فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال هفتم شماره 1 (بهار و تابستان 1397)
  • سال هفتم شماره 1 (بهار و تابستان 1397)
  • 72 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1397/06/26
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمد همت اسفه *سعید اسفنده، محمد آخوندزاده صفحات 1-11
    هدف این پژوهش مدلسازی انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات در جریان آشفته داخل یک لوله دایرهای با شرایط مرزی دما ثابت و شار حرارتی ثابت است. این مدلسازی با روش شبکه عصبی مصنوعی انجام شده است. تعداد 610 داده از نتایج مطالعات محققان مختلف جمعآوری شده و برای آموزش شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفته است. نانوذراتی که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند عبارتند از Al2O3، TiO2، Graphene، SiC، CuO، SiO2، Fe3O4 و Cu که سیال پایه در تمام این موارد آب است. این شبکه دارای شش ورودی است که عبارتند از چگالی نانوذره، اندازه نانوذره، غلظت نانوذره، عدد رینولدز جریان، نوع شرایط مرزی شار- ثابت یا دما- ثابت و با توجه به نوع مسئله مقدار شار ثابت دیواره یا دمای ثابت آن است. همچنین، خروجی شبکه عصبی طراحی شده عدد ناسلت جریان نانوسیال است. از مقایسه نتایج این مدل شبکه عصبی با نتایج پژوهشهای گذشته مشاهده می شود که مدل شبکه عصبی پیشنهاد شده تطابق بسیار خوبی با نتایج حاصل از پژوهشهای آنها دارد. در این پژوهش، برای انتخاب پیکربندی مناسب شبکه عصبی، 400 پیکربندی مختلف مورد بررسی قرار گرفت که از میان آنها شبکه عصبی با بالاترین میزان دقت تخمین و با 9998/0=R2 انتخاب شد.
    کلیدواژگان: نانوسیال، جریان آشفته، عدد ناسلت، شبکه عصبی مصنوعی
  • مصطفی ورمزیار *، سید رضاحمزه لو، حسین افشار، مجید بازارگان صفحات 13-25
    در این تحقیق یک مدل شبکه بولتزمن با هدف شبیه سازی جریان جابجایی آزاد بهکمک فیلتراسیون فشار معرفی میشود. سیال در نزدیکی نقطه فوق بحرانی بهشدت تراکمپذیر و البته در محیط ریزگرانش تحت شرایط ماخ پایین جریان دارد. در این پژوهش، الگوریتمی بر پایه فیلتراسیون فشار ارایه می شود که بهوسیله آن میتوان از مدل تراکمناپذیر شبکه بولتزمن در یک جریان تراکمپذیر ماخ پایین استفاده کرد. اولین مثال مورد بررسی به قیاس شرط مرزی حاضر با مدل بازگشت در جریان پوازیه میپردازد. در این قسمت نشان داده شده که مرتبه خطای روش پیشنهادی به مراتب پایینتر از روش بازگشت و از مرتبه دو روی مکان است. در مثال بعد، تاثیر شرط مرزی جدید در پایدار نگاه داشتن جریان رایلی- بنارد تا رایلی های بالا گزارش میشود. در پایان، از معادلات فیلتر شده فشاری جهت شبیه سازی جریان جابجایی آزاد سیال فوق بحرانی درون حفره استفاده میشود. نتایج توافق خوبی با داده های موجود از پژوهشهای پیشین دارد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، ضریب هدایت متغیر، فیلتراسیون فشار، جریان جابجایی آزاد، سیال غیر آیده آل
  • ایرج جعفری گاوزن *، بهار فیروز آبادی، حکمت امینی صفحات 27-35
    برای ایجاد انواع مختلف رژیم های کاویتاسیون، معمولا جسم ترکیبی به صورت دماغه گوه ای و پس جسم مکعب مستطیلی، ساخته می شود. در این تحقیق پس جسم با نوک گوه ای 60 درجه به طول، عرض و ضخامت به ترتیب 22، 10 و 1 {cm} تهیه شده است. جسم از جنس فولاد با کیفیت سطح ماشین کاری 01/0 میلی متر می باشد. علاوه بر آن، مدل با زاویه نوک 30 درجه هم مورد آزمایش قرار گرفته است. دو نمونه آزمایشی ساخته شده در قسمت آزمایش تونل کاویتاسیون سرعت بالا (حداکثر 25 متر بر ثانیه بدون نصب نمونه آزمایشی) نصب شده اند. با تغییر سرعت و فشار جریان درون تونل، برای جسم با نوک 60 درجه، کاویتاسیون در فصل مشترک شروع و به صورت یک پوشش سفید رنگ فصل مشترک را می پوشاند، اما در مدل30 درجه در دنباله پس جسم آغاز می شود. به محض کاهش جزئی عدد کاویتاسیون، رژیم کاویتاسیون لایه ای در طول پس جسم مدل 60 درجه ای شروع می شود که برای صفحات بالایی و پایینی آن، هم زمان این رژیم ایجاد نمی شود. با افزایش طول کاویتاسیون لایه ای، نوسانات طول ناحیه ی رژیم لایه ای به صورت منظم اتفاق می افتد. با جدایی کاویتاسیون لایه ای از روی سطح، رژیم ابری شکل ایجاد می شود و با کاهش بیشتر عدد کاویتاسیون، لایه بخار کل سطوح پس جسم را می پوشاند. به ازای اعداد کاویتاسیون یکسان، رژیم های ابری شکل روی صفحات بالایی و پایینی پس جسم یکسان نخواهند بود. آزمایش تا حالت سوپرکاویتاسیون انجام شده که به ازای یک طول مشخص ناحیه کاویتاسیونی، تغییر میزان طول با عدد کاویتاسیون به شدت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: رژیم های کاویتاسیون، گوه گسترش یافته، نوسانات طول، کاویتاسیون ابری و لایه ای
  • توحید ادیبی * صفحات 37-48
    در این مقاله روش پایه مشخصه برای جریان های تراکم ناپذیر سه بعدی ناپایا استفاده شده است. در ابتدا، از فرض تراکم پذیری کورین استفاده شده و سپس معادلات سازگاری و مشخصه های مجازی به دست آمدهاند. با حل عددی معادلات مشخصه، ابرمخروط ماخ مجازی چهاربعدی به دست می آید. برای حل عددی این معادلات کدهایی در نرم افزار متلب نوشته شده است. این ابرمخروط در جریان های دوبعدی، یک مخروط سه بعدی خواهد بود. شکل این سطح با حل عددی به دست می آید که برای به دست آوردن این شکل نیز، کدنویسی های دیگری در نرم افزار متلب انجام شده است. شبیه سازی های مختلفی برای جریان های همرفت طبیعی و اجباری با اعداد بی بعد گراشف، رینولدز و پرانتل مختلف انجام شده است. برای این شبیه سازی ها، کدهایی در نرم افزار فرترن نوشته شده است. همچنین، در این مقاله تاثیر ضریب تراکم پذیری روی سرعت همگرایی و دقت نتایجبررسی شده است. نتایج نشان می دهد سرعت صوت مجازی تابعی از ضریب تراکم پذیری کورین و جهت انتشار می باشد، در حالیکه در جریان های تراکم پذیر سرعت صوت در تمامی جهات ثابت می باشد.
    کلیدواژگان: مشخصه های سه بعدی، جریان تراکم ناپذیر، تراکم پذیری مصنوعی، معادله انرژی، ابرمخروط چهاربعدی، همرفت طبیعی و اجباری
  • علی شکیبا، عمران کرمی زرندی، خداداد واحدی * صفحات 49-64
    در این مقاله عملکرد نانوذرات افزودهشده به روغن با هدف بهبود انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، خصوصیات ترموفیزیکی روغن بالگرد ) MIL-L-23699 ( با همکاری آزمایشگاه شیمی شرکت پشتیبانی و نوسازی بالگردهای ایران )پنها(، اندازه گیری شدند. سپس، با گرداوری سایر داده ها هندسه مسئله با نرم افزار گمبیت تولید و شبکهبندی شده و برای شبیه سازی جریان و انتقال حرارت به نرم افزار انسیس 71 انتقال داده شده است. از مدل تکفازی و روش حجم محدود برای حل این مسئله استفاده شده است. نتایج نشان داد که با افزودن / فلوئنت 2 نانوذرات به روغن بالگرد خواص حرارتی، نظیر عدد ناسلت نسبت به روغن خالص بهطور قابل توجهی بهبود می یابد و این درحالی است که بهبود فرایند انتقال حرارت برای نانوسیال طلا- روغن نسبت به نانوسیالات دیگر بیشتر می باشد. همچنین، مقایسه نتایج نشان داد، افزودن نانوذرات به روغن پایه سبب ایجاد تغییر فشار ناچیزی می شود، ولی در پمپاژ نانوسیال تاثیر خاصی ندارد. از طرفی نتایج نشان داد، با افزایش عدد رینولدز، عدد ناسلت و فشار استاتیکی افزایش و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. همچنین، ملاحظه شد در یک رینولدز ثابت با افزایش دمای کاری، عدد ناسلت، ضریب اصطکاک و فشار استاتیکی کاهش و دمای بیبعد افزایش می یابد. بنابراین، افزودن نانوذرات به روغن بالگرد سبب بهبود خواص انتقال حرارت، خنککاری بهتر موتور، کوچکسازی سیستم روانکاری موتور، توانایی تحمل بارگذاری های زیاد، توانایی پرواز در ارتفاعات بالاتر و در نهایت افزایش قدرت و بازدهی موتور خواهد شد.
    کلیدواژگان: نانوسیال، انتقال حرارت، روانکاری، روغن بالگرد
  • عرفان کدیور *، عاطفه علیزاده صفحات 65-72
    در این مقاله تاثیر میدان مغناطیسی بر شکل هندسی گلبولهای قرمز خون بهروش عددی و تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته است. گلبولهای قرمز بهصورت قطراتی تغییر شکلپذیر (ذرات نرم) که در پلاسمای خون در حال شارش هستند، در نظر گرفته شدهاند. با استفاده از روش المان مرزی، معادلات شارش گلبول قرمز در کانال میکروسیال تخت، با بهکارگیری مولفه عمودی تنش بهعنوان شرایط مرزی درسطح ذرات بهروش عددی حل شدهاند. نتایج عددی نشان میدهد که گلبول قرمز در جهت میدان مغناطیسی کشیده می شود و شکل نهایی آن نتیجهای از تعادل بین انرژی سطحی و انرژی مغناطیسی در سطح گلبول قرمز است.
    کلیدواژگان: گلبول های قرمز، مایکروسیالات، روش المان مرزی
|
  • M. Hemmat Esfe *S. Esfandeh, M. Akhoondzadeh Pages 1-11
    Modeling of turbulent convective heat transfer of nanofluids in circular tubes with constant temperature and constant heat flux boundary condition have been performed using artificial neural network. 610 sets of data have been gathered using previous investigations and have been used to train neural network (ANN). The investigated nanoparticles are: TiO2, Graphene, SiC, CuO, SiO2, Fe3O4, and Cu. The base fluid for all these nanofluids is water. The neural network used has 6 inputs, which includes: nanoparticle density, nanoparticle size, nanoparticle volume fraction, flow Re number, type of boundary condition (constant heat flux or constant temperature) and the amount of heat flux or temperature related to these boundary conditions. Also, the output of neural network is Nusselt number. Comparing our results with previous investigation, showed that the proposed ANN topology are in good agreement. In this study, the proposed topology of R2=0.9998 have been choosen between 400 examined ones.
    Keywords: Nanofluid, Turbulent Flow, Nusselt Number, Artificial Neural Network
  • M. Varmazyar *, S.R. Hamzeloo, H. Afshar, M. Bazargan Pages 13-25
    In this research, a lattice Boltzmann model is proposed to simulate free convection flow through pressure filtration. High compressibility effect needs to be considered near the critical point. A Poiseuille flow has been used as the first example to examine the effects of boundary condition model used in this study. It has been shown that the encountered error is of second order, which is considered to be desirable. The effect of the present boundary condition on the stability of solution to a Rayleigh-Benard problem has also been demonstrated. Finally, the filtered pressure equations have been implemented to model flow of a supercritical fluid in a cavity. The results are in good agreements with available data in the literature.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Variable Thermal Conductivity, Pressure Filtration, Natural Convection Flow, Non, Ideal Fluid
  • I. Jafari-Gavzan *, B. Firouzabadi, H. Amini Pages 27-35
    To establish a variety of cavitating flow regimes, the combined body with wedge nose and rectangular afterbody is usually used. In this research work, the nose angle and the afterbody dimensions of model were 60° and 22cmx10cmx1cm, respectively. Its fabricated material is nearly smooth steel with roughness of 0.01mm. Also, another model with 30° nose angle and the same dimensions of the afterbody is tested. Two mentioned bodies were installed at the test section of a high speed cavitation tunnel. If the speed and pressure of the flow in the tunnel are varied, first cavitation inception occurs, such as a white band at the interface. Then, a little decrease the cavitation number causes the sheet cavitation along the surfaces of the afterbody. However, they are not established simultaneously at the upper and lower planes of the afterbody. By increasing the length of the sheet cavitation, regular oscillation occurs. Observed cloud cavitation is due to the separation of sheet regime which occurs by the re-entrant jet. If cavitation number is decreased slowly, then the vapor sheet covers the upper and lower planes of the afterbody. At the same cavitation numbers, cloud cavitation regimes on the two mentioned planes are not equal. At an especial length of the sheet cavity, the rate of length increase will be intensified.
    Keywords: Cavitation, Extended Wedge, Length Oscillation, Sheet, Cloud Cavitation
  • T. Adibi * Pages 37-48
    In this paper, the characteristics of three-dimensional incompressible flows were obtained along with artificial compressibility of Chorin. At first, compatibility equations and pseudo characteristics for three-dimensional flows were derived. Results showed that pseudo sound speed in incompressible flow is a function of compressibility parameter and the direction. The speed of sound is constant in compressible flows. By numerical solution of characteristics, four-dimensional pseudo hyper Mach cone was obtained. A code in MATLAB has been written to obtain numerical solution. In two-dimensional flows, one has three-dimensional Mach cone, instead of four dimensional one. This cross section is circle for compressible flows. In this work, natural and forced convections, were simulated in different dimensionless numbers: Reynolds, Prandtl, and Nusselt numbers. For these simulations, a new code has been written in FORTRAN. In the last part of this research, the influence of compressible parameter on accuracy and convergence was surveyed.
    Keywords: Three, Dimensional Characteristics, Incompressible Flow, Artificial Compressibility, Convergence History, Energy Equation, Natural, Forced Convections
  • A. Shakiba, O. Karami-Zarandi, Kh. Vahedi * Pages 49-64
    In this paper, the effects of added nanoparticles to oil with the aim of improving heat transfer were investigated. At first, thermophysical characteristics of helicopter oil (MIL-L-23699) were measured by cooperation of chemical laboratory of Iran Helicopter Support and Renewal Company (PANHA). Then, by collecting other data, geometry of the problem was produced and gridded through the use of Gambit software and was transmitted to Ansys Fluent 17.2 for simulating the flow and heat transfer. The single-phase model and control volume technique have been used to solve this problem. The results reveal that by adding nanoparticles to helicopter oil, thermal properties, such as Nusselt number, considerably improve in comparison with pure oil. However, the improvement of heat transfer process for gold-oil nanofluid is more than the other nanofluids. Comparing the results also shows that adding nanoparticles to the base oil causes a slight pressure change, which has no special effect on nanofluid pumping. The results indicate that by increasing Reynolds number, Nusselt number and static pressure increase and friction coefficient decreases. It is also observed that in a constant Reynolds number, by increasing working temperature, Nusselt number, friction coefficient, and static pressure decrease and temperature increases. Therefore, adding nanoparticles to helicopter oil would lead to the improvement of heat transfer properties, better cooling of the size of engine, shrinking the engine lubrication system, the ability of tolerating high loads, the ability of flying at higher altitudes, and eventually the enhancement of power and efficiency of the engine.
    Keywords: Nanofluid, Heat Transfer, Lubrication, Helicopter Oil
  • E. Kadivar *, A. Alizadeh Pages 65-72
    In this study, we numerically and theoretically investigated the effect of magnetic field on shape of red cells. The two phase model was used for the dynamics of red cells. We considered red cells as deformable drops flowing through a flat microfluidic channel. We employed boundary element method (BEM) to numerically solve the two-dimensional Darcy equation by applying magnetic normal stress as a boundary condition at the interface of red cells and blood plasma. Our numerical and theoretical results indicate that red cells elongate in direction of magnetic fields. The final stable shape is a result of the balance between the surface energy and the magnetic energy of the drop. Our numerical and theoretical results are in good agreements with the experimental results.
    Keywords: Red Cells, Microfluidic, Boundary Element Method Words