در مطالعه حاضر با روش حجم سیال در نرم افزار متن باز اپن فوم پدیده تبخیر در محیط متخلخل مورد تحلیل قرار گرفته است. در ابتدای حل، سیستم شامل فاز آب و محیط متخلخل مس است. در مراحل بعدی شبیه سازی عددی و در اثر تبخیر قسمتی از آب، فاز بخار به عنوان دومین فاز سیال ظاهر می شود. آب و بخار، غیرقابل تراکم و مخلوط نشدنی فرض شده است و پدیده تبخیر به صورت غیرتعادلی رخ می دهد. فصل مشترک بین فازها با روش حجم سیال، انتقال جرم بین دو فاز آب و بخار با مدل لی و کشش سطحی بین فازها با روش نیروی سطح پیوسته مدل سازی شده است. مقایسه نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی نشان داد که حلگر ترکیبی تبخیر محیط متخلخل به خوبی نرخ تبخیر در مقاطع مختلف کانال را تخمین می زند. علاوه بر این نتایج مربوط به دمای دیواره به دو ناحیه گرمایشی و تبخیر تقسیم می شود. در ناحیه گرمایش، دما به طور خطی با عمق کانال افزایش می یابد تا اینکه به دمای اشباع برسد. بعد از نقطه اشباع دمای دیواره ابتدا ثابت مانده و در نهایت شکل نوسانی به خود می گیرد که به صورت محلی، پرش های دمایی رخ می دهد. نرخ جرمی تولید بخار نیز ابتدا با شدت زیاد اتفاق می افتد اما در نواحی انتهایی کانال متخلخل، نرخ رشد آن به کندی صورت می گیرد.

مدل سازی مناسب مقیاس های زیرشبکه ای در تعیین دقت محاسبات روش شبیه سازی گردابه های بزرگ در تحلیل جریان های آشفته از اهمیت به سزایی برخوردار است. در سال های اخیر، شاخه جدیدی از مدل های زیرشبکه ای موسوم به مدل های گرادیانی در محاسبه تانسور تنش و بردار شار حرارتی مقیاس های زیرشبکه ای توسعه یافته اند و در روش شبیه سازی گردابه های بزرگ مورد استفاده قرار گرفته اند. در این پژوهش، برای اولین بار معادلات مدل زیرشبکه ای گرادیانی تنظیم شده در نرم افزار اپن فوم پیاده سازی شده و ایده تصحیح حلگر پیمپل فوم برای بهبود دقت نتایج مدل مذکور استفاده شده است. این مدل بر مبنای بسط سری تیلور تنش مقیاس های زیرشبکه ای بنا شده است و از فرضیه تعادلی محلی به منظور ارزیابی انرژی جنبشی مقیاس های زیرشبکه ای استفاده می کند. برای ارزیابی دقت مدل گرادیانی تنظیم شده و تغییرات اعمال شده در حلگر پیمپل فوم، شبیه سازی جریان کانال آشفته در عدد رینولدز اصطکاکی 395 با استفاده از نرم افزار متن باز اپن فوم انجام شده و نتایج روش فوق با داده های شبیه سازی عددی مستقیم و دیگر مدل های مختلف زیرشبکه ای مانند مدل اسماگرینسکی، اسماگرینسکی دینامیکی و دیردورف مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که مدل گرادیانی تنظیم شده کمیت های آشفتگی مرتبه اول و مرتبه دوم را با دقت بالایی بازیابی می کند.

یکی از تکنیک های حفاظت ساحلی استفاده از انواع موج شکن هاست. هدف این پژوهش بررسی اثر موج شکن های شمعی بر امواج ساحلی است. در این پژوهش با در نظر گرفتن موانع استوانه ای صلب در ساحل با شیب ثابت، به بررسی تأثیر زبری ناشی از آن ها بر الگوی جریان و امواج با مدل سازی عددی در نرم افزار OpenFOAM پرداخته شد. روش مورداستفاده در مدل سازی جریان روش RANS و مدل k-ω,SST است. مدل سازی ها در دو حالت با و بدون حضور موانع برای 3 ارتفاع متفاوت موج ورودی انجام شد. موانع صلب استوانه ای دارای قطر 9/0 و ارتفاع 32 سانتی متر بوده و در طول و عرض 45 سانتی متر و فواصل 15×15 سانتی متر و با چیدمان زیگزاکی قراردادِه شدند. در هر سه ارتفاع موج، وجود موانع به میزان زیادی باعث استهلاک نیروی امواج نسبت به حالت بدون مانع شده است. با ارتفاع موج 6، 9 و 12 سانتی متر موانع به ترتیب 47.17 ، 68.68 و 76.42 درصد بیش تر از حالت بدون مانع نیروی موج را مستهلک کرده اند. با افزایش ارتفاع موج، موانع نیروی بیش تری را جذب کرده اند. در ارتفاع موج 12 سانتی متر موانع نسبت به ارتفاع موج 9 و 6 سانتی متر به ترتیب 32.35 و 72.45(نسبت بدون بعد نیرو) درصد نیروی بیش تری را جذب کرده اند. در بحث میرایی امواج در حالات با مانع نسبت به حالات بدون مانع، توانایی موانع در کاهش ارتفاع موج و میرایی آن به طور متوسط 20.88 درصد بوده است. نتایج حاصل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد. میزان نیروی جذب شده برای ارتفاع موج 6، 9 و 12 سانتی متر در مدل عددی به ترتیب 17.14، 4.23 و 7.86 درصد با مدل آزمایشگاهی اختلاف دارد، همچنین جذر میانگین مربعات خطای نرمال 0.07 و ضریب همبستگی 0.99 به دست آمد که بیانگر تطابق دو مدل عددی و آزمایشگاهی و عملکرد مناسب نرم افزار اپن فوم در مدل سازی است.

برای بالا بردن عملکرد یک سانتریفیوژ گازی، به تثبیت یک جریان محوری درون روتور نیاز است. شبیه سازی کامپیوتری در دست یابی به جریان محوری مطلوب، اهمیت قابل توجهی دارد. در این پژوهش یک حلگر خاص (ICDB) موجود در نرم افزار اپن فوم برای شبیه سازی جریان گاز درون روتور سانتریفیوژ توسعه داده شده است. توسعه حلگر ها در نرم افزار اپن فوم با توجه به قابلیت هایی همانند هزینه پایین و متن باز بودن آن بسیار حایز اهمیت است. برای بررسی صحت و دقت این حلگر، مطابق با مطالعه انجام شده توسط گروهی از پژوهشگران، جریان هوا با سرعت بالا روی یک صفحه تخت در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج حاصل از حلگر ICDB، نرم افزار فلوئنت نتایج به دست آمده در مطالعه آن ها حاکی از اعتبار و صحت حلگر ICDB می باشد. سپس با استفاده از حلگر ICDB و نرم افزار فلوئنت شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور در حالت متقارن محوری با در نظر گرفتن عوامل محرک متعدد از قبیل گرادیان دمای دیواره، اختلاف دمای کپ ها، ورود و خروج گاز و محرک مکانیکی اسکوپ انجام شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد برای شبیه سازی جریان گاز هگزافلوراید اورانیم درون روتور می توان از حلگر ICDB در اپن فوم استفاده نمود.

عملکرد یک سانتریفیوژ گازی که در صنعت غنی سازی اورانیم استفاده می گردد به شدت به میدان جریان گاز درون آن وابسته است. برای بررسی میدان جریان گاز، نیاز به شبیه سازی کامپیوتری است. از ا ین رو در این مطالعه توانایی ها و قابلیت های نرم افزار اپن فوم برای شبیه-سازی جریان گاز درون روتور برای حالت جریان برگشتی کامل (بدون ورود و خروج جریان) با محرک گرمایی در حالت متقارن محوری مورد بررسی قرار گرفت. اعتبارسنجی شبیه سازی با اپن فوم با بررسی نتایج حل تحلیلی مدل اولاندر و حل عددی مدل هارادا و هم چنین مقایسه با نتایج شبیه سازی با فلوئنت انجام گرفت. نتایج شبیه سازی جریان برای سانتریفیوژ مدل نشان داد که انتخاب حل گر بر پایه چگالی و تعداد سلول 160×170 برای شبکه بندی مناسب می باشد. ارزیابی توانایی مدل نشان داد که نرم افزارا پن فوم به خوبی قادر به شبیه سازی جریان گاز درون روتور می باشد. هم چنین شبیه سازی توزیع عدد نادسن، وجود ناحیه مولکولی نزدیک محور دوران را تأیید کرد. با توجه به این که اپن فوم یک نر م افزار متن باز است و قابلیت حل ناحیه مولکولی و هم چنین کدنویسی برای کوپل ناحیه پیوسته و مولکولی، که در نرم-افزار فلوئنت ممکن نیست، در آن وجود دارد، از این رو استفاده از آن برای شبیه سازی جریان درون روتور پیشنهاد می گردد.

توربین های بادی، از سازه های پیچیده در مبحث شبیه سازی عددی جریان می باشند. از سوی دیگر، گسترش روزافزون کاربرد انرژی بادی در جهان، منجر به ایجاد تقاضا برای به کارگیری مدل های دقیق تر و با کارایی بیشتر برای شبیه سازی توربین ها شده است. پسبادهای به وجود آمده توسط توربین بادی تاثیر قابل توجهی بر کاهش توان-خروجی و ایجاد پدیده خستگی در پره ها دارند و بنابراین، مطالعه آن ها از اهمیت زیادی برخوردار است. روش خط عملگر، یکی از دقیق ترین مدل ها جهت تحلیل میدان جریان و پسبادهای جریان آشفته می باشد که نیاز به حل جریان در داخل لایه مرزی ندارد و به همین دلیل نسبت به مدل روتور کامل کارایی بیشتری دارد. در این روش می توان با دقت بالایی به مدل سازی اثرات یک توربین در جریان باد بدون نیاز به ساخت مدل هندسی از روتور توربین و فقط با استفاده از پارامترهای توربین پرداخت. در این مقاله، با پیاده سازی روش خط عملگر در نرم افزار اپن فوم و نیز با استفاده از روشی نوین جهت توزیع نیروی اعمالی بر خطوط عملگر، مدل سازی توربین بادی آزمون مکزیکو انجام شده است. همچنین به منظور تحلیل میدان جریان اطراف توربین، از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده شده است. شبیه سازی برای دو حالت مختلف شامل حالت شرایط طراحی و حالت واماندگی صورت گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی و تخمین پسبادها و پارامترهای عملکردی توربین، با داده های آزمون تجربی مقایسه و همگرایی خوبی مشاهده شد. نتایج پارامترهای عملکردی حالت واماندگی در توافق بهتری با داده های تجربی بودند به طوری که نیروی رانش با 8.5 درصد و گشتاور و توان خروجی توربین به ترتیب با 2.8 و 2.4 درصد اختلاف، پیش بینی شدند.

چکیده: در این مطالعه، به منظور بهینه سازی فرایند رفع انجماد سفیده تخم مرغ، از چرخه های مختلف فراصوت (0، 25، 50 و 75 درصد) به صورت جداگانه استفاده شد. نمونه های سفیده تخم مرغ منجمد با دمای 5/0±0/30- درجه سلسیوس در حمام فراصوت با دمای 30 درجه سلسیوس و فرکانس 18 کیلوهرتز به منظور ثبت داده های دمایی قرار گرفتند. داده های آزمایشگاهی به کمک نرم افزار اپن فوم جفت شده با ابزار داکوتا، به روش معکوس مدل سازی شدند. خروجی حاصل از ابزار مدل­سازی معکوس شامل ضریب انتقال حرارت برازش یافته و داده­های دمای عددی بود. نتایج نشان داد که استفاده از امواج فراصوت موجب افزایش ضریب هدایت حرارتی و نیز کاهش مدت زمان فرایند رفع انجماد شد. همچنین افزایش چرخه امواج فراصوت موجب افزایش ضریب انتقال حرارت و کاهش زمان رفع انجماد گردید، به طوری که ضریب انتقال حرارت از 2/105 (W/m2K) در حالت بدون استفاده از فراصوت به 8/128 (W/m2K) در تیمار 50 درصد و 7/126 (W/m2K) در تیمار 75 درصد رسید و زمان فرایند نیز از 3280 ثانیه در حالت بدون استفاده از فراصوت، به 2473 ثانیه در تیمار 75 درصد با استفاده از فراصوت کاهش یافت. مقایسه داده های مدل و داده های آزمایشگاهی نشان دهنده توافق بالای (97/02) این داده ها بود که می تواند در سایر مواد غذایی مشابه مورد استفاده قرار گیرد. ابزار مدل­سازی معکوس می­تواند برای تعیین ضریب انتقال حرارت با کمک برازش داده­های آزمایشگاهی با داده­های عددی کاربرد گسترده­ای داشته باشد.