فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال پنجاه و پنجم شماره 1 (فروردین 1402)

مجله مهندسی مکانیک امیرکبیر
سال پنجاه و پنجم شماره 1 (فروردین 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مصطفی اسماعیلی شایان، غلامحسن نجفی*، صحرا اسماعیلی شایان صفحات 3-20
    انرژی های تجدیدپذیر پایدار، پاک و اقتصادی هستند و آینده تامین انرژی را برعهده دارند. این منابع به دلیل الگوی تولید غیرقطعی و تصادفی، قابلیت اطمینان پایین دارند. استفاده از منابع تولید انرژی ترکیبی به همراه منابع ذخیره کننده و پشتیبان، راه حل مسیله قابلیت اطمینان سامانه های تجدیدپذیر می تواند باشد. در این مقاله یک ریزشبکه ترکیبی مستقل از شبکه، متشکل از منابع تولید اولیه انرژی بادی و خورشیدی و یک سامانه پشتیبان باتری و ژنراتور با بکارگیری الگوریتم تصمیم گیری پویا، مدلسازی، ساخته، ارزیابی و سیزده طرح برای تامین برق واحد مسکونی پیشنهاد شده است. نتایج نشان داد، استفاده از مدل تصمیم گیری پویا موجب افزایش کیفیت و بهره وری شده سامانه ها شده و در طرح استفاده 24 درصدی از انرژی های تجدیدپذیر، مصرف سوخت فسیلی روزانه 1/11 لیتر بوده و انرژی سالانه تولیدی سامانه تبدیل انرژی تجدیدپذیر ترکیبی معادل kWh/yr 1697 با خالص ارزش فعلی 553/68 دلار و نرخ بازگشت سرمایه داخلی 49/21 درصد با دوره بازگشت سرمایه 15/71 سال است. با افزایش ضریب انرژی تجدیدپذیر به 54 درصد، مصرف سوخت فسیلی 0/694 لیتر و انرژی تولیدی سالانه kWh/yr 1652 با دوره بازگشت سرمایه 17/61 سال محاسبه بدست آمد. مدیریت انرژی مصرف کننده ها با ضریب %100 انرژی تجدیدپذیر، سالانه kWh/yr 1933 انرژی بدون انتشار آلاینده های زیست محیطی و خالص ارزش فعلی 372/09- دلار است.
    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، پایداری، تصمیم گیری پویا، کلبه سبز، مدیریت انرژی
  • محمد خلیلی*، معین طاهری، حسن هوشنگی، فائزه شاکری، امیررضا طهماسبی صفحات 21-44
    تامین آب شیرین همواره یکی از مهم ترین دغدغه های بشر بوده و روش های مختلفی برای رفع این دغدغه مورداستفاده قرار گرفته است. از ساده ترین دستگاه های ساخته شده تصفیه آب شور به کمک انرژی خورشید، دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی است. در این پژوهش به بررسی تجربی تاثیر استفاده از پارچه به عنوان ماده جاذب و متغیرهای مربوط به آن بر میزان تولید آب شیرین پرداخته شده است. در این راستا یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی ساخته شده و متغیرهای مرتبط با پارچه و بر همکنش آن ها مورد آزمایش قرار گرفته است. متغیرهای بررسی شده در آزمایش عبارت اند از: جنس پارچه، رنگ پارچه، تعداد لایه های پارچه در سطح پلکان دستگاه، زاویه پارچه نسبت به سطح پلکان و ارتفاع سرریز آب در هر پله. طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی انجام گرفته است. از میان متغیرهای بررسی شده، رنگ و جنس پارچه به عنوان موثرترین عوامل بر افزایش حجم آب شیرین مشخص شده اند. بر اساس نتایج به دست آمده، بیشترین استحصال آب در طول روز به میزان 2790 میلی لیتر بر مترمربع با استفاده از پارچه از جنس تنظیف سیاه در سه لایه و با زاویه 90 درجه نسبت به سطح پله و همچنین با ارتفاع سرریز آب 1 سانتی متر بوده است.
    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی پلکانی، افزایش استحصال شیرین سازی، پارچه جاذب، طراحی آزمایش، روش تاگوچی.
  • محمدرضا علایی، سبحان امامی کوپائی*، محمد حججی صفحات 45-60

    در میان روش های مختلف تامین آب، روش استحصال آب از مه با توجه به مزایا و ویژگی های منحصر بفرد به تازگی مورد توجه بیشتر جوامع علمی قرار گرفته است. در این روش قطرات مه با استفاده از صفحات مشبک به دام افتاده و از هوا جدا می شوند. چالش اساسی پیش روی این فن آوری بازده کم استحصال آب از هوای مرطوب است که امکان استفاده در مقیاس های بزرگ را ناممکن می کند. برای غلبه بر این مشکل، ایده ی استفاده از کلکتور متخلخل فلزی در حضور میدان الکترواستاتیکی در کار حاضر مورد آزمایش قرار گرفت. پارامترهایی نظیر درصد تخلخل کلکتور، سرعت جریان هوا، شدت میدان الکتریکی و فاصله گسیل کننده تا کلکتور بر بازده استحصال آب از مه به صورت تجربی مطالعه شد. در محدوده درصد تخلخل های مورد بررسی، بازده آب گیری کلکتور با درصد تخلخل 95/6% بیشینه مقدار خود را دارد. همچنین کاهش فاصله گسیل کننده تا کلکتور باعث افزایش بازدهی می شود. بررسی اثر ولتاژ میدان الکتریکی بر بازده دستگاه نشان داد که با افزایش ولتاژ از 15 تا 24 کیلو ولت بازدهی دستگاه از 21% به بیش از 42% افزایش می یابد. در این ولتاژ پدیده اشباع ولتاژ روی داده به طوری که افزایش بیشتر ولتاژ بر روی بازده تاثیر چندانی ندارد. بررسی تاثیر سرعت جریان بر بازده دستگاه نشان داد که در سرعت 1/1 متر بر ثانیه بیشترین بازده دستگاه حاصل شده است.

    کلیدواژگان: استحصال آب از مه، میدان الکترواستاتیک، جسم متخلخل، درصد تخلخل، بازده آب گیری
  • سید رفیع کاظمی مازندرانی، محمود فرزانه گرد*، محمدمحسن شاه مردان، اکبر اصفهانی پور صفحات 61-84

    در سال های اخیر، با رشد روزافزون مصرف گاز طبیعی در ایران، تعداد ایستگاه های تقلیل فشار افزایش چشمگیری داشته است. در شیرهای فشارشکن این ایستگاه ها، افت دمای ناشی از اثر ژول- تامسون موجب هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیرآلات و انسداد مسیر انتقال می گردد. بدین سبب حدود 14000 دستگاه گرمکن حمام آب قبل از ورود گاز پرفشار به این شیرها، وظیفه پیش گرمایش آن را برعهده دارند. شوربختانه، بازدهی با میانگین 30 درصدی این گرمکن ها، سالانه نزدیک به یک میلیارد متر مکعب گاز طبیعی فرآوری شده معادل با ظرفیت نیروگاهی 400 مگاواتی را به هدر می دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی این گرمکن ها، درصدد برقراری مصالحه بین بیشینگی کارآیی و کمینگی اتلاف و هزینه آن هاست. در این مقاله، با مدل سازی ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی گرمکن ها، سه تابع هدف شامل بازده حرارتی، عدد آنتروپی تولیدی و عدد هزینه تلف شده، تعریف و سپس مدل ریاضی مساله در قالب دو سناریو پیشنهاد شده است. آنگاه حل مدل براساس یکی از تکنیک های الگوریتم ژنیتک چندهدفه، با استفاده از روش کمینه سازی آنتروپی تولیدی و بکارگیری هم زمان نرم افزارهای ایز و متلب انجام گرفته و جبهه بهینه پارتوی هر یک از این سناریوها تعیین گردیده است. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل با انحراف کمتر از 10 ± درصد نسبت به نتایج یک نمونه واقعی، حکایت از عملکرد قابل قبول آن دارد. بر پایه این نتایج، بهبود بازده حرارتی این گرمکن ها بسته به دبی حجمی گاز در بازه بین 48 تا 55 درصد امکان پذیر و دارای توجیه فنی - اقتصادی است. این نتایج که در قالب روابط، منحنی ها و گروه های بی بعد ارایه شده است، می تواند به عنوان مرجعی برای طراحی بهینه گرمکن های حمام آب مورد استفاده قرارگیرد.

    کلیدواژگان: ایستگاه تقلیل فشار، مبدل حرارتی، گرمکن غیرمستقیم، بازده حرارتی، آنتروپی تولیدی
  • علیرضا زنداف، قاسم حیدری نژاد* صفحات 85-104
    ویژگی مهم بیماری های تنفسی ویروسی، انتقال و انتشار سریع این ویروس ها به واسطه فرایندهای تنفسی است. در مطالعه حاضر از دینامیک سیالات محاسباتی و انتقال حرارت به منظور بررسی جریان هوا درون دستگاه تنفسی و محیط اطراف در فرایند عطسه و همچنین نفوذ و پخش قطرات حاصل از عطسه برای یک مرد 65 ساله غیرسیگاری استفاده شده است. در این مطالعه حدود یک میلیون قطره با دمای اولیه 35 درجه سانتی گراد در داخل دهان تزریق شده است که بخش عمده ای از این قطرات را قطرات کوچک با قطر 4 الی 16 میکرون تشکیل می دهند. در مطالعه حاضر از مدل آشفتگی k-ω SST به منظور بررسی جریان و از رویکرد اویلر- لاگرانژ با دیدگاه یک طرفه به منظور بررسی نیروهای وارد بر قطرات و تغییر فاز قطرات استفاده شده است. برای یک عطسه معمولی انسان با بیشینه دبی هوای 553 لیتر بر دقیقه از درون دستگاه تنفسی با دمای 35 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 95 درصد در محیطی با فشار هوای یک اتمسفر، دمای 24 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 65 درصد مشخص شده است که بیشترین میزان نفوذ قطرات متعلق به قطرات بزرگ و برابر 3 متر است؛ درحالی که بیشترین میزان پخش قطرات متعلق به قطرات کوچک و برابر 1 متر است و نتایج حاصل از تبخیر قطرات مشخص کرد که بیش از 95 درصد قطرات تزریق شده در هنگام عطسه در پایان زمان 5 ثانیه تبخیر شدند.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، عطسه، ریه، انتشار ویروس، جریان دوفازی
  • مصطفی حمزوی لویه، رامین کوهی کمالی* صفحات 105-122
    در این پژوهش، تاثیر پارامتر های هندسی بر عملکرد اجکتورهای دوفازی جامد - مایع با روش عددی مطالعه شده است. معادلات حاکم بر جریان درون اجکتور شامل پیوستگی و اندازه حرکت، از دیدگاه اویلری به روش حجم کنترل حل شده است. پارامتر های هندسی مورد مطالعه شامل زاویه همگرایی، زاویه واگرایی، نسبت مساحت نازل به گلوگاه و موقعیت نازل (فاصله خروجی نازل تا ابتدای گلوگاه) اجکتور می باشند. در این مطالعه، پارامتر های طراحی مهم شامل نرخ مکش، فشار بحرانی و بازده اجکتور معرفی و برای تمامی پارامتر های هندسی محاسبه شده اند. برای شبیه سازی جریان ثانویه از دو مدل همگن و مخلوط دوفازی استفاده شده و نتایج نشان دهنده آن است که در کسر حجمی های پایین (5%)، داده های حاصل از هر دو مدل تطابق خوبی باهم داشته، به طوری که بیشترین خطا در نسبت مساحت0/26 ایجاد شده و مقدار 2/3% می باشد. نتایج نشان دهنده آن است که بازده اجکتور با افزایش زاویه همگرایی تا 20 درجه، افزایش یافته و بعد از آن بازده اجکتور کاهش می یابد. همچنین افزایش نسبت مساحت تا 0/22 باعث افزایش بازده اجکتور می گردد و بعد از آن بازده اجکتور کاهش می یابد. کاهش زاویه واگرایی و افزایش فاصله نازل تا گلوگاه موجب افزایش بازده اجکتور می گردد. علاوه بر اینها با تغییر پارامترهای هندسی مقدار بهینه ای برای هریک از معیارهای طراحی به دست آمده و با توجه به کاربرد اجکتور می توان از آن مقادیر استفاده کرد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، جریان جامد - مایع، عملکرد اجکتور، پارامتر های هندسی
  • حسن بهرامی، علیرضا نادری، علی اصغر مقدس آهنگری، حسن قاسمی* صفحات 123-142
    استاتورهای پیش چرخش می توانند به عنوان یک ابزار برای بهبود عملکرد هیدرودینامیکی پروانه و کاهش گشتاور اضافی پروانه در زیرسطحی ها عمل کنند. این گشتاور اضافی در زیرسطحی ها با مقطع دایره ای می تواند باعث ایجاد حرکت غلتشی (حرکت دورانی حول محور طولی) شود. مهم ترین و تاثیرگذارترین پارامتر در طراحی این نوع از استاتورها طول کورد، فاصله استاتور تا پروانه و زاویه حمله استاتور است. در این مقاله به بررسی این پارامترها با استفاده از روش تاگوچی جهت استفاده از استاتور برای یک زیرسطحی به منظور کاهش حرکت دورانی حول محور طولی زیرسطحی (کاهش گشتاور اضافی پروانه) و افزایش بازدهی سیستم رانش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی با کمک نرم افزار تجاری استار سی سی ام پرداخته شده است. به منظور اعتبارسنجی محاسبات، نتایج شبیه سازی یک پروانه سری بی با نتایج آزمایش تجربی مقایسه شده است، نتایج شبیه سازی با خطای کمتر از 10 درصد نسبت به داده های تجربی بدست آمده است. همچنین به منظور اطمینان از استقلال نتایج بدست آمده از شبکه بندی، از روش همگرایی شبکه استفاده شده است. استاتور نهایی طراحی شده برای زیرسطحی در عین حال که گشتاور را 44/47 درصد نسبت به حالت بدون استاتور کاهش می دهد، بازدهی سیستم رانش را نیز 2/29 درصد بهبود داده است. همچنین استاتور طراحی شده باعث کاهش گردابه (ورتکس) نوک پره و هاب پروانه شده است.
    کلیدواژگان: استاتور پیش چرخش، کاهش حرکت دورانی زیرسطحی، ضرایب هیدرودینامیکی، کاهش گشتاور اضافی پروانه، بازده سیستم رانش
  • الهام سلطانی، محمدکاظم مویدی*، فرانک فتوحی قزوینی صفحات 143-156

    مسایل مهندسی به طور کلی مدل ریاضی پدیده های فیزیکی هستند. راه حل مسیله فیزیکی را می توان با استفاده از فناوری های مهندسی و شبیه سازی نظیر محاسبات عددی پیدا کرد. تکنولوژی واقعیت افزوده محتوای مجازی ایجاد شده توسط کامپیوتر یا تلفن همراه را با دوربین به محیط فیزیکی کاربران اضافه می کند. با استفاده از سیستم مبتنی بر واقعیت افزوده، بعد از تجزیه و تحلیل مهندسی، می توان نتایج حاصل از شبیه سازی را به صورت مدل دو یا سه بعدی منطبق با مکان و ابعاد جسم فیزیکی مستقیما بر روی اشیاء دنیای واقعی قرار داد تا سبب درک بهتر نتایج شود. در این پژوهش با بهره گیری از ترکیب تکنیک واقعیت افزوده و دینامیک سیالات محاسباتی، مدل شبیه ساز میدان جریان در محیط داخلی با آلاینده های مختلف توسعه داده شده است. برای این منظور، ابتدا به بیان مفاهیم پایه مربوط به واقعیت افزوده و بررسی تفاوت آن با واقعیت مجازی پرداخته شده است. پس از بررسی شیوه پیاده سازی مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از شبیه ساز توسعه یافته برای آلاینده های دی اکسید کربن و مونواکسید کربن بدست آمده است. برای ارزیابی مدل پیشنهادی، داده های حاصل از نرم افزار موبایلی با نتایج مرجع مقایسه شده است و نتایج به دست آمده نشان دهنده دقت و توان محاسباتی قابل قبول می باشد.

    کلیدواژگان: واقعیت افزوده، دینامیک سیالات محاسباتی، جریان هوا، انتشار آلاینده ها، آشکارسازی داده ها
|
  • Mostafa Esmaeili Shayan, Gholamhassan Najafi *, Sahra Esmaeili Shayan Pages 3-20
    Renewable energy is vital for the future of the energy supply because of its properties, which include sustainability, affordability, and environmental friendliness. The low dependability of these sources is a disadvantage due to their nondeterministic and unpredictable production patterns. Utilizing several energy production sources in conjunction with energy storage and backup sources could relieve the problem of system dependability. This study recommends a hybrid microgrid that is independent of the grid and consists of primary sources of wind and solar energy production in addition to a battery and generator backup system. This is achieved through the use of dynamic decision-making algorithms, modeling, construction, and assessment, as well as thirteen distinct strategies for the electrical supply of residential units. Under the scenario to use 24% renewable energies, the consumption of fossil fuel is 1,1 liters per day, and the yearly production energy of the total renewable energy conversion system is comparable to 1,697 kWh with a net present value of $553.68. By increasing the renewable energy factor to 54 percent, the consumption of fossil fuel is reduced to 0.69 liters, and the annual production energy is increased to 1,652 kWh. Consumer energy management with a renewable energy factor of 100 percent, an annual energy usage of 1,933 kWh, and a net present value of -$379.
    Keywords: Renewable Energy, Sustainability, Energy storage, Microgrid, Strategies
  • Mohammad Khalili *, Moein Taheri, Hasan Hoshangi, Faezeh Shakeri, Amirreza Tahmasbi Pages 21-44
    Providing fresh water has been one of the most important concerns of mankind and various methods have been used to solve this concern. In this regard, one of the simplest devices is the stepped solar still. In this research, the effect of using fabric as an absorbent material and its related parameters on the amount of freshwater production has been investigated experimentally. In this regard, stepped solar still has been built and the parameters related to the fabric and their interactions have been tested. These parameters were: type, color, number of layers, and the angle of the fabric relative to the surface of the steps, as well as the height of the water weir in each step. The experiments were designed using the Taguchi method. Among the examined parameters, the color and the material of the fabric have been identified as the most effective factors in increasing the volume of produced fresh water. The results showed that the maximum water production during the day was 2790 ml/m2 using black cotton fabric in three layers with an angle of 90 degrees relative to the steps' surface and a water weir height of 1 cm.
    Keywords: stepped solar still, increasing desalination efficiency, absorbent fabric, Design of Experiment, Taguchi method
  • MohammadReze Alaie, Sobhan Emami Koopaei *, Mohammad Hojaji Pages 45-60

    Among the different methods of water supply, extracting water from atmospheric fog has recently received more attention from scientific communities due to its advantages and unique features. In this method, water droplets are trapped and separated from the air using metal meshes. The main challenge facing this technology is the low efficiency of water harvesting from humid air. To overcome this issue, the idea of using a metal porous collector has been tested in the presence of an electrostatic field. Parameters such as the porosity percentage of the collector, airflow speed, electric field intensity, and the distance between the emitter and the collector (field distance) on the water harvesting efficiency were studied experimentally. In the range of investigated porosities, the efficiency of the fog collector has its maximum value with a porosity of 95.6%. Also, reducing the field distance increases the efficiency. Investigating the effect of electric field voltage on the efficiency of the device showed that with the increase in voltage from 15 to 24 kV, the efficiency increases from 21% to more than 42%. At this voltage, the phenomenon of voltage saturation has occurred, so that a further increase in voltage does not have much effect on the efficiency. Investigating the effect of flow speed showed that the maximum efficiency of the device was achieved at a speed of 1.1 m/s.

    Keywords: Fog collection, Electrostatic field, Porous Media, porosity percentage, Water harvesting efficiency
  • Sayyed Rafi Kazemi Mazandarani, Mahmood Farzaneh-Gord *, MohammadMohsen Shahmardan, Akbar Esfahanipour Pages 61-84

    In recent years, with the continuous growth of natural gas consumption in Iran, the number of pressure drop stations has increased significantly. In throttling valves of these stations, the temperature drop due to the Joule-Thomson effect causes the gas to hydrate, freeze the valves, and block the transmission path. Hence, about 14,000 indirect-fired water-bath heaters have a duty for preheating high-pressure gas before entering them. Unfortunately, the 30% average efficiency of indirectly fired water-bath heaters wastes nearly one billion cubic meters of processed natural gas every year, equivalent to a 400 MW power plant capacity. In this article, intending to optimize, indirect-fired water-bath heaters were modeled thermodynamically and thermo-economically, and three objective functions including thermal efficiency, entropy generation number, and wasted cost number are defined and the mathematical model was proposed in two scenarios. Then the model was solved based on the multi-objective genetic algorithm, using the entropy generation minimization method, and the Pareto optimal fronts of the scenarios were determined. The model implementation results with a deviation of less than ±10% compared to the results of a real sample indicate its acceptable performance. Based on the techno-economic justified results, it is possible to improve the efficiency of indirectly fired water-bath heaters between 48 and 55% depending on the gas volume flow rate. The relations, curves, and dimensionless groups obtained, can be used as a reference for the optimal design of indirect-fired water-bath heaters.

    Keywords: Pressure drop station, heat exchanger, Water-bath heater, Thermal efficiency, Entropy generation
  • Alireza Zandaf, Ghassem Heidarinejad * Pages 85-104
    The important feature of viral respiratory diseases is the rapid transmission and spread of these viruses through respiratory processes. In this study, computational fluid dynamics and heat transfer have been used for the airflow inside the human Airway and the surrounding environment, as well as the penetration and spread of droplets from sneezing for a 65-year-old non-smoking man. In the current study, about one million drops from sneezing with an initial temperature of 35 degrees Celsius were injected inside the mouth, and the majority of these drops are small drops with a diameter of 4 to 16 microns. In this study, the k-ω SST turbulence model was used to investigate the flow, and the Euler-Lagrange approach with a one-way view was used to investigate the forces acting on the droplets and also the phase change of the droplets. For a human sneeze with a maximum flow rate of 553 liters per minute through the respiratory system with a temperature of 35 degrees Celsius and a relative humidity of 95% in an environment with an air pressure of one atmosphere, a temperature of 24 degrees Celsius and a relative humidity of 65%, it was determined that the maximum amount of penetration belongs to large drops equal to 3 meters. While the highest amount of spread belongs to small drops equal to 1 meter and the results of droplet evaporation indicated that more than 95% of the droplets injected during sneezing evaporated at the end of 5 seconds.
    Keywords: computational fluid dynamics, Sneeze, Lung, Virus diffusion, two-phase flow
  • Mostafa Hamzavi Loueh, Ramin Kouhikamali * Pages 105-122
    The present research numerically studies the effect of geometric parameters on the performance of two-phase solid-liquid ejectors. The equations governing the flow inside the ejector include continuity and momentum equations from an Eulerian perspective using the control volume method. The geometric parameters under study were the convergence angle, divergence angle, area ratio (nozzle to the throat), and nozzle position (distance between the nozzle outlet and the start of the throat) in the ejector. In this study, significant design parameters, including the entrainment ratio, critical pressure, and ejector efficiency were introduced and calculated for all the geometric parameters. The homogeneous and the two-phase mixture models were employed to simulate the secondary flow. The results indicate that the data from the two models were in good agreement at low volume fractions (5%), such that the largest error occurred at an area ratio of 0.26 and was equal to 2.3%. The results also indicate that the ejector efficiency increases with an increase in the convergence angle up to 20°, after which it decreases. Moreover, an increase in the area ratio up to 0.22 improves the efficiency of the ejector, after which this efficiency is reduced. Decreasing the divergence angle and increasing the nozzle-to-throat distance also enhance the ejector efficiency. In addition, optimal values were obtained for the design parameters by varying the geometric parameters. These values can be employed according to the application for which the ejector is being used.
    Keywords: numerical simulation, Solid-liquid flow, Ejector performance, Geometric parameters
  • Hassan Bahrami, Alireza Nadery, Aliasghar Moghaddas Ahangari, Hassan Ghasemi * Pages 123-142
    Pre-swirl stators can operate as a device to improve the hydrodynamic performance of the propeller and reduce the excess propeller torque on the underwater vehicle. This excess torque on the underwater vehicle with a circular cross-section can cause harmful rolling motion. The most important and influential parameters in the design of these stators are the chord length, distance from the propeller, and angle of attack. In this paper, these parameters are investigated using the Taguchi method and stator design to simultaneously reduce the underwater vehicle roll motion (reduction of excess propeller torque) and increase propeller efficiency using computational fluid dynamics with the help of commercial software STAR-CCM+. To validate the calculations, the numerical simulation results of a B-series propeller are compared with the existing experimental test, the numerical results are obtained with less than ten error percentages compared to the experimental results.  The Grid Convergence Index has also been used to ensure the independence of the results obtained from the mesh. The final stator designed in this paper reduces the total propulsion torque by 44.47% compared to the non-stator mode and improves efficiency by 2.29%. Also, the designed stator reduces the vortex of the blade tip and the propeller hub.
    Keywords: Pre-swirl stator, Reducing underwater vehicle roll, Hydrodynamic coefficients, Reducing excess propeller torque, propulsion efficiency
  • Elham Soltani, MohammadKazem Moayyedi *, Faranak Fotouhi Qhazvini Pages 143-156

    Engineering problems are generally mathematical models of physical phenomena. The solution to the physical problem can be found using engineering and simulation approaches such as numerical modeling. Augmented reality technology adds virtual content created by a computer or mobile phone with a camera to the physical environment of users. Using an augmented reality-based system, after analysis, the simulation results can be placed directly on real-world objects in a two or three-dimensional model corresponding to the location and dimensions of the physical body in order to better understand the results. In this research, using a combination of augmented reality and computational fluid dynamics techniques, a simulation model in an indoor environment with different pollutants has been developed. For this purpose, first, the basic concepts of augmented reality are expressed and its differences with virtual reality are examined. After examining the implementation method of the proposed model, the results for carbon dioxide and carbon monoxide pollutants have been obtained. To evaluate the proposed model, the data obtained from the mobile software are compared with the related benchmark results and show relatively good accuracy and computational capability.

    Keywords: Augmented Reality, computational fluid dynamics, Airflow, Pollutant Diffusion, Data Visualization