مکانیک هوا فضا
سال:1387 | دوره:4 | شماره:2 (پیاپی 12) |تعداد مقالات:7

در این پژوهش، جریان سه بعدی همراه با انتقال حرارت در ناحیه ورودی یک لوله با الحاق قطعاتی در وسط لوله که توسط میله نازکی به هم وصل شده اند، در اعداد رینولدز مختلف (450-1800) و عدد پرانتل 0.72 به صورت عددی بررسی شده است. در این مقاله، اطلاعاتی درباره شکل جریان و محاسبه انتقال حرارت و افت فشار برای رینولدزهای مختلف ارایه می شود. اثر تعداد قطعات و فاصله آنها از هم و همچنین ضخامت قطعه بررسی شده است. از روش حجم محدود برای انتقال معادلات حاکم به روابط جبری و از روش سیمپل سی برای تصحیح فشار استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از ملحقاتی با ضخامت کم، اثر بهتری در نسبت افزایش کلی داشته و نیز در جریان آرام شکل ملحقه تاثیر مستقیمی در افزایش راندمان حرارتی دارد. ملحقاتی با مقاطع مربع شکل که دارای گوشه هستند، باعث تولید گردابه های طولی و در نتیجه افزایش میزان انتقال حرارت می شوند.

در این پژوهش، جریان پتانسیل، همراه با کاویتاسیون گسترده و جزیی، با استفاده از روش روش المان مرزی بررسی شده است. برای این منظور، توزیع گردابه در مرز جریان مورد استفاده قرار گرفته است. روی سطح خیس شده هیدروفویل - کاویتی شرط نفوذ ناپذیری و روی سطح خیس شده کاویتی شرط سرعت مماسی ثابت و در لبه انتهایی هیدروفویل برای کاویتاسیون جزیی شرط کوتا و برای کاویتاسیون گسترده، شرط پیوستگی سرعت مماسی اعمال شده است. در این روش، طول کاویتی معلوم فرض شده و یک شکل اولیه فرضی برای کاویتی در نظر گرفته شده است. نتایج حل عددی جریان کاویتاسیون جزیی حول هیدروفویل NACA0009 و کاویتاسیون گسترده حول هیدروفویل صفحه تخت و گوه با نتایج تجربی مقایسه شده است. در کاویتاسیون جزیی، نتایج بیانگر صحت این روش عددی تا طول کاویتی کمتر از حدود 0.75 وتر است که برای تطابق بهتر با نتایج تجربی از روش جدیدی استفاده شده است. در این روش که تاثیر یک گردابه مستقل در خلاف جهت عقربه ساعت که در کاویتاسیون جزیی و در پایین دست جریان شکل می گیرد، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر تغییر نقطه شروع کاویتی بررسی شده که نشان می دهد اثر زیادی بر نمودار نسبت ضخامت به طول کاویتی ندارد.

در این پژوهش، انتقال حرارت جانبی از دیواره های مشعل متخلخل استوانه ای (تقارن محوری) و تاثیر آن بر رفتار حرارتی مشعل مورد تحلیل عددی قرار گرفته است. برای این منظور، معادلات حاکم در مختصات استوانه ای در جهت های طولی و شعاعی برای گاز پیش مخلوط متان و هوا در شرایط مختلف حل شده اند. برای آن که بیشترین تاثیر اتلاف حرارت مورد بررسی قرار گیرد، از نسبت اختلاط استوکیومتریک که بیشترین دمای شعله را ایجاد می کنند و بیشترین اتلاف حرارت موجود را دارد، استفاده شده است. برای مقایسه نتایج عددی و تجربی، یک نمونه مخلوط رقیق مورد استفاده گرفته است. بر اساس نتایج به دست آمده، فرض آدیاباتیک بودن دیواره ها و در نتیجه حل یک بعدی معادلات صحیح نیست. زیرا، در حالت آدیاباتیک چنانچه مشعل به صورت یک بعدی شبیه سازی شود، گرادیان دمای جامد در نزدیکی دیواره مثبت به دست می آید که خلاف نتایج تجربی است. دلیل این رفتار را می توان تاثیرپذیری بیشتر نواحی مرکزی مشعل از انتقال حرارت تشعشعی مرز خروجی به اطراف مشعل دانست. وجود اتلاف حرارت به دست آمده از مدل سازی عایق به کار رفته در آزمایش های تجربی مشخص نمود که حدود 6% انرژی ورودی گاز توسط دیواره های جانبی تلف می شود. این اتلاف حرارت باعث کاهش کلی دما، به خصوص در نزدیکی دیواره، شده و حتی بیشینه دمای شعله را در خط تقارن محوری تحت تاثیر قرار می دهد. کاهش حداکثر دمای شعله بر نتایج عددی نرخ تولید مونوکسید نیتروژن نیز اثر گذاشته و آن را به سمت مقادیر تجربی نزدیک تر می کند.

در این پژوهش، جریان فراصوتی آرام و آشفته غیر دایم پرتابه خروجی از یک لوله به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات جریان لزج تقارن محوری و تراکم پذیر به روش تقسیم شار ون - لیر با دقت مرتبه دوم مکانی و زمانی با مرز متحرک به صورت عددی حل شده است. هنگامی که پرتابه از لوله خارج می شود، جریان پیچیده ای در جلو و پشت آن ایجاد می شود. این جریان شامل انواع امواج انبساطی و ضربه ای هستند. اندرکنش های پیچیده این امواج تحلیل جریان را دشوار می سازد. شبیه سازی عددی توانسته جبهه موج فشاری و موج ضربه ای خمیده جلوی جسم، موج بارل، دیسک ماخ، جریان چرخشی و لایه برشی را به خوبی پیش بینی کند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که تفاوت چندانی بین آرایش جریان های آرام و آشفته وجود ندارد. اما نیروهای آیرودینامیکی وارده به پرتابه با هم متفاوت هستند. به دلیل اندرکنش های مختلف امواج ضربه ای و انبساطی، تغییرات شتاب و نیروهای آیرودینامیکی در لحظه خروج پرتابه بسیار زیاد بوده موجب ارتعاش پرتابه می شود که می تواند مسیر آن را تغییر دهد. این شتاب در لحظه شروع خروج پرتابه از لوله بیشترین مقدار خود را دارد، اما به محض خروج کامل پرتابه از لوله، نیروی مقاوم افزایش و شتاب کاهش می یابد.

در این پژوهش، شبیه سازی عددی جریان توام با اسپری و احتراق در موتور دیزل پاشش مستقیم روی شبکه متحرک با سازمان انجام شده است. همه پدیده های موثر در عملکرد موتور، از قبیل پاشش، تبخیر، شکست و برخورد قطرات، برخورد قطرات به دیواره، انتقال حرارت به دیواره، احتراق و ... در نظر گرفته شده اند. پروسه احتراق به صورت سینتیک شیمیایی بوده و آثار آشفتگی بر اختلاط سوخت و هوا و نرخ واکنش شیمیایی ملحوظ شده است. مدلسازی عددی بر پایه استفاده از کد KIVA-3V که برخی تغییرات درکد اعمال شده، می باشد. هدف اصلی این تحقیق ارایه مدل عددی موتور، پیشگویی پارامترهای عملکردی و آلودگی، نرخ آزاد سازی انرژی و بررسی تاثیر میزان بار ورودی بر عملکرد و آلودگی می باشد. برای رسیدن به این اهداف موتور دیزلی پاشش مستقیم OM355 با توربوشارژ در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج این شبیه سازی با نتایج تجربی حاکی از تطابق رضایت بخش است.

در این مقاله، با استفاده از مدل نیروی دینامیکی کارآمد، نیروهای فرزکاری با بار جانبی کم ارایه می شوند. شبیه سازی هندسی فرآیند فرزکاری با استفاده از تکنیک های مدل سازی صلب B-Rep صورت می گیرد. روش های دامنه فرکانسی و آنالیز المان محدود زمانی (TFEA) برای پیش بینی دالان های پایداری استفاده شده است. روش دامنه فرکانسی سریع ترین روشی است که به جز برای موارد فرزکاری با بار جانبی کم، دقیق نیز می باشد. روش TFEA یک حل تقریبی با تقسیم نمودن زمان درگیری و برش به تعداد محدودی المان زمانی ارایه می نماید. حل تقریبی با حل کامل برای ارتعاشات آزاد مطابقت داده می شود تا دیاگرام خطی مجزا به دست آید. شبیه سازی جامع حوزه زمان به منظور تایید دالان های پایداری به دست آمده از روش های حوزه فرکانسی و TFEA به کار می رود.

مطالعات تجربی کاهش تنش برشی به کمک تزریق میکروحباب در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، حباب های تولید شده توسط دستگاه مولد میکروحباب وارد جریان گذرنده از کنار توپی چرخان می شود که تنها توسط مولفه برشی جریان عبوری به حرکت در می آید و سرعت چرخشی آن که تابعی از ویژگی های جریان، از جمله سرعت مماسی است، نشان دهنده میزان تنش برشی اعمال شده از طرف سیال به جسم است. آزمایش های مختلف نشان می دهد که سرعت چرخشی ای که متناسب با اصطکاک پوسته ای است، با سرعت جریان، در محدوده آزمایش های انجام شده در این تحقیق، رابطه مستقیم دارد. کاهش قابل توجهی در سرعت چرخشی در اثر تزریق میکروب ها در تمامی محدوده های عدد رینولدز آزمایش شده ملاحظه می شود. نتایج به دست آمده کاهش سرعت چرخشی تا 90 درصد را با استفاده از این روش نشان می دهد و مقدار کم کسر حجمی گاز در آزمایش ها امکان پذیری کاربرد عملی از این شیوه را تایید می کند.