فهرست مطالب

مجله مکانیک سیالات و آیرودینامیک
سال یازدهم شماره 2 (پاییز و زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/30
  • تعداد عناوین: 12
|
  • بهادر ابولپور، رحیم شمس الدینی صفحات 1-9

    حل بسیاری از مسایل مهم صنعتی نیاز به دانستن مقادیر ضریب انتقال حرارت جابجایی یک یا چند جریان سیال در تجهیزات، سیستم ها یا لوله های مختلف دارند. در مطالعه حاضر، یک مدل عددی برای شبیه سازی جریان سیال تراکم پذیر در قسمت ورودی یک لوله داغ با زوایای مختلف نسبت به افق ایجاد شده است. در این ناحیه، لایه های مرزی هیدرودینامیکی و حرارتی جریان سیال در حال توسعه هستند. با توجه به آشفتگی جریان سیال در اثر برهمکنش جریان حرارت و سیال در داخل این لوله، از مدل آشفته سه بعدی برای این شبیه سازی استفاده شد. برای این منظور، معادلات پیوستگی، ناویر-استوکس تراکم پذیر، مدل استرس رینولدز، و معادلات انرژی آشفته و تراکم پذیر بصورت همزمان حل شده اند. سپس با استفاده از مجموعه ای از اجراهای عددی بوسیله مفاهیم طراحی آزمایش و روش های بهینه سازی، یک فرمول پیش بینی برای عدد ناسلت برای این جریان ها به دست آمده است. در نهایت توانایی این فرمول با استفاده از مجموعه ای از داده های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: عدد ناسلت، جریان تراکم پذیر، جریان آرام، منطقه ورودی، لوله داغ
  • سینا علیمحمدیان، مهدی هاشم آبادی، سجاد قاسملوی، حمید پرهیزکار، جاماسب پیرکندی صفحات 11-23

    در این پژوهش به بررسی عددی ساختار جریان و انتقال حرارت دوفاز در میکروکانالهایی با قطر هیدرولیکی 0/55و 0/7میلیمتر پرداختهشده است. برای این منظور از نرم افزار فلوینت استفاده شده و برای مدلسازی تغییر فاز در این نرم افزار برنامهنویسی انجام شده است. جریانورودی به صورت بخار فوق اشباع مبرد R134Aدر شار جرمی مختلف در ورودی میکروکانال فرض شده و دیواره میکروکانال به صورت شارثابت در نظر گرفته شده است. اثر شکل هندسی سطح مقطع میکروکانال در 3هندسه سطح مقطع دایروی، مربعی و ذوزنقه در بازه شارجرمی ورودی (s 600-100 kg/ (m2بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار ارزیابی شده است. نتایج نشان میدهد که در شرایط یکسان شارجرمی ورودی و سطح مقطع میکروکانال، ضریب انتقال حرارت در میکروکانال با قطر هیدرولیکی 0/55میلیمتر در حدود %15بیشتر است.همچنین در محدوده مشخصی از شار جرمی ورودی، افت فشار در قطر هیدرولیکی 0/55میلیمتر در حدود 3برابر افت فشار در قطرهیدرولیکی 0/7میلیمتر است. در هر دو قطر هیدرولیکی 0/55و 0/7میلیمتر، میکروکانالهای مربعی، دایروی و ذوزنقه به ترتیب بیشترینضریب انتقال حرارت را داشتند

    کلیدواژگان: جریان دوفازی، چگالش، میکروکانال، ساختار هندسی، ضریب انتقال حرارت، افت فشار
  • علی اصغر پیر خلیلی، محمود رستمی ورنوسفادرانی، مجتبی دهقان منشادی صفحات 25-38

    در این مقاله از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) با شرط مرزی دینامیک برای شبیه سازی دو بعدی شناوری اجسام استفاده شده است. نوسانات شدید در میدان فشار و سرعت یکی از مشکلات عمده در این روش است. در این مقاله، نوسانات با استفاده از الگوریتم های دلتا و شیفت تصحیح شده اند. شبیه سازی عددی با سه مدل لزجت شامل لزجت واقعی سیال (لایه ای و آشفته)، سیال ایده آل (بدون لزجت) و لزجت مصنوعی انجام شد. اعتبارسنجی این روش حاکی از آن بود که در حالت لزجت مصنوعی و همچنین سیال ایده آل باید از الگوریتم دلتا و در حالت لزجت واقعی سیال باید از الگوریتم های دلتا و شیفت استفاده کرد تا تطابق خوبی با داده های آزمایشگاهی حاصل شود. نهایتا با شبیه سازی آزمایش شناوری با مدل های عددی بهینه بدست آمده، نتایج بیانگر این بودند که روش بهینه در حالت لزجت واقعی سیال نسبت به روش های بهینه دیگر، عملکرد بهتری در مدلسازی حرکت های افقی، عمودی و چرخش جسم شناور داشته است.

    کلیدواژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار، مدل های لزجت، الگوریتم های تصحیح فشار و سرعت، شناوری
  • امیرحمزه فرج الهی، محمدمهدی یحیی آبادی، مهدی پورسیفی صفحات 39-52

    استفاده از مخلوط اتیلن گلیکول و آب به عنوان سیال عامل دارای ضد یخ در رادیاتور خودرو، سبب کاهش نرخ انتقال حرارت و افزایش افت فشار می شود. براساس نتایج به دست آمده، مخلوط 70%-30% حجمی آب و اتیلن گلیکول 20%-12% انتقال حرارت کمتر و 20%-5% افت فشار بیشتری نسبت به آب خالص دارد. به منظور افزایش نرخ انتقال حرارت در رادیاتور، می توان از تغییرات هندسی که بر مولفه های انتقال حرارت شامل ضریب انتقال حرارت و سطح تبادل گرما تاثیرگذار هستند استفاده کرد. پژوهش حاضر به روش تحلیل عددی و با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی تاثیر استفاده از ریزمجرا به جای لوله های ساده، استفاده از لوله با سطح مقطع (-) و (+) شکل و تغییر چیدمان لوله های رادیاتور از عمودی به افقی پرداخته است. نتایج نشان می دهد استفاده از لوله های دارای ریزمجرا می تواند 67%-15% نرخ انتقال حرارت در رادیاتور را افزایش دهد همچنین در این حالت ضریب اصطکاک نیز 52%-6% افزایش یافته که باعث افت فشار بیشتر می شود. همچنین استفاده از چیدمان افقی لوله ها در رادیاتور به جای چیدمان عمودی، دارای 91%-10% نرخ انتقال حرارت بیشتر می باشد.

    کلیدواژگان: رادیاتور خودرو، بهبود نرخ انتقال حرارت، انتقال حرارت در ریزمجرا، چیدمان لوله های رادیاتور، اتیلن گلیکول و آب
  • سید هادی حسینی، جلال جودکی صفحات 53-67

    در این مقاله، سیستم پیشرانش واترجت برای کاربرد در یک خودرو دوزیست با سرعت حرکت طراحی km/h 12 بصورت عددی طراحی و شبیه سازی می شود. از نرم افزار سی اف توربو (CFturbo) و پمپ لینکس (PumpLinx) به ترتیب برای طراحی سه بعدی و شبیه سازی سیالاتی سیستم استفاده می گردد. با کمک نرم افزار سی اف توربو، بهترین مقادیر پارامترهای طراحی پروانه و سایر اجزاء، متناسب با پارامترهای ورودی مورد نظر و براساس مراجع و نتایج تجربی معتبر استخراج و اعمال می شود. به منظور ارزیابی و اطمینان از عملکرد سیستم طراحی شده، شبیه سازی سیالاتی سیستم نیز بوسیله نرم افزار تخصصی پمپ لینکس برای توربوماشین ها انجام می شود. نتایج شبیه سازی سیالاتی، طراحی انجام شده توسط نرم افزار سی اف توربو را تایید می کند که نشان از کارایی و دقت بالای این نرم افزار در طراحی پره و سیستم واترجت دارد. در نهایت به کمک این دو نرم افزار قدرتمند و ارتباط بین دو حوزه طراحی جامدات و سیالات، سیستمی بهینه با بازدهی بالا ارایه می شود که برطرف کننده نیاز مورد نظر است. نتایج تحلیل نشان می دهد که با استفاده از سه پره پروانه و هفت پره استاتور نیروی پیشرانش محاسبه شده در سرعت جت سیال km/h 12 در دور rpm 1700 قابل دست یابی است. همچنین خطوط جریان پس از عبور از استاتور، بصورت محوری در آمده است که نشان از عملکرد مناسب استاتور طراحی شده دارد.

    کلیدواژگان: سیستم پیشرانش واترجت، خودرو دوزیست، پمپ محوری، طراحی پره
  • جاماسب پیرکندی، مهدی هاشم آبادی، مصطفی محمودی صفحات 69-81

    در پژوهش حاضر به تحلیل و بهینه یابی یک مبدل حرارتی استفاده شده در سامانه خروج دود موتور دیزل پرداخته شده است. هدف عمده استفاده از این مبدل، کاهش دمای محصولات احتراق خروجی از موتور می باشد. این امر با قرار دادن یک مبدل حرارتی در مسیر خروجی دود موتور انجام خواهد گرفت. جهت تحلیل مساله چند طرح مختلف از انواع مبدل های حرارتی ارایه گردیده است. مبدل های حرارتی سه و پنج لوله ای با افزایش سطح تماس میان دود و آب خنک کن، دمای دود را تا حد قابل قبولی کاهش می دهند، اما افت فشار ایجاد شده در سمت دود در این طرح ها زیاد است. استفاده از پره های حلقوی و پره های طولی در مبدل حرارتی در سمت دود، با افزایش سطح تماس میان جریان دود و آب و افزایش اغتشاش در مسیر دود، منجر به افزایش تبادل حرارت می شود. در این طرح ها دمای خروجی مبدل حرارتی بیش از مقدار مجاز (350) بوده و افت فشار ایجاد شده در آنها نیز قابل توجه است. پس از بررسی طرح های پیشنهاد شده جهت کاهش دمای دود، مبدل های حرارتی پوسته و لوله به عنوان طرح های نهایی این پژوهش انتخاب شدند. بررسی ها نشان داد که مبدل حرارتی پوسته و لوله قادر به کاهش دمای دود خروجی تا مقدار 309/42 است.

    کلیدواژگان: مبدل حرارتی دو لوله ای، مبدل حرارتی پوسته و لوله، انتقال حرارت، جریان آشفته
  • مجتبی برزگررحیمی، امین جلالیان صفحات 83-94

    کنترل جریان روی استوانه و به تعویق انداختن ناحیه ی جدایش جریان از سطح استوانه، باعث کوچک شدن ناحیه ی دنباله و کاهش ریزش گردابه ها می گردد و عمر سازه را افزایش می دهد. پدیده ی خستگی که در اثر بارگذاری و تنش های نوسانی وارد بر سازه ها ایجاد می شود، موجب استهلاک و کاهش عمر سازه ها می گردد. کنترل کننده های جریان نقش بازدارنده در ایجاد پدیده ی خستگی دارند. در این پژوهش تاثیر دو استوانه ی کنترلی برای فواصل مختلف از استوانه اصلی در رینولدز 140 مورد ارزیابی قرار گرفت. یافتن فاصله ی خاصی برای جای گیری استوانه های کنترلی از استوانه ی اصلی که در آن فاصله ریزش گردابه ها تا حد مطلوبی کاهش یافته و خنثی شود، هدف اصلی این پژوهش است. بدین منظور تحلیل عددی گذرا توسط نرم افزار فلوینت انجام شد. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که فاصله ی خاصی برای خنثی سازی ریزش گردابه ها وجود دارد. این فاصله، برای رینولدز 140 به اندازه ی 0.8 قطر استوانه ی اصلی است و از آن تحت عنوان فاصله ی طلایی می توان یاد کرد که مولفه ی مهمی در طراحی به حساب می آید.

    کلیدواژگان: کنترل کننده های جریان، جریان حول استوانه، ریزش گردابه ها، شبیه سازی عددی، گردابه های فون کارمن
  • امیرحمزه فرج الهی، محمدرضا سلیمی، مهدی زکیانی رودسری صفحات 95-108

    در این پژوهش، اثر حفره بر روی مشخصه های پیچشی پره ناکا 0012 تحت شرایط واماندگی دینامیکی به صورت عددی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و جریان آشفته تراکم ناپذیر ناپایا نیز در دوبعد شبیه سازی گردید. دو نمونه حفره دایره ای با شعاع c05/0R= در دو موقعیت مشخص c13/0x= یا c6/0x= نسبت به لبه حمله پره تعیین شد تا اثر موقعیت حفره بر روی پارامتر های آیرودینامیکی پره همچون ضرایب برآ، پسا، گشتاور پیچشی و بازده آیرودینامیکی (نسبت ضریب برآ به پسا) با فرض عدد رینولدز 106 و فرکانس کاهش-یافته 15/0 تحلیل گردد. نتایج نشان داد که حفره در موقعیت دوتر نسبت به لبه حمله رفتار بهتری را در بهبود ضریب برآ و بازده آیرودینامیکی پره نوسانی داشته و مقدار متوسط ضریب برآ برای حالاتی که حفره در دو موقعیت c13/0x= یا c6/0x= قرار گرفته به ترتیب به میزان 57/3% و 18/0% نسبت به حالت ساده افزایش پیدا کرد. مقدار متوسط ضریب پسا نیز به طور نسبی برای حفره در موقعیت c6/0x= به میزان 25/3% کاهش و برای حفره در موقعیت c13/0x= به میزان 97/3% نسبت به حالت ساده افزایش یافت.

    کلیدواژگان: حفره، کنترل جریان، پره ناکا 0012، حرکت پیچشی، واماندگی دینامیکی، مدلسازی عددی
  • سید آرش سید شمس طالقانی، داریوش روشنی صفحات 109-117

    موتورهای احتراق داخلی جرقه‌ای نسبت به زمان جرقه‌زنی حساس هستند. زمان بهینه جرقه‌زنی به سرعت و بار موتور و حتی نوع سوخت وابسته است. اگر به هر دلیلی این زمان دست‌کاری شود، روی عملکرد و محصولات احتراق موتور و در نتیجه میزان تولید آلاینده‌ها تاثیر می‌گذارد. با توجه به بحران جهانی سوخت و لزوم استفاده از موتورهایی با کارایی بالاتر و مصرف سوخت کمتر راهکارهای متنوعی جهت کاهش مصرف سوخت و افزایش کارایی موتورهای احتراق داخلی ارایه شده است. از آنجا که موتور XU7/JPL3 محصول شرکت پژو دومین موتور پرتیراژ داخلی سازی شده کشور می‌باشد، این موتور به عنوان موتور مورد مطالعه در این تحقیق انتخاب شده است. بررسی نتایج آزمون تمام‌بار نشان می‌دهد که افزایش آوانس جرقه تا یک حد معین نسبت به حالت بنزینی باعث افزایش نسبی توان و افزایش میزان آلاینده اکسیدهای نیتروژن می‌شود. نتایج آزمون نیمه‌بار بیانگر این موضوع است که افزایش مقدار آوانس جرقه موجب کاهش مصرف سوخت ویژه ترمزی و افزایش آلاینده‌های هیدروکربن و اکسیدهای نیتروژن شده است، در حالی که بر روی آلاینده منواکسیدکربن تاثیر ندارد. مقادیر بهینه آوانس جرقه در حالت تمام‌بار و نیمه‌بار در شرایط گازسوز پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، آوانس جرقه، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن، منواکسیدکربن
  • سعید ناهیدی، احسان بهروزی زاده صفحات 119-136

    در باتری جریانی Zn-Ag2O ، الکترولیت به عنوان یک ماده فعال در واکنش های الکتروشیمیایی در فاصله بسیار ناچیز بین الکترودها، جریان دارد و به دلیل جلوگیری از اتصال کوتاه بین الکترودها، معمولا از جداکننده هایی بین آن ها استفاده می گردد. در این باتری ها، گاز هیدروژن ناشی از واکنش های الکتروشیمیایی بصورت حباب از سطح کاتد به جریان الکترولیت وارد شده و جریان دوفازی تشکیل می دهد. حضور این حباب های گازی در جریان الکترولیت، علی الخصوص در فرایند های دشارژ با نرخ بالا، می تواند باعث کاهش سطح فعال الکتروشیمیایی الکترودها، افزایش مقاومت در باتری و درنتیجه کاهش ظرفیت باتری گردد. در این مقاله، به منظور رفع این مشکل، با در نظر گرفتن دو سطح مقطع متفاوت برای جدا کننده ها، نحوه تشکیل و حضور حباب های گازی بر روی سطوح الکترودی و در فاصله بین الکترودها، بصورت عددی بررسی شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که حباب های حاضر در جریان دوفازی الکترولیت ، زمان بیشتری در پشت جداکننده با سطح مقطع مربع شکل نسبت به حالت استفاده از جداکننده با سطح مقطع دایروی، در فاصله ناچیز بین الکترودها طی کرده تا از آن عبور کند. لذا این تاخیر، منجر به رسیدن دیگر حباب ها به همدیگر و درنتیجه، ترکیب شدن آن ها شده است؛ این امر با دو رویکرد مثبت و منفی در این مقاله بررسی شده است.

    کلیدواژگان: باتری جریانی، جداکننده آند و کاتد، سطح فعال واکنش الکتروشیمیایی، مدل سازی سه بعدی، جریان دوفازی، حباب هیدروژن
  • محمدکاظم مویدی، نیکو احدی صفحات 137-146

    انتشار و توزیع ذرات گرد و غبار از مهم ترین مسایل در حوزه مطالعات محیط زیست می باشد. انتقال ذرات گرد و غبار تحت تاثیر عوامل طبیعی و محیطی بوده و همواره اثرات مخربی بر محیط زیست و به ویژه سلامتی افراد دارد. در پژوهش حاضر به شبیه سازی عددی انتشار ذرات گرد و غبار در اطراف تپه های کم ارتفاع پرداخته شده است. جابجایی ذرات گرد و غبار تحت تاثیر عواملی چون سرعت جریان هوا، شرایط محیط، سطح و نیز جنس و ویژگی های ساختاری خود ذرات می باشد. به منظور پیش بینی دقیق میدان جریان و بررسی نحوه انتشار ذرات گرد و غبار از روش عددی مبتنی بر الگوی شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. صحت سنجی برای مدل، بر مبنای مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی انجام شده است و دقت مناسبی را برای مدل سازی مبتنی بر الگوی شبیه سازی گردابه های بزرگ نشان می دهد. در پژوهش حاضر شبیه سازی عددی جریان سیال با ماژول فلوینت از بسته نرم افزاری انسیس انجام گرفته است. نتایج این پژوهش شامل تغییرات غلظت ذرات گرد و غبار تحت تاثیر عواملی مانند سرعت جریان هوا و نیز قطر خود ذرات ارایه شده و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان از افزایش میزان غلظت ذرات شن با کاهش قطر آن ها از 200 میکرون به 20 میکرون در این مطالعه می دهد. همچنین هرچه سرعت جریان هوای ورودی به دامنه محاسباتی بیشتر باشد، میزان غلظت ذرات بر روی سطح تپه و محیط اطراف آن کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: تپه های کم ارتفاع، شبیه سازی گردابه های بزرگ، دینامیک سیالات محاسباتی، انتشار ذرات
  • ایمان محمودی، رضا قره داغی، محمدمهدی دوستدار صفحات 147-164

    در این مطالعه، جابه جایی ترکیبی درون حفره مربعی با درپوش متحرک همراه با تیغه به صورت عددی و با روش حجم محدود شبیه سازی شده است. حفره ی مورد بررسی دو بعدی بوده و تحت تاثیر گرانش قرار دارد و در راستای عمود بر صفحه، دوران می کند. دیوارهای راست و چپ حفره آدیاباتیک بوده و دیوار بالا، منبع گرم در دمای ثابت است. سطح پایین حفره، درپوش متحرکی است که حرکتی از مرکز به دو طرف داشته و به عنوان منبع سرد در دمای ثابت فرض می شود. تیغه داخل حفره نیز در دمایی مشابه با دیوار سرد فرض شده و دارای ارتفاعی معادل دو سوم ضلع حفره است. برای ضریب هدایت حرارتی نانوسیال از داده های تجربی استفاده می شود. شبیه سازی ها در عدد رینولدز ثابت () و به منظور بررسی تاثیرات سه پارامتر زاویه شیب حفره، عدد ریچاردسون و کسر حجمی ذرات جامد بر خطوط هم دما، خطوط جریان و مقدار ناسلت متوسط انجام می شوند که 36 حالت مختلف را به وجود می آوردند. از این 36 حالت برای مسیله، ملاحظه می گردد که افزایش زاویه شیب حفره با سطح مرجع (0 تا 90 درجه)، افزایش عدد ریچاردسون (01/0 تا 100) و افزایش کسر حجمی (0 تا 05/0) باعث افزایش مقدار ناسلت متوسط شده و بیشترین مقدار آن معادل حالت ، و است. افزایش کسر حجمی نانوسیال باعث افزایش تا در مقدار ناسلت متوسط می شود. همچنین نشان داده می شود که در مقادیر کم عدد ریچاردسون (معادل 01/0 در مسیله ی مورد بررسی)، زاویه شیب حفره تاثیری در پاسخ مسیله ندارد.

    کلیدواژگان: جابه جایی ترکیبی، حفره، درپوش متحرک، تیغه، نانوسیال، شبیه سازی عددی
|
  • Bahador Abolpour, Rahim Shamsoddini Pages 1-9

    Solving many important industrial problems requires knowing the values of the heat transfer coefficient of passing of one or more fluid streams in different equipment, systems or pipes. In the present study, a numerical model has been developed to simulate compressible fluid flow at the inlet of a hot pipe with different angles to the horizon. In this zone, the hydrodynamic and thermal boundary layers of the fluid flow are developing. Due to the turbulence of the fluid flow due to the interaction of heat and fluid flow inside this tube, a three-dimensional turbulent model was used for this simulation. For this purpose, continuity and compressible Navier-Stokes equations, Reynolds stress model, and turbulent and compressible energy equation have been solved simultaneously. Then, using a set of numerical runs by the concepts of experimental design and optimization methods, a predictive formula for the Nusselt number for these flows has been obtained. Finally, the ability of this formula has been investigated using a set of laboratory data.

    Keywords: Nusselt number, Compressible flow, Laminar flow, Entrance zone, Hot tube
  • Sina Alimohammadian, Mahdi Hashemabadi, Sadjad Ghasemlooy, Hamid Parhizkar, Jamasb Pirkandi Pages 11-23

    In This research numerical investigation of two phase flow structure and heat transfer in microchannels with0.55 and 0.7 millimeter hydraulic diameter has been done. For this purpose, Ansys Fluent software has beenused and has wrote a UDF code for modeling of phase change process in this software. Inlet flow has beenassumed as super heat vapor of R134a and microchannel wall boundary condition is considered as constantheat flux. Effect of geometric cross section of microchannel in 3 cross section circular, square and trapezoidwith inlet mass flux range 100-600 𝑘𝑔/(𝑚2𝑠) on heat transfer coefficient and pressure drop has beenevaluated. Also two phase flow structure in two mentioned hydraulic diameter with same boundary conditionhas been studied. Under the same conditions of input mass flux and cross-section of the microchannel, it wasobserved that heat transfer coefficient in microchannel with 0.55 millimeter hydraulic diameter, is higherabout 15%. Also in a specific range of input mass flux, pressure drop in 0.55 millimeter hydraulic diameteris 3 times higher than 0.7 millimeter hydraulic diameter. Also in both two hydraulic diameter 0.55 and 0.7millimeter, square, circular and trapezoid microchannel have higher heat transfer coefficient in respect.

    Keywords: Two phase flow, Condensation, microchannel, Geometric shape, heat transfer coefficient, pressure drop
  • AliAsghar Pirkhalili, Mahmoud Rostami Varnousfaaderani, Mojtaba Dehghan Manshadi Pages 25-38

    In this paper, the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method with dynamic boundary condition has been used to simulate 2D floating of objects. Severe fluctuations in the field of pressure and velocity is one of the major problems in this method. In this paper, the fluctuations have been corrected using Delta and Shift algorithms. The simulation was numerically performed with three viscosity models including real fluid viscosity (laminar and turbulence), ideal fluid (without viscosity) and artificial viscosity. Validation of this method indicated that in the case of artificial viscosity and also ideal fluid, the Delta algorithm should be used and in the case of real fluid viscosity, using Delta and Shift algorithms could establish good agreement with experimental data. Finally, by simulating the floating experiment with the obtained optimal numerical models, the results showed that the optimal method in the case of real fluid viscosity had a better performance in modeling the horizontal, vertical and rotational movements of the floating body than other optimal methods.

    Keywords: SPH, viscosity models, pressure, velocity correction algorithms, floating objects
  • amirhamzeh farajollahi, mohammadmehdi yahya abadi, mehdi pourseifi Pages 39-52

    Utilizing EG/Water solution as working fluid in an automotive radiator cooling system could cause a significant decrement in heat transfer rate and increases fluid pressure drop. According to the results of this numerical research, a 70%-30% EG/Water solution has about 12%-20% less heat transfer rate and 5%-20% more pressure drop compared to pure water. Geometrical changes affecting the heat transfer parameters could be used to enhance the heat transfer performance of the radiator. This study aims to numerically investigate the effect of employing the mini-channel tubes and (-) or (+) shaped cross-section tubes rather than simple tubes on heat exchanger performance. Comparing the vertical and the horizontal configuration of pipes on heat transfer function is also studied. Results show that utilizing the mini-channel tubes can raise the heat transfer rate by about 15%-67%, while the friction factor is also increased by about 6%-52%. A considerable increment of nearly 10%-91% is also reported as an impact of employing horizontally arranged tubes compared to vertical tube configuration.

    Keywords: Automotive Radiator, Heat Transfer Enhancement, Heat Transfer in Mini Tubes, Radiator Tube Arrangement, EG, Water Solution
  • Seyyed Hadi Hosseini, Jalal Joudaki Pages 53-67

    In this article, the waterjet propulsion system is numerically designed and simulated for use in an amphibious vehicle with a design speed of 12 km/h. CFturbo and PumpLinx software are used for 3D design and fluid flow simulation of the system, respectively. The proper value of propeller design parameters and other components are obtained by using the CFturbo software, and applied according to the desired input parameters and based on valid references and experimental data. To evaluate the performance of the designed system, fluid flow simulation of the system is also performed by PumpLinx software, specifically software designed for turbomachinery simulations. The results of fluid simulation confirm the design parameters obtained by CFturbo software to a great extent, which shows the high efficiency and accuracy of this software in the design of blades and waterjet systems. Finally, with the help of these two powerful software and considering the solid and fluid mechanics design, an optimal waterjet system with high efficiency is designed, which meets the desired need. The results show that the required propulsion force can be achieved by using a waterjet pump with 3 vanes impeller and 7 vanes stator. The amphibious vehicle will obtain the velocity of 12 km/h at 1700 rpm revolution speed. The flow field distribution after passing the stator section becomes axial and uniform which shows the proper design of the stator.

    Keywords: Waterjet Propulsion System, Amphibious Vehicle, Axial Pump, Blade Design
  • jamasb pirkandi, Mahdi Hashemabadi, Mostafa Mahmoodi Pages 69-81

    In the presented research, the analysis and finding optimal values of a heat exchanger used in the exhaust system of a diesel engine has been discussed. The main purpose of using this heat exchanger is to reduce the temperature of combustion products exhausting from the engine. This can be done by mounting a heat exchanger at the exhaust gas path. In order to analyze the issue, different designs of heat exchangers have been regarded. Three- and five-tube heat exchangers reduce the temperature of the smoke to an acceptable level by increasing the contact surface between the smoke and the cooling water. However, the pressure drop created on the side of the smoke is high in these designs. The use of annular fins and longitudinal fins on the smoke side also increase the heat transfer by increasing the contact surface between the smoke and water flow and the turbulence in the smoke path. However, in this design the heat exchanger outlet temperature is higher than allowed value (350 ). Furthermore, in this design, the pressure drop also increases. After the investigations carried out to reduce the temperature of the smoke, shell and tube heat exchangers have been chosen as the final designs. The shell and tube heat exchangers is capable to reduce the exhaust temperature to 309.42 .

    Keywords: Annular Tube Heat Exchanger, Shell, Tube Heat Exchanger, Heat Transfer, Turbulent Flow
  • Mojtaba Barzegar Rahimi, Amin Jalalian Pages 83-94

    Controlling the flow on the cylinder and postponing the flow separation area from the surface of the cylinder, Shrinking the wake area and reduces the drop of vortices and increases the life of the structure. The phenomenon of fatigue, which is caused by loading and fluctuating stresses on the structures, causes depreciation and reduces the life of the structures. Flow controllers play an inhibitory role in creating the phenomenon of fatigue. In this research, the effect of two control cylinders for different distances from the main cylinder at Reynolds 140 was evaluated. The main goal of this research is to find a certain distance to place the control cylinders from the main cylinder in which the vortex shedding distance is reduced to an optimal level and neutralized. For this purpose, transient numerical analysis was performed by Fluent software. The results of this research indicate that there is a certain distance to neutralize the fall of vortices. This distance, for Reynolds 140, is equal to 0.8 of the diameter of the main cylinder, and it can be referred to as the golden distance, which is considered an important component in the design.

    Keywords: Flow controllers, Flow around cylinder, Vortex shedding, Numerical simulation, Von-Karman vortex
  • amirhamzeh farajollahi, mohammadreza salimi Pages 95-108

    In this study, the effects of a cavity on the pitching characteristics of NACA0012 airfoil under dynamic stall conditions were examined numerically and the transient incompressible turbulent flow was simulated in two dimensions. Two different sets of circular cavities with R=0.05c were set at two different positions of x=0.13c and x=0.6c from the leading edge (LE) to investigate the effect of cavity position on the aerodynamic parameters of the airfoil such as lift, drag, and pitching moment coefficients as well as aerodynamic efficiency (lift to drag ratio), using Re=106 and reduced frequency of kf=0.15. Results indicated that the cavity at distant location from the airfoil LE showed a better performance in improving the lift coefficient along with aerodynamic efficiency of the pitching airfoil and the averaged values of the lift coefficient for cavities at x=0.13c and x=0.6c locations increased by 3.57% and 0.18%, respectively compared to the baseline. The averaged value of the drag coefficient for the cavity located at x=0.6c decreased by 3.25% and for the cavity at x=0.13c went up by 3.97% in comparison to the clean airfoil.

    Keywords: cavity, flow control, NACA0012 airfoil, pitching motion, dynamic stall, numerical modeling
  • s.arash s. shams taleghani, Daryosh Roshani Pages 109-117

    Spark-ignition internal combustion engines are sensitive to ignition time. The optimum ignition timing depends on speed, engine load and even fuel type. If this time is manipulated for any reason, it affccts on engine performance and combustion products and consequently the amount of pollutants. Due to the fuel crisis and the need to use engines with higher performance and lower fuel consumption, various strategies for reducing fuel consumption and increasing efficiency of internal combustion engines are presented.‌ Since the XU7/JPL3, made by Peugeot, is the second high production engine in Iran, it has been selected in this investigation. The test results in full load condition show the ignition advance increment to a certain extent, increases power and NOx emissions relative to gasoline mode. The half load results indicate that the increment of the ignition advance angle reduces the brake specific fuel consumption, and NOx and HC emissions, whereas does not have any effect on CO emissions. Optimum amounts of the ignition advance in half and full load conditions have been presented for the gas engine.

    Keywords: NOx, HC, CO, Ignition advance, Internal combustion engine
  • Saeed Nahidi, Ehsan Behroozizade Pages 119-136

    In Zn-Ag2O flow batteries, the electrolyte as one of active substances in electrochemical reactions flows circulatory in the narrow distance between electrodes, and in order to avoid of short circuit inside the battery cells, the spacers are used between their electrodes. In these batteries, the hydrogen gas bubble due to electrochemical reactions is produced on the cathode and then released within the electrolyte flow and a two-phase current is formed. Especially at high-rate discharge processes, this event can reduce the electrochemical active surface of the electrodes, increase the ohmic resistance, and thereby, reduce in the battery capacity. In this paper in order to solve this problem, the behavior of gas bubbles on the electrodes and within the electrolyte flow and their effect on the electrochemical active surface by considering two types of cross-sectional surfaces for spacers, is studied numerically. The results shown that the gas bubbles within the two-phase electrolyte flow spent more time behind the spacers with square cross-section compared to the case of spacers with a circular cross-section at the narrow distance between the electrodes. Therefore, this delay has led to other gas bubbles reaching each other in the electrolyte flow and as a result, they are combined. This event is investigated with two positive and negative approaches in this article.

    Keywords: Zn-Ag2O Flow Battery, Spacers, Electrochemical Active Surface, 3D modeling, Two-phase Flow, Hydrogen Bubble
  • MohammadKazem Moayyedi, nikoo Ahadi Pages 137-146

    The emission and distribution of dust particles are of the most important issues in the field of environmental studies. The transfer of dust particles is influenced by natural and environmental factors and always has destructive effects on the environment and especially on people's health. In present research, the numerical simulation of the emission of dust particles around low-lying hills has been done. The emission of dust particles is influenced by factors such as airflow velocity, environmental conditions, surface and also the type and structural characteristics of the particles. In order to accurately predict the flow field and investigate the way of dust particles emission, a numerical method based on the large eddy simulation has been used. Validation of the model was performed based on the comparison of simulation results with the laboratory data. It shows an appropriate accuracy for modeling based on the large eddy simulation. In the current research, the numerical simulation of fluid flow has been done with the Fluent module from the Ansys software package. The results of this research, including changes in the concentration of dust particles under the influence of factors such as airflow velocity and the diameter of the particles, have been presented and discussed. The results show an increase in the concentration of sand particles by reducing their diameter from 200 microns to 20 microns in this study. Also, the higher velocity of the inlet air flow into the computing domain, the lower the concentration of particles on the surface of the hill and its surrounding environment.

    Keywords: Low lying hills, Large eddy simulation (LES), Computational fluid dynamics (CFD), Particles emission
  • iman mahmoodi, reza gharedagi, mohammadmehdi dostdar- Pages 147-164

    In this study, mixed convection inside a square cavity with a movable cap and baffle was simulated numerically using the finite volume method. The under-study cavity was two dimensional and affected by gravity and rotated perpendicular to the plane. Right and left walls of the cavity were adiabatic and the upper wall was warm source at a constant temperature. Lower surface was a movable cap that moved from the center to both sides and was assumed to be a cold source at constant temperature. The baffle was assumed to be at the same temperature as cold wall and had a height equal to two thirds of the side of the cavity. Experimental data was used for the thermal conductivity coefficient of the nanofluid. Simulations were performed at a constant Reynolds number to investigate the effects of three parameters of Richardson number, volume fraction of solid particles and cavity slope angle on isothermal lines, streamlines and mean Nusselt value, which created 36 different states. It was found that increasing of slop angle of cavity with respect to reference surface (0 to 90 deg), increasing Richardson number (0.01 to 100) and increasing the volume fraction (0 to 0.05), increase the mean Nusselt value, where the maximum value of which is equivalent to state , , . Increasing the volume fraction of the nanofluid causes an increment in average Nusselt number. It was also observed that at low Richardson values, cavity slope angle has no effect on the results.

    Keywords: Mixed Convection, Cavity, Movable Cap, Baffle, Nanofluid, Numerical investigation