computational fluid dynamic (cfd)
در نشریات گروه مکانیک-
یکی از ابزارهای قوی در بررسی آتش، روش دینامیک سیالات محاسباتی است که قابلیت پیش بینی کامل پارامترهای اثر گذار در آتش همچون، دما، سرعت، فشار، گونه های سمی و تشعشع را دارد. البته در این روش نیاز به بررسی صحت سنجی می باشد که با شبیه سازی و اعتبار سنجی نتایج آن با نتایج تجربی، صحت نتیجه عددی را به خوبی شناخت و همچنین ارزش مدل های حاکم در شبیه سازی را بررسی کرد. از این رو در پژوهش حاضر، با استفاده و مقایسه نتایج دو نرم افزار اف دی اس و اپن فوم در هندسه آتش در محفظه، شرایط و پارامترهای دما، سرعت و گونه فرایند احتراق از ابتدا تا انتها بررسی و تحلیل شدند که با بررسی نتایج مشاهده شد که دو نرم افزار در صحت سنجی نتایج مشابهی دارند؛ اگرچه مقدار نتایج نرم افزار اپن فوم بهتر از اف دی اس می باشد. به طوری که نتایج دما و کربن دی اکسید در نرم افزار اپن فوم به ترتیب 4/22 و 16 درصد خطای نسبی دارد؛ اما نرم افزار اف دی اس به ترتیب 24 و 31 درصد خطای نسبی دارد.
کلید واژگان: حریق در محفظه، مطالعه رفتار آتش، شبیه سازی احتراق، نرم افزار اف دی اس، نرم افزار اپن فوم، جریان اغتشاشی، دینامیک سیالات محاسباتیOne of the powerful tools for fire investigation is Computational Fluid Dynamics, which has the capability to predict all influential parameters in fire, such as temperature, velocity, pressure, toxic species, and radiation. However, this method requires validation to assess the accuracy of the results. This can be achieved by simulating and comparing the results with experimental data to evaluate the numerical accuracy and examine the validity of the governing models used in the simulation. In this study, the temperature conditions, velocity, and combustion species were investigated and analyzed in the geometry of the fire compartment, by comparing the results of two software, FDS and OpenFOAM. It was observed that both software have similar validation results, although OpenFOAM performs slightly better than FDS. For instance, the temperature and CO2 species results in OpenFOAM have a relative error of 22.4 and 16%, while FDS have a relative error of 24 and 31%.
Keywords: Compartment Fire, Fire Behavior Study, Fire Simulation, FDS Software, Openfoam Software, Turbulence Flow, Computational Fluid Dynamic (CFD -
The transient hydrodynamic lubrication model of tilting pad journal bearings (TPJBs) was established by the computational fluid dynamics (CFD) method and the self-developed dynamic grid program. The fluid-structure interaction between the flow field and the rotor motion, the pads rotations was realized. The feasibility of the model is proved by comparing with the experimental data. The dynamic response of TPJBs under the various unbalance, the loading modes and the rotating speeds was studied. The dynamic response of TPJBs is further analyzed through a research of the relationships among the shaft whirl orbits, transient force acting on the shaft, rotation angles of the pads and transient oil film force of the pads. With the increase of unbalance, the whirl orbits expand and whirl orbits centers rise continuously. The whirl orbits and orbit center attitude angles of TPJBs are smaller than those of fixed-pad journal bearings. Compare with the load between pads, the whirl orbits are smaller and whirl orbits centers drop slightly under the load on pads. With the increase of rotating speed, the whirl orbits expand nonlinearly, whirl orbit center rises nonlinearly. The transient force acting on the shaft, the rotation angles of the pads and the transient oil film force of the pads change periodically, and the period and frequency of these changes are the same as that of the shaft rotation. The maximum force acting on the shaft appear before the maximum shaft center position (the vertexes of the whirl orbit).
Keywords: Tilting pad journal bearings, Transient model, Fluid-structure interaction, Dynamic response, Computational Fluid Dynamic (CFD), Dynamic grid -
Now a day centrifugal pumps are vital components of industries. Certainly, one of the most important specifications of centrifugal pumps are the performance curves. In the present work, performance curves of a centrifugal pumps are obtained by Computational fluid dynamics (CFD) and as an outcome, CFD results compare by practical curves. At the first step impeller and volute are designed with two standards and at the end former design completed by automatic design process using CFturbo software. For this purpose, full 3D-RANS equations in coupled with SST turbulence model are solved for several flow rate between 20% and 140% of the operation condition by means of a commercial code, CFX. This simulation is defined by means of the multi-reference frame technique in which the impeller is situated in the rotating reference frame, and the volute is in the fixed reference frame. Proposed simulation is based on a steady state flow, non-Newtonian, incompressible and constant property condition. Operation point is simulated to get the total head and then non-operation points are simulated to obtain performance curves. Practical curves and numerical ones are in good agreement, so numerical approach could be a perfect way to make centrifugal pump design better and easier. Indeed pump simulation with CFD approach can increase our knowledge about pump behavior such as consumption energy, trimming process and saving energy before we have any activities on the pump so the predictions have bettering and excise about any process on the pump.Keywords: Turbulence fluid flow, Centrifugal pump design, Computational fluid dynamic (CFD), Centrifugal pump curves, Periodic boundary condition
-
نشریه شبیه سازی و تحلیل تکنولوژی های نوین در مهندسی مکانیک، سال نهم شماره 4 (زمستان 1395)، صص 687 -700در این پژوهش اثرات سرعت خطی و سرعت دورانی ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی توزیع و تولید حرارت در سطح و درون اتصال، سیلان مواد و هندسه ی محل اغتشاش پلی متیل متاکریلات (PMMA)، مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی فرآیند از روش دینامیک سیالات محاسباتی از مجموعه نرم افزار تجاری CFD Fluent 6.4 استفاده شد. برای بالا بردن دقت شبیه سازی، خط جوش که در مرز بین قطعه کارها قرار داشت، به عنوان یک سیال غیر نیوتنی با رفتار شبه مذاب در اطراف پین ابزار مدل سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که با افزایش نسبت سرعت چرخشی به سرعت خطی ابزار، جریان مواد در جلو ابزار اندکی بیشتر می شود و ابعاد منطقه اغتشاش بزرگتر می گردد. بیشینه درجه حرارت تولید شده و اغتشاش مواد در سمت پیشرو اتصال مشاهده شد. نتایج حاصل از این مدل توسط نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفت و تطابق قابل قبولی با آنها داشت. براساس پارامترهای جوشکاری مورد بررسی، حداکثر حرارت تولید شده 115 درجه سانتیگراد، بیشینه سرعت جابجایی مواد 24/0 متر بر ثانیه در شانه ابزار و بیشینه فشار ایجاد شده بر روی سیال 9 مگاپاسکال در محل اتصال پیش بینی شد.کلید واژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی جریان مواد، تولید حرارت، شبیه سازی حرارتی، پلی متیل متاکریلاتJournal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, Volume:9 Issue: 4, 2017, PP 687 -700In this study, the effects of linear and rotational speed of the friction stir welding tool was investigated on the heat generation and distribution at surface and inside of workpiece, material flow and geometry of the welding area of poly methyl methacrylate (PMMA) workpiece. The commercial CFD Fluent 6.4 software was used to simulation of the process with computational fluid dynamic technique. To increase the accuracy of simulation, weld area was modeled as a non-Newtonian fluid with pseudo melt behavior around tool pin. The results of the simulation showed at the higher the proportion of rotational speed to linear speed, the material flow in front of the tool and the welding region became bigger. The maximum temperature and turbulence generated heat and material flow were observed at the advancing side. The simulation results were showed acceptable agreement with experimental results. Based on the studied parameters, the maximum generated heat was of 115° C, the maximum material velocity was 0.24 m/s around tool shoulder and maximum pressure on the workpiece was predicted 9 MPa.Keywords: Friction Stir Welding, Material Flow, Heat generation, Thermal Simulation, Computational Fluid Dynamic (CFD), Poly methyl methacrylate (PMMA)
-
مدل سازی دقیق ، امری ضروری برای سازه های طراحی شده در جریان گذر صوتی می باشد. در این پژوهش به شبیه سازی عددی پدیده های آیروالاستیک به صورت استاتیکی برای سازه های تغییر شکل پذیر در جریان گذر صوتی پرداخته می شود. در جریان گذرصوتی، ناپایداری های فراوانی برای سیستم های آیرودینامیکی به وقوع می پیوندد. این ناپایداری ها باعث غیر خطی شدن محاسبات در محیط سیال و سازه می شود. با توجه به گسترش روش های عددی و همچنین پیشرفت تکنولوژی، هزینه های محاسباتی کاهش یافته و لذا شبیه سازی با کیفیت بالا قابل دستیابی است. در این مقاله شبیه سازی آیروالاستیک در جریان گذر صوتی (عدد ماخ 0.96) بر روی بال مرسوم آگارد 445.6 انجام شده است. این شبیه سازی شامل تحلیل مودال، حل استاتیکی سیال و بررسی رفتار الاستیک سازه می باشد. در قسمت اول با استفاده از تحلیل مودال، چهار فرکانس طبیعی اول و شکل مودهای مربوطه با داده های مربوط به محققان قبلی مقایسه گردید وهندسه ی مدل مورد ارزیابی قرار گرفت. در ادامه، با استفاده از حل یک طرفه استاتیکی، نیروهای فشاری ایجاد شده در هنگام عبور سیال از روی بال، باعث ایجاد تغییر شکل در سازه می شود. در بخش نتایج، ضرایب فشار اعمالی به سازه با یکدیگر و همچنین با نتایج موجود شبیه سازی های محققان قبلی مقایسه شده و جابه جایی های اعمال شده توسط این نیرو های فشاری نیز گزارش گردید. همچنین با توجه به تغییر شکل های بوجود آمده بر روی سازه، ضرایب فشار برای هر مرحله محاسبه و گزارش گردیده است. در این پژوهش با افزایش تعداد مراحل برای حل به صورت یک طرفه، جابه جایی ها کاهش یافته و سازه به پایداری استاتیکی خود نزدیک شده است.کلید واژگان: آیروالاستیک، اندرکنش سیال و سازه، دینامیک سیالات محاسباتی، جریان گذر صوتی، آگارد 445، 6Precise modeling has great importance in systems which are designed to work in transonic regions. The scope of current investigation includes numerical simulation of static aeroelastic phenomena of deformable structures in transonic regimes. Transonic flow brings lots of instabilities for aerodynamic systems. These instabilities bring nonlinearity in flow and structure solvers. Due to improvements in numerical methods and also enhancement in computing technologies, computational costs reduced and high-fidelity simulations are more applicable. Simulations in this paper are done in transonic flow (M = 0.96) on the benchmark wing AGARD 445.6. The procedure includes modal analysis, steady flow simulation and investigation of structures elastic behavior. At the first phase, the geometry model is validated by modal analysis with regards to comparison of first four natural frequencies and corresponding mode shapes. Then, a loose or staggered coupling is used to analyze aeroelastic behavior of the wing. In each simulation step, imposed pressure on the surfaces of the wing caused by transonic flow regime, deforms the structure. In the results section, a comparison between imposed pressure coefficients in each step with the existing literature and experimental results are reported. Also, pressure coefficients in each steps are calculated and reported. In this investigation by using multiple steps in one-way fluid-structure analysis, deformations are reduced in each step and as a result, the structure reached its static stability point.Keywords: Aeroelasticity, Fluid, Structure Interaction, Computational Fluid Dynamic (CFD), Transonic Flow, AGARD 445.6
-
نیروی چرخشی ناپایا یا توزیع قدرت دو قطبی ها که توسط چرخش فن یا پروانه در سیال به وجود می آید، توسط روش معکوس قابل پیش بینی است. به منظور استفاده از این روش از اندازه گیری های فشار آکوستیکی میدان دور در فرکانسهای عبوری پره پروانه در حالت غیر کاویتاسیونی استفاده می شود. در این مقاله فشار آکوستیکی میدان دور از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در آرایه هیدروفونی مشخص استخراج می شود و سپس نیرو چرخشی ناپایای اعمالی از پره به سیال که مهمترین منبع تولید صوت در حالت غیر کاویتاسیونی است به دست می آید. نیروهای چرخشی ناپایای با استفاده از روش معکوس توسط کدی تحلیلی در متلب استخراج می شوند. حل درست به انتخاب صحیح پارامتر مرتب سازی تابع انتقال (تابع انتقال ارتباط میان فشار آکوستیکی و نیروها در روش معکوس است) وابسته است. بنابراین باید محدوده مناسب پایداری انتخاب تا مشکل ناپایداری تابع انتقال حل شود. کد تحلیلی برای پارامتر پایداری در حالات مختلف حل و مناسبترین مقادیر نیروی ناپایای اعمالی در سه مقطع پروانه به دست می آید. از روش معکوس به منظور محاسبه منبع تولید صوت در مقاطع مختلف پروانه در حالت غیر کاویتاسیونی جهت طراحی پروانه با کمترین مقدار صوت می توان استفاده کرد. این روش برای اولین بار در این مقاله برای یک مدل پروانه دریایی مورد استفاده قرار گرفته است.
کلید واژگان: نیروی چرخشی ناپایا، فشار آکوستیکی میدان دور، معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز، تابع انتقال، دینامیک سیالات محاسباتیThe unsteady rotating force or dipole strength distribution, acting by the fan or propeller on the fluid, is predicted by inverse method. In this method, the far-field acoustic pressures are used in non-cavitating condition. In this paper, the far-field acoustic pressures are obtained from Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) equations using computational fluid dynamic (CFD) in specific hydrophone array and then the unsteady rotating force, acting by the propeller on the fluid, is obtained as the most important sound source in non-cavitating condition. The unsteady rotating forces are extracted using inverse method by analytical code in MATLAB. The correct solution is independence to the optimum select of regularization parameter from transfer function; the transfer function represents relationship between the force coefficients and the far-field acoustic pressure. Therefore, the appropriate range of regularization parameter should be choice in order to an ill-conditioned problem from transfer function is solve. The analytical code is solved for different regularization parameters and then the unsteady rotating forces are obtained for three sections on the blade surface. The inverse method could be used for dipole strength distribution calculation as the most important sound source in non-cavitating condition in order to design the noiseless of marine propeller.Keywords: Unsteady Rotating Force, Far, field Acoustic Pressure, Ffowcs Williams, Hawkings (FW, H) Equations, Transfer Function, Computational Fluid Dynamic (CFD)
- 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.