جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Temperature Distribution » در نشریات گروه « مکانیک »
تکرار جستجوی کلیدواژه « Temperature Distribution » در نشریات گروه « فنی و مهندسی »-
بررسی تاثیر چینش های ورودی های هوا و سوخت بر عملکرد کوره احتراق بدون شعلههدف از این مطالعه، بررسی شرایط حاکم بر یک کوره ی احتراق بدون شعله ی سوخت گاز طبیعی است. در این مقاله با تغییر چینش و فواصل چهار ورودی متقارن هوا از ورودی سوخت مرکزی، تغییرات ایجاد شده در پارامترهای مهم احتراق بدون شعله ایجاد شده در این رژیم احتراقی بررسی می شود. از مدل مفهوم اتلاف گردابه با تصحیح ضرایب، جهت مدل سازی احتراق با سینتیک شیمیایی کاهش یافته DRM22 استفاده شده است. دو آرایش متقارن با شکل های "ضربدر" و "بعلاوه" برای به حداقل رساندن فضای مرده در کوره برای ورودی های هوا تعیین شد. حد پایین فاصله ی ورودی هوا و سوخت با توجه به محدودیت ساخت 12 میلی متر و حد بالای این فاصله در شبیه سازی، 36 میلی متر فرض شد. در هندسه پیشنهادی در این مطالعه، ضریب بازچرخانی نسبت به کوره پایه 6/2 برابر شده است. همچنین دمای بیشینه 5% و اختلاف دمای بیشینه و میانگین 77 کلوین نسبت به کوره پایه کاهش یافته است و این نشان دهنده یکنواختی دمای بهتر است. همچنین میزان بیشینه حرارت واکنش نقطه ای در کوره نسبت به کوره پایه 63% رشد داشته و نشان دهنده پتانسیل بالاتر کوره در عملیات حرارتی است. امکان تعمیم نتایج این پژوهش به کوره های صنعتی گاز طبیعی وجود دارد.کلید واژگان: احتراق بدون شعله, چینش ورودی ها, توزیع دما, چینش بعلاوه و ضربدر}Investigating the effect of arrangements of air and fuel inlets on the performance of flameless combustion furnaceThe purpose of this study is to investigate the conditions governing a flameless combustion furnace with natural gas fuel. In this article, by changing the arrangement and distances of the four symmetrical air inlets from the central fuel inlet, The concept of eddy dissipation model with coefficient correction has been used to model combustion with reduced chemical kinetics DRM22. Two symmetrical cross arrangements "X" and "+" configuration, were determined to minimize the dead space in the furnace for air inlets. Lower limit of the air and fuel inlet distance was assumed to be 12 mm and the upper limit of this distance was 36 mm in the simulation. Most of all, by examining the combustion parameters, the proposed geometry was selected for the construction of the furnace. The recirculation factor (Kv) has been increased by 2.6 times compared to the base furnace. Also, the maximum temperature has decreased by 5% and the difference between the maximum and average temperature by 77 Kelvin compared to the basic furnace, and this indicates better temperature uniformity. Also, the maximum heat of reaction of specified point in the furnace has increased by 63% compared to the base furnace and indicates the higher potential of the furnace in heat treatment. It is possible to extend results of this research to natural gas industrial furnaces.Keywords: Flameless Combustion, Inlet Configuration, Temperature Distribution, X, + Configuration}
-
در این مطالعه، شرایط حاکم بر یک کوره ی احتراق بدون شعله ی سوخت گاز طبیعی و هوا با سامانه ی بازچرخانی داخلی مجهز به بازو جهت افزایش ضریب بازچرخشی در مقیاس آزمایشگاهی بررسی خواهد شد. تاثیر تغییر زاویه ی آن بر پارامترهای احتراق بدون شعله نظیر حرارت آزاد شده، توزیع دما و ضریب بازچرخانی داخلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد با افزایش زاویه ی بازو و بازتر شدن هندسه تا 60 درجه جریان به داخل کوره بهتر هدایت می شود و حجم ناحیه ی بازچرخانی در هندسه با زاویه ی بازو 60 درجه بیشترین مقدار است. با مقایسه ی مقدار ضریب بازچرخانی در کل کوره مشاهده می شود که تاثیر اصلی آن به روی ناحیه ی بازچرخانی است که منجر به تغییرات یکنواختی دما و حرارت آزاد شده می شود. با بررسی بیشینه حرارت آزاد شده می توان نتیجه گرفت طرح هندسه با زاویه ی 30 درجه بازو بهترین هندسه ی پیشنهادی برای کاربرد های عملیات حرارتی است با بررسی نتایج دما نتیجه شد که با کمتر بودن زاویه ی بازوی سامانه (بسته تر شدن سامانه) و تجمع بیشتر جریان احتراقی درون آن، دما از 1727 کلوین (برای هندسه ی بدون بازو) به مقدار 1738 کلوین (برای زاویه ی بازو 15 درجه) افزایش می یابد.کلید واژگان: کوره ی احتراق بدون شعله, تغییر زاویه ی بازو, توزیع دما, سامانه ی بازچرخانی داخلی, ضریب بازچرخشی}In this study, the conditions governing a flameless natural gas and air combustion furnace with an internal recirculation system equipped with an arm to increase the recirculation coefficient is numerically investigated on a laboratory scale. The effect of changing its angle on parameters of flameless combustion such as released heat, temperature distribution and internal recirculation coefficient was investigated. The simulation results show that by increasing the angle of the arm and opening the geometry up to 60 degrees, the flow is better directed into the furnace, and the volume of the recirculation area is the largest in the arrangement with an arm angle of 60 degrees. By comparing the value of the recirculation coefficient in the whole furnace, it is observed that its main effect is on the recirculation area, which leads to changes in the uniformity of temperature and released heat. By examining the maximum released heat, it can be concluded that the geometry design with an arm angle of 30 degrees is the best proposed geometry for heat treatment applications. By examining the temperature results, it was concluded that as the angle of the arm of the system is lower (the system becomes more closed) and the accumulation of the combustion flow inside it is greater, The temperature increases from 1727 K (for armless geometry) to 1738 K (for arm angle of 15 degrees).Keywords: Flameless Combustion Furnace, Arm Angle Change, Temperature Distribution, Internal Recirculation System, Internal Recirculation Coefficient}
-
هدف از این مطالعه ارزیابی اثر بخشی سیستم گرمایش در گلخانه ای شیشه ای در دوره شبانه و روزانه است. در دوره روزانه با ایجاد تغییر در فشار فن ها بهترین حالت برای تامین دمای مناسب گلخانه بدست آمده است. در دوره شبانه نیز میزان تغییرات دما با باز و بسته کردن دریچه های جانبی و تغییر دمای کف سالن بررسی شده است. نتایج حاصل از مطالعه نشان میدهد با اختلاف فشار 100 پاسکال در دوره روزانه و دمای کف15 .323 کلوین با دریچه های بسته در دوره شبانه شرایط مناسب تری جهت پرورش گیاهان در خارج از فصل دارند.
کلید واژگان: گلخانه, دینامیک سیالات محاسباتی, انتقال حرارت تششعی, توزیع دما}In some places with hard winters, the heat from sunlight and stored in the soil may not be enough to heat the greenhouse. In such a situation, the additional heat needed must be provided by heating systems. The purpose of this study is to evaluate the effectiveness of the heating system in a glass greenhouse with side air vents and mechanical fans in both night and day periods. In this study, seven different greenhouse designs have been investigated in two periods, day and night. In the daily period, by changing the pressure of the fans, tried to obtain the best condition for providing the appropriate temperature in the greenhouse. Also, in this period, the effect of sunlight on the flow field and temperature changes inside the hall were also investigated. In the night period, the amount of temperature changes by opening and closing the side valves and changing the temperature of the hall floor has been studied. The results of the research show that a greenhouse with a pressure difference of 100 pascal during the day and a greenhouse with a floor temperature of 323.15 K and side vents closed at night have more suitable conditions for growing plants in the off-season.
Keywords: Greenhouse, Computational fluid dynamics, radiative heat transfer, temperature distribution} -
In this study, a numerical simulation of the full-scale train with four carriages is considered, and different fire scenarios on the subway tunnel floor are performed in terms of fire locations and heat release rate variations. The subway tunnel is longitudinally ventilated, where vertical temperature stratification and carbon monoxide (CO) are determined at the mid-line of carriages by a fire-dynamic simulator (FDS). Also, fire hazardous conditions are reported by under-ceiling sensors inside the carriages. The results show that both first and second carriages experience high temperature and CO concentration of smoke flow when the nearest fire location to the carriages is assumed with a fixed fire heat release rate of 10MW (HRR). By changing the fire location in the tunnel, the unsafe situation of the first carriage is reported for two different fire source locations.Keywords: Heat Release Rate of Fire, Fire Location, Train Carriages, temperature distribution}
-
Carbon deposition has a serious effect on the failure mechanism of solid oxide fuel cells. A comprehensive investigation based on a two-dimensional model of a solid oxide fuel cell with the detailed electrochemical model is presented to study the mechanism and effects of carbon deposition and unsteady state porosity variation. Studies of this kind can be an aid to identify the SOFC optimal working conditions and provide an approximate fuel cell lifetime. It has been revealed that, due to carbon deposition, the porosity coefficient of the fuel cell decreases. Consequently, a reduction in the amount of fuel consumption along the fuel cell and the chemical and electrochemical reaction rates are resulted which can be clearly seen in the off-gases molar ratio. The percentage of output fuel changes in the timeframe is useful information for optimizing CHP systems including fuel cells. The percentage of the output water vapor, which usually increases compared to the input, decreases by 17% at the end of the working period. Also, unreacted methane in the output of the fuel cell increased by 12%; in other words, it is wasted. The other consequence of carbon deposition reduced electrochemical and chemical reaction rates and the reduction of temperature difference along the cell. The study shows that after 145 working days, the temperature difference along the cell varies from 117 °C for the starting time to 7 °C. Also, by reducing the current density, the cell output power density decreases by 72% after 145 working days.Keywords: Solid oxide fuel cell, Carbon deposition, Porosity change, Numerical simulation, Temperature distribution}
-
در این مقاله به بررسی تاثیرات تغییر پارامترهای هندسی کانالهای جریان بر روی توزیع دما و دانسیته جریان الکتریکی و همچنین عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری پرداخته شده است. هدف، بررسی موارد مذکور با تغییر عرض و عمق کانالهای جریان و همچنین تغییر عرض شانه کانال می باشد. برای این منظور شبیه سازی عددی به صورت دو بعدی و با استفاده از معادلات بقای پتانسیل الکتریکی، قانون دارسی در محیط متخلخل، معادلات استفان-ماکسول برای انتقال جرم، معادله انرژی، معادلات الکتروترمال و معادله ولمر- باتلر، انجام شده است. نتایج حاکی از آن است که تغییر در ابعاد و فاصله بین کانالها بر روی توزیع دانسیته جریان الکتریکی، توزیع دما و همچنین عملکرد پیل سوختی غشا پلیمری تاثیرات قابل توجهی دارد. نتایج نشان می دهند که با کاهش عرض شانه و عمق کانالهای جریان و همچنین افزایش عرض کانالها، مقدار عملکرد کلی پیل افزایش یافته و حداکثر دما نیز کاهش می یابد.کلید واژگان: پیل سوختی غشا پلیمری, کانال های جریان, شبیه سازی عددی, پارامترهای هندسی کانال, توزیع دما, توزیع دانسیته جریان الکتریکی}In the present study, the effects of geometrical properties of gas flow channels on both current density and temperature distributions inside a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell are investigated. The main purpose here is to clarify the effects of the variation of width, depth, and the ribs of flow channels on the fuel cell performance. To do this, the fuel cell is numerically simulated in two dimensions. The governing equations consist of the conservation of the electrical potential, Darcy’s law as alternative to the momentum equation, Maxwell-Stefan equation for mass transport, energy conservation, and electro-thermal equations along with the Butler–Volmer equation. Numerical results indicate that the width of channels and their ribs have more sensible effects than the depth of flow channels on the current density and temperature distributions and fuel cell performance. While the maximum temperature of the cell is increased by increasing the width of the flow channels, the current density distribution and fuel cell performance can be improved. By decreasing the width of their ribs or depth of channels, the performance of the fuel cell is improved and its maximum temperature is decreased.Keywords: Polymer Electrolyte Membrane Fuel cell, Membrane, Electrodes, Current Density, temperature distribution}
-
امروزه استفاده از لیزر در جوشکاری آلیاژهای تیتانیوم، کاربردهای ویژهای در صنایع با فناوری بالا دارد. هدف از این مطالعه، استخراج مدل آماری بیانگر تاثیر تغییرات قطر پرتو لیزر و فاصله در راستای ضخامت قطعه کار بر روی دمای جوشکاری آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V میباشد. جهت استخراج این مدل، ابتدا آزمایشات مورد نیاز توسط روش تاگوچی، طراحی گردیدند و سپس با استفاده از روش المان محدود، مورد ارزیابی قرار گرفتند. استفاده روش پاسخ سطح، جهت استخراج مدل آماری بر مبنای تغییرات قطر لیزر و فاصله در راستای ضخامت قطعه کار مورد استفاده قرار گرفته است. با آنالیز واریانس بر روی نتایج، خطای مدل آماری در محدوده قابل قبول ارزیابی گردید. بر اساس نتایج ارزیابی شده، فاصله در راستای ضخامت قطعه کار و قطر پرتو لیزر به ترتیب 67/76 و 97/17 درصد بر روی دمای جوشکاری تاثیر دارند و با افزایش قطر پرتو لیزر در صورت ثابت بودن توان جوشکاری، مقدار حرارت جوشکاری کاهش چشمگیری پیدا میکند. جهت جوشکاری آلیاژ Ti6Al4V، بهترین محدوده جوشکاری قطر پرتو لیزر بین 24/0 و 2/0 میلیمتر می باشد.
کلید واژگان: جوشکاری با لیزر, آلیاژهای تیتانیوم, توزیع دما, روش المان محدود, روش پاسخ سطح}Nowadays, the use of lasers in welding titanium alloys has special applications in high-tech industries. This study aims to extract the statistical model showing the effect of changes in the diameter of laser beam diameter and distance in line thickness welding temperature. At first, For establishing this model, the required experiments were designed by the Taguchi method and then evaluated using the finite element method. The surface response method is used to extract the statistical model based on the variation of laser beam diameter and distance through the workpiece thickness. By the analysis of the variance, the statistical model error was evaluated in an acceptable range. According to the evaluated results, the influence percent of the distance along with the workpiece thickness and the laser beam diameter is 76.67 and 97 %, respectively, on the welding temperature. By increasing the diameter of the laser beam, the amount of the welding temperature is significantly reduced. For laser welding of Ti6Al4V, the best laser beam diameter is between 0.2 and 0.24mm.
Keywords: Laser welding, Titanium alloys, Temperature distribution, Finite element method, Response surface method} -
Brakes are a vital, prime, and accident preventive part of any motor vehicle. Brakes help in controlling the vehicle speed when needed by changing the kinetic energy and potential energy into thermal energy. In this work, we have found out temperature distribution, deformation distribution, equivalent stress distribution, and equivalent strain distribution by varying the number of vanes in a ventilated disc brake, considering the coupled thermal and structural field in transient conditions, and compared the results to find out the best possible design. We have considered the disc rotor’s material as grey cast iron and the disc pad’s material as carbon fiber reinforced carbon matrix. It has been found out that with an increase in the number of vanes, there is a reduction in the maximum deformation, maximum stress, and maximum strain and there is a slight increase in the maximum temperature during the whole simulation. A disc rotor with 18 vanes is found to be the best possible design among all 5 designs considered in this paper.
Keywords: Disc brake, Coupled field transient, Temperature distribution, Equivalent stress distribution, Equivalent strain distribution} -
در این پژوهش انتشار دود، توزیع دما، میدان دید، نرخ انتقال حرارت و نحوه سرایت آتش به بخش های مختلف در یک واگن قطار مسافربری تهران به اهواز پس از شروع آتش سوزی شبیه سازی شده است. معادلات حاکم در حالت ناپایا، براساس کسر جرمی فرآورده ها و سوخت مصرف نشده به صورت لحظه ای نسبت به جرم کل در واکنش حل شده اند. تاثیر پارامترهای مختلف در سناریوی آتش سوزی مطالعه و با نتایج پیشین مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که کمتر از دو دقیقه پس از شروع حریق شرایط داخل واگن از لحاظ دما، دود و میدان دید به حالت بحرانی می رسد. جهت جلوگیری از سرایت آتش به بخش های دیگر واگن، عملیات اطفاء حریق باید کمتر از چهار دقیقه پس از توقف قطار انجام گیرد. مقایسه داده ها با نتایج جون و همکاران حداکثر اختلاف دمای 6/9 و میدان دید 10 درصد را نشان میدهد.
کلید واژگان: شبیه سازی عددی, آتش سوزی, دینامیک شبیه سازی آتش, انتشار دود, توزیع دما}A fire accident of a passenger train from Tehran to Ahvaz has been numerically simulated. In this study, emission patterns, temperature distribution and the other parameters have been investigated after the start of the fire. The transient governing equations have been solved by Pyrosim software for different scenario based on mass fraction of products, unused fuel and other fire parameters. The results are compared with an actual case. The results showed that less than two minutes after the start of the fire, the conditions inside the wagon reached a critical situation in terms of temperature, smoke and visibility. To prevent the fire from spreading to other parts of the wagon, firefighting operations must be performed in less than four minutes.
Keywords: Numerical simulation, Fire scenario, Dynamic fire simulation, Smoke emission, Temperature distribution} -
تاکنون تحقیقات گسترده ای در راستای بهبود کیفیت و کاهش وزن پیشرانه پرنده های هوایی انجامشده که منجر به ابداع فن آوری های نو و ساخت موتورهای جدیدی شده است. در تمامی این تحقیقات،بررسی توزیع دما و انتقال حرارت در بدنه موتور احتراقی به منظور بررسی مشخصات و عملکرد موتورحایز اهمیت و ضروری تلقی می شود. یکی از طرح های نوآورانه، طراحی موتور دوار پره ای است که ازآن به عنوان انقلابی در صنعت موتور یاد می شود. در این مقاله به طراحی اولیه آب بندهای این موتور براساس تحلیل حرارتی پرداخته می شود. نحوه افزایش دمای هوا در اتاق احتراق بررسی و توزیع دما با دوروش تخمین مهندسی و تحلیل عددی محاسبه شده است. در تخمین مهندسی از روابط پایه انتقالحرارت جابه جایی، تشعشعی، رسانش و معادله توازن انرژی استفاده و معادلات بقای انرژی نیز ارضا وفرآیند احتراق به صورت چرخه دیزل مدل شده است. احتراق به صورت چشمه حرارتی لحاظ شده وضرایب انتقال حرارت در قالب کد رایانه ای محاسبه شده است. نتایج تحلیل عددی این مسیله با نتایجبرنامه تخمینی مقایسه و صحه گذاری شده و پوشش و جنس مناسب برای قطعات تشکیل دهنده اتاقاحتراق و نیز جنس و محل مناسب آب بندها با توجه به توزیع دما انتخاب شده است.کلید واژگان: تنش حرارتی, انتقال حرارت, توزیع دما, موتور دوار پره ای, اتاق احتراق}Extensive research has been done to improve the quality and reduce the propulsion weight of aircraft, which has led to the invention of new technologies and the construction of new engines. In all these studies, the study of temperature distribution and heat transfer in the body of the combustion engine in order to evaluate the characteristics and performance of the engine is considered important and necessary. One of the most innovative designs is the vane rotary motor design, which is considered to be a revolution in the motor industry. In this article, initial design of the seals of this engine is discussed based on thermal analysis. The method of increasing the air temperature in the combustion chamber has been investigated and the temperature distribution has been calculated by two methods of engineering estimation and numerical analysis. In engineering estimation, the basic relations of heat transfer, radiative, conduction, and energy balance equation are used, and the energy survival equations are satisfied, and the combustion process is modeled as a diesel cycle. Combustion is considered as a heat source and heat transfer coefficients are calculated in the form of computer code. The results of numerical analysis of this issue are compared and validated with the results of the estimation program and the appropriate cover and material for the components of the combustion chamber as well as the appropriate material and location of the seals are selected according to the temperature distributionKeywords: heat stress, heat transfer, Temperature distribution, Rotary vane engine, Combustion Chamber}
-
نرخ انتقال حرارت بالا به عنوان یکی از مزایای مهم رآکتورهای بستر سیال به فرآیندهای هیدرودینامیکی بستر وابسته است. در این تحقیق پارامترهای مهم هیدرودینامیکی از جمله حداقل سرعت شناوری، افت فشار، ارتفاع بستر و وضعیت بستر از نظر تشکیل حباب و رژیم جریان به صورت آزمایشگاهی و عددی بررسی گردید. مدل اویلری دو سیالی به همراه تئوری انرژی جنبشی جریان دانه ای و دو مدل درگ مختلف گیداسپا و سایملال-اوبراین در شبیه سازی عددی حاضر به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل درگ گیداسپا در حل عددی، حداقل سرعت شناوری با خطای تقریبی 8/13 درصد و ارتفاع بستر با متوسط خطای 9 درصد نسبت به کار آزمایشگاهی قابل پیش بینی است. به منظور بررسی تاثیر خصوصیات ذرات بر توزیع دمای بستر سیال های حبابی، ذرات جامد مختلف با چگالی و ضرایب پخشندگی گرمایی متفاوت مورد بررسی قرار گرفتند. در نهایت برای اثبات مزیت استفاده از رآکتورهای بستر سیال برای دریافت هوای گرم مورد نیاز در واحدهای صنعتی، توزیع دما و ارتفاع یک رآکتور بستر سیال حبابی و کانال ساده ی دما ثابت در شرایط یکسان مقایسه گردید. نتایج نشان داد که دمای هوای خروجی از یک رآکتور بستر سیال حبابی تقریبا 28 درجه سلسیوس بیشتر از کانال ساده ی مشابه است.
کلید واژگان: بستر سیال گاز-جامد, مدل دو سیالی, رفتار هیدرودینامیکی, ضریب پخش گرمایی, توزیع دما}High heat transfer rate as one of the important advantages of fluidized bed reactors is attributed to hydrodynamic mechanisms. In this research the important hydrodynamic parameters such as minimum fluidization velocity, pressure drop, bed height, bubble formation and flow regime were investigated experimentally and numerically. The two-fluid model coupled with the kinetic theory of granular flow and two different drag models of Gidaspow and Syamlal-O'Brien were applied in the present simulation. The results showed that by using the Gidaspow drag model in numerical solution, the minimum fluidization velocity with an approximate error of 13.8% and the bed height with an average error of 9% are predictable in comparison with the experiments. In order to investigate the effects of particles properties on temperature distribution of a bubbling fluidized bed, several solid particles with different densities and thermal diffusivities were investigated. Finally, to demonstrate the advantages of fluidized beds to receive the required hot air in industrial units, temperature distribution and required height of a bubbling fluidized bed reactor were compared with a similar constant surface temperature simple channel. The results showed that the outlet air temperature of a bubbling fluidized bed is about 28 degrees Celsius higher than a similar simple channel.
Keywords: Gas-Solid Fluidized Bed, Two-Fluid Model, Hydrodynamic Behavior, Thermal Diffusivity Coefficient, Temperature Distribution} -
به دلیل کاربرد گسترده پوسته های مخروطی ساندویچی در صنایع نوین، بررسی رفتار مکانیکی این سازه ها امری ضروریست. در این تحقیق، برای اولین بار، با در نظر گرفتن انعطاف پذیری هسته در تیوری مرتبه بالای پوسته های ساندویچی، رفتار کمانشی پوسته ساندویچی مخروطی ناقص که شامل هسته هدفمند متخلخل و رویه های همگن است، در توزیع دماهای مختلف بررسی می شود. از مواد با خواص وابسته به دما در هسته و رویه ها و برای مدلسازی تغییر تدریجی خواص مواد هدفمند از قانون توانی که با در نظر گرفتن دو مدل توزیع تخلخل اصلاح می شود، استفاده می گردد. به کمک اصل مینیمم انرژی پتانسیل و در نظر گرفتن تنش های درون صفحه ای هسته و رویه ها و کرنش غیرخطی ون کارمن هم برای تنش مکانیکی و هم تنش حرارتی، معادلات تعادل سازه در معرض بار فشاری درون صفحه ای محوری بدست می آیند. از روش گلرکین برای حل معادلات در شرایط تکیه گاهی ساده، دو سر گیردار و گیردار-آزاد بهره برده می شود. برای بررسی اثر تغییر دما در سازه، توزیع دما به صورت یکنواخت، خطی و غیرخطی در نظر گرفته می شود. برای صحت سنجی، نتایج تحلیل کار حاضر در حالات خاص با مقالات دیگر و همچنین با نتایج بدست آمده از نرم افزار آباکوس مقایسه می شود. تغییرات بار بحرانی بی بعد نسبت به تغییرات هندسی سازه، تغییرات دما، خواص مواد و تخلخل بررسی خواهد شد.کلید واژگان: تئوری مرتبه بالای پوسته ساندویچی, ساندویچ مخروطی, هسته هدفمند, تخلخل, توزیع حرارت}Due to wide application of conical sandwich shells in the modern industries, it is nessesary to investigate the mechanical behavior of theses structures. In this paper, for the first time, by considering the flexibility of the core in the high order theory of sandwich shells, the the buckling behavior of the truncated conical sandwich shells which include a temperature dependent porous FG core and two temperature dependent homogeneous face sheets are investigated in various thermal conditions. The power law rule which modified by considering the two types of porosity volume fractions are applied to model the gradually variation of functionally graded materials. By applying the principle of minimum potential energy, considering the in-plane stresses in the core and faces, and nonlinear von-karman strains for both mechanical and thermal stresses, the governing equations are obtained under the axial in-plane compressive loads. A Galerkin procedure are used to solve the equations in a simply supported boundary condition. Uniform, linear and nonlinear temperature distributions are used to model the effect of the temperature changing in the sandwich shell. To verify the results of these work, they are compared with FEM results obtained by Abaqus software and for special cases with the results in literature. Critical load variations are surveyed versus the temperature changing, geometrical effects, porosities, and some others in the numerical examples.Keywords: High order sandwich shell theory, Conical sandwich, FG core, POROSITY, temperature distribution}
-
This research presents temperature distribution and thermal strain of functionally graded material cylinders with varying thickness and temperature-dependency properties that are subjected to heat fluxes in their inner and outer layers. The heterogeneous distribution of properties is modeled as a power function. Using first-order temperature theory and the energy method, governing equations are extracted. The system of governing differential equations is a system of nonlinear differential equations with variable coefficients, which are solved by using the analytical method of the matched asymptotic expansion of the perturbations technique. Results obtained from temperature distribution, heat flux, and thermal strain for different heterogeneous constants and temperature-dependency properties are discussed. They show that heterogeneity has a significant impact on the temperature field and thermal strain inside functionally graded cylinders. Moreover, it is observed that heterogeneity has no impact on the direction of heat flux vector inside the body; however, any changes in heterogeneity would change the magnitude of heat flux. The results obtained from the analytical method were compared with those of previous studies and FEM, which showed good agreement.Keywords: analytical solution, Temperature distribution, Thermal Strain, Cylinders with Varying Thickness, Temperature-Dependent Properties, Functionally graded Material (FGM), First-Order Temperature Theory (FTT), Perturbation Technique}
-
نشریه مهندسی مکانیک مدرس، سال بیستم شماره 7 (تیر 1399)، صص 1911 -1922
محفظه احتراق، قلب تپنده توربین های گازی است و تاثیر مستقیم روی آلایندگی و راندمان آنها دارد. با توجه به شرایط پیچیده حاکم بر جریان در محفظه احتراق به علت اثرات متعدد توربولانس و اختلاط جریان ها و همچنین رفتار شعله های آشفته، پیش بینی عملکرد این گونه محفظه ها امری بسیار پیچیده و عملا غیرممکن است. بدین سبب نیاز به انجام آزمون های تجربی به منظور شناسایی رفتار حاکم بر محفظه، امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. در این پژوهش یک محفظه استوانه ای شکل با استفاده از سوخت گاز مایع در شرایط اتمسفریک به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا محدوده پایداری آن سپس توزیع دمای داخل محفظه و خروجی آن در 6 نقطه کاری، به دست آمد و رفتار شعله مورد بررسی قرار گرفت. همچنین میزان آلایندگی خروجی محفظه نیز در دبی ها و نسبت هم ارزی های متعدد به دست آمد. ملاحظه می شود در دبی هوای ثابت با افزایش دبی سوخت (یا به عبارتی با افزایش نسبت هم ارزی)، شعله به سمت خروجی محفظه حرکت می کند و در نهایت از محفظه بیرون می رود. همچنین با مشاهده آلاینده های خروجی می توان نتیجه گرفت که در دبی سوخت ثابت، با افزایش دبی هوا، میزان آلاینده CO افزایش و NOx کاهش می یابد.
کلید واژگان: محفظه احتراق استوانه ای, محدوده پایداری, توزیع دما, آلایندگی, سوخت گاز مایع, میکروتوربین}Combustion chamber has a crucial role in gas turbines and has a significant effect on the pollution and efficiency of them. Due to the complicated flow in combustion chambers because of high turbulence intensity, flow mixing, and flame behavior, prediction of the performance of such chambers is very complicated. There is a vital need for experimental investigations to study and understand the flame behavior in combustors. This experimental study was performed using a can type combustion chamber and LPG fuel at atmospheric conditions. First, stability curve, temperature distribution in the combustion chamber, and its exit plane in 6 flow conditions and then flow behavior were evaluated. The pollution at the outlet was obtained in different conditions and equivalence ratios. The results show that the flame tends to go downstream of the combustion chamber when the fuel mass flow rate increases (or in other words, by increasing the equivalence ratio) in constant air mass flow rate and finally exits from the chamber. By increasing the air mass flow rate in constant fuel mass flow rate, CO pollution is increased, and NOx pollution is decreased.
Keywords: Can Type Combustion Chamber, Stability Curve, Temperature Distribution, Pollution, LPG Fuel, Microturbine} -
Propane combustion in a trapped vortex combustor (TVC) is characterized via large eddy simulation coupled with filtered mass density function. A computational algorithm based on high order finite difference (FD) schemes, is employed to solve the Eulerian filtered compressible Navier-Stokes equations. In contrast, a Lagrangian Monte-Carlo solver based on the filtered mass density function is invoked to describe the scalar field. The impact of injection strategy on temperature distribution and flame structure in a planar single-cavity TVC is investigated. A fuel jet and an air jet are injected directly into the cavity from the forebody and the afterbody, respectively. Different injection schemes are contemplated by altering fuel and air jet locations representing the different flow and flame structures. The temperature distribution, along with cross-sectional averaged temperature and flame structure, are compared for fuel/air injection strategies. The temperature field reveals that configurations in which both air and fuel jets are located at the cavity-walls midpoint or adjacent to the cavity inferior wall, lead to a more uniform temperature distribution and lower maximum temperature with the latter configuration performing slightly better. While, the former configuration provides the closest cross-sectional averaged temperature to the adiabatic flame temperature. The reaction rate distributions show that the configurations mentioned above lead to a more contained flame, chiefly due to more efficient fuel-air mixing at lower regions of the cavity.Keywords: Trapped Vortex Combustor, Large Eddy Simulation, temperature distribution, Flame Structure}
-
این مقاله به بررسی گازسازی مازوت پالایشگاه تهران با عامل گازکننده هوا می پردازد. در ابتدا گازسازی مازوت با رویکرد ترمودینامیکی تعادلی مدل سازی شده و سپس به صورت تجربی، عملکرد دمایی یک گازساز جریان حامل مطالعه شده است. بدین منظور یک مجموعه گازسازی سوخت نفتی سنگین با ظرفیت 7 کیلوگرم بر ساعت طراحی و ساخته شد. مشخصات فیزیکی-شیمیایی این سوخت نفتی سنگین از طریق آزمایشگاهی تعیین گردید. در یک مطالعه پارامتریک به کمک مدل تعادلی در نرم افزار Aspen plus برای شرایط پایدار، اثر نسبت هم ارزی بر شاخص های عملکردی در گازسازی شامل ترکیبات گاز سنتزی، ارزش حرارتی و دمای گازسازی بررسی شد. توزیع درجه حرارت درون گازساز و مصرف کربن جامد سوخت نفتی سنگین، عوامل موثری در تولید گاز سنتزی و عملکرد بهینه گازسازی می باشند. در مطالعه تجربی، دمای گازسازی در نقاط مختلف گازساز اندازه گیری شده است. نتایج مدل سازی نشان می دهند که مقادیر CO، H2 و HHV در نسبت هم ارزی برابر 39/0 بیشینه بوده که منطبق با مصرف کامل کربن جامد است. با افزایش نسبت هم ارزی، دمای گازسازی زیاد شده که این منطبق بر نتایج تجربی نیز می باشد. مقایسه نتایج مدل سازی و تجربی نشان می دهد که ضمن هماهنگی روند تغییرات دمای گازسازی، اختلاف دماهای تجربی و مدل سازی با افزایش نسبت هم ارزی کاسته می شود؛ همچنین پس از یک فاصله کوتاه از نوک انژکتور، درجه حرارت در طول گازساز با نرخ ثابتی کاهش می یابد. در نهایت، به منظور عملکرد بهینه گازسازی سوخت نفتی سنگین، یک تناسب بین طول گازساز و نسبت هم ارزی بر اساس پیشرفت یکی از واکنش های اساسی در گازسازی ارایه شده است.کلید واژگان: سوخت نفتی سنگین, نسبت هم ارزی, توزیع درجه حرارت, ترکیبات گاز سنتزی, طول گازساز}In this paper, air gasification of Tehran’s refinery Mazut is investigated. First, Mazut gasification is modeled by the equilibrium method and then, the thermal operating of an entrained flow gasifier is studied experimentally. An entrained flow gasifier is designed and manufactured for 7 kg/h flow rate of heavy fuel oil. The physical/chemical properties of this heavy fuel oil are determined via standard laboratory experiments. In Aspen plus, a parametric study is conducted by the equilibrium model in order to investigate the effects of equivalence ratio on syngas composition, gasification temperature, and higher heating value for the steady-state condition. Temperature distribution along the gasifier and the solid carbon consumption are effective parameters on syngas composition and gasification performance. In an experiment, the gasification temperature is measured at different locations of a gasifier. The modeling results show that the values of H2, CO, and HHV have a maximum which is accompanied with complete consumption of solid carbon at equivalence ratio 0.39. By increasing equivalence ratio, gasification temperature increases which are supported by experimental results. The comparison of modeling and experimental result shows that difference between model and experimental temperature increases by increasing equivalence ratio. Also, after a short distance from the injector, the temperature is decreased along the gasifier with a constant rate. Finally, in order to provide the optimum gasification operation, the proportion between an appropriate gasifier length and operating equivalence ratio is presented based on one of the gasification reaction.Keywords: heavy fuel oil, Equivalence ratio, temperature distribution, syngas composition, gasifier length}
-
پیل سوختی یک مبدل انرژی الکتروشیمیایی است که به صورت مستقیم انرژی شیمیایی سوخت را به جریان برق مستقیم و حرارت تبدیل می نماید. مدیریت حرارتی و مدیریت آب دو چالش اساسی در طراحی و افزایش بازده پیل های سوختی پلیمری به شمار می آیند، که به صورت ذاتی با یکدیگر مرتبط هستند. در مقاله ی حاضر، با ساخت پیل سوختی پلیمری و آزمونه های آزمایشگاهی در شرایط مختلف به تحلیلی درباره نحوه ی توزیع دما در پیل پرداخته می شود. با بررسی توزیع دما، ضمن دستیابی به ارتباط تولید توان و توزیع حرارت، پارامترهای حرارتی (شامل توزیع دما ، محدوه حداکثر و حداقل دما) استخراج می شود. جنبه ی نوآوری این مقاله دستیابی به درک صحیحی از توزیع دما در پیل سوختی غشا پلیمری در شرایط عملیاتی مختلف است. همچنین توزیع دما در حالت های عملیاتی انتها باز و انتها بسته در فشار و استوکیومتری های مختلف بررسی شده است. بررسی نتایج دوربین حرارتی در سطح کاتد سل شفاف نشان می دهد که با تغییر شرایط بهره برداری پیل سوختی، تمرکز حرارت در سطح آن نیز تغییر می کند. وقتی بهره برداری پیل سوختی از حالت انتها باز به حالت انتها بسته تغییر کند بیشینه دمای سطح از بخش خروجی به بخش ورودی جابجا می شود. و با افزایش فشار، اهمیت کنترل بدتوزیعی و طراحی سیستم خنک کاری مناسب، بیشتر می شود.
کلید واژگان: تصویربرداری حرارتی, پیل سوختی غشا پلیمری, توزیع دما, شرایط عملیاتی, حالت انتها بسته}The fuel cell is an electrochemical energy exchanger that directly converts the chemical energy into direct current and heat. Thermal management and water management are two major challenges in designing and efficiency of polymer fuel cells, which are inherent in each other. In this paper, by manufacture PEM fuel cell and test under different conditions, an analysis will be made of how the temperature is distributed in the full cell. By studding this temperature distribution, the relationship between power generation and heat distribution, thermal parameters (temperature distribution, maximum and minimum temperature) are extracted. The innovation aspect of this paper is to achieve an understanding of the distribution of temperature in polymeric fuel cell under different operating conditions. Also, the temperature distribution has been investigated in open-end and dead-end operating modes in different pressures and stoichiometries. When the fuel cell is changed from the open-end to the dead end mode, the maximum temperature changed from the outlet section in to the input section. By increasing pressure, the importance of maldistribution control and design of a suitable cooling system will increase.
Keywords: Thermal Imaging, Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, temperature distribution, Operating Conditions, Dead End Mode} -
در مقاله حاضر به بررسی توزیع فشار و دما روی سطح جسم میانی نازل آیرواسپایک در نسبتهای فشار مختلف پرداخته شده است. برای تجزیه معادلات حاکم بر جریان آشفته از روش حجم محدود با مدلهای توربولانسی مختلف استفاده شده است. با مقایسه نتایج با داده های تجربی موجود، مدل SST k-ω برای شبیه سازی جربان آشفته انتخاب شده است. طول ناحیه چرخشی، تغییر دما در نقاط دمای بیشینه و کمینه، تغییرات دما و فشار در ناحیه چرخشی و امکان پیش بینی نقطه جدایش و ضمیمه شدن بوسیله نمودار توزیع فشار و دما بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش نسبت فشار نقطه های جدایش، ضمیمه شدن و ناحیه چرخشی به طرف پایین-دست حرکت می کنند و همزمان طول ناحیه چرخشی نیز افزایش می یابد. همچنین مقدار دما در نقاط دمای بیشینه و کمینه تقریبا تغییر نمی کند ولی مقدار فشار بیشینه و کمینه کاهش پیدا می کنند. یکی دیگر از نتایج مهم تقریب خوب پیش بینی نقطه ضمیمه شدن توسط نمودار دما در نقطه دمای بیشینه می باشد به طوری که نقطه ضمیمه شدن همان مکانی می باشد که دما بیشینه می باشد.کلید واژگان: لایه مرزی آشفته, توزیع فشار, توزیع دما, جدایش ناشی از شوک, نازل آئرواسپایک}In this paper, the pressure and temperature distributions over the ramp of an Aerospike nozzle in different pressure ratios are presented. Governing equations of the turbulent flow have been solved using the finite volume method and different turbulence models. By comparing the obtained results with available experimental data, SST k-ω model has been selected for numerical simulations. In this study, the length of the recirculation zone, the temperature, and pressure variations within the recirculation zone and locations of the separation and reattachment points have been investigated in detail. Results show that the increase in the pressure ratio can move separation, reattachment points, and recirculation zone to downstream of the flow and also increase the length of the recirculation zone simultaneously. The maximum and minimum temperatures did not change but the maximum and minimum pressures reduced. Also, the results show that the reattachment point has the maximum temperature of the flow and this maximum temperature point can be adopted as the reattachment point.Keywords: Turbulent boundary layer, Pressure distribution, Temperature distribution, Shock Separation, Aerospike Nozzle}
-
در پژوهش حاضر با استفاده از کد اجزاء محدود ABAQUS 2017 و بکارگیری زیر برنامه DFLUX به تحلیل عددی سه بعدی جوشکاری لیزری در حالت هندسی روی هم دو آلیاژ غیر هم جنس آلومینیومی AA6061 و AA5086 پرداخته شده است. تاثیر قرارگیری آلیاژ سخت تر و نرم تر در قسمت فوقانی و تحتانی جوش در ضخامت های 1 و 5/1 میلیمتری دو قطعه بر مواردی همچون: توزیع حرارتی ، وسعت مناطق مختلف جوش و تنش پسماند ناشی از جوشکاری لیزری مطالعه و بررسی شده است. در مجموع و بر اساس مساله 8 وضعیت جهت شبیه سازی آماده شد. بر اساس نتایج بدست آمده نمونه A4 پایین ترین اختلاف دما بیشینه بین قسمت فوقانی و تحتانی را در بین همه حالات داراست که این اختلاف کم تر به دلیل قرارگیری فلز سخت تر و با ضخامت کم تر در قسمت فوقانی اتصال می باشد. در همه حالات مورد بررسی فارغ از موقعیت قرارگیری در بخش فوقانی و یا تحتانی، تنش پسماند طولی بزرگ تر در بخش آلیاژ سخت تر، آلیاژ AA6061 روی خواهد داد. همچنین بر اساس نتایج بدست آمده، در همه حالات بیشینه تنش پسماند طولی ایجاد شده در حدود مقدار تنش تسلیم آلیاژ سخت تر می باشد. بهترین حالت از نظر سطح تنش پسماند طولی σzz در قطعه کار به ترتیب مربوط به وضعیت های A1 و B1 است زیرا هم سطح تنش پسماند کششی پایین تری را تجربه می نمایند و هم میزان اختلاف تنش در دو ناحیه فوقانی و تحتانی این نمونه ها اختلاف پایین تری با یکدیگر دارد.کلید واژگان: جوشکاری لیزر, آلیاژ آلومینیوم, مدلسازی عددی جوش, توزیع دما, تنش پسماند جوش}In the present study, using the ABAQUS 2017 finite element code and using the DFLUX subroutine, a 3D numerical analysis of laser welding in the lap joint of AA6061 and AA5086 aluminum alloys was carried out. The effect of the position of a harder and softer alloy on the upper and lower parts of the weld in two different thicknesses of the two parts was studied on such cases as: thermal distribution, the width of the different welding regions and the residual stress caused by laser welding. In total, and based on the input conditions of the problem, 8 states were prepared for simulation. Based on the results, the A4 sample has the lowest maximum temperature difference between the upper and lower parts in all of these states, which is due to the presence of harder metal with lower thickness in the upper part of the joint. In all cases, regardless of the position of the upper or lower parts, the higher longitudinal residual stresses will occur in the harder part, the AA6061 alloy, and in all states the maximum longitudinal residual stress formed over the yield stress of the harder alloy. Regarding the level of σzz in the workpiece, the best conditions are, respectively, A1 and B1, because they also experience lower residual stresses levels, and the difference in residual stress between the two upper and lower regions of these specimens is lower.Keywords: Laser welding, ALUMINUM ALLOY, Numerical Modeling of Welding, temperature distribution, Residual stress of welding}
-
علاوه بر ارتباط گرمائی با محیط، خواص متغیر جریانها و هدایت گرمائی طولی در دیوارهها، کارایی مبادلهکنهای گرمائی سهجریانی به شدت متاثر از پارامترهای هندسی و طراحی میباشد. پارامترهای هندسی، طول و قطر لولههای مبادلهکن و پارامترهای طراحی از قبیل، دمای محیط و دبی هر یک از جریانها میباشد. در این مقاله تاثیر پارامترهای هندسی و طراحی بر توزیع دما و کارایی مبادلهکنهای سهجریانی با سه ارتباط گرمائی، مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر جریانها با در نظر گرفتن ارتباط گرمائی با محیط و خواص متغیر جریانها، استخراج و بر مبنای قانون اول ترمودینامیک و به روش تحلیلی، حل میشوند. سرمایش جریان گرم و گرمایش جریان سرد، دو هدف از بکارگیری مبادلهکن به منظور بررسی کارایی، میباشند. تاثیر نفوذ حرارت از محیط، افزایش دمای جریان سرد است، که منجر به افزایش جزئی در پروفیل دمایی گرم میشود، که به افزایش کارایی سرد و کاهش کارایی گرم میانجامد. افزایش دمای محیط، موجب تقویت تاثیرات ناشی از نفوذ حرارت از محیط میشود. افزایش قطر لوله بیرونی مبدل که در آن جریان سرد در جریان است و در تماس حرارتی با محیط قرار دارد موجب فاصله دمایی جریان گرم و سرد در هر مقطع عمود بر جریان میشود و به کاهش هر دو کارایی گرم و سرد میانجامد. افزایش دبی جرمی سیال سرد به افزایش کارایی گرم و کاهش کارایی سرد منجر میشود. در اثر افزایش دبی جرمی جریان گرم، هر دو کارایی گرم و سرد مبدل افزایش مییابد.
کلید واژگان: مبادلهکن سهجریانی, توزیع دما, کارایی گرمائی, تبادل گرما, خواص متغیر سیال}In addition to variable properties of fluids, heat interaction with ambient, and axial wall conduction, the temperature distribution of a three-fluid heat exchanger, is strongly affected by Geometric and design parameters. Geometric parameters such as exchanger length and tube diameter and design parameters are fluid flow rate and ambient temperature. In this study, the effect of geometric and design parameters on the temperature distribution and effectiveness of a three-fluid heat exchanger with three thermal communication have been investigated. The governing equations on the flow, are simulated considering heat-in-leak to the cold fluid and variable properties of the fluids, and are solved based on the first law of thermodynamics and analytical methods. Cooling the hot fluid and heating the cold fluid, have been considered as the objective of the three-flow heat exchanger, in order to effectiveness investigation. The effect of ambient heat in leak is to increase the cold fluid temperature, leading to a little lift on hot fluid temperature profile, will result in an enhancement in the cold effectiveness and a reduction on hot effectiveness. Increasing ambient temperature, enhances the effects of heat in leak from ambient. An increase in the diameter of outer tube, Where the cold fluid is flowing and is in contact with the ambient, makes the hot and cold temperatures become farther apart in each cross-section, and decreases the hot and cold effectiveness. An increase in the flow rate of the cold fluid, results in a higher hot effectiveness and reduces the cold effectiveness. Due to An increase in the hot flow rate, both the hot and cold effectiveness are enhanced.
Keywords: Three-fluid heat exchanger, Temperature distribution, Effectiveness, Thermal interaction, variable properties of fluid}
- 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.