نشریه مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 15، تابستان 1397)

در این مقاله به بررسی عددی و تحلیلی جریان آشفته بر روی یک ایرفویل در زوایای مختلف حمله و بهینه سازی زاویه واماندگی پرداخته می شود.به منظور اعتبار سنجی نتایج پژوهش حاضر، نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده که تطابق خوبی دارد. ایرفویل مورد مطالعه در جریان آشفته در زاویه حمله صفر در زاویه حمله صفر نیروی برا قابل ملاحظه ای تولید می کند. هم چنین تا حداکثر زاویه حمله 12 درجه پیش از جدایش و ناپایایی جریان را تحمل می کند. هم چنین نتایج نشان داد که بیشترین ضریب برا برای ایرفویل مورد مطالعه 53/1 می باشد و بهترین بازده آن (نسبت برا به پسا) در زاویه حمله 3 درجه بدست می آید، بنابراین زاویه نصب پیشنهادی 3 درجه می باشد. هم چنین در این پژوهش برای بهبود زاویه واماندگی تغییرات شدید، لبه فرار و لبه حمله را به کمک روش هموارسازی کاهش داده شده است. نتایج نشان داد که پس از بهبود پروفیل ایرفویل زاویه واماندگی به 13 درجه و ضریب برا حداکثر به 67/1 افزایش یافت.

در این مقاله به بهینه سازی سیکل میکروتوربین گازی در حالت تولید دوگانه قدرت و گرما پرداخته شده است. این بهینه سازی شامل بهینه سازی بازده انرژی و اکسرژی سیکل، و هم چنین بهینه سازی قیمت برق تولیدی بر اساس آنالیز اکسرژی - اقتصادی و با در نظر گرفتن اثرات آلایندگی محیط زیست می باشد. سوخت مصرفی سیستم میکروتوربین، گاز طبیعی به همراه همه ترکیبات موجود در آن در نظر گرفته شده است. برای انجام این بهینه سازی، ابتدا یک مدل سازی ترمودینامیکی برای سیکل فوق انجام شد و سپس با استفاده از الگوریتم زنبور عسل نقطه بهینه برای عملکرد سیستم به وسیله کد نوشته شده در نرم افزار MATLAB تعیین گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از الگوریتم زنبور عسل بهترین مقدار تابع هدف بدست آمده برای سیکل فوق در نسبت هوا به سوخت 32/1 بدست آمد که در این نقطه بازده انرژی برابر 53/40 %، بازده قانون دوم برابر80/81 %، مقدار تولید انتروپی برابر kW/K 0578/0 و مقدار بهای برق مصرفی برابر US$/kWh 0733/0 بدست آمد. هم چنین اگر بتوان مقاومت حرارتی در پره های توربین میکروتوربین را افزایش داد می توان بازده را تا 15% نسبت به حالت با محدودیت دمایی افزایش داد.

هدف این تحقیق، بررسی استحکام کششی قطعات قالبگیری تزریقی تولیدشده دارای خط جوش از ترکیب باگاس نیشکر و پلی پروپیلن می باشد. باگاس نیشکر پس از اصلاح قلیایی با نسبتهای متفاوت با پلی پروپیلن ترکیب شد. مواد توسط دستگاه قالبگیری تزریقی پیش مخلوط گردیده و سپس از مواد مخلوط شده حاصل و در دماهای مذاب مختلف، نمونه های لازم تولید گردیدند. آزمون تعیین خواص کششی بر روی نمونه ها انجام گردید. نتایج نشان داد که استحکام کششی در قطعات دارای خط جوش از نمونه های بدون خط جوش کمتر بوده همچنین افزایش میزان باگاس در هر دو حالت با و بدون خط جوش منجر به کاهش استحکام کششی می شود. با افزایش دمای مذاب به طورکلی استحکام کششی کاهش پیدا می کند.

پاشش متقاطع جت مایع در جریان هوای مادون صوت عرضی کاربردهای صنعتی فراوانی دارد. پاشش سوخت در محفظه های احتراق موتورهای خودروها، توربین گازها، موشک ها و رمجت ها و پاشش سوخت در قسمت پس سوز توربوجت ها، از جمله کاربردهای این نوع پاشش می باشد. بنابراین شناخت مکانیسم های کنترل شکست، نفوذ و توزیع جت پاشش شده به درون جریان عرضی مهم می باشد. در این کار پاشش جت مایع در جریان هوای عرضی مادون صوت به صورت عددی بررسی شده است. معادلات دو-بعدی ناویر-استوکس رینولدز متوسط به همراه مدل آشفتگی  استاندارد جهت مدلسازی مساله توسط نرم افزار فلوینت استفاده شده اند. جریان دو فازی نیز با استفاده از مدل چند فازی کسر حجمی سیال شبیه سازی شده است. جهت صحه گذاری نتایج، مسیر جریان جت حاصل از حل عددی با روابط تجربی مقایسه شده است. سپس تاثیر سرعت های پاشش مختلف، اعداد ماخ مختلف هوای ورودی و مایعات با خواص مختلف بر روی خط مسیر جریان جت بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت جت، عمق نفوذ جت افزایش می یابد و با افزایش عدد ماخ هوای ورودی، عمق نفوذ جت کاهش می یابد. همچنین مشاهده شد که تاثیر خواص مایع از قبیل لزجت، بر روی عمق نفوذ جت کم می باشد.

هدف از مقاله حاضر، بررسی جریان سیال و انتقال حرارت اطراف دسته لوله با مقطع بیضی شکل می باشد. پارامترهای مورد بررسی در دسته لوله ها عبارتند از: شکل لوله ها، وجود و عدم وجود پره، آرایش لوله ها، شرایط مرزی حرارتی، شرایط مرزی سطحی (مانند زبری سطح)، دما و سرعت سیال. برای این منظور، در تحقیق حاضر یک مدل عددی ارایه شده است تا رابطه انتقال حرارت با این پارامترها را بیان کند. در این مقاله، جریان سیال و انتقال حرارت حول لوله هایی به شکل بیضی مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای تعیین کننده آن مشخص شده اند. پارامترهای مورد بررسی در تحقیق حاضر عبارتند از: زاویه حمله، عدد رینولدز و پارامترهای هندسی جریان. نتایج به دست آمده از این تحقیق با مرجع [1] مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است و نتایج بدست آمده دارای دقت قابل قبولی در مقایسه با نتایج حاصل از پژوهش تجربی صورت گرفته در مرجع مذکور می باشند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با افزایش عدد رینولدز جریان، عدد ناسلت، افزایش و ضریب اصطکاک کاهش می یابد. همچنین مقایسه ای بین مشخصات جریان در زوایای حمله مختلف صورت گرفته است تا مشخص شود در هر محدوده از عدد رینولدز، چه زاویه ی حمله ای مناسب می باشد.

در کار حاضر انتقال حرارت جابجایی ترکیبی سیال آب درون محفظه مستطیلی شکل با دو دیواره غیر صاف در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. دیواره های غیر صاف محفظه بصورت آدیاباتیک هستند و دیواره های عمودی در دمای ثابت سرد قرار دارند. همچنین مانعی که در دمای ثابت گرم قرار دارد، محفظه را به دو قسمت بالایی و پایینی تقسیم می کند. در شبیه سازی صورت گرفته میدان جریان و دما با حل همزمان توابع توزیع جریان و دما محاسبه شده است. تاثیر پارامترهای مختلفی چون عدد رینولدز، عدد هارتمن و موقعیت قرارگیری مانع گرم بر روی انتقال حرارت جابجایی ترکیبی ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد در یک موقعیت ثابت مانع، افزایش عدد رینولدز و عدد هارتمن بترتیب منجر به افزایش و کاهش عدد ناسلت متوسط می شود. بعلاوه با تغییر موقعیت قرارگیری مانع می توان بر روی میزان انتقال حرارت و مشخصات جریان تاثیرگذار بود. شایان ذکر است که این هندسه، برای اولین بار به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفته است.