مکانیک سیالات و آیرودینامیک
سال:1395 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:6

جریان های چندفازی در محیط های متخلخل هم در طبیعت و هم در صنعت از اهمیت بالایی برخوردارند. هدف اصلی این پژوهش بررسی اثرات اندرکنش قطرات با یک محیط متخلخل است. جریان چند فازی در محیط متخلخلی، شامل موانع دایره ای شکل در رژیم غیردارسی در گرادیان های فشار مختلف، مورد بررسی قرار گرفته است. از یک محیط متخلخلی که قبلا« مایعی در آن جریان دارد، قطره ای با خواص متفاوت عبور داده که برخورد این قطره با محیط متخلخل الگوهای مختلف شکست، حبس و یا به هم پیوستن را ایجاد می نماید. روش عددی شبکه بولتزمن که در محیط متخلخل به همراه جریان چندفازی قابلیت و انعطاف پذیری بالایی از خود نشان داده، مورد استفاده قرار گرفته است. پارامترهای موثر و اعداد بدون بعد مهم مرتبط با جریان چندفازی (مثل عدد آنسرج، عدد کاپیلاری، نسبت چگالی فازها) مورد بررسی قرار گرفته اند. مقادیر فشار بی بعد وارده، 0.000108، 0.000144 و 0.000180 و محدوده آنسرج مورد بررسی 0.76-0.19 می باشند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که جریان چندفازی پیچیدگی ها و فاکتورهای موثر زیادی داشته که بررسی همزمان آن ها ضروری است. فاکتورهای مرتبط با قطره و فاز زمینه، مانند تنش سطحی و نسبت چگالی قطرات در کنار خصوصیات جریان (مانند گرادیان فشار) بسیار موثر بوده و تنوعی از حالات شکست، حبس و به هم پیوستن قطره (ات) را به وجود می آورد. از نقاط برجسته این تحقیق این که نتایج شبیه سازی های صورت گرفته قابلیت پیش بینی رفتار قطرات در محیط متخلخل را با فرضیات و روش های مورد استفاده در این پژوهش با دقت بالایی امکان پذیر می سازد.

پره های توربین همواره در معرض تلرانس ها و خطا های اجتناب ناپذیری قرار دارند که باعث فاصله گرفتن هندسه نهایی پره از هندسه طراحی شده، می شود. از طرفی، تاثیر به سزایی که هندسه پره بر عملکرد توربین دارد، منجر می شود تا خطا های ابعادی پره، ویژگی های اصلی توربین، همچون بازده، را تحت تاثیر قرار دهد که این مورد نیز سبب فاصله گرفتن عملکرد توربین از عملکرد بهینه خود می شود. از این رو، به دست آوردن تلرانس های ابعادی مجاز که بر بازده توربین موثر هستند، لازم به نظر می رسد. از تاثیرگذارترین عوامل که منجر به این خطا ها می شود، می توان به خطاهای ناشی از روش های گوناگون ساخت پره و نیز تغییرات هندسی به وجود آمده در حین کار توربین اشاره نمود. از مهمترین این خطاها می توان به تلرانس های ضخامت بیشینه، طول وتر و ارتفاع پره اشاره نمود. در این پژوهش، به کمک مدل سازی یک بعدی، به بررسی عددی تغییرات بازده توربین جریان محوری هانوفر از مقادیر طراحی شده خود به دلیل تلرانس های ابعادی فوق پرداخته شده است . در این مدل سازی از مدل افت های اینلی– ماتیسون، دونهام– کیم و انگیر استفاده شده است.

در مقاله حاضر ضمن معرفی نوع جدیدی از شعله نگهدارها، با استفاده از روش PIV ویژه گی های میدان جریان در پشت آن در رژیم جریان سرد بررسی شده است. میدان های سرعت لحظه ای، عدد استروهال، میدان سرعت متوسط، میدان ورتیسیتی، طول و هندسه ناحیه بازچرخش از جمله خصوصیاتی هستند که متاثر از شکل هندسی شعله نگهدار می باشند. در این مقاله، تاثیر شکل شعله نگهدار بر این خصوصیات مورد بررسی قرار گرفته است. با استفاده از روش PIV ساختار پیچیده و ناپایای این جریان با دقت زیاد زمانی و مکانی بدست آمده است. این آزمایشها بر روی دو نوع شعله نگهدار وی-شکل، یکی با لبه صاف و دیگری با لبه موج دار انجام شده است. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش طول و عرض ناحیه بازچرخش در شعله نگهدار با لبه موج دار نسبت به شعله نگهدار با لبه صاف می باشد. برای هر دو نوع شعله نگهدار یک ساختار متقارن از جریان در پشت شعله نگهدار به وجود می آید. همچنین، افت فشار استاتیک پشت شعله نگهدار موج دار بیشتر از شعله نگهدار لبه صاف می باشد.

در این تحقیق به بررسی تجربی رفتار و مشخصه های دنباله جریان حول یک سیلندر بیضوی با زاویه حمله صفر درجه، تحت تاثیر سیم اغتشاش سازی با قطر 1 میلی متر پرداخته شده است. بدین منظور، از یک استوانه با سطح مقطع بیضوی از جنس آلومینیوم، دارای طول390 mm ، قطر بزرگ 42.4 mm و قطر کوچک 21.2 mm استفاده شده است. مدل سیلندر در اتاقک آزمون یک دستگاه تونل باد دمشی مورد آزمایش قرار گرفته است. اعداد رینولدز آزمایش نسبت به قطر بزرگ سیلندر برای سرعت های10 m/s و20 m/s به ترتیب 25700 و 51400 می باشند. سیم اغتشاش ساز به صورت متقارن روی سیلندر بیضوی، در زاویه های صفر درجه، 23.7 درجه و 40.9 درجه نسبت به نقطه سکون مورد آزمایش قرار گرفته است. ضریب پسا برای سیلندر بیضوی صاف در هر دو عدد رینولدز در حدود 0.6 است. نتایج نشان می دهند که در بهترین حالت ممکن، در زاویه نصب 23.7 درجه، ضریب پسا به میزان 56.5% کاهش می یابد. همچنین، در بهترین حالت ممکن برای زاویه صفر درجه ضریب پسا 6/8% کاهش می یابد، درحالی که در بدترین حالت ضریب پسا برای زاویه 40.9 درجه به اندازه 20.7% افزایش دارد.

در مقاله حاضر عملکرد یک دیفیوزر خروجی گاز مافوق صوت در زمان روشن شدن یک موتور فضایی در تست زمینی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور تحلیل های عددی غیردائم جریان گازهای احتراقی در دیفیوزر مزبور با پروفیل فشار- زمان محفظه احتراق انجام شده است. فیزیک جریان در دیفیوزر و عملکرد آن در لحظه روشن شدن موتور در شرایط بدون پیش خلاء سازی و با پیش خلاء سازی بخش هایی از دیفیوزر و محفظه تست مورد بررسی قرار گرفته اند. اثر پیش خلاء سازی در کاهش زمان راه اندازی دیفیوزر (زمان احراز شرایط خلاء در پیرامون نازل موتور) نشان داده شده است. در ادامه، اثر انتخاب ناحیه پیش خلاء سازی بر زمان راه اندازی دیفیوزر خروجی گازها با شبیه سازی عددی جریان مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج تحلیل عددی در قالب تشریح برخی از کمیت های جریان، مانند عدد ماخ و فشار استاتیک در زمان های مختلف ارائه شده است. نشان داده شده که با شرایط اولیه بدون پیش خلاء (فشار و دمای اتمسفر محلی) در حدود 1.2 s زمان لازم است تا دیفیوزر راه اندازی شده و شرایط خلاء نسبی را در پیرامون نازل و محفظه تست ایجاد نماید. در صورت استفاده از گزینه پیش خلاء سازی، راه اندازی دیفیوزر در زمان کوتاه تری اتفاق می افتد. بررسی های عددی حاضر نشان می دهند که اثر فضای پیش خلاء سازی در عملکرد راه اندازی دیفیوزر قابل ملاحظه است. هرچه فضای بیشتری در طول دیفیوزر پیش خلاء شده باشد، راه اندازی دیفیوزر در مدت زمان کوتاه تری اتفاق می افتد، از طرفی، افزایش فضای پیش خلاء سازی از ناحیه محفظه تست نتیجه عکس داشته و باعث بزرگتر شدن مدت زمان راه اندازی دیفیوزر می شود.

در این مقاله معادلات کامل ناویر- استوکس دو بعدی در جریان خارجی آشفته به طور عددی مدل سازی شده است، بدین منظور، جهت محاسبه شارهای غیر لزج از روش بالادستی Ausm+up و برای مدل سازی جریان آشفته از مدل تک معادله ای اسپالارت- آلماراس استفاده شده است. مدل اسپالارت- آلماراس به کار گرفته شده، نسخه اصلاح شده این مدل آشفتگی است که از تولید لزجت دینامیکی منفی جلوگیری می کند. این مساله کمتر در مقالات مورد توجه قرار گرفته است. اصلاحیه مطرح شده به کمک تصحیح ترم های پخش و چشمه در تک معادله مدل آشفتگی انجام شده است. جهت اعتبار سنجی دقت و پایداری مدل آشفتگی و روش محاسبه شار ها جریان کاملا آشفته با رینولدز 9×106 در ماخ 0.799 در زاویه حمله 2.26 درجه و همچنین جریان با رینولدز 6×106 و زوایای حمله (صفر و ده) درجه در اطراف ایرفویل NACA0012 بررسی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد، فریم محاسباتی طراحی شده تطبیق مناسبی با داده های آزمایشگاهی دارد و به علاوه تعداد تکرار لازم برای همگرایی کاهش یافته است.