فهرست مطالب

مکانیک سیالات و آیرودینامیک - سال سوم شماره 2 (تابستان 1393)
  • سال سوم شماره 2 (تابستان 1393)
  • تاریخ انتشار: 1393/05/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • اکرم صدیق، رضا ابراهیمی صفحه 1
    در این پژوهش معادلات دینامیک سیالات مغناطیسی (Magnetohydrodynamic) و یا به اختصار MHD ایده آل در کانالی از جریان پلاسمای شبه یک بعدی حل شده است. معادلات دینامیک سیالات مغناطیسی شامل معادلات بقای جرم، بقای اندازه حرکت، انرژی و معادله القای میدان مغناطیسی با حفظ شرط گاوس مغناطیسی می باشد. روش عددی به کار رفته بر مبنای روش حل ناپیوستگی های هارتن، لکس، ون لیر (HLLD) می باشد.. در این شبیه سازی از اثرات هال، فرآیند یونیزاسیون، انتقال حرارت و لزجت صرف نظر شده است. رسانندگی الکتریکی محیط و ضریب گذردهی خلاء یکنواخت و ثابت فرض شده است. به منظور صحه گذاری روش عددی به کار برده شده در جریان های MHD، مسئله لوله ضربه مغناطیسی (مسئله ریمان مغناطیسی) مورد بررسی قرار گرفته شده است. در مرحله بعد، یک شتاب دهنده مغناطیسی به طور شبه یک بعدی مورد بررسی قرار گرفته که می توان از این شتاب دهنده برای توسعه یک رانشگر مغناطیسی پلاسمایی(MagnetoPlasmaDynamic) استفاده نمود. نتایج بی بعد حاصله، شامل توزیع میدان سرعت، شدت میدان مغناطیسی، تغییرات چگالی، فشار و ماخ جریان یک بعدی در شتاب دهنده مغناطیسی با نتایج مراجع دیگر مقایسه شده و نشان داده شده است که حل عددی انجام شده از دقت مناسبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات مغناطیسی، رانشگرهای الکتریکی، لوله ضربه مغناطیسی
  • سید حسین موسوی، فتح الله امی صفحه 11
    در این تحقیق با استفاده از فرض جریان پتانسیل و استفاده از روش اغتشاشات کوچک، رشد غیرخطی ناپایداری ایجاد شده بر روی صفحه سیال خروجی از اتمایزر با جریان هوای داخلی و خارجی تحلیل می شود. در ابتدا معادلات بقا در حالت سه بعدی با فرض جریان پتانسیل بازنویسی گشته و با توجه به شرط مرزی استاتیک و دینامیک و معادله بقای ممنتوم در مرز مشترک و همچنین فرض اغتشاشات به صورت سری توانی فوریه، معادلات اصلی تعیین می شود. سپس با استفاده از نرم افزار متمتیکا ضرایب تعیین شده و معادله ناپایداری حل می شود. جهت ارزیابی، نتایج مدل سه بعدی در ابتدا با حل دو بعدی سایر محققین ارزیابی می شود. سپس مقایسه ای بین نمودار تغییرات نرخ رشد ناپایداری نسبت به تغییرات عدد موج حاصل از مدل با نتایج سایر محققین صورت می گیرد. پس از آن رفتار نتایج تحلیل سه بعدی با حالت تجربی از نظر کیفی مقایسه می شود. در ادامه، مقدار طول شکست یک اتمایزر با استفاده از سامانه آزمون سرد انژکتور، اندازه گیری شده و با استفاده از نتایج آن مقایسه ای بین نتایج مدل غیرخطی و مدل خطی صورت می گیرد. درنهایت نتایج مدل با روابط تجربی مقایسه گشته و با انتخاب مناسب اغتشاش اولیه که در این حالت مشخص می شود نتایج با نتایج تجربی تطابق لازم را دارد.
    کلیدواژگان: اغتشاشات کوچک، تحلیل پایداری، جریان پتانسیل، صفحه سیال، اتمایزر
  • علی سررشته داری، نورمحمد مختومی صفحه 25
    تشکیل یخ بر روی سطحی جامد که دمای آن پایین تر از دمای انجماد آب است و همچنین شکل مرز یخ، اثرات مهمی در مسائل مختلف داشته و تعیین موقعیت مرز یخ در طول زمان و تاثیر جریان فاز مایع بر شکل مرز یخ از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. حل تحلیلی برای این پدیده پیچیده و گذرا غیر ممکن می باشد و همچنین ابزار آزمایشگاهی پرهزینه برای شناخت فرآیند تشکیل یخ لازم است. روش آنتالپی-تخلخل به طور معمول برای شبیه سازی عددی فرآیند انجماد مواد با خواص ترموفیزیکی مشابه در دو فاز مایع و جامد استفاده می شود. در این پژوهش با توجه به تغییرات عمده خواص ترموفیزیکی آب در هنگام تشکیل یخ، روش مذکور با تعریف و اعمال توابعی برحسب خواص ترموفیزیکی و ایجاد تابعی پیوسته برای تبیین کسر حجمی مایع، توسعه و بهبود داده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با این روش پیشنهادی، برای مسئله انجماد آب مایع در داخل یک حفره با نتایج موجود تجربی و عددی قبلی مقایسه شده است. مشاهده نتایج در الگوی دقیق تشکیل دو گردابه و عمود ماندن مرز فاز جامد بر دیواره پایینی در فرآیند رشد یخ، موفقیت مدل مذکور را در مقایسه با تحقیقات مشابه تایید می کند. همچنین مقایسه نتایج نشان دهنده پیش بینی بهتر شکل مرز جامد و بهبود متوسط مقادیر حاصل به میزان 4% نسبت به شبیه سازی های عددی اخیر می باشد.
    کلیدواژگان: تغییر فاز با جابه جایی طبیعی، مرز یخ، روش آنتالپی، تخلخل، انجماد آب
  • حامد میرزابه، مهرداد بزاززاده، اسماعیل ولی زاده، محمد جواد منتظری صفحه 35
    نحوه پاشش سوخت به درون انژکتور تاثیر بسزایی بر پایداری و اختلاط مناسب سوخت و اکسیدکننده دارد. انژکتورهای گریز از مرکز به دلیل ایجاد چتر پاشش یکنواخت و توزیع مناسب سوخت امروزه کاربرد زیادی در صنایع هوافضا دارند. پدیده ایجاد و توسعه حفره هوا در جریان داخلی انژکتورهای گریز از مرکز و شبیه سازی آن به دلیل ایجاد دو جریان پیچشی آشفته در دو فاز مختلف که دارای سطح آزاد مشترک می باشند، پیچیده است. انژکتورهای دوپایه نسبت به تک پایه و جریان مستقیم دارای اتمیزاسیون و احتراق بهتر و یکنواخت تری می باشد. جریان داخلی تاثیر مهمی روی خصوصیات اسپری خروجی انژکتور گریز از مرکز دارد. در این مقاله به شبیه سازی فیلم مایع، حفره هوا و زاویه پاشش در انژکتورهای دوپایه گریز از مرکز پرداخته می شود. شبیه سازی سیال به صورت دوفازی انجام می پذیرد و فاز گاز با هوا و فاز مایع با آب شبیه سازی می شود. در ادامه با اعتبارسنجی نتایج عددی صحت روش حل در نرم افزار فلوئنت نشان داده می شود؛ زیرا روش عددی می تواند به عنوان ابزاری کم هزینه در روند طراحی و بهینه سازی انژکتور در کاربردهای صنعتی مختلف نسبت به روش آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: انژکتور، فیلم مایع، زاویه پاشش، حفره هوا، جریان دوفازی
  • امیر گودرزی، محمد مهدی دوستدار، مهدی علی احیایی صفحه 47
    تحلیل اگزرژی یک سامانه ابزاری برای شناخت مقدار و نوع قابلیت کاردهی سامانه نسبت به محیط اطراف و چگونگی تغییر خواص ماکروسکوپیک آن در طول یک فرآیند می باشد. این تحلیل بر پایه قوانین اول و دوم ترمودینامیک استوار است. توسط آنالیز اگزرژی سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سامانه و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سامانه یا فرآیند رخ می دهد، تعیین می شوند. در این تحقیق آنالیز اگزرژی کمپرسور های جریان شعاعی در شرایط کاری مختلف مد نظر می باشد. برای این منظور مدل سازی کمپرسور با فرض وجود جریان یک بعدی گاز ایده آل مورد توجه قرار گرفته است. در این روش اثرات جریان ثانویه و سایر افت های جریان واقعی توسط ضرایب افت که غالبا به شکل تجربی به دست می آیند، به مدل اضافه می شوند. در تحلیل یک بعدی، اجزای کمپرسور به صورت جداگانه و با توجه به خواص سکون ورودی، هندسه مجرای عبور جریان و افت های مربوطه مورد مطالعه قرار می گیرند. به این ترتیب تخمین منحنی عملکرد کمپرسور با خطای متوسط 7 و 10 درصد به ترتیب برای محاسبه نسبت فشار و بازده صورت گرفته است. از نتایج تحقیق مشخص می شود که محل بازده بیشینه کمپرسور مقارن با محل کمینه مقدار افت برخورد در ورودی پروانه می باشد و این محل با افزایش دور پروانه به دبی های بیشتر منتقل می گردد.
    کلیدواژگان: کمپرسور شعاعی، آنالیز اگزرژی، مدل سازی یک بعدی، ضرایب افت
  • نازیلا خانی، حسام الدین ابن الدین حمیدی صفحه 61
    در این مقاله با معرفی تجهیزات اصلی یک سامانه سرمایش جذبی خورشیدی به شرح سامانه تبرید آمونیاکی هیدروژنی خورشیدی به عنوان یکی از روش های سرمایش خورشیدی پرداخته می شود. استفاده از کلکتور حرارتی و یخچال جذبی اجازه می دهد تا هم زمان در کنار ایجاد سرمایش از حرارت باقیمانده جهت گرمایش و تولید آب گرم و یا آب جوش نیز استفاده کرد. در این تحقیق تمرکز روی نحوه انتقال حرارت از خورشید به ژنراتور یخچال جذبی بوده و شرایط لازم برای انتقال حرارت مانند دبی و دما در مبدل مشخص می شود. تولید شبکه محاسباتی برای شبیه سازی مبدل حرارتی مورد استفاده در ژنراتور سامانه تبرید جذبی با استفاده از نرم افزار گمبیت انجام شده و تحلیل ها در نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. میزان انتقال حرارت، ضرایب انتقال حرارت و اختلاف دما بین سیال های سرد و گرم محاسبه شده اند. نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شده و بهترین حالت از نظر داشتن میزان انتقال حرارت بالاتر و ضریب انتقال حرارت بالاتر معرفی شده است.
    کلیدواژگان: سامانه سرمایش خورشیدی، یخچال جذبی، انتقال حرارت، مبدل حرارتی
|
  • A. Sedigh, R. Ebrahimi Page 1
    In this research ideal Magnetohydrodynamics Equations (MHD) has been solved in a channel of quasi one dimensional plasma flow. Magnetohydrodynamics Equations, including continuity, momentum, Energy and induced magnetic field equations are with the respect of the Gauss magnetic condition. The implemented numerical solution is based on Harten, Lax, Vanleer (HLLD) discontinuities solution methods. Hall effects, ionization process, heat transfer, and viscosity have been neglected in the simulation. Electrical conductivity and permeability of free space has been assumed uniform and constant. Magnetic shock tube has been investigated for verification of applied numerical simulation in MHD flow. Next, a quasi-one dimensional magnetic accelerator has investigated which could be used for the development of magnetoplasmadynamic thruster. The represented non-dimensional results include velocity, magnetic field, density, pressure, and Mach number graph in one dimensional magnetic accelerator have been compared with other references which shows appropriate accuracy of the applied numerical method.
    Keywords: Magnetohydrodynamic, Electric Propulsion, Magnetic Shock Tube
  • F.Ommi, S.H.Moosavy Page 11
    In this study a nonlinear asymmetric instability analysis carried out to study primary atomization of annular liquid sheets emanating from the prefilming airblast atomizer using a perturbation method and potential flow assumption. In this direction، firstly governing equations derived according to potential flow assumption and conservation equations while dynamic and static boundary condition at the interface are considered. The first and second order equation is solved using Mathematica. In order to evaluate the results، model results in 2D geometry compared with results of Jazayeri 2D sheet instability analysis. Then the variation of deduced instability growth rate against wave number، compared with the results of other researchers. At next step an experimental test performed to measure of primary breakup length of an airblast atomizer and the result compared with the primary breakup length which deduced from nonlinear and linear instability analysis. Finally the primary breakup length of nonlinear study compared with a curve، which fitted on experimental results at various we number.
    Keywords: Small Perturbation, Instability Analysis, Potential Flow, Sheet of Fluid, Atomizer
  • A. Sarreshtehdari, N.M. Makhtumi Page 25
    The formation of Ice on a cold surface and its shape، play an important role in some of the various problems. The position of solid surface of ice accretion، its growth shape and the effect of liquid phase on it، are important parameters in the various applications. Difficulty of analytic techniques and expensive of experimental methods encourage the numerical modeling procedures in the investigation of this transient evidence. The enthalpy-porosity technique has been used for material with similar properties in solid and liquid phase usually. This method is improved، introducing functional fluid properties، for a substance with a variable property in this research. This developed model is utilized to modeling of the water freezing in a cavity while it is in the condition of natural convection. Formation of two vortexes and the solid surface perpendicularity on lower wall as observed in experimental tests، is verified the quantity evaluation. Moreover the results show the more accurate data in improved model in compare with experimental data. Average data in shape growth results in 4% improvement in compare with some of utilized recent models.
    Keywords: Phase Changes, Ice Accretion, Enthalpy, Porosity Technique, Water Freezing
  • H. Mirzabeh, M. Bazazzadeh, E. Valizadeh, M.J. Montazeri Page 35
    The manner of spray the fuel has an important effect on stability and convenient mixture of fuel and oxidizer. Swirl injectors because of formation of uniform spray cone and proper distribution of the fuel have been used in many rocket engines at aerospace industries. Formation and development of air core in the interior stream of swirl injectors and simulation of them is complicated. Double base-swirl injectors have better atomization and have more effective and uniform mixture and combustion. Inner stream has an important effect on spray characteristics. In this article we want to simulate liquid film، air core and spray angle in double base swirl injector. Inner stream of swirl injector simulate with two-phase method and we use air for gas-phase and water for liquid-phase and validate our results with experimental results. Because this way is very cheaper and faster rather than experimental studies.
    Keywords: Injector, Liquid Film, Spray Angle, Air Core, Two Phases Stream
  • A. Goudarzi, M.M. Doustdar Page 47
    Exergy analysis of a system is a method for recognizing the value and type of system availability against surrounding environment. It also helps to find how macroscopic properties of the system change during a process. This analysis is based on first and second laws of thermodynamics. By exergy analysis proportion of each process in the internal availability transmission and the places of useful energy losses in the system can be determined. In this research exergy analysis of radial flow compressor in the various working conditions is considered. So، the approach for compressor modeling by assumption of one dimensional ideal gas flow is considered. In this method the secondary flow effects and the other real flow losses are added to the model by the appropriate loss coefficients that almost are attained by experimental results. In the one dimensional analysis، compressor components are studied separately and with regard to inlet stagnation properties، passing flow duct geometry and present losses. Thus، the performance characteristics of compressor are estimated with average relative errors of 7 and 10 percent for pressure ratio and efficiency respectively. From the presented results it can be concluded that maximum efficiency location is coincide with location of minimum incidence loss at inducer and this point is transferred to further flow rates by increasing impeller speed.
    Keywords: Radial Compressor, Exergy Analysis, One Dimensional Modeling, Loss Coefficients