به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

حجم محدود

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه حجم محدود در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • محمد رزمجویی، محمد شهبازی، فتح الله امی*

    این مقاله شامل گسسته سازی معادلات و تهیه یک برنامه کامپیوتری برای آنالیز جریان گاز در محفظه و نازل همگرا-واگرا با دیواره عایق فناشونده می باشد. شرایط مرزی فرض شده در نازل کاملا مشابه یک نازل واقعی می باشد. به این منظور ابتدا با روابط ریاضی مربوطه پروفیل نازل مخروطی و رایو طراحی شده است و برای حل جریان در نازل همگرا-واگرا از روش صریح مک کورمک استفاده شده است. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در بدنه و عایق مورد نظر در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. همچنین معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از رانگ-کوتای مرتبه 4 حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. سپس در ادامه به بررسی فناشوندگی در یک نازل همگرا-واگرای مخروطی در دو حالت متفاوت با و بدون فناشودگی زغال پرداخته شده و نتایج با همدیگر مقایسه شده و برای حل مش غیر متعامد در  نازل همگرا-واگرا از روش Over-Relaxed استفاده شده است. در نهایت با در نظر گرفتن پروفیل نازل رایو برای یک موتور واقعی توزیع دما و چگالی بدست آمده است. نتایج شبیه سازی مورد نظر با تست تجربی انجام شده مقایسه شده است. که نتایج حاصله نشان از دقت قابل قبول کد نوشته شده در عایق کربن اپوکسی می باشد.

    کلید واژگان: فناشوندگی، عایق، حجم محدود، نازل همگرا-واگرا، انتقال حرارت، شبکه غیرمتعامد، روش Over-Relaxed
    Mohammad Razmjooei, Mohammad Shahbazi, Fathollah Ommi *

    In this paper, the heat transfer and ablation thermal insulators in solid rocket motor are investigated. Therefore, by collecting and solving the thermal ablation equations, a computer program, using MATLAB software, is developed which can predict the thermal response of insulators in different operating conditions and compare the performance of these insulators. The heat and mass transfer equations are considered in two dimensions in a solid body. We used the equations, finite volume method with implicit formulation for time dependency to solve equations. The reaction equation which written in the form of Arrhenius, is solved using Runge-Kutta method, and the density and the flux of the gas produced at each step are obtained. Also we represent a model for the rate of recession.

    Keywords: Ablation, Insulators, Finite volume, Two-dimensional, heat transfer, Decomposition equation
  • هومن نعیمی*، فرشاد کوثری

    حل معادله پخش گرما در بسیاری از کاربردهای واقعی انتقال گرمای رسانشی مشتمل بر هندسه، خواص ترموفیزیکی و شرایط مرزی پیچیده به سادگی امکان پذیر نبوده و روش های عددی موجود، هریک با محدودیت‎هایی مواجه هستند. در این پژوهش روش مونت کارلوی حجم محدود برای حل معادله پخش گرمای همسانگرد با توجه به دو قابلیت ذاتی روش حجم محدود یکی ارضای بقای انرژی در هر سلول شبکه و دیگری عدم نیاز به تغییر مختصات در هندسه‎های پیچیده معرفی شده است. روش مونت کارلوی حجم محدود به عنوان یک ابزار محاسباتی آماری مبتنی بر شبیه سازی فیزیکی با قابلیت حل پخش گرما با هر میزانی از پیچیدگی، در سه مساله با سطوح دشواری متفاوت مورد استفاده قرار گرفته است. در ابتدا از یک مساله ساده برای اعتبارسنجی روش مونت کارلوی حجم محدود از طریق مقایسه نتایج با حل تحلیلی استفاده گردید. سپس عملکرد پیش بینی روش پیشنهادی در مساله‎ای با هندسه پیچیده، خواص متغیر و شرایط مرزی گوناگون مورد ارزیابی قرار گرفت. در پایان نیز به بررسی عملکرد روش مونت کارلوی حجم محدود در تخمین توزیع دما در یک جسم سه‎لایه با ضرایب رسانش متفاوت و شرط مرزی جابجایی پرداخته شد. در تمامی موارد نتایج محاسبه شده توسط روش مونت کارلوی حجم محدود انطباق بسیار خوبی با نتایج حل تحلیلی و روش دینامیک سیالات محاسباتی بروز دادند و نشان داده شد که به ازای تعداد نسبتا کمی از ذرات و با هزینه محاسباتی پایین می‎توان به دقت قابل قبولی در روش مونت کارلوی حجم محدود دست یافت.

    کلید واژگان: مونت‎کارلو، حجم محدود، معادله پخش گرما، رسانش، مواد همسانگرد
    Hooman Naeimi *, Farshad Kowsari

    The solution of the heat diffusion equation in most practical applications involving complex geometry, thermophysical properties, and boundary conditions is not simply possible and there are some limitations for available numerical solutions. In this research, the finite volume Monte Carlo method was proposed for the solution of the isotropic heat diffusion equation due to two intrinsic capability of the finite volume method; first, each cell is energy conserved and second, the grid transformation is not necessary for complex geometries. The Monte Carlo method as a statistical approach based on physical simulation of the problem capable to solve heat diffusion equation with any degree of complexity was utilized in three different problems. First, a simple problem was investigated for validation of the method by comparing results with the analytical solution. Second, the prediction performance of the proposed method was evaluated in a problem with complex geometry, varying properties, and boundary conditions. Finally, the performance of the finite volume Monte Carlo method was investigated in estimating the temperature distribution of a three-layer body with different thermal conductivities and convection boundary condition. In all of the considered test cases, the predicted results were in good agreement with analytical and CFD solutions. It was also indicated that for a relatively small number of particles, it is possible to achieve acceptable accuracy with a low computational cost.

    Keywords: Monte Carlo, Finite Volume, Diffusion Heat Equation, Conduction, Isotropic Material
  • سید سعید بحرینیان*، امین محمدی، محمدرضا صفاریان

    جریان درون یک الکتروپمپ شناور گریز از مرکز شبیه سازی شده است. هدف این پژوهش یافتن تاثیر تغییر فاصله محوری بین پروانه و حلزونی بر عملکرد پمپ می باشد. جریان درون پروانه و حلزونی پمپ به صورت عددی با نرم افزار Fluent شبیه سازی شده است. روش عددی حجم محدود به همراه مدل آشفتگیK-ω SST برای حل عددی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای سنجش نتایج شبیه سازی، مقادیر هد، توان و راندمان در حالت فاصله پیش فرض طراحی، محاسبه و با یک معادله تجربی و نیز نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس، در پنج فاصله محوری دیگر شبیه سازی انجام و تاثیر تغییر فاصله محوری بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش فاصله پروانه از حلزونی هر سه مشخصه هد، توان و راندمان دچار کاهش خواهند شد، به نحوی که با افزایش فاصله از 5/0 تا 5 میلی متر، سبب کاهش 33 درصدی هد، 18 درصدی توان و 20 درصدی راندمان نسبت به حالت اولیه می شود. همچنین تاثیر تغییرات فاصله محوری بر گردابه های ایجاد شده در سیال عبوری از پروانه و نیز نیروی محوری وارد شده بر پروانه محاسبه شده است.

    کلید واژگان: الکتروپمپ شناور، شبیه سازی جریان، حجم محدود، مشخصه های پمپ، گردابه، نیروی محوری
    Seyed Saied Bahrainian *, Amin Mohammadi, MohammadReza Saffarian

    Flow in a centrifugal electrical submersible pump is simulated. The purpose of this study is to find the effect of changing the axial distance between impeller and scroll on pump’s operation. Flow in the impeller and scroll is simulated with the Fluent software. Finite volume method with SST k-ω turbulance model is used for numerical solution. In order to evaluate the simulation results, values of head, power and efficiency are calculated at the design conditions and are compared to the experimental results. Simulations are then performed with different impeller to scroll axial distances. The results show that by increasing the distance between impeller and scroll, each of the three properties, head, power and efficiency will decrease. Increasing the distance between impeller and scroll from 0.5 to 5.0 mm, head, power and efficiency will drop by 33%, 18% and 20% respectively. Also, effect of changing the axial distance between impeller and scroll on vortices created in the fluid passing through the impeller and the axial force imposed on the impeller are calculated.

    Keywords: Electrical submersible pump, Flow simulation, Finite volume, Pump characteristics, Vortex, Axial force
  • محمد رزمجویی، فتح الله امی*، محمد شهبازی
    در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت و فناشوندگی عایق های حرارتی در بدنه راکت موتور های سوخت جامد پرداخته شده است. بنابراین با گردآوری و حل معادلات مربوط به عایق های فناشونده، یک برنامه کامپیوتری با استفاده از نرم افزار متلب تهیه شده که قادر است تحت شرایط عملیاتی مختلف، پاسخ دهی حرارتی عایق ها را پیش بینی کرده و عملکرد این عایق ها را با همدیگر مقایسه کند. معادلات انتقال حرارت و جرم در دو بعد در یک جسم جامد در نظر گرفته شده است. برای حل این معادلات از روش حجم محدود و از روش ضمنی برای وابستگی زمانی استفاده شده است. معادله تجزیه که به فرم آرنیوس نوشته شده با استفاده از روش رانگ-کوتا حل شده و چگالی و شار جرمی گاز تولیدی در هر گام زمانی بدست آمده است. همچنین مدلی برای لحاظ نرخ پسروی ارایه شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که افزایش کارایی عایق های حرارتی به واسطه افزایش ضخامت لایه ها، گرمای تجزیه و فناشوندگی، شدت واکنش و نیز کاهش ضریب نفوذ گرمایی، چگالی زغال و دمای فناشوندگی حاصل می شود و بر این اساس یک عایق ایده آل نیز معرفی شده است. اعتبار سنجی مدل با نتایج تجربی رایز در عایق سیلیکافنولیک مقایسه شده، همچنین نتایج تست تجربی انجام شده با در نظر گرفتن عایق کربن اپوکسی نشان از انطباق خوب نتایج حاصل از شبیه سازی با مشاهدات تجربی می باشد.
    کلید واژگان: فناشوندگی، عایق، حجم محدود، دو بعدی، انتقال حرارت، معادله تجزیه
    Mohammad Razmjooei, Fathollah Ommi *, Mohammad Shahbazi
    In this paper, the heat transfer and ablation thermal insulators in solid rocket motor are investigated. Therefore, by collecting and solving the thermal ablation equations, a computer program, using MATLAB software, is developed which can predict the thermal response of insulators in different operating conditions and compare the performance of these insulators. The heat and mass transfer equations are considered in two dimensions in a solid body. We used the equations, finite volume method with implicit formulation for time dependency to solve equations. The reaction equation which written in the form of Arrhenius, is solved using Runge-Kutta method, and the density and the flux of the gas produced at each step are obtained. Also we represent a model for the rate of recession.
    Keywords: Ablation, Insulators, Finite volume, Two-dimensional, heat transfer, Decomposition equation
  • عماد تندیس*، علی اشرفی زاده

    حل عددی مسایل اندرکنش حرارتی سیال-جامد (CHT) که شامل چندین ناحیه محاسباتی هستند به لحاظ هزینه های محاسباتی و پایداری حل، ازجمله موضوعات چالش برانگیز به شمار می آید. علت عمده این چالش ها را می توان به همبستگی بین معادلات در نواحی مختلف و همچنین همبستگی بین معادلات حاکم درون ناحیه سیال مرتبط دانست. این مقاله به بررسی مقایسه ای دو دیدگاه جهت اعمال همبستگی معادله انرژی در مرز مشترک بین نواحی می پردازد: دیدگاه مجزا و دیدگاه هم زمان. در دیدگاه اول، اعمال دقیق همبستگی به کمک استفاده از روش های تکراری امکان پذیر است، حال آنکه دیدگاه دوم، بر مبنای حل هم زمان معادلات انرژی در تمام نواحی است. به عبارت دقیق تر، هدف اصلی در پژوهش حاضر توسعه سه حلگر CHT بر مبنای روش حجم محدود و مقایسه هزینه های محاسباتی آنها جهت شبیه سازی اندرکنش حرارتی سیال-جامد با درجات مختلف همبستگی است. هر سه حلگر مورد نظر، در شیوه اعمال همبستگی بین فشار و سرعت در سیال، مشترک می باشند و تفاوت آنها در شیوه اعمال همبستگی بین معادلات انرژی در نواحی مختلف و همچنین بین انرژی و ممنتوم در سیال است. همچنین OpenFOAM به عنوان یک نرم افزار منبع باز جهت توسعه الگوریتم های پیشنهادی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس، دقت و هزینه محاسباتی حلگرهای مذکور، به کمک شبیه سازی مسئله اندرکنش بین جابجایی آزاد در سیال و رسانش در دیواره عمودی مجاور در حالت های مختلفی از همبستگی مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج حاصل از حل حالت های مختلف مسئله مورد نظر نشان می دهد که برخلاف آنچه درحلگرهای OpenFOAM اعمال شده، به کارگیری حلقه مجزا جهت تضمین همبستگی انرژی- انرژی برای هر تکرار، هزینه های محاسباتی را بخصوص برای مسایل با همبستگی قوی تا حد زیادی کاهش می دهد.

    کلید واژگان: اندرکنش حرارتی سیال جامد، دیدگاه همزمان، دیدگاه مجزا، همبستگی، حجم محدود، سرعت همگرایی، OpenFOAM
    Emad Tandis*, Ali Ashrafizadeh

    Numerical solution of conjugate heat transfer (CHT) problems in multi-region domains is a challenging issue in terms of efficiency and stability due to inherent coupling between governing equations in separate sub-domains. This paper aims at comparing two distinct strategies for coupling energy equations at interface of regions: partitioned and monolithic. While the former enforces strong coupling via iterative procedures, the latter suggests simultaneous solution of energy equation throughout all regions at once. More precisely, the primary objective of this study is to compare computational costs for three finite volume- based CHT solvers which share a same method for handling pressure-velocity coupling in the fluid, i.e. semi-implicit projection method, and are distinguished from the coupling strategy for energy equation at interface of interacting sub-domains. The first method applies simultaneous solution of energy equation across all regions while second and third ones use separate solver for each region with difference in handling iterative loops. The accuracy and convergence rate of three algorithms are assessed via transient solution of conjugate free convection in fluid and conduction in vertical wall. Finally, it is concluded that, in contrast to partitioned solver in OpenFOAM for CHT problems, employing a separate loop to enforce energy-energy coupling per iteration, can be much more beneficial in terms of computational costs.

    Keywords: Conjugate Heat Transfer, Monolithic, Partitioned, Coupling, Finite Volume, Convergence Rate, OpenFOAM
  • احمد سمیعی، محمدحسن جوارشکیان*، مجتبی هنرمند
    در این تحقیق، اثر انتقال حرارت برروی ضرایب برآ و پسای دو بالواره متقارن و انحنادار با حرکت نوسانی فراز و فرود در جریان لایه ای، به روش عددی بررسی شده است. معادلات ناویراستوکس قابل تراکم توسط یک روش عددی برمبنای حجم محدود گسسته و با الگوریتم پیمپل حل شده اند. در این شبیه سازی لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی سیال متغیر در نظر گرفته شده است و از تکنیک شبکه های دینامیکی استفاده گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد، با کاهش دمای سطح بالواره ها نسبت به دمای جریان آزاد، نسبت برآ به پسا افزایش می یابد. همچنین اثر انتقال حرارت بر الگوی گردابه ها در لبه انتهایی بالواره ها و درنتیجه تاثیر آن بر ضرایب آیرودینامیکی آنها بررسی شده است.
    .
    کلید واژگان: انتقال حرارت، حجم محدود، شبکه دینامیکی، عدد رینولدز
    Ahmad Samiee, M.Hassan Djavareshkian, Mojtaba Honarmand
    In this study, the effect of heat transfers on lift and drag coefficients of two symmetric and camber airfoils with plunging motion in laminar flow is numerically investigated. The compressible Navier–Stokes equations are discretized using a finite volume method and they are solved by PIMPLE algorithm. In this simulation, fluid dynamic viscosity and thermal conductivity are considered to be variable. Also dynamic mesh method is used for oscillating motion. The results show that, by reducing the airfoil surface temperature less than the free flow temperature, lift to drag ratio increases. Moreover, influence of heat transfer on vortexes pattern at airfoils trailing edge and therefore its impact on the aerodynamic coefficients are investigated.
    Keywords: Heat Transfer, Finite Volume, Dynamic Mesh, Reynolds number
  • مطالعه شبکه در روش شبکه بولتزمن-حجم محدود در شبیه سازی جریان آرام تراکم پذیر لزج
    حامد جلالی، رامین کمالی مقدم *
    نرم افزاری به روش شبکه بولتزمن بر مبنای حجم محدود (FVLBM) برای شبیه سازی جریان تراکم پذیر لزج و آرام دوبعدی در شبکه منحنی الخط باسازمان توسعه داده شده است. در مقاله حاضر، صحت سنجی نرم افزار توسعه یافته و ارزیابی دقت و چهار مدل شبکه جدید دو بعدی D2Q9L2، D2Q13L2، D2Q17L2 و D1Q21L2 به ازای افزایش سرعت های گسسته (فازی) شبکه در شبیه سازی جریان تراکم پذیر مورد مطالعه قرار گرفته و شبکه بهینه معین گردیده است. جهت شبیه سازی جریان تراکم پذیر در روش شبکه بولتزمن، از روش جدید تابع دایروی بجای بسط یا تصحیح تابع ماکسول به منظور محاسبه توابع توزیع تعادلی استفاده و روش حجم محدود به همراه روش MUSCL مرتبه-3 در گسسته سازی عبارت جابجایی برای بهتر شکار کردن ناپیوستگی های جریان بکار گرفته شده است. جهت بررسی عملکرد روش و مطالعه پارامتری ارائه شده، جریان تراکم پذیر لزج و آرام پیرامون ایرفویل NACA0012 در دستگاه منحنی الخط باسازمان در زوایای حمله صفر و 10 درجه شبیه سازی شده است. مسائل شبیه سازی شده در رژیم جریان پیوسته با نتابج عددی معتبر حل معادلات ناویر-استوکس مقایسه شده است. با وجود اینکه نتایج عددی در مقایسه با حل عددی متناظر از دقت بسیار مناسبی برخوردار است، محدودیتهای روش حل حاضر و ارزیابی نتایج حاصل از شبکه های مختلف مورد تحلیل قرار گرفته است.
    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، حجم محدود، مطالعه شبکه، جریان تراکم پذیر لزج آرام، شبکه منحنی الخط
    Lattice Study of the Finite Volume-Lattice Boltzmann Method in Simulation of Laminar Viscous Compressible Flow
    Hamed Jalali, Ramin Kamali Moghadam *
    A Finite Volume-Lattice Boltzmann Method (FVLBM) for simulation of viscous laminar compressible flows in 2-D structured curvilinear coordinate system has been developed. In the present study, validation of the presented software and accuracy assessment of four new 2D lattices D2Q9L2, D2Q13L2, D2Q17L2 and D2Q21L2 based on increasing discrete velocities of lattice has been studied and the optimum lattice has been introduced. The presented LBM has developed using new method of circular function idea instead of expansion or correction of Maxwelian function for evaluation of equilibrium distribution functions. Moreover, in order to capture discontinuities in the flow field, 3rd order MUSCL scheme has been implemented for approximation of convective term. The laminar compressible viscous flow over the NACA0012 airfoil has been simulated in the curvilinear coordinate system for two angle of attacks, 0 and 10 Deg. The obtained results have been compared with validated N.S. solutions. Although the results have desirable accuracy in comparison of those of the N.S. solutions, limitation of the presented method and results assessment obtained by the different lattices have been investigated.
  • حسین صادقی، علی اکبر دهقان، محمد سفید*
    جریان درون حفره همواره به عنوان یک مساله ی کلاسیک و بنیادی مورد توجه بوده است. مدل هایی خاص مانند ویسکوپلاستیک بینگهام که از جمله سیالات غیر نیوتونی است، در محدوده ی مشخصی تنش، از خود مقاومت نشان می دهد و تقریبا شبیه جسم صلب رفتار می کند که تنش تسلیم آن نامیده می شود و در صورت افزایش تنش اعمالی به شکل سیال رفتار می کند. با در نظر گرفتن انتقال حرارت در این نوع ماده و حل و بررسی آن، تغییرات تنش تسلیم و ویسکوزیته با دما آنگونه که در عمل با آن مواجه هستیم دور از ذهن نخواهد ماند. در کار حاضر با حل عددی مساله ی حفره با درپوش متحرک و ماده ی بینگهام درون آن، بررسی سیالاتی و انتقال حرارتی با در نظر گرفتن تغییرات خواص ماده، یعنی ویسکوزیته و تنش تسلیم با دما، صورت گرفته است و نتایج با تغییر اعداد بدون بعد و پارامترهای متفاوت جریان و انتقال حرارت، Re=10-1000، Bn=1-2000، Pr=0.01-100 و E=5000-50000 ارائه شده اند. در این پژوهش، با استفاده از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم و بهره گیری از شبکه هم مکان، تاثیر وابستگی لزجت و تنش تسلیم به دما با حالت مستقل از دما مقایسه شده و سپس توزیع مولفه های افقی و عمودی سرعت، نواحی تسلیم و جریان داخل حفره، مرکز گردابه و عدد ناسلت روی دیوار های جانبی با توجه به خطوط جریان، بررسی و تحلیل شده اند.
    کلید واژگان: سیال غیرنیوتونی، ویسکوپلاستیک، بینگهام، حجم محدود، حفره
    Hosein Sadeghi, Ali Akbar Dehghan, Mohammad Sefid *
    The cavity problem always has been considered as a classic and fundamental problem. Specific materials like Bingham viscoplastic which is sort of Non-newtonian fluids shows resistance in a certain range of stress, calling yield stress, and almost acts like rigid body in this limited area. In case of increase applied stress, flows like fluid. Considering heat transfer in this type of material and investigate it, yield stress and viscosity variations with temperature as in practice we face will not be far-fetched. In the present work the numerical solution of the problem of Bingham material inside lid-driven cavity, investigating fluid flow and heat transfer in view of the changes in material properties has been done and results have shown with change in dimensionless numbers and parameters of Re=10-1000, Bn=1-2000, Pr=0.01-100 and E=5000-50000. In this study, using the finite volume method to discretize governing equations and the use of collocated grid, effect of viscosity and yield stress dependence to temperature compared with independence mode and then distribution of horizontal and vertical components of velocity, yield areas and flow inside cavity, center of vortex and then heat transfer due to the stream lines next to side walls, have been analyzed.
    Keywords: Non-newtonian fluid, Viscoplastic, Bingham, Finite volume, Lid, driven cavity
  • سیدمحسن حسینی، رضا علیزاده*، حسین تارقلی زاده
    هیدریدهای فلزی به دلیل واکنش گرمازا و گرماگیر با هیدروژن می توانند به منظور سرمایش و یا گرمایش محیط مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق توانایی سردسازی پمپ های گرمایی بر پایه هیدریدهای فلزی دارای کمپرسور (CDMHHP) برای اولین بار با استفاده از یک مدل دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات گذشته بر روی CDMHHP ها تنها با استفاده از مدل یک بعدی صورت گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی در دسترس مورد مقایسه قرار گرفت و توافق خوبی بین آن ها مشاهده شد. سپس تاثیر نوع کمپرسور و آلیاژ جاذب هیدروژن بر عملکرد پمپ گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بازدهی دستگاه به طور قابل توجهی به عملکرد کمپرسور وابسته بوده و استفاده از کمپرسور دو مرحله ای در مقایسه با کمپرسور یک مرحله ای می تواند عملکرد دستگاه را بهبود بخشد. همچنین استفاده از دو نوع آلیاژ LaNi5 و C5 نشان داد که در شرایط عملیاتی یکسان، آلیاژ C5 توان سردسازی بیشتری نسبت به LaNi5 دارد که این نیازمند صرف هزینه بیشتر نیز می باشد. در هنگامی که توان مصرفی دستگاه برای هر دو آلیاژ یکسان بود، پمپ گرمایی دارای آلیاژ LaNi5 با استفاده از یک کمپرسور سه برابر بزرگ تر توانست توان سردسازی معادل با پمپ گرمایی حاوی آلیاژ C5 حاصل کند.
    کلید واژگان: پمپ گرمایی، هیدرید فلزی، شبیه سازی، حجم محدود
    S. M. Hosseini, R. Alizadeh*, H. Targholizadeh
    Metal hydrides can be used for ambient cooling and heating because of their exothermic and endothermic reaction with hydrogen. This is the first attempt to investigate the cooling capacity of compressor driven metal hydride heat pumps (CDMHHP) using a two-dimensional model. In the last studies, only one-dimensional models have been used for studying the application of CDMHHPs. The simulation results have been compared with experimental results and a good agreement have been observed between them. Then the effect of compressor type and hydrogen adsorbent on the performance of heat pump have been investigated. The results show that the device efficiency significantly depends on compressor performance and using the two-stage compressor can improve the device performance compared with one-stage compressor. Also the use of LaNi5 and C5 alloys showed more cooling power in C5 alloy in the same operating condition whereas it takes more cost. Since the power consumption was equal to both alloys, the heat pump containing LaNi5 alloy with tree times larger compressor could generate the same cooling power provided by C5 alloy.
    Keywords: Heat pump, Metal hydride, Simulation, Finite volume
  • علی حیدری*، پدرام علی اکبری

    در سال های اخیر بدلیل افزایش جمعیت و کاهش منابع آبی، بشر را مجبور به شیرین سازی آب های شورکرده است. در حالی که این کار انرژی و هزینه های بالایی را در بر می گیرد. از این رو دانشمندان مطالعات بسیاری را در مورد آب شیرین کن های خورشیدی و عوامل موثر بر آنها را انجام داده اند. در این تحقیق سعی شده مروری بر مقالات شبیه سازی عددی آب شیرین کن های خورشیدی با فرضیات جابجایی طبیعی آرام، انتقال چرم و حرارت به روش حجم محدود ارایه شده توسط محققان و اساتیدی که در این زمینه فعالیت داشته اند، بپردازیم تا پژوهشگران علاقمند به این موضوع یا کسانی که قصد آشنایی با آب شیرین کن خورشیدی را دارند، مرجعی مناسب جهت مطالعه تخصصی در اختیار داشته باشند.

    کلید واژگان: آب شیرین کن خورشیدی، جابجایی طبیعی آرام، انتقال جرم و حرارت، حجم محدود
    Ali Heydari *, Pedram Aliakbari

    In recent years, due to population growth and the reduction of water resources, the human has forced to sweeten brackish water. While this work takes energy and high costs. Thus, the scientists studied a lot about solar desalination and the factors influencing them. In this study, we tried to have a review on the literature of numerical simulation of solar desalination systems with Assumptions: laminar natural convection, heat and mass transfer using finite volume method which presented by researchers who have been working in this field. This research is prepared for researchers who interested in this subject or those who intend to get acquainted of solar desalination systems, to have an appropriate reference for specialized study.

    Keywords: Solar still, laminar natural convection, heat, mass transfer, Finite Volume
  • پوریا اکبرزاده *، سید معین درازگیسو
    مطالعه ی آیرودینامیک جریان های با اعداد رینولدز پایین به علت کاربردهای خاص نظیر وسایل بدون سرنشین، ربات ها و کاوشگرهای زیرسطحی در ابعاد بسیار کوچک مورد توجه می باشد. در مطالعه ی حاضر، یک روش پیش شرط توسعه یافته به نام روش پیش شرط توانی، جهت تحلیل جریان های آرام ناپایای عبوری از هیدروفویل ها ارائه شده است. در این روش معادلات دوبعدی ناویر-استوکس با تغییر جمله ی مشتق زمانی معادلات حاکم اصلاح می گردد. ماتریس پیش شرط از یک رابطه ی توانی و با استفاده از میدان سرعت تصحیح می گردد. معادلات حاکم به کمک روش عددی حجم محدود جیمسون از نوع مرکزیت-سلول انتگرال گیری می شوند و برای حل جریان های ناپایا از یک الگوریتم ضمنی دوزمانه استفاده می شود. پایداری حل به کمک جملات اتلافی مصنوعی مرتبه ی دوم و چهارم به دست آمده است. روش مورد استفاده برای همگرایی حل به سمت حالت دائم، روش انتگرال گیری زمانی رانج-کوتای صریح چهار مرحله ای می باشد. محاسبات جریان های ناپایای عبوری از هیدروفویل NACA0012 در اعداد رینولدز و زوایای حمله ی مختلف ارائه شده است. نتایج ارائه شده در این مطالعه شامل پروفیل های سرعت، ضرایب پسا و برا و تاثیر روش پیش شرط توانی بر نرخ همگرایی می باشد. نتایج حاصله به صورت رضایت بخشی با کارهای عددی محققان دیگر تطابق دارد و همچنین نتایج نشان می دهد که روش پیش شرط توانی نرخ همگرایی را تا حد زیادی افزایش و هزینه ی زمانی محاسبات را کاهش می دهد.
    کلید واژگان: روش پیش شرط سازی توانی، حل دوزمانه، حجم محدود، جریان ناپایا، سرعت همگرایی
    Pooria Akbarzadeh*, Seyed Moein Derazgisoo
    Aerodynamic study of flows at low Reynolds for special applications such as micro unmanned underwater vehicles, underwater robots and explorers are interested. In this paper, an improved progressive preconditioning method named power-law preconditioning method, for analyzing unsteady laminar flows around hydrofoils is presented. In this method, the 2D Navier-Stokes equations modifies by altering the time derivative terms of the governing equations. The preconditioning matrix is adapted from the velocity flow-field by a power-law relation. The governing equation is integrated with a numerical resolution derived from the cell-centered Jameson’s finite volume algorithm and a dual-time implicit procedure is applied for solution of unsteady flows. The stabilization is achieved via the second- and fourth-order artificial dissipation scheme. Explicit four-step Runge–Kutta time integration is applied to achieve the steady-state condition. The computations are presented for unsteady laminar flows around NACA0012 hydrofoil at various angles of attack and Reynolds number. Results presented in the paper focus on the velocity profiles, lift and drag coefficient and effect of the power-law preconditioning method on convergence speed. The results show satisfactory agreement with numerical works of others and also indicate that using the power-law preconditioner improves the convergence rate and decreases the computational cost, significantly.
    Keywords: Power, law preconditioning method, Dual, time solution, Finite volume, Unsteady flow, Convergence speed
  • احسان یاری، حسن قاسمی
    هدف از ارائه این مقاله ارائه الگوریتم کاربردی جهت تحلیل ارتعاشات شفت - پروانه در شناورهای دریایی میباشد. در ابتدا شناورزیرسطحی در سرعتهای مختلف در حالت ناپایا با استفاده از روش حجم محدود مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده از این تحلیل میدان دنباله پاشنه شناور و ورودی به پروانه در زمانهای مختلف استخراج شده است. میدان جریان ورودی به پروانه در کد مرزی لحاظ شده است و با استفاده از این کد پروانه شناور در حالت ناپایا مورد تحلیل قرار گرفته است و نیروها و گشتاورهای اصلی و جانبی روی پروانه استخراج شده است. سپس داده های ب هدست آمده از روش المانمرزی به همراه هندسه دقیق شفت و پروانه با استفاده از روش المان - محدود مورد بررسی قرار گرفته است. فرکانس طبیعی و اجباری پروانه در مودهای ارتعاشی مختلف تعیین شده اند. با توجه به داده های به دست آمده از آنالیز عددی المان محدود، بیشترین جابجایی پروانه مربوط به نوک پره در حالت ارتعاشات اجباری میباشد.
    کلید واژگان: ارتعاشات پروانه، شفت، المان مرزی، المان محدود، حجم محدود
    E. Yari, H. Ghassemi
    The main objective of this paper is to provide an applied algorithm for analyzing propeller-shaft vibrations in marine vessels. Firstly an underwater marine vehicle has been analyzed at different speed in unsteady condition using the finite volume method. Based on the results of this analysis, flow field of marine vehicle (wake of stern) and velocity inlet to the marine propeller is extracted at different times. Propeller inlet flow field is applied in the boundary element code and using this code, marine propeller has been analyzed in unsteady state. In continue, main / lateral forces and moments over the propeller are extracted. Then the data obtained from the boundary element code alongwith exact geometry of the propeller and shaft have been studied, using finite element code. Natural and forced frequency of the propeller have been determined in various modes of vibration. According to obtained data from Finite Element Method (FEM) numerical analysis, maximum displacement of propeller is for displacement of the propeller tip in forced vibration state .
    Keywords: Propeller vibration, shaft, Boundary Element Method (BEM), Finite Element Method (FEM), Finite Volume Method (FVM)
  • سیدمحسن حسینی، رضا علیزاده، حسین تارقلیزاده
    یکی از روش های ذخیره سازی هیدروژن استفاده از هیدریدهای فلزی است. در این تحقیق با استفاده از شبیه سازی عددی فرآیند واجذب هیدروژن از مخازن هیدرید فلزی دارای قطر بزرگ و با شدت جریان ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی واجذب هیدروژن از یک مدل دو بعدی همراه با روش حجم محدود استفاده شده است. نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی در دسترس مقایسه شده و توافق خوبی بین آن ها مشاهده شده است. در این مطالعه طرحی خاص از یک مخزن هیدرید فلزی مورد بررسی قرار گرفته است که با استفاده از تعدادی پره آلومینیومی و برای یک شدت جریان مشخص در خروجی مخزن، انتخاب قطر بزرگ برای بسترهای هیدرید فلزی را مقدور ساخته است. نتایج شبیه سازی تاثیر پره های آلومینیومی در تقویت انتقال حرارت را تایید کرده و نشان داده است که برای شدت جریان خروجی 230 (Nlit/min) می توان قطر مخزن را حتی تا 60 سانتی متر افزایش داد. مقایسه نتایج برای دو نوع آلیاژ LaNi5 و C5 نشان داد که در صورت استفاده از آلیاژ C5، بازده انرژی به دلیل نیاز به سیال گرم کننده با دمای پایین تر، افزایش می یابد. همچنین بررسی تاثیر افزایش شدت جریان خروجی نشان داد که با افزایش شدت جریان خروجی از 230 به 460 (Nlit/min)، افزایش قطر مخزن با محدودیت همراه بوده و باید مخزن کوچک تری انتخاب شود.
    کلید واژگان: هیدروژن، مخزن هیدرید فلزی، واجذب، شبیه سازی عددی، حجم محدود
    Seyed Mohsen Hosseini, Reza Alizadeh, Hossein Targholizadeh
    The use of metal hydrides is one of the hydrogen storage methods. In this research, the process of hydrogen desorption from metal hydride storages with high diameter and constant flow rate was investigated using numerical simulation. A two-dimensional model with finite volume method is applied for simulation of hydrogen desorption. Simulation results were compared with available experimental data and a good agreement was observed between them. In this study, a special design of metal hydride storage was investigated. This design allows the application of metal hydride beds with large diameter for a specific hydrogen outlet flow rate by using aluminum fins. The simulation results verified the heat transfer enhancement effect of aluminum fins and showed the storage diameter can even be increased to 60 cm by using this design. The comparison between the result of applying LaNi5 and C5 alloys revealed that the energy efficiency could be increased by using C5 alloys due to need of heating fluid with lower temperature. Moreover, the results showed that by increasing the outlet volumetric flow rate from 230 to 460 (Nlit/min), the storage diameter should be limited and therefore the smaller storage must be selected.
    Keywords: Hydrogen, Metal hydride storage, desorption, Numerical Simulation, Finite volume
  • حمید موسی زاده، بهزاد قدیری دهکردی*، مسعود راسخ

    پدیده ی فلاتر صفحه توسط طراحان هوافضا همواره مورد نظر و اهمیت بوده زیرا امکان تخریب زود هنگام، در اثر خستگی وجود دارد. یکی از راه های افزایش اطمینان به نتایج تئوری، استفاده از شبیه سازی عددی برای نزدیکی بیشتر به فیزیک مسئله است. آنچه در این پژوهش دارای اهمیت است، تحلیل آیروالاستیک پوسته دوبعدی به روش حجم محدود براساس معادلات آیرودینامیک ناویراستوکس، برای جریان لزج و چرخشی در رژیم مافوق صوت است. همین طور، تحلیل آیروالاستیک پوسته دوبعدی غیرخطی، به روش نیمه تحلیلی باقی مانده وزنی، با استفاده از مدل جریان پتانسیل (تئوری پیستون مرتبه سه)، بدون اثرات لزجت جریان در ترکیب با نیروهای مکانیکی و حرارتی برای اولین مرتبه انجام شده است. اثر تغییر انحنای پوسته در فلاتر و رفتار پسا فلاتر صفحه و پوسته، در هر دو روش، بررسی و مقایسه شده است. فشار گسترده بر روی پوسته، براساس مدل جریان لزج؛ به روش حجم محدود و مدل تحلیلی جریان پتانسیل برای جریان غیرلزج، مقایسه شده است. عدم تطابق نتایج عددی و تحلیلی، در نیمه انتهایی صفحه، مشاهده شده که تا کنون در مقالات اشاره نشده است. با استفاده از اصل همیلتون و رابطه کار مجازی، انرژی پتانسیل و جنبشی پوسته؛ و تبدیل معادلات دیفرانسیلی به معادلات غیرخطی معمولی، به روش رانگ-کوتای مرتبه 4 حل شده است. مهمترین نتیجه حاصل، تفاوت حل عددی و تحلیلی، برای فلاتر پوسته، برخلاف تناسب خوب نتایج، برای فلاتر صفحه است. بنابراین استفاده از تئوری پیستون برای شبیه سازی جریان روی صفحه دارای انحنا باید با دقت بیشتری انجام شود.

    کلید واژگان: فلاتر پوسته، جریان لزج، المان محدود، حجم محدود، گالرکین
    Hamid Moosazadeh, Behzad Ghadiri, Masud Rasekh

    The panel flutter is concentrated with aerospace researchers, because of fatigue failure on structures. The usage of the numerical simulation is good company with analytical method. The 2D cylindrical panel flutter is simulated with navierstocks equations for fluid flow with finite volume theory. Also, Simulation is prepared with piston theory for analytical solution. Comparison of full numerical finite volume and assume mode method in post flutter domain is produced. Non-linear shell with the effect of in-plane load, thermal load and aerodynamic load with 3rd order piston theory is modeled to solve with assume mode method. The numerical method is 4th order rung-kutta to solve ODEs. With increasing shell camber, limite cycle oscillation change to random motion. The effect of expansion waves made decrease in second half of shell in analytical method in compare to numerical. The most important output depend on equal result for flat plate and different result on curve plate with numerical and analytical method. With increasing shell camber, limite cycle oscillation change to random motion. The effect of expansion waves made decrease in second half of shell in analytical method in compare to numerical. Amplitude of oscillation and flutter speed respectively is increase and decrease in numerical method despite of analytical one.

    Keywords: Shell flutter, Viscose flow, Finite element, Finite volume, Gallerkin
  • حامد جلالی، مسعود میرزایی*، صابر خویی

    دراین مقاله روش شبکه بولتزمن-حجم محدود (FVLBM) برای شبیه سازی جریان تراکم پذیرغیرلزج یک ودوبعدی درشبکه منحنی الخط باسازمان ارائه و توسعه داده شده است. جهت شبیه سازی جریان تراکم پذیردرروش شبکه بولتزمن، ازروش جدیدتابع دایروی بجای بسط یاتصحیح تابع ماکسول به منظورمحاسبه توابع توزیع تعادلی استفاده وروش حجم محدود به همراه روشMUSCL مرتبه-3 در گسسته سازی عبارت جابجایی برای بهترشکارکردن ناپیوستگی ها یجریان اعمال شده است. همچنین باتوجه به اینکه گام زمانی در روش شبکه بولتزمن به شدت توسط زمان آرامش (عددنادسن) محدود می شود، دراین تحقیق با ارتقای عملکرد روش شبکه بولتزمن توسط یک روش ضمنی-صریح (IMEX) رانگ-کوتای مرتبه-3 برای گسسته سازی عبارت زمانی معادله بولتزمن-BGK، دسترسی بهگام زمانی بزرگترمیسرو هزینه محاسباتی کاهش یافته است. بنابراین از روش ارائه شده در این پژوهش، می توان در شبیه سازی بسیاری از مسائل واقعی مهندسی در حوزه آیرودینامیک به خوبی بهره برد. جهت بررسی عملکردروش ارائه شده چندین مسئله محک دینامیک گاز به همراه چندمسئله کاربردی مهندسی در دستگاه منحنی الخط شبیه سازی شده است. نتایج عددی باداده های تجربی وحل عددی حجم محدود معادلات اویلرمقایسه ودقت مناسب حاصل شده است. این مقایسه نشان می دهد که تطابق خوبی بین نتایج حاصل از این روش و نتایج مراجع مربوطه می باشد.

    کلید واژگان: روش شبکه بولتزمن، حجم محدود، جریان تراکم پذیر، روشMUSCL، موج ضربه ای، شبکه منحنی الخط
    Hamed Jalali, Masoud Mirzaei, Saber Khoei

    In this research, a finite volume-Lattice Boltzmann Method (FVLBM) for simulation of inviscid compressible flows in 1-D and 2-D structured curvilinear coordinate system is presented. In this simulation, LBM, with new method of Circular Function idea instead of expansion or correction of Maxwelian function was implemented for evaluation of equilibrium distribution functions, moreover, in order to capture discontinuities in the flow field, 3rd order MUSCL scheme was implemented for approximation of convective term. Since in lattice Boltzmann method time step is extremely limited by relaxation time (Knudsen number), we improved performance of FVLBM with a third-order IMEX Rung-Kutta scheme for temporal discretization of BGK-model for archiving greater time step and lower CPU time. Consequently, the present work can be used widely for simulation of actual engineering problems in aerodynamics. Various gas dynamics benchmark problems and applied engineering unsteady problems in curvilinear coordinate grid is solved for validation. The numerical results of the presented method are compared with experimental dates and the results of FVM Euler solutions; there is good agreement between the results of the present method and those of the references.

    Keywords: Finite Volume, Lattice Bloltzmann Method, Inviscid Compressible Flow, MUSCL scheme, Shock Wave, Curvilinear Grid System
  • مهرداد یاری ساکنه، بهزاد قدیری دهکردی، صالح فلاح، فرزاد صفری
    پارامترهای موثر جریان تراکم ناپذیر، لزج و غیردایم داخل کسکید دو بعدی توربوماشین با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های جداشده ی تاخیری (DDES) بر پایه ی مدل RANS اسپالارت-آلماراس (SA) در اینجا بررسی می شود. مدل شبیه سازی گردابه های جداشده که یک روش پیوندی RANS و LES می باشد به منظور کاهش هزینه ی محاسباتی روشLES ارایه شد. در این روش، نزدیک دیواره، داخل لایه ی مرزی از مدل آشفتگی RANS استفاده می شود و دور از دیواره روش به صورت خودکار به حالت LES می رود. DDES به منظور ارتقای مدل DES اصلی (DES97)، برای حل مشکل تخلیه ی تنش مدل شده پیشنهاد شد. برای مستقل کردن گذار از RANS به LES از اندازه ی سلول های شبکه، یک تابع جدید در مدل DDES تعریف شد. روش عددی به کار رفته برای گسسته سازی معادلات، حجم محدود در شبکه ی جابجاشده و شبکه ی مورد نظر برای میدان محاسباتی، متعامد است. همچنین از الگوی دیفرانسیلی پیوندی (الگوی ترکیبی متشکل از الگوی اختلاف مرکزی و بالادست) جهت گسسته سازی عبارات جابجایی در معادله ی ناویر-استوکس استفاده شده است. نتایج حاصل از این کار با نتایج مدل آشفتگی SA مقایسه شده است.
    کلید واژگان: گردابه های جداشده ی تاخیری، حجم محدود، جریان کسکید توربوماشین ها
    Mehrdad Yari Sakene
    The aim of this research is to study effective parameters of incompressible، viscous and unsteady flow in Turbomachinary cascades using the Spalart-Allmaras (SA) RANS-Based Delayed Detached Eddy Simulation method. Detached Eddy Simulation is a hybrid RANS-LES method that was purposed in order to reduce LES computational cost. In this method، near wall، in boundary layer، RANS turbulence model is used and away from the wall، method automatically switches to LES. To develop original DES method (DES97)، DDES was purposed to solve modeled stress depletion problem. A new function is introduced to the DDES model to make the transition from RANS to LES grid cell size independent. The numerical method that is used for discretization is staggered finite-volume and the grid is Cartesian. Also hybrid differencing scheme (the scheme compound of central differencing scheme and upwind scheme) to discretization of convection terms in Navier-Stokes is used. The results of this study compared with the results of simulation with SA turbulence model.
    Keywords: Delayed Detached Eddy, Finite volume, Turbomachinary cascade flow
  • حامد حوری جعفری*، بهزاد قدیری دهکردی، عمید خسروداد
    ناپایداری الاستیک- سیال از جمله مکانیزم های مهم تحریک در دسته سیلندر مبدل های حرارتی در معرض جریان عرضی می باشد که می-تواند منجر به ارتعاش با دامنه بالای سیلندرها و در نهایت ویرانی سازه شود. در مقاله حاضر، مرز شروع ناپایداری مذکور با حل جریان دوبعدی، غیر دائمی، لزج و آشفته در اطراف دسته سیلندرهای استوانه ای در چیدمان مثلثی نرمال (30 درجه در هفت حالت مختلف) به طور عددی پیش بینی شده است. شرایط دینامیکی شبیه سازی سیلندرها بر اساس آزمایش های انجام گرفته قبلی تنظیم شده است. به منظور حل میدان جریان از روش حجم محدود در شبکه کارتزین استفاده شده و برهم کنش بین سازه و سیال به صورت کاملا کوپل و به واسطه حل همزمان معادلات حاکم بر سیال و معادلات حرکت سازه در هر گام زمانی صورت پذیرفته است. مجموعه روش های به کارگرفته شده، متفاوت با معدود مطالعات عددی گذشته می باشد. در نهایت، جریان اطراف این دسته سیلندر استوانه ای به صورت عددی شبیه سازی و ضرایب برا و پسا، حداکثر سرعت شکاف، توزیع فشار، توزیع چرخش، خطوط جریان، مود ارتعاشی، خط سیر سیلندر مرتعش و سرعت کاهش یافته در مرز ناپایداری محاسبه و آنالیز شده اند.
    کلید واژگان: ناپایداری الاستیک، دسته سیلندرهای استوانه ای، حجم محدود، شبکه کارتزین جابه جا شده
    H. Houri, Jafari*, B. Ghadiri, Dehkord, A. Khosrowdad
    Prediction of fluid-elastic instability is a great matter of importance in designing cross-flowtube bundles from the perspective of vibration. In the present paper، the threshold of fluid-elastic instability has been numerically predicted via simulation of incompressible، unsteady، and turbulent cross-flow through a tube bundle in a normal triangular arrangement. The conditions of simulation is the same as a previous experiment. A finite volume solver، based on Cartesian-staggered grid، has been implemented and the interactions between fluid and structure are solved fully coupled method of solving flow and structure equations in each time step. The fluid elastic instability was predicted and analyzed by presenting the structural responses، trajectory of flexible cylinders، and critical reduced velocities.
    Keywords: Fluid, Elastic Instability, Tube Bundles, Finite Volume Method, Cartesian, Staggered Grid
  • احد ضرغامی، محمد جواد مغربی
    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، هیدرودینامیک
    Mohammad Javad Maghrebi
    In 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.
  • ایمان محمدی، سیامک حسین پور
    در این مقاله به بررسی احتراق مخلوط پیش آمیخته هوا- متان در حالت دو بعدی و متقارن محور همراه با پروفیل تغییر تخلخل متغیر با استفاده از روش های عددی پرداخته شده است برای این کار از مکانیزم های چند مرحله ای شامل GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0مکانیزم اسکلتال و مکانیزمی با17گونه و 58 واکنش شیمیایی استفاده شده است و اثرات این مکانیزم ها بر روی پروفیل های دما، کسر جرمی گونه ها و انتشار آلاینده ها مورد بررسی قرار گرفته است. معادله ی پیوستگی، معادلات ناویر استوکس، معادلات انرژی فاز گاز و جامد و معادلات حاکم بر گونه های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و برای ارتباط بین سرعت و فشار از الگوریتم SIMPLE استفاده شده است. نتایج نشان داد که مکانیزم های احتراقی حاضر دارای دقت تقریبا یکسان در پیش بینی دما و کسر جرمی گونه ها می باشند. به عبارت دیگر مکانیزم های GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0 دارای دقت یکسان و مکانیزم های اسکلتال و 17 جزئی نیز دارای پیش بینی های نزدیک به هم برای پروفیل دما و کسر جرمی گونه های شیمیایی، می باشند. علاوه بر آن اثرات افزایش در سرعت ورودی و ضریب انتقال گرمای حجمی ناحیه ی احتراقی درحالی که از پروفیل تغییر تخلخل متغیر استفاده شده است، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت ورودی دمای بیشینه گاز کاهش پیدا می کند و به تبع آن میزان انتشار NOx نیز کاهش می یابد و همچنین با کاهش ضریب انتقال گرمای حجمی دمای بیشینه کاهش می یابد.
    کلید واژگان: محیط متخلخل، تخلخل متغیر، احتراق متقارن محور، مکانیزم های شیمیایی، انتقال حرارت، حجم محدود
    I. Mohammadi, S. Hossainpour
    In this paper a two-dimensional axisymmetric numerical model with variable porosity for premixed methane/air combustion in porous media has been developed. For this purpose، multi step mechanisms such as GRI 1. 2، GRI. 2. 11، GRI. 3. 0، Skeletal and a mechanism with 17 species and 58 chemical reactions has been used and the effects of the mechanisms on the temperature profile، mass fraction of species and emission of pollutants have been investigated. This model solves the continuity، Navier Stokes، the gas and solid energy and the chemical species transport equations by using the finite volume method. The pressure and velocity have been coupled with the SIMPLE algorithm. The results showed that the combustion mechanisms have the same accuracy in predicting of temperature profile and mass fraction of species in order to the GRI. 1. 2، GRI. 2. 11، GRI. 3. 0 mechanisms are the same accuracy and also the skeletal and 17 species mechanisms are the same in predicting of temperature profile and mass fraction of species. Also the effects of increasing the inlet velocity and the volumetric heat transfer coefficient at combustion zone with variation porosity are investigated. The results showed that by increasing in inlet velocity، the peak temperature and the amount of NOx emission will be decreased and also by decreasing in volumetric heat transfer، the peak temperature will be decreased.
    Keywords: Porous Media, Porosity Variation, Axisymmetric Combustion, Chemical Kinetic, Heat Transfer, Finite Volume
  • احمد فرزادی، سید اسماعیل رضوی، جلال قاسمی
    در این مقاله، روش حجم محدود-بولتزمن شبکه ای برای جریان و انتقال حرارت در سیال تراکم ناپذیر توسعه داده شده است. برای حل میدان دما از تابع توزیع دوگانه بولتزمن استفاده شده است. دو ضریب تصحیح مرتبه دو برای محاسبه شار بر اساس فشار و دما در مرز سلول ها در روش بولتزمن شبکه ای و تلفیق آن با روش حجم محدود ارائه گردیده که به صورت قابل توجهی باعث افزایش سرعت همگرایی و کاهش تعداد تکرار حل عددی شده و امکان تحلیل عددی جریان و انتقال گرما را برای عدد رینولدزهای بالاتر با روش بولتزمن شبکه-ای میسر ساخته است. شرایط مرزی مناسبی برای مرزهای ورودی، خروجی و دیواره بر اساس نظریه بولتزمن شبکه ای و سازگار با گسسته سازی معادلات به روش حجم محدود استفاده شده و برای شرایط مرزی دما و شار گرمایی روش تجزیه معادله توزیع انرژی به بخش های تعادلی و غیر تعادلی استفاده گردیده که بخش غیر تعادلی آن با استفاده از گره های مجاور برونیابی شده است. جریان در پله وارون و جریان اطراف استوانه در داخل کانال و انتقال گرما در پله وارون با مانع استوانه ای و بدون آن از موارد مطالعه شده در ارزیابی دقت محاسبات عددی در کار حاضر می باشد.
    کلید واژگان: جریان آرام، انتقال گرما، حجم محدود، بولتزمن شبکه ای، ضرایب تصحیح شار، تابع توزیع دوگانه
    A. Farzadi, S.E. Razavi, J. Ghasemi
    In this paper، the thermo-hydrodynamical analysis of incompressible flow in conjunction with cell-centered finite volume-lattice Boltzmann method (FV-LBM) was developed. To demonstrate the temperature field، the double distributions function (DDF) was used. A novel approach was applied in cell flux calculation by definition of biasing factors based on pressure and temperature. This treatment enlarges the domain stability and leads to faster convergence. A consistent open and solid boundary treatment of flow was also addressed. The unknown energy distribution at the boundary cells were decomposed into its equilibrium and non-equilibrium parts. Then، the non-equilibrium part was approximated with extrapolation of the non-equilibrium part of the populations at the neighboring nodes. Two test cases namely، thermo-hydrodynamic in a backward-facing step and around a circular cylinder inserted within the backward-facing step were carried out. The results were compared with the available solutions in the technical literature showing reasonable agreements.
نکته
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال