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

turbulent flow

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه turbulent flow در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • مرتضی رحمانپور*، سینا شناور، امیر سرورالدین آبادی
    در این مقاله جریان دوفازی آشفته جامد-گاز در یک بستر سیالی بررسی و حل عددی شده است. به منظور مطالعه اثر فوق یک رآکتور با شکل و هندسه های مختلف در نظر گرفته شده و اثر پارامترهای شکل رآکتور بر میزان انبساط حجمی بستر جامد بررسی شده است. راکتور بستر سیال یکی از انواع راکتور است که می تواند برای انجام واکنش های شیمیایی چند فازی همچنین در زمینه تولید بنزین و دیگر سوخت ها، بسیاری از پلیمرها مانند لاستیک، کلرید وینیل، پلی اتیلن و استایرن، واحدهای انرژی هسته ای، سوزاندن زغال سنگ، واحد تصفیه آب، فرآیند کراکینگ کاتالیستی و همچنین بعنوان خشک کن به کار رود. در بستر سیال شیب دار، سرعت سیال افزایش می یابد که باعث افزایش بازیابی محصول و حذف محصول خشک شده از بستر می شود. سرعت فازها و ذرات درون بستر نیز افزایش می یابد و تغییرات در پروفیل سرعت جامد را نشان می دهد. افزایش قطر ستون، سرعت جامد محوری را کاهش می دهد و اندازه ذرات کوچکتر دارای تخلیه بیشتری است. افزایش ارتفاع بستر، فشار استاتیک را کاهش، فشار اصطکاکی را افزایش می دهد. برای این منظور دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان ابزاری مفید و محتمل ترین روش برای پیش بینی صحیح و بهینه سازی قرار می گیرد. در تحقیق حاضر نیز به دلیل هزینه بر بودن روش تجربی و کمبود تجهیزات به حل عددی اکتفا شده است.
    کلید واژگان: جریان های چند فازی، گاز- جامد، راکتور بستر سیالی، جریان آشفته، خشک کن های گازی
    Morteza Rahmanpour *, Sina Shenavar, Amir Sorouradin Abadi
    In this article, turbulent-gas two-phase in a fluidized bed is investigated and solved. In order to study the above effect, a reactor with different shapes and geometries has been considered and the effect of reactor shapes on the expansion volume of the solid bed has been investigated. The fluidized bed reactor is a types of reactors that can be used to perform multiphase chemical reactions, as well as in the field of producing gasoline and other fuels, many polymers such as rubber, vinyl chloride, polyethylene and styrene, nuclear energy units, burning coal, water purification units, The catalytic cracking process is also used as a dryer. In the inclined fluidized bed, the fluid velocity increases, which increases the product recovery and removes the dried product from the bed. The velocity of phases and particles inside the bed also increases and shows changes in the velocity profile of the solid. Increasing the column diameter decreases the axial solids velocity and smaller particle sizes have more discharge. Increasing the height of the bed reduces the static pressure and increases the frictional pressure. For this purpose, computational fluid dynamics is considered as a useful tool and the most likely method for correct prediction and optimization. In the present research, due to the expensiveness of the experimental method and the lack of equipment, numerical solutions were used.
    Keywords: Multiphase Flows, Gas-Solid, Fluidized Bed Reactor, Turbulent Flow, Gas Dryers
  • S. Ahmadkhah, A. Jahangirian *, A. Zarinvafa
    In the present work different trailing-edge serration models are designed and their aerodynamic performances at realistic landing conditions around a wing-flap system are investigated. The serration model with the best performance is then introduced. The NLR 7301 wing and single-slotted flap is selected as reference geometry and three types of serrations in the form of sinusoidal, square, and triangular shapes are cut into the trailing edge of the main element. The flow at Mach number 0.185 and the Reynolds number 2.51 million is calculated by numerical solution of incompressible Navier-Stokes equations using k-ϵ realizable turbulence model. Results show that the serration has exceptional positive effects on the aerodynamic characteristics of the system by generating vortices that modify the flow structure downstream of the main airfoil. All serrated models experience a reduction in drag coefficient compared to the baseline model at incidence angles before stall. Additionally, the maximum lift coefficients for all serrated models are increased. Among the serrated models, the sinusoidal serration exhibits the best performance with 6.8% increase in the maximum lift coefficient, a 10.6% decrease in the drag coefficient, and 2 degrees increase in the stall angle of attack of the wing-flap system compared to the baseline geometry. Moreover, the effect of wavelength on the performance of square shape serration is investigated and its aerodynamic advantages and disadvantages are presented.
    Keywords: Wing-Flap System, Trailing Edge Serration, Aerodynamic Performance, High Reynolds Number Flow, Turbulent Flow
  • 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
  • شهروز یوسف زاده *، غلامحسین قنبری، محمدمهدی دوستدار

    این مطالعه برای بررسی اثر میدان مغناطیسی در اعداد هارتمن 50 تا 200 در کلکتور خورشیدی پارابولیک در کسر حجمی صفر تا 25/2 درصد از نانوسیال هیبریدی مغناطیسی با سه نانوذره اکسید آهن، نانولوله کربنی چند جداره و مس در محدوده رینولدز 18000 تا 42000 انجام شده است. در قسمت عددی یک کلکتور خورشیدی پارابولیک با استفاده از روش حجم محدود مورد شبیه سازی قرار گرفته و از خواص ترموفیزیکی نانوسیال هیبریدی مغناطیسی به عنوان سیال کاری در آن استفاده شده است. لوله جاذب کلکتور خورشیدی موردمطالعه مجهز به سه شکل هندسی مختلف از توربو لاتور می باشد. نانوسیال هیبریدی آب/نانولوله کربنی چند جداره - اکسید آهن - مس با درنظرگرفتن مدل دوفازی شبیه سازی گردیده است. مطابق نتایج عددی، حداکثر بازده اگزرژی مربوط به لوله جاذب مجهز به ترکیب توربو لاتور و سیم دایره ای شکل می باشد. همچنین، حداکثر بازده اگزرژی مربوط به عدد رینولدز 18000 در عدد هارتمن 200 می باشد.

    کلید واژگان: اگزرژی، جریان آشفته، کلکتور خورشیدی، میدان مغناطیسی، توربولاتورهای ترکیبی
    Shahrouz Yousefzadeh *, Gholamhossein Ghanbari, Mohammad Mehdi Dostdar

    This study was conducted to investigate the effect of magnetic field on Hartmann numbers ranging from 50 to 200 in a parabolic solar collector with zero to 2.25 percent volume fraction of magnetic hybrid nanofluid containing three nanoparticles of iron oxide, multi-walled carbon nanotubes, and copper in the Reynolds number range of 18000 to 42000. In the numerical study, a parabolic solar collector was simulated using the finite volume method, and the thermophysical properties of the magnetic hybrid nanofluid were used as the working fluid in it. The solar collector absorber tube under study is equipped with three different geometric shapes of turbulators. A hybrid nanofluid of water/carbon nanotube multi-wall-iron oxide-copper has been considered for two-phase simulation. According to numerical results, the maximum exergy efficiency is related to the absorber tube equipped with a combination of turbulator and circular wire. Additionally, the maximum exergy efficiency is related to a Reynolds number of 18000 at a Hartmann number of 200.

    Keywords: Exergy, Turbulent Flow, Solar Collector, Magnetic Field, Combined Turbulators
  • امین باقری، کاظم اسماعیل پور*، مرتضی حیدری

    جت برخوردی، جریان سیالی است که به منظور سرمایش و یا گرمایش بر روی یک سطح به صورت عمود و یا با زاویه خاص برخورد می کند.میزان فرآیندهای انتقال در جریان های برخوردی آشفته متاثر از شکل گیری ساختارهای منسجم، برهم کنش بین آن ها و انتقال انرژی است.با نوسانی کردن جریان ورودی در جت های برخوردی می توان شکل گیری ساختارهای منسجم را تحت تاثیر قرار داد و در نتیجه میزان برداشت حرارت را متاثر ساخت.در این مطالعه تاثیر نوسانی نمودن جت ورودی با استفاده از تابع های پله ای و سینوسی بر روی میدان جریان و دما یک صفحه برخوردی به همراه فرورفتگی توسط روش عددی بررسی شده است.متغیرهای کلیدی مساله شامل شکل تابع ورودی، فرکانس و دامنه جت نوسانی  می باشند.نتایج این مطالعه با استفاده از پژوهش های پیشین اعتبارسنجی شده است و سپس نتایج به صورت تاثیر پارامترهای کلیدی بر روی توالی شکل گیری ساختارهای منسجم و میزان برداشت حرارت مورد بحث و تحلیل قرار گرفته اند.نتایج نشان می دهد که با نوسانی نمودن جریان ورودی می توان نواحی چرخشی و میدان ورتیسیتی را در جریان پایه تغییر داد و میزان برداشت حرارت به صورت میانگین گیری شده افزایش می یابد.همچنین نتایج نشان می دهد که الگوهای جریان و میزان عدد ناسلت به پارامترهای تابع ورودی مانند فرکانس و دامنه بسیار وابسته می باشد.

    کلید واژگان: جت برخوردی نوسانی، جریان آشفته، عدد ناسلت، فرکانس، فرورفتگی
    Amin Bagheri, Kazem Esmailpour*, Morteza Heydari

    Impingement jet is a fluid flow that hits a surface perpendicularly or at a specific angle for the purpose of cooling or heating. The rate of transfer processes in turbulent impingement flows is affected by the formation of coherent structures, the interaction between them and transfer of It's energy.By oscillating the incoming flow in the impinging jets, the formation of coherent structures can be affected, and as a result, the amount of heat removal is affected. In this study, the effect of pulsed impinging jet using step and sinusoidal functions The flow and temperature field of a dimpled surface has been investigated by numerical method. The key parameters in this study include the shape of the input function, the frequency and the amplitude of the oscillating jet. The results of this study have been validated using previous researches and then The effect of key parameters on the  formation of coherent structures and the amount of heat extraction have been discussed and analyzed. The results show that bypulsating the inlet flow, it is possible to change the recirculation zones and the vorticity field in the flow and overally The heat increases on the dimpled surface. Such results show that the flow patterns and Nusselt number are highly dependent on the parameters of the input function such as frequency and amplitude.

    Keywords: Oscillating impinging jet, turbulent flow, Nusselt number, Frequency, depression
  • نوید بزرگان*، نریمان بزرگان

    خنک کاری به عنوان یکی از مهمترین چالش های موجود در صرفه جویی انرژی و افزایش بهره وری بسیاری از صنایع مطرح می-باشد. اولین مانع جدی در فشرده سازی و کارآمد کردن دستگاه های انتقال حرارت، خواص ضعیف سیالات انتقال حرارت است. راندمان انرژی تجهیزات انتقال حرارت به تغییرات فلاکس حرارتی ایجاد شده در آن ها بستگی دارد. استفاده از سیالات متداولی همچون آب و اتیلن گلیکول به عنوان سیالات خنک کننده در سیستم خنک کاری دستگاه های مختلف انتقال حرارت جوابگوی دفع شار حرارتی بسیار بالا (ده ها مگا وات بر متر مربع) نیست. امروزه نانو سیالات به عنوان سیالات جدید انتقال حرارت و با اضافه کردن نانو ذرات به سیالاتی که انتقال حرارت پایینی دارند و با ایجاد تغییرات در چگالی، گرمای ویژه و ویسکوزیته این سیالات، به منظور افزایش هدایت حرارتی و بهبود عملکرد انتقال حرارت ساخته می شوند. در این پژوهش نتایج تحقیقات آزمایشگاهی در مورد انتقال حرارت در نانوسیالات تحت جریان های آرام، مغشوش و همچنین جوشش استخری بحث و بررسی می شود.

    کلید واژگان: نانو سیال، ضریب هدایت حرارتی، جریان آرام، جریان مغشوش، جوشش استخری
    Navid Bozorgan *, Nariman Bozorgan

    Cooling is one of the most important challenges in saving energy and increasing the productivity of many industries. The first serious obstacle in compressing and making heat transfer devices more efficient is the weak properties of heat transfer fluids. The energy efficiency of heat transfer equipment depends on the heat flux changes created in them. The use of common fluids such as water and ethylene glycol as cooling fluids in the cooling system of various heat transfer devices is not the answer to the removal of very high heat flux (tens of megawatts per square meter). Today, nanofluids are made as new heat transfer fluids by adding nanoparticles to fluids that have low heat transfer and by creating changes in the density, specific heat and viscosity of these fluids in order to increase thermal conductivity and improve heat transfer performance. In this research, the results of laboratory research on heat transfer in nanofluids under laminar, turbulent flows and pool boiling are discussed and investigated.

    Keywords: Nanofluid, Thermal conductivity coefficient, Laminar flow, Turbulent flow, Pool Boiling
  • Seyyed Abdolreza Gandjalikhan Nassab *, Mohammad Omidpanah
    In the present study, a new and efficient design of a double-pass solar air heater with converged air ducts is proposed and simulated numerically. In the designed solar collector, the inclined position of the absorber plate regarding the glass cover and bottom plate provides converged shapes for the upper and lower air ducts, in which the accelerated flows and extra turbulence generation cause an increased rate of convection heat transfer. This concept is evaluated by numerical solution of the governing equations for air turbulent flow consisting of the conservations of mass, momentum, and energy by the finite element method using the COMSOL Multi-physics. Besides, the conduction equation is solved to compute the temperature distributions inside all solid parts. Numerical findings reveal that the increased velocity of airflow inside the converged duct causes significant convection enhancement, especially in the downstream side of airflow with a thick thermal boundary layer. This behavior leads to a considerable decrease in the absorber temperature due to a higher convection coefficient. The air outlet temperature for the studied test case with the inclined angle of   is found 3.5  more than that obtained for the base model and the percentage of efficiency increase is calculated about 10% due to using a converged duct.
    Keywords: Double Pass SAH, Converged Duct, Turbulent Flow, Numerical Investigation
  • M. Nemati, A. Jahangirian *
    A novel approach is presented for predicting compressible turbulent flow fields using a neural network-based data-driven method. Accurate prediction in turbulent regions heavily relies on the resolution of available data. Traditional methods, employing image-based techniques by mapping scattered computational fluid dynamics (CFD) data onto Cartesian grids, encounter data scarcity in critical areas such as the boundary layer and wake. Recently, convolutional neural networks (CNN) have gained prominence as the most widely referenced technique in fluid dynamics, utilizing flow field images as datasets for flow field prediction. However, CNN requires datasets with a high pixel density to enhance training accuracy in crucial regions, thereby increasing the input data volume and machine training time. To address this challenge, our proposed method deviates from using flow field images and instead generates datasets directly from the flow field properties of CFD grid points. By employing this approach, several advantages are realized. Firstly, the network benefits from the favorable characteristics of unstructured grids, such as varying point spacing near the object surface and in the far field, which effectively reduces the amount of input data and consequently the machine training cost. Secondly, the construction of the training dataset eliminates the need for interpolation or extrapolation, thereby preserving the accuracy of CFD data. In this case, a simple multilayer perceptron can be trained using the proposed dataset. Various flow field properties, including static pressure, turbulent kinetic energy, and velocity components, can be predicted with high accuracy within a few seconds.
    Keywords: Flow field prediction, Turbulent flow, Machine learning, Data-driven, Surrogate Models, Computational fluid dynamics
  • A. Banerjee, S. Sengupta *, S. Pramanik
    Non-Newtonian fluid flow in pipe bends is inevitable in industrial applications. Previous researchers have extensively explored Newtonian flow through curved ducts. However, the non-Newtonian counterpart gets little attention. We study the turbulent flow of shear-dependent fluids obeying the Power-Law model in a pipe manifold containing an in-plane double bend. Ostwald–de Waele's power law is used to model the fluid's rheology. We utilize computational fluid dynamics (CFD) to solve Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) equations with the k-ε turbulence model. We validate our numerical results with previous experimental results. The in-plane double bend perturbs the flow in the pipe manifold to develop a Prandtl's secondary flow of the first kind. A fully developed flow at the bend upstream is disturbed due to the bend's curvature and regains its fully developed characteristics upon a certain downstream length after the exit of the bend. We study the rheological characteristics of the secondary flow within the bend and the evolution of fluid flow at the bend downstream. We demonstrate that the centrifugal force-dominated secondary flow increases with a decrease of the non-Newtonian power-law index. We capture the camel's-back-shaped velocity profiles within the bend due to accelerating-decelerating flow. The study reveals that the average flow velocity increases along the bend with a corresponding pressure head loss. We quantify this velocity rise by a newly introduced non-dimensional number, viz. enhancement ratio. The double bend's enhancement ratio decreases with an increase in n.
    Keywords: Turbulent flow, CFD, Pipe bend, Non-Newtonian fluid, Secondary velocity
  • ایمان زاهد، یاسر امینی*، احسان ایزدپناه
    یکی از چالش بر انگیزترین پدیده های مشاهده شده در محیط پیرامون، برهم کنش سیال-سازه است که می تواند نقش عمده ای در انتقال حرارت، کاهش نیروی پسا و برآ و همچنین برداشت انرژی داشته باشد. امروزه از این پدیده که برگرفته از پدیده های مشابه در طبیعت است برای افزایش بازده تجهیزات در حوزه مهندسی همچون توربین های بادی استفاده می شود. رفتار دینامیکی سازه های انعطاف پذیر در کنش با سیالات، به عنوان یک بحث در حال تکامل مهندسی در حوزه های صنعتی شامل سازه های استاتیکی، وسایل و شناورهای دریایی، مبدل های حرارتی و همچنین انتقال سیال شناخته می شود. در این پژوهش اثر بکارگیری پره ی انعطاف پذیر غیر متصل به استوانه دایره ای در جریان تراکم ناپذیر ناپایا با رژیم آشفته در حالت دوبعدی بررسی می گردد. همچنین جهت شبیه سازی عددی این مسئله، از روش عددی حجم محدود و روش اجزای محدود به صورت هم زمان و همچنین برای بررسی جریان آشفته از مدل کا-امگا اس اس تی باتوجه به قابلیت های آن استفاده می شود. اثر فاصله پره منعطف (0/5، 1و1/5 برابر قطر استوانه)، موقعیت قرار گرفتن آن (بالادست یا پایین دست استوانه) و مدول یانگ بر مشخصات حرارتی و هیدرودینامیکی جسم بررسی گردید. نتایج نشان داد تاثیر موارد بررسی شده بر الگوی جریان، عدد ناسلت و ضرایب پسا و برا قابل توجه است. همچنین مقایسه حالت انعطاف پذیر پره با حالت صلب آن، نشان داد که انتقال حرارت تا 5% افزایش می یابد.
    کلید واژگان: بر همکنش سیال-سازه، پره انعطاف پذیر غیر متصل، ریزش ورتیسیته، انتقال حرارت، جریان آشفته
    Iman Zahed, Yasser Amini *, Ehsan Izadpanah
    Fluid-structural interaction is one of the most challenging phenomena observed in the surrounding environment, which can play a major role in increasing heat transfer, reducing drag and lift coefficients, energy dissipation, and reducing pressure drop. By inspiration from similar phenomena in nature, the dynamic behavior of flexible structures that interact with fluid is recognized as a novel application in industrial processes such as marine equipment, heat exchangers, and fluid transports. So, this phenomenon should be considered as a way to increase efficiency, eliminate defects, and prevent possible damage in industrial issues on a smaller scale. In this study, the effect of a detached flexible plate, which is placed at a specific distance from a circular cylinder, on aerodynamic and thermal parameters is investigated. This study is simulated by the finite volume method and the finite element method, simultaneously, and also kw-SST model is considered as the turbulent flow model. The fin is placed at different distances of 0.5D, 1D, and 1.5D in upstream and downstream of the circular cylinder, where D is the diameter of the cylinder. The results show that placing the fin at a distance 1D from cylinder downstream increases the Nusselt up to 5%. Moreover, the maximum reduction of the drag coefficient is obtained in this situation.
    Keywords: Fluid-Structure Interaction, Flexible Fin, Vortex Shedding, Heat Transfer, Turbulent Flow
  • فرنگیس مهدی زاده قوهه، لیلا نصرآزادانی

    به دلیل پیچیدگی جریان های متلاطم، حل معادلات حاکم با جزییات کامل امکان پذیر نیست. بنابراین از دیرباز روش های مختلفی برای حل معادلات و بررسی مشخصه های جریان متلاطم پیشنهاد شده است. از مهم ترین این روش ها می توان به شبیه سازی عددی مستقیم، شبیه سازی گردابه های بزرگ و میانگین گیری رینولدز معادلات نویر-استوکس اشاره کرد. شبیه سازی گردابه های بزرگ از لحاظ دقت و هزینه محاسبات، بین دو روش دیگر قرار دارد. در این روش، با اعمال یک فیلتر پایین گذر ساختار های بزرگ و کوچک جریان از یکدیگر جدا می شوند. ساختارهای بزرگ حل و ساختار های کوچک مدل می شوند. تا کنون مدل های مختلفی برای ساختارهای کوچک یا زیر شبکه پیشنهاد شده است. مدل های ویسکوزیته گردابی از معمول ترین این مدل ها هستند. اولین و ساده ترین مدل ویسکوزیته گردابی مدل اسماگورینسکی استاندارد است. دقت این مدل به ویژه برای هندسه های پیچیده بسیار کم است، به همین دلیل پژوهش های مختلفی به منظور افزایش دقت مدل اسماگورینسکی استاندارد انجام شده است که منجر به ارایه مدل های ویسکوزیته گردابی دقیق تر شده است. مدل اسماگورینسکی دینامیکی، مدل دینامیکی موضعی و مدل دینامیکی با ضرایب وابسته به مقیاس از دیگر مدل های پر کاربرد هستند. در این مقاله، سیر پیشرفت مدل های ویسکوزیته گردابی مورد استفاده در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به تفسیر ارایه شده است.

    کلید واژگان: جریان متالطم، روش های عددی، شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل های ویسکوزیته گردابی، مدلاسماگورینسکی
    Farangis Mahdizadeh Ghohe, Leila N. Azadani

    Due to the complexity of turbulent flows, it is not possible to solve the governing equations in full detail. Therefore, different numerical approaches have been proposed to solve the governing equations and analyze the flow characteristics. The most important methods include Direct Numerical Simulation (DNS), Large Eddy Simulation (LES) and Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations (RANS). In terms of accuracy and computational cost, large eddy simulation is in between two other methods. In this method, large and small scales are separated by applying a low-pass filter. Large scales are solved and small scales are modeled. So far, various models have been presented for small or subgrid scales. Eddy viscosity models are the most common models used for this purpose. The first and simplest eddy viscosity model is the standard Smagorinsky model. The accuracy of this model is low, especially for complex geometries. Therefore, various studies have been conducted to increase the accuracy of this model. The dynamic Smagorinsky model, dynamic localization model, and scale-dependent dynamic model are among the most widely used models. In this paper, the progress of eddy viscosity models used in large eddy simulation is presented.

    Keywords: Turbulent flow, numerical methods, large eddy simulation, eddy viscositymodels, Smagorinsky model
  • Seyyed Abdolreza Gandjalikhan Nassab *

    Solar air heaters are the simplest heat exchangers for converting solar irradiation into air enthalpy, but their efficiencies are low because the low density and heat capacity of the working fluid. To improve the performance, a new configuration of jet technique is proposed for heat transfer augmentation. The air jet streaks the heated absorber, which leads to extra turbulence and more rate of convection heat transfer.  This technique is examined numerically here for the first time in a two-glazed double pass solar air heater by the Computational fluid dynamics simulation using the COMSOL Multiphysics. The hydrodynamic and thermal behavior of the heater is obtained by numerical solution of the continuity, momentum, and energy equations for both forced and free convection turbulent air flow based on the k–ε turbulence model. Also, the Laplace equation is solved for obtaining the temperature fields in solid elements. The performance of the proposed solar heater is investigated under different incoming solar heat flux and air mass flow rates. A significant increase in thermal efficiency for double pass solar air heaters with jet impinging technique is seen in comparison to conventional solar collectors. The maximum percentages of efficiency increase for the studied test cases are 10% and 6%, corresponding to 0.02 kg/s and 0.04 kg/s air mass flow rates, respectively.

    Keywords: Jet Impingement, Double Pass SAH, Performance, Turbulent flow
  • محسن یوسفی، محمدکاظم مویدی*

    دبی سنج های الکترومغناطیسی دستگاه هایی با دقت بالا هستند که می توانند برای اندازه گیری جریان سیال در سیستم های مهندسی از جمله شبکه های آب رسانی شهری بکار روند. در این پژوهش از مدل سازی دبی سنج الکترومغناطیسی با بهر ه گیری از الگوی ترکیبی مبتنی بر داده های شبیه سازی عددی و روش های برازش داده برای لوله ای به قطر 100 میلی متر و طول 800 میلی متر در حالت جریان آشفته استفاده شده است. مدل عددی از شبیه سازی سه بعدی با ایجاد میدان مغناطیسی در مرکز هندسه و اندازه گیری دبی سیال با استفاده از قانون فارادی و معادلات ماکسول بهره گرفته است. در واقع فیزیک مسیله به این گونه است که برای اندازه گیری دبی سیال یک میدان مغناطیسی در مرکز هندسه که محل قرارگیری القاء کننده های الکترومغناطیسی است ایجاد شد. با عبور سیال که حاوی هدایت الکتریکی است، شدت القای الکترومغناطیسی در آن مقطع به دست آمد و با استفاده از این داده ها مقدار سرعت و دبی جریان محاسبه شد. بدین منظور شبیه سازی جریان تحت اثر شدت الکترومغناطیسی به ازای مقادیر 01/0 ، 03/0 و 05/0 (تسلا) انجام شده تا مناسب ترین شدت به دست آید. نتایج حاصل شده نشان می دهند تا شدت 03/0، میدان مغناطیسی در ساختار جریان تاثیر چندانی ندارد. به منظور توسعه مدل جایگزین دبی سنج الکترومغناطیسی از روش تخمین سرعت متوسط ورودی مبتنی بر اطلاعات داده های شبیه سازی عددی بهره گرفته شده است. ابتدا برای تعدادی فشار مشخص (اختلاف فشار) شدت میدان در موقعیت حسگرها به دست آمد، سپس با استفاده از این مقادیر سرعت متوسط ورودی با استفاده از نرم افزار به دست آمده است. به روش داده کاوی شدت مغناطیسی جدید و متفاوت از مقادیر بکار رفته حاصل شد. به منظور اطمینان از صحت نتایج، داده های حاصل با مقادیر محاسبه شده از نرم افزار، مقایسه شده اند.

    کلید واژگان: دبی سنج الکترومغناطیسی، دینامیک محاسباتی، شدت القای مغناطیسی، جریان آشفته
    Mohsen Yousefi, MohammadKazem Moayyedi *

    Electromagnetic flowmeters are high-precision devices that can be used to measure fluid flow in engineering systems, including municipal water supply networks. In this research, electromagnetic flowmeter modeling has been used which is a hybrid model based on numerical simulation results of turbulent flow and data estimation method for a pipe with a diameter of 100mm and a length of 800mm. The numerical model is built using three-dimensional simulation framework by creating a magnetic field in the center of the geometry and measuring the volume flow rate using Faraday law and Maxwell equations. In fact, the physics of the problem is such that to measure the flow rate of a fluid, a magnetic field was created in the center of the geometry where the electromagnetic inductors are located. By moving the fluid that has electrical conductivity, the intensity of electromagnetic induction was obtained at that point and the amount of velocity and flow rate was calculated using these data. For this purpose, current simulation under the effect of electromagnetic intensity was performed for the values of 0.01, 0.03 and 0.05 (Tesla) to obtain the most appropriate intensity. The results show that up to an intensity of 0.03, the magnetic field has little effect on the structure of the flow field. In order to develop an alternative model of electromagnetic flowmeter, the method of estimating the inlet average velocity based on information from numerical simulation data has been used. First, for a certain number of pressures (pressure differences), the magnetic field intensity in the position of the sensors was obtained then using these values, the inlet average velocity using direct numerical simulation was calculated. A new magnetic intensity different from the values ​​used was obtained by data mining method. In order to ensure the accuracy of the results, the obtained data were compared with the calculated values ​​of the software.

    Keywords: Electromagnetic flowmeter, Computational fluid dynamics, Magnetic induction intensity, Turbulent flow
  • Bahador Abolpour *, Rahim Shamsoddini
    The mesh generation process as a time-consuming and computational effort in the numerical methods always has been paid attention to by researchers to provide more accurate and fast methods. In this study, an accurate, fast, and user-friendly method of mesh generation has been developed by combining the image processing method with Computational Fluid Dynamics (CFD). For this purpose, a turbulent flow around a single square as a bluff body is simulated by homemade code using MATLAB software as a test case to illustrate the mentioned method. The conservative Equations have been discretized using the finite volume method based on the Power-la scheme. Utilizing useful filters on the imported gray-scale digital image provides edge detection of the obstacle in the computational domain. After the edge detection step, an orthogonal, structured, and staggered mesh is generated.
    Keywords: CFD, image processing, modelling, Turbulent flow
  • N. V. A. Permadi *, J. H. Chen, E. Sugianto
    In this research, we consider the influence of two kinds of domain on the numerical flow around a submarine model. A fully appended SUBOFF submarine model was used, and the structure and characteristics of the flow were investigated under a full domain and a symmetrical domain arrangement. The numerical simulation was carried out using the OpenFOAM software, and the flow was numerically modelled as single-phase and incompressible. The SST k-ω turbulence model was used in both domains, together with an insensitive Spalding wall function to represent the boundary layer near the wall. The results showed that simulations in both the full and symmetrical domains could accurately predict the total resistance. Compared to the symmetrical domain, the resistance value obtained with the full domain was more precise; the symmetrical domain under coarse grid conditions had an error value of 1.34%, whereas the full domain using the same grid size had an error value of 0.6%. Hence, the full domain was superior in terms of predicting the resistance with a coarse grid. Next, the pressure coefficient comparison at the leading edge of the rudder was calculated, where = 0.92, and the symmetric domain was found to have a value of 0.0747 whereas the full domain had a value of 0.236. Compared with the results from experiment (=0.302), the symmetric domain appears to give an underestimate for the pressure distribution at this position. In addition, the flow structures and properties in both domains differ, particularly in terms of the vortical structures generated by the sail and rudders. The simulation results for the full domain reveal that the flow around the SUBOFF model is asymmetric. The full domain was able to capture the flow structures in more detail than the symmetrical domain, and represented the velocity distribution at the propeller plane better. As a result, the full domain must be considered when carrying out propeller analysis and self-propulsion simulations.
    Keywords: Turbulent flow, Wall function, velocity distribution, Stern wake, Flow structures, Numerical accuracy, OpenFOAM
  • جاماسب پیرکندی، مهدی هاشم آبادی، مصطفی محمودی

    در پژوهش حاضر به تحلیل و بهینه یابی یک مبدل حرارتی استفاده شده در سامانه خروج دود موتور دیزل پرداخته شده است. هدف عمده استفاده از این مبدل، کاهش دمای محصولات احتراق خروجی از موتور می باشد. این امر با قرار دادن یک مبدل حرارتی در مسیر خروجی دود موتور انجام خواهد گرفت. جهت تحلیل مساله چند طرح مختلف از انواع مبدل های حرارتی ارایه گردیده است. مبدل های حرارتی سه و پنج لوله ای با افزایش سطح تماس میان دود و آب خنک کن، دمای دود را تا حد قابل قبولی کاهش می دهند، اما افت فشار ایجاد شده در سمت دود در این طرح ها زیاد است. استفاده از پره های حلقوی و پره های طولی در مبدل حرارتی در سمت دود، با افزایش سطح تماس میان جریان دود و آب و افزایش اغتشاش در مسیر دود، منجر به افزایش تبادل حرارت می شود. در این طرح ها دمای خروجی مبدل حرارتی بیش از مقدار مجاز (350) بوده و افت فشار ایجاد شده در آنها نیز قابل توجه است. پس از بررسی طرح های پیشنهاد شده جهت کاهش دمای دود، مبدل های حرارتی پوسته و لوله به عنوان طرح های نهایی این پژوهش انتخاب شدند. بررسی ها نشان داد که مبدل حرارتی پوسته و لوله قادر به کاهش دمای دود خروجی تا مقدار 309/42 است.

    کلید واژگان: مبدل حرارتی دو لوله ای، مبدل حرارتی پوسته و لوله، انتقال حرارت، جریان آشفته
    jamasb pirkandi, Mahdi Hashemabadi, Mostafa Mahmoodi

    In the presented research, the analysis and finding optimal values of a heat exchanger used in the exhaust system of a diesel engine has been discussed. The main purpose of using this heat exchanger is to reduce the temperature of combustion products exhausting from the engine. This can be done by mounting a heat exchanger at the exhaust gas path. In order to analyze the issue, different designs of heat exchangers have been regarded. Three- and five-tube heat exchangers reduce the temperature of the smoke to an acceptable level by increasing the contact surface between the smoke and the cooling water. However, the pressure drop created on the side of the smoke is high in these designs. The use of annular fins and longitudinal fins on the smoke side also increase the heat transfer by increasing the contact surface between the smoke and water flow and the turbulence in the smoke path. However, in this design the heat exchanger outlet temperature is higher than allowed value (350 ). Furthermore, in this design, the pressure drop also increases. After the investigations carried out to reduce the temperature of the smoke, shell and tube heat exchangers have been chosen as the final designs. The shell and tube heat exchangers is capable to reduce the exhaust temperature to 309.42 .

    Keywords: Annular Tube Heat Exchanger, Shell, Tube Heat Exchanger, Heat Transfer, Turbulent Flow
  • محمد عباسی شیرگ، سمیرا پایان*، مجتبی حسینی
    در این مقاله، تاثیر جریان سیال گذرنده از روی یک دسته پره حلقوی با خروج از مرکزهای مختلف برروی تنش های حرارتی ایجاد شده در پره ها بررسی میشود. برای حل معادلات جریان در سیال و تنش حرارتی در جامد به ترتیب از روش حجم محدود با مدل RNG k-ε و المان محدود استفاده می شود. در این مطالعه تاثیر 2 گام و 4 ارتفاع پره بر روی میزان تنش حرارتی ایجاد شده در پره ها بررسی میگردد. سپس در هر ارتفاع پره، اثر 5 خروج از مرکز به منظور کاهش تنش های حرارتی ایجاد شده در پره ها در نظر گرفته میشود. نتایج به دست آمده نشان میدهد که در هر ارتفاع پره، یک خروج از مرکز بهینه وجود دارد که میزان تنش حرارتی در پره در آن حالت از بقیه حالات کمتر است. همچنین نتایج به دست آمده نشان میدهد که بیشترین درصد کاهش تنش در پره نسبت به حالت بدون خروج از مرکز در هر دو گام 4 و 8 میلی متر مربوط به ارتفاع 4 میلی متری پره و به ترتیب بیش از 30 %و 35% می باشد. همچنین در گام 4 میلی متر در ارتفاع های مختلف 2، 4، 6 و 8 میلی متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان های 25/0، 5/1، 25/2، 3 و در گام 8 میلی متر به ترتیب خروج از مراکز بهینه در مکان های، 5/0، 5/1، 25/2، 3 واقع میگردد.
    کلید واژگان: روش المان محدود، روش حجم محدود، خروج از مرکز پره حلقوی، تنش حرارتی، جریان متلاطم
    Mohammad Abbasi Shirg, Samira Payan *, Mojtaba Hosseini
    In this paper, the effect of the passed fluid flow around a fin in the bundle of annular fins with different eccentricity on thermal stresses created in it is discussed. To solve the turbulent fluid flow equations and thermal stress in solid, the volume element with k-ε model and finite element methods are used, respectively. The results are obtained for 2 fin spacing and 4 heights of fins. Then, in each fin height, the effect of 5 eccentricities on decrease of thermal stress are considered. The results show that at each fin height there is an optimal eccentricity for which the thermal stress in the fin reaches its minimum value. The results show that the maximum decrease of thermal stress in optimal eccentricity related to fin heigh 4mm for both fin spacing of 4 mm and 8mm are 30 , 35% respectively. Also, in fin spacing of the 8 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.5 mm, respectively and in fin spacing of the 4 mm at different heights of 8, 6, 4, and 2 mm, the optimal eccentricities are 3, 2.25, 1.5, and 0.25 mm, respectively.
    Keywords: finite element method, Finite volume method, Eccentricity, Thermal Stress, Turbulent flow
  • امیرمحمد ناظری، امیرمهدی تحسینی*

    در تحقیق حاضر، جدیدترین ایده پیشنهاد شده به منظور کاهش نیروی پسا در پرواز ماوراء صوت با استفاده از شبیه سازی عددی مورد مطالعه دقیق قرار گرفته است. اساس روش مذکور، استفاده از ماده ای انرژی زا به عنوان پوشش سطح دماغه جسم بوده که تحت تاثیر دمای بالای هوا در اطراف ناحیه سکون در حین پرواز، طی واکنش با هوا و با آزادسازی انرژی، منجر به دورتر شدن موج ضربه ای از دماغه و کاهش نیروی پسا خواهد شد. اطلاعات ارایه شده در مورد این روش محدود بوده و بر اساس بررسی های انجام شده قبل، بعضا تناقضاتی در این اطلاعات مشاهده و گزارش شده است. بررسی های قبل، متمرکز بر فیزیک این فرایند و تاثیر روش در میزان افزایش فاصله موج ضربه ای از دماغه بوده و به تاثیر این روش در میزان کاهش نیروی پسا نپرداخته اند. در این تحقیق، تمرکز اصلی بر روی تغییرات نیروی پسای جسم بوده و با استفاده از فرضیات مناسب، تاثیر روش در میزان کاهش نیروی پسا مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که بر خلاف ادعای ارایه دهندگان این روش، میزان کاهش نیروی پسا قابل توجه نبوده و لذا در کنار اثرات منفی جنبی آن، باید بر اساس ملزومات طراحی و به منظور کاربرد، با دقت بیشتری مورد ارزیابی قرار گیرد.

    کلید واژگان: کاهش نیروی پسا، پرواز ماوراء صوت، شبیه سازی عددی، پوشش انرژی زا، روش نوین، جریان آشفته
    A. M. Nazeri, A. M. Tahsini*

    The most recent proposed technique for drag reduction in hypersonic flow speeds is using the exothermic coating on the blunt nose. This leads the heat addition into the flow field behind the shock wave, and increases the shock-stand-off distance. The variation of the drag force on the flying body using this technique is numerically investigated in the present study. The compressible turbulent flow is simulated around the body to compute the drag force, and to estimate the drag reduction capabilities of this technique. This quantitative analysis makes better insight to evaluate it in operational applications

    Keywords: Drag reduction, hypersonic flight, numerical study, exothermic coating, new technique, turbulent flow
  • علی جلایری قره قونلو، حسین سلطانی پور*، سجادالله رضازاده

    مطالعه عددی انتقال حرارت و هیدرودینامیک جریان آشفته و آرام نانوسیال بصورت تراکم ناپذیر، در یک کانال موجی با روش حجم محدود بررسی شده و پارامترهای نسبت قطری، کسرحجمی و قطر نانوذرات در چهار رینولدز تحلیل و نتایج عدد ناسلت، افت فشار و ضریب عملکرد استخراج شده است. اعتبارسنجی، با مطالعات عددی و روابط تحلیلی مقایسه شده و نتایج از همبستگی مناسبی برخوردار بوده است. نتایج نشان داده که استفاده از انحنای سطح انتقال حرارت و افت فشار را بترتیب 78/1 و 1/8 برابر کرده و از طرفی افزایش کسرحجمی نانوسیال انتقال حرارت و  افت فشار را به میزان 1/2 و 3 برابر افزایش داده است. همچنین استفاده از جریان آرام در مقایسه با جریان آشفته در محدود رینولدز 1000 نیز ضریب عملکرد بالاتری داشته است.

    کلید واژگان: نانوسیال، انتقال حرارت، جریان آشفته، عدد ناسلت، افت فشار، کانال موجی
    Ali Jalayeri Gharahghonlou, Hosseinali Soltanipour *, Sajadollah Rezazadeh

    Numerical study of turbulent and laminar flow is investigated for an incompressible nanofluid flow in a 2D wavy channel by using the finite volume method (FVM). The results of the Nusselt number, pressure drop, and thermal performance has obtained for diameter ratios (a/b=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1), volume concentration(FI = 0%, 2%, 4%) and nanoparticle diameters in four Reynolds number(Re=10000, 20000, 30000, 40000). The validation was compared with analytical and numerical studies. The results shown a good convergence between them . The results showed that using wavy parts caused to increasing in heat transfer rate and pressure drop by 1.78 and 8.1 times respectively. Additionally, augmentation of the volume concentration increased the heat transfer rate and pressure drop by 2.1 and 3 times respectively. The use of laminar flow also had a higher heat transfer rate, pressure drop and, thermal performance compared to turbulent flow within the Reynolds 1000 range.

    Keywords: nanofluid, Heat Transfer, Turbulent flow, Nusselt number, Pressure drop
  • علی احمدی، معصومه رحیمی*، یونس پهم لی
    یکی از راه کارهای افزایش انتقال گرما در کانال هواگرمکن های خورشیدی افزودن بافل در مسیر عبور جریان سیال می باشد. در این مطالعه به بررسی ویژگی های انتقال گرما  و جریان سیال در کانالی با مقطع مستطیل شکل دارای بافل های V شکل که بر روی دو صفحه گرمکن خورشیدی در بالا و پایین کانال قرار دارد پرداخته شده است. پارامترهای بررسی شده شامل تعداد ردیف بافل ها، گام بافل ها و ارتفاع بافل ها در اعداد رینولدز مختلف می باشند. عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و ضریب عملکرد حرارتی به عنوان پارامترهای خروجی مورد بررسی قرار گرفته اند. معادلات حاکم بر مساله شامل پیوستگی، مومنتوم و انرژی می باشد. از مدل توربولانسی standard k-ԑ برای حل جریان آشفته در کانال استفاده شده است. نتایج نشان دهنده این است که با افزایش تعداد ردیف بافل، سرعت جریان هوا افزایش یافته و به تبع آن انتقال گرما نیز افزایش می یابد. در بررسی گام های مختلف مشخص شد کانال با بافل هایی با گام 50 میلی متر بیشترین ضریب عملکرد حرارتی را دارد. هم چنین با افزایش ارتفاع بافل ها در سطح انتقال گرما ثابت، به علت افزایش سرعت جریان عبوری از روی بافل، ضریب عملکرد در حدود %28 افزایش پیدا می کند.
    کلید واژگان: هواگرمکن خورشیدی، کانال مستطیلی، بافل های V شکل، جریان آشفته، انتقال گرما، افت فشار
    Ali Ahmadi, Masoume Rahimi *, Unes Pahamly
    One solution to increase the heat transfer in a channel of solar air heaters is adding baffles along the air path. In this study, investigation on the characteristics of heat transfer and fluid flow in a rectangular channel with V-shaped baffles located at the top and bottom walls of the heater is studied. The parameters such as baffle arrangement, baffle pitch and baffle height at different Reynolds numbers are examined. Nusselt number, friction factor and thermal performance coefficient have been investigated as output parameters. The governing equations include continuity, momentum and energy. The standard k-ԑ model is used to simulate the turbulence model in the channel. The results indicate that by increasing the number of baffle rows, the airflow velocity increases, flow becomes more turbulent and consequently the heat transfer increases. In the study of different baffle pitches, it was found that the channel with baffles with a step of 50 mm has the highest thermal performance coefficient. Also, by increasing the baffle height at a constant heat transfer surface, due to the increase in the velocity of the flow passing through the baffles, the coefficient of performance increases by about 28%.
    Keywords: Solar air heater, Rectangular Channel, V-shaped baffles, Turbulent flow, Heat transfer, Pressure drop
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