مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1395 | دوره:48 | شماره:1 |تعداد مقالات:11

به منظور کاهش هزینه های ساخت تونل باد عمودی، نیاز است که ارتفاع نازل تونل باد را کوتاه نمود. بدین منظور مناسب است که نسبت قطر ورودی به قطر خروجی نازل و نسبت طول نازل به قطر ورودی آن را کاهش داده، همچنین نقطه عطف منحنی های نازل را به بالادست جریان تغییر داده و قسمت خروجی نازل را کوتاه نمود. با توجه به تعییرات فوق، احتمال تغییر کیفیت جریان خروجی از نازل وجود دارد که در این زمینه باید تحقیقات لازم انجام شود. در این تحقیقات تجربی با استفاده از جریان سنج سیم داغ توزیع سرعت جریان هوا و شدت اغتشاش های آن در خروجی نازل کوتاه شده، مورد بررسی قرار گرفت. هنگامی که نسبت سطح ورودی به خروجی نازل از 12 به 6.25 کاهش می یابد، نسبت شدت اغتشاش های ورودی به خروجی نازل از 0.2 به 0.4 افزایش می یابد. با استفاده از نتایج به دست آمده، می توان طول نازل را حدود %62 کاهش داد به طوری که کیفیت جریان هوا در خروجی نازل کوتاه شده قابل قبول باشد.

در این تحقیق، پایداری نانوسیال اکسید مس با غلظت وزنی 0.1 درصد بر پایه آب یون زدایی شده به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها با هدف بررسی تاثیر عوامل سرعت دورانی و مدت زمان پخش نانوذرات در سیال پایه، زمان موج دهی فراصوت، نوع و غلظت مواد فعال سطحی و مقدار اسیدیته بر پایداری نانوسیال و دستیابی به یک شرایط بهینه پایداری طراحی شده اند. نتایج از لحاظ آماری و با استفاده از روش تاگوچی در نرم افزار کوالیتک-4 تحلیل شده اند. علاوه بر آن، میزان پایداری نانوسیالات به کمک بررسی تصاویر ته نشینی و همچنین روش پتانسیل زتا مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان داده اند که استفاده از ماده فعال سطحی سدیم دودسیل سولفات با غلظت وزنی 0.1 درصد، یک ساعت موج دهی فراصوت با استفاده از دستگاه موج دهی فراصوت میله ای و تنظیم مقدار اسیدیته برابر 10.72، بهترین شرایط را برای پخش نانوذرات اکسید مس در آب یون زدایی شده فراهم آورده اند. در این شرایط، نانوسیال ساخته شده برای مدت زمان حداقل 40 روز بدون مشاهده هیچ اثری از ته نشینی نانوذرات، پایداری خود را حفظ نموده است.

هدف از این مطالعه بررسی حل عددی جریان دوفاز مایع- بخار با روش تفکیک بردار شار در مجاری با سطح مقطع متغیر است. از مدل همگن تعادلی برای مدل سازی جریان دوفاز مایع- بخار در داخل یک نازل همگرا- واگرا استفاده شده است. جریان بصورت آدیاباتیک همراه با اصطکاک و خواص سیال با استفاده از جداول ترمودینامیک محاسبه شده است. حل عددی معادلات با روش تفکیک بردار شار و بصورت صریح انجام شده است. نتایج نشان می دهند که رفتار تغییرات کیفیت بخار بستگی به مقدار ورودی دارد بطوریکه باکیفیت ورودی بالا (0.73) رفتار کیفیت بخار در طول نازل قبل از موج ضربه ای ماهیت تقطیری و پس از عبور از آن ماهیت تبخیری دارد. در حالی که با کیفیت ورودی پایین (0.17) رفتار کیفیت بخار در طول نازل قبل از موج ماهیت تبخیری و بعد از آن ماهیت تقطیری دارد. بعلاوه با کیفیت ورودی بیش از 0.7 نتایج فشار تطابق بسیار خوبی با مقادیر تجربی دارد و بیشینه اختلاف بین نتایج عددی و نتایج تجربی کمتر از 5 درصد و نزدیک به محل گلوگاه رخ می دهد. با کاهش کیفیت ورودی، اختلاف فشار بین نتایج عددی و تجربی افزایش یافته و برای کیفیت ورودی 0.17 بیشینه اختلاف بین آن ها در پایین دست گلوگاه رخ داده و مقدار آن حدود 25 درصد است.

واکنش تشکیل NO حرارتی بشدت به دما حساس است و اگر روشی موجب کاهش دمای شعله شود عاملی موثر برای کاهش این آلاینده به حساب می آید. رقیق سازی سوخت و همچنین ایجاد جریان چرخشی از روش های موثر در کاهش دمای محفظه ی احتراق محسوب شده که کاهش تولید NO حرارتی را در پی دارند. در تحقیق حاضر، هدف مطالعه آزمایشگاهی تاثیر رقیق سازی و چرخش هوا بر تشکیل آلاینده NOx در شعله چرخشی پیش آمیخته پروپان- هوا در محفظه ی احتراق است. نتایج آزمایشگاهی با ساخت کوره ای با محفظه ی احتراق استوانه ای و دارای تقارن محوری بدست آمده است. به منظور ایجاد جریان چرخشی نیز از چرخنده ای با هندسه خاص که زاویه آن 45 درجه و عدد چرخش متناظر با آن 0.7 می باشد، استفاده شده است. آزمایش ها بر روی محدوده ی نسبت های هم ارزی (1.3- 0.7) و دامنه نسبت های رقیق سازی (0.2-0.0) صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که با افزایش نسبت رقیق سازی دمای شعله و درنتیجه انتشار آلاینده NOx از محفظه احتراق کاهش می یابد. علاوه بر این نتایج بیانگر این حقیقت می باشد که چرخنده موجب اختلاط بهتر سوخت، هوا و رقیق کننده شده و همچنین سبب می شود مقداری از محصولات احتراق که در ابتدای شعله شکل گرفته بازگردانده شده و مجددا وارد ناحیه ی واکنش با هیدروکربن ها شود. از آنجا که گونه های موجود دارای ظرفیت حرارتی بالایی می باشند، حرارت ناشی از احتراق را جذب کرده و مجموع این عوامل سبب کاهش آلاینده NOx می شوند. نتایج آزمایشگاهی با نتایج دیگر محققان مقایسه شده و روند قابل قبولی را نشان می دهد.

با توجه به اهمیت ایمنی تونل های زیرزمینی و سلامتی مسافرین، تحلیل و شبیه سازی آتش سوزی در تونل برای طراحی یک سیستم تهویه مناسب و کارآمد و مقابله با خطرات و کاهش آسیب های ناشی از آتش سوزی لازم و ضروری است. سیستم تهویه طولی به طور گسترده در تهویه تونل استفاده می شود و یکی از مهم ترین پارامترها برای ایمنی تونل در هنگام آتش سوزی در این نوع سامانه سرعت بحرانی تهویه است. سرعت بحرانی تهویه، حداقل سرعت جریان طولی هوا است که مانع از برگشت دود ناشی از آتش سوزی به سمت بالادست جریان می شود. اگر سرعت تهویه کمتر از سرعت بحرانی باشد، دود و اثرات ناشی از آتش سوزی در بالادست جریان پخش شده و مشکلاتی از جمله نبود دید مناسب و کمبود اکسیژن برای مسافران به وجود می آید. در سرعت جریان هوای برابر با سرعت بحرانی تهویه، دود و گرما به پایین دست تونل حرکت می کند و بدین ترتیب هوای تازه و یک مسیر امن برای فرار مسافران فراهم می شود. هدف از این مطالعه بررسی سرعت بحرانی تهویه و پارامترهای تاثیرگذار بر روی آن است. در این مقاله از کد FDS که یک شبیه ساز دینامیک سیالات محاسباتی است برای مطالعه سرعت بحرانی استفاده شده است. سپس اثر شکل منبع آتش، وجود وسیله نقلیه مانند قطار درون تونل، شکل هندسی تونل و شیب تونل بر روی سرعت بحرانی تهویه مورد بررسی قرار گرفت.

در این مطالعه، نفوذ قطره با نسبت چگالی بالا داخل محیط متخلخل لایه ای به کمک روش شبکه بولتزمن و مدل شبه پتانسیل مدل سازی شده است؛ بدلیل ضعف ذاتی این مدل در مدل سازی جریان ها با نسبت چگالی های بالا، از معادلات حالت ریدلیش- کوانگ و پنگ- رابینسون استفاده شده و تاثیر دما بر روی کشش سطحی بررسی شده است. پس از اعتبارسنجی مدل سازی با چند آزمایش ساده، نفوذ قطره داخل محیط متخلخل لایه ای در نسبت چگالی بالا بررسی شده است؛ تاثیر عوامل مختلف از جمله نسبت تخلخل و ویژگی آبدوستی یا آبگریزی سطح بر روی نرخ نفوذ و الگوی نفوذ مورد مطالعه قرار گرفته است. برای نشان دادن بهتر نرخ نفوذ، از دو تعریف نرخ نفوذ عمقی و نرخ نفوذ حجمی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با کاهش تخلخل، نرخ نفوذ کاهش می یابد و آبدوست کردن سطوح نیز در تخلخل های پایین بطور کلی موجب افزایش نرخ نفوذ می شود. همچنین، بررسی الگوی نفوذ نشان می دهد، نفوذ در حالت آبدوست منسجم و پیستون- مانند پیشروی می کند و در حالت آبگریز بصورت انگشت دانه هایی و باصطلاح انگشت- مانند نفوذ می کند. برای بررسی کلی تر پدیده نفوذ در ماده متخلخل، کد نوشته شده برای مدل سازی دو جزیی- دوفازی توسعه داده شده است. پس از اعتبارسنجی کد توسعه یافته، الگوی نفوذ در اعداد موئینگی و نسبت ویسکوزیته مختلف بررسی شده و رژیم های ویسکوز فینگرینگ و کاپیلاری فینگرینگ مشاهده و برای اولین بار مقایسه شده است.

در این تحقیق ابتدا پیشرفت مستمر مطالعه بر روی میکروموتورهای موشک سوخت مایع بعنوان سیستم پیشرانش کمکی و نمونه آزمایشگاهی بصورت خلاصه مرور شده است. سپس پروسه طراحی و ساخت یک میکروموتور سوخت مایع با تک انژکتور گریز از مرکز آزمایشگاهی با تراست نامی 300 نیوتن برای انجام این پژوهش ارائه شده است. برای مهیا کردن آب، سوخت و اکسیدکننده تحت فشار برای انجام آزمایش های سرد و گرم، امکانات آزمایش آماده و نتایج آزمایش شبیه سازی شده با آب ارائه شده اند. شروع های اولیه با سوخت واقعی برای آزمایش پاشش گرم میکروموتور ناموفق بودند. دبی کم احیاکننده (سوخت) نسبت به اکسیدکننده، کم بودن میزان اختلاط سوخت و اکسیدکننده و وجود ناخالصی در سوخت خود مشتعل TR-1 بعنوان دلایل عدم موفقیت مطرح شده اند. برطرف کردن موارد مذکور به انجام آزمایش های موفق و نتایج آن انجامید. نتایج بطور قابل قبولی با نتایج مورد انتظار طراحی برابری داشتند.

در این مقاله با استفاده از سه تحلیل انرژی، اقتصادی و زیست محیطی به بهینه سازی ظرفیت نامی تجهیزات سیستم تولید هزمان برق، حرارت و برودت با محرک اولیه موتور گازسوز، برای یک مجتمع ورزشی آبی پرداخته شده است. آنالیزها برای دو سناریوی متفاوت تداخل سیستم با شبکه (امکان فروش الکتریسیته  SSو عدم امکان فروش SNS) و نیز تعیین بهینه پارامترهای طراحی که شامل تعداد موتور گازسوز و ظرفیت نامی و بارجزیی آن ها، ظرفیت گرمایشی بویلر، ظرفیت سرمایشی چیلرهای الکتریکی و جذبی می باشند، انجام شده است. پارامترهای طراحی با استفاده از یک تابع هدف چند معیاره که سود سالیانه نسبی (RAB) نامیده می شود و همچنین استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شده اند. در گام بعدی نحوه ی انتخاب ظرفیت نامی موتور گازسوز از نظر اقتصادی (RAB و PB) و صرفه جویی در مصرف سوخت (FESR) و زیست محیطی (CO، CO2، Nox) مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بهینه سازی نشان می دهند که در سناریوی امکان فروش الکتریسیته، دو موتور گازسوز (با ظرفیت های E1=130 kW و E2=150 kW) و در سناریوی نبود امکان فروش الکتریسیته، یک موتور گازسوز (با ظرفیتE=120 kW ) بیشترین مقدار تابع هدف را به همراه دارند. بعلاوه نتایج ارزیابی نحوه ی انتخاب موتور گازسوز نشان داد که اگر در سناریوهای امکان و نبود امکان فروش الکتریسیته دو ظرفیت مشابه به جای ظرفیت های بهینه انتخاب شوند، دوره بازگشت سرمایه و سود سالیانه نسبی به ترتیب افزایش و کاهش می یابند و پارامترهای نسبت صرفه جویی در مصرف سوخت و نسبت کاهش انتشار آلاینده CO2 در سناریوی امکان (نبود امکان) فروش الکتریسیته، روند کاهشی (افزایشی) خواهند داشت.

این مقاله به بررسی جریان آب در یک گام پسرو تحت دمش نانوسیالات مختلف می پردازد. هدف، ارزیابی تاثیر دمش نانوسیال بر میزان انتقال حرارت است. برای این منظور از مدل دوفازی اولری- اولری استفاده شده است. صحت شبیه سازی های انجام شده با مقایسه نتایج به دست آمده و نتایج موجود به اثبات می رسد. نتایج نشان می دهند که افزایش دمش نانوسیال و بالارفتن کسر حجمی نانوذرات در آن، بهبود تبادل حرارت از سطوح مختلف کانال را در پی دارد. از مقایسه نتایج نانوسیالات مختلف می توان دریافت که حداکثر میزان انتقال حرارت از دیوار پایینی هنگامی ایجاد می شود که نانوسیال دمیده شده حاوی نانوذراتی با بالاترین ضریب هدایت حرارتی باشد. با این وجود، مشخص می شود که بیشترین تبادل حرارت از دیوار بالایی مربوط به دمش نانوسیالی است که نانوذرات آن بالاترین میزان نفوذ را به جریان داخل کانال دارند. علاوه بر این، مشاهده می شود که تفاوت در نتایج نانوسیالات مختلف با افزایش دمش نانوسیال و بالارفتن کسرحجمی نانوذرات در آن آشکارتر می شود. درنهایت، مدل اولری- اولری نشان می دهد که در میان نیروهای میان فازی، اثر نیروی جرم مجازی و نیروی متقابل ذرات ناچیز بوده به گونه ای که می توان از حضور آن ها چشم پوشی کرد.