فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال سوم شماره 4 (زمستان 1393)
  • سال سوم شماره 4 (زمستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/11/21
  • تعداد عناوین: 6
|
  • علی عباس نژاد*، محمود نوروزی، زکیه طالبی صفحه 1
    هدف از این تحقیق بررسی عددی اندرکنش جریان ضربانی خون با شریان ویسکوالاستیک متقارن محور در درصد گرفتگی های مختلف می باشد. برای مدل سازی سیال خون و دیواره شریان، به ترتیب از مدل های غیرنیوتنی کاریو و رئولوژیکی ماکسول تعمیم یافته استفاده شده است. نوآوری این تحقیق، مدلسازی دیواره ویسکوالاستیک برای شریان و سیال غیرنیوتنی خون، به منظور مطالعه بیماری تصلب شرایین می باشد. برای بررسی صحت و اعتبار این تحقیق نتایج با مطالعات پیشین مقایسه شده و مطابقت خوبی مشاهده شده است. در این مطالعه، اثرات شدت گرفتگی روی پروفیل سرعت، توزیع فشار، تنش برشی و جابه جایی دیواره در شریان ویسکوالاستیک بررسی شده و با شریان الاستیک مقایسه شده است. افزایش شدت گرفتگی منجر به زیاد شدن طول گردابه ها، تنش برشی دیواره و شیب پروفیل سرعت در نواحی بعد از گرفتگی می شود. همچنین، برای گرفتگی های شدید در شریان ویسکوالاستیک، در مقایسه با شریان الاستیک، حداکثر مقدار پروفیل سرعت و جابه جایی شعاعی دیواره شریان به ترتیب 2 درصد رشد و 22 درصد می باشد. پیشروی بیماری تصلب شرایین سبب افزایش مدول الاستیک شده و کاهش 64 درصدی در جابه جایی شعاعی دیواره شریان را به همراه دارد. همچنین، با رشد 5 برابری مدول الاستیک، 11 درصد افزایش در اندازه سرعت و 12 درصد رشد در مقدار فشار جریان خون مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: اندرکنش سیال و سازه، شدت گرفتگی رگ، بیماری تصلب شرایین، شریان ویسکوالاستیک
  • یاسر جعفری، محمد طیبی رهنی*، آرمن آدامیان صفحه 17
    در پژوهش پیش رو، انتقال حرارت جابه جایی طبیعی نانوسیال در محیط متخلخل، با استفاده از روش شبکه بولتزمن به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هندسه انتخاب شده برای بررسی مسئله موردنظر شامل محفظه سرد خارجی و سیلندر های گرم داخلی با آرایش های تک، سه و چهار سیلندره می باشد. نقطه مشترک هندسه ها جهت مقایسه عملکرد حرارتی آنها، مساحت انتقال حرارت برابر می باشد. آرایش شبکه D2Q9 برای توابع توزیع چگالی و دما استفاده شده است. تاثیر حضور محیط متخلخل به صورت عبارت منبع وارد معادله بولتزمن تابع توزیع چگالی می شود. در واقع از مدل برینکمن- فورچیمر برای شبیه سازی محیط متخلخل استفاده شده است. صحت شبیه سازی حاضر با استفاده از نتایج با تحقیقات معتبر صحت سنجی شده است. تطابق خوب نتایج، نشان دهنده دقت بالای شبیه سازی حاضر می باشد. تاثیر اعداد رایلی، دارسی، ضریب تخلخل محیط، تعداد و آرایش سیلندرها روی عدد ناسلت دیواره سرد محفظه و عملکرد حرارتی هندسه ها بررسی شده اند. نتایج به دست آمده به خوبی رفتار جریان نانوسیال و توزیع دمای داخل محیط متخلخل را نشان می دهد. برحسب نتایج، با افزایش عدد رایلی، دارسی و ضریب تخلخل انتقال حرارت جابه جایی طبیعی افزایش می یابد. همچنین، برحسب نتایج برای انتخاب هندسه مناسب از بین سه هندسه تعریف شده برای سیلندرها، جهت انتقال حرارت بهتر باید هم زمان به رایلی و ضریب تخلخل توجه کرد.. همچنین، نتایج بیانگر افزایش انتقال حرارت با افزایش کسر حجمی نانوذرات به کار گرفته شده، می باشد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، انتقال حرارت جابه جایی طبیعی، نانوسیال، محیط متخلخل
  • امیر گودرزی، محمد مهدی دوستدار*، محسن قنبرنیا سوته صفحه 31
    امروزه شبیه سازی رایانه ای جهت تخمین عملکرد، کاهش هزینه های سرمایه ای و کاهش زمان آزمایش های تجربی به عنوان یک ابزار قوی مورد توجه قرار می گیرد. در این تحقیق، به منظور بررسی و مدل سازی عملکرد موتورهای احتراق داخلی اشتعال جرقه ای، از نرم افزار جیتی- پاور استفاده شده است. نتایج شبیه سازی عملکرد موتور نشان می دهد که توان موتور با افزایش ارتفاع تا 700و2 متر نسبت به سطح دریا به طور متوسط در دورهای مختلف 25 درصد افت می کند. برای رفع این نقیصه تجهیز موتور به پرخوران مورد توجه قرار گرفته و براساس معیار واماندگی در تنجار پرخوران مناسب انتخاب شده است. همچنین در این تحقیق، سازوکار دریچه فرار برای جلوگیری از وقوع پدیده ضربه در اثر پرخورانی مدلسازی شده است. برای اعتباردهی از نتایج تجربی استخراج شده در آزمایشگاه موتور تخصصی نویسندگان استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که پرخوران و خنککن میانی به ترتیب سبب افزایش 75 و 16 درصدی توان ترمزی میشوند. همچنین، پرخوران سبب کاهش مصرف مخصوص سوخت و افزایش بازده حجمی میشود. از طرفی نتایج تحقیق نشان می دهد که آلاینده ناکس با به کارگیری خنک کن میانی به میزان 15 درصد کاهش می یابد. از نتایج دیگر این تحقیق میتوان به کارکرد چرخه ای امنتر تنجار درصورت وجود خنک کن میانی اشاره کرد.
    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، نرم افزار جی تی پاور، پرخوران، خنک کن میانی، آزمایش تجربی
  • سپیده رشدی*، رحمان مهدیانی، مرتضی رزاقی، علی سیف الهی گیلانده، حسین اشرفی صفحه 45
    در این مقاله، به شبیه سازی آیرودینامیکی پرتابه ضدزره با سابوت و بدون سابوت پرداخته شده است. پرتابه ضدزره با سابوت به دلیل جرم کمتر، نسبت به پرتابه هم کالیبر خود، دارای سرعت دهانه بیشتر، برد بلندتر و نیز قدرت نفوذ و سرعت برخورد بالاتر نسبت به پرتابه های معمولی کالیبر کوچک است. شبیه سازی جریان اطراف دیواره های سابوت، در زوایای بازشدگی صفر و 75 درجه در سرعت مافوق صوت به صورت سه بعدی با معادله توربولانسی اسپالارت- آلماراس انجام گرفته است. برای اعتبارسنجی ضریب درگ بهصورت آزمایشگاهی در تونل باد مافوق صوت برای پرتابه های سابوتدار در زوایای بازشدگی صفر و 75 درجه بهدست آمده و با نتایج بهدستآمده از تحلیل عددی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی تطابق بسیارخوبی با نتایج تجربی از خود نشان داده است. در انتها، ضریب درگ به دست آمده از نتایج شبیه سازی در ضرایب بالستیک پرتابه ضدزره با سابوت قرار داده شد و افزایش 24 درصدی ضریب بالستیک را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سابوت، کالیبر، ضریب درگ، تونل باد
  • سهیلا عبدالهی* صفحه 57
    در این تحقیق، مشخصات آیرودینامیکی یک کپسول فضایی در رژیمهای جریانی مختلف با استفاده از ابزار آزمایشگاهی تونل باد و شبیه سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. مدل ساده شده کپسول فضایی موردنظر به صورت یک سیلندر بدون دماغه با سر پخ و ضریب باریکشوندگی 3 درنظر گرفته شده است. در مرحله اول مدل سیلندر در تونل باد سه منظوره در جریانهای محوری مادون و مافوق صوت برای زوایای حمله مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و ضرایب نیروهای آیرودینامیکی و ممان پیچشی از طریق یک بالانس 6 مولفه داده برداری شده است. در آزمایش های تونل باد از طریق تکنیک تصویربرداری شیلیرین نحوه شکل گیری شوک کمانی منفصل، موقعیت و قدرت شوک در سرعت های مختلف آشکارسازی شده است. در مرحله بعد، به منظور ارزیابی دقت روش عددی در حل این مسئله، از مدل سازی عددی برای تعیین مشخصات آیرودینامیکی مدل موردنظر استفاده شده و نتایج آن در قالب ضرایب آیرودینامیکی، آشکارسازی جریان، موقعیت و فاصله امواج شوک با نتایج آزمایش تونل باد مقایسه و دقت خوبی را نشان می دهد. نتایج نیرویی نشان می دهد که بدنه سیلندری با سر پخ و ضریب باریکشوندگی پایین دارای ضریب نیروی پسای قابل توجهی است، به نحوی که می توان از این ویژگی برای کاهش سرعت کپسول فضایی در فاز بازگشت به زمین استفاده نمود. آشکارسازی جریان نیز نشان می دهد که موقعیت و قدرت امواج ضربه ای با تغییرات سرعت تغییر نموده بهطوریکه فاصله شوک منفصل از لبه حمله سیلندر با افزایش عدد ماخ کاهش یافته و موج شوک کمانی قوی تری پدید آورده و همچنین موج ضربه ای نیز مایل تر شده است.
    کلیدواژگان: کپسول فضایی سیلندری، مشخصات آیرودینامیکی، آشکارسازی جریان، تونل باد، حل عددی
  • مهدی یادگاری، سید آرش سید شمس طالقانی* صفحه 73
    تشکیل شوک ناشی از تراکم پذیری جریان روی سطح اجسام پرنده و تداخل این شوک با لایه مرزی باعث اثرات نامطلوبی مانند افزایش پسا و جدایش جریان می شود. در گذشته روش های مختلفی برای کاهش این اثرات، از جمله مولدهای گردابه، مکش و دمش استفاده شده است. در این مقاله، به بررسی عددی استفاده از محیط متخلخل در کنترل و کاهش اثرات شوک پرداخته می شود. محیط متخلخل با مکانیزم افزایش سطح عبور جریان و با ترکیب مکش و دمش باعث کاهش اثرات شوک می شود. روش عددی در این مقاله حجم محدود، معادلات ناویر- استوکس و مدل هندسی ایرفویل NACA 0012 می باشند. حل جریان به صورت آشفته و ایستگاهی در محدوده جریان گذرصوتی انجام گرفته است. در این کار عددی به بررسی اثرات عمق، طول، شدت تخلخل و قطر ریزدانه محیط متخلخل و همچنین اثر زاویه حمله بر این روش کنترلی پرداخته شده است. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که با کاهش اثرات شوک وکاهش پسای موجی ضریب پسای کل با استفاده از محیط متخلخل حدود 20 درصد کاهش می یابد. شوک تضعیف شده به نواحی بالادست ایرفویل و ابتدای محیط متخلخل منتقل شده و عدد ماخ پشت شوک حدود 10 درصد کاهش می یابد. با کاهش اثرات تداخل شوک و لایه مرزی حباب جدایش نیز از 58 درصد وتر ایرفویل به 72 درصد منتقل می شود. کارایی این روش کنترلی به عوامل مختلفی از جمله پارامترهای هندسی بستگی دارد.
    کلیدواژگان: کنترل جریان، کنترل شوک، تداخل شوک و لایه مرزی
|
  • A. Abbas Nejad*, M. Norouzi, Z. Talebi Page 1
    The purpose of this research is to numerically investigate the interaction of pulsatile flow of blood with an axisymmetric artery in various percentages of stenosis. The Carreau non-Newtonian model and the generalized Maxwell rheological model were used to model the blood fluid and the viscoelastic wall of arterial, respectively. The innovation of the present research is modeling of viscoelastic wall for the artery and non-Newtonian fluid for blood to study atherosclerosis. The results were compared with previous reliable data to investigate the validation and accuracy of owr simulation. This showed good agreements. In this study, the effects of stenosis severity on velocity profile, pressure distribution, wall shear stress, and radial displacement have bewere analyzed for viscoelastic artery and they were compared with an elastic artery. A growth in the stenosis severity leads to the increase of the length of vortices, wall shear stress, and velocity gradient after stenosis regions. Also, for severe stenosis in viscoelastic arteies, compared to the elastic arteries, the maximum values of velocity profile and radial displacement of arterial wall increases 2 percent and decreases 22 percent, respectively. Development of atherosclerosis increases the elastic modulus and causes 64 percent reduction in radial displacement of the artery walls. Also, with growth of 5 times in the elastic modulus, a 11 percent increase in velocity magnitude and a 12 percent growth in pressure value of the blood flow were observed.
    Keywords: Fluid Structure Interaction, Stenosis Severity, Atherosclerosis, Viscoelastic Artery
  • A. Adamian, M. Taebie Rahni*, Y. Jafari Page 17
    Natural convective heat transfer of nano-fluid in porous media is present in many advanced engineering applications. In this work, this problem has been computationally simulated, using LBM. The configuration used includes a cold exterior region and hot interior cylinders with one-, two-, or three-cylinder arrangements. However, the effective area for heat transfer has been kept the same for all three cases. A D2Q9 grid has been used. for To consider the porous media, the related source term has been considered in the equation of relation density distribution function (the Brinkman-Forchheimer model has been used). Our results have been validated using previous available valid data which shows relatively close agreements. The effect of Rayleigh and Darcy numbers, porosity, and arrangements of the cylinder(s) on the Nusselt number of the cold region wall and also the heat transfer performance of the configuration have been investigated in this work. Our results closely simulate the nano-fluid behavior inside the porous media. The results show that as the Rayleigh and Darcy numbers and porosity increase, natural convective heat transfer is enhanced. In addition, as the number of cylinders increases, such heat transfer is enhanced considerably. Finally, as expected, as the nano-particle’s void fraction increases, convective heat transfer is increased.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method (LBM), Natural Convective Heat Transfer, Nano Fluids, Porous Media
  • A. Goudarzi, M.M. Doustdar*, M. Ghanbarnia Sooteh Page 31
    Nowadays, CAD/CAM simulation is considered as a strong tool to estimate performance of various systems and to reduce costs and testing time. In this study, we used GT-Power Software to model the performance of an SI engine. The results indicate that the engine power drops significantly as altitude increases. To compensate power loss, the engine is equiped with a turbocharger system. The proper turbocharger was selected with regard to the surge and choke limits of its compressor, as well as its compatibility with the engine (at mass flow rate point of view). To avoid engine knock, we used a special wastegate mechanism. Also, to reduce the temprature of the flow after compressor, we defined a proper type of intrcooler system. we used the experimental results derived in our engine lab. The results show that by using turbocharger and intercooler, the engine brake power improves. In addition, the specific fuel consumption decreases and the volumetric efficiency increases. Also, NOX emission reduction and safer cyclic performance of compressor are the effects of intercooling.
    Keywords: Internal Combustion Engine, GT, Power, Turbocharger, Intercooler, Experiment
  • S. Roshdi*, R. Razaghi, M. Razaghi, A. Seifollahi, H. Ashrafi Page 45
    Aerodynamic simulation of APDS projectile with and without sabot has been conducted here. Due to less weight of APDS projectile in comparison with the projectile, with the same caliber, APDS projectile has higher muzzle velocity, longer range, high penetration capability, and higher impact velocity. Simulation of flow around the sabot walls has been carried out in two opening degrees of zero and 75 at supersonic regime, using the 3D Spalart-Allmaras turbulence model. Problem verification has been tested, using the wind tunnel drag coefficient experimental data at two opening degrees of zero and 75 and close agreements have been obtained. The drag coefficient has been used in the ballistic coefficient calculations, wherein 24 percent improvement has been attained.
    Keywords: Sabot, Caliber, Drag Coefficient, Wind Tunnel
  • S. Abdolahi* Page 57
    In this study, aerodynamic characteristics of a circular cylinder in an axial flow have been investigated numerically and experimentally. The model has been considered as a cylinder with truncated nose and fineness ratio of 3 (length to diameter ratio of 3). The investigation involves a series of wind tunnel measurements, flow visualization, and numerical simulation. We used different Mach numbers, ranging from 0.3 to 2.4, to cover subsonic, transonic, and supersonic flows. The flow visualization through Schlieren imaging was en performed at supersonic flow to study separation bubble and shock wave formation on cylindrical body. Axial force coefficient results show that this unconventional shaped cylindrical body with truncated nose and low fineness ratio has significant drag value, which is an order of magnitude larger than most high fineness ratio and pointed nose cylindrical bodies. The results show that by increasing Mach number, the shock stand-off distance is decreased and the strength of the shock is increased. The comparison between numerical and wind tunnel test results shows good agreements with reasonable accuracy to estimate aerodynamic force coefficients and flow structure.
    Keywords: Cylindrical Model, Aerodynamic Characteristics, Flow Visualization, Wind Tunnel, Numerical Simulation
  • M. Yadegari, S.A. Seyed Shams Taleghani* Page 73
    Shock formation due to flow compressibility and its interaction with boundary layer has inappropriate effects, such as drag increase and flow separation. Many methods have been proposed for reduction of these effects, such as vortex generator, suction, and blowing. This paper numerically studies the problem of flow control for NACA0012 airfoil with porous media at transonic flow. Porous media, which combines blowing and suctionm reduces these inappropriate effects. The effects of porous media depth, length, porosity, cell diameter, and angle of attack are investigated in this study. The numerical method is finite volume and the equations are Navier-Stokes. The flow is assumed to be turbulent and stationary. The Results show that the normal shock intensity is weak and consequently the drag coefficient decreases 20 percent. The weakened shock is moved upstream and top of the porous surface region and the shock Mach number is decreased 10 percent. This passive method also postpones the separation point from 58 to 72 percent of the airfoil chord. The efficiency of this method depends on various factors, like geometric parameters.
    Keywords: Flow Control, Shock Control, Shock, Boundary Layer Interaction