مکانیک سیالات و آیرودینامیک
سال:1397 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

یکی از مراحل مهم در طراحی زیرسامانه های فضایی تحلیل جامع رفتار حرارتی سیال خنک کننده درون کانال های خنک کاری بازیابی برای دست یابی به طراحی بهینه، بهبود عملکرد و افزایش عمر می باشد. در سامانه های پیشران متان-پایه، تحلیل حرارتی خنک کننده متانی برای پیش بینی خواص ترمودینامیکی که وابسته به دمای محلی و فشار می باشند، اهمیت ویژه ای دارد. خنک کننده متانی با پدیده هایی از جمله تغییر رژیم جریان و افت انتقال حرارت به دلیل گرادیان دمای بالای نزدیک دیواره، عدد رینولدز بالا و هندسه سه بعدی مسیرها مواجه خواهد شد. در پژوهش حاضر، حلگری سه بعدی برای شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی جریان متان فوق بحرانی درون کانال خنک کاری مستطیلی توسعه داده شده است. اعتبارسنجی حلگر با استفاده از داده های تجربی متان در آزمون های MTP انجام شده و دقت روابط ناسلت مختلف برای تخمین ضریب انتقال حرارت متان در فشارهای فوق بحرانی ارزیابی شده اند. به علاوه، روابط عدد ناسلت موجود برای متان فوق بحرانی درون کانال مستطیلی توسعه داده شده اند. دقت روابط اصلاح شده در فشارهای خروجی، شارهای دیواره و دبی های ورودی مختلف مطالعه شده اند. روابط ناسلت اصلاح شده در فشارهای بالاتر از 8 MPa و نرخ انتقال حرارت کمتر از 13 kW خطای کمتر از 10% دارند.

هدف از این تحقیق بررسی توزیع و انتقال حرارت نانوذره های مغناطیسی درون یک مویرگ سرطانی با جریان غیرنیوتنی خون، تحت اثر میدان مغناطیسی غیریکنواخت خارجی، است. بدین منظور، معادلات حاکم پیوستگی، مومنتوم، انرژی، ماکسول و غلظت برای سیال غیرنیوتونی با مدل لزجت کاریو که تابعی از نرخ برشی می باشد، در ماژول عددی کامسول مدل شده و به صورت کوپل شده مورد تحلیل قرار گرفته است. در این تحقیق، رگ به صورت سه بعدی و با دیواره صلب فرض شده است. نتایج حاصل نشان دهنده آن است که غلظت نانوذره های مغناطیسی در دیواره بالایی مویرگ در زمان های بالا به یک مقدار پایا می رسد. و این تجمع بر دمای جریان خون اثر گذار است. قدرت میدان مغناطیسی، مغناطیس پذیری و غلظت نانوذرات با دمای جریان خون در محل تجمع ذرات رابطه مستقیم دارد و با افزایش اندازه نانوذره ها و سرعت ورودی، دمای جریان خون کاهش می یابد به طوری که در اندازه های بالای nm 70 اثر حرارتی ذرات بسیار کم می شود همچنین، فرض غیرنیوتنی بودن سیال تاثیر قابل ملاحظه ای در نتایج دارد.

در خنک کاری لایه ای، هوای خنک کننده از طریق جت هایی روی سطح تزریق می شود تا لایه ای محافظ در برابر گازهای دما بالا فراهم شود. عملکرد خنک کاری لایه ای تا حد زیادی تحت تاثیر شکل روزنه جت ها قرار دارد. و لذا بهینه سازی و اصلاح شکل هندسی روزنه جت برای دست یابی به عملکرد خنک کاری بهتر ضروری است. در این پژوهش، عملکرد خنک کاری لایه ای هندسه جدید جت های استوانه ای ناقص (نخودی) به صورت تجربی با استفاده از روش دما نگاری مادون قرمز بررسی شده است. آزمایش ها در حالت انتقال حرارت پایا در عدد رینولدز جریان اصلی براساس قطر معادل جت (Rejet) 10، 000 روی صفحه تخت انجام شده است. اندازه گیری ها در چهار نسبت دمش (M=ρ jetVjet/ρ ∞ V∞ ) مختلف 4/0، 5/0، 7/0 و 8/0 انجام شده اند. نتایج حاصل نشان می دهد که هندسه پیشنهادی دارای نسبت دمش بهینه 7/0 در زاویه تزریق جت 30 درجه است و در نسبت دمش یکسان، اثربخشی خنک کاری لایه ای هندسه جدید بیش تر است. به عبارت دیگر، با استفاده از همان مقدار نرخ جریان جرمی تزریق شده، توزیع یکنواخت تری از لایه سیال خنک کننده حاصل می شود.

بهبود عملکرد اجسام پروازی در زمینه کاهش نیروی درگ از موضوعاتی است که امروزه مطالعات گسترده ای روی آن انجام می شود. در جریان های مافوق صوت، اگرچه اجسام پروازی با دماغه های بلانت عملکرد بهتری از منظر کاهش گرمای تولیدی نسبت به دماغه های باریک دارند، لیکن منجر به شوک قوی در نوک دماغه شده و نیروی درگ آیرودینامیکی را افزایش می دهند. از تکنیک های موثر در کاهش درگ یک دماغه بلانت، استفاده از اسپایک در نوک دماغه است. افزودن اسپایک همچنین منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت دماغه نیز می شود. یکی از عوامل موثر بر صحت و دقت نتایج، در شبیه سازی های عددی مبتنی بر حل معادلات متوسط گیری شده ناویر-استوکس روی این دماغه ها، نوع مدل آشفتگی به کار رفته می باشد. در این تحقیق جریان اطراف یک دماغه بلانت همراه با اسپایک به کمک یک مدل یک معادله ای آشفتگی اسپالارت-آلماراس و سه مدل آشفتگی دو معادله ای k-ω ، k-ω-SSTو k-ε شبیه سازی شده تا از مقایسه نتایج حاصله، مدل آشفتگی مناسب برای این نوع شبیه سازی ها معرفی شود. عدد ماخ جریان آزاد در این شبیه سازی ها برابر 6 و زاویه حمله بدنه برابر صفر درجه در نظر گرفته شده است. معادلات جریان با فرض آشفته و تراکم پذیر بوده و شبیه سازی به صورت تقارن محوری و پایا انجام شده است. توجه شود که کلیه تحلیل ها در محیط نرم افزار فلوئنت انجام شده اند. نتایج عددی حاصله با نتایج تجربی موجود مقایسه و اعتبارسنجی شده اند. برخلاف انتظار، نتایج نشان می دهد که مدل آشفتگی یک معادله ای اسپالارت-آلماراس جریان اطراف دماغه را بهتر پیش بینی می نماید.

در این تحقیق، تاثیر درصد حجمی نانو ذرات جامد نقره بر رفتارهای هیدرودینامیکی و حرارتی جریان جابجایی آرام در یک کانال سه بعدی و دارای انقباض ناگهانی، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. انقباض موجود درکانال به وسیله یک پله پیشرو شیب دار ایجاد می شود. برای شبیه سازی این پله در داخل کانال، از روش مسدود شده در سیستم مختصات کارتزین سه بعدی استفاده می شود. معادلات حاکم بر جریان که شامل معادلات بقای جرم، اندازه حرکت و انرژی است، ابتدا بی بعد و سپس با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی و با بکارگیری الگوریتم سیمپل حل می شوند. برای بررسی تاثیر عملکرد درصد حجمی ذارت نانو، توزیع میدان های سرعت، دما، ضریب اصطکاک، عدد ناسلت و دمای متوسط مخلوط به صورت نموداری برای شرایط مختلف ارائه شده اند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که درصد حجمی نانو ذرات نقره به طور قابل ملاحظه و چشم گیری بر رفتارهای حرارتی و هیدرودینامیکی جریان تاثیر می گذارد.

در این مقاله، شبکه محاسباتی هوشمندی معرفی شده که با تغییر منظم و سازمان یافته اتصالات شبکه، خود را با حرکات جسم درون میدان تطبیق می دهد. ساختار شبکه طراحی شده مبتنی بر استفاده از نواحی جداگانه پیرامون جسم برای حرکت های دورانی و انتقالی است. در این شبکه، مشکلات مرسوم در شبکه های متحرک موجود که سعی در ثابت نگه داشتن اتصالات شبکه را دارند، از جمله کاهش کیفیت شبکه، نیاز به تولید مجدد شبکه به طور موضعی و یا کلی، میان یابی و انتقال اطلاعات مابین قسمت های مختلف شبکه تا حد زیادی کاهش می یابد. همچنین، سه بعدی بودن شبکه طراحی شده و عدم محدودیت در میزان دوران یا جابجایی جسم از دیگر محاسن این روش است. در ادامه، با در نظر گرفتن یک بال با ایرفویل NACA0012 تغییرات به وجود آمده پس از دوران و جابجایی بال در شبکه و نحوه اصلاح شبکه از طریق تغییر در اتصالات آن نشان داده شده است. در نهایت، به منظور اعتبارسنجی روش ارائه شده معادلات غیردائم اویلر برای شبکه طراحی شده، حل و دقت الگوریتم با مطالعه روش های پیشین مقایسه شده است.