فهرست مطالب
فصلنامه مکانیک هوافضا
سال ششم شماره 1 (پیاپی 19، بهار 1389)
- مکانیک سیالات و آیرودینامیک
- تاریخ انتشار: 1389/04/01
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحات 1-10
در این تحقیق، جریان درون کمپرسور گریز از مرکز یک توربوشارژر با جزئیات کامل جریان بین پره ها، دیفیوزر و محفظه حلزونی شبیه سازی عددی شده و عملکرد سیستم بدست آمده است. در شبیه سازی مناطق دوار از روش پایا-نیمه پایای دستگاه مختصات دوار چند چرخشی استفاده شده است. سازگاری مناسبی در مقایسه منحنی عملکردی ناشی از شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی که توسط همین نویسندگان اندازه گیری شده، دیده می شود و این موضوع به توانایی روش های عددی استفاده شده در شبیه سازی جریانات پیچیده، همچون توربوماشین ها، دلالت دارد. نتایج بر وجود جریانات ثانویه و برگشتی بین پره ها دلالت می کند. همچنین، شکل محفظه حلزونی و محل زبانه آن تاثیر زیادی بر مقدار افزایش فشار کمپرسور داشته و باعث اغتشاشاتی در جریان خروجی از پره ها می شود.
کلیدواژگان: کمپرسور گریز از مرکز، شبیه سازی عددی، دستگاه مختصات دوار چند چرخشی (MRF) -
صفحات 11-22در این مقاله، شبیه سازی جریان ابرصوتی حول دماغه با حل معادلات ناویر-استوکس به صورت عددی انجام گرفته است. با توجه به اینکه حل این معادلات به فرم کامل به حافظه و زمان زیاد رایانه نیاز دارد، در بیشتر موارد از فرم ساده شده آنها استفاده می شود. در این بررسی، محاسبه مشخصات جریان ابرصوتی، همچون گرمایش آیرودینامیکی و اصطکاک پوسته ای سطح حول بدنه های سرپخ و نوک تیز، به وسیله حل کامل معادلات لایه مرزی تراکم پذیر در رژیم های آرام، گذرا و آشفته انجام شده است. تعیین میزان گرمایش حرارتی اعمالی روی سطح به واسطه حل کامل میدان های جریان غیرلزج و لزج بعد از موج ضربه ای جلو دماغه جسم امکان پذیر است. ابتدا، جریان غیرلزج در لایه شوک حول جسم حل شده و سپس با استفاده از نتایج آن خواص لبه لایه مرزی و همچنین خطوط جریان روی سطح محاسبه شده است. برای حل معادلات متوسط گیری شده، مدل های آشفتگی دولایه ای به کار رفته است. معادلات به وسیله تبدیل لوی- لیز به مختصات شامل خطوط جریان منتقل شده و سپس با توجه به طبیعت سهموی آنان به صورت قدم به قدم حل شده اند. حل عددی معادلات به روش تفاضل محدود سه نقطه ای ضمنی انجام گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج تجربی و عددی دیگران مورد مقایسه قرار گرفته که تطابق خوبی را نشان می دهند.
کلیدواژگان: پدیده های آئروترمودینامیکی، جریان ابرصوتی، لایه شوک، لایه مرزی تراکم پذیر -
صفحات 23-27در مدل پیوسته کلاسیک با فرض داشتن میدان سرعت می توان یک مساله را کاملا توصیف کرد، در حالی که این توصیف برای تحلیل پدیده های پیچیده مناسب نمی باشد. از طرفی، با توجه به رفتار غیر نیوتنی خون، به نظر می رسد استفاده از تئوری سیالات ریز قطبی مبتنی بر مدل محیط پیوسته کسرات برای بررسی جریان ضربانی خون منطقی باشد. هدف از ارائه این مقاله بدست آوردن میدان سرعت تحلیلی برای مقایسه با میدان سرعت تجربی مناسب در آینده است. در این مقاله، مقایسه ای بین نتایج حاصل از دو مدل کلاسیک و کسرات با توجه به شرط چرخش روی دیواره انجام شده است. با استفاده از تبدیلات هانکل و لاپلاس توانستیم جریان ضربانی سیال کسرات را نیز بصورت تحلیلی و دقیق حل کنیم.
کلیدواژگان: محیط پیوسته کسرات، تبدیل هانکل و لاپلاس، شرط مرزی چرخش -
صفحات 29-39در این مقاله، روش حجم محدود-بولتزمن شبکه ای برای جریان و انتقال حرارت در سیال تراکم ناپذیر توسعه داده شده است. برای حل میدان دما از تابع توزیع دوگانه بولتزمن استفاده شده است. دو ضریب تصحیح مرتبه دو برای محاسبه شار بر اساس فشار و دما در مرز سلول ها در روش بولتزمن شبکه ای و تلفیق آن با روش حجم محدود ارائه گردیده که به صورت قابل توجهی باعث افزایش سرعت همگرایی و کاهش تعداد تکرار حل عددی شده و امکان تحلیل عددی جریان و انتقال گرما را برای عدد رینولدزهای بالاتر با روش بولتزمن شبکه-ای میسر ساخته است. شرایط مرزی مناسبی برای مرزهای ورودی، خروجی و دیواره بر اساس نظریه بولتزمن شبکه ای و سازگار با گسسته سازی معادلات به روش حجم محدود استفاده شده و برای شرایط مرزی دما و شار گرمایی روش تجزیه معادله توزیع انرژی به بخش های تعادلی و غیر تعادلی استفاده گردیده که بخش غیر تعادلی آن با استفاده از گره های مجاور برونیابی شده است. جریان در پله وارون و جریان اطراف استوانه در داخل کانال و انتقال گرما در پله وارون با مانع استوانه ای و بدون آن از موارد مطالعه شده در ارزیابی دقت محاسبات عددی در کار حاضر می باشد.
کلیدواژگان: جریان آرام، انتقال گرما، حجم محدود، بولتزمن شبکه ای، ضرایب تصحیح شار، تابع توزیع دوگانه -
صفحات 41-55در این تحقیق، حل تحلیلی برای جریان سیال مرتبه دو در یک لوله خمیده ارائه شده است. در این راستا از روش حساب اختلالات برای تحلیل میدان جریان استفاده شده و برخلاف تحقیقات پیشین، جملات سری های حساب اختلالات تا مرتبه دو محاسبه شده اند. در ضمن، رابطه تحلیلی برای دبی جریان ارائه شده و سرعت محوری، جریان های ثانویه و مولفه های میدان تنش به شکل دقیقی محاسبه شده اند. همچنین، براساس حل ارائه شده برای سیال مرتبه دو در تحقیق حاضر و نیز برای سیال فوق همرفتی ماکسول در تحقیقات پیشین، اثر دو ثابت زمانی رهایی از تغییر شکل و رهایی از تنش سیال ویسکوالاستیک بر جریان در لوله های خمیده بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش زمان رهایی از تغییر شکل و زمان رهایی از تنش سیال ویسکوالاستیک به ترتیب به افزایش و کاهش دبی جریان منجر می شود که این امر از جمله مهم ترین نوآوری های تحقیق حاضر می باشد.
کلیدواژگان: سیال مرتبه دو، جریان در لوله خمیده، زمان رهایی از تغییر شکل، زمان رهایی از تنش، روش حساب اختلالات -
صفحات 57-66تداخل جریان دنباله سیال میان دو یا چند جسم را می توان در کاربردهای صنعتی زیادی از قبیل صنایع هوافضا و فن های خنک کننده مشاهده نمود. در این مقاله، میدان سرعت و آشفتگی دنباله نزدیک ایرفویل به همراه یک استوانه در پشت آن به وسیله جریان سنج سیم داغ بررسی شده است. پارامترهای اساسی این تحقیق فاصله استوانه از ایرفویل در راستای افقی و عمودی و عدد رینولدز جریان است. مدل سازی براساس نسبت قطر استوانه به طول وتر ایرفویل (d/c)، محل قرارگیری آن و عدد رینولدز 14.300 براساس قطر استوانه در تونل باد با مقطع آزمایش mm2305×305 انجام گرفته است. با توجه به فرکانس گردابه ها، فرکانس داده برداری KHz2 منظور شده است. نتایج به صورت نمودار شدت نوسانات سرعت، مؤلفه های تنش رینولدز و فرکانس گردابه ها در ناحیه دنباله نزدیک ارائه شده اند. همچنین، شدت آشفتگی تولید شده در محدوده دنباله نزدیک استوانه بررسی شده است. فرکانس گردابه ها با برخی داده های موجود مقایسه شده و از دقت کافی برخوردار استکلیدواژگان: جریان سنج سیم داغ، ایرفویل، دنباله نزدیک، استوانه، گردابه، آشفتگی
-
صفحات 67-74در این پژوهش، به بررسی رفتار و مشخصه های جریان در اطراف یک سیلندر مثلثی با استفاده از روش های تجربی و عددی پرداخته شده است. بدین منظور، یک استوانه با سطح مقطع مثلث متساوی الاضلاع از جنس پلکسی گلاس در تونل باد تحت اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف مورد آزمایش قرار گرفته و با استفاده از تکنیک های موجود، به بررسی مشخصه های جریان و ضرایب پسای این مدل در حالات مختلف پرداخته شده است. به منظور اندازه گیری سرعت و شدت اغتشاشات، از دستگاه جریان سنج سیم داغ به همراه یک پراب سه بعدی استفاده شده است. مقایسه نتایج تجربی و عددی بدست آمده با نتایج دیگران دقت قابل قبولی را نشان می دهد.
کلیدواژگان: تونل باد، جریان سنج سیم داغ، ضریب درگ، سیلندر مثلثی
-
Pages 1-10
In this research، the three-dimensional flow in a centrifugal turbocharger compressor has been numerically simulated. The flow through impeller and diffuser is modeled to obtain the compressor performance map. Also، the side-space between the impellers and the casing is simulated، in order to model the entire compressor. For the moving zones، multi-rotating reference frame approach was used. Performance maps obtained through both numerical and experimental data (measured by the authors) are relatively close indicating the high ability of numerical approach used to simulate complicated flows، such as flow in turbomachineries. The secondary flow and the clearance loss caused by the impeller were well predicted by the present numerical simulation. Also، the shroud configuration and the tongue location were shown to have high impact on the compressor pressure rise and on lits efficiency.
-
Pages 11-22The purpose of this investigation is consideration of aerothermodynamic phenomena over blunt and slender pointed bodies in hypersonic flows. Such results may be obtained by numerically solving the full Navier-Stokes equations or one of their various subsets، such as PNS equations. However، due to the excessive computer storage and CPU requirements، most people use their simple forms. In this work، a computer code was developed that uses an implicit finite difference method to solve non-similar، full compressible boundary layer equations for laminar، transitional، and turbulent flows over blunt and slender pointed bodies in hypersonic flows. Different test cases were studied and the related results were compared to benchmark CFD and experimental data showing relatively close agreements.
-
Pages 23-27In the classic continous model، assuming velocity field، one can completely define the problem. However، this is not suitable for the analysis of complex flows. On the other hand، according to the non-Newtonian behavior of blood، it seems that the use of theory of micro-polar fluids، based on the Cosserat continous model for the investigation of blood pulsatile fluid، is logical. The goal of this paper is to derive the analytical velocity field for comparison with suitable experimental velocity field in the future. In this paper، a comparison has been carried out between the results of the two Cosserat and classical models according to spinning condition on the wall. Using Laplace and Hankel transformations، we could analytically solve the pulsitive flow of Cosserat fluid.
-
Pages 29-39In this paper، the thermo-hydrodynamical analysis of incompressible flow in conjunction with cell-centered finite volume-lattice Boltzmann method (FV-LBM) was developed. To demonstrate the temperature field، the double distributions function (DDF) was used. A novel approach was applied in cell flux calculation by definition of biasing factors based on pressure and temperature. This treatment enlarges the domain stability and leads to faster convergence. A consistent open and solid boundary treatment of flow was also addressed. The unknown energy distribution at the boundary cells were decomposed into its equilibrium and non-equilibrium parts. Then، the non-equilibrium part was approximated with extrapolation of the non-equilibrium part of the populations at the neighboring nodes. Two test cases namely، thermo-hydrodynamic in a backward-facing step and around a circular cylinder inserted within the backward-facing step were carried out. The results were compared with the available solutions in the technical literature showing reasonable agreements.
-
Pages 41-55In this paper، an analytical solution for the second order fluid flow in a curved pipe is presented. Perturbation method is used for solving the governing equations and unlike the previous researches، the second order perturbation terms were considered. Here، an analytical relation for the flow rate was presented and axial velocity، secondary flows، and components of stress field were calculated accurately. Also، based on the solution of second order fluid flow presented in current work and upper convected Maxwell fluid flow obtained in previous studies، the effect of retardation and relaxation times of viscoelastic fluids on flow in curved pipes were investigated. In this article، it was shown that increasing the retardation and relaxation times cause the flow rate enhancement and reduction، respectively، which is one of the main innovations of current study.
-
Pages 57-66The interaction between the wakes of two or more bodies is important in many industrial applications، e. g.، aerospace system and cooling fans. In this paper، the velocity field and the turbulence of the wake generated behind an airfoil in the presence of a circular cylinder were studied experimentally، using hot-wire anemometry. The basic parameters of this study included horizontal and vertical distance between the airfoil and the cylinder and the flow Reynolds number. The modeling was carried out according to the ratio of cylinder diameter to airfoil chord (d/c) as well as the relative location of the airfoil and the cylinder. The Reynolds number based on cylinder diameter was 14300 (wind tunnel test section is 305×305mm2). Due to the frequency of vortices، the sampling rate of the experiments was set to 2kHz. The results of this research offered data such as turbulence intensities، Reynolds stresses، and vortex frequency in the near wake region. Turbulence intensity was investigated in the vicinity of near-wake behind the cylinder. Some of the vortices frequency were compared with the existing results showing relatively good agreements.
-
Pages 67-74This paper presents the results of a series of experimental and numerical studies concerning wake velocity profile، turbulent fluctuations، and the drag force associated with flow around a triangular prism. For this reason، a triangular cylinder with apex of 60° with various Reynolds numbers was tested. A 3-D hot wire probe was used to experimentally determine the velocity field around the cylinders in a low subsonic wind tunnel. Using the measured flow velocities behind and in front of the cylinder، drag coefficients were also calculated. The experimental results are in good agreements with the ones related to previous works.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.