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

two phase flow

در نشریات گروه مکانیک
تکرار جستجوی کلیدواژه two phase flow در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • Ali Golzar, Alireza Aghaei *, Hamid Mohsenimonfared, Ali Hassani Joshaghani
    The present study follows a 3D modeling of the geometry of a parabolic trough solar collector (PTSC) equipped with a twised cross turbulator (TCT) and a Vortex Generator with Pitch Ratio (VGPR), considering the finite volume method (FVM) to solve the governing equations. The absorber tube (AT) of this PTSC is equipped with a TCT and a VGPR in order to increase thermal performance (TP). Also, the efficiencyof their use on different output parameters have been compared. In addition, in order to be more practical, the efficiencyof the geometric shape of the TCT and VGPR on various parameters in the output has been investigated. In order to make the study more practical, graphene oxide (GO) and double-walled carbon nanotubes (DWCNT) nanoparticles (NP) are dispersed in this base fluid (BF). The study is conducted at high Reynolds numbers (Re) (from 15,000 to 60,000). Numerical simulation results show that the velocity change in the AT is a positive factor in all cases of increase. Because in all these cases, the increase of this parameter has caused the average Nusselt number (〖Nu〗_ave) to rise. Also, Syltherm 800 BF has a lower thermal conductivity (k) coefficient than hybrid nanofluid (HNF) Syltherm 800/DWCNT- GO, resulting in lower TP in PTSC. The addition of TCT, VGPR, and their geometrical change has a positive role in the hydrodynamic behavior of Syltherm 800/DWCNT-GO HNF flow. In all geometric modes, the values obtained from the PEC index are more significant than one, so using these two mechanical parts always has a better TP than the pressure drop (P) resulting from their presence. Finally, by examining the exergy efficiency (_ex), It was observed that the maximum practical work received from the solar system (SS) was obtained when using the VGPR in the flow path of HNF Syltherm 800/DWCNT-GO.
    Keywords: Parabolic Trough Solar Collector, Vortex Generator, Turbulator, Two-Phase Flow, Hybrid Nanofluid
  • بهنام چراغی، شیدوش وکیلی پور*

    در این پژوهش، برای اولین بار یک حلگر حجم محدود کوپل، برای حل عددی همزمان معادلات جریان سیال تراکم ناپذیر دوفازی در اعداد رینولدز پایین و معادله موقعیت سطح فاصل بین دوفاز با اعمال شروط مرزی روی سطح فاصل در بستر فوم اکستند توسعه می یابد. جریان های مورد مطالعه برای جابه جایی سطح و شبکه به صورت آرام، در محدوده اعداد رینولدز کمتر از 100 در نظر گرفته می شود. این حلگر، مبتنی بر الگوریتم تعقیب سطح فاصل می باشد که به کمک ترفند سلول با ضخامت صفر، پیاده سازی می شود. مزیت اصلی این حلگر در این است که تمامی معادلات حاکم بر هر دوفاز به وسیله سلول های مجاور سطح واصل با یکدیگر و با معادله موقعیت سطح فاصل کوپل شده و به صورت همزمان حل می گردند. عملکرد حلگر، با حل جریان درون مجرا و روی پله مورد ارزیابی قرار می گیرد و میرایی امواج ایجاد شده روی سطح فاصل و نحوه تغییر متغیرهای جریان مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نتایج به دست آمده از حلگر پیشنهادی در مقایسه با سایر حلگرهای جریان ارائه شده در پژوهش های پیشین حاکی از تطبیق کامل نتایج حاصل است.

    کلید واژگان: جریان دوفازی، حلگر کوپل، الگوریتم تعقیب سطح فاصل، فوم اکستند، روش حجم محدود
    B. Cheraghi, Sh. Vakilipour *

    In the present study, for the first time, a finite volume coupled solver is developed for the simultaneous numerical solving of two-phase incompressible fluid flow equations at low Reynolds numbers, and for solving the the interface position equation by applying interface boundary conditions using the foam-extend platform. The studied flows with interface and mesh motion are considered to be laminar and in the range of Reynolds numbers less than 100. The Foam-extend is a fork of OpenFOAM, an opensource object-oriented C++ library for computational continuum mechanics. This solver is based on the interface tracking algorithm, which is developed using an innovative technique called zero-thickness cell. This technique removes the distance effect for the cell adjacent to the interface, and the interface is modeled with zero thickness cells. The main advantage of the present coupled solver compared to the previously developed solvers is that in this solver, all the equations in both phases are coupled with each other by cells adjacent to the interface and with an the interface position equation. All the governing equations and the interface position equation are assembled in a single linear system of equations and simultaneously solved. In fact, unlike the usual segregated procedure of solving two phase flows, where the phases are solved with lagged value boundary conditions, in the present solver, the phases are solved simultaneously with the interface conditions in an implicit manner and in the same block matrix system. The movement of the interface was done separately, and in another step. For this purpose, the kinematic condition was implemented. The computational performance of the coupled solver was evaluated by solving the equations of two-phase fluid flow inside a channel and on a backward-facing step. In the beginning, a preliminary investigation was done for the case, where both phases were completely independent and decoupled. Matching the interface with the streamlines, as well as the reasonable and justifiable movement of the surface, has been observed from the physical point of view. Also, the damping of the numerical oscillations generated on the interface and changing the flow variables will be investigated. The present results are in excellent agreement with other results reported in the literature.

    Keywords: Two-Phase Flow, Interface Tracking Algorithm, Foam-Extend, Finite Volume Method
  • راضیه صفا، الهام سلطانی، مرتضی عبدل زاده *

    در این پژوهش تاثیر زاویه پره بر توزیع جریان دو فازی (جامد-مایع) در مخزن همزن دار دارای پروانه جریان محوری (PBT) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شد. مدل جریان آشفته k-ε استاندارد همراه با مدل چند فازی اولری-اولری (E-E) برای شبیه سازی جریان دو فازی استفاده شد.  خواص جریان دو فازی در امتداد محور مخزن با داده های موجود در ادبیات اعتبارسنجی و تطابق خوبی مشاهده شد. در ادامه تاثیر زاویه پره بر شرایط هیدرودینامیکی جریان سیال درون مخزن و همچنین توزیع کسر حجمی فاز جامد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد، حداکثر مولفه ی سرعت شعاعی با افزایش زاویه پره از 45 به 75 درجه نسبت به افق، به مقدار 6/45% افزایش می یابد. همچنین مشاهده گردید، با افزایش زاویه پره در سرعت همزنی ثابت، میزان توان مورد نیاز برای اختلاط به 17/2 برابر افزایش می یابد.

    کلید واژگان: مخزن همزن دار، دینامیک سیالات محاسباتی، مدل k-ε استاندارد، جریان دو فازی، کسر حجمی
    Raziyeh Safa, Elham Soltani, Morteza Abdolzadeh

    In the present study, the effect of blade angle on two-phase flow (liquidsolid) distribution in a stirred tank with a pitched-blade turbine (PBT) was simulated using computational fluid dynamics (CFD). To simulate the solid-liquid two-phase flow, the standard k-ԑ turbulence model coupled with the Eulerian-Eulerian (E-E) Multi-Fluid Model was employed. The two-phase flow properties along the tank axis were computed and validated by the available data in the literature. Then, the effect of the blade angle on the fluid flow inside the tank as well as the solid phase volume fraction distribution were investigated. Results indicated that increasing the blade angle from 45 to 75 degrees at a constant speed, increased the maximum radial velocity and power consumption by 45.6% and 217%, respectively.

    Keywords: Stirred tank, CFD, Standard k-ε model, Two phase flow, Volumefraction
  • M. Said *, N. Nait Bouda, S. Harmand
    The laminar nature of flow in mini and microchannels has pushed researchers to develop novel solutions to overcome reaction rate reduction and heat/mass transfer issues. In this regard, Taylor flow is one of the possible solutions that could be used to enhance mixing inside mini and microchannels with reasonable pressure drop. The hydrodynamics of Taylor liquid-liquid flow is numerically studied in this work by employing two different droplet generation methods, specifically T-junction and patching methods. To this end, a three-dimensional model of rectangular microchannel flow is considered. The computational domain was designed and meshed by ICEM CFD and then simulated with commercial software ANSYS Fluent. The interface between the two phases was captured using the Volume of Fluid (VOF) method. The generating and development process of water droplets dispersed in an ethylene/propylene glycol carrier phase for both methods is discussed in detail. According to the results, both methods show satisfactory performance regarding liquid film and droplet shape, with only a slight difference. However, the patching method was found to be more economical in terms of computational time. This study would improve the state of knowledge on two-phase flow simulation in microchannels and thus contribute to the understanding of Taylor flow hydrodynamics.
    Keywords: CFD, Film thickness, Taylor flow, T-junction, Two-phase flow
  • Z. Wang *, F. Wang, H. Duan, W. Wang, R. Guo, Q. Yu
    Oil–air flow within an oil bath lubrication tapered roller bearing is essential for the lubrication and cooling of the bearing. In this paper, we develop a simulation model to investigate the flow field of tapered roller bearings with oil bath lubrication. The multiple reference frame (MRF) approach is used to describe the physical motion of the bearing, and the volume of fluid (VOF) two–phase flow model is used to track the oil–air interface in the flow field. The effects of mesh scale, geometric gap, and oil reservoir size on calculation time and convergence accuracy are examined in detail, and the effects of inner ring rotational speed and lubricant viscosity on frictional torque are systematically studied. The results of the numerical simulation indicate that as the gap distance between the raceway and the rolling elements decreases, the frictional torque is mainly generated by churning losses at the inner raceway and the rolling elements. The frictional torque increases with increasing inner ring speed and lubricating oil viscosity, with the rolling element contributing the largest portion at approximately 50% of the total. We demonstrate the effectiveness of a method to reduce frictional torque by optimizing the internal structure of the bearing to control oil flow. By optimizing the cage structure and reducing the roller half-cone angle, frictional torque can be reduced by 29.1% and 26.2%, respectively.
    Keywords: Tapered roller bearings, Oil bath lubrication, Two-phase flow, Frictional torque, CFD simulation
  • علیرضا زنداف، قاسم حیدری نژاد*
    در مطالعه حاضر، با شبیه سازی فرایند دو عطسه متوالی با استفاده از مدل واقعی راه هوایی فوقانی یک مرد 65 ساله غیرسیگاری، الگوی پراکندگی قطرات حاصل از فرایند دو عطسه متوالی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، سرعت جریان هوا در هنگام دو عطسه متوالی بررسی شده و از مدل آشفتگی k-ω SST به منظور بررسی جریان استفاده شده است. با فرض تغییرات دبی جریان به صورت واقع گرایانه و یکسان در هر دو عطسه، بیشینه دبی عبوری در هنگام عطسه بر اساس سن و جنسیت سوژه برابر 553 لیتر بر دقیقه است. در مطالعه حاضر، شبیه سازی با درنظرگرفتن طیف گسترده ای از قطرات با قطرهای 1 تا 1000 میکرون انجام شده است و حدود 2 میلیون قطره در طی فرایند دو عطسه متوالی در محیط اطراف تزریق شده است. در این مطالعه دما هوای موجود در محیط اطراف و جت هوای خروجی از درون دستگاه تنفسی به ترتیب برابر 24 و 35 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی محیط اطراف و جت هوا به ترتیب برابر 65 و 95 درصد فرض شده است. بیشینه میزان نفوذ و پخش قطرات حاصل از دو عطسه متوالی در زمان 5 ثانیه به ترتیب 19/9 و 7/5 درصد بیشتر از میزان نفوذ و پخش قطرات حاصل از تک عطسه معمولی در زمان مشابه است. بخش عمده ای از قطرات تزریق شده در محیط اطراف در طول فرایند دو عطسه متوالی تبخیر شده اند؛ به طوری که در زمان 5 ثانیه کمتر از 40 هزار قطره در محیط باقی مانده اند.
    کلید واژگان: شبیه سازی عددی عطسه، عطسه متوالی، پراکندگی قطرات، جریان دوفازی
    Alireza Zandaf, Ghassem Heidarinejad *
    In the present study, by simulating the process of two consecutive sneezes using a real model of the upper airway of a 65-year-old non-smoking man, the dispersion pattern of droplets resulting from the process of two consecutive sneezes has been investigated. Using computational fluid dynamics, the velocity of airflow during two consecutive sneezes was checked and the k-ω SST turbulence model was used to check the flow. Assuming realistic flow rate changes in both sneezes, the maximum flow rate during sneezing according to the subject's age and gender is equal to 553 L/min. In the present study, the simulation has been carried out by considering a wide range of droplets with diameters of 1 to 1000 microns, and about 2 million drops have been injected into the surrounding environment during the process of two consecutive sneezes. In this study, the temperature of the air in the surrounding environment and the air jet coming out of the respiratory system are assumed to be 24 and 35 degrees Celsius, and the relative humidity of the surrounding environment and the air jet is assumed to be 65 and 95%. The maximum rate of penetration and spread of droplets resulting from two consecutive sneezes in 5 seconds is 19.9 and 7.5% higher than the rate of penetration and distribution of droplets resulting from a single normal sneeze at the same time. Most of the injected droplets have evaporated in the surrounding environment during the process of two consecutive sneezes, and less than 40,000 drops are left in the environment in 5 seconds.
    Keywords: Numerical Simulation Of Sneezing, Consecutive Sneezing, Droplet Diffusion, Two-Phase Flow
  • M. Mohseni *, M. K. Domfeh
    One of the basic phenomena when a liquid leaves a tank is the formation of vortices. This phenomenon can have a significant impact on the liquid mass remaining in the tank and the ingress of air and bubbles into the system. As a result, the performance of the system can be disturbed. The purpose of this study is to numerically investigate the effect of gas pressure on vortex formation and critical height. It also verifies the relationships presented for turbulent viscosity. In addition, the near-wall behavior of the analytical relationships proposed for the tangential velocity is revised based on the boundary layer theory. Some common effective factors such as angular velocity, discharge time, and liquid height are also investigated. The volume of fluid (VOF) model and the Transitional SST k-ω turbulence model were used to solve the two-phase turbulent flow. The results show that increasing the gas pressure from 1 to 5 bar and its direct impact on the liquid surface significantly accelerates the formation of the vortex and the critical height. This phenomenon causes the air core to reach the inlet of the outlet pipe approximately 7 seconds earlier after the start of the liquid discharge. As a result, much more liquid mass remains in the tank. The increase in the angular velocity of the reference frame from 0.1 to 1 rad/s also causes the critical height to be reached much earlier and the remaining liquid mass to increase by 32 kg. In addition, the amount and variations of turbulent viscosity differ significantly from the semi-empirical constants, limiting their use to certain flows.
    Keywords: Two-phase flow, Transient, Vortex, Turbulent, Numerical simulation
  • آرش غفوری، اشکان غفوری*، عباس کوثری نیا، علیرضا دنه دزفولی
    در این پژوهش، تاثیر زاویه انحراف محدود جریان دوفازی در یک لوله عمودی بر تشکیل ضخامت فیلم مایع با استفاده از تکنیک ثبت و پردازش تصاویر مورد بررسی قرار گرفته است. برای ایجاد الگوی جریان حلقوی، از جریان ناهمسوی آب و هوا در سه لوله شفاف با قطرهای بین 25 تا 75 میلیمتر استفاده گردید. پس از تجزیه و تحلیل نتایج الگوی جریان حلقوی برای محدوده های مختلف سرعت ظاهری و عدد رینولدز جریان گاز و مایع، به همراه اقطار مختلف لوله، ضخامت بیشینه و کمینه فیلم مایع و نسبت آنها ارزیابی و ارایه شد. همچنین، مقادیر ضخامت معادل فیلم مایع در لوله های زاویه دار به صورت بی بعد نسبت به ضخامت یکنواخت فیلم مایع در حالت عمودی کامل ارایه شد. نتایج پژوهش حاضر نشان می دهد که با تغییر زاویه انحراف از 90 به 85 درجه، نسبت ضخامت فیلم بیشینه به ضخامت فیلم کمینه افزایش می یابد و همچنین ضخامت معادل فیلم مایع با کاهش روبرو بوده که این نتایج با تحقیقات قبلی نیز تطابق قابل قبولی دارد. همچنین آنالیز عدم قطعیت نشان می دهد که عدم قطعیت در ارزیابی تجربی ضخامت فیلم مایع حداکثر 4.9 درصد می باشد که در محدوده قابل قبول قرار دارد.
    کلید واژگان: فیلم مایع، ضخامت کمینه، ضخامت بیشینه، ضخامت معادل، جریان دوفازی
    Arash Ghafouri, Ashkan Ghafouri *, Abbas Kosarineia, Alireza Daneh-Dezfuli
    In this study, the effect of limited inclination angle on two-phase flow in a vertical pipe was investigated, focusing on the formation of liquid film thickness using image recording and processing techniques. To generate annular flow patterns, non-homogeneous air-water flow was utilized in three transparent pipes with diameters ranging from 25 to 75 millimeters. After analyzing the flow pattern results for various superficial gas and liquid velocities, Reynolds numbers, and different pipe diameters, both the maximum and minimum liquid film thicknesses were calculated and presented, along with their ratios. Additionally, the dimensionless equivalent liquid film thicknesses for inclined pipes were provided concerning the uniform film thickness in the fully vertical condition. The results indicated an increase in the ratio of maximum to minimum film thickness with a change in inclination angle from 90 to 85 degrees. Furthermore, the dimensionless equivalent liquid film thickness decreased with inclination angle, consistent with prior research findings. The uncertainty analysis revealed a maximum uncertainty of 4.9 percent in the experimental assessment of the liquid film thickness, which falls within an acceptable range.
    Keywords: Liquid film, Minimum film thickness, Maximum film thickness, equivalent thickness, Two-phase flow
  • آرش نوربخش سعداباد، فاطمه افسونی، سید امیررضا عبداللهی*، مهدی نامی، سید فرامرز رنجبر

    در این مقاله پدیده نفوذ قطره مایع داخل محیط متخلخل به کمک روش حجم سیال دوفازی مطالعه شده است. با توجه به اهمیت جریان های دو و چند فازی و دستیابی به کم ترین خطا در شبیه سازی این پدیده،مدلی برای شبیه سازی جریان دو فازی نفوذ قطره در محیط متخلخل پیشنهاد شده است، با توجه به اینکه مهم ترین نکته در شبیه سازی جریان دوفازی نفوذ قطره در محیط متخلخل انطباق با نتایج تجربی است تمرکز این پژوهش بر ارائه مدلی با خطای کم تر نسبت به دیگر روش های ارائه شده در گذشته است که دستیابی به خطای کم تر نسبت به نتایج تجربی مهم ترین نوآوری این پژوهش محسوب می شود. شبیه سازی ها در این پژوهش با روش حجم سیال انجام شده است. تاثیر تغییر متغیرهای کشش سطحی، ویسکوزیته،زاویه تماس، ویسکوزیته و نفوذپذیری و سطح گسترش قطره در محیط متخلخل بررسی شده اند. زمانی که زاویه تماس قطره 60 و 20 درجه است تغییرات سطح گسترش تقریبا یکسان می باشد. سرعت پخش و نفوذ قطره آب بدون حضور نیروی گرانش با کشش سطحی 02/0 کمتر از دو کشش سطحی دیگر 001/0 و 0072/0 است در حالی با حضور نیروی گرانش قطره آب با کشش سطحی 001/0 پخش و نفوذ بیشتری نسبت به دو حالت دیگر دارد. نتایج نشان داد که روش حجم سیال مورد استفاده در این پژوهش نسبت به روش بولتزمن شبکه ای بر پایه روش چان و شن با فیزیک مسئله مشابه در مقایسه با نتایج تجربی 9 درصد دقت مناسب تری داشته است.

    کلید واژگان: جریان دوفازی، حجم سیال، نفوذ قطره، محیط متخلخل، پیمایش قطره
    Arash Nourbakhshsadabad, Afsouni Fatemeh, Seyyed Amirreza Abdollahi *, Mahdi Nami Khalilehdeh, Seyyed Faramarz Ranjbar

    In this paper, the phenomenon of liquid drop penetration inside the porous medium is studied by the two-phase fluid volume method. Considering the importance of two-phase and multi-phase flows and achieving the least error in the simulation of this phenomenon, in this research, a model for simulating the two-phase flow of droplet penetration in porous media is proposed, the proposed model has more agreement with experimental results compared with other similar models available in literature, the improvement is the novelty of this paper. The behavior of drop penetration has been predicted by the fluid volume method. The effect of changes in surface tension, viscosity, contact angle, viscosity and permeability and drop spreading level in porous media have been investigated. When the contact angle of the drop is 60 and 20 degrees, the changes of the expansion level are almost the same. The speed of spreading and penetration of water drop without the presence of gravity with surface tension of 0.02 is less than the other two surface tensions of 0.001 and 0.0072, while with the presence of gravity, water droplet with surface tension of 0.001 spreads and penetrates more than the other two cases. The results showed that the fluid volume method used in this research was 9% more accurate than the network Boltzmann method based on the Chan and Shen method with the physics of the same problem compared to the experimental results.

    Keywords: Two-Phase Flow, Fluid Volume, Droplet Penetration, Porous Medium, Droplet
  • Hossein Abdi, Saber Yekani Motlagh, Hossein Soltanipour *
    This paper presents the Large-Eddy-Simulation (LES) of two-phase turbulent thermo-magnetic convection of ferrofluid (water-Fe3O4) within a cubic cavity. The current two-phase model considers Brownian, thermophoresis, magnetophoresis, and eddy diffusions in the dispersion of ferromagnetic particles. Two parallel electrical wires influence ferrofluid flow. The numerical computations are performed by utilizing the finite volume method for three different magnetic numbers (i.e. Mnf=0, 1.4×1010 and 1.4×1010). For all numerical calculations, particle volume fraction and Rayleigh are held constant at 0.04 and 108, respectively. Based on the heat transfer analysis, a magnetic field with a strength of 5.6×1010 enhances the Nusselt number by 16.67%. Observed increases in heat transfer can probably be attributed to the Kelvin force induced by the magnetic field, which affects the coherent structures of the flow. Using the Proper Orthogonal Decomposition (POD) method, coherent structures are extracted from velocity and pressure fluctuations. Further, the time coefficients of the first three modes are extracted for the pressure fluctuation. According to the results, the applied magnetic field reduces the cumulative energy of modes and increases the number of modes required to reconstruct a given amount of flow. The coherent structures also change from plane to spanwise roll structures with increasing magnetic number. The energy content of the first three modes decreases from 98.7% to 73% as the magnetic field increases from Mnf=0 to 1.4×1010.
    Keywords: Coherent Structure, Large-Eddy Simulation, Magnetic Nanofluid, Proper Orthogonal Decomposition, Two-Phase Flow
  • سعید ناهیدی، احسان بهروزی زاده

    در باتری جریانی Zn-Ag2O ، الکترولیت به عنوان یک ماده فعال در واکنش های الکتروشیمیایی در فاصله بسیار ناچیز بین الکترودها، جریان دارد و به دلیل جلوگیری از اتصال کوتاه بین الکترودها، معمولا از جداکننده هایی بین آن ها استفاده می گردد. در این باتری ها، گاز هیدروژن ناشی از واکنش های الکتروشیمیایی بصورت حباب از سطح کاتد به جریان الکترولیت وارد شده و جریان دوفازی تشکیل می دهد. حضور این حباب های گازی در جریان الکترولیت، علی الخصوص در فرایند های دشارژ با نرخ بالا، می تواند باعث کاهش سطح فعال الکتروشیمیایی الکترودها، افزایش مقاومت در باتری و درنتیجه کاهش ظرفیت باتری گردد. در این مقاله، به منظور رفع این مشکل، با در نظر گرفتن دو سطح مقطع متفاوت برای جدا کننده ها، نحوه تشکیل و حضور حباب های گازی بر روی سطوح الکترودی و در فاصله بین الکترودها، بصورت عددی بررسی شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که حباب های حاضر در جریان دوفازی الکترولیت ، زمان بیشتری در پشت جداکننده با سطح مقطع مربع شکل نسبت به حالت استفاده از جداکننده با سطح مقطع دایروی، در فاصله ناچیز بین الکترودها طی کرده تا از آن عبور کند. لذا این تاخیر، منجر به رسیدن دیگر حباب ها به همدیگر و درنتیجه، ترکیب شدن آن ها شده است؛ این امر با دو رویکرد مثبت و منفی در این مقاله بررسی شده است.

    کلید واژگان: باتری جریانی، جداکننده آند و کاتد، سطح فعال واکنش الکتروشیمیایی، مدل سازی سه بعدی، جریان دوفازی، حباب هیدروژن
    Saeed Nahidi, Ehsan Behroozizade

    In Zn-Ag2O flow batteries, the electrolyte as one of active substances in electrochemical reactions flows circulatory in the narrow distance between electrodes, and in order to avoid of short circuit inside the battery cells, the spacers are used between their electrodes. In these batteries, the hydrogen gas bubble due to electrochemical reactions is produced on the cathode and then released within the electrolyte flow and a two-phase current is formed. Especially at high-rate discharge processes, this event can reduce the electrochemical active surface of the electrodes, increase the ohmic resistance, and thereby, reduce in the battery capacity. In this paper in order to solve this problem, the behavior of gas bubbles on the electrodes and within the electrolyte flow and their effect on the electrochemical active surface by considering two types of cross-sectional surfaces for spacers, is studied numerically. The results shown that the gas bubbles within the two-phase electrolyte flow spent more time behind the spacers with square cross-section compared to the case of spacers with a circular cross-section at the narrow distance between the electrodes. Therefore, this delay has led to other gas bubbles reaching each other in the electrolyte flow and as a result, they are combined. This event is investigated with two positive and negative approaches in this article.

    Keywords: Zn-Ag2O Flow Battery, Spacers, Electrochemical Active Surface, 3D modeling, Two-phase Flow, Hydrogen Bubble
  • سینا علیمحمدیان، مهدی هاشم آبادی، سجاد قاسملوی، حمید پرهیزکار، جاماسب پیرکندی

    در این پژوهش به بررسی عددی ساختار جریان و انتقال حرارت دوفاز در میکروکانالهایی با قطر هیدرولیکی 0/55و 0/7میلیمتر پرداختهشده است. برای این منظور از نرم افزار فلوینت استفاده شده و برای مدلسازی تغییر فاز در این نرم افزار برنامهنویسی انجام شده است. جریانورودی به صورت بخار فوق اشباع مبرد R134Aدر شار جرمی مختلف در ورودی میکروکانال فرض شده و دیواره میکروکانال به صورت شارثابت در نظر گرفته شده است. اثر شکل هندسی سطح مقطع میکروکانال در 3هندسه سطح مقطع دایروی، مربعی و ذوزنقه در بازه شارجرمی ورودی (s 600-100 kg/ (m2بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار ارزیابی شده است. نتایج نشان میدهد که در شرایط یکسان شارجرمی ورودی و سطح مقطع میکروکانال، ضریب انتقال حرارت در میکروکانال با قطر هیدرولیکی 0/55میلیمتر در حدود %15بیشتر است.همچنین در محدوده مشخصی از شار جرمی ورودی، افت فشار در قطر هیدرولیکی 0/55میلیمتر در حدود 3برابر افت فشار در قطرهیدرولیکی 0/7میلیمتر است. در هر دو قطر هیدرولیکی 0/55و 0/7میلیمتر، میکروکانالهای مربعی، دایروی و ذوزنقه به ترتیب بیشترینضریب انتقال حرارت را داشتند

    کلید واژگان: جریان دوفازی، چگالش، میکروکانال، ساختار هندسی، ضریب انتقال حرارت، افت فشار
    Sina Alimohammadian, Mahdi Hashemabadi, Sadjad Ghasemlooy, Hamid Parhizkar, Jamasb Pirkandi

    In This research numerical investigation of two phase flow structure and heat transfer in microchannels with0.55 and 0.7 millimeter hydraulic diameter has been done. For this purpose, Ansys Fluent software has beenused and has wrote a UDF code for modeling of phase change process in this software. Inlet flow has beenassumed as super heat vapor of R134a and microchannel wall boundary condition is considered as constantheat flux. Effect of geometric cross section of microchannel in 3 cross section circular, square and trapezoidwith inlet mass flux range 100-600 𝑘𝑔/(𝑚2𝑠) on heat transfer coefficient and pressure drop has beenevaluated. Also two phase flow structure in two mentioned hydraulic diameter with same boundary conditionhas been studied. Under the same conditions of input mass flux and cross-section of the microchannel, it wasobserved that heat transfer coefficient in microchannel with 0.55 millimeter hydraulic diameter, is higherabout 15%. Also in a specific range of input mass flux, pressure drop in 0.55 millimeter hydraulic diameteris 3 times higher than 0.7 millimeter hydraulic diameter. Also in both two hydraulic diameter 0.55 and 0.7millimeter, square, circular and trapezoid microchannel have higher heat transfer coefficient in respect.

    Keywords: Two phase flow, Condensation, microchannel, Geometric shape, heat transfer coefficient, pressure drop
  • Mohammad Salimi *, Mohammad Taeibi Rahni, Abolfazl Amiri Hezaveh, Mehdi Zakyani Rodsari
    In present research, the interaction between single liquid droplet with particles inside a porous media is investigated numerically in two dimensions. The He’s model is used to simulate two phase flow and multiple relaxation time collision operator is implemented to increase numerical stability. Simulations have performed in three non-dimensional body forces of 0.000108, 0.000144, 0.000180, porosity values of 0.75, 0.8, 0.85 and Ohnesorge range of 0.19-0.76. In the range of investigated non-dimensional parameters, two distinct physics of droplet trapping and break up have observed. The related results revels that for every values of investigated non-dimensional body forces and porosity, there is a critical Ohnesorge number that droplet breaks up occurs for larger values. This critical value decreases as non-dimensional body force and porosity increases. Based on these results, a droplet trapping or break up behavioral diagram is drown with respect to the investigated density ratio, Ohnsorge, Reynolds and Capilary numbers.
    Keywords: Porous media, Pore-scale, Two-phase flow, Droplet, Lattice Boltzmann Method
  • علیرضا زنداف، قاسم حیدری نژاد*
    ویژگی مهم بیماری های تنفسی ویروسی، انتقال و انتشار سریع این ویروس ها به واسطه فرایندهای تنفسی است. در مطالعه حاضر از دینامیک سیالات محاسباتی و انتقال حرارت به منظور بررسی جریان هوا درون دستگاه تنفسی و محیط اطراف در فرایند عطسه و همچنین نفوذ و پخش قطرات حاصل از عطسه برای یک مرد 65 ساله غیرسیگاری استفاده شده است. در این مطالعه حدود یک میلیون قطره با دمای اولیه 35 درجه سانتی گراد در داخل دهان تزریق شده است که بخش عمده ای از این قطرات را قطرات کوچک با قطر 4 الی 16 میکرون تشکیل می دهند. در مطالعه حاضر از مدل آشفتگی k-ω SST به منظور بررسی جریان و از رویکرد اویلر- لاگرانژ با دیدگاه یک طرفه به منظور بررسی نیروهای وارد بر قطرات و تغییر فاز قطرات استفاده شده است. برای یک عطسه معمولی انسان با بیشینه دبی هوای 553 لیتر بر دقیقه از درون دستگاه تنفسی با دمای 35 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 95 درصد در محیطی با فشار هوای یک اتمسفر، دمای 24 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 65 درصد مشخص شده است که بیشترین میزان نفوذ قطرات متعلق به قطرات بزرگ و برابر 3 متر است؛ درحالی که بیشترین میزان پخش قطرات متعلق به قطرات کوچک و برابر 1 متر است و نتایج حاصل از تبخیر قطرات مشخص کرد که بیش از 95 درصد قطرات تزریق شده در هنگام عطسه در پایان زمان 5 ثانیه تبخیر شدند.
    کلید واژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، عطسه، ریه، انتشار ویروس، جریان دوفازی
    Alireza Zandaf, Ghassem Heidarinejad *
    The important feature of viral respiratory diseases is the rapid transmission and spread of these viruses through respiratory processes. In this study, computational fluid dynamics and heat transfer have been used for the airflow inside the human Airway and the surrounding environment, as well as the penetration and spread of droplets from sneezing for a 65-year-old non-smoking man. In the current study, about one million drops from sneezing with an initial temperature of 35 degrees Celsius were injected inside the mouth, and the majority of these drops are small drops with a diameter of 4 to 16 microns. In this study, the k-ω SST turbulence model was used to investigate the flow, and the Euler-Lagrange approach with a one-way view was used to investigate the forces acting on the droplets and also the phase change of the droplets. For a human sneeze with a maximum flow rate of 553 liters per minute through the respiratory system with a temperature of 35 degrees Celsius and a relative humidity of 95% in an environment with an air pressure of one atmosphere, a temperature of 24 degrees Celsius and a relative humidity of 65%, it was determined that the maximum amount of penetration belongs to large drops equal to 3 meters. While the highest amount of spread belongs to small drops equal to 1 meter and the results of droplet evaporation indicated that more than 95% of the droplets injected during sneezing evaporated at the end of 5 seconds.
    Keywords: computational fluid dynamics, Sneeze, Lung, Virus diffusion, two-phase flow
  • سروش یوسفی، مازیار چنگیزیان*، سید سعید بحرینیان
    جداساز فراصوت گاز - مایع یک نازل همگرا - واگرا است که میعان و تغییر فاز در سرعت های بالاتر از صوت از خصوصیات عملکرد این دستگاه می باشد. جریان سیال، انتقال جرم و حرارت در جداسازهای فراصوت به دلیل بر هم کنش پیچیده جریان فراصوت و تغییر فاز به خوبی درک نشده است. در این پژوهش، از معادله حالت گاز ویریال و یک مدل ریاضی برای پیش بینی دقیق پدیده چگالش خود به خودی با استفاده از نظریه های هسته زایی و رشد قطره استفاده شده است. شعاع متوسط قطره و توزیع فشار حاصل شده از مدل عددی به خوبی با داده های تجربی سازگار است. نتایج نشان داد با 3/5% کاهش دمای ورودی در فشار ثابت، شعاع متوسط قطره های خروجی بیش از 40% افزایش یافت. همچنین، با حدود 40% افزایش فشار ورودی در دمای ثابت، بیش ترین کسر جرمی مایع بیش از 90% افزایش یافت. بنابراین، استفاده از دمای پایین و فشار بالا در ورودی به منظور بهبود راندمان جداسازی ضروری است. همچنین، کم ترین میزان نرخ تولید آنتروپی ناشی از تغییرات دما مربوط به بیش ترین فشار و کم ترین دما بوده و کم ترین میزان نرخ تولید آنتروپی ناشی از تغییرات فشار مربوط به کم ترین دما و فشار است. محاسبه عدد بیجان نشان داد که برگشت ناپذیری تحت تاثیر اثرات اصطکاک سیال در مقایسه با انتقال حرارت غالب است.
    کلید واژگان: جداساز فراصوت، جریان دوفازی، چگالش خود به خودی، تولید آنتروپی، عدد بیجان
    Soroush Yousefi, Maziar Changizian *, Seyed Saied Bahrainian
    The gas-liquid supersonic separator is a convergent-divergent nozzle in which condensation and phase change at speeds higher than sound are the characteristics of this device. The fluid flow, mass, and heat transfer in supersonic separators are not understood well due to the complicated interaction of the supersonic flow and phase change. In this research, the virial gas equation of state and a mathematical model have been used to accurately predict the phenomenon of spontaneous condensation using theories of nucleation and droplet growth. The droplet average radius and pressure distribution obtained from the numerical model are well consistent with the experimental data. The results showed that with a 3.5% decrease in inlet temperature at a constant pressure, the average radius of the outlet droplets increased by more than 40%. Also, with about a 40% increase in inlet pressure at a constant temperature, the maximum liquid mass fraction increased by more than 90%. Therefore, the use of low temperature and high pressure at the inlet is necessary to improve the separation efficiency.Also, the lowest entropy generation rate due to temperature changes is related to the highest pressure and the lowest temperature, and the lowest entropy generation rate due to pressure changes is related to the lowest temperature and pressure.The Bejan number calculation showed that irreversibility is affected by the effects of fluid friction compared to heat transfer.
    Keywords: Supersonic separator, two-phase flow, Spontaneous condensation, Entropy generation, The Bejan number
  • A. H. Dönmez *, Z. Yumurtacı, L. Kavurmacıoğlu
    This comprehensive study focuses on the relationship between the inlet vane and wrap angles of a centrifugal pump impeller and its cavitation behavior. The objective is to propose a new design for cavitation performance enhancement of the pump by reducing the required net positive suction head (NPSHR). To render a detailed study, the variations of the mentioned angles were examined both at hub and shroud. A three-dimensional two-phase parametric computational fluid dynamics (CFD) study was conducted and variations of inlet blade and wrap angles at hub and shroud were investigated separately. After validating the experimental results with the pump model, the pump parameterization process was carried out, and pump geometry was re-defined with its geometrical properties. The characteristic curves of the parameterized pump and pump model were in agreement with each other. Numerical cavitation tests were performed and the NPSHR values of each design were calculated for four different operating conditions. Results showed that cavitation performance increase was achieved with angle variations at the best efficiency point (BEP) but, this situation led the pump to operate exposed to cavitation at high flows (HF) for some designs. Therefore, the design with the best cavitation performance increased at BEP and HF was proposed as a new design. During numerical simulations, shear stress transport (SST) turbulence model and Rayleigh–Plesset equation were used.
    Keywords: Centrifugal pump, Cavitation, Inlet vane angle, Wrap angle, Two-phase flow, CFD
  • احمد رضایی سنگتابی، علی کیانی فر*، ابراهیم علیزاده
    در این مقاله، توزیع جریان اکسیژن در یک توده پیل سوختی پلیمری به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفت. در ابتدا توده به صورت تکفاز شبیه سازی شده و نقش کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد (منیفولد ذوزنقه ای) بر بهبود توزیع جریان میان سلول های سوختی بررسی گردید. از انحراف معیار و ضریب غیریکنواختی برای اندازه گیری بدتوزیعی جریان استفاده شده است. کاهش تدریجی ارتفاع منیفولد تا 70 درصد در منیفولد ذوزنقه ای، موجب بهبود 9/6 و 4/8 درصدی انحراف معیار استاندارد و ضریب غیریکنواختی گردید. نتایج شبیه سازی دوفازی نشان داد که چگالش بخارآب موجود در اکسیژن اشباع می تواند باعث تجمع آب مایع در انتهای منیفولد شود. با گذشت زمان و بهم پیوستن قطرات کوچک تر، شعاع قطره تشکیل شده در انتهای منیفولد افزایش یافته تا زمانی که از دیوار منیفولد جدا شده و وارد سلول های انتهایی گردد. در منیفولد ذوزنقه ای، آب مایع با مقدار کمتر و فواصل زمانی کوتاه تر وارد سلول انتهایی می گردد. پیشنهاد گردید با ایجاد محفظه ای در انتهای منیفولد، آب مایع جمع آوری شده و از توده تخلیه گردد. ورود مقداری گاز اضافه به منیفولد و خروج آن از محفظه جمع آوری آب می تواند باعث هدایت آب مایع به درون محفظه گردد بدون اینکه تغییرات محسوسی در افت فشار ایجاد کند.
    کلید واژگان: توزیع جریان، پیل سوختی پلیمری، جریان دوفازی، تخلیه آب، منیفولد
    Ahmad Rezaei Sangtabi, Ali Kianifar *, Ebrahim Alizadeh
    This paper studied the oxygen flow distribution in a PEM fuel cell stack numerically. At first, the flow in the stack was simulated as a single phase, and the effect of gradual reduction of manifold height (tapered manifold) on improving the flow distribution between fuel cells was investigated. Standard deviation and non-uniformity coefficient have been used to measure the flow maldistribution. Gradual reduction of manifold height up to 70% in the tapered manifold improved standard deviation and non-uniformity coefficient by 6.9% and 8.4%, respectively. The results of the two-phase simulation showed that the condensation of water vapor in the saturated oxygen could cause the accumulation of liquid water at the end of the manifold. As the smaller droplets merged, the droplet radius formed at the end of the manifold increased until it detached from the manifold wall and entered the last cells. Less liquid water entered the last cell at shorter intervals in the tapered manifold. It was suggested that by creating a water chamber at the end of the manifold, condensed water be collected from the manifold and discharged from the stack. Increasing the mass flow at the manifold inlet and discharging the excess gas through the water collection chamber can push the liquid water into the chamber without causing significant changes in pressure drop.
    Keywords: Flow distribution, PEM fuel cell, Two-phase Flow, Water removal, Manifold
  • M. Bambhania *, N. K. Patel
    The modern fuel injectors work with ultra-high injection pressure with a micro-size nozzle, which inevitably triggers the cavitation flow inside the nozzle. The formation of vapor bubbles and their development inside the nozzle is difficult to characterize due to its highly fluctuating spatial and temporal parameters. The numerical models can predict the temporal behavior of cavitating flow with the real-size nozzle geometry, which is fairly expensive with the experiments. A systematic study has been carried out using throttle geometry to characterize the cavitation flow. The different turbulence, multiphase, and cavitation models are extensively evaluated and validated with experimental data. A combination of numerical models has been proposed to predict the cavitation flow more accurately with low computational time. The results obtained with the k-ω SST (Shear Stress Transport) turbulence model and the ZGB (Zwart-Gerber-Belamri) cavitation model are more consistent with the experimental results. The overall structure of cavitation is well captured with both the VOF (Volume of Fluid) and the Mixture multiphase models. Although, the smaller structures like bubble formation and ligament breakup are only captured with the VOF (Volume of Fluid) tuned with the sharp interface method. The effect of pressure difference on the cavitation flow has been estimated with diesel and bio-diesel fuel. The effect of nozzle conicity on cavitation phenomena has also been reported.
    Keywords: Cavitation, Fuel injection, Nozzle, Two-phase flow, CFD
  • شاهد عابدی، حسن خالقی*، رضا مداحیان
    مرسوم ترین روش شبیه سازی اسپری مایع در بستر گاز، رویکرد اویلر لاگرانژ است که در آن فاز گاز با روش اویلری و فاز مایع با روش لاگرانژی ره گیری می شود. در رژیم جریان متراکم، تاثیر فاز مایع روی فاز گاز و همچنین تاثیر قطرات بر روی یکدیگر دارای اهمیت است و منجر به وابستگی شدید معادلات فاز گاز و مایع می شود. ازنظر عددی حل وابستگی این معادلات از چالش های اصلی این روش است. در پژوهش حاضر دو رویکرد مختلف در ساختار الگوریتم سیمپل برای حل معادلات ارایه شده است. بنابراین یک برنامه کامپیوتری با زبان فرترن برای حل معادلات با رویکرد اویلر لاگرانژ توسعه داده شد. برای اعتبارسنجی و ارزیابی رویکردهای ارایه شده، مسیله اسپری سوخت دیزل حل گردید و با مقایسه نتایج تجربی و در نظر گرفتن زمان همگرایی، الگوریتم مناسب انتخاب شد. نتایج نشان داد استفاده از یک مرحله حل تقریبی معادلات فاز لاگرانژ در آغاز حلقه تکرار الگوریتم سیمپل و سپس دو مرحله تصحیح در موقعیت مناسب در داخل الگوریتم سیمپل، الگوی مناسبی برای حل پیوند چهار راهه معادلات در رویکرد اویلر لاگرانژ است.
    کلید واژگان: جریان دوفازی، اویلر لاگرانژ، شبیه سازی عددی، اسپری دیزل، الگوریتم حل عددی
    Sh. Abedi, H. Khaleghi *, R. Maddahian
    The most common method of simulating liquid spray in a gaseous environment is the Eulerian Lagrangian approach where the gas phase is solved by the Euler method and the liquid phase by the Lagrange method. In the dense regime, the effect of the liquid phase on the gas phase and also the effect of the droplets on each other are of great importance. Due to the strong coupling between the gas phase and liquid phase, numerical solution of these equations is one of the main challenges of this approach. In this study, two SIMPLE based algorithms for solving these equations are presented. To do this task, a Lagrangian-Eulerian computer code was developed for the two-phase flow equations. To evaluate the proposed approaches, the diesel fuel spray was solved and by comparing results, the appropriate algorithm was selected. The results showed solving the liquid phase equations at the beginning of the SIMPLE iteration loop and then making two corrections in the appropriate position inside the algorithm, provides a suitable method for solving governing equations of the spray with the assumption of four-way coupling in the Eulerian-Lagrangian approach.
    Keywords: Two phase flow, Euler-Lagrange, Numerical Simulation, Diesel Spray, Numerical Algorithm
  • Y. T. Cheng, J. Sun *, P. Chen, W. Y. Chen
    Particle imaging velocimetry (PIV) was used to study the near-field variation of a pyramid rough element in clear water and a liquid–solid boundary layer (thickness: 60 mm). Particles with an average diameter of 355 µm and Stokes number of 4.3 were injected into a 1:1000 mass ratio (solid particles: water) liquid–solid two-phase solution. Experiments were conducted to collect instantaneous velocity field information in the streamwise–normal direction and streamwise–spanwise direction at a Reynolds number of 8350. Then, the average velocity field and turbulence intensity of the rough element wake under single-phase and two-phase conditions were compared, and the morphology and periodicity of the shedding structure were analyzed by using proper orthogonal decomposition (POD) combined with the power spectral density function (PSD). Particles were shown to have no significant impact on the recirculation area in the streamwise–spanwise plane but did result in a reduction of the recirculation zone in the streamwise–normal plane and a 0.2h closer location of the streamline's origin to the obstacle. Along with the weakening of the upwash structure, the particle phase diminishes the velocity gradient along the span direction and turbulence intensity. Structural shedding at the top of the pyramid and near the wall occurred simultaneously, and the same shedding period was maintained. Particularly, in the first two POD modes, the energy of the shedding structure near the wall was higher than that at the obstacle tip, with a maximum energy differential of approximately 6%. The Strouhal number of the shedding structure decreased by particles from 0.217 to 0.209. The concentration distribution and degree of dispersion in the particle-laden flow illustrate different results, with lower statistics in the wake flow field.
    Keywords: Turbulence, PIV, POD, Two-phase flow, Particles
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