فهرست مطالب

  • سال پنجم شماره 1 (بهار و تابستان 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/06/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پژوهشی
  • مهدی رمضانی زاده*، حسین محمدی صفحه 1
    در این تحقیق، جریان حول بال های مثلثی ساده، مرکب و الماسی به طول وتر ریشه360 میلی متر با زوایای پسگرایی به ترتیب،°50، °65/°80 و °53، با استفاده از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ و مدل زیرشبکه ای اسماگورینسکی- لیلی بررسی شده است. ضرایب آیرودینامیکی بال های مثلثی مذکور محاسبه شده و با نتایج عددی و تجربی موجود مقایسه شده که تطابق خوبی با نتایج تجربی مشاهده می شود. شرایط مرزی استفاده شده، به منظور انجام محاسبات هواصوتی به این صورت است که سرعت جریان آزاد برابر 50 متر بر ثانیه، عدد رینولدز بر پایه وتر ریشه برابر 106×2/1 و عدد ماخ 147/0 در زاویه حمله 15 درجه می باشند. نتایج صدای دریافتی از میکروفن های قرار گرفته در ناحیه دنباله بال های مورد مطالعه، به صورت چگالی طیف قدرت، فشار صوتی، تراز فشار صدا و دامنه صدا مورد بررسی قرار گرفته اند. تراز فشار صدای دریافتی توسط میکروفن قرار گرفته در فاصله 835/1 متری از نوک بال های مذکور در بازه عدد استروهال 0 الی 1 به ترتیب بین24 الی 69، 10 الی 54 و 9 الی 44 دسی بل متغیر است که از لحاظ مخفی کاری صوتی، بیان گر ارجحیت بال الماسی نسبت به دو بال دیگر می باشد.
    کلیدواژگان: پدیده هواصوتی، بال مثلثی الماسی، تراز فشار صدا، اندرکنش گردابه ها، رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ، عدد استروهال
  • راحله اخوین انصاری، فتح الله امی*، احسان موحدنژاد صفحه 17
    تحقیق پیش رو به منظور بررسی تجربی نوع شکست و میزان نفوذ جت مایع در جریان پاشش متقاطع صورت گرفته است. برای مطالعه پارامترهای مورد نظر از تکنیک شلرین استفاده شده است. این تکنیک ترکیبی از آینه های مقعر و عدسی های محدب است که در صورت وجود دوربین پر سرعت و منبع نور مناسب امکان ثبت تصاویر مفید و کاربردی وجود خواهد داشت. در نهایت، با پردازش تصاویر توسط نرم افزار می توان به اطلاعات موردنیاز دست یافت. آزمایش در دما و فشار محیط و سرعت گاز مادون صوت انجام شد. دو عامل مهم بر میزان نفوذ جت، نسبت شار مومنتوم و عدد وبر می باشند. در این تحقیق، نسبت شار مومنتوم بین 32 تا 57 و عدد وبر گاز بین 5/0 تا 1 در نظر گرفته شده اند. دو نوع شکست قابل مشاهده است: شکست ستونی و شکست سطحی. ارتباطی بین نفوذ جت با نسبت شار مومنتوم، عدد وبر، طول شکست در جهت جریان و طول شکست در راستای عمود بر جریان به دست آمده است. طبق نتایج، کاهش سرعت جریان گاز و افزایش نسبت شار مومنتوم افزایش نفوذ پذیری را در پی دارد. همچنین، شکست سطحی تولید ذرات بیشتری را نسبت به شکست ستونی به همراه دارد.
    کلیدواژگان: تکنیک شلرین، پاشش متقاطع، نسبت شار مومنتوم، عدد وبر، نفوذ عمودی
  • امیر ساغری چی، محمد جواد مغربی*، علیرضا عرب گلارچه صفحه 29
    توربین داریوس توربین بادی محور عمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعت های نوک پایین و ایجاد واماندگی دینامیکی، در اساس این توربین ها با مشکل خود راه اندازی مواجه بوده و بازدهی کم تری نسبت به توربین های بادی محور افقی دارند. در این مقاله، اثرات زاویه گام پره بر کاهش واماندگی دینامیکی این توربین بادی داریوس بررسی شده و یک سامانه تنظیم زاویه گام (با زاویه گام متغیر پره) پیشنهاد شده که می تواند دامنه و نرخ افزایش زاویه حمله در یک دور چرخش توربین را در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت تغییر داده و اثرات منفی واماندگی دینامیکی را از بین ببرد. در این مطالعه، شبیه سازی ها به صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از CFD انجام شده و برای چرخش روتور توربین از روش شبکه بندی متحرک استفاده شده است. با مقایسه پره هایی با زوایای گام ثابت مختلف (°3± و°6 ± و°9± و°12±) نتیجه گیری شد که تنظیم گام در زاویه °3-سبب به تاخیر افتادن جدایش جریان و کاهش واماندگی دینامیکی می شود. همچنین، مشاهده شد که یک توربین داریوس مجهز به زاویه گام متغیر می تواند در سرعت های نوک کم جدایش جریان را روی پره ها از بین ببرد و با به تاخیر انداختن یا حذف واماندگی دینامیکی، سبب افزایش بازدهی در طی تمامی سرعت های کاری توربین (در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت) شود.
    کلیدواژگان: توربین بادی داریوس، زاویه گام متغیر، جدایش جریان، ضریب توان
  • مجتبی سالاری، محمد طیبی رهنی*، وحید اصفهانیان صفحه 47
    در این مقاله جریان دوبعدی آرام حول دو استوانه بیضوی داخل یک کانال با آرایش های مختلف به طور عددی با استفاده از روش شبکه بولتزمن در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. برای مدل سازی شرط عدم لغزش در مرز منحنی جامد از یک شرط مرزی منحنی مرتبه دوم استفاده شده است. روش عددی به همراه شرایط مرزی به کار رفته در شبیه سازی جریان حول یک استوانه دایروی صحت سنجی شده است. طبق این نتایج، استوانه اول با توجه به موقعیتش در برابر جریان در آرایش ردیفی بیشترین مقدار نیروی پسا و در آرایش درکنارهم کمترین مقدار آن را دارد. البته، استوانه دوم به دلیل تاثیرپذیری از استوانه اول دارای رفتار پیچیده تری است. برخلاف جریان دائم که در آن بیشترین مقدار نیروی برآ در آرایش درکنارهم بر استوانه ها وارد می شود، در جریان غیردائم به دلیل ریزش گردابه ها و اثرات تداخلی ناشی از وجود گردابه ها در آرایش جابجاشده مقدار نیروی برآی بیشتری بر استوانه ها وارد می شود. در ضمن، عدد اشتروهال در آرایش ردیفی از آرایش جابجاشده بیشتر بوده و در آرایش درکنارهم ریزش گردابه مشاهده نشد.
    کلیدواژگان: استوانه بیضوی، آرایش ردیفی، آرایش جابجاشده، آرایش درکنارهم، روش شبکه بولتزمن
  • آزاده کبریایی*، حمیدرضا نصیری صفحه 65
    در این مقاله، طراحی و ساخت یک منبع نوری پرتوان پالسی جهت استفاده در تصویربرداری از ذرات به کمک روش سایه نگاری تشریح شده است. با توجه به کنتراست بالای تصاویر در روش سایه نگاری و عدم نیاز به منبع نور پرقدرت، از دیودهای نوری (LED) متعارف به جای لیزر در این منبع نوری استفاده شده. بنابراین، سامانه ساخته شده در بسیاری از مشخصات قابل مقایسه با نمونه های روش PIV می باشد. منبع نور پالسی ساخته شده حداقل پهنای پالس ns 125، فرکانس Hz 500 و حداکثر جریان عبوری A 15 را تامین می کند. جهت همزمانی پالس های نوری و زمان باز و بسته شدن شاتر دوربین، یک همزمان ساز نیز متناسب با مشخصات دوربین و منبع نور طراحی شده است. هم چنین، در این کار با استفاده از تکنیک یک فریم-چند نور امکان جایگزینی دوربین های پرسرعت با نمونه های تجاری DSLR مورد مطالعه قرار گرفته است. تصاویر گرفته شده به کمک یک دوربین معمولی (DSLR) نشان می دهد که قطرات با سرعتی در حدود m/s 30-20 و اندازه ای در حدود um 200-100 قابل شناسایی هستند.
    کلیدواژگان: تصویربرداری، سایه نگاری، سرعت سنجی، منبع نور پالسی، دیود نوری
  • مهدی محمودی، مفید گرجی صفحه 75
    عملگرهای دارای سیستم تشخیص شکست خط لوله به دلایل متعدد در مناطقی با عدم دسترسی به شبکه سراسری برق، دارای شرایط صعب العبور و یا با هدف نیاز به ایجاد شرایط پدافند غیر عامل و یا حفاظت از اکوسیستم هایی همچون رودخانه و جنگل روی خطوط انتقال نفت و گاز نصب می گردند. اثر مشخصه های قطر اوریفیس موجود در سیستم، فشار اولیه خط لوله و نرخ افت فشار ناشی از شکست خط بر اختلاف فشار طرفین شیر دیافراگمی در سیستم تشخیص شکست خط به صورت آزمایشگاهی با گاز نیتروژن بررسی شد. بیشینه اختلاف فشار طرفین شیر دیافراگمی جهت تنظیم بار اعمالی به فنر شیر 2/3 دارای اهیمت است زیرا سیال پرفشار نیتروژن در حالت آماده باش قبل از شیر 2/3 قرار دارد که با رسیدن اختلاف فشار طرفین شیر دیافراگمی به مقدار تنظیمی فنر سبب تغییر وضعیت آن و در نتیجه عملکرد عملگر می شود. با افزایش نرخ افت فشار شکست خط یا کاهش قطر اوریفیس و یا کاهش فشار اولیه خط لوله، اختلاف فشار طرفین شیر دیافراگمی (بین مخزن مرجع و خط لوله) افزایش می یابد. مقدار زمان دست یابی به اختلاف فشار بیشینه طرفین شیر دیافراگمی (معیار عملکردی عملگر) تنها به اندازه قطر اوریفیس بستگی دارد و مستقل از فشار اولیه خط لوله و افت فشار شکست است و با افزایش قطر اوریفیس، کاهش می یابد. نمودار اختلاف فشار بیشینه بر حسب نرخ افت فشار شکست برای مقادیر مختلف فشارهای اولیه خط لوله و قطرهای اوریفیس ارائه شده است که مبنای طراحی و تنظیم این نوع عملگر پرکاربرد و با اهمیت در خطوط انتقال گاز می باشد.
    کلیدواژگان: بررسی آزمایشگاهی، سیستم تشخیص شکست، عملگر شیرهای خط لوله گاز، قطر اوریفیس، نرخ افت فشار
|
  • M. Ramezanizadeh*, H. Mohammadi Page 1
    The objective of this paper is to obtain acoustical behavior of flow around 50° tailless, 8 /65° double and 53° diamond delta wing configurations, using large eddy simulation. Validation of the aerodynamic coefficients is performed using available experimental results, showing good agreements. CFD simulations were performed for 15 degree angles of attack at a Mach number of 0.147 and a Reynolds number of 1.2 million, based on the root chord root chord of the wings (is 360 mm). Acoustic measurements, such as power spectral density, acoustic pressure, sound pressure level, and sound amplitude were taken, using 3 microphones in the wake region of the mentioned wings. The amount of sound pressure level of microphone, which is placed at 1.835 meter from apex of above wings in DK Strouhal number 0 to 1 is, 24 to 69, 10 to 54 and 9 to 44. Hence, for purposes of being silence, aeroacoustics values indicate that diamond delta wing is more preferable than tailless and double delta wing.
    Keywords: Aeroacoustics, Diamond Delta Wing, Sound Pressure Level, Vortex Interactions, Large Eddy Simulation Approach, Strouhal Number
  • R. Akhavein Ansari, F. Ommi, E. Movahednejad Page 17
    An experimental study has been performed to study the nature of breakup and penetration of liquid jets injected transversely into cross gas streams. The Schlieren technique was used to study the liquid jet breakup and penetration. This technique include concave mirrors and convex lens which will be useful when used with a high speed camera and a suitable light source. The resulting images are then processed and analyzed, using a processing software for studying the effects of various parameters on spray penetration. Experiment was carried out at ambient conditions and subsonicgas flow. Liquid-to-air momentum flux ratio (q- varied from 32 to 57) and Weber number (from 0.5 to 1) were the principal liquid jet operating parameters. Two modes of breakup have been noticed: column breakup and surface breakup. A correlation has been developed to predict the jet penetration with respect to q. Decrease of cross-flow velocity and increase of gas to liquid ratio are found to increase the penetration. Moreover, surface breakup produces droplets more than column breakup.
    Keywords: Schlieren Technique, Jet-into-Cross Flow, Momentum Flux Ratio, Weber Number, Vertical Penetration
  • A. Sagharichi, M.J. Maghreb*I, A. Arabgolarcheh Page 29
    The Darrieus lift-based VAWT has been studied by many scientists due to its simplicity of design and the wind direction independency. Due to increasing angle of attack and dynamic stall at low tip speed ratios, these wind turbines have the inherent problem of self-starting inability and produce less power's compared to that of horizontal axis wind turbines. In this study, the effects of variable blade pitch angle mechanism on decreasing dynamic stall have been investigated. Finally, a pitching system (variable pitch Darrieus-type wind turbine) has been proposed, which can reduce both the blades, oscillating motion and the magnitude of the angle of attack in one revolution, compared to that of conventional VAWT. In this study, unsteady two-dimensional simulation is conducted, using CFD with moving mesh the rotating rotor. Simulation of different preset pitch angles of ±3° and ±6°¬, ±9° and ±12°, it is concluded that adjustment of pitch angle about -3°, causes a delay in flow separation and control dynamic stall. It was also observed that a variable-pitch blade turbine can suppress flow separation on its blades at low tip speed ratios. This leads to delay or elimination of dynamic stall and results in a higher efficiency during the range of turbine operation compared to that of fixed-pitch blade Darrieus turbines.
    Keywords: Darrieus Wind Turbine, Variable Pitch, Flow Separation, Power Coefficient
  • M. Salari, M. Taeibi Rahni*, V. Esfahanian Page 47
    In this paper, a two-dimensional laminar flow over two elliptical cylinders with different arrangements, confined in a channel is numerically investigated, using lattice Boltzmann method (LBM) for different Reynolds numbers. A second order curved boundary condition used for the no-slip boundary condition at the solid curved boundaries. The results were validated for flow past a single circular cylinder. According to the results, the first cylinder has maximum drag force in tandem arrangement, but it has minimum value of drag in the side-by-side configuration. Of course, the second cylinder has more complicated behavior, being in the wake of the first one. In steady flows, the lift force is maximal in the side-by-side arrangement, while in unsteady flow, it is maximal in staggered arrangement, due to vortex shedding and the dominance of wake interference effects. The Strouhal number in tandem arrangement is greater than that of staggered arrangement and no vortices is shed in side-by-side arrangement.
    Keywords: Elliptical Cylinder, Tandem Arrangement, Staggered Arrangement, Side-by Side Arrangement, Lattice Boltzmann Method (LBM)
  • A. Kebriaee*, H.R. Nasiri Page 65
    In this paper, design and production of a high power pulsating illuminator for particles imaging in shadowgraph technique is presented. Based on high contrast of shadowgraph images and no need for high power illuminator, commercial light emitted diode (LED) is used as an alternative for laser light. The designed pulsating high power light source works with minimum pulse width of 125 ns, frequency of 500 Hz, and maximum electrical current of about 15 A. A trigger compatible with camera and light source is designed for synchronizing light pulses and camera shutter. In addition, commercial DSLR camera was used for implementation of single frame-multi pulse technique with no need for high speed camera. The images recorded by a DSLR camera shows drops with velocity of about 20-30 m/s and size of about 100-200 um being captured.
    Keywords: Imaging, Shadowgraphy, Velocimetry, Pulsing Illuminator, Light Emitted Diode (LED)