فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال سوم شماره 3 (پاییز 1393)
  • سال سوم شماره 3 (پاییز 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/08/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد حججی، محمدرضا سلطانی، محمد طیبی رهنی صفحه 1
    به منظور بررسی اندرکنش جت مافوق صوت در جریان جانبی مادون صوت، مطالعات تجربی گسترده ای در تونل باد انجام شده است. در این راستا، اندرکنش مذکور با تخلیه عمودی یک جت متقارن مافوق صوت فرومنبسط از یک صفحه تخت در جریان جانبی مادون صوت تراکم پذیر فراهم شده و اثرات نسبت ضخامت لایه مرزی و نسبت فشار دینامیکی بر فشار اندازه گیری شده روی سطوح اطراف جت مورد بررسی قرار گرفته است. روش تجربی استفاده شده تپ های فشاری متداول می باشد. نتایج حاصله از اندازه گیری ها نشان می دهد که، با افزایش نسبت فشار دینامیکی، ضمن بزرگ شدن ناحیه دنباله واقع در پایین دست جت، ضریب فشار در این ناحیه نیز کاهش می یابد، درحالی که در بالادست جریان، ضریب فشار افزایش پیدا می کند. به علاوه، با افزایش نسبت ضخامت لایه مرزی، مقدار ضریب فشار در بالا دست جت کاهش یافته و بازیافت فشار در ناحیه پایین دست جت نیز سریع تر رخ می دهد.
  • مصطفی کیانی ده کیانی، فتح الله امی، برات قبادیان، غلامحسن نجفی صفحه 15
    در این مقاله، تاثیر مخلوط سوخت های بیواتانول- بنزین بر آلاینده های یک موتور اشتعال جرقه ای و چهار سیلندر به صورت تجربیمورد بررسی قرار گرفت. ابتدا سوخت بنزین خالص با درصد های مختلف بیواتانول (0، 20، 40، 60 و 85 درصد) مخلوط گردید و آلاینده های HC، CO، CO2 و NOX در سرعت های مختلف و در دو موقعیت دریچه گاز (باز بودن کامل و نیمه باز) اندازه گیری شد. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش درصد بیواتانول در مخلوط های سوخت و موقعیت قرارگیری دریچه گاز، آلاینده های CO و HC کاهش، و CO2 و NOX افزایش یافت. همچنین با افزایش سرعت موتور آلاینده های CO2 و HC روند کاهشی، و CO و NOX روند افزایشی را نشان داد. تحلیل آماری داده ها نشان داد که اثر متغیر درصد بیواتانول در مخلوط های سوخت بر آلاینده ها در سطح 5 درصد معنی دار بوده است.
    کلیدواژگان: موتور اشتعال جرقه ای، مخلوط های بیواتانول- بنزین، آلاینده های اگزوز
  • مجتبی محمدپور، جاماسب پیرکندی، محمد پورگل محمد، مهدی جهرمی صفحه 23
    در این مقاله، یک موتور توربوفن در مرحله طراحی اولیه درنظر گرفته شده و شرایط محیطی و عملکردی آن از نقطه نظر قابلیت اطمینان مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به فرض عدم دسترسی به داده های خرابی اختصاصی موتور، جهت گردآوری آنها از بانک های داده ی عمومی و تخمین های کارشناسانه استفاده شده است. بعد از تقسیم بندی سیستم موتور به زیرسیستم ها، مدل سازی قابلیت اطمینان به کمک دیاگرام های بلوکی و اعمال روش مونت کارلو انجام شده است. نتایج به دست آمده، شامل ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم و زیرسیستم ها و اهمیت قابلیت اطمینان می باشد. قابلیت اطمینان موتور در 150 ساعت پروازی به زیر 97 درصد می رسد. در ادامه، جهت ارتقای سطح قابلیت اطمینان موتور، از تخصیص قابلیت اطمینان 97 درصد برای 300 ساعت پرواز استفاده شده وپیشنهادات برای بهبود قابلیت اطمینان موتور، انجام شده است. نتایج نشان می دهد که فیلترها، پمپ ها، پره ها و دیسک های مورد استفاده در قسمت های چرخان از حساس ترین بخش های موتور می-باشند.
    کلیدواژگان: موتور توربوفن، قابلیت اطمینان، تخصیص قابلیت اطمینان، شبیه سازی مونت کارلو
  • سید عرفان سلیمی پور، علیرضا تیمورتاش صفحه 37
    در این مقاله به شبیه سازی عددی و مقایسه عملکرد دو اندازه مختلف از ساچمه های تفنگ بادی با کالیبرهای 5/4 و 5/5 میلی متر پرداخته شده است. ساچمه های مذکور تحت اثر نیروی پسا و با تغییرات پیوسته سرعت مواجه هستند و جریان ناپایا را تجربه می کنند. به منظور تحلیل عددی این مساله، معادلات ناویر- استوکس تحت شرایط ناپایای تراکم پذیر آشفته به همراه معادلات دینامیکی حرکت ساچمه به طور هم زمان در یک شبکه محاسباتی متحرک با نوشتن یک برنامه کامپیوتری حل شده اند. مدل سازی هندسی ساچمه ها، با عکس برداری دقیق از نمونه واقعی و عمل نقطه یابی، حاصل شده است. همچنین با توجه به هندسه ساچمه ها از دستگاه مختصات استوانه ای و با فرض تقارن-محوری استفاده گردیده است. شبیه سازی عددی به کاررفته، بر پایه گسسته سازی شارهای جابه جایی توسط طرح اختلاف مرکزی مرتبه دوم و استفاده از یک روش ضمنی به شیوه حجم محدود می باشد. به دلیل اهمیت پارامتر زمان در حل مساله، دقت زمانی مرتبه دوم به روش گام زمانی دوگانه مورد استفاده قرار گرفته است. سپس به منظور تایید صحت عملکرد برنامه کامپیوتری، پاسخ های حاصل با نتایج تجربی معتبر مقایسه گردیده اند. نتایج به دست آمده از این بررسی ها نشان می دهند که سرعت شلیک، جرم و اندازه ساچمه ها از عوامل تاثیر گذار بر زمان طی مسیر، افت ارتفاع و ممنتوم برخورد در یک مسافت معین می باشند.
    کلیدواژگان: ساچمه، شبکه متحرک، نیروی پسا، حل ناپایا
  • مهدی رمضانی زاده، عبدالله محمدی صفحه 51
    تعیین مشخصه ها و رفتار جریان سیال و به دست آوردن ضرایب آیرودینامیکی، جزء مسائل مهم و قابل توجه در بررسی جریان حول اجسام می باشد. در این تحقیق، اثرات شعاع لبه حمله بر رفتار جریان حول بال مثلثی با زاویه پس گرایی 50 درجه در اعداد رینولدز بین 106×50/0 الی 106×5/2 به صورت عددی مطالعه شده است. سه مدل هندسی مختلف شامل مدل دارای لبه حمله تیز و دو مدل دارای لبه حمله نیم دایره با شعاع متفاوت موردبررسی قرارگرفته است. شبیه سازی های عددی با استفاده از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ در نرم افزار فلوئنت ویرایش 14 انجام شده و صحت و دقت روش عددی به کار گرفته شده، با استفاده از نتایج تجربی موجود بررسی-شده که مطابقت خوبی را نشان می دهد. تاثیر شعاع لبه حمله روی ضرایب آیرودینامیکی، اندازه و محل گردابه ها موردبررسی قرارگرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، در یک زاویه حمله ثابت، افزایش شعاع لبه حمله بال سبب کاهش ضریب گشتاور پیچشی می شود. همچنین، اندازه و قدرت گردابه اولیه و مقادیر نیروهای برآ و پسا کاهش می یابد. هنگامی که عدد رینولدز بین 106×50/0 تا 106× 97/0 است، ضریب برآ تمایل به افزایش 6 تا 8 درصدی دارد، اما در اعداد رینولدز بزرگ تر، افزایش محسوسی در آن مشاهده نمی شود. همچنین در زاویه حمله 20 و 25 درجه، با افزایش عدد رینولدز، ضریب برآ کاهش محسوسی می یابد. در بال مثلثی دارای لبه حمله تیز، گردابه های قوی تری تشکیل می شود که منجر به ضریب برآی بزرگ تری می گردد. با گردکردن لبه حمله، به سبب تضعیف گردابه های مذکور، ضریب برآ کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بال های مثلثی، رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ، هندسه لبه حمله بال، گردابه، ضرایب آیرودینامیکی
  • محمد حسینی، علی محمد علوی نژاد صفحه 63
    در این تحقیق اثر زبری سطح و تزریق حباب بر ضریب اصطکاک پوسته ای و نیروی درگ هیدرودینامیکی در جریان تیلور-کوئت به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جریان مورد بررسی شامل دو سیلندر هم مرکز می باشد که سیلندر درونی متحرک و بیرونی ثابت است. معادلات حاکم بر جریان شامل معادلات پیوستگی، ممنتوم، معادلات اغتشاشی و معادلات توزیع حباب در جریان می باشد. این معادلات براساس روش عددی حجم محدود و با استفاده از روش گسسته سازی بالادست مرتبه دوم حل شده اند. برای مدل سازی جریان دوفازی از روش اویلری-لاگرانژی بهره برده شده است. در تمامی حالت های بررسی شده، جریان آشفته و گردابه های تیلور در فضای بین دو استوانه ظاهر شده اند. سیال هوا به عنوان فاز دوم به درون جریان تزریق شده است. محدوده رینولدزی که انتخاب شده از 104 تا 105×2 می-باشد. از یک تحقیق انجام شده به صورت تجربی برای اعتبار سنجی استفاده شده است. نتایج نشان دادند که با افزایش عدد رینولدز، ضریب اصطکاک کاهش می یابد و همچنین با کاهش زبری، نیروی درگ کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ضریب اصطکاک پوسته ای، جریان تیلور، کوئت، تزریق حباب، زبری سطح، جریان آشفته
|
  • M. Hojaji, M.R. Soltani, M. Taeibi, Rahni Page 1
    An experimental study has been performed to investigate the flow physics of an under-expanded axisymmetric supersonic jet exhausting transversely from a flat plate into a subsonic compressible cross flow. The goal was to study the effects of boundary layer thickness ratio (δ/D) and the jet to free stream dynamic pressure ratio (J) on surface pressure. The resulting measurements distinctly show that both the magnitude and the width of the positive and the negative pressure coefficient regions in front and behind the jet increase with J. In addition, the side region of the jet affects the jet plume and as J increases, the pressure coefficient decreases at this region. The data acquired upstream of the jet reveal that, with increasing δ/D, the magnitude of the positive pressure coefficient region decreases, While the recovery of the back pressure downstream of the jet moves in the vicinity of the nozzle exit.
    Keywords: Jet into Crossflow, Boundary Layer Thickness Ratio, Jet to Freestream Dynamic Pressure Ratio
  • B. Ghobadian, G. Najafi, F. Ommi, M. Kiani Dehkiani Page 15
    In this paper, the effect of bioethanol- gasoline fuel blends on exhaust emissions of a four-cylinder spark ignition (SI) engine was investigated experimentally. Pure gasoline fuel was blended with various percentages of bioethanol (0, 20, 40, 60 and 85%), and the HC, CO, CO2 and NOX exhaust emissions were measured at different engine speeds and two throttle valve positions (full throttle and 50% throttle valve).The experimental results showed that as the ratio of bioethanol fuel is increased in the blend, the CO and HC emissions are decreased but CO2 and NOX are increased at two throttle valve positions. Also when the speed of engine was increased, the HC and CO2 emissions were decreased but CO and NOX emissions were increased. The statistical analysis indicated that the effect of bioethanol percentage in fuel blends on emissions at 5% level was significant.
    Keywords: SI Engine, Bioethanol, Gasoline Blends, Exhaust Emissions
  • M. Mohammadpour, J. Pirkandi, M. Pourgolmohammad, M. Jahromi Page 23
    In this paper a double-shaft turbofan engine is considered to be in the design phase. Therefore its environmental condition and critical source of failures has been studied and the subsystems and components has been identified. Since it is in design phase, the project encounters to the lack of specified failure data. To overcome this problem, the generic data or expert judgments on the basis of environmental condition is used. Then Simulation process utilizing Reliability Block Diagrams and implementation of Monte Carlo Method has been done. The results involve reliability evaluation of system and Reliability Importance. The engine has less than 97 percent reliability in 150 flight hours. Finally a Reliability Allocation method has been utilized to improve the reliability measure to 97 percent in 300 flight hours. Results reveal that oil and fuel filters and pumps and the disks and blades of rotating subsystems are the most sensitive and critical parts of engine.
    Keywords: Turbofan Engine, Reliability, Reliability Allocation, Monte Carlo Method
  • S.E. Salimipour, A.R. Teymourtash Page 37
    In this paper the numerical simulation and operation comparison of two sizes of air gun pellets with 4.5 and 5.5 mm calibers is performed. These pellets affected by drag force and are encountered to continuous velocity variations and experience an unsteady flow. In order to solve this problem numerically, the Navier- Stokes equations in an unsteady compressible turbulent flow with the dynamical equations of pellet motion solved simultaneously in a moving computational grid by a computer code. The geometrical modeling of pellets is obtained by accurate photography of actual sample and digitization. According to pellets geometry, the axisymmetric cylindrical coordinate system is used. The numerical simulation is based on discretization of convective flaxes by second-order central difference scheme and an implicit finite volume method. Because of the time importance in solution, the second-order time accurate is applied by dual time stepping approach. Then, in order to validate the operation of computer code the results are compared with experimental data. The results obtained from this investigations show that the shoot velocity, mass and pellets size are the effective factors on trajectory time, height loss and hitting momentum at a certain distance.
    Keywords: Pellet, Moving Grid, Drag Force, Unsteady Solution
  • M. Ramezanizadeh, A. Mohammadi Page 51
    Determining characteristics and behavior of fluid flow and obtaining the aerodynamic coefficients are important and considerable tasks in investigation of flow over the bodies. In this research, leading edge radius effects on the flow behavior over a delta wing with a sweep angle of 50 degree at different Reynolds numbers between 0.5×106 and 2.5×106 are investigated numerically. Three different leading edge models including one sharp and two round (having different radius) are studied. Validation of the results is performed using available experimental results which showed good agreements. Leading edge radius effects on the aerodynamic coefficients and size and location of the vortices are investigated. Based on the obtained results, on a fixed angle of attack, increasing the wing leading edge radius reduces the moment coefficient. Also, it decreases size and strength of the preliminary vortex and magnitude of the lift and drag forces. When the Reynolds number varies Between 0.5×106 and 0.97×106, the lift coefficient tends to experience a 6 to 8 percent raise, while at higher Reynolds numbers, no considerable raisings observes. Also, at angle of attacks of 20 and 25 degrees, by increasing the Reynolds number, the lift coefficient graph experiences a noticeable reduction. At the sharp leading edge delta wing, stronger vortices generate which results higher lift coefficient. By rounding the leading edge, due to weakening the aforementioned vortices, the lift coefficient decreases.
    Keywords: Delta Wings, Large Eddy Simulation Approach, Wing Leading Edge Configuration, Vortex, Aerodynamic Coefficient
  • M. Hosseini, A.M. Alavinejad Page 63
    In this research, the effect of surface roughness and bubble injection on skin friction and hydrodynamic drag force has been numerically considered. This research is based on Taylor-Couette flow. Considered flow includes two concentric cylinders which internal cylinder is movable and external is immovable. The effective equations on the flow includes: equations of momentum, continuous, turbulent and bubble distribution. These equations are based on finite volume numerical method and have been solved by second order upwind discrete method. For modeling of two-phase flow used Euler-Lagrange method. In all of observed views, turbulent flow and Taylor vortex has been revealed between spaces of two cylinders. Air flow has been injected into the flow as the second phase. Selected Reynolds range is 104 to 2 × 105. For validation of the results an experimental study has been used. Results showed that friction coefficient will be decreased by Reynolds increasing and also, drag force will be decreased by roughness decreasing.
    Keywords: Skin Friction Coefficient, Taylor, Couette Flow, Bubble Injection, Turbulent Flow