فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال یکم شماره 1 (پاییز 1391)
  • سال یکم شماره 1 (پاییز 1391)
  • 108 صفحه، بهای روی جلد: 100,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1391/12/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مجتبی سمنانی رهبر*، اصغر علیزاده داخل صفحه 1
    شناخت الگوی جریان میتواند نقش مهمی در بهینهسازی فرآیند اختلاط ایفا کند. برای تهیه پربورات سدیم چهار آبه، متابورات سدیم و آب اکسیژنه در یک مخزن با هم مخلوط شده واکنش میدهند و برای اختلاط از همزن توربینی دو پرهای استفاده میشود. در این تحقیق، اختلاط در راکتور تهیه پربورات سدیم با استفاده از دینامیک سیالات عددی مدل سازی شده و اثر افزودن بافل بر کیفیت اختلاط مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا جریان داخل راکتور بدون بافل و بافلدار به صورت پایا مدل سازی شده است. بررسی الگوی جریان ایجاد شده نشان می دهد که گرچه افزایش بافلها سبب کاهش سرعت متوسط داخل ظرف می شود، اما این کاهش سرعت فقط برای حرکت سیال در جهت چرخش پروانه های همزن است. بررسی مولفه های سرعت و تنش برشی نشان میدهد که افزودن بافلها باعث افزایش سرعت در جهتهای شعاعی و محوری میشود. نتیجه های به دست آمده در حالت پایا برای مدل سازی همگن شدن داخل راکتورها استفاده شده است. مدل سازی اختلاط در حالت ناپایا نشان می دهد که افزودن بافلها سبب بهبود اختلاط داخل ظرف و کاهش زمان اختلاط به میزان بیش از 60% می شود
    کلیدواژگان: اختلاط، بافل، پربورات سدیم، دینامیک سیالات عددی (CFD)
  • عبدالامیر بک خوشنویس*، وحید برزنونی صفحه 13
    در این پژوهش دنباله نزدیک در پشت یک مدل خودرو Notch Back با استفاده از تکنیک سرعت سنج سیم داغ به صورت یک بعدی تجزیه و تحلیل شده است. مولفه های نوسانی و متوسط زمانی سرعت جریان در دنباله خودرو به طور مستقل و هم چنین زمانی که در دنباله یک مدل تریلر قرار می گیرد، اندازه گیری شده است. هم چنین، تغییرات ضریب نیروی پسای خودرو که در دنباله تریلر و در فاصله های مختلف نسبت به آن قرار دارد، مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق سعی شده که از روش دنباله ای و معادله ای که اخیرا توسط Van Dam استخراج شده، برای اندازه گیری ضریب نیروی پسا استفاده شود. فاصله بدون بعد بین خودروها از 1/ 0 =X/L تا X/L=3 متغیر است (طول تریلر L≡ و فاصله از پشت تریلر X≡). مشاهده می شود که مقدار ضریب پسای خودرو در مقایسه با حالت مجزای آن در فاصله بدون بعد 1 /0 تا 3/ 1 ابتدا یک روند صعودی و سپس نزولی دارد. با توجه به نمودارها و نتیجه های به دست آمده از آزمایش ها، مشاهده می شود که با افزایش فاصله در جهت طولی (x) میزان شدت اغتشاش های دنباله بیشتر و میزان بیشینه سرعت کاهش می یابد. هم چنین، دامنه ناحیه برشی افزایش یافته و علاوه برآن با دور شدن از خودرو در جهت طولی (x) قله های کمینه سرعت نیز از بین می روند.
    کلیدواژگان: بررسی تجربی، نیروی پسا، تونل باد، شدت اغتشاشات، مدل خودرو
  • محمد کاظم مویدی*، فریدون ثابت قدم، محمد طیبی رهنی صفحه 29
    در این مقاله، از روش رتبه کاسته تجزیه متعامد بهینه جهت شبیه سازی میدان های جریان ناپایای تراکم ناپذیر استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان پس از تصویرسازی در راستای مودهای جریان منجر به ایجاد یک سامانه دینامیکی رتبه کاسته می شوند. از آنجا که معمولا مدل های رتبه کاسته متداول، به دلیل های گوناگونی، پیش بینی دقیقی از تغییرات زمانی میدان جریان ندارند، دقت سامانه دینامیکی حاکم با استفاده از یک ترم اصلاح خطی افزایش داده شده است. روش مذکور ترکیبی از روش تجزیه متعامد بهینه همراه با حل یک مسئله بهینه سازی با استفاده از روش کمترین مربعات است. حاصل آن یک مدل رتبه کاسته خواهد شد که می تواند با دقتی مناسب و با سرعتی بالا تغییرات زمانی میدان جریان را پیش بینی کند. این روش بر اساس یک تکنیک کمینه سازی محلی است که توسط این نویسندگان ارائه شده است. نتیجه های حاصل از مدل رتبه کاسته حاضر با شبیه سازی های حاصل از حل عددی مستقیم مقایسه شده که دقت و سهولت چشم گیری را در محاسبات نشان می دهد.
    کلیدواژگان: جریان ناپایا، روش تجزیه متعامد بهینه، مدل رتبه کاسته اصلاح شده، تصویرسازی گالرکین
  • مهدی صنیعی نژاد، عبدالعلی حقیری، محمود مانی*، سجاد درستی صفحه 41
    در رژیم گذرصوت رشد لایه مرزی و به تبع آن افزایش ضخامت جابه جایی لایه مرزی عوامل اصلی و تعیین کننده موقعیت شوک تشکیل شده روی سطوح آیرودینامیکی در این رژیم محسوب می شوند. با توجه به اینکه رشد لایه مرزی تابعی از عدد رینولدز جریان آزاد و نیز موقعیت گذار لایه مرزی از حالت آرام به آشفته است، عدد رینولدز جریان آزاد و دیگر پارامترهای دخیل در رشد و موقعیت گذار لایه مرزی تعیین کننده موقعیت تشکیل شوک و مقدار نیروها و ممان های آیرودینامیکی وارده بر جسم و سطوح آیرودینامیکی در رژیم گذرصوت هستند. در این مقاله به بررسی کیفی نقش عدد رینولدز در اندازه نیروها و ممان های آیرودینامیکی وارده بر مدل آگارد بی(AGARD-B) پرداخته شده است. همچنین، بر اساس تست های تونل باد انجام شده در رژیم گذرصوت، علاوه بر عدد رینولدز، میزان انسداد جریان نیز یکی دیگر از پارامترهای تاثیرگذار در دقت نتیجه های به دست آمده می باشد.
    کلیدواژگان: تونل باد گذر صوت، عدد رینولدز، مدل آگارد بی، ضرایب آیرودینامیکی
  • حسن قاسمی*، احسان یاری صفحه 57
    هدف از مطالعه حاضر بررسی پدیده کاویتاسیون لایه ای روی پروانه DTMB4119 با استفاده از روش المان مرزی بر پایه پتانسیل می-باشد. در الگوریتم طراحی پروانه پارامترهای هندسی و جریانی زیادی دخیل هستند. بنابراین، یک برنامه کامپیوتری مورد نیاز است که با در نظر گرفتن اثر تغییر کلیه پارامترها، به تحلیل جریان روی هندسه های متفاوت بپردازد. روش موجود در محدوده دقت قابل قبولی قابلیت تحلیل جریان خیس شده و کاویتاسیون لایه ای روی پروانه را در حالت های پایا و ناپایا با میدان جریان های ورودی یکنواخت و غیر یکنواخت، با صرف زمان و هزینه بسیار کمتری نسبت به سایر روش های عددی رایج داراست. علاوه بر تحلیل کاویتاسیون جزیی روی پروانه، در تحقیق حاضر اصلاح موقعیت و مقدار پتانسیل مربوط به نقطه جدایش جریان مورد بررسی قرار گرفته است. داده های عددی به دست آمده با داده های تجربی موجود مورد اعتبارسنجی قرارگرفته اند و تطابق بسیار خوبی بین آنها وجود دارد.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون لایه ای، روش المان مرزی، پروانه DTMB4119، نقطه جدایش جریان
  • محمود پسندیده فرد، عباس خلقانی* صفحه 73
    در مقاله حاضر جریان سه بعدی غیر لزج به روش چند بلوکی مجزا برای پرتابه کامل در ماخ 5 و زاویه حمله 1 درجه و چندین مدل بالک حل شده است. یک مدل مبنا برای شکل بالک در نظر گرفته شده و سپس با تغییر هندسه بالک و حل جریان برای کل پرتابه، تاثیر این تغییرات روی خواص آیرودینامیکی، از جمله برآ، پسآ، ضریب گشتاور پایداری و گشتاور پیچشی بررسی شده است. سپس، ضریب کارائی بالک از ترکیب نیروی محوری و گشتاور پایداری پیشنهاد و الگوریتمی برای طراحی بالک بهینه استخراج شده است. بر اساس این پژوهش، هندسه مناسب بالک آن است که لبه حمله به صورت خط راست و با شیب بزرگ تر باشد، لبه پشت بالک محدب و طول بالک ها افزایش یابد و تعداد بالک ها حدود 7 باشد.
    کلیدواژگان: آیرودینامیک، پرتابه، بالک، بهینه سازی، پسا، پایداری
  • سیدآرش سیدشمس طالقانی*، عبدالله شاد آرام، مسعود میرزایی صفحه 89
    کنترل جریان به طور عمومی در طراحی اجسام پرنده و به طور خاص روی فلپ ها و سطوح کنترلی اهمیت بسیار زیادی دارد. به کارگیری عملگر پلاسمایی روی یک سطح کنترلی می تواند سبب تغییر مکان نقطه جدایش یا حذف آن شود. این ابزار کنترل جریان که به تازگی مورد بررسی محققان قرار گرفته، یک نیروی حجمی ایجاد می کند که سبب تولید یک میکرو جت در نزدیک دیواره می شود. تحقیق حاضر اثرات عملگر پلاسمایی روی جریان در اطراف یک ایرفویل مدل NACA0012 را تا زوایای 6 درجه بعد از زاویه واماندگی به منظور جابه جایی نقطه جدایش بررسی می کند. به همین منظور، اثرات این عملگر با موج سینوسی در سیکل های کاری مختلف از پلاسمای غیر دائمی روی توزیع فشار روی این ایرفویل و ضریب لیفت مطالعه می شود. تحقیق حاضر در رینولدز حدود 5 10×7/ 3 انجام شده است. تولید پلاسما به وسیله منبع تغذیه ولتاژ بالا و در ولتاژهای تا حدود 14 کیلو ولت از نوع AC انجام شده است. نتایج حاضر افزایش ضریب لیفت در زوایای تا 6 درجه بعد از واماندگی با سیکل های کاری حدود 14% را نشان می دهد و این تاثیر بهتر از سیکل های کاری بالاتر از 50% است.
    کلیدواژگان: عملگر پلاسمایی، کنترل فعال، ایرفول، سیکل کاری
  • یادداشت مهندسی
  • روح الله یداللهی فارسانی*، بهزاد قاسمی صفحه 99
    در این مقاله فرایند رسوب زدایی هیدرودینامیکی از یک محفظه باز گرمازا در یک کانال افقی تحت تاثیر جریان جابه جایی توام آزاد و اجباری مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. جریان با سرعت یکنواخت u0 در دمای Tc وارد کانال می شود. کف محفظه در دمای ثابت Th قرار دارد، در حالی که دیواره بالایی کانال در دمای Tc است. تحلیل برای محدوده ی وسیعی از عدد گراشف (105 Gr ≤ ≤101) و عدد رینولدز (1000≤Re ≤ 10) انجام شده است. نتیجه ها نشان می دهد که افزایش عدد گراشف درصد رسوب زدایی از محفظه را افزایش می دهد، در حالی که افزایش عدد رینولدز و نسبت ابعاد محفظه، درصد رسوب زدایی را کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: جا به جایی توام، کانال، محفظه باز، رسوب زدایی ذرات
|
  • M. Semnani, Rahbar*, A. Alizadeh, Dakhel Page 1
    Knowledge of fluid flow can play a basic role in optimizing mixing processes. In preparation of sodium perborate, sodium metaborate and hydrogen peroxide, as raw materials, mix and react in the presence of a turbine mixer. In this investigation, the effect of the presence of baffle in a mixing tank equipped with a two impeller turbine agitator was studied. At first, steady state flow in the tank with and without baffles was modeled. The results show that application of baffles causes reduction of mean velocity in the tank. In contrary, radial and axial velocities increase. Secondly, the results were used for unsteady modeling, which showed that addition of baffles in the tank causes increase of mixing quality and reduction of the required mixing time of more than 60%.
    Keywords: Mixing, Baffle, Sodium Perborate, Computational Fluid Dynamics (CFD)
  • A. Khoshnevis*, V. Barzanooni Page 13
    The aerodynamics of road vehicles has frequently been studied in simplified geometries to separate the effect of various components on aerodynamic drag and on near wake flow dynamics. In this work, the characteristics of the near wake of a Notch-Back car model were investigated, using hot-wire anemometer. The main objectives of this study are to gain a better understanding of the flow structure in the near wake region. The time-averaged and the fluctuating components of velocity were measured for the car model at various distances behind it. The effect of distance behind the car model to create maximum and minimum peaks of speed and turbulence intensity has been also investigated. Inter-model non-dimensional spacing was varied from 0.1 to 3.0, based on the lead model length. Surprisingly, significant drag increase was found for the rear model for spacing 0.1-1.3.
    Keywords: Drag, Car Model, Wind Tunnel, Experimental Investigation
  • M.K. Moayyedi*, F. Sabetghadam, M. Taeibi, Rahni Page 29
    In this paper, reduced order proper orthogonal decomposition method has been used for simulation of unsteady incompressible flow fields. After projection of the governing equations along POD modes, a low-dimensional dynamical system is achieved. Normally, standard low-dimensional models, due to some reasons, do not predict time variations of flow field accurately. Accuracy of dynamical system has been improved by using a linear calibration term. The presented method is based on combination of POD and an optimization problem, which is solved using least square approach. The obtained reduced order model can predict time variations of flow field with relatively fast computational speed and good accuracy. This method is based on a local minimization technique proposed by these authors. The results have been compared with direct numerical simulation (DNS) data and shows good accuracy and simplicity of the computations.
    Keywords: Unsteady Flow, Proper Orthogonal Decomposition, Calibrated Low, dimensional Model, Galerkin Projection
  • M. Saniei, Nejad, A.A. Haghiri, M. Mani*, S. Dorosty Page 41
    Boundary layer growth and hence displacement thickness are the key factors in shock position over aerodynamical surfaces at transonic regimes. Since boundary layer growth is a function of free stream Reynolds number and also of the transition location, the free stream Reynolds number and also the other parameters involved in the boundary layer growth and its transition location are determinant in positioning the shock formation and also in aerodynamical forces and moments on a body at transonic regimes. In this paper, the quantitative role of Reynolds number on aerodynamical forces and moments of an AGARD-B model has been investigated. Also, from the results of wind tunnel testing, the blockage of the flow is another effective parameter in the accuracy of the results.
    Keywords: Transonic Wind Tunnel, Reynolds Number, AGARD, B Model, Aerodynamic Coefficients
  • H. Ghassemi*, E. Yari Page 57
    In this work, a numerical study of sheet cavitation has been performed on DTMB4119 marine propellers, using boundary element method (based on potential flow assumption). In propeller design, various parameters of geometry and flow are incorporated. So, a computer program is needed to take all parameters into account and solve the flow. Capability of analyzing the wetted and cavitating flow around propellers in steady, unsteady, uniform, and nonuniform conditions, while decreasing of computational time, with acceptable precision, are the characteristic features of the present work. Moreover, modifying the position of the detachment point and its corresponding potential value have been considered. Numerical results have been validated with experimental data, showing satisfying agreements.
    Keywords: Sheet Cavitation, Boundary Element Method, DTMB4119 Propeller, Detachment Point
  • M. Pasandideh, Fard, A. Khalghani* Page 73
    The aim of this work is to find an efficient aerodynamic-based design algorithm for projectile fins and configuration shape optimization. Three-dimensional supersonic flow over a projectile with fins at Much number 5 and one degree angle of attack was studied. The Runge-Kutta method and multi-block technique was used to solve the governing equations. A basic configuration was assumed for the fins. The front and rear straight edges of the fins were replaced with polynomial curved edges and the aerodynamic effects were considered. Using this method, the optimized shape of these edges were achieved. At this step, the geometrical parameters of fins and projectile were changed and their effects on drag and stability moment were investigated. The CFD code was ran for several different geometries and the effect of each parameter was investigated. At the end, the design algorithm of fins was derived and configuration shape optimization of projectile’s body and fins for one example was presented.
    Keywords: Aerodynamics, Shape Optimization, Projectile Fins, Projectile, Drag, Stability
  • S.A. Sayyed, Shams Taleghani*, A. Shadaram, M. Mirzaei Page 89
    Active flow control has great importance in design of flying objects in general and control flaps in particular. Using dielectric barrier discharge as plasma actuators over control flaps can cause a change in position of separation point or can eliminate it. This new flow control device produces a body force that causes generating a micro wall jet. The present study aims to investigate experimentally the effects of the plasma actuator over a NACA0012 airfoil in high angle of attacks (up to 6 degrees above the stall) in order to displace the separation point. Therefore, the effects of the plasma actuator with sine wave unsteady excitation and different duty cycles on airfoil pressure coefficient distribution and lift coefficient were studied. The experiments were performed at  = 3.7 × 10. The plasma generation was performed, using a high voltage AC power supply at voltages up to 14. The results indicate that lift coefficient increases with unsteady plasma actuation at post stall angles of attack up to 6 degree. The improvement of the pressure coefficient distribution in upper side of the airfoil for lower duty cycles about 14% is better than higher duty cycles above 50%.
    Keywords: Plasma Actuator, Active Control, Airfoil, Duty Cycle
  • R. Yadollahi, Farsani*, B. Ghasemi Page 99
    This paper presents the results of a numerical study on the removal process of fluid particles under the influence of mixed convection in a horizontal channel with an open cavity. The bottom wall of the cavity is heated at a constant temperature (Th), while the top wall is maintained at a relatively low temperature (Tc). Fluid with a uniform velocity (uo) and temperature (Tc) is introduced into the channel. The analysis is carried out for a wide range of values of Grashof numbers (101 ≤Gr ≤105) and Reynolds numbers (10 ≤ Re ≤ 1000). The results show that the removal process of fluid particles increases by the increase in Grashof number, while decreases by the increase in Reynolds number as the well as Cavity’s aspect ratio.
    Keywords: Mixed Convection, Channel, Cavity, Particle Removal