بسیار پیچیده است. حل تحلیلی این معادله ها در چنین شرایطی تنها با اعمال فرض های متعدد ساده کننده امکان پذیر است. در این مطالعه، از حل عددی حجم محدود انجام شده با رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی برای ارزش یابی فرض های حاکم بر حل تحلیلی و بررسی اثر حذف این فرض ها بر متغیرهای اصلی میدان جریان، استفاده شده است. برای انجام این مهم، از میان روش های تحلیلی موجود برای حل معادله های پایستگی حاکم بر این میدان جریان، روشی که با اعمال کم ترین فرض همراه است، برگزیده شد. در روند انجام این حل تحلیلی، نکات کلیدی، از شکل پایه ی معادله های پایستگی تا انتها بررسی و بر این اساس، مجموعه فرض های اعمال شده، در چهار عنوان گردآوری شد. سپس این فرض ها به حل عددی انجام شده در محیط نرم افزار فلوئنت، که نیازمند برنامه نویسی بود، اعمال و نتیجه ها با حل تحلیلی مقایسه و بدین وسیله صحت سنجی شد. در گام بعدی، براساس حذف تصاعدی چهار فرض، چهار حالت متفاوت تعریف شد. نتیجه های جدید و پرمعنایی که از مقایسه ی نتیجه های این حالت ها حاصل شد، انگیزه ی اصلی ارایه ی این مقاله بود. این بررسی، علاوه بر نشان دادن کارآیی بالای رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی در شبیه سازی این میدان جریان پیچیده، به خوبی علت گرایش طولانی مدت به حل تحلیلی را با وجود فرض های متعدد آن، به ویژه در ارتباط با توزیع شعاعی سرعت جرم در راستای محور دستگاه به علت اثر متضاد و حذف شونده ی تغییر متغیرهای تشکیل دهنده ی آن نشان داد.کلید واژگان: میدان نیروی مرکز گریز، حل تحلیلی، حل عددی، دینامیک سیالات محاسباتی، روش حجم محدودPractical employment of high angular velocity-centrifugal force field in nuclear industry, especially in separation of heavy isotopes in both industrial scale fuel production and laboratory practices, is obvious. Thermo-hydraulic differential equations of such a flow field due to ultra-high swirl velocity and also high compressibility of low mass content of gas injected into the system are very complicated and closely coupled. Thus, the analytical solution of these equations necessitates making a few assumptions. In this study, the numerical solution are conducted by the CFD approach and the finite volume method is used to evaluate assumptions of the analytical solution and to survey effects of removing these assumptions on the main variables of flow field. For this purpose, among available analytical methods to solve the governing equation, the one with the least possible assumptions is employed. The most important points in the procedure of conducting this solution are studied from the basic equations to the end and on this basis the assumptions are gathered under four titles. Then, the procedure of testing these assumptions in the FLUENT software is presented, which necessitates programming. Then the results are compared and validate by the results of the analytical method. In the next step, on the basis of consecutive elimination of the four assumptions, four different modes are defined. The novel and meaningful results obtained from the comparison of these four modes is the main incentive to present this article. This investigation, in addition to prove significant capabilities of the CFD approach for simulating this complicated flow field, clearly showed the reason of the long-term tendency toward this analytical analysis, despite its basic simplifying assumptions. Especially, with regard to the axial mass velocity due to contradictory and eliminating effect of consisting parameters.Keywords: Centrifugal force field, Analytical solution, Numerical solution, Computational fluid dynamics, Finite volume method
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.