فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال ششم شماره 2 (پاییز و زمستان 1396)
  • سال ششم شماره 2 (پاییز و زمستان 1396)
  • 78 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1396/12/28
  • تعداد عناوین: 6
|
  • بررسی تجربی مشخصه های عملکردی انژکتور فشاری- پیچشی سوخت سنگین
    حجت قاسمی، پوریا میکانیکی، سید محمدعلی نجفی صفحات 1-14
    در این پژوهش یک مدل از انژکتورهای فشاری- پیچشی طراحی و ساخته شده است. مشخصه های عملکردی انژکتور مورد مطالعه قرار گرفته است. این پژوهش به مطالعه تاثیر فشار و لزجت بر مشخصه های عملکردی انژکتور می پردازد. این موارد شامل دبی، ضریب تخلیه، طول شکست، زاویه مخروط، توزیع فضایی پاشش و میانگین قطر قطرات مورد مطالعه قرار گرفتند و تغییرات آنها بصورت تابعی از عدد رینولدز و وبر انژکتور بیان شده است. از مازوت و آب که دارای اختلاف ویسکوزیته زیادی هستند به عنوان سیال عامل استفاده شده است. انجام تمامی آزمایش ها در شرایط استاندارد اتمسفریک می باشد. تصویربرداری از میدان پاشش با استفاده از روش عکس برداری سریع و از روش نوردهی پس زمینه استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش فشار باعث افزایش دبی می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش رینولدز، زاویه مخروطی در ابتدا افزایش می یابد و پس از آنکه جریان کاملا توسعه یافته شد زاویه پاشش ثابت باقی می ماند. برای مازوت از رینولدز 265 به بعد و برای آب از 104×7.5 به بعد زاویه پاشش ثابت است. همچنین نتایج نشان میدهد که طول شکست رفتار مشابه داشته و با افزایش وبر در ابتدا طول شکست کاهش یافته و بعد ثابت باقی می ماند. ابتدا با افزایش وبر برای مازوت تا 50 و برای آب تا 170 کاهش می یابد و با توسعه کامل جریان طول شکست ثابت می ماند. نتایج نشان می دهند ضریب تخلیه تنها به شکل هندسی انژکتور وابسته نبوده و به نوع سیال و رینولدز وابسته است. ضریب تخلیه با افزایش رینولدز برای مازوت تا 200 و برای آب تا 104× 5 افزایش یافته و سپس ثابت باقی می ماند. اندازه گیری توزیع فضایی عملکرد انژکتور را در جهت ایجاد اسپری به صورت یک مخروط توخالی تصدیق می کند.
    کلیدواژگان: اتمیزاسیون، اسپری، انژکتور فشاری، پیچشی، زاویه پاشش، طول شکست، مازوت
  • محمد همت اسفه، علی اکبر عباسیان آرانی *، سعید اسفنده صفحات 15-26
    پژوهش حاضر به بررسی رفتار رئولوژیکی نانوسیال هیبریدی اکسید منیزیم (%65) _ نانولوله کربنی (%35) در سیال پایه روغنی 50w-5 پرداخته است. ویسکوزیته نانوسیال مورد بررسی در بازه دمایی 5 الی 55 درجه (در 6 دما) و در بازه کسرحجمی 05/0 الی 1 درصد (در 6 کسرحجمی) مورد بررسی قرار گرفته و اثر این دو پارامتر (دما و کسرحجمی) به همراه اثر تغییرات نرخ برش در بازه s-15/665 الی s-111997 بر تغییرات ویسکوزیته نانوسیال مطالعه شده است. نتایج حاصل از برازش منحنی های توانی روی داده های حاصل از نتایج آزمایشگاهی و دست یابی به مقادیر ضریب تعیین (R2) بسیار نزدیک به مقدار واحد نشان از رفتار غیرنیوتنی نانوسیال مذکور در تمامی کسرهای حجمی و دماها دارد. به منظور پیش بینی مقادیر ویسکوزیته به ازای دما، کسرحجمی و نرخ برش های مختلف نیز یک رابطه تجربی جدید )999/0 (R2 = متاثر از سه متغیر پیشنهاد شده است. کاهش ویسکوزیته نانوسیال نسبت به سیال پایه در کسر حجمی های 05/0، 1/0 و 25/0 درصد نیز از دیگر نتایج جالب توجه این پژوهش می باشد.
    کلیدواژگان: نانوسیال هیبریدی پایه روغنی، کاهش ویسکوزیته، رابطه تجربی سه متغیره
  • حسام جزیرئیان، محمد طیبی رهنی *، آرمن آدامیان صفحات 27-44
    در این پژوهش، موضوع خنک کاری لایه ای در جتهای سه گانه مورد بررسی عددی قرار گرفته است. بدین منظور از مدل توربولانسی k-ω SST به همراه یک مدل جبری غیر ایزوتروپ آشفتگی بهره گرفته شده است. همچنین، جهت حل معادلات از یک شبکه جابجا شده و روش حجم محدود به همراه الگوریتم سیمپل استفاده گردیده و نتایج حاصله با نتایج عددی موجود اعتبار سنجی شده است. مطابق با نتایج بدست آمده، مدل جبری غیرایزوتروپ آشفتگی توانسته باعث بهبود نسبی مقادیر متوسط تمامی کمیتها در آشفتگی شود. همچنین، تعداد تکرارها جهت رسیدن به معیار همگرایی با بکارگیری این مدل کاهش یافته است. از طرف دیگر، این مدل باعث شده تا دقت محاسبه برخی کمیتهای آشفتگی نظیر انرژی جنبشی، کاهش یابد. به طور کلی، این مدل در جتهای تکی (معمول) عملکرد بهتری از جتهای سه گانه داشته است.
    کلیدواژگان: خنک کاری لایه ای، جتهای سه گانه، مدل جبری غیر ایزوتروپ آشفتگی، معادلات RANS، مدلسازی آشفتگی
  • جواد علی نژاد، جواد ابوالفضلی اصفهانی صفحات 45-59
    در این مقاله اثر میدان مغناطیسی بر روی جریان همرفت طبیعی نانو سیال در یک محفظه نیم دایره ای با حضور منبع حرارتی شبیه سازی شده است. ابتدا انتقال حرارت همرفت طبیعی در یک محفظه ساده با یک دیوار گرم و یک دیوار سرد تحت تاثیر میدان مغناطیسی به کمک روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده و نتایج بدست آمده با داده های قبلی مقایسه شده است. در ادامه پارامتر های تاثیرگذار دیگری از قبیل هندسه منبع حرارتی، زاویه میدان مغناطیسی و درصد حجمی نانوسیال بر چگونگی نرخ انتقال حرارت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور نتایجی از قبیل خطوط جریان و خطوط همدما ارائه شده است. در نهایت با استفاده از روش تاگوچی پارامترهای تاثیرگذار و سطوح آنها شناسایی و از بین تعداد حالات ممکن، حالت بهینه برای شبیه سازی تعیین شده است. سرانجام با استفاده از آنالیز آماری این روش شرایط بهینه پیش بینی و تایید شده است.
    کلیدواژگان: روش تاگوچی، روش شبکه بولتزمن، همرفت طبیعی، میدان مغناطیسی
  • اکرم خدایاری *، فرزاد ویسی، مهدی رحیمی صفحات 61-70
    امواج ضربه ای پدیده مخربی درتوسعه هواپیما های مافوق صوت است، بطوریکه باعث افزایش درگ و بواسطه اصطکاک اضافی آن باعث گرم شدن سطح می شود. همچنین ایجاد دیواره صوتی یکی از دلایلی است که باعث جلوگیری از پرواز هواپیما های مافوق صوت می شود. در این تحقیق، تکنیک تضعیف موج ضربه ای بوسیله نتایج تجربی در اعداد ماخ5/1، 95/1 و45/2 در تونل باد مافوق صوت بررسی شده است. جریان پلاسما در جلوی مدل آیرو- اسپایک پلاسمایی بوسیله تخلیه الکتریکی با Hz 50 ، mA50 و Kv30 تولید می گردد. تصاویر شادوگراف در اعداد ماخ مذکور نشان می دهند که تخلیه پلاسما در پشت موج ضربه ای با وجود افزایش میدان مغناطیسی، تاثیر کمی در کاهش شدت موج ضربه ای داشته است. با افزایش عدد ماخ موج ضربه ای دماغه مخروط ناقص به پائین دست حرکت کرده و شدت تخلیه در قسمت پائین دماغه مدل باعث تضعیف شوک و ناپدید شدن آن در قسمت پائین دماغه شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که در عدد ماخ45/2 موج ضربه ای به دماغه ناقص چسبیده و در نتیجه تخلیه پیوسته پلاسما در پائین اسپایک و در جلوی موج باعث تضعیف آن شده است. این مهمترین نتیجه ای است که نشان می دهد پلاسما قادر به حذف امواج ضربه ای در سرعت های مافوق صوت و در نتیجه کاهش درگ می باشد.
    کلیدواژگان: امواج ضربه ای، کاهش درگ، پلاسما، اسپایک، مافوق صوت
  • علی جهانگیری *، سید ابراهیم موسوی ترشیزی صفحات 71-78
    یکی از مشکلات موجود بر سر راه تعمیرات خطوط لوله حاوی سوخت و یا هر نوع مایع دیگری در واحدهای صنعتی و یا تاسیسات ساختمان های عمومی و مسکونی، وجود سیال در داخل آن و عدم امکان جدا نمودن بخش آسیب دیده از کل مسیر، جهت تعمیرات و همچنین جلوگیری از اتلاف سیال می باشد. طرح حاضر سعی در معرفی روشی مبتنی بر استفاده از انجماد در تعمیرات خطوط لوله را دارد که ضمن حذف عملیات تخلیه لوله در محل، استفاده از آن را به عنوان تکنیک برتر توصیه می کند. در این روش با تولید سرما در بیرون لوله و در دو طرف منطقه آسیب دیده، سیال در لوله منجمد شده و مانعی در مسیر جریان سیال به وجود می آورد. عمل انجماد با بستن یک پوشش مبرد موقت به دور لوله صورت می گیرد. بدین ترتیب محل آسیب دیده از بقیه خط لوله جداشده و تعمیر می شود و پس از تعمیرات با برداشتن سیستم خنک کن، انجماد از بین رفته و خط لوله مجددا قابل بهره برداری می شود. در این تحقیق معادله انجماد ابتدا روش حل عددی مبتنی بر انتگرال گیری سیمپسون، حل شده و زمان انجماد سیال در لوله با شرایط مرزی مختلف (قطر لوله، نوع و سرعت سیال و... ) محاسبه گردید. در انتها نتایج دو روش فوق با نتایج به دست آمده از انجام آزمایش، روی دستگاهی که به همین منظور طراحی و ساخته شده، مقایسه گردیده است.
    کلیدواژگان: خطوط انتقال، تعمیرات، انجماد، مبرد، ازت مایع
|
  • M. Hemmat Esfe, A.K. Abbasian-Arani *, S. Esfandeh Pages 15-26
    In the present study, the rheological behavior of hybrid nanofluid (MgO(65%) – MWCNT(35%)/5w50) has been studied. the viscosity of mentioned nanofluid was measured at 5oC- 55oC and 0% – 1% volume fraction range. then the effect of these two parameters on viscosity was studied. Also, the effect of shear rate changes (665.5 s-1 - 11997 s-1 ) on viscosity changes was studied. Fitting power law curves on experimental data and achieve R2's with very close to unity was considered as a sign of non-Newtonian behavior of present nanofluid. In order to forecast viscosity quantities as functions of solid volume fraction, temperature, and shear rate, a novel three variable correlation has been proposed (with R2=0.999). Viscosity reduction of nanofluid in comparison with the base oil in solid volume fractions of 0.05%, 0.1%, and 0.25% is another remarkable result of the present study.
    Keywords: Oil-based Hybrid Nanofluid, Viscosity Reduction, Tri-variable Experimental Correlation
  • H. Jazirian, M. Taiebi-Rahni *, A. Adamian Pages 27-44
    The best way to increase turbine efficiency is increasing the temperature of the incoming air. On the other hand, film cooling is the most efficient tool. In this work triple jet film cooling has been numerically investigated. Cross sections of all jets were rectangular and were inclined normally into hot cross-flow. As far as turbulence modeling, k-ω/SST along with an algebraic non-isotropic turbulence model, as its modification, has been used. In addition, staggered grid and finite volume method with SIMPLE algorithm were implemented. The turbulence model used was shown to be able to predict mean quantities relatively close. Also, it had a much better convergence rate compared with standard k-ω SST model. On the other hand, this model did not predict some of the turbulent quantities (such as turbulent kinetic energy) close enough. Finally, it seems to work better in single-jet film cooling, compared to a triple jet one.
    Keywords: Film Cooling, Triple Jet, Anisotropic Turbulence Model, RANS Equations, Turbulence Modeling
  • M. Rahimi, A. Khodayari *, F. Veysi Pages 61-70
    Shock waves are presented in hypersonic aircrafts. They increase drag and as a result of additional friction, surface heating increases. In this research, a wind tunnel model; a combination of a 60o slender physical spike, used as cathode and a 60o truncated cone- cylinder, as anode, were experimented in flows with Mach numbers 1.5, 1.95, and 2.45. Plasma was produced in front of the aero-spike model by electrical discharge of 50 HZ, 30 KVDC, and 50 mA. Shadow and plasma glow imaging techniques were used simultaneously for flow and plasma visualization. Shadow imaging, in the afore mentioned Mach numbers, shows that the plasma being discharged behind shock wave, in spite of increasing the magnetic field, has a slight effect on decreasing the intensity of the shock wave. With increasing Mach number, the Shock wave of the truncated conical nose moves downstream and as a result of the plasma discharge taking place below the nose and the constant magnetic field, the wave below the nose is eliminated. The experimental results indicate that at Mach number 2.45, the shock wave attaches to the truncated nose, thus; the continuous plasma discharge below the spike and in front of the wave eliminates the wave. This is the most important result of this study indicates that aero-spike plasma discharge can remove shock waves and thus reduce drag.
    Keywords: Shock Waves, Drag Reduction, Plasma, Aero Spike, Supersonic
  • S.E. Moussavi-Torshizi A. Jahangiri * Pages 71-78
    One of the problems in repairing pipelines containing fuels or any other liquid in industrial units or public and residential buildings is impossibility of separating damaged part of the whole path for repair, avoiding waste of fluid. The present design attempts to introduce a method based on use of freezing in pipeline repairs, which, while removing pipe discharge operations locally, recommends it as a superior technique. In this method, by producing cold condition outside the pipe and on both sides of the damaged part, the fluid is frozen in the tube and creates an obstacle in the fluid flow path. The freezing operation is performed by closing a temporary refrigerant coating around the tube. Thus, the damaged part is separated from the rest of the pipeline and is repaired. In this research, the freezing equation was first calculated by numerical solution based on Simpson's integration, and the duration of freezing of the fluid in a tube with different boundary conditions (pipe diameter, type and fluid velocity, etc.) was calculated. At the end, the results of the numerical methods were compared with the results of the experiment on a device designed for this purpose.
    Keywords: Pipelines, Repairs, Freezing, Refrigerant, Liquid Nitrogen