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

computational fluid dynamics

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه computational fluid dynamics در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • سلمان صارمیان، محمدحسن شجاعی فرد*

    با تغییر الگوی مصرف انرژی همچنین مطرح شدن مباحث اقتصادی و زیست محیطی، تولید انرژی تجدیدپذیر در سراسر دنیا مورد توجه زیادی قرار گرفته است. نیروگاه های برقابی میکرو که از پمپ معکوس به جای توربین استفاده می کنند مزایای منحصربه فردی مانند هزینه پایین ساخت و نگهداری، زمان کوتاه راه اندازی دارند. در مطالعه حاضر، طراحی و شبیه سازی پمپ معکوس گریز از مرکز با استفاده از نرم افزارهای سی اف توربو و سی اف ایکس انجام شده است. گسسته سازی معادلات حاکم به روش حجم محدود صورت گرفته و مدل آشفتگی کا-امگا اس اس تی برای تحلیل عددی استفاده شده است. نمودارهای عملکردی پمپ معکوس شبیه سازی شده تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی دارد. از آنجایی که پمپ ها برای کارکرد معکوس طراحی نشده اند و تجهیزی برای هدایت سیال خروجی از حلزونی به پروانه ندارند، تلفات قابل توجهی به خصوص در شرایط کاری خارج از طراحی اتفاق می افتد. به منظور بهبود عملکرد پمپ معکوس دیفیوزرهایی با پره برای به کارگیری در فضای بین پروانه و حلزونی طراحی شدند و به صورت عددی تاثیر تعداد پره های ثابت دیفیوزر بر محدوده کاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که پمپ معکوس با دیفیوزر 10 پره توزیع انرژی جنبشی آشفتگی یکنواخت تری دارد و محدوده کارکرد با راندمان بالای گسترده تری دارد. همچنین راندمان پمپ معکوس در نقطه طراحی 2٫7 درصد افزایش یافته است.

    کلید واژگان: کلمات، پمپ معکوس، بازیابی انرژی، بهبود راندمان، اضافه کردن پره های ثابت، دینامیک سیالات محاسباتی
    Salman Saremian, Mohammadhassan Shojaeefard*

    With the changing patterns of energy consumption and the emergence of economic and environmental issues, renewable energy production has received a lot of attention all over the world. Micro-hydropower plants that utilize pumps as turbine (PAT) instead of traditional turbines offer unique advantages such as low construction and maintenance costs, and short commissioning time. In the present study, the design and simulation of a centrifugal PAT were performed using CFturbo and CFX software. The governing equations were discretized using the finite volume method, and the k-ω SST turbulence model was employed for numerical analysis. The performance curves of simulated PAT show acceptable agreement with experimental results. Since pumps are not designed for reverse operation and lack equipment to guide fluid flow from the volute to the impeller, significant losses occur, particularly under off-design operating conditions. In order to improve the PAT performance, diffusers equipped with stay blades were designed for implementation in the space between the impeller and the volute, and the effect of the number of stay blades on operating range was numerically investigated. Results indicate that the PAT equipped with a 10-blade diffuser exhibits more uniform turbulent kinetic energy distribution and provides a wider operating range with high efficiency. Besides, the PAT efficiency at the design point has increased by 2.7%.

    Keywords: Pump As Turbine, Energy Recovery, Efficiency Improvement, Adding Stay Blades, Computational Fluid Dynamics
  • Shahed Malekipour, Iman Bahman Jahromi, Meisam Mohammadi Amin *

    The boundary layer behavior in hypersonic nozzle of a shock tunnel has been investigated by means of the computational fluid dynamics simulations. The state of boundary layer at the nozzle outlet can highly affect the downstream flow passing around the test model in the shock tunnel test section. The formation of shock and expansion wave systems towards the downstream diaphragm and the reflection and expansion waves towards the upstream shock tube were well-simulated after the diaphragm rupture. Focusing on the transitional boundary layer simulation, results of the optimal nozzle's steady-state flow indicate that the boundary layer enters the throat region, undergoes a phase transition, and then returns to a laminar state due to re-acceleration. The turbulence intensity in this region, coupled with the width of the transition zone, increases with higher upstream stagnation pressure. Furthermore, simulation of the unsteady starting flow shows that the passage time of unsteady waves and the quasi-steady region, have good agreement with the experimental results.

    Keywords: Boundary Layer Transition, Computational Fluid Dynamics, Hypersonic Nozzle Flow, Nozzle Starting Flow, Shock Tunnel
  • Z. P. Li, X. F. Wang, Y. M. Pan, Y. Ding, P. F. Liu, Z. G. Deng *
    The suspension bogies at the bottom of the high-temperature superconducting pinning (HTS) maglev trains are critical components, responsible for levitation, guidance, shock absorption, etc. This research delves into the aerodynamic load features of the suspension bogies on HTS maglev trains when operating under various crosswind conditions. By employing the unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (URANS) equations coupled with the shear stress transport (SST) k-ω turbulence model, we elucidate the dynamic impact of these aerodynamic loads on the vehicle's overall performance, thereby offering valuable insights into the structural design of the train. The accuracy of the numerical method was confirmed by using wind tunnel test data from the scaled ICE-2 model. Furthermore, by adopting a strategy of partitioning the aerodynamic load, the impact on the overall vehicle dynamics performance is analyzed, and the operational safety of the train under different crosswind scenarios is assessed with Multi-body Dynamic (MBD) simulations. The research results indicate that the first bogie at the bottom of the head car contributes the most to the unsteady fluctuations of the aerodynamic load. Additionally, the partitioned loading method has a significant impact on the simulation results, which can better assess the safety of the train's operation under crosswinds. The research findings can provide references for the system design and engineering application of the HTS maglev train.
    Keywords: High-Speed Maglev Train, Multi-Body Dynamic Simulations Crosswind, Aerodynamic Loads, Computational Fluid Dynamics
  • زهرا پرنیان، محمدکاظم مویدی*، مهران حیدری

    پژوهش حال حاضر حسگر تیغه پیزوالکتریک را از مناظر گوناگون به منظور کنترل نوسانات سیلندر دایروی حاضر در بالادست تیغه پیزوالکتریک و کنترل جریان نوسانی سیال اطراف تیغه با استفاده از نیروی برآ بر روی تیغه پیزوالکتریک را مورد مطالعه قرار داده است. چیدمان مورد نظر یک تیغه پیزوالکتریک در پایین دست یک سیلندر دایروی قرار گرفته و به کمک حد خاصی از نوسانات تیغه، ضریب سختی فنر سیلندر با فرض از مقدار (N/M) 65 در حالت عادی به (N/M) 100 در حالت لزوم اعمال کنترل کننده و همچنین در حالات دیگر نرخ میرایی با فرض از مقدار صفر به (Nm/S)02/0 افزایش می یابد و از این طریق، نوسانات سیلندر کنترل می شود. به همین ترتیب با کنترل نوسانات سیلندر اثر آن بر نوسانات تیغه که در پایین دست واقع شده، تحت عنوان اثرات بازخورد مورد بررسی واقع شده است. با کنترل بازخورد نیروی وارد بر روی تیغه پیزوالکتریک در یک حلقه بسته می توان بر میزان جا به جایی نوک تیغه و نیروی برآ بر روی تیغه پیزوالکتریک نظارت داشت. در این بررسی ها مشخص شده که در حالتی که حد خاص اعمال کنترل کننده 7/0 میلیمتر نوسانات نوک تیغه پیزوالکتریک باشد، به دلیل اعمال زودتر کنترل کننده نسبت به حد خاص 1 و 2 میلیمتر نوسانات نوک تیغه، نوسانات سیلندر بیشتر کنترل شده و محدوده نوسانات آن کمتر است. همچنین با مقایسه حالتی که کنترل کننده وارد مدار شده است نسبت به حالت بدون کنترل کننده مشخص است نوسانات تیغه و سیلندر تا حدی تحت کنترل قرار گرفته اند.

    کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، برداشت انرژی، تعامل سازه و سیال، ارتعاشات القایی، حسگرهای پیزوالکتریک
    Zahra Parnian, Mohammadkazem Moayyedi *, Mehran Heidari

    The current research has studied the piezoelectric blade sensor from different views in order to control the oscillations of the circular cylinder present upstream of the piezoelectric blade and to control the fluctuating fluid flow around the blade using the force on the piezoelectric blade. The desired arrangement of a piezoelectric blade is placed downstream of a circular cylinder and with the help of a certain limit of blade oscillations, the hardness coefficient of the cylinder spring is applied from 65 (N/M) in normal condition to 100 (N/M) in the necessary condition. The controller as well as in other cases, the damping rate increases from zero to 0.02 (Nm/S) and in this way, the oscillations of the cylinder are controlled. In the same way, by controlling the oscillations of the cylinder, its effect on the oscillations of the blade, which is located downstream, has been investigated under the title of feedback effects. By controlling the feedback of the force on the piezoelectric blade in a closed loop, it is possible to monitor the displacement of the tip of the blade and the force on the piezoelectric blade. In these studies, it has been determined that in the case where the specific limit of the controller is 0.7 mm of the oscillations of the piezoelectric blade tip, due to the earlier application of the controller compared to the specific limit of 1 and 2 mm of the oscillations of the blade tip, the oscillations of the cylinder are Also, by comparing the state where the controller is included in the circuit compared to the state without the controller, it is clear that the oscillations of the blade and cylinder have been controlled to some extent.

    Keywords: Computational Fluid Dynamics, Energy Harvesting, Fluid-Structure Interaction, Induced Vibrations, Piezoelectric Sensors
  • مهیار صادقی ملک آبادی، علیرضا داوری*
    عملکرد آیرودینامیکی و انتشار نویز صوتی دو موضوع چالش برانگیز در طراحی مدرن توربین بادی هستند. همچنین، تحلیل آن شامل هزینه محاسباتی بسیار بالایی است. این مقاله یک رویکرد جدید برای رفع این مشکل با تکیه بر ترکیب روش های شبکه عصبی، الگوریتم ژنتیک چند هدفه و دینامیک سیالات محاسباتی ارائه می کند. در وهله ی اول، بهینه سازی آیرودینامیکی و آیروآکوستیکی یک ایرفویل از سری خانواده ی S با استفاده از هوش مصنوعی و دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده است. مقایسه بین نتایج دینامیک سیالات محاسباتی و پیش بینی شده توسط شبکه عصبی، دقت پیش بینی شبکه عصبی را تایید کرده است. همچنین، این روش می تواند زمان بهینه سازی کلی را تا حدود 20/1 با استفاده از همان سخت افزار کاهش دهد. در بهینه سازی چند هدفه هر دو شکل ایرفویل و دندانه ها، 5 تا 7 درصد بهبود عملکرد آیرودینامیکی و به طور همزمان 1 تا 4 درصد کاهش نویز در مقایسه با ایرفویل معیار نشان داده شده است. در گام دوم، مطالعه ی تجربی به منظور پیاده سازی هندسه های مستخرج بهینه شده در گام نخست بر روی توربین های بادی کوچک صورت گرفته است. یافته ها نشان می دهد که در مقایسه با نمونه اصلی، سطح نویز در حوزه فرکانس کاهش یافته و منتج به کاهش حدود 10 دسی بلی (حدود 17 درصد) در سطح فشار صدای کلی شده است.
    کلید واژگان: توربین باد، آیروآکوستیک، بهینه سازی، دینامیک سیالات محاسباتی، روش گردابه های بزرگ
    M. Sadeghi Malekabadi, A.R. Davari *
    In modern wind turbine design, two significant challenges arise: achieving optimal aerodynamic performance while minimizing acoustic noise emissions. However, the extensive numerical computations required for accurate evaluation often hinder the implementation of multi-objective optimization strategies. This paper introduces an innovative approach to address this issue, leveraging a combination of neural network-based reduced order modeling and a multi-objective genetic algorithm. This methodology aims to optimize the aerodynamic and aero-acoustic characteristics of an S8xx-series airfoil, including the trailing edge serration geometry. Utilizing Class-Shape Transformation to parameterize various serrated airfoil geometries, the method minimizes the need for costly computational fluid dynamics (CFD) simulations. Instead, a feed-forward neural network (NN) is trained with a minimal dataset to predict airfoil behavior within a specified range. Comparisons between CFD results and NN predictions validate the accuracy of the neural network. Significantly, this approach substantially reduces optimization time by approximately 95%, maintaining high levels of accuracy. In conducting multi-objective optimization for both the airfoil and serration shapes, the study demonstrates notable improvements: a 5 to 7% enhancement in aerodynamic performance alongside a simultaneous 1-4% reduction in noise compared to benchmark airfoils. Then, in the second step, experimental methodology is employed to investigate the aeroacoustic attributes of a small horizontal-axis wind turbine with optimized blades. Conducted within a semi-anechoic chamber, this investigation meticulously positions both original and optimized geometry models to measure sound pressure levels (SPL) across various rotational speeds and positions. The results reveal subtle enhancements in aerodynamic performance with the optimized serrated blade configuration, accompanied by a remarkable reduction in noise levels across the frequency spectrum, culminating in an impressive overall sound pressure reduction of approximately 10 dB. Additionally, intriguing observations highlight the impact of turbine rotational speed on noise production, particularly in the downstream domain. Notably, the noise emission reduction for the serrated optimized blade is more dispersed in the plane of rotation compared to the original blade, which exhibited nearly uniform noise distribution. Overall, these findings offer valuable insights into the intricate interplay between aerodynamics and aeroacoustics in the context of small wind turbines with optimized blades.
    Keywords: Wind Turbine, Aeroacoustics, Optimization, Computational Fluid Dynamics, Large Eddies Simulation
  • Abbas Behzadi *, Aliakbar Abbasianarani, Ali Arefmanesh

    Industrial heaters play a pivotal role in various processes in industries and consume significant energy resources. Increasing the energy efficiency of these heaters is of great importance in the current energy-saving scenario. This study improves existing heaters by introducing an additional convective section, using the power of computational fluid dynamics to optimize heat transfer and improve overall efficiency. This paper presents a comprehensive study on upgrading existing heaters by incorporating an additional convection section, facilitated by a thermal and computational study. The main focus is on increasing the efficiency of conventional heaters by optimizing the heat transfer process through the newly added convection section. This paper describes the methodology used to analyze, model, and simulate the reinforced system, presents the results generated by CFD, and discusses the implications of the findings on the overall efficiency of the heaters. In this regard, to study and design the optimal mode of energy saving and complying with the conditions of optimal operational performance, various plans are examined and the best method is selected for heater optimization.

    Keywords: Adding Convection Section, Computational Fluid Dynamics, Efficiency Improvement, Upgrading Of Existing Heaters
  • M. R. Rony *, M. J. Islam, S. Shahriare, M. M. Alam
    This study explored the aerodynamic aspects of the Hyundai Universe Express Noble bus, a common passenger bus model in Bangladesh, and proposed modifications to improve its performance. The airflow around the bus was analyzed using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. Consequently, areas of high drag and turbulence were identified. These results led to the redesign and testing of several shape modifications for the bus, including adjustments to the roof spoiler, side mirrors, and front grille. After finding the bus model with the lowest drag coefficient, that model is further analyzed to find the aerodynamic effects of side windows on a bus and their impact on fuel efficiency. The aim is to determine how much side windows significantly affect fuel efficiency. The aerodynamic effect with windows open and closed is also evaluated after identifying an appropriate model. Model 1.2 uses 7.72% less fuel than base Model 1.0. Model 1.2 with windows uses 2.5% more fuel than Model 1.2. The study also evaluates the fuel cost per 500 km for all models suggesting that non-ac buses with side windows consume slightly more fuel than AC buses. Changing the bus shape to Model 1.2 will reduce the drag coefficient by 8.67% and fuel consumption by 7.72%. The study offers insights into reducing drag force, minimizing air resistance, enhancing exterior styling, and improving vehicle stability. Furthermore, these findings have practical implications for the transportation industry as they demonstrate the potential for improving the efficiency and sustainability of large vehicles through aerodynamic design.
    Keywords: Aerodynamics, Bus, Computational Fluid Dynamics, Reynolds-Averaged-Navier-Stokes, Side Windows
  • کیمیا کسائی نیا، رفعت محمدی*، علی سیدحسینی
    ویژگی های جریان خون تاثیر قابل توجهی بر جذب داروی منتشرشده از استنت دارورسان دارد. لذا در این مطالعه تاثیر جریان خون ناپایا و ضربانی ناشی از تپش قلب انسان بر روی مولفه های همودینامیک و دارورسانی استنت دارورسان با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. مطالعات قبلی تاثیر این ویژگی در عروق کلیوی را بررسی نموده اند؛ حال آن که این موضوع در عروق کرونری بررسی نشده است. بدین منظور جریان خون و انتقال دارو در مجرای داخلی و بافت شریان کرونری راست استنت گذاری شده، به صورت ضربانی و غیرنیوتنی شبیه سازی شده است. جهت بررسی تاثیر فرم نمودار ضربانی، سه پروفیل مختلف شامل پروفیل شریان کرونری راست، یک پروفیل عمومی خون در بدن انسان و همچنین پروفیل سینوسی ساده بررسی شده اند. همچنین تاثیر اعداد بی بعد وومرسلی و رینولدز به علاوه تاثیر مدلسازی جریان خون به صورت غیرنیوتنی بررسی گردیده است. نتایج نشان داد که تاثیر فرم پروفیل ضربانی و همچنین فرکانس آن (عدد وومرسلی) بر روی مولفه های انتقال جرم و دارورسانی قابل چشم-پوشی می باشد؛ اما تاثیر عدد رینولدز قابل توجه می باشد. بررسی تاثیر مدلسازی غیرنیوتنی خون نشان داد که این مولفه تاثیر ناچیزی بر نتایج دارد. لذا می توان در شبیه سازی های ضربانی و ناپایای استنت دارورسان با دقت خوبی خون را به صورت نیوتنی مدلسازی کرد.
    کلید واژگان: جریان خون ضربانی، استنت دارورسان، دارورسانی، همودینامیک، دینامیک سیالات محاسباتی
    Kimiya Kasaeinia, Rafat Mohammadi *, Ali Seyedhosseini
    Blood flow characteristics have a considerable impact on drug uptake from drug-eluting stents. For this reason, in this study, the effect of pulsatile blood flow induced by heartbeats on hemodynamics and drug transfer from drug-eluting stents has been investigated using computational fluid dynamics. Previous studies have investigated the effect of this feature on renal vessels; However, this issue has not been investigated in the case of coronary arteries. For this purpose, the blood flow and drug transport in the lumen and tissue of a stented right coronary artery have been simulated in an unsteady and non-Newtonian manner. To analyze the impact of pulsatile flow waveform, three different pulsatile flows including a physiological waveform in the human right coronary artery, a general physiological waveform in the arteries of the human body, and a simple sinusoidal waveform were imposed. Furthermore, the results were compared for three Womersley numbers and two Reynolds numbers. The results indicate that the blood flow waveforms and their frequency (Womersley number) have a negligible effect on hemodynamics and drug transfer parameters. However, the impact of Reynolds number is significant. The results also show that the impact of Newtonian or non-Newtonian blood viscosity on hemodynamics and drug transfer is negligible. Therefore, assuming blood as a Newtonian fluid in these simulations could be accurate.
    Keywords: Pulsatile Blood Flow, Drug-Eluting Stent, Drug Delivery, Hemodynamics, Computational Fluid Dynamics
  • رضا نافعی، هامون پورمیرزاآقا*

    از مبدل های گرمایی در صنایع مختلف از جمله نیروگاه ها، سلول های خورشیدی، پالایشگاه ها و خودرو به صورت گسترده استفاده می شود. یکی از ساده ترین نوع مبدل هایی که در صنعت استفاده می شود، مبدل حرارتی دو لوله ای است. در تحقیق حاضر جریان نانوسیال در دو ساختار متفاوت از مبدل حرارتی دو لوله، بصورت لوله داخلی دایروی و لوله بیرونی مربعی (cs) و دیگری لوله داخلی مربعی و لوله بیرونی دایروی (sc) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شده است. نتایج نشان داد که با افزایش عدد رینولدز، به خصوص در رژیم جریان آشفته عدد ناسلت در جریان نانوسیال نسبت به سیال آب بیشتر افزایش یافته است. بطوریکه برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه sc،  با عدد رینولدز 500، عدد ناسلت نزدیک به 5% بیشتر از سیال آب افزایش می یابد و برای جریان با عدد رینولدز 20000 این افزایش عدد ناسلت نزدیک به 20% بیشتر است و برای جریان نانوسیال اکسید آلومینیوم با هندسه cs با عدد رینولدز 500، عدد ناسلت نزدیک 5% بیشتر از سیال پایه افزایش می یابد، در حالی که برای جریان با عدد رینولدز 20000 این افزایش عدد ناسلت نزدیک به 14% بیشتر است. برای بررسی تاثیر نوع نانوذره بر انتقال حرارت و افت فشار جریان، سه نانو ذره در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد استفاده از نانوذرات تاثیر اندکی بر ضریب اصطکاک دارد در حالی که انتقال حرارت به شدت افزایش می یابد.

    کلید واژگان: نانوسیال، مبدل حرارتی، دینامیک سیالات محاسباتی، انتقال حرارت
    Reza Nafei, Hamoun Pourmirzaagha*

    Heat exchangers are widely used in various industries, including power plants, solar cells, refineries, and automobiles. One of the simplest types of heat exchangers used in the industry is the double-pipe heat exchanger. In the present study, nanofluid flow in a double-pipe heat exchanger, with a square inner pipe and a circular outer pipe (sc), is simulated and investigated using computational fluid dynamics under constant heat flux and within the range of laminar and turbulent flow regimes. To verify the accuracy of the numerical study in both laminar and turbulent flows, the numerical calculation results for water flow with forced convection were compared with reference results. The results showed that with an increase in the Reynolds number, particularly in the turbulent flow regime, the Nusselt number in nanofluid flow increased more than in water flow. For instance, for aluminum oxide nanofluid flow with a Reynolds number of 500, the Nusselt number increases by nearly 5% more than water flow, and for a Reynolds number of 20000, this Nusselt number increase is close to 20% more. To investigate the impact of nanoparticle type on heat transfer and pressure drop, three types of nanoparticles were considered. The results indicated that the use of nanoparticles had a slight effect on the friction coefficient while significantly enhancing heat transfer.

    Keywords: Nano-Fluid, Double Pipe Heat Exchanger, Computational Fluid Dynamics, Heat Transfer
  • رضا بیگزاده*

    در این تحقیق از روش شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی تاثیر پارامترهای هندسی کانال های مارپیچ مستطیلی بر روی ضریب انتقال حرارت استفاده شد. همچنین دو مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون و تابع پایه شعایی برای مدلسازی انتقال حرارت در کانال های مارپیچ مستطیلی استفاده شد. ورودی های این مدل ها شامل عدد رینولدز و پارامترهای هندسی کانال و خروجی آن ها عدد ناسلت درنظر گرفته شد. 135 داده توسط شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی ایجاد و پس از تایید اعتبار برای آموزش و ارزیابی مدل های شبکه عصبی بکار گرفته شد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که دقت شبکه عصبی پرسپترون کمی بالاتر از تابع پایه شعایی بود، اما در کل هر دو مدل قابل قبول بودند. با توجه به دقت بالا و قابل قبول این دو مدل، آن ها را می توان به خوبی در تحقیقات آینده و برنامه های کاربردی استفاده کرد. در این تحقیق، نوآوری اصلی در مقایسه دو روش مختلف برای مدلسازی مبدل حرارتی با کانال مارپیچ مستطیلی و ارائه نتایج برای هر دو روش است. این پژوهش نشان می دهد که استفاده از شبکه عصبی پرسپترون و تابع پایه شعاعی هر دو می توانند در بهبود عملکرد و بهره وری مبدل حرارتی موثر باشند. این تحقیق می تواند به عنوان راهنمایی برای انتخاب روش مناسب برای مدلسازی مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار گیرد و به بهبود فناوری های مرتبط با این حوزه کمک کند.

    کلید واژگان: کانال مارپیچ مستطیلی، شبکه عصبی پرسپترون، تابع پایه شعاعی، دینامیک سیالات محاسباتی، مبدل حرارتی
    Reza Beigzadeh *

    In this research, computational fluid dynamics method was used to investigate the effect of geometrical parameters of rectangular spiral channels on heat transfer coefficient. Two artificial neural networks including perceptron (MLP) and radial basis function (RBF) models were used to model the heat transfer in helical channels. The model inputs included the Reynolds number and geometric parameters of the channel, and output was the Nusselt number. 135 data were generated by Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation and after validation were used for training and evaluation of neural network models. The results of the research showed that the accuracy of MLP was slightly higher than RBF, however, both models were acceptable. Due to the high and acceptable accuracy of these two models, they can be well used in future research and applications. In this research, the main innovation is comparing two different methods for modeling the heat exchanger with a rectangular helical channel. This research shows that the use of perceptron neural network and radial basis function can both be effective in improving the performance and efficiency of the heat exchanger. This research can be used as a guide to choose the appropriate method for modeling heat exchangers and help to improve technologies related to this field.

    Keywords: Rectangular Spiral Channel, Perceptron Neural Network, Radial Basis Function, Computational Fluid Dynamics, Heat Exchanger
  • سجاد شهریاری، محمدکاظم مویدی*

    در این پژوهش رفتار جریان هوا، تغییرات دما و رطوبت در یک سالن گلخانه به کمک شبیه سازی عددی مطالعه شده است. به منظور رطوبت دهی به هوای در حال جریان داخل سالن گلخانه، دو میزان 04/0 و 08/0 کیلوگرم بر ثانیه آب با سه روش متفاوت به هوای عبوری به سالن گلخانه پاشش می شود در روش اول دو پد رطوبتی با مجموع سطح مقطع 15 متر مربع و در روش دوم دو افشانه در فاصله 5 و 30 متری از دیوار ابتدایی سالن و در ارتفاع 3 متری از کف گلخانه عملیات پاشش آب را انجام می دهند.  در روش سوم، بیست وهفت افشانه عملیات پاشش قطرات آب را در مختصات مختلف به هوای عبوری گلخانه پاشش می کنند. در سمت دیگر سالن گلخانه چهار فن با فشار منفی قرار دارند که جریان هوای تازه را در داخل سالن برقرار می کنند. پس از اعتبار سنجی نتایج، از مدل توسعه یافته به منظور بررسی رفتار جریان و تاثیر انرژی نهان آب در تهویه گلخانه و رطوبت نسبی بهره گرفته شده است. با بررسی چهارده حالت تزریق رطوبت به هوای گلخانه، بهینه ترین حالت به ازای فشار خروجی فن برابر 50 پاسکال، با مدل 27 افشانه و نرخ جریان جرمی پاشش قطرات معادل 04/0 بدست آمده است. از طرفی اگر با معیار تغییرات دما و شرایط محیطی مناسب، طرح های اشاره شده مورد بررسی قرار گیرند، مشاهده می شود حالتی که از مدل پد رطوبت زنی با فشار فن 100 پاسکال و نرخ جریان جرمی پاشش قطرات 08/0 استفاده می شود، بهترین طرح برای رشد گیاهانی چون گلایل در محیط گلخانه مورد بررسی خواهد بود.

    کلید واژگان: تهویه گلخانه، دینامیک سیالات محاسباتی، توزیع دما، نسبت رطوبت، تبخیر
    Sajjad Shahriari, Mohammadkazem Moayyedi *

    In this research, the behavior of air flow, temperature, and humidity changes inside a greenhouse will be modeled using numerical simulation. To increase the humidity of the air flowing inside the greenhouse, water is sprayed into the air with two amounts of mass flow rate, through the greenhouse using three different methods. In the first method, two moisturized pads are used. In the second method, two water sprays at specific distances and a height of 3m from the greenhouse floor are used. In the third method, twenty-seven water droplet sprays in different locations are used. On the other side of the greenhouse hall, there are four fans with negative pressure, establishing fresh air flow inside the hall. The turbulence modeling approach was used to model the effects of turbulence in the flow field. After validating the numerical results, the outcome model has been used to study the flow behavior and the effect of the latent energy of water in greenhouse ventilation and relative humidity. By examining fourteen conditions of water droplet injection inside the greenhouse, the most suitable condition contains 50pa back pressure, 27 sprays, and a mass flow rate of droplet injection of 0.04 kg/s. On the other hand, if the mentioned plans are examined with the criterion of temperature changes and suitable environmental conditions. It can be seen that the outlet pressure of 100pa and mass flow rate of 0.08kg/s for water droplet injection in moisturized pad configuration, will be the best plan for the growth of plants such as Gladiolus in the greenhouse environment.

    Keywords: Greenhouse Ventilation, Computational Fluid Dynamics, Temperature Distribution, Humidity Ratio, Evaporation
  • عبدالله اسکندری ثانی*

    تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس، از گزینه های به صرفه در بسیاری از کشورها است. یکی از مشکلات این روش، کاهش مقدار آب تولیدی به دلیل تغییر شرایط فرآیندی و آب خام مصرفی است. در این مقاله، به روشی برای بازطراحی روتور توربوشارژر هیدرولیکی به عنوان اصلی ترین قطعه این تجهیز که نقش بازیافت کننده انرژی در واحدهای آب شیرین کن را دارد، پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا عملکرد یک واحد نمک زدایی در حال بهره برداری بررسی و سپس با استفاده از روابط تشابه در توربوماشین ها و دینامیک سیالات محاسباتی، دو روتور جدید برای توربوشارژر موجود طراحی و ساخته شدند تا برای دو حالتی که به دلیل تغییر شرایط، ممبران به فشار بالاتر یا پایین تر از طراحی اولیه نیاز دارد، جایگزین روتور موجود شوند. برای صحت سنجی، نتایج تست با پارامترهای طراحی مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد علی رغم اعمال تغییر در فشار ورودی ممبران، توربوشارژر با روتورهای جدید علاوه بر ثابت نگهداشتن درصد تولید آب، باعث شده است مقدار بازیافت انرژی ثابت بماند و راندمان کل نیز در حالت فشار بالا، از راندمان توربوشارژر اولیه بیش از 4درصد و بازیافت انرژی حدود 2درصد بیشتر شود که نشان می دهد از این روش می توان در شرایطی که تغییر فشار ممبران ها به صورت محسوسی از فشار طراحی اولیه بالاتر یا پایین تر است، استفاده کرد.

    کلید واژگان: اسمز معکوس، نمک زدایی، توربوشارژر هیدرولیکی، دینامیک سیالات محاسباتی
    Abdollah Eskandari *

    Today, the production of fresh water using reverse osmosis method is the affordable options in many countries. One of the problems of this method is the reduction of the amount of permeate water due to increase of salinity and temperature of raw water throughout the year. In this article, a method for redesigning the hydraulic turbocharger rotor has been discussed so that the amount of permeate water can be kept relatively constant without. For this purpose, firstly, the performance of a working plant was investigated, then using computational fluid dynamics and similarity relations in turbomachinery, two new rotors were designed and manufactured for the existing turbocharger to be used in two modes of high and low membrane pressure. To verify the validity, the design parameters have been compared with the test data. The results show that despite the change in the membrane, replacing new rotors The new rotor design has made the water production unchanged. The efficiency has also increased in one of the cases more than 4% and energy recovery about 2%. So, it can be concluded that this method can be used in seasons when the pressure change of the membranes is noticeably higher or lower than the initial design pressure.

    Keywords: Reverse Osmosis, Permeate Water, Hydraulic Turbocharger, Computational Fluid Dynamics
  • H. Souli *, J. Ahattab, S. Bensallam
    Stepped spillways are specialized hydraulic structures crafted to optimize the effective dissipation of hydraulic energy along stepped chutes. The central objective is to scrutinize and improve the mitigation of flow separation occurring from the ogee crest to the stepped chute, focusing on various profiles within the critical zone (CZ) to understand its flow behavior. The study evaluates the impact of CZ profile alterations on velocity distribution, revealing a reduction in velocity ranging from 10% to 18% for nappe flow and 7% to 15% for skimming flow, with a dissipation rate 5% higher than other tested profiles in the CZ. By combining physical experiments and numerical simulations, the research aims to understand the complex dynamics of CZ flow. A comparative analysis is conducted, comparing turbulence models (specifically RNG) against experimental data for velocity and dissipation rate, considering different numbers of steps (N=16, 22, 56, 60). Moreover, the research seeks to unravel the effects of introducing additional steps within the CZ on crucial hydraulic parameters. The results indicate a significant improvement in flow patterns, velocity fields, and energy dissipation for the modified profile, highlighting the practical applicability of the proposed approaches in effectively sizing the CZ.
    Keywords: Spillways, Hydraulic Of Dams, Stepped Spillways, Computational Fluid Dynamics, Turbulence Modelling, Transition Zone
  • M. Abid, N. Yasin, M. Saqlain *, S. Ul-Islam, S. Ahmad
    Flow past bluff bodies like square cylinders is important in engineering applications, but flow patterns behind staggered cylinder arrangements remain poorly understood. Existing studies have focused on tandem or side-by-side configurations, while offset orientations have received less attention. The aim of this paper is to numerically investigate flow dynamics and force characteristics behind two offset square cylinders using the single relaxation time lattice Boltzmann method. The effects of changing both the Reynolds number (Re = 1-150) and gap spacing ratio (g* = 0.5-5) between the cylinders are analyzed. Instantaneous vorticity contours, time histories of drag and lift coefficients, power spectra of lift, and force statistics are used to characterize the flow. Different flow regimes have been identified in various ranges of Re and g* - including steady, chaotic, flip-flopping, single-bluff body, and fully developed flows. Larger spacings led to more regular vortex dynamics and force statistics. Smaller spacings promoted complex interactions and modulated forces. Offset cylinder orientation and spacing significantly influence flow features in staggered arrangements. The findings provide new modalities for controlling fluid dynamics past bluff bodies by tuning Re and gap parameters.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Computational Fluid Dynamics, Statistical Analysis, Analysis Of Forces, Numerical Analysis, Vortex Shedding Frequency
  • Q. Li *, Y. Wang, X. Li, G. Zhang, Y. Du, W. Xu
    Water lubricated bearings can be used to reduce contamination due to lubricant leakage in heavy machinery such as power positioning systems of offshore platforms and ship propulsion systems. The lubrication model of a textured two-dimensional parallel friction pair and a textured water-lubricated journal bearing are developed to investigate the lubrication performance. The governing equation is solved, and the fluid cavitation is analyzed using the Zwart-Gerber-Belamri (ZGB) model. A multi-objective optimization method combining the response surface and Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) is used to optimize the textured journal bearings. The results indicate that a small texture width will inhibit the occurrence of liquid film cavitation. With the rise in the texture width, the cavitation effect gradually rises and stabilizes. As the texture depth deepens, the micro dynamic pressure effect is enhanced and liquid film pressure rises. Through the tests, it is found that the optimized texture parameters can be implemented to effectively diminish the friction and wear volume, also the optimized textured bearing hydrodynamic pressure effect is enhanced at the same speed.
    Keywords: Lubrication Performance, Computational Fluid Dynamics, Surface Texture, Optimization, Water-Lubricated
  • H. Iddou *, N. Nait Bouda, A. Benaissa, K. Zereg
    The blade profile selection is paramount for the efficient operation of straight Darrieus wind turbines in terms of torque and power generation. In this work, we have used the Kline-Fogleman Airfoil (KFA) design for the wind turbine blades. The concept of KFA design aims to cause flow separation, vortex formation, and reattachment establishment before the trailing edge. Thus, geometric tests on have been performed on the baseline airfoil NACA0015 as one of the best profiles for operating a straight Darrius wind turbine. A two-dimensional Computational Fluid Dynamic (CFD) model using the two-equation Shear Stress Transport k-ω (SST k-ω) turbulent model was developed in ANSYS/FLUENT software to assess the aerodynamic efficiency of the modified airfoil. Two designs (KFA-2 and KFA-4) were tested initially in the static case. The effects of the opening step angle and its curvature diameter were studied for an angle of attack’s range of -20° to +20°. The rounded KFA-4 design with an opening step angle of 93.6° led to a significant improvement in the lift-to-drag ratio thus, aerodynamic efficiency. Finally, the straight KFA-4 design with the opening step angle of 93.6° revealed a the most advantageous effects on the operation of a straight Darrieus wind turbine for a Tip Speed Ratio less than 1.6 (TSR<1.6). It allowed a noticeable reduction of the dead zone and TSR corresponding to the nominal power, thus consequently improving the starting torque and delaying torque stall.
    Keywords: Straight Darrieus Wind Turbine, Turbulence Modeling, Computational Fluid Dynamics, Passive Flow Control, Aerodynamic Coefficients, Dynamic Stall
  • Y. W. Yan, J. J. Xu, J. Hu, Z. R. Huang, K. Zhong, H. W. Jia *
    The present study investigated the transmission of exhaled particles generated by coughing inside a car cabin, considering eleven different window opening configurations. The results indicated that particle dispersion and removal were mainly affected by the airflow, which was largely determined by the window opening configurations. Notably, efficient ventilation and a large number of open windows did not necessarily result in lower infection risk. Given the complex structure and formation of intricate airflow patterns within the cabin, airborne particles could spread throughout the cabin and deposit on the interior walls. As particles tended to escape or deposit rapidly within the first 10 s, precautionary measures were necessary during this time frame following a passenger's coughing activity. Furthermore, closing the window adjacent to the driver effectively reduced the proportion of exhaled particles passing through the driver's breathing zone due to the rear-in and front-out airflow pattern, thus mitigating the risk of infection.
    Keywords: Exhaled Particle, Window Opening, Ventilation, Respiratory Disease, Computational Fluid Dynamics
  • ابوالفضل پورفتحیان، محمد شفیعی دهج*، حسن حاج عبدللهی
    سیستم احتراق پیش محفظه یک فناوری کلیدی برای امکان کارکرد موتورهای اشتعال جرقه ای در شرایط رقیق سوزی و احتراق پایدار است. لذا در تحقیق حاضر تاثیر نسبت چرخش، نسبت هم ارزی و زمان جرقه زنی بر فشار، دما، توان تولیدی موتور و میزان انتشار آلاینده یک موتورگازی پیش محفظه دار با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق به طورکلی شامل سه قسمت است، در قسمت اول هندسه محفظه احتراق یک موتور که به فناوری پیش محفظه مجهز است ترسیم شده و شبکه بندی شده است. در مرحله دوم حرکت دینامیکی به محفظه احتراق داده شده و محفظه در حالت موتورینگ (بدون احتراق) شبیه سازی شده است. در مرحله سوم، احتراق درون محفظه احتراق با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد تحلیل قرار گرفت. این تحلیل که شامل روش های حل مسئله دینامیک شبکه محاسباتی و انتقال اجزاء در اثر احتراق بود، پروفیل دما، فشار، مصرف سوخت، کار خروجی و سایر مشخصه های عملکردی موتور را در اختیار محققین قرار می دهد. تجزیه وتحلیل اثر نسبت سوخت هوا نشان داد که بهترین نسبت هم ارزی عملیاتی در بار کامل 2 است که نسبت هم ارزی موتور پایه است. همچنین نتایج نشان داد که زمان جرقه زنی 12 و 15 درجه قبل از نقطه مرگ بالا شرایط عملیاتی قابل قبولی را نشان می دهد. زمان جرقه زنی 12 تولید NOx کمتر و دمای گازهای خروجی بالاتری را در مقایسه با زمان جرقه 15 نشان داد.
    کلید واژگان: موتور گازسوز، پیش محفظه دار، دینامیک سیالات محاسباتی، جرقه زنی، کسر جرمی سوخت
    Abolfazl Pourfathian, Mohammad Shafiey Dehaj *, Hassan Hajabdollahi
    burn conditions and stable combustion. Therefore, in the current research, the effect of rotation ratio, equivalence ratio and ignition time on pressure, temperature, engine output power and pollutant emissions of a pre-chambered gas engine was investigated using computational fluid dynamics. This research generally consists of three parts; in the first part, the combustion chamber geometry of an engine equipped with pre-chamber technology is drawn and gridded. In the second step, dynamic motion is given to the combustion chamber and the chamber is simulated in motoring mode (without combustion). In the third step, the combustion process inside the chamber was analyzed using Fluent software. This analysis, which included methods for solving the problem of computational network dynamics and the transfer of components due to combustion, provides the profiles of temperature and pressure, fuel consumption, output work, and other functional characteristics of the engine. Analysis of the effect of air fuel ratio showed that the best operating equivalence ratio at full load is 2, which is the equivalence ratio of the base engine. Also, the results showed that the ignition time of 12 and 15 degrees before the top dead point shows acceptable operating conditions. Ignition timing 12 showed lower NOx production and higher exhaust gas temperature compared to ignition timing 15.
    Keywords: Gas Engine, Pre-Chambered, Computational Fluid Dynamics, Ignition, Fuel Mass Fraction
  • نگین معلمی خیاوی، عسگر مینایی*

    در مقاله حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی الگوی جریان هوا و توزیع دما برای یک مرکز داده با تراکم حرارتی بالا ارایه شده است. مرکز داده توسط نرم افزار انسیس ایرپک به منظور ارزیابی سیستم خنک کاری به کاررفته در این مرکز، شبیه سازی شده است. سالن مرکز داده در نظر گرفته شده، یک مرکز با تراکم حرارتی نسبتا بالا است به طوری که تولید حرارت کلی ایجاد شده در آن برابر 2/227 کیلووات است. چیدمان در نظر گرفته شده برای این مرکز داده به صورت پیکربندی راهرو سرد و گرم بوده و دو واحد تهویه مطبوع برای تولید هوای سرد در آن تعبیه شده است. در این شبیه سازی یک آنالیز سه بعدی از جریان هوای سرد  و گرم در داخل مرکز داده ارایه شده است و سپس نواحی دما بالا و نواحی برگشت هوای گرم پیش بینی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که در قسمت ورودی رک سرورهای با تراکم حرارتی بالاتر، ناحیه هایی با دمای 7/32 درجه سلسیوس تشکیل شده است که بالاتر از حد مجاز تعیین شده توسط استاندارد اشری (محدوده دمای بین 18 تا 27 درجه سانتی گراد) است. اما توزیع دمای رک سرورهای با تراکم حرارتی پایین تر کاملا منطبق با محدوده دمای مجاز است. همچنین در راهروهای سرد، هوای داغ خروجی در حال چرخش مجدد بوده و با هوای سرد عرضه شده مخلوط می شود. مدل ارایه شده در پژوهش حاضر دارای توانایی ارزیابی الگوی جریان هوا، توزیع دما و بارهای حرارتی به منظور طراحی مراکز داده جدید و یا بهینه سازی مراکز داده موجود به منظور کاهش مشکلات موجود در زمینه خنک سازی مراکز داده از جمله برگشت هوای گرم و پس خوراند هوای سرد است.

    کلید واژگان: سرمایش مرکز داده، دینامیک سیالات محاسباتی، کاهش مصرف انرژی، نواحی دما بالا
    Negin Moallemi Khiavi, Asgar Minaei*

    In this paper, using computational fluid dynamics, the air flow pattern and temperature distribution for a high-density data center is presented. The Air-pack software is employed to evaluate the performance of the cooling system within the data center. A high-density data center with a total power density of 227.2 kW is considered. The arrangement considered for the data center is a cold/hot aisle layout and also two computer room air conditioning (CRAC) units are employed to produce cold air flow. A three-dimensional analysis of cold/hot air flow within the data center is provided and high temperature and hot air re-circulation areas are predicted. The results of this research show that in the entrance of the higher thermal density rack servers, there are areas with a temperature of 32.7℃ , which exceeds the permissible limit determined by the ASHRAE standard. But the temperature distribution of lower thermal density rack servers is completely consistent with the ASHRAE temperature range. Also, the hot exhaust air is recirculating into cold aisles and mixing with the supplied cold air.  This model could be used to evaluate the air flow and thermal mapping in order to design a new data centers or to optimize existing data centers in terms of reducing the problems in data center cooling, including hot air return and cold air bypass.

    Keywords: Data center cooling, Computational fluid dynamics, Energy consumption Reduction, Hot spots
  • S. Syam Narayanan *, Y. Gangurde, P. Rajalakshmi
    Unmanned Combat Aerial Vehicles (UCAVs) are designed to be lightweight and compact, which can impact their overall lift and aerodynamic capabilities. This study focuses on enhancing the Coefficient of Lift (CL) by optimising the Back Sweep Angle in the Lambda wing-UCAV. The model's baseline geometry remains unchanged during the experimental and numerical analysis, while different back sweep angles ranging from δ=00 to δ=500 are investigated at varied free-stream velocities and angles of attack. This helps to understand the generation of induced lift in the intricate shapes of the Lambda Wing. The results indicate a 5% to 10% increase in the lift for every 100 increments of the Back Sweep Angle, and the vortices' strength increases and reaches a maximum at δ=400. At greater angles (δ >400), the lift drops gradually with the Reynolds number. The stagnation point shifts from 25% to 35% along the chord towards the pressure surface as the angles of attack increase from α=50 to α=100. The angle of attack α>100.
    Keywords: Computational fluid dynamics, Lambda Wing, Back Sweep Angle, Unsteady Vortices, UCAV
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