در این مقاله جداسازی ذرات پودر سیاه از جریان هوا با استفاده از یک جداساز چندکاناله مارپیچی به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است و با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، راندمان و افت فشار دستگاه در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. ذرات پودر سیاه از نمونه پودرهای ایستگاه تقویت فشار ساوه تهیه شده است که میانگین اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون DLS و پردازش تصاویر SEM، μ m 0. 327 مشخص گردید. شبیهسازی CFD جداساز چندکاناله مارپیچی برای جریان هوا پودرسیاه با نرمافزار فلوئنت انجام شده است. برای شبیهسازی اغتشاشات، از مدل اغتشاشی RNG k-ε که هم از لحاظ دقت و هم از لحاظ سرعت مناسب است، استفاده شده است. اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و شبیهسازی برای بازده و پارامتر افت فشار به ترتیب 16 درصد و 7. 15 درصد مشخص گردید. برای بررسی تاثیر شرایط عملیاتی، سیستم در دبیهای حجمی ورودی و کسرهای جرمی جامد ورودی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان داد که این سیستم برای جداسازی ذرات پودر سیاه مذکور، راندمانی بالای 80 درصد دارد و با افزایش دبی حجمی ورودی به میزان 40 درصد، راندمان جداسازی دستگاه به میزان 10 درصد افزایش مییابد. در صورتی که با افزایش 5 برابری کسر جرمی مواد جامد راندمان تنها 3 درصد افزایش دارد. همچنین، با افزایش دبی حجمی هوای ورودی از 80 به 140 متر مکعب بر ساعت، افت فشار جداساز حدود 50 درصد افزایش داشته است.

امروزه تمایل بسیاری به استفاده از میکروسیستم ها ی تحلیلی در زمینه ی تشخیص های مولکولی و میکروسیالاتی وجود دارد چراکه مزایایی مانند فضای کم، کاهش میزان مصرف نمونه و کاهش زمان تحلیل دارند. میکروسیالات دورانی یک زیر شاخه از حوزه ی میکروسیالات است که با بهره گیری از نیروهای گریز از مرکز باعث حرکت سیال در شبکه های محصور شده در سیستم ها ی دیسک شکل دوار می گردد . المان جداسازی یکی از پرکاربردترین المان های به کار رفته در این سیستم ها می باشد که به منظور جداسازی ذرات موجود در نمونه به کار می رود. در این پژوهش روش هندسی جدیدی برای جداسازی ذرات معلق در یک نمونه سیال به روش منفعل ارائه شده است. هندسه مارپیچ شکل به کار رفته در این مدل باعث می شود نیروی گریز از مرکز محلی ناشی از انحنای کانال علاوه بر نیروهای گریز از مرکز و کوریولیس ناشی از دوران دیسک به فرایند جداسازی کمک کند. در ابتدا روند جداسازی ذرات در کانال مطالعه می شود و سپس تاثیر پارامترهای طول کانال و سرعت دوران بر بازدهی المان بررسی می گردد. نتایج حاصل از آزمایش ها بازدهی جداسازی بالای 90 درصد را نشان دادند که حاکی از پتانسیل بالای این المان در فرایند جداسازی می باشد. همچنین افزایش سرعت دورانی و طول کانال مارپیچ باعث بهتر شدن فرایند جداسازی و افزایش بازدهی می گردد.

در این تحقیق به شبیه سازی CFD جریان آشفته دوفازی گاز- ذره درجداکننده مارپیچی پرداخته شده است. برای شبیه سازی جریان چندفازی از دیدگاه اولرین- اولرین استفاده گردیده است. برای اعتبار سنجی ضرایب اصطکاک حاصل از شبیه سازی با مقادیر تجربی مقایسه شده است. نتایج بدست آمده از اعتبارسنجی نشان می دهد که مدل تابع دیواره و مدل اغتشاش RNG k-e و RSM و همچنین روش حل آپویند مرتبه دوم مناسب ترین روش برای شبیه سازی دوفازی جریان گاز- ذره در کانال مارپیچ است. در نهایت اثر مقدار بار جامد در جریان گاز، اندازه ذرات و سرعت جریان بر راندمان جداکننده مارپیچی بررسی شده است و مشخص می گردد که با افزایش بار جامد بازدهی کاهش می یابد. شبیه سازی برای ذرات خیلی ریز تا 16 میکرون نشان می دهد که تا 6 میکرون اندازه ذره تاثیر زیادی بر بازدهی عملکرد دارد ولی برای ذرات با اندازه بزرگتر، بازدهی سیکلون نزدیک به 100% است. همچنین نتایج نشان می دهد سرعت 5 تا 10 متر بر ثانیه در ورودی سرعت، مناسب برای عملکرد سیکلون می باشد.

در این مقاله، سامانه جداساز لرزه ای الاستومری-لغزشی جدیدی معرفی گردیده است. جداساز مزبور از یک هسته لاستیکی که بین حلقه های فولادی لغزشی محصورشده، تشکیل گردیده است. در این سامانه، بار قائم مستقیماً بر روی هسته لاستیکی وارد می گردد. مکانیزم اصطکاکی موجود در سامانه یادشده، نیروهای جانبی ناشی از باد، ارتعاشات محیطی و زلزله های خفیف را کنترل کرده؛ هنگام وقوع زلزله های شدید سبب کاهش انتقال نیروهای جانبی به سازه فوقانی می گردد. پس از پایان ارتعاشات ناشی از زلزله، قابلیت کشسانی لاستیک باعث ایجاد نیروی بازگشتی شده، تغییرشکل های پس ماند در تکیه گاه را به شدت کاهش می دهد. از دیگر مزایای این سامانه، سهولت ساخت و ارزان تر بودن نسبت به جداسازهای متداول است. در این مقاله به کمک نرم افزار اجزای محدود انسیس تنش های اجزای مختلف سامانه پیشنهادی تحت بارگذاری فشاری و فشاری- برشی مطالعه شده است. برای مدل سازی سطوح تماس از المان های contact و برای شبیه سازی لاستیک از المان های Solid185 هشت گرهی با قابلیت ابرکشسانی استفاده شده است. مطالعات فوق نشان داد که سختی قائم و جانبی مناسبی توسط اندرکنش حلقه های فولادی و هسته الاستومری ایجاد می گردد؛ همچنین تحت بارگذاری قائم طراحی تمام تنش ها به مراتب کمتر از حد مجاز هستند. حلقه های فولادی با کنترل کرنش های جانبی لاستیک، سختی قائم سامانه را به صورت فوق العاده ای افزایش می دهند. به طوری که در نمونه مورد مطالعه تحت اثر بار قائم 100 کیلونیوتن، مقدار سختی قائم سیستم به 131 کیلونیوتن بر میلیمتر می رسد. در اثر حرکت جانبی، بخشی از بار قائم به حلقه های فولادی منتقل شده که ضمن تنش زدایی از هسته لاستیکی، سبب افزایش میرایی اصطکاکی سامانه می گردد به طوری که در نمونه مورد مطالعه تحت اثر بار قائم 100 کیلونیوتن، مقادیر تنشهای sx (در امتداد تغییرمکان جانبی) و sz و sy در هسته لاستیکی، تحت کرنش برشی 200 درصد ، به ترتیب 25 و 50 درصد و 51 درصد نسبت به حالت بدون تغییرمکان جانبی کاهش می یابد.

در این تحقیق به منظور تعیین آستانه ایجاد الگوهای پیچانرودی و شریانی، مطالعات آزمایشگاهی صورت گرفته است؛ بدین ترتیب که پس از بررسیها و بازدیدهای صحرایی به عمل آمده از رودخانه قزل اوزن (که یک رودخانه پیچانرودی است) یک بازه پیچانرود انتخاب و مدل فیزیکی آن با مقیاس افقی 1/400 و مقیاس عمودی 1/40 ساخته شد. هدف اصلی از ساخت مدل و انجام آزمایشات استفاده از اطلاعات برداشت شده در مستند کردن و انتخاب مقادیر معقولی از شیب، دبی و اندازه ذرات بستر و ... بود تا تغییر الگوهای کانال رودخانه بر اثر تغییرات واقعی شیب و دبی جریان بررسی شود. با تجزیه و تحلیل نتایج آزمایشات روابطی برای آستانه ایجاد الگوهای پیچانرودی و شریانی استخراج شد که این روابط بین شیب و دبی جریان و همچنین بین توان رودخانه ای واحد بدون بعد و پارامتر شیلدز برقرار است که رابطه اخیر در نوع خود بدیع و تازه است. همچنین نمودارهایی به منظور تشخیص محدوده های پیچانرودی و شریانی تهیه شد. این نمودارها نشان می دهند که تحت چه شرایطی اولیه ای الگوهای پیچانرودی و شریانی ایجاد خواهند شد.

سیال تولیدی از چاه های نفت و گاز معمولاً به صورت دوفازی بوده که با توجه به لزوم حداکثرسازی بازدهی جداسازهای دوفازی، دستیابی به طراحی دقیق ابعاد این جداسازها ضروری است. اما یکی از مشکلات اساسی کشور نبود یک روش طراحی دقیق ابعاد جداسازهای دوفازی صنعتی است. بنابراین یکی از مسائل مهم حال حاضر در صنعت نفت، دستیابی به روشی مطمئن برای طراحی ابعاد جداسازهایی است که بهترین راندمان عملیاتی را در فرآیند جداسازی سیال تولیدی داشته باشند. در این پژوهش ابتدا مروری بر روش های طراحی کلاسیک جداسازهای دوفازی که بر مبنای روش های تئوری و نیمه تجربی استوار هستند، انجام شد. سپس به منظور بررسی آزمایشگاهی عملکرد جداسازهای دوفازی، پایلوت آزمایشگاهی جداساز طراحی شد. بنابراین یکی از مشکلات اصلی این حوزه یعنی نبود جداساز آزمایشگاهی مناسب جهت بررسی تجربی عملکرد جداساز دوفازی، برطرف شد و در حال حاضر امکان بررسی دقیق ابعاد جداساز دوفازی با استفاده از نتایج تجربی فراهم شد. با توجه به نتایج آزمایش های انجام شده در شرایط مختلف عملیاتی و مقایسه با طراحی کلاسیک، ضریب تصحیح (α) برای اصلاح روابط کلاسیک ارائه شد. در نهایت روش تحلیل ابعادی برای طراحی ابعاد جداساز دوفازی صنعتی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی معرفی شد. به منظور اعتبارسنجی روش تحلیل ابعادی، ابعاد استاندارد برای جداسازی قطرات مایع بزرگتر از µm 750 از فاز گاز در سیال تولیدی یکی از چاه های میدان پارس جنوبی ارائه شد و با ابعاد جداساز واقعی مقایسه شد. لازم به ذکر است میزان خطای ابعاد جداساز طراحی شده در مقایسه با ابعاد جداساز واقعی کمتر از 4% بوده است.