در این مقاله هدف تحلیل دینامیکی همراه با ملاحظات احتراز از بروز ناپایداری در جریان دوفازی در یک کانال حرارتی است. تاثیر پمپ با در نظر گرفتن یک تابع افت فشار بر حسب سرعت جرمی جریان مدل شده است. عوامل موثردر تعامل مشخصه مقاومت داخلی و پمپ با بروز ناپایداری لدینگ مورد بررسی قرار گرفته است. در صورت وجود نوسان، دامنه نوسانات در این پدیده محدود است. همچنین وجود حجم فشرده سیال (سرج تانک) می تواند سبب بروز ناپایداری افت فشاری در سیستم شود. با در نظر گرفتن این که شرط وقوع ناپایداری؛ کوچک تر بودن شیب منحنی مشخصه خارجی از شیب منحنی مشخصه داخلی درناحیه شیب منفی مشخصه مقاومت داخلی خواهد بود؛ روش های کنترل ناپایداری با افزودن مقاومت ورودی و یا از طریق پمپ مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. روش لیاپانوف در تحلیل خطی وقوع ناپایداری مورد استفاده قرار گرفته است و پرتره فازی در نقاط تکین ارائه شده است. همچنین بررسی ها نشان می دهد که دامنه و فرکانس نوسانات وابسته به پارامتر ضریب زوال نوسان است و با کاهش آن فرکانس نوسان افزایش می یابد.

هدف از مقاله حاضر بررسی اثر تغییر درصد دبی هوای توزیع شده از طریق چرخاننده، فواره های اولیه و فواره های رقیق سازی بر مشخصات جریان واکنشی و آلاینده های NO و CO در یک محفظه احتراق مدل توربین گاز است. برای حل معادلات حاکم از شبکه بندی منظم حجم محدود استفاده شده است. معادلات حاکم بر جریان به صورت ضمنی خطی سازی شده و به صورت مرتبه دو گسسته سازی شده اند. جملات نفوذی در معادلات انتقال با استفاده از روش گسسته سازی مرکزی و عبارات جابه جایی به صورت مرتبه دو بالادست گسسته شده اند. در شبیه سازی عددی جریان دوفاز واکنشی این محفظه احتراق، از مدل آشفتگی Realizable K-e، مدل احتراقی فلیملت پایا و مدل تشعشعی جهت های مجزا استفاده شده است. پاشش قطرات سوخت مایع و محیط دوفازی قطره و هوا توسط روش اویلر-لاگرانژی مدل سازی شده است. پژوهش حاضر برای چهار حالت مختلف تزریق هوا انجام شده است که در حالت اول شرایط مرزی منطبق بر شرایط آزمایشگاهی بوده و پس از اعتبارسنجی نتایج حل عددی با داده های تجربی، حالت های بعدی بررسی شده اند. حاصل تحقیق حاضر، مقایسه توزیع سرعت، دما، درصد کسر جرمی دی اکسید کربن، منوکسید کربن و اکسید نیتروژن در مقطع خروجی، به همراه نحوه شکل گیری ساختار جریان در مقطع طولی محفظه احتراق، در چهار حالت تزریق هواست. نتایج نشان می دهند که توزیع هوای شرایط آزمایشگاهی به صورت بهینه نیست. در حالتی که دبی هوای بیشتری از فواره های اولیه به محفظه احتراق وارد شود، آلاینده NO کمتری تولید می شود و توزیع دمای مقطع خروجی، از یکنواختی بیشتری برخوردار است. همچنین، در این حالت، فرآیند احتراق نسبت به شرایط آزمایشگاهی، کامل تر بوده و CO2 بیشتری تولید می شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

یکی از اهداف مهم در اعمال جریان های دوفاز در اکثر سیستم ها، بالا بردن نرخ انتقال حرارت این سیستم هاست. امروزه به منظور حفاظت از محیط زیست و جلوگیری از تخریب لایه اوزون، استفاده از سیال عامل های طبیعی همچون دی اکسید کربن، مورد توجه قرار گرفته است. تنها مشکل استفاده از دی اکسید کربن مایع به عنوان سیال عامل، فشار کارکرد بالای آن می باشد. با پیشرفت تکنولوژی های ساخت، این مشکل تا حدودی قابل اغماض است به طوری که تلاش برای جایگزینی دی اکسید کربن با سیال عامل های موجود همچنان ادامه دارد. آزمایش های محدودی در زمینه دی اکسید کربن صورت گرفته است که در اغلب موارد به واسطه محدودیت های آزمایشگاهی که تکرار آزمایش ها را محدود می نماید، اختلاف های عمده ای در نتایج آنها مشاهده می شود. دی اکسید کربن به خاطر خواص ترموفیزیکی خاص، در جریان دوفاز رفتار متفاوتی از سایر مبردها نشان می دهد لذا استفاده از مدل های موجود برای شبیه سازی رفتار این سیال موفق نبوده و یک مدل آزمایشگاهی، با تکیه بر رفتارهای خاص این ماده، بسیار مورد نیاز است. در این مقاله جدیدترین تحقیقات انجام شده در زمینه دی اکسید کربن از دو دیدگاه انتقال حرارت و افت فشار بررسی می گردد. از آنجا که رژیم غالب جریان دوفاز در اکثر جریان های داخلی، رژیم حلقوی است و از طرفی انتقال حرارت این رژیم از جریان دوفاز موثرتر از سایر رژیم هاست، تاکید این مقاله بر بخش انتقال حرارت و افت فشار این رژیم از جریان بیش از سایر رژیم هاست. در نهایت یک نتیجه گیری واحد بر مبنای گزارش ها و نتایج تحقیقات موجود، ارایه شده و مقایسه ای بین رفتار دی اکسید کربن با سایر سیال عامل های رایج ارایه می گردد.

جریان دوفاز روغن و هوا در یاتاقان ژورنال ژنراتور نیروگاه سد شهید عباسپور، به صورت عددی شبیه سازی می شود. مسئله به صورت ناپایا و در زمان های مختلف از لحظه شروع به کار ژنراتور مورد بررسی قرار می گیرد. هندسه مسئله سه بعدی و جریان آرام است. این هندسه از چند بخش مجزا شامل مخزن روغن دوار، یاتاقان ژورنال و شافت فولادی تشکیل شده است که تمامی بخش ها با لوله به هم متصل هستند و جریان از میان آن ها عبور می کند. با توجه به تکراری بودن ناحیه محاسباتی، یک چهارم از هندسه مدل سازی می شود. به دلیل پیچیدگی هندسه، مدل هندسی به حجم های کوچکتر تقسیم شده و به صورت باسازمان شبکه بندی می شود. میدان سرعت، توزیع فشار و کسر حجمی با حل معادلات پیوستگی و اندازه حرکت بدست می آیند. روش حجم سیال برای مدل سازی جریان دوفاز مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج حاصل از حل عددی با داده های بدست آمده از فشارسنج واقع بر یاتاقان ارزیابی می شوند. نتایج نشان می دهند که حرکت روغن با شرایط فیزیکی واقعی تطابق دارد. با توجه به لزوم اصلاح سیستم خنک کاری، لازم است تا نقاط پرفشار حاوی روغن در یاتاقان جهت انشعاب گیری مشخص شوند که با محاسبه و بررسی توزیع فشار در یاتاقان این امر محقق می شود.

در این مقاله، یک شبیه سازی عددی در محفظه احتراق حلقوی با جت دیواره، برای بررسی رفتار جریان انجام شده است. بدین منظور، از روش حجم محدود و شبکه بندی نا منظم برای تحلیل میدان جریان استفاده شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است و حاکی از تطابق قابل قبولی است. جریان به صورت سه بعدی، پایا، آشفته، تراکم ناپذیر، لزج و دو فازی در نظر گرفته شده است. مدل آشفتگی مورد استفاده در این تحلیل مدل RNG(k-ε) است. از نتایج به دست آمده، وجود ناحیه گردشی قوی در ناحیه دام در حالت غیرواکنشی است. با انجام فعل و انفعالات شیمیایی، چگالی جریان افزایش یافته و به دنبال آن با ثابت بودن حجم محفظه احتراق این افزایش چگالی باعث افزایش سرعت جریان محوری می شود در نتیجه ناحیه گردشی در ناحیه دام از بین می رود. همچنین تغییرات دبی هوای چرخشی باعث افزایش جریان گردشی در ناحیه اولیه محفظه احتراق می شود. افزایش نسبت هوا به سوخت باعث افزایش اندازه سرعت محوری در ناحیه دام شده ولی شکل پروفیل ها بدون تغییر باقی می ماند. در پایان، مقدار بهینه ای برای قطر میانگین اولیه و زاویه اسپری سوخت به دست آمده است.

در مقاله حاضر جریان واکنشی مغشوش درون یک ماده متخلخل با توسعه یک کد کامپیوتری مدل می گردد. معادلات انرژی مجزا برای فازهای سیال و جامد با روش عدم تعادل حرارتی، معادلات اغتشاش k-ε با روش تجزیه مضاعف و آهنگ مصرف سوخت براساس رابطه یک مرحله ای آرنیوس اعمال شده اند. مدل سازی اغتشاش منجر به نزدیکی نتایج مدل سازی با نتایج تجربی گردید. اغتشاش موجود در جریان موجب تاثیر بیشتر پخش و انتقال حرارت به ناحیه پیش گرمایش شده و بیشینه دمای کمتری در ناحیه احتراق بوجود می آید اما در احتراق با هوای اضافه، تفاوت دما در ناحیه بالادست جریان مشاهده نمی شود. نتایج نشان داد که با کاهش تخلخل در ناحیه ی احتراق، دمای سیال در طول مشعل کاهش بیشتری می یابد به طوری که برای ضریب تخلخل 95/0 و 7/0 دمای بیشینه به ترتیب حدود 16% و 18% کاهش می یابد. حداکثر اختلاف دما با هوای اضافی 67% حدود 400 کلوین می باشد که در موقعیت m01/0x= رخ می دهد. این اختلاف برای حالت بدون هوای اضافی حدود 200 کلوین در موقعیت m045/0x= می باشد.

انتقال حرارت توام یکی از جنبه های مهم در تبدیل انرژی است و نقش بسزایی در میزان راندمان حرارتی و مصرف سوخت محفظه احتراق دارد. در کار حاضر مدلی دو بعدی برای یک جریان واکنشی آرام با محاسبه معادلات انتقال جرم، ممنتم، انرژی و گونه ها ارائه شده است. برای شبیه سازی عددی، حلگری در نرم افزار متن باز اُپن فوم توسعه داده شده است. این حلگر قادر است تا رفتار فرآیندهای واکنشی و انتقالی در سیال، انتقال حرارت هدایتی در جامد و تشعشع از سطوح جانبی را جهت تاثیر انتقال حرارت توام پیش بینی کند. در این حلگر برای تحلیل و بررسی عددی انتقال حرارت توام از روش کوپل و جهت پیوستگی دما و شار حرارتی بر روی سطح مشترک بین سیال و جامد، شرط مرزی اعمال می شود. صحت سنجی حلگر ایجاد شده با استفاده از داده های تجربی نمونه آزمایشگاهی مشعل شانه عسلی صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که مقایسه حل عددی و داده های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که مطالعه پارامتری شامل تغییر شرایط ورودی سیال و همچنین ابعاد هندسه در برهم کنش انتقال حرارت توام و محل آزاد شدن انرژی حاصل از احتراق موثر می باشد. با افزایش سرعت ورودی محل تشکیل شعله به سمت خروجی و با افزایش نسبت هم ارزی، این محل به سمت ورودی حرکت می کند. افزایش طول جامد و ضخامت آن باعث کاهش طول ناحیه پیش گرمایش نیز می شود.