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

compressible flow

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه compressible flow در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • Ahmed Abdellatif, Joan Grau, Ricardo Torres, Lluís Jofre *
    This work presents a state-of-the-art computational approach for performing large-scale simulations of turbulence on heterogeneous compute nodes. The approach proposed combines message passing interface (MPI) parallelization for distributing the computation across nodes with open accelerators (OpenACC) to target a graphical processing unit (GPU) acceleration. Two different OpenACC approaches, corresponding to managed and non-managed data management, have been tested and compared. The results obtained indicate that the non-managed strategy outperforms the non-managed scheme in all cases. Additionally, the non-managed GPU-accelerated approach presents an overall speedup of 6× with respect to the CPU version. Finally, the capability of the resulting parallel and accelerated flow solver to perform high-fidelity simulations of turbulent flow is validated against a canonical wall-bounded fluid problem.
    Keywords: Compressible Flow, Computational Fluid Dynamics, MPI, Openacc
  • سید علیرضا شجاعی، مصطفی منفرد مسقانی*
    این مطالعه به بررسی تاثیر اندازه ناحیه چرخشی در شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی بر ضریب فشار و توزیع نیروی برآ بر روی پره-های روتور کارادونا تانگ می پردازد. تحلیل ها برای شرایط پرواز ایستایی (هاور) و با استفاده از یک مدل سه بعدی تراکم پذیر انجام شده و از نرم افزار فلوئنت و مدل توربولانسی کی اپسیلن برای شبیه سازی جریان استفاده گردیده است. روتور مورد بررسی دارای شعاع 114 سانتی متر، وتر 19 سانتی متر و ایرفویل NACA0012 بدون باریک شوندگی و پیچش است، که با زاویه گام کالکتیو 8 درجه و سرعت چرخش 1750 دور در دقیقه عمل می کند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی اثرات سه اندازه مختلف ناحیه چرخشی (5 ، 12 و 18 سانتی-متر) بر دقت بیش بینی های آیرودینامیکی است. نتایج بدست آمده با داده های تجربی مقایسه شد و نشان می دهند که نواحی چرخشی با ابعاد 12 و 18 سانتی متر بهترین تطابق را با داده های تجربی دارند، در حالی که اندازه 5 سانتی متر دقت کمتری دارد. به ویژه، در مقاطع نزدیک به نوک پره (مقطع 0.96) شبیه سازی ها افت نوک پره را نشان می دهند، حتی اگر داده های تجربی آن را تایید نکنند. همچنین مشخص شد که فاصله ناحیه چرخشی از سطح بالایی روتور باید حداقل 8 درصد قطر روتور باشد تا نتایج قابل اعتمادی بدست آید.
    کلید واژگان: جریان تراکم پذیر لزج، روتور بالگرد، پرواز ایستا، دینامیک سیالات محاسباتی، دستگاه مختصات چرخان
    Seyed Alireza Shojaei, Mostafa Monfared Mosghani *
    This study investigates the impact of the rotational domain size on computational fluid dynamics (CFD) simulations on the pressure coefficient and lift force distribution on the Caradonna-Tung rotor blades. The analyses were conducted for hover flight conditions, utilizing a three-dimensional compressible model in ANSYS fluent with the k-ε turbulence model. The rotor, with a radius of 114 cm, a chord length of 19 cm, and a NACA 0012 airfoil, operates without taper and twist at a collective pitch angle of 8 degrees and a rotational speed of 1750 RPM. The primary objective of this research is to evaluate the effects of three different rotational domain sizes (5, 12, and 18 cm) on the accuracy of aerodynamic predictions. The results were compared with experimental data, demonstrating that the 12 cm and 18 cm rotational domain sizes show excellent agreement with the experimental results, while the 5 cm domain size underperforms. Notably, in sections close to the blade tip (at the 0.96 Span-wise location), the simulations indicate a tip vortex phenomenon, which is not observed in the experimental data. However, due to unavailability of experimental data beyond this point, the accuracy of this observation cannot be confirmed or refuted. Additionally, it was determined that the distance of the rotational domain from the upper surface of rotor should be at least 8% of the rotor diameter to ensure reliable results.
    Keywords: Compressible Flow, Single Rotor, Hover Flight, CFD, Moving Reference Frame (MRF)
  • A. Lakehal *, M. Aksouh, A. Medelfef
    This paper investigates the dynamic internal flow structure, and its outlet jets, of the fluidic oscillator. The objective of this numerical study is to provide a better understanding of this type of jet for a research domain aimed at improving various aspects of fluid flow control. The present work focuses on the two-output fluidic oscillator, which involves no moving parts in direct contact with the flow. An analysis of the internal and external dynamics of the two-output fluidic oscillator using numerical simulations for compressible air flow was investigated by employing the  SST turbulence model. The study highlights the periodic oscillation of the jet inside the fluidic oscillator between the two branches driven by the Coanda effect, which characterizes the oscillatory behavior of the fluidic oscillator. Furthermore, it reveals the importance of controlling the inlet pressure to maintain the oscillatory behavior. The results demonstrate that the outlet velocity is influenced by the inlet conditions as well as the system's geometry. In conclusion, the article provides essential insights into the dynamics of the two-output fluidic oscillator, emphasizing the impact of physical and geometrical control parameters on flow behavior.
    Keywords: Fluidic Oscillator, Compressible Flow, CFD, Turbulence Modelling, Coanda Effect
  • اکبر اجاقلو، محمدباقر محمدصادقی آزاد*، فرزاد چوبداررحیم

    در این مقاله تمرکز بر روی سیال تراکم پذیر می باشد که تا کنون در هندسه با ابعاد خیلی بزرگ و سرعت بالا شبیه سازی صورت نگرفته است. همچنین روش گردابه های بزرگ نسبت به روش های شبیه سازی عددی دیگر، دقت بالاتری در مدل سازی جریان آشفته دارد. هندسه مورد نظر یک مکعب است که در ابعاد 30 متر می باشد، و شبیه سازی در دو حالت مکانی و زمانی به صورت جداگانه برای 100 ثانیه انجام شده است. ورودی ها در حالت های مختلف متفاوت است؛ به این صورت که برای حالت مکانی دو ورودی هم جهت با سرعت های متفاوت، و برای حالت زمانی دو ورودی با جهت های مخالف و با سرعت های یکسان در نظر گرفته شده است. نتایج کلی که از این شبیه سازی به دست آمد، نشان داد که در حالتی که ورودی ها کنار یکدیگر هستند و گرادیان سرعت بیشتر است، شاهد آشفتگی، انرژی جنبشی و قدرت بیشتر گردابه ها و اندازه بزرگتر آنها هستیم. اما در حالت زمانی به علت اینکه ورودی ها از یکدیگر فاصله دارند، تقابل به خوبی صورت نگرفته بنابراین قدرت گردابه ها کمتر و گردابه های کوچکتر و پخش کمی نسبت به حالت مکانی مشاهده گردید.

    کلید واژگان: جریان آشفته، شبیه سازی گردابه های بزرگ، لایه اختلاطی، انتقال حرارت، جریان تراکم پذیر، مکعب
    Akbar Ojaghlou, Mohammadbagher Mohammad Sadeghiad Azad, Farzad Choobdar Rahim

    In this article, the focus is on compressible fluid, which has not been simulated in geometry with very large dimensions and high speed. Also, the method of large eddies has higher accuracy in turbulent flow modeling than other numerical simulation methods.The desired geometry is a cube with dimensions of 30 meters, and we have performed the simulation in two spatial and temporal modes separately for 100 seconds. The inputs are different in different modes so for the spatial mode, we have considered two inputs in the same direction with different speeds, and for the time mode, we have considered two inputs in opposite directions and with the same speeds. The general results obtained from this simulation showed that when the inlets are next to each other and the vortices' opposition is greater, we see more turbulence, kinetic energy and strength of the vortices and their larger size. But in the temporal mode, because the inputs are far from each other, the confrontation was not done well, so we observed less strength of eddies and smaller eddies and little spread compared to the spatial mode.

    Keywords: Turbulent Flow, Large Eddy Simulation, Mixing Layers, Heat Transfer, Compressible Flow, Cubic
  • Saira Zafar, Ambreen Khan, Sadiq Sait, R Ellahi *
    The study of compressible flow plays a fundamental role in the design of heat exchangers at high temperature and pressure. Compressible flow is used to design the aerodynamic structure, engines, and high-speed vehicles. In view of these utilities, this paper is deliberated to acquire the analysis of the unsteady compressible flow of a viscous fluid through an inclined asymmetric channel with thermal effects. Special attention is paid to convective heat transfer with impact of viscous dissipation, source/sink, and joule heating effects. In addition, thermal flow is analyzed through slip boundary conditions. The current problem is modeled through the laws of energy, momentum, and mass with the help of a fluid’s response towards compression. As a result, the coupled nonlinear partial differential equations are obtained, which are investigated through a well-known numerical approach, the explicit finite difference method. The study examines impact of several parameters on the flow rate, velocity, and temperature with the help of graphical representations. The behavior of flow rate is intended to change with time.
    Keywords: Compressible Flow, Convective Heat Transfer, Joule Heating, Source, Sink, Finite Difference Method
  • Sergey A. Karskanov *, Alexander I. Karpov, Artem A. Shaklein, Alexey M. Lipanov, Ivan G. Rusyak, Stanislav A. Korolev
    Axisymmetric direct numerical simulation (DNS) has been carried out to predict supersonic base flow behavior. Substantially fine grid has been used to perform calculations for the flow with Reynolds number up to 106. Optimal grid resolution was established through test calculations for affordable run time and solution convergence determined by the vorticity value. Numerical scheme provides fourth-order approximation for dissipative, fifth-order for convective and second-order for unsteady terms of conservation equations. Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) approach has been employed to obtain input flow profiles for DNS calculations. Series of calculations have been carried out for Mach number 1.5 with Reynolds numbers 104, 105, 106 and for Mach number 2.46 with Reynolds number 1.65×106. It has been found that local base pressure coefficient calculated by DNS is a bit overestimated in a zone close to symmetry axis in comparison with experiment while integrated base drag coefficient shows good agreement with experimental data and noticeably better than one obtained by RANS approach.
    Keywords: compressible flow, Navier-Stokes Equations, supersonic, turbulence models, partial differential equations, viscous flow
  • علی قربانی، عدنان محمدی، محمدحسن جوارشکیان*

    در این پژوهش خانواده آسم در جریان های تقارن محوری تراکم پذیر، پایا، لزج و غیرلزج در یک کد بر مبنای روش حجم محدود و در یک شبکه با ساختار ذخیره سازی بی سازمان موردبررسی و مقایسه قرارگرفته اند. جریان های تقارن محوری با در نظر گرفتن اثرات سرعت جانبی می توانند مانند یک مسیله سه بعدی در صفحه طولی در نظر گرفته شوند که در آن صورت حجم محاسبات در مقایسه با محاسبات سه بعدی کاهش می یابد. جهت شناسایی روش های کارآمدتر در خانواده آسم به لحاظ پیش بینی دقیق ویژگی های میدان جریان دارای تقارن محوری، مهم ترین و جدیدترین اصلاحات این خانواده توسعه و در آزمایش های جریان تقارن محوری داخلی و خارجی، لزج و غیرلزج سرعت بالا همراه با موج ضربه ای، موردبررسی قرار گرفتند. لازم به ذکر است نکته بدیع این پژوهش ارزیابی و مقایسه انجام شده بر روی خانواده ی آسم در حل میدان جریان تراکم پذیر دارای تقارن محوری است که در تحقیقات پیشین کمتر موردتوجه بوده است. در بررسی های انجام شده معین می گردد که روش AUSM+M در برابر موج ضربه ای قوی در مقابل سایر روش های بررسی شده در این پژوهش بهتر عمل می کند و با توجه به اصلاحات صورت گرفته در این نواحی برخلاف روش های دیگر نوساناتی ندارد. همچنین مشخص می شود روش AUSM+M از نرخ سرعت همگرایی بهتری نسبت به دو طرح AUSM+ و SLAU بهره می برد. در جریان های لزج نیز روش AUSM+M نسبت به سایر طرح ها ازلحاظ لرزش در محل برخورد موج ضربه ای و تولید کمینه نرخ اتلاف انرژی جنبشی متمایز است.

    کلید واژگان: طرح آسم، تقارن محوری، جریان لزج، جریان تراکم پذیر
    Ali Ghorbani, Adnan Mohammadi, Mohammad Hassan Djavareshkian *

    This research explores and compares the AUSM scheme family based on compressible, steady, viscous, and inviscid axisymmetric flows in a finite-volume method-based and unstructured data storage grids code. When the effects of side-velocity are taken into account, axisymmetric flows can be considered a three-dimensional problem in the longitudinal plane; as a result, there is a considerably decreased number of computations required compared to computations in three dimensions. The most important and latest modifications of the AUSM-family were developed to identify more efficient methods in the AUSM- family in terms of accurate prediction of the axisymmetric flow field in internal and external axisymmetric flows, viscous (inviscid), and high-speed flows with shock waves characteristics. The novelty of this investigation is the assessment and comparison done on the AUSM-family in resolving the compressible axisymmetric flow field, which has received less attention in prior studies. The studies determined that the AUSM+M method performs better against a strong shock wave than other methods investigated in this research. According to the modifications made in this scheme, unlike other methods, there are no wiggles in the regions mentioned earlier. Furthermore, it is discovered that the AUSM+M method had a higher rate of convergence than the AUSM+ and SLAU approaches. In addition, the AUSM+M scheme is distinctive from other techniques in viscous flows because it produces the minimum kinetic energy dissipation rate and fewer shock anomalies in the shock wave region.

    Keywords: AUSM Scheme, Axisymmetric, viscous flow, Compressible Flow
  • بهادر ابولپور، رحیم شمس الدینی

    حل بسیاری از مسایل مهم صنعتی نیاز به دانستن مقادیر ضریب انتقال حرارت جابجایی یک یا چند جریان سیال در تجهیزات، سیستم ها یا لوله های مختلف دارند. در مطالعه حاضر، یک مدل عددی برای شبیه سازی جریان سیال تراکم پذیر در قسمت ورودی یک لوله داغ با زوایای مختلف نسبت به افق ایجاد شده است. در این ناحیه، لایه های مرزی هیدرودینامیکی و حرارتی جریان سیال در حال توسعه هستند. با توجه به آشفتگی جریان سیال در اثر برهمکنش جریان حرارت و سیال در داخل این لوله، از مدل آشفته سه بعدی برای این شبیه سازی استفاده شد. برای این منظور، معادلات پیوستگی، ناویر-استوکس تراکم پذیر، مدل استرس رینولدز، و معادلات انرژی آشفته و تراکم پذیر بصورت همزمان حل شده اند. سپس با استفاده از مجموعه ای از اجراهای عددی بوسیله مفاهیم طراحی آزمایش و روش های بهینه سازی، یک فرمول پیش بینی برای عدد ناسلت برای این جریان ها به دست آمده است. در نهایت توانایی این فرمول با استفاده از مجموعه ای از داده های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: عدد ناسلت، جریان تراکم پذیر، جریان آرام، منطقه ورودی، لوله داغ
    Bahador Abolpour, Rahim Shamsoddini

    Solving many important industrial problems requires knowing the values of the heat transfer coefficient of passing of one or more fluid streams in different equipment, systems or pipes. In the present study, a numerical model has been developed to simulate compressible fluid flow at the inlet of a hot pipe with different angles to the horizon. In this zone, the hydrodynamic and thermal boundary layers of the fluid flow are developing. Due to the turbulence of the fluid flow due to the interaction of heat and fluid flow inside this tube, a three-dimensional turbulent model was used for this simulation. For this purpose, continuity and compressible Navier-Stokes equations, Reynolds stress model, and turbulent and compressible energy equation have been solved simultaneously. Then, using a set of numerical runs by the concepts of experimental design and optimization methods, a predictive formula for the Nusselt number for these flows has been obtained. Finally, the ability of this formula has been investigated using a set of laboratory data.

    Keywords: Nusselt number, Compressible flow, Laminar flow, Entrance zone, Hot tube
  • محمد پیرانی، آریا رحمانی، محمدرضا انصاری*

    با انتشار موج ضربه ای درون میدان جریانی که خواص ترمودینامیکی غیرخطی دارد، فرایندهای مختلفی به طور هم زمان رخ می دهد. تراکم موج ضربه ای، شکست موج و تولید گردابه، نمونه ای از این فرایندهاست که سبب می شود شکل موج و خواص سیال تغییر کنند. برخورد موج ضربه ای به حباب استوانه ای، مثال ساده ای از مسئله تقابل موج با حباب است که تمام فرایندهای مذکور در آن مشاهده می شود. باتوجه به هزینه محاسباتی بالای الگوریتم های مبتنی بر چگالی در شبیه سازی جریان های تراکم پذیر سطحی مانند برهم کنش موج ضربه ای با جریان دوفازی، استفاده از الگوریتم مبتنی بر فشار کاملا متصل راهکار مناسبی است که ضمن کاهش زمان محاسبات، مسئله را با دقت مناسبی حل خواهد کرد. در این مقاله با استفاده از این الگوریتم، پدیده برهم کنش موج ضربه ای با حباب بررسی شده و ضمن اعتبارسنجی نتایج، تاثیر اندازه شبکه محاسباتی و نیز روش گسسته سازی ترم های موجود در معادلات حاکم، بر نتایج مشخص شده است. مشاهده شد که با افزایش تعداد المان های شبکه های محاسباتی به ازای روش بالادست مرتبه اول، نتایج شبیه سازی دقیق تر شده و میزان پخش عددی کمتر می گردد. همچنین با تغییر روش گسسته سازی به بالادست مرتبه دوم، ناپایداری های روی سطح مشترک دو فاز به دلیل نوسانات غیر واقعی بیشتر شده و شکل سطح مشترک به دست آمده از حل عددی، از نتایج تجربی فاصله می گیرد.

    کلید واژگان: جریان دوفازی، جریان تراکم پذیر، الگوریتم مبتنی بر فشار، موج ضربه ای، جریان حبابی
    Mohammad Pirani, Ariya Rahmani, Mohammad Reza Ansari *

    When a shock wave propagates through a flow field that has nonlinear thermodynamic properties, different processes occur simultaneously. Wave compression, wave refraction, and vortex generation are examples of these processes that cause the waveform and thermodynamic properties of the fluid to change. The interaction of a shock wave with a cylindrical bubble is an example of a wave-bubble collision problem in which all of the above processes are observed. Due to the high computational cost of density-based algorithms in solving compressible interfacial flow problems such as shock wave interaction with the two-phase flow, using a fully coupled pressure-based algorithm is a good solution that will solve the problem with proper accuracy while reducing computation time. In this paper, using this algorithm, the interaction of the shock wave with the bubble is investigated; while validating the results, the effect of the computational grid size and the method of discretization of the governing equations are determined. It was observed that by increasing the number of computational grids according to the first-order upwind method, the simulation results become more accurate, and the numerical diffusion amount decreases. Also, by changing the discretization method to second-order upwind, the instabilities on the interface of the two phases increase due to spurious fluctuations, and the shape of the interface obtained from the numerical solution moves away from the experimental results.

    Keywords: Two-Phase Flow, Compressible Flow, Pressure-Based Algorithm, Shock Wave, Bubbly Flow
  • رفعت محمدی*، محمد آقایی

    در این مقاله، ضربه قوچ ناشی از بستن سریع شیر در یک خط لوله با استفاده از حل عددی معادلات پیوستگی و اندازه حرکت شبیه سازی شده است. شبیه سازی برای یک روغن با لزجت زیاد و برای آب انجام شده است. رژیم اولیه در جریان آب آشفته و در جریان روغن، آرام بوده است. نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و برای هر دو جریان، تطابق خوبی میان نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی در زمان های مختلف به دست آمده است. کانتورهای سرعت سیال در زمان های مختلف، دو ناحیه با رفتار متفاوت را در جریان گذرا نشان داده است. ناحیه مجاور جداره لوله و ناحیه محور لوله. در ناحیه مجاور لوله تاثیرات لزجت سیال غالب بوده، گرادیان های سرعت بزرگتر است و تغییرات سرعت سریعتر رخ می دهد. در حالیکه ناحیه محور لوله تحت تاثیر نیروهای اینرسی سیال است. با کاهش لزجت و افزایش عدد رینولدز، ناحیه محور لوله بزرگتر می شود. همچنین مطالعه پارامتری انجام شده و تاثیر پارامترهای مختلف بر شدت ضربه قوچ مطالعه شده است. نتایج به دست آمده نشان داده که می توان با کاهش ضخامت و طول لوله، کاهش دبی جریان، و یا استفاده از لوله با مدول الاستیسیته کمتر، شدت ضربه قوچ را به میزان قابل توجهی کاهش داد. به طور مثال با کاهش طول لوله از 60 متر به 18 متر، شدت ضربه قوچ 11 درصد کاهش می یابد.

    کلید واژگان: ضربه قوچ، جریان گذرا، جریان تراکم پذیر، شبیه سازی عددی، امواج فشاری
    Rafat Mohammadi *, Mohammad Aghaei

    In this paper, the water hammer resulting from the fast closure of the valve in a pipeline is simulated using numerical solution of continuity and Navier-Stokes equations. Simulation has been performed for a high-viscosity oil and for water. The initial flow regime for water is turbulent and for the oil is laminar. The obtained results are compared with the experimental results and for both fluids, a good agreement between the simulation and experimental results at different times is obtained. Velocity contours at different times show two regions with different behavior in transient flow. The wall region and the pipe core region. In the wall region, the effects of fluid viscosity are dominant, the velocity gradients are sharper, and flow changes more rapidly. While the pipe core region is affected by fluid inertial forces. As the fluid viscosity decreases and the Reynolds number increases, the core region becomes larger. In addition, a parametric study has been conducted and the effect of different parameters on water hammer has been studied. The results show that by reducing the thickness or length of the pipe, reducing the mass flow rate, or using a pipe with a lower elastic modulus, the water hammer effects can be significantly reduced. For example, by reducing the length of the pipe from 60 meters to 18 meters, the maximum pressure decreases by 11%.

    Keywords: Water Hammer, Transient Flow, Compressible Flow, Numerical Simulation, Pressure Waves
  • B. W. Skews, B. Ndebele

    Experiments and numerical simulations were conducted in order to examine the flow field surrounding a flat-faced body impacting on a flat surface. In the experiments impact velocities ranged up to nearly 5 m/s. Visualisation was with a standard z-format schlieren system using a highspeed camera. The associated flow field exhibited ejected gas jets, shed vortices and weak compression waves in the external flow, as well as in the gap depending on pressure differences between the gap and the external field. A computational fluid dynamic simulation (CFD) was undertaken, enabling detailed evaluation of: the flow in the gap, the flow of the emerging jet near the impacting surface, and the development of the wave system and flow on the upper and lower surfaces of the impactor during its descent. It was found that very high pressures are generated in the gap between the impactor and impacting surface and that the jet emerging from the periphery of the impactor can reach supersonic velocities

    Keywords: Compressible flow, Transient jets, Shed vortices
  • محمدحسن جوارشکیان*، عدنان محمدی

    در این پژوهش خانواده طرحAUSM در یک کد بر مبنای روش حجم محدود و ساختار ذخیره سازی بی سازمان مورد مقایسه قرارگرفته اند .ارزیابی طرح های حل جریان تراکم پذیر در جریان های نا پایا به دلیل پیچیدگی های وابسته به زمان، می تواند در شناسایی و تبیین نقاط ضعف و قوت آن ها کارآمد و روشنگر باشند. ازاین رو جهت شناسایی طرح (طرح های) کارآمدتر در خانواده AUSMبه لحاظ پیش بینی دقیق ویژگی های میدان جریان ناپایا ، این خانواده در آزمایش های لوله حاوی موج ضربه ای یک بعدی و دوبعدی موردبررسی قرار گرفتند. نکته متمایزکننده این مقاله، بررسی اکثریت اصلاحات مطرح انجام شده در طرحAUSMدر آزمایش های ناپایای یک و دوبعدی در جهت دستیابی و معرفی طرحی کارآمدتر و دقیق تر است. در بررسی های صورت گرفته شده، مشخص گردید که اولا در حالت یک بعدی روش AUSM+M نسبت به سایر روش های توسعه داده شده دارای دقت عملیاتی بیشتری است و می تواند با کمترین خطای پخش و پراش محل های ناپیوستگی را پیش بینی کند. ثانیا در حالت دوبعدی نوسانات اندک مشهود در حالت یک بعدی در طرح های AUSM+ و AUSMPW و AUSM+FVS تشدید می شوند و این اغتشاشات عددی بطور گسترده تری نمود پیدا می کنند. همچنین معین گردید که طرح های توسعه داده شده در پیش بینی تداخل خط لغزش های قوی داری اتلافات پخشی بالایی هستند که این اتلافات در طرح های SLAU مبنا کمتر است

    کلید واژگان: جریان تراکم پذیر، جریان نا پایا، لوله موج ضربه ای یک بعدی و دوبعدی، طرح AUSM
    M. Javareshkian *, A. Mohammadi

    The comprasion of AUSM Family through the Controle volume method and an unstructured data storage strategy is conducted in this research. Evaluation of the compressible-flow scheme solutions in unsteady flows, due to their time-dependence complications can provide an insight into such solutions to recognize and explaine their strengths and weaknesses. Accordingly, in order to identify the more efficient methods in the broad category of the AUSM family in terms of accurate prediction of the characteristics of unsteady flow fields, the AUSM family was evaluated by performing 1D and 2D shock tube tests. Distinctively, the present work evaluates a majority of the legendary modifications proposed to the AUSM scheme, in the 1D and 2D unsteady tests to formulate the most efficient yet accurate solution strategy. Based on the analysis, it was found that, in the 1D test, the SLAU-based methods, rather than the modified AUSM schemes, offered better potentials for predicting the expansion and compressive waves. It was further revealed that, among the various modifications made to the AUSM, the AUSM+M and AUSMSV led to better outcomes. In the 2D shock tube test, the ASUM+, AUSM+FVS, and AUSMPW, which exhibited no or merely subtle vibrations in the 1D test, were found to be strongly affected and exhibited intensive instabilities

    Keywords: compressible flow, Unsteady Flow, One, two dimensional shock tube, AUSM scheme
  • K. X. Wu, T. H Kim, H. D. Kim*

    Compared to a variety of mechanical vectoring nozzles, fluidic vectoring nozzles possess more research value nowadays. The dual throat nozzle is gradually developing into an outstanding technology to handle supersonic and hypersonic aircraft deflections. Three-dimensional, steady, compressible, and viscous flows in rectangular dual throat nozzles are numerically investigated by resolving Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and shear stress transport k-omega turbulence model. Computational fluid dynamics results are verified against the existing experimental data, where a good consistency is gained. The impacts of nozzle pressure ratio, injection-to-mainstream momentum flux ratio, and setup angle of the slot injector on the systemic performance are examined. Useful conclusions are summarized for engineering designers. Firstly, pitching angles decline along with an increasing nozzle pressure ratio, while systemic thrust ratio and thrust efficiency increase. Secondly, thrust vector angles enlarge with an increase of the injection-to-mainstream momentum flux ratio, whereas both systemic thrust ratio and thrust efficiency decay. Finally, the setup angle of the slot injector impacts the systemic performance remarkably. Although the pitching angle for the setup angle of 120° is highest, comprehensive characteristics in terms of systemic thrust efficiency and systemic thrust ratio for the setup angle of 150° are more excellent.

    Keywords: Vector control, Jet deflection, Shock wave, Compressible flow, Internal flow
  • امیر عارفیان، نوید زهتابیان رضایی، رضا حسینی ابرده*

    در مطالعه حاضر، یک سامانه تمیزکننده فیلتر گاز با پالس جت معکوس به طور کامل مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی پارامترهای جریان، مدل سه بعدی کامل از سامانه مخزن پرفشار نیتروژن تا ورودی فیلترها در مخزن کم فشار گاز تمیزشونده مورد مطالعه قرار گرفته و جریان در داخل فیلترها بررسی شده است. صحت سنجی نتایج با استفاده از نتایج آزمایشگاهی موجود انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مستقل از نوع شیر، پس از باز شدن آنی، در زمان کمتر از 0.5 ثانیه، پالس تمیزکاری ایجاد شده و جریان پس از این زمان به شدت مضمحل می گردد. اگرچه به دلیل نسبت فشار زیاد سامانه، جریان تمیزکاری با سرعت قابل ملاحظه القاء می شود؛ اما در هیچ قسمت از مجموعه خفگی و شوک وجود نخواهد داشت. جریان جت خروجی از نازل های توزیع کننده باعث ایجاد یک ونتوری مجازی در ورود به فیلتر شده و با افت فشار استاتیکی موضعی، مکش القائی ایجاد شده جریان ورودی به فیلتر را تا دو برابر افزایش خواهد داد. توزیع جریان تمیزکاری در راستای طول فیلتر یکنواخت نبوده و با توجه به اختلاف در مقادیر افت فشار در مسیر جریان، در ناحیه ابتدایی قابل توجه است و به مرور کاهش می یابد.

    کلید واژگان: پالس جت معکوس، تمیزکاری فیلتر، فیلترگاز، جریان تراکم پذیر، جریان گذرا
    Amir Arefian, Navid Zehtabiyan Rezaie, Reza Hosseini Abardeh *

    In this study, numerical simulation of a pulse-jet filter cleaning system is conducted and its performance is investigated under pre-defined conditions. In the first step, 3D simulation of the system from high pressure tank to filter inlet is performed and the output is used as the input of second step. In second step, simulation is performed for filters with inlet mass flow rates calculated from the previous step. To validate the results, the results are compared to experimental data showing acceptable agreement. The results show that regardless of valve type, cleaning pulse generates after 0.5s and suddenly decreases afterward. No shock or choking is observed in the system. Another interesting result is induced flow generated after the nozzles, which increases filter inlet mass flow rate. In addition, axial distribution of filter outlet flow rate is not uniform, degrading from inlet to outlet. Finally, a complete parametric study is performed to investigate the effect of the tank pressure on the pressure difference in the filter which is an important index in cleaning performance analysis.

    Keywords: Pulse-jet, filter cleaning system, gas filter, compressible flow, Transient Flow
  • میرحسین نگهبان*، سیداسماعیل رضوی
    در پژوهش حاضر، جریان در اطراف ایرفویل تغییر شکل پذیر در رژیم گذر صوت به صورت عددی مطالعه شده و روش تعامل سیال-سازه برای تحلیل رفتار جریان در حین تغییر شکل ایرفویل به کار گرفته شده است. تمامی شبیه سازی ها در نرم افزار کامسول در حالت دوبعدی و به صورت پایا انجام یافته است. میدان جریان و ایرفویل تغییر شکل پذیر بر اساس فرمول بندی لاگرانژی-اولری قراردادی حل گردیده و بدلیل تطبیق سازی بهتر میدان جریان و مرز های تغییر شکل پذیر در این فرمول بندی، شبکه محاسباتی بعد از تغییر شکل اعوجاج کمتری دارد. مدل آشفته تک معادله ای Spalart-Allmaras که مدل مناسبی برای جریان های ایرودینامیکی است، برای حل جریان آشفته اطراف ایرفویل به کار گرفته شده است. برای مدل سازی تغییرشکل پذیری الاستیک در راستای وتر، ایرفویل توسط بار گسترده متغیر سهموی در لبه حمله و فرار ایرفویل بارگذاری می شود. مدل شبیه سازی شده با نتایج به دست آمده از ایرفویل صلب در زوایای حمله مختلف مقایسه شده و نتایج حاکی از بهبود قابل توجه پارامتر های ایرودینامیکی در مقایسه با ایرفویل صلب است.
    کلید واژگان: ایرفویل تغییرشکل پذیر، جریان گذرصوت، تغییرشکل الاستیک، جریان تراکم پذیر، موج ضربه ای
    Mir Hossein Negahban *, Seyed Esmail Razavi
    Improvement of an airplane’s wing efficiency is one of the recent dominant steps toward the reduction of drag force and optimization of airflow and airborne structures interaction, as it has a functions similar to bird’s wings. In other words, these wings, in contrary with rigid ones which are currently being used, have the flexibility and consistency in various flight conditions.In this sudy, Numerical simulation of transonic flow around chordwise morphing airfoil have been accessed. Fluid-Structure interaction for analyzing flow field behavior in conjunction with deformable airfoil is used. In this regard, a two-dimensional finite element model is established and the arbitrary Lagrangian–Eulerian formulation (ALE), in flow field and structure configuration is applied to accommodate the deforming boundaries. The procedure incorporates one-equation Spalart-Allmaras turbulence model. The preferable Mach number for transonic regime is 0.7. Chordwise elastic deformability by uniformly varying extended load on both leading and trailing edge is considered for deformation purposes. The model is validated against conventional rigid airfoil for different angles of attack and the comparisons show considerable improvement in aerodynamic characteristics and prove the efficiency of elastic morphing airfoil. All the simulations are carried out by COMSOL Multiphysics software.
    Keywords: Morphing airfoil, Transonic flow, Elastic deformation, compressible flow, Shock Wave
  • Reza Abdollah Pour Malakshah, Mahdi Mohseni *
    In this study, turbulent compressible gas flow in a rectangular micro-channel is numerically investigated. The gas flow assumed to be in the subsonic regime up to Mach number about 0.7. Five low and high Reynolds number RANS turbulence models are used for modeling the turbulent flow. Two types of mesh are generated depending on the employed turbulence model. The computations are performed for Reynolds number up to 19000 and two inlet pressures of 1102 kPa and 499 kPa. The longitudinal variations of flow characteristics such as pressure, temperature, Mach number and friction factor are investigated. The experimental data are also used for the sake of comparison and to find which turbulence model has the best performance. The results show that the turbulence models with wall functions have generally better agreement with the experimental data than those one without wall function. The numerical results are different for normal size pipe flow.
    Keywords: Compressible flow, microchannel, numerical simulation, turbulence models
  • محمدرضا محرری، حسین عجم*
    اجکتورها کاربرد وسیعی در صنعت دارند، از صنایع غذایی گرفته تا سیکل های تبرید و صنایع نیروگاهی. از آنجا که کندانسور نیروگاه بخار در شرایط خلا کار می کند، همواره مقداری هوا به داخل آن نشت می کند که باعث ایجاد خوردگی فلزی و کاهش بازده کندانسور می شود. بنابراین از اجکتور برای تخلیه هوای درون کندانسور استفاده می شود. به مرور زمان، نشت هوا در کندانسور بیشتر شده که بهبود بازده اجکتور را می طلبد. نسبت مکش یکی از تعاریف اصلی برای بازدهی اجکتور است و افزایش آن موجب افزایش بازده اجکتور می شود و همچنین به طور چشمگیری به هندسه آن وابسته است. هدف این پژوهش بهبود بازده اجکتور نیروگاه طوس با تغییر همزمان دو پارامتر تاثیرگذار موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط است. هندسه اولیه اجکتور توسط نرم افزار فلوینت مورد شبیه سازی قرار گرفت و اعتبار نتایج با مطالعات آزمایشگاهی و عددی پیشین سنجیده شد. سپس با استفاده از روش تاگوچی و در گام اول، هندسه های مختلفی با تغییر همزمان در موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط انتخاب و در نرم افزار فلوینت طراحی و شبیه سازی شد. انتخاب هندسه های گام دوم با تحلیل نمودار سیگنال به نویز برای پارامترهای مذکور و نتایج نسبت مکش در گام اول صورت گرفت و این رویکرد به طور مشابه در گام سوم نیز دنبال شد. نتایج نهایی علاوه بر بهبود 34درصدی در نسبت مکش نشان داد که میزان بهینه ای برای موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط وجود دارد که پیرامون آن، نسبت مکش بیشینه حاصل می شود.
    کلید واژگان: اجکتور، نسبت مکش، جریان تراکم پذیر، تاگوچی
    M.R. Moharreri, H. Ajam*
    Ejectors are as widely used as in food industries to refrigeration cycles and power plants. Since condensers of steam power plants are operated in vacuum conditions, there is a continuous air leakage, which results in metal corrosion and reduction in efficiency. Therefore, ejectors are used in these systems to remove the air. Over time, leakage increases, which requires more efficiency of ejector. Entrainment ratio (ER) is defined as the main criterion for ejector efficiency and leads to better performance if increased and also depends considerably on geometry of ejector. The aim of this research is to increase efficiency of ejector of Touss Power Plant by simultaneously changing nozzle exit position (NXP) and converging angle of mixing chamber. The main geometry of ejector was simulated by FLUENT and primary results were validated with experimental and computational data. Then, different geometries with simultaneous change in NXP and converging angle of mixing chamber were selected in the first step of Taguchi method and simulated by FLUENT. Geometries of the second step of Taguchi method were selected and designed based on the results of signal-to-noise ratio for the above-mentioned parameters and the values of entrainment ratio in the first step. An identical approach was followed for the third step. Final results showed 34% increase in entrainment ratio and also revealed that there is an optimum value for NXP and converging angle of the mixing chamber around which the value of entrainment ratio is maximum.
    Keywords: Ejector, Entrainment Ratio, Compressible Flow, Taguchi
  • محمد غفاری، محمود پسندیده فرد *، علی نوکلی صبور
    در این تحقیق از روش چند شبکه غیر خطی همراه با پیش شرط جهت بهبود نرخ همگرایی و کاهش زمان محاسباتی معادلات حاکم بر جریان تراکم پذیر استفاده شده است. روش شبکه های چندگانه، به مجموعه ای از الگوریتم های محاسباتی گفته می شود که توسط سلسله مراتبی از گسسته سازی های متفاوت، برروی شبکه های فیزیکی مختلف با ابعاد متفاوت، فرایند حل معادلات دیفرانسیل را تسریع می بخشند. زمانی که در فرایند حل معادلات جریان، از الگوریتم چند شبکه غیر خطی جهت کاهش خطاهای عددی استفاده می شود، انتخاب روشی مناسب جهت هموار کردن نوسانات در سطوح مختلف شبکه، نقش مهمی در بهبود عملکرد آن ایفا می کند. در این پژوهش، از روش های پیش شرط گذاری جهت کاهش ناپایداری های سیستم معادلات خطی که در هر تکرار تولید می شوند استفاده شده است. از جمله نتایج این کار تحقیقاتی می توان به انتخاب روش پیش شرط گذاری مناسب جهت ترکیب با روش چند شبکه، ارزیابی روش چند شبکه در برخورد با جریان های مغشوش، آرام و غیر لزج و همچنین بررسی الگوریتم های مختلف جابجایی بین شبکه ها (چرخه) ، اشاره کرد.
    کلید واژگان: نرخ همگرایی، روش چند شبکه، جریان تراکم پذیر، پیش شرط گذاری، شبکه نامنظم
    M. Ghaffari, M. Pasandideh Fard *, A.Tavakoli
    In this paper, the preconditioned nonlinear multigrid algorithm is used with aim of improving convergence rates,reducing CPUtime for solving compressible flow equations. MultiGrid (MG) methods are a group of algorithms that are used for acceleratingconvergence of differential equations using a series of discretizations. This method is based upon the principle that explains whenthe global (low-frequency) error of a fine mesh is represented on a coarse mesh, it retains the same characteristics as of the local(high-frequency) error, thus the same method for removing high frequency errors is also applicable in such situation. When thenonlinear multigrid algorithm drives the external iterations, the choice of smoother on each grid level plays an important role in theperformance. In this research, a preconditioning method has been used to reduce instabilities of the linear system that arise in eachiteration. Some important results of this research are: choosing the best preconditioning scheme to be coupled with MG method,assessment of MG method performance in equations of turbulence, laminar,inviscid flows,analysis of different cyclingschemes.
    Keywords: Convergence rate, multigrid method, compressible flow, preconditioning, unstructured grid
  • M. Whalley, B. Skews
    The flow field which results from an expansion wave entering a cavity from an upstream tube, and the focusing effect which occurs, is investigated. Different cavity geometries, different expansion wave pressure ratios and different expansion wave widths are explored. As the expansion wave propagates into the cavity it induces flow in the opposite direction and back down the walls. The flow experiences compression as it flows out back into the tube because of the concave surface of the cavity it encounters. This can result in the formation of shock waves which can propagate back up into the cavity. Very low pressure and temperature regions can develop because of the focusing action of the expansion. A convenient way of generating an expansion wave numerically and/or experimentally is in a shock tube. This consists of a tube divided into two compartments, one at high pressure and one at low pressure separated by a frangible diaphragm. On bursting the diaphragm, a shock wave travels in one direction and an expansion in the other towards the cavity. Whilst ideal boundary conditions can be imposed in numerical simulation laboratory experiments are complicated by the diaphragm being curved and having a finite opening time. The effect of an initially curved diaphragm is briefly considered. The expansion wave pressure ratio was altered by changing the initial pressure ratio across the diaphragm. For an initially high pressure ratio, supersonic flow can occur behind the trailing edge of the expansion wave which has a marked influence on the flow. The width of the wave is dependent on the distance of the diaphragm from the cavity and also has a significant influence on the flow. As the width of the wave increases and the density gradient decreases, focusing effects becomes significantly weaker. Correspondence between experiment and simulation is examined.
    Keywords: Compressible flow, Unsteady flow, Wave focusing
  • محسن معتمدی*، سعید شیخی
    سیستم معادلات تراکم پذیر با استفاده از روش های عددی بالادست برای تحلیل جریان ها با سرعت کم، همگرایی بسیار پایینی دارند. در این نوشتار روش پیش شرطی به عنوان روشی که می تواند مشکل های عددی سیستم معادلات اویلر تراکم پذیر را در سرعت های پایین برطرف کند به معادلات اویلر اعمال گردیده و برای تحلیل جریان حول هندسه های دو بعدی استفاده شده است. روش پیش شرطی با تصحیح قسمت گذرای معادلات، مقادیر ویژه را به یکدیگر نزدیک می کند و باعث افزایش سرعت رسیدن به حل پایا می شود. در نتیجه در اینجا ماتریس پیش شرط ترکل که یکی از پرکاربردترین ماتریس های پیش شرطی است، در سیستم معادلات اویلر استاندارد ضرب می شود. با توجه اینکه در بیشتر حل کننده ها از متغیرهای بقایی استفاده می شود، ماتریس پیش شرط ترکل برحسب متغیرهای بقایی ایجاد شده و مورد استفاده قرار گرفته است. برای گسسته سازی قسمت مکانی معادلات از روش حجم محدود بالادست «رو» در یک شبکه بی سازمان استفاده می شود. بخش زمانی معادلات نیز به کمک روش صریح رانگ کوتا مرتبه چهار گسسته می گردد. جهت بررسی دقت و کارایی روش پیش شرطی ترکل جریان غیرلزج دوبعدی حول ایرفویل NACA0012 با اعداد ماخ مختلف شبیه سازی شده و حل پایا بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که با بکار بردن روش پیش شرطی ترکل در ماخ های پایین سرعت همگرایی را می توان تا دو برابر افزایش داد.
    کلید واژگان: جریان تراکم پذیر، پیش شرطی، ترکل، ماخ پایین
    Mohsen Motamedi *, Saeed Sheikhi
    The system of compressible equations using upstream numerical methods has convergence problem to analyze low-Mach number flow. In this study precondition method is employed in Euler equations to solve convergence problem in low-Mach number flow and this preconditioned equations are used to analyze flow around a two-dimensional body. The preconditioner modifies the transient behavior of the Euler equations in manner that the stiffness of the eigenvalues is removed and allows for a faster convergence to the steady state. So, Turkel precondition method, one of the useful preconditioner matrices, is applied in system of Euler equations. As majority of solvers use conservative variables, precondition matrix is recalculated for conservative variables and is employed in Euler equations. The upstream finite volume Roe method in an unstructured grid is employed for space discretization of equations. Transient part of equations also is discretized with fourth order explicit Runge-Kutta method. The performance of the proposed approach is vetted through an inviscid tow-dimensional flow around the NACA0012 airfoil with different Mach number and the steady state solution is calculated. Numerical results showý that Turkel preconditioner allow for a faster convergence to the steady state solution in low-Mach number. . .
    Keywords: Compressible flow, Preconditioner, Turkel, Low Mach number
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