two-phase flow
در نشریات گروه برق-
در بیشتر کاربردهای صنعتی به دلیل خاصیت نامنظمی و نوسانات فشار بالا در رژیم جریان اسلاگ، سعی بر آن است که از تشکیل آن جلوگیری شود. هدف از این تحقیق، بررسی گرادیان فشار، کسر حجمی مایع اسلاگ، فرکانس اسلاگ و طول اسلاگ با استفاده از شبیه سازی عددی برای جریان اسلاگ با وجود شیر دروازه ای در لوله افقی می باشد. برای دستیابی به این هدف، شبیه سازی عددی برای رژیم جریان اسلاگ در یک لوله افقی به طول 10 متر و قطر 20 میلی متر با سه نسبت بازشدگی سطح مقطع مجزا انجام شد. ابتدا نتایج عددی (فرکانس اسلاگ) در مقایسه با سایر مطالعات عددی اعتبارسنجی شد و توافق منطقی با خطای کمتر از 3 درصد به دست آمد. دوم، نتایج عددی در مقایسه با داده های تجربی از نظر زمان و مکان برای حالتی که جریان اسلاگ در مواجهه با شیر دروازه ای قرار دارد، تایید شد و خطای کمتر از 15٪ به دست آمد. در نهایت، گرادیان فشار، فرکانس اسلاگ، طول اسلاگ و کسر حجمی مایع با وجود شیر دروازه ای با استفاده از روش عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بیانگر این بود که فرکانس اسلاگ به میزان 3/4 درصد افزایش می یابد و این پدیده به دلیل موج های کوچکی است که به دلیل افت فشار زیاد در محل شیر به وجود می آیند. طول اسلاگ مایع با کاهش بازشدگی دهانه شیر دروازه ای به میزان 89/20 افزایش و با افزایش سرعت سطحی گاز به میزان 4/30 درصد کاهش می یابد. با افزایش فاصله از شیر دروازه ای افت فشار به میزان 65/15 درصد کاهش می یابد.کلید واژگان: شبیه سازی عددی، فرکانس اسلاگ، افت فشار، لوله افقی، شیر دروازه ای، جریان دو فازSlug flow is a part of an intermittent flow that is avoided in industrial applications because of its irregularity and high-pressure fluctuations. The present investigation aims to comprehend the behavior of intermittent slug flow with the gate valve and its associated pressure drop, slug liquid holdup, slug frequency, and averaged slug body length using CFD simulation studies. To achieve this objective, numerical investigations of slug flow were carried out on a horizontal pipe 10 m in length and 20 mm in diameter with three distinct area contraction ratios. First, the numerical results (slug frequency) were validated by comparison with other studies, and a reasonable agreement with an error of less than 3% was achieved. Second, the numerical results were validated by comparison with experimental data in terms of time and space for slug flow encountering the gate valve, and a sensible agreement with an error of less than 15% was achieved. Eventually, pressure gradient, slug frequency, slug length, and the existence of a gate valve have been investigated using numerical methods. The results showed that the slug frequency increases by 4.3% and this phenomenon is due to the small waves that occur due to the high pressure drop at the valve location. The length of the liquid slug increases by 20.89 percent by reducing the opening of the gate valve and decreases by 30.4 percent by increasing the surface velocity of the gas. By increasing the distance from the gate valve, the pressure drops decrease by 15.65%.Keywords: Numerical Simulation, Slug Frequency, Pressure Drop, Horizontal Pipe, Gate Valve, Two-Phase Flow
-
خورشید یک منبع تجدیدپذیر است که به کاهش انتشار دی اکسید کربن کمک کرده و تاثیر صنایع را بر آلودگی طبیعت کم می کند. در مطالعه حاضر با روش عددی و با کمک روش حجم محدود به بررسی تاثیرات استفاده از مولد گردابه در حالت های مختلف هندسی در لوله جاذب کلکتور خورشیدی سهموی پرداخته شد. همچنین نانوسیال هیبریدی آب/اکسید آهن-نانولوله کربنی با در نظر گرفتن مدل دوفازی در اعداد رینولدز 24000 تا 96000 به عنوان سیال انتقال حرارت مورد استفاده قرار گرفت. مولدهای گردابه با چهار حالت هندسی Case A، Case B، Case C و Case D مدل سازی شده و تاثیر آن ها بر پارامترهای مختلف در خروجی کلکتور خورشیدی سهموی بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد به کار گیری مولد گردابه ها باعث بالا رفتن ضریب انتقال حرارت و درنتیجه افزایش بازده حرارتی در کلکتور خورشیدی سهموی شد. افزایش نسبت پیچش مولد گردابه میزان اثربخشی و بازده انرژی را در کلکتور خورشیدی سهموی افزایش داد. مطلوب ترین میزان بازده انرژی در عدد رینولدز 96000 و هنگام استفاده از مولد گردابه با شکل هندسی Case D رخ داد. مطلوب ترین میزان بازده اگزرژی در عدد رینولدز 48000 و هنگام استفاده از مولد گردابه با شکل هندسی Case D بود. بیشترین میزان افزایش عملکرد حرارتی به میزان 03/65 درصد نسبت به زمانی که کلکتور خورشیدی سهموی ساده بود، افزایش پیدا کرد.
کلید واژگان: کلکتور خورشیدی سهموی، مولد گردابه، جریان دوفازی، نانو سیال هیبریدی، بازده اگزرژی، بازده انرژیThe sun is a renewable resource that helps reduce carbon dioxide emissions and reduces the impact of industries on nature pollution. In the present study, the effects of using the vortex generator in different geometrical states in the absorber tube of the parabolic solar collector were investigated using the numerical method and with the help of the finite volume method. Vortex generators were modeled with four geometric states, Case A, Case B, Case C, and Case D, and their effect on different parameters in the output of parabolic solar collector was investigated. According to the results, using the vortex generator increased the heat transfer coefficient and the thermal efficiency of the parabolic solar collector. The maximum increase in thermal performance increased by 65.03% compared to when the parabolic solar czollector was a simple.
Keywords: Parabolic Solar Collector, Vortex Generator, Two-Phase Flow, Hybrid Nanofluid, Exergy Efficiency, Energy Efficiency -
این مطالعه یک مبدل حرارتی زمین گرمایی را به صورت عددی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی کرد. مبدل حرارتی زمین گرمایی مجهز به یک توربولاتور و ترکیبی همزمان از توربولاتور و مولد گرداب است که با یک نانوسیال دوفازی نانولوله کربنی-مس/آب هیبریدی پر شده است. هندسه مبدل حرارتی زمین گرمایی با استفاده از Ansys Fluent به صورت سه بعدی تحلیل می شود. به منظور مدل سازی ویسکوزیته و جریان دوفازی به ترتیب از مدل آشفتگی K-Epsilon Realizable و مدل مخلوط استفاده شده است. این مطالعه اقلیمی با فرض اقلیم گرم نیمه خشک استان اصفهان در عمق 1 متری زمین انجام شد. نتایج به دست آمده از این مطالعه نشان می دهد که با افزایش سرعت ورودی در مبدل حرارتی زمین گرمایی و کسر حجمی نانوذرات، عملکرد حرارتی و افت فشار در تمامی مراحل شبیه سازی عددی افزایش می یابد. همچنین حداکثر عملکرد حرارتی مبدل زمین گرمایی هنگام استفاده از ترکیب توربولاتور و مولد گرداب 4 درصد کسر حجمی و عدد رینولدز 32000 است و همچنین شاخص ارزیابی حرارتی-هیدرولیکی در تمامی موارد بیشتر از 1 است. بنابراین استفاده از توربولاتور، ورتکس مولد و ترکیبی از مولد گرداب و توربولاتور به طور همزمان در مبدل زمین گرمایی ازنظر شاخص معیارهای ارزیابی عملکرد مطلوب است. علاوه بر این، افزایش عدد رینولدز در ورودی مبدل حرارتی زمین گرمایی باعث افزایش راندمان اگزرژی می شود.
کلید واژگان: مبدل حرارتی زمین گرمایی، جریان دوفاز، توربولاتور، مولد گرداب، نانوسیال هیبریدیThis study simulated a geothermal heat exchanger numerically using computational fluid dynamics (CFD). The geothermal heat exchanger is equipped with a turbulator and a simultaneous combination of a turbulator and a vortex generator filled with a two-phased MWCNT-Cu/water hybrid nanofluid. Geothermal heat exchanger geometry is analyzed 3D using Ansys Fluent version 2022 software. In order to model viscosity and two-phased flow, K-Epsilon Realizable turbulence model and mixture model are used respectively. This climate study was carried out assuming a warm semi-arid climate for Isfahan province at a depth of 1 m from the ground. The results obtained from this study showed that by increasing the input speed in the geothermal heat exchanger and the volume fraction of nanoparticles, the thermal performance and pressure drop increased in all stages of the numerical simulation. Also, the maximum thermal performance of the geothermal exchanger, when using the combination of turbulator and vortex generator,was 4% volume fraction and Re = 32000. In addition, the thermal-hydraulic evaluation index was greater than 1 in all cases. Therefore, using a turbulator, a vortex generator, and a combination of a vortex generator and a turbulator simultaneously in a geothermal converter is desirable in terms of the PEC index. In addition, increasing the Reynolds number at the entrance of the geothermal heat exchanger increases the exergy efficiency.
Keywords: Geothermal Heat Exchanger, Two-Phase Flow, Turbulator, Vortex Generator, Hybrid Nanofluid -
The separation of a fluid from an immiscible liquid can be used in many natural ways. Traditional methods are currently used to accomplish this process. In this study, we attempted to investigate the effect of changes in the geometric radius of the water droplet in the oil medium and applied voltage to provide outputs which can be used to better design water separating electro-filter for crude oil. Furthermore, the most important innovation of this article is to study considering the effects of the presence and absence of Earth's gravity. The results of this work show that changes in geometry and voltage were effective in the deformation and movement of the drops, but their effects were not significant compared to the presence and absence of gravity. In other words, the effect of considering Earth's gravity in this study tends to make the results realistic, and the results would not be comparable to those obtained in the absence of Earth's gravity.Keywords: Two-phase flow, Electrical Field, Earth's gravity, Water drop deformation
-
Scientia Iranica, Volume:29 Issue: 5, Sep-Oct 2022, PP 2279 -2289Current study proposes a novel mechanism for micro scale droplet generation. To this end, a new micro pump consisting of an expansion chamber with two nozzles at its left and right sides, is introduced which is capable of creating a unidirectional flow. In the current study, for the first time, thermo-Viscose expansion method is used to actuate the flow by assuming that the fluid is heated by using a laser beam source leading to expansion and movement of the fluid. Two-phase flow analysis using the VOF method showed that the proposed micro pump can consistently generate droplets with uniform and micro-scale dimensions.Keywords: Lab on a chip, droplet, Thermo-Viscose expansion, Two-phase flow, Bio, Biofluidics
-
سیستم های میکروسیالی مبتنی بر قطرات کاربردهای علمی و صنعتی متنوعی مانند مهندسی بیولوژیک، آزمایشگاه روی تراشه، انتقال دارو و کپسول سازی مشاهده می شود. در مطالعه حاضر، شکست قطرات مادر در یک میکروکانال Y-شکل متقارن تحت میدان الکتریکی به صورت عددی بررسی می شود. برای این رویکرد، یک مدل عددی 2 بعدی بر اساس روش تنظیم سطح توسط نرم افزار چند فیزیکی کامسول انجام می شود که براساس روش عناصر محدود است. برای صحت سنجی تحقیق حاضر، نتایج با مقالات قبلی ارزیابی می شود. این مقایسه نشان می دهد که شبیه سازی های فعلی با مطالعات منتشر شده بسیار مطابقت دارند. دو روش برای اعمال میدان الکتریکی در نظر گرفته شده است: میدان الکتریکی متقارن و میدان الکتریکی نامتقارن. در میدان الکتریکی متقارن مشاهده می شود که قطره مادر در مقایسه با مورد بدون میدان الکتریکی در حضور میدان الکتریکی سریعتر می شکند. همچنین، قطره مادر به دو قطره دختر با اندازه های مساوی تقسیم می شود. برای میدان الکتریکی نامتقارن، نتایج نشان می دهد که قطره مادر به دو قطره دختر با اندازه های نابرابر تقسیم می شود. علاوه بر این، یک الگوی جریان جدید به نام الگوی ترکیبی برای میدان الکتریکی نامتقارن قطره دیده می شود. به اضافه، یک عدد ککاپیلاری الکتریکی بحرانی برای هر اندازه طول بی بعد قطره وجود دارد که در مقدار بیشتر از آن، قطره نمی شکند.
کلید واژگان: جریان دوفازی، میکرو کانال Y-شکل متقارن، شکست قطره، نرم افزار کامسول، تنظیم سطحDroplet based microfluidic systems have found versatile industrial and scientific applications, like biological engineering, lab-on-chip, drug delivery, and encapsulation. In the current study, the breakup of mother droplets in a symmetric Y-junction microchannel under an electric field is numerically investigated. To this approach, a 2D numerical model base on the level set method is performed by the COMSOL Multi-physics software. Two methods for applying the electric field are considered: a symmetric and an asymmetric electric field. In the symmetric electric field, it is observed that the mother droplet splits faster in the presence of an electric field when compared with the case without the electric field. Also, the mother droplet is divided into two daughter droplets with equal sizes. For the asymmetric electric field, the results reveal that the mother droplet splits into two daughter droplets with unequal sizes. Furthermore, a novel flow pattern called hybrid pattern is determined in the asymmetric splitting of droplets. In addition, there is a critical electric capillary number above which a non-splitting pattern.
Keywords: Two-phase flow, Symmetric Y-junction microchannel, Comsol software, Level set method -
انتقال حرارت جابجایی ترکیبی یک نانو سیال، شامل آب و ذرات اکسید آلومینیوم، درون یک لوله افقی، برای جریان آرام به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی با رویکرد حجم کنترل با دقت مرتبه دوم گسسته شده و کوپلینگ سرعت و فشار با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای لحاظ کردن جابجایی آزاد، تغییرات چگالی سیال با رابطه بوسینسک برحسب دما تغییر می کند. از مدل دوفازی مخلوط همگن با به کارگیری خواص موثر برای مدل سازی جریان دوفاز نانوسیال استفاده شده است. شبکه بندی به صورت باسازمان انجام شده و کنار دیواره ها شبکه لایه-مرزی ایجاد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج تجربی بیانگر دقت قابل قبول شبیه سازی عددی بوده است. شبیه سازی در دو حالت عدد ریچاردسون و شارحرارتی ثابت به صورت پایا انجام شده و تغییرات ضریب جابجایی و عدد ناسلت در شرایط مختلف به صورت نمودار ارایه شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در حالت شار حرارتی ثابت انتخاب رابطه مناسب برای ضریب هدایت حرارتی موثر تاثیر قابل ملاحظه ای بر دقت نتایج بدست آمده خواهد داشت. بررسی نتایج نشان داد که در حالت عدد ریچارسون ثابت هر دو رابطه نتایج مشابه ای برای مقدار ضریب جابجایی می دهند به طوری که با افزایش درصد کسر حجمی نانوذره مقدار ضریب جابجایی افزایش می دهد. این در حالی است که در حالت شارحرارتی ثابت نتایج بدست آمده عکس یکدیگر است. به صورتی که با افزایش غلظت نانوذرات، در یک رابطه افزایش ضریب انتقال حرارت و در دیگری کاهش ضریب انتقال حرارت مشاهده می شود.کلید واژگان: انتقال حرارت، جابجایی ترکیبی، جریان دوفاز، نانوسیال، لوله افقیLaminar mixed convection of a nanofluid consists of water and Al2O3 in a horizontal tube has been studied numerically. Continuity, momentum and energy equations are discreted with the volume control approach and the second-order accuracy and coupling pressure and velocity with the SIMPLE algorithm is done. To include free convection, variation of fluid density with temperature varies according to the Boussinesq equation. Two-phase mixture model has been used by using of effective properties for modeling of two-phase nanofluid flow. Meshing has been done with the organization, and next to the walls, boundary layer mesh has been created. Investigating the results obtained in laboratory conditions indicates the acceptable accuracy of numerical simulations. Simulation has been performed in two states of constant the Richardson number and heat flux, steady state and the variation of the heat transfer coefficient and the Nusselt number are presented in graphical form in various conditions. The results show that, in the case of constant heat flux, the choice of suitable formula for the effective thermal conductivity coefficient will have a significant effect on the accuracy of the obtained results.Keywords: Heat transfer, Mixed convection, Two-phase flow, Nanofluid, Horizontal tube
-
Journal of Applied Dynamic Systems and Control, Volume:2 Issue: 1, Winter and Spring 2019, PP 18 -23
Heat transfer occurs in flow boiling; as a result, the amount of heat between the tube wall surface and the fluid at different points of the tube may vary depending on the volume percent of vapor at those points. If the flow is fully vaporized, it does not allow for perfect heat transfer at that point; this significantly increases the temperature there; in this case the applied heat flux is called critical heat flux (CHF). The present paper has focused its attentions on simulating a two-phase fluid flow within the CHF range using ANSYS Fluent. The simulation results indicated an average error below 7%, which is more than those obtained by the experimental results. The maximum temperature of the tube surface when applying CHF could range between 200 and 500 K degrees more than that of fluid saturation according to the fluid working conditions. It also should be noted that both CHF and maximum temperature increase as the input pressure and mass flux do increase.
Keywords: Critical Heat Flux, Boiling, Two-phase flow, Simulation
- 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.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.