Faculty - دانشکده فنی و مهندسی

Faculty - دانشکده فنی و مهندسی

P.H.D dissertations

بررسی انتقال حرارت جابجائی طبیعی از یک استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع با استفاده از مدل عدم تعادل حرارتی موضعی
2024
چکیده: در این رساله، دو مدل متداول مورد استفاده، برای مطالعه انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفتهاند. در اولین حالت، معادلات ناویر استوکس سهموی شده برای انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده با سیال نیوتنی، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا با استفاده از معادلات سهموی شده، معادلات حاکم بر مسأله ساده شدهاند و این معادلات که ماهیت سهموی دارند، با استفاده از تغییر متغیر به یک ناحیه محاسباتی مستطیلی شکل انتقال یافتهاند. سپس با استفاده از روش عددی کلر باکس که یک روش ضمنی تفاضل محدود میباشد، حل شدهاند. در ادامه، انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، با استفاده از نرمافزار کامسول و با بهکارگیری معادلات کامل اندازه حرکت و انرژی، شبیه سازی شدهاند. سپس، نتایج بهدست آمده از این دو مدل حل، با یکدیگر مقایسه شدهاند و میزان اختلاف نتایج این دو مدل بررسی شده است. در این رابطه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان و ماتریس جامد مانند عدد رایلی، نسبت ضریب رسانش، نسبت قطر، تخلخل و عدد بیو بر میزان اختلاف دو مدل مورد-مطالعه قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاکی از این موضوع است که در مقادیر بالای نسبت رسانش و نسبت قطر و مقادیر کوچک تخلخل و عدد بیو، اختلاف نتایج دو مدل استفاده شده افزایش مییابد و بهتر است از معادلات کامل برای بررسی انتقال حرارت استفاده نمود. درواقع هر پارامتری که تاثیر ماتریس جامد در انتقال حرارت رسانش را افزایش دهد، باعث افزایش اختلاف نتایج معادلات سهموی شده و معادلات کامل میشود. در حالت دوم، مدل تعادل حرارتی موضعی (هم دمایی سیال و ماتریس جامد) برای انتقال حرارت جابهجایی طبیعی استوانه افقی مدفون در محیط متخلخل نامتناهی اشباع شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، فرض عدمتعادل حرارتی موضعی (دو معادله انرژی جداگانه برای سیال و ماتریس جامد) برای معادله انرژی به کار گرفته شده است و با حل معادلات حاکم بر مسأله، دمای سیال و ماتریس جامد محاسبه شدهاند. سپس، با محاسبه میانگین اختلاف دمای موضعی سیال و ماتریس جامد، به بررسی درستی فرض همدمایی سیال و ماتریس جامد پرداخته شده است. در این مطالعه، تاثیر پارامترهای مختلف جریان سیال و ماتریس جامد، بر میزان اختلاف دمای فاز سیال و جامد بررسی شده است. سپس، درستی مدل تعادل حرارتی موضعی برای معادله انرژی بررسی شده است. در ادامه این رساله، تاثیر پارامترهای مختلف بر میدان سرعت، دما و ناسلت محلی مورد بررسی قرار گرفتهاند. تاثیر پارامترهایی چون عدد رایلی، تخلخل، نسبت قطر، نسبت رسانش و نیروهای مغناطیسی بر میدان دمای سیال، دمای ماتریس جامد و میدان سرعت مورد بررسی قرار گرفتهاند. همچنین، تخلخل متغیر که موجب پدیده کانالی شدن در نزدیکی مرزها میشود، به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. برای اعداد رایلی کوچک، که افزایش سهم انتقال حرارت رسانش به همرفت میشود، نتایج دو مدل معادلات سهموی شده و معادلات کامل، اختلاف قابل ملاحظهای دارند. برای مقادیر مختلف ضریب رسانش، نتایج ناسلت میانگین کل در دو مدل حل در حدود 38 درصد و برای مقادیر تخلخل پایین در حدود 50 درصد اختلاف دارند. اختلاف دو مدل حل در اعداد رایلی بالا کاهش یافته و برای اعداد کوچک نسبت رسانش به 11 درصد و در تخلخلهای بالا، نسبت قطر کوچک و عدد بیو بزرگ، به زیر 2 درصد خواهد رسید.
تحلیل انتقال حرارت بیو تحت شرایط عدم تعادل حرارتی موضعی در عضو بیولوژیکی متخلخل طی درمان حرارتی
2020
در گرما درمانی، هدف انتقال انرژی گرمایی به سلول های تومور و ایجاد ناحیه ای از سلول های مرده سرطانی می باشد. روش مایکروویو یک روش گرما درمانی است که از سیگنال الکترومغناطیس تابیده شده از یک آنتن، برای حرارت دادن به عضو استفاده و یک آسیب مستقیم ناشی از دمای بالا ایجاد می کند. نظر به اینکه کارآیی گرما درمانی به توزیع دمای به دست آمده طی فرآیند بستگی دارد، تحصیل دقیق توزیع دما و شناخت حالت مطلوب آن، گام اول برای هر عمل گرما درمانی می باشد. در این رساله، یک مدل شامل آنتن درون بافت کبد به عنوان محیط متخلخل در مختصات استوانه ای دو بعدی مورد مطالعه قرار گرفته-است. کبد متخلخل شامل دو بخش سلول های سالم و تومور با شعاع متوسط 7 میلی متر می باشد. اثربخشی آنتن تک برش، دو-برش و دو قطبی با فرکانس عملکرد 45/2 گیگا هرتز و توان 10 تا 12 کیلووات، مطالعه و مقایسه شده است. به علاوه برای اولین بار آنتن تک برش توام با برش دوم میکرون، ارائه و مطالعه شده است. معادلات حاکم در محیط فورترن حل شده اند. نتایج به-دست آمده با نتایج مقالات چاپ شده قبلی و یک مطالعه ی آزمایشگاهی موجود اعتبارسنجی شده اند. همچنین برای اعتبارسنجی مرحله به مرحله نتایج عددی، مسئله در نرم افزار مولتی فیزیک کامسول شبیه سازی شده است. نتایج اعتبارسنجی صحت و دقت کد توسعه داده شده ی عددی را تایید می کنند. ابتدا، لزوم حل میدان سرعت مورد بررسی قرار گرفته و اعتبار شرط تعادل حرارتی موضعی مطالعه شده است. مقایسه نتایج توزیع دما در زوج های متناظر تخلخل و سرعت سیال خون در حفره های مویرگی کبد جامد، اعتبار شرط تعادل حرارتی موضعی را در سرعت هایی کم تر از حدود 7/0 میلیمتر بر ثانیه نشان می دهد. در یک مقایسه کلی بین آنتن تک برش، دو برش و دو قطبی، برای تولید دمای ماکزیمم یکنواخت، آنتن دو برش نوع دوم عملکرد بهتری نشان می دهد.این یکنواختی افزایش دما در عضو تحت درمان باعث از بین بردن محدوده بزرگ تری از سلول های سرطانی میدما، یک بخش از عضو به دمای ماکزیمم می رسد و گرمایش نامطلوب پس رو به میزان چشمگیری کاهش می یابد، اگرچه حصول یک دمای مشخص نیازمند زمان طولانی تری از درمان است. با توجه به اینکه گسترش گرما در راستای آنتن و عمق بافت در انواع آنتن متفاوت است، شکل مقطع توده ی سرطانی کبد، دایروی یا بیضوی، باید مبنای انتخاب آنتن کارآمدتر برای هر مورد درما
افزایش انتقال حرارت نانو سیالات از طریق کنترل اثرات تفرق حرارتی در یک مجرای پر شده با ماده متخلخل اشباع
2018
چکیده: نانوسیال که از توزیع ذرات با ابعاد نانومتر در یک سیال معمولی، به عنوان سیال پایه، حاصل می شوند، نسل جدیدی از سیال با پتانسیل بسیار بالا در کاردبرهای صنعتی انتقال حرارت هستند. نتایج تئوری و تجربی نشان می دهند که افزودن نانوذرات به سیال پایه، به دلیل برخوردار بودن از هدایت حرارتی بالا، باعث افزایش چشمگیر عدد ناسلت و در نتیجه میزان انتقال حرارت موثر، می شود. افزایش انتقال حرارت در داخل کانال، توسط کنترل اثرات تفرق حرارتی موضوع اصلی این پایان نامه است. از آنجا که بیشتر محیط های فیزیکی، در عمل دارای خواص تخلخلی می باشند، لذا در این تحقیق، جنس توئی کانال به صورت متخلخل در نظر گرفته شده است، که به نوبه خود افزایش محدودی در انتقال حرارت را منجر می شود. تحلیل مسئله با استفاده از مدل سازی مخلوط دوفازی بونگیورنو و بدون درنظر گرفتن شرایط ساده کننده، انجام گرفته و اثر عدم یکنواختی و پخش نانوذرات در داخل کانال، بر میدان های سرعت و دما و همچنین نحوه پخش نانوذرات، در نظر گرفته شده است. همچنین، جهت بررسی اثر تزریق غیر سرتاسری (جزئی) نانوذرات به داخل کانال، آرایش نانوذرات تزریق شده را به دو صورت مرزی و مرکزی و با ضخامت های مختلف، ایجاد کرده و نتایج آنها بر عدد ناسلت و میزان انتقال حرارت، در مقایسه با نتایج تزریق سرتاسری، قرار گرفته است. معادلات کاملا به هم وابسته، بقاء جرم، بقا اندازه حرکت، بقاء انرژی و معادله غلظت نانوذرات، برای هندسه مورد نظر نوشته شده و پس از بی بعد سازی، توسط روش عددی مناسب (روش حجم کنترل بر پایه الگوریتم سیمپلر) مورد تحلیل قرار گرفته اند. آنچه که نتایج این تحقیق را بیش از پیش به نتایج تجربی و تایید شده نزدیک می سازد، مدل سازی دقیق دوفازی جریان نانوسیال و همچنین توجه به اثرات تفرق حرارتی بر میزان هدایت حرارتی موثر نانوسیال و در نتیجه مقدار عدد ناسلت و انتقال حرارت است. تفرق حرارتی به عنوان یک واقعیت انکارناپذیر در پدیده های مربوط به انتقال حرارت در سیالات به شمار می آید که عدم آشنایی با آن در نتایج تحقیقات گذشته، یکی از مهمترین عوامل ایجاد خطا می باشد. لحاظ نمودن اثر عدم یکنواختی سرعت در سطح منافذ موجب تاثیر بر توزیع دما شده که این اثر را تفرق می نامند و اساسا شامل انتقال از طریق نفوذ است. در این پژوهش به بررسی تاثیر پارامترهای فیزیکی مختلف از جمله: نوع آر

Master Theses

مدل سازی دینامیکی و شبیه سازی جاذب لوله ای یک ماشین جذب جامد که با انرژی خورشیدی کار می کند
2023
دراین پایان نامه، مدل‌سازی انتقال حرارت و جرم در جاذب لوله‌ای یک کلکتور خورشیدی مربوط به یک سیستم تبرید جذبی ارائه شده است. مدل‌سازی و تحلیل جاذب، عوامل کلیدی چنین مطالعاتی هستند. این جاذب با انرژی خورشیدی گرم شده و شامل محیط متخلخل متشکل از کربن فعال 35AC - است، که با جذب با متانول واکنش می‌دهد. نتایج بهدست آمده رفتارحرارتی روزانهی جاذب لوله ای را نمایش میدهند. عملکرد ماشین برای مورد مطالعاتی شامل سطحm21 کلکتور تخت خورشیدی، که با نه لوله مسی یکپارچه شده، مورد بحث قرار میگیرد. لولهها شامل جفت کربن فعال 35AC - / متانول می-باشند. چندین فاکتور اصلی مؤثر بر عملکرد خورشیدی و حرارتی با توجه به نتایج شبیه‌سازی‌های کامپیوتری مورد بحث قرار گرفته‌است و رابطه بین عملکرد سیکل و این فاکتورها بررسی شده‌است. شبیهسازی برای شرایط آب و هوایی همدان انجام شده است که متناظر با تابش کلی روزانه 72/19 و میانگین دمای محیط℃ 7/20 است. نتایج نشان دادند که عملکرد سیستم از نظر مقادیر ضرایب COPs و COPth به شدت به دماهای عملیاتی ( دمای تبخیر، دمای چگالش و دمای جذب) بستگی دارند. سطح کلکتور خورشیدی نقش مهمی در تعیین عملکرد سیستم ایفا می‌کند. بهطوری که ضرایب عملکرد COPs و COPth هر دو با افزایش مساحت سطح کلکتور خورشیدی کاهش می‌یابند. برای یک لوله با بهینه شعاع داخلی جاذب (mm55/54)، همچنین به ازای هر متر مربع از سطح کلکتور خورشیدی، عملکرد بهینه سیستم برابر با 462/0 = COPth و 148/0 = COPs است. همچنین مشاهده شد که نوع پیکربندی کلکتور تفاوت زیادی در عملکرد سیستم دارد، بطوری که در مساحت m21 از سطح کلکتور در شرایط آب و هوایی همدان، پوشش TIM نسبت به پوشش دوجداره و تک جداره، با اختلاف، بیشترین ضریب عملکرد خورشیدی را به خود اختصاص داد.
شبیه سازی عددی یک یخچال خورشیدی با سیکل جذبی متناوب
2023
در این پایان‌نامه در مورد یک طراحی ویژه از یک یخچال با سیکل جذبی که به کمک انرژی خورشیدی کار می‌کند، بحث می‌شود. یخچال خورشیدی از یک کلکتور تک بستره جاذب استفاده می‌کند و با کربن فعال /متانول به‌عنوان جفت جذب کار می‌کند. تازگی این کار در استفاده از روش‌های کم هزینه و موثری است که مشکل روزهای کم تابش را رفع می‌کند. علاوه برآن، مدلی با کمترین فرضیات مقیدکننده پیشنهادشده است. مدل ساخته شده دریک برنامه متلب اجرا شد و دقت پیشبینی خوبی را طی چندین تست با شرایط کاری مختلف نشان داد، تاثیر بارسرمایشی و همچنین، تاثیر جرم مبرد بررسی شده‌اند. نتایج شبیه سازی که دریکی از روزهای نیمه ابری شهر سفاکس تونس انجام شد و نشان داد که حداکثر ظرفیت سرمایش برابر 33/753 کیلوژول وحداکثر ضریب عملکرد نیز 086/0 به دست آمد. همچنین، یخچال پیشنهادی توانست دمای 5/4 کیلوگرم بار آب را کاهش دهد تا در یک روز نیمه ابری به صفر درجه سانتی‌گراد برسد. و همچنین نتایج شبیه سازی دریکی از روزهای شهر همدان انجام شد و نشان داد که حداثر ظرفیت سرمایش آن 55/685کیلوژول و بیشترین ضریب عملکردآن نیز073/0بدست آمدو همچنین یخچال پیشنهادی برای شهر همدان در قیاس با شهر سفاکس قادر به تولید یخ نبوده است و همچنین این یخچال توانسته مقدار 5/4کیلوگرم بار رو درزمان تقریبا 6ساعت به صفر درجه سانتی گراد برساند.
شبیه سازی عددی و برسی تجربی ضریب انتقال حرارت و افت فشار در یک بستر سیالی
2022
سیال‌سازی نوعی عملیات واحد می‌باشد که از طریق آن، بستری از ذرات جامد که روی یک صفحۀ توزیع کنندۀ سیال قرار گرفته‌اند، با عبور دادن سیالی در سرعتی بالاتر از سرعت بحرانی معین، رفتاری مشابه سیال به خود می‌گیرند‌. از کاربردهای صنعتی آن می‌توان به خشک کردن، تشویه(Roasting) ، احیاء مستقیم و بسترهای سیال گریز از مرکز اشاره کرد. در این پایان‌نامه یک بستر سیالی با استفاده از شبیه‌سازی عددی و انجام آزمایشات تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامترهای مهم هیدرودینامیکی از جمله افت فشار در بستر، حداقل سرعت لازم برای سیالیت، ضریب انتقال حرارت و تأثیر ارتفاع بستر بر روی این پارامترها به صورت عددی و تجربی به علاوه، اثر چگالی ذرات بر روی افت فشار و وضعیت بستر از نظر تشکیل حباب و رژیم جریان صرفاً به صورت عددی بررسی گردیده‌اند. در حل عددی، مدل‌ دوسیالی اویلری، تئوری انرژی جنبشی جریان‌های دانه‌ای، مدل درگ گیداسپاو برای تحلیل افت فشار و هم چنین مدل ناسلت برای تحلیل حرارتی به کار گرفته شده‌اند. دستگاه آزمایشی مورد مطالعه با استفاده از نرم‌افزار Ansys Fluent 18 به صورت دوبعدی شبیه‌سازی شده است. نتایج نشان داد که نمودارهای عددی چگالی، افت فشار و فشار برحسب سرعت گاز ورودی انطباق بسیار مناسبی با نمودار حاصل از روش تجربی دارند. همچنین تفاوت اندکی بین نمودارهای تجربی و عددی ضریب انتقال حرارت وجود دارد. بر اساس نتایج بدست آمده با افزایش چگالی ذرات درون بستر، افت فشار نیز افزایش می‌یابد. به علاوه، با افزایش سرعت گاز ورودی، ضریب انتقال حرارت بستر، افزایش می‌یابد. از طرفی بر اساس نتایج تجربی فشار بستر نیز تا سرعت شروع سیالیت افزایش می‌یابد. سپس در یک محدوده خاص، افت فشار نوسان می‌کند. نتایج همچنین نشان می‌دهد که با افزایش عمق غوطه‌وری هیتر در بستر، ضریب انتقال حرارت افزایش می‌یابد و پس از عمق 30 میلی‌متری از سطح بستر جامد، تغییرات عمق تأثیری بر روی کاهش یا افزایش ضریب انتقال حرارت ندارد. با در نظر گرفتن تمامی نتایج بدست آمده، سرعت بهینه گاز ورودی به بستر، 07/0 متر بر ثانیه و عمق مناسب هیتر برای انتقال حرارت، 10 میلی‌متر از سطح ذرات می‌باشند.
روش تبدیل دیفرانسیل برای تحلیل پره های ذوزنقه ای تحت انتقال حرارت محسوس و نهان
2022
هدف از این پژوهش، انجام یک حل تحلیلی برای تعیین عملکرد پره‌های ذوزنقه‌ای تحت شرایط سطح مرطوب با لحاظ وابستگی دمایی ضریب هدایت حرارتی ماده پره است. عملکرد حرارتی پره توسط روش تبدیل دیفرانسیل برای رطوبت زدائی از محیط توسط سطح پره تحلیل شده است. فرآیند انتقال جرم با در نظر گرفتن نسبت رطوبت ω به صورت یک تابع چندجملهای از دمای سطح پره T محاسبه شده، که رابطه بین نسبت رطوبت در سطح پره ω و دمای سطح پره T با استفاده از نمودار سایکرومتریک تعیین شده است. تأثیر سطح مرطوب و ضریب هدایت حرارتی متغیر با دما و همچنین راندمان پره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان داد که روش تبدیل دیفرانسیل با دقت بالایی بر نتیجه حاصل از روش عددی منطبق است. بهعلاوه بازده پره‌ها با افزایش پارامتر Z_0 پره، کاهش مییابد و بازده پره‌های مرطوب به طور قابل توجهی با رطوبت نسبی تغییر نمیکند ولی با افزایش پارامتر Z_0 پره، کمی تقویت میشود. همچنین، پروفیل پره‌ها با مقادیر بالاترA (A در پره‌های ذوزنقه‌ای، پارامتر بیبعد نسبت پهنشوندگی است)، اثر بیشتری از هدایت حرارتی متغیر بر بازده پره دارد، این روند نیز وابسته به مقدار Z_0 است.
بررسی تجربی عملکرد دو نمونه پره متخلخل در جریان های جابجائی ازاد و اجباری درون یک کانال
2021
برای افزایش انتقال حرارت بین یک جسم جامد و سیال مجاور آن از سطوح گسترش یافته یا پره استفاده میشود. عمده کاربرد پره‌ها در مواردی است که حرارت تولید شده بایستی توسط انتقال حرارت هدایتی به سطح جسم جامد منتقل و از آنجا به طریق جابجایی انتقال یابد. در این پایاننامه یک نمونه پروفیل پره متخلخل ساخته شده و به صورت عملی و آزمایشگاهی برای انتقال حرارت جابجایی طبیعی و اجباری مورد بررسی قرار گرفته است. برای سنجش، عملکرد این پره با پره مثلثی کلاسیک به عنوان مرجع مقایسه شده است. آزمایش‌های انجام شده نشان میدهد که در جریان جابجایی طبیعی و در محدوده توان 1/10 تا 7/60 وات، پره متخلخل با داشتن %24/30 سطح انتقال حرارت کمتر نسبت به پره مثلثی، به میزان %92/4 راندمان بیشتر و %77/19 ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتر از پره مرجع داشته است. به علاوه با یکسان سازی سطوح انتقال حرارت در دو پره و فرض رفتار خطی پره متخلخل، میتوان به %71/71 ضریب انتقال حرارت جابجایی بیشتر رسید. در جریان جابجایی اجباری با سرعت متغیر و در محدوده توان 5/35 تا 7/60 وات، پره متخلخل دارای راندمان %75/25 بیشتر و %31/27 ضریب انتقال حرارت جابجایی کمتر نسبت به پره مرجع است که با یکسانسازی سطوح، ضریب انتقال حرارت جابجایی %19/4 بیشتر از پره مرجع میشود. در جریان جابجایی اجباری با سرعت ثابت و در محدوده توان 1/10 تا 7/60 وات نیز، پره متخلخل دارای راندمان %39/28 بیشتر و 70%/28 ضریب انتقال حرارت جابجایی کمتر نسبت به پره مرجع است که با یکسان سازی سطوح، ضریب انتقال حرارت جابجایی 20%/2 بیشتر از پره مرجع میشود. بررسی نتایج آزمایش‌ها نشان داد که با تغییر سرعت ورودی به کانال از 95/0 به 35/1 متر بر ثانیه، راندمان و ضریب انتقال حرارت جابجایی پره متخلخل نسبت به پره مرجع به ترتیب %46/0 کاهش و %9/3 افزایش پیدا میکنند. در مجموع میتوان گفت که در جریان جابجایی طبیعی عملکرد پره متخلخل که ساخت آن به راحتی و با ماشینکاری انجام میشود، علیرغم داشتن %24/30 سطح انتقال حرارت کمتر، نسبت به پره مرجع بهتر است
مدل سازی عددی جت آب فشار قوی برای برش سنگ
2021
امروزه جت‌های آب و انواع آن به دلیل توانایی منحصر به فرد در برش و ماشین‌کاری، به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به کاربرد گسترده جت‌های آب در صنایع مختلف و عدم توجه به راندمان و بهبود فرآیند برش و ماشین‌کاری جت‌های آب، اهمیت انجام مدل‌سازی فرآیند برش جت آب و تعیین پارامتر‌های بهینه برای بهبود برش آشکار می‌شود. واحد تأمین جریان آب با فشار بالا و سر برشی دو بخش اصلی دستگاه‌های جت آب اند. جت‌های آب ساینده (AWJ) از متداول‌‌‌ترین انواع جت‌های آب هستند. جت آب ذره‌‌‌ای نوعی جت آب ساینده است که به‌‌جای ذرات ریز و پر تعداد ساینده، در آن از ذرات درشت با غلظت کم استفاده می‌‌‌شود. برای بررسی شکل برش مفاهیم عرض برش، پروفیل برش و زاویه مخروطی مطرح می‌‌‌‌شوند که زاویه مخروطی، مخروطی شدن شکل برش را تعیین می‌‌‌‌کند. در این پژوهش فرآیند برش سنگ توسط جت آب ذره‌ای به روش اجزاء محدود- هیدرودینامیک ذرات روان در نرم‌‌‌‌‌‌‌افزار LS-DYNA شبیه‌سازی شده است. از سویی فرآیند برش سنگ نیز پیچیده است، زیرا سنگ‌ها به عنوان مواد غیرهمگن و ناهمسانگرد عمل می‌‌‌‌کنند که با سایر مواد متفاوت اند. اثر پارامتر‌های سرعت، ‌زمان توقف، تغییر دبی و تغییر قطر ذرات ساینده بر عمق، حجم و مخروطی شدن برش سنگ‌های شیل و ‌‌‌‌ماسه‌‌‌‌سنگ بررسی شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند که با افزایش سرعت، عمق و حجم برش ماسه‌سنگ و شیل افزایش و شکل برش نیز بهبود می‌یابد. جت آب با زمان توقف بیشتر عمق و حجم برش بیشتری برای دو سنگ ایجاد می‌کند، همچنین با کاهش زاویه مخروطی شکل برش نیز بهبود می‌یابد. ماسه‌سنگ با مدول یانگ و مقاومت فشاری تک محوره کمتر، به طور میانگین 20 درصد عمق و 35 درصد حجم برش بیشتری نسبت به شیل دارد، ضمن اینکه شکل برش ماسه‌سنگ نیز از شیل بهتر است. با افزایش دبی ذرات ساینده تا یک مقدار مشخص، عمق و حجم برش با شیب ملایم افزایش یافته و بعد از آن بهبود چشم‌گیری در افزایش عمق و حجم برش مشاهده نمی‌شود. با افزایش قطر ساینده تا یک قطر معین، عمق و حجم برش زیاد شده و بعد از آن عمق و حجم برش ثابت مانده یا کاهش می‌یابد. این قطر معین برای ماسه‌سنگ در حدود 1 تا 25/1 و برای شیل 1 میلی‌متر بدست آمده است. بررسی برخورد ذرات نشان می‌دهد که بعد از برخورد جت دوفازی به سطح سنگ، ذرات به دو دسته نفوذی و برگشتی تقسیم می‌شوند. ذرات برگشتی بعد از تعامل مستقیم یا غیرمستقیم با سرعت ثابت از سطح سنگ دور می‌شوند، در حالی‌که ذرات نفوذی بعد از کاهش سرعت، باعث آسیب و برش سنگ می‌شوند. در انتها پیشنهادهایی برای توسعه مدل‌سازی جت‌های آب ارائه شده است.
بررسی عملکرد ذوب برای یک واحد ذخیره انرژی حرارتی گرمای نهان
2020
یک مطالعه عددی برای بررسی اثر استفاده از پره‌ها و محیط متخلخل در افزایش ذوب ماده تغییر فاز دهنده در سیستم ذخیرهسازی انرژی حرارتی نهان دو لوله هم مرکز انجام شده است. چهار چینش مختلف از پره‌ها و سه موقعیت متنوع قرارگیری محیط متخلخل در مقایسه با حالت بدون متخلخل بدون پره، مورد بررسی قرار گرفته‌اند. سطح مقطع لوله‌ها دایرهای و تحلیل به‌صورت جریان دو بعدی مدل شده‌است. دیواره داخلی لوله درونی توسط سیال ناقل حرارت در دمای 15/353 درجه کلوین به صورت دما ثابت گرم می‌شود. نتایج بدست آمده نشان دادند که ذوب ماده تغییر فاز دهنده با استفاده از روش‌های فوق بهبود می‌یابد. همچنین ذوب ماده تغییر فاز دهنده تحت تأثیر انتقال حرارت هدایتی و جابجایی طبیعی می‌باشد، که نقش اصلی را انتقال حرارت هدایتی ایفا می‌کند. همچنین مشخص شد روند ذوب در واحد ذخیره ساز انرژی دو لوله هم‌مرکز با بکارگیری پره‌ها یا محیط متخلخل یا ترکیبی از پره‌ها و محیط متخلخل به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. با این حال، استفاده از محیط متخلخل به تنهایی برای همان واحد، پیشرفت قابل توجهی را ایجاد می‌کند.
شبیه سازی عددی هیدرودینامیک و انتقال حرارت در بسترهای سیالی جت دار
2020
چکیده: این پایان نامه یک شبیهسازی عددی از هیدرودینامیک و انتقالحرارت بسترهای سیالی گاز-جامد جتدار را ارائه می دهد. یک مدل ساده هیدرودینامیکی از طریق کوپل کردن با معادله بقای انرژی برای پیش بینی انتقالحرارت بین گاز و ذرات جامد در یک بسترسیالی بسط داده شدهاست. نتایج با استفاده از نرمافزار انسیس فلوئنت استخراج شدهاند. بررسی تاثیر عوامل مختلفی مانند تغییر سرعت جت ورودی، تعداد جتها، مکان جت، تغییر نوع درگ و نیز تغییراندازه ذرات روی انتقال حرارت و هیدرودینامیک بستر سیالی انجام شده است. نتایج نشان دادند، با کاهش سرعت جت ورودی میتوان به ضرایب انتقالحرارت بالاتری دست یافت. افزایش تعداد جتها نیز سبب افزایش ضریب انتقالحرارت میگردد اما تاثیر کاهش سرعت ورودی بر انتقال حرارت بیشتر است. همچنین نتایج بیانگر تاثیر مکان جت روی ضریب انتقالحرارت و کسر حجمی بودند. به اینصورت که هرچه مکان جت به دیواره نزدیکتر باشد، ضریب انتقال حرارت و کسر حجمی مقدار بیشتری را دارا خواهند بود. با تغییر نوع درگ بین ذرات، کسر حجمی بستر دچار تغییر میشود. اثر اندازه ذرات روی انتقالحرارت نیز نشان داد با افزایش قطر ذرات، ضریب انتقال حرارت کاهش مییابد.
تغییر فاز در مبدل های حرارتی چند لوله ای با پره های داخلی- خارجی
2020
این پایان نامه در راستای افزایش راندمان مواد تغییر فاز دهنده تعریف شده است و به همین منظور سعی شده است با استفاده همزمان از سطوح گسترش یافته و مواد تغییر فاز دهنده در عملکرد سیستم های مجهز به مواد تغییر فاز دهنده به عبارتی، کاهش زمان و توزیع یکنواخت ذوب/ انجماد بهبود حاصل شود. رفتار ذوب ماده تغییر فاز دهنده در مبدل های حرارتی چند لوله ای با آرایش متفاوت لوله ها در حالت سه بعدی با استفاده از نرم افزار فلوئنت به صورت عددی مدل شده است. مدل سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت بر مبنای آنتالپی تخلخل و حجم محدود صورت گرفته است. در روش انتالپی تخلخل فصل مشترک ذوب به صورت صریح دنبال نمی شود. از اب به عنوان سیال ناقل حرارت جاری در لوله ها و مادهTR35 به عنوان ماده تغییر فاز دهنده (PCM) در فضای بین لوله ها استفاده شده است. در ادامه به لوله های مبدل حرارتی پره های داخلی، خارجی و پره های داخلی- خارجی افزوده شده و تاثیر افزایش این پره ها بر روند انتقال حرارت و فرایند ذوب ماده تغییر فاز دهنده نیز بررسی شده است. مقایسه ای انجام شده بین مبدل حرارتی بدون پره و سه حالت افزایش پره حاکی از افزایش نرخ انتقال حرارت، یکنواخت شدن توزیع دما و حرارت و کاهش زمان ذوب در تمام حالت های مبدل پره دار نسبت به مبدل بدون پره است. بیشترین کاهش زمان ذوب مربوط به حالت مبدل با پره داخلی- خارجی مشاهده شده است که در این حالت زمان ذوب کامل در مدل های A, b, c و D به ترتیب 35/44%، 30/98%، 40/32% و 28/91% کاهش یافته است.
مطالعه تراز انرژی یک موتور دیزل تک سیلندر با مخلوط های سوخت دیزل، بیودیزل و بیواتانول توسط شبکه عصبی
2020
موتورهای دیزل بازده بالا و قدرت بیشتری نشبت به موتورهای ینزینی تولید می کنند. که باعث افزایش استفاده این نوع موتورها در صنعت حمل و نقل شده است. افزایش کاربرد موتورهای دیزلی باعث کاهش منابع سوخت های فسیلی، ایجاد آلایندگی، گرم شدن کره زمین و تهدید سلامت بشر شده است. محققان برای کاستن این مشکلات به تولید و آزمایش سوخت های جایگزین زیستی و یا ترکیبی از سوخت دیزلی با سوخت های زیستی مث بیودیزل و بیواتانول پرداخته اند. تا با ایجاد منبع سوخت جدید گامی مهم برای کاهش مصرف منابع فسیلی و کاهش آلودگی بردارند. در این تحقیق تراز انرژی یک موتور تک سیلندر دیزلی هوا خنک با ترکیبی از سوخت های دیزل – بیودیزل- بیواتانول و با ثابت نگه داشتن مقدار سوخت دیزل به مقدار 80 درصد و اضافه کردن سوخت بیودیزل و بیواتانول در غلظت های مختلف (B15E5، B12E8، B10E10)در سرعت های 2500، 3000 و 3500دور بر دقیقه موتور مورد بررسی قرار گرفت. سپس با توجه به نتیج آزمایش تجربی، شبیه سازی تراز انرژی توسط شبکه عصبی مصنوعی با نرم افزار متلب انجام شد. و از شبکه عصب چند لایه و الگوریتم انتشار برگشتی استفاده شد. برای بهینه سازی عملکرد تابع و تابع خطای میانگین از تابع لونبرگ مارکوات استفاه شد. نتایج بررسی ننشان داد. که استفاده از سوخت های مخلوط ذکر شده. باعث کاهش توان ترمزی و افزایش تلفات حرارتی خنک کننده می گردد. بیشترین کاهش توان ترمزی با سوخت B10E10 در سرعت 3500 دور در دقیقه به میزان 9/14 درصد اتفاق افتاد. بیشترین تلفات حرارتی سیستم خنک کننده مربوط به سوخت B10E10 به مقدار 7/27 درصد بود. تلفات حرارتی اگزوز با افزایش سرعت موتور در تمامی سوخت ها افزایش داشت. که بیشترین افزایش در سرعت 3500 دور در دقیقه با سوخت B5E15 به مقدار 12/24 درصد رخ داد. تلفات حرارتی محاسبه نشده با افزایش سرعت با مخلوط های سوخت دیزل-بیودیزل-بیواتانول کاهش داشت. که بیشترین کاهش مربوط به سوخت B5E15 در سرعت 3500 دور بر دقیقه به مقدار 95/27 درصد اتفاق افتاد. با توجه به نتایج بدست امده سوخت B15E5 با بازده حرارتی نزدیک به سوخت پایه و کمترین کاهش توان ترمزی جایگزین مناسب تر برای سوخت گازوئیل خالص می باشد. نتایج مدلسازی با شبکه عصبی مصنوعی نشان داد که شبکه عصبی می تواند پیش بینی خوبی از تراز انرزی با میانگین خطای میانگین مربعات 9577/0 با صرف وقت و هزینه کمتر
شبیه سازی عددی انتقال حرارت تحت شرایط عدم تعادل حرارتی موضعی در بافت کبد انسانی طی فرآیند فرسایش مایکروویو
2019
مسائل گرمایش به کمک امواج الکترومغناطیس به دلیل فیزیک چند جانبه‌شان در مسائل مهندسی زیادی ظاهر می شوند. یکی از کاربردهای این مدل گرمایش، درمان سرطان از طریق افزایش دما است. این نوع درمان با اعمال گرمای موضعی به تومور سبب تخریب تومور میشود. درمان انعقادی به وسیله موج مایکروویو یکی از تکنیکهای گرمادرمانی است که به وسیله قرار دادن یک آنتن نازک درون تومور موجب بالا رفتن دمای تومور و تخریب آن میشود. در این پایاننامه ضمن بررسی انتقال حرارت در بافت‌های متخلخل، شبیه‌سازی فرآیند فرسایش مایکروویو به عنوان یکی از فرآیندهای گرمادرمانی در نرم‌افزار حل عددی کامسول مولتی‌فیزیکس a5.2 انجام شده است. یک مدل ریاضی از فرسایش مایکروویو درون کبد متخلخل ارائه شده که شامل دو معادله انرژی جداگانه برای بافت و خون است که با معادله پخش موج الکترومغناطیس کوپل شده‌اند. دسته معادلات غیرخطی کوپل‌شده به کمک روش المان محدود حل شده‌اند. مدل‌سازی فرآیند تحت شرایط عدم تعادل حرارتی در بافت کبد انسانی به کمک تئوری محیط‌های متخلخل صورت گرفته است. در این مطالعه فرآیند فرسایش مایکروویو به وسیله یک آنتن هم‌محور مایکروویو در توان‌های ورودی 5 ، 10 و 15 وات و تخلخل‌های 1/0 ، 05/0 و 025/0 و سه جریان خون با سرعت‌های 2 ، 3 و 4/3 سانتی‌متر بر ثانیه انجام شده است. تأثیر توان ورودی و تغییر تخلخل بر روی دماهای خون و بافت در آنتن‌های تک و دو اسلات، تأثیر تعداد اسلات بر کانتور‌های نرخ جذب ویژه (سار) و توزیع نرخ جذب ویژه و کانتور دمای بافت و همچنین موقعیت‌های مختلف قرارگیری آنتن تک اسلات و دو اسلات در داخل بافت متخلخل بررسی شده‌اند. نتایج نشان دادند که با افزایش توان مایکروویو ورودی، دماهای خون و بافت هر دو افزایش می‌یابند از طرفی در سرعت‌های یکسان جریان خون، تخلخل‌های بزرگتر منجر به واردشدن خون بیشتر و درنتیجه انتقال گرمای بیشتر از بافت می‌شوند، درنتیجه دماهای خون و بافت به یکدیگر نزدیک‌ترند. ازنظر تعداد اسلات نتایج نشان دادند که بزرگترین مقدار نرخ جذب ویژه در آنتن تک اسلات مقدار بزرگتری نسبت به آنتن دو اسلات داشته‌ و به علاوه اینکه در آنتن دو اسلات دو ناحیه داغ ایجاد شده‌است. از نظر کانتور دما نیز تعداد اسلات‌ها بر بیشترین دمای حاصل شده تأثیرگذار بودند و مقدار بیشترین دما در آنتن تک اسلات بیشتر از بیشترین مقدار دما در آنتن دو اسلات به دست آمد. در هر دو نوع آنتن تک و دو اسلات، سه موقعیت مختلف (عمق قرارگیری آنتن در سه ارتفاع 50 ، 60 و 70 میلی‌متر درون کبد متخلخل) برای آنتن تعریف شد و به کمک پارامتر دما به عنوان کنترل‌کننده، دیتاهای خروجی نشان دادند که هرچه عمق قرارگیری آنتن درون کبد متخلخل کمتر باشد و به مرکز نزدیک‌تر باشد، بیشترین دمای حاصل‌شده بالاتر است
شبیه سازی عددی هیدرودینامیک و انتقال حرارت در یک بستر سیالی
2019
در تحقیق حاضر با استفاده از مدل دو سیالی به همراه تئوری جنبشی جریان دانه ای که رئولوژی فاز جامد را معرفی می کند و همچنین استفاده از مدل پسای گیداسو، به بررسی هیدرودینامیک و انتقال حرارت بسترهای حبابی سیالی گاز- جامد پرداخته شده است. در این تحقیق به بررسی برخی پارامترهای هیدرودینامیکی در یک بستر دوبعدی حبابی سیالی گاز-جامد و استفاده از این نتایج بهینه، برای دستیابی به نرخ انتقال حرارت بهینه در یک بستر شبه دو بعدی حبابی گاز- جامد بدون لوله غوطه ور استفاده شده است. همچنین در این تحقیق به بررسی نرخ انتقال حرارت جابجائی در یک بستر حبابی گاز- جامد با لوله غوطه ور در داخل بستر با تغییر دادن ابعاد، ارتفاع و شکل لوله پرداخته شده است. نتایج تحقیق نشان میدهد که ضرایب هیدرودینامیکی تاثیر بسزائی در ضریب انتقال حرارت دارند و یک بستر شبه دو بعدی نتایج بهتری را در مقایسه با داده های تجربی به ما بدهد که می تواند ناشی از ضریب اصطکاک بوجود آمده باشد. در بستر حبابی سیالی گاز- جامد با لوله غوطه ور نیز میتوان از نتایج به دست آمده در این تحقیق یافت که لوله با سطح مقطع دایره ای، پتانسیل انتقال حرارت بالاتری دارد.
مطالعه انتقال حرارت جابجائی از مجموعه استوانه های با مقطع بیضوی تعبیه شده در یک محیط متخلخل
2017
ویژگیهای جریان سیال و انتقال حرارت اجباری بر مجموعهای از چهار استوانه با سطح مقطعهای بیضوی تعبیه شده در ماده متخلخل با ذرات فلزی یا غیرفلزی به صورت عددی بررسی شدهاست. هر دو آرایش مثلثی و خطی مطالعه شده است. معادلات متوسطگیری شده حجمی پیوستگی، اندازه حرکت دارسی-برینکمن-فرچمایر و انرژی تحت فرض عدم تعادل حرارتی موضعی، به روش المان محدود حل شدهاند. تاثیرگامهای بیبعد طولی و عرضی (فاصله بین مرکز استوانهها)، عدد رینولدز ، نسبت هدایت حرارتی جامد به مایع و نسبت اقطار سطح مقطع بیضوی استوانهها بر انتقال حرارت و میدان جریان روی چهار استوانهی C ʻB ʻA و D واقع شده درکانال متخلخل بررسی شده است. بررسیها برای محدودهی تغیرات گام ، عدد رینولدز ، نسبت هدایت حرارتی و سه مقدار متفاوت ، ، در نظر گرفته شدهاند. واضح است که نتایج نشان داده شده از هر دو آرایش، عدد ناسلت متوسط و عدد ناسلت موضعی قویا به ، و آرایش استوانهها بستگی دارد. همچنین دیده میشود که تغییرات با در های مختلف، در هر دو آرایش چشمگیر نیست. نتایج نشان میدهد که عملکرد حرارتی آرایش مثلثی با فضای اشغال شده کمتر، بالاتر از آرایش خطی است بنابراین به لحاظ عملی و اقتصادی توصیه میشود که از این آرایش در تولید مبدلهای حرارتی لولهای برای کاربردهای محیط متخلخل استفاده شود. بعلاوه ثابت شده است که آرایش استوانهها و گام تاثیر قابل توجهی بر افت فشار ندارند. درادامه به بررسی انتقال حرارت و افت فشار از مجموعه استوانههای بیضوی با نسبت اقطار ، ، پرداخته شده است که اگرچه استوانههای با ابعاد مقدار کمتری نسبت به سایر نسبت اقطار استوانههای دارد اما با افت فشار کمتری نیز همراه است لذا توصیه میشود در طراحی مبدلهای حرارتی که افت فشار حائز اهمیت است از این نوع استوانهها استفاده گردد. همچنین بررسی گردیده است که با افزایش عدد دارسی، انتقال حرارت جابجایی افزایش یافته اما باعث کاهش افت فشار در کانال متخلخل میشود.
مقایسه عملکرد حرارتی بین چاه های حرارتی با پره های صفحه ای و سوزنی در جابجائی ازاد
2017
تولید حرارت ناشی از اتلاف توان در بسیاری از کاربرد های مهندسی رخ میدهد. با پیشرفت تکنولوژی شاهد میل به کوچک سازی سیستم های انتقال حرارت به کار گرفته شده در تجهیزات هستیم. چاه های حرارتی به شاخه ای از سیستم های انتقال حرارت گفته می شود که با هدف دفع گرما طراحی می شوند و به دو نوع جابه جایی طبیعی و اجباری تقسیم می شوند. در این پژوهش برای تحلیل عملکرد حرارتی چاه های حرارتی با پره های سوزنی و صفحه ای در جابه جایی آزاد جریان دائم، حل عددی سه بعدی صورت گرفته است. هدایت حرارتی درون چاه و انتقال حرارت تشعشعی از چاه به محیط پیرامون لحاظ شده و از تقریب بوزینسک در جابه جایی آزاد استفاده شده است. عملکرد حرارتی چاه های حرارتی با پره های سوزنی با پروفیل های مقطع مختلف، با هم مقایسه شده اند. تأثیر ایجاد منفذ بر پره های سوزنی مطالعه و در انتها سهم تشعشع در انتقال حرارت کل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که چاه های حرارتی با پره های صفحه ای عملکرد حرارتی بهتری نسبت به چاه های حرارتی با پره های سوزنی دارند و در میان پره های سوزنی مختلف، پره های با مقطع مستطیلی بهترین عملکرد را دارا می باشند. مشاهده شد که افزایش تخلخل در چاه های حرارتی با پره های سوزنی منجر به بهبود عملکرد شده ولی با پره های صفحه ای موجب کاهش عملکرد حرارتی می شوند. برای تمامی هندسه های مورد پژوهش سهم انتقال حرارت تشعشعی از کل انتقال حرارت، در گستره های دمایی مختلف، مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده گردید که سهم تشعشع در چاه های با پره های سوزنی بیشتر از صفحه ای است.
شبیه سازی عددی یک پرتابه مافوق صوت مجهز به عملگر راهنما در جریان شبه دائم
2017
با آغاز عصر پرواز و اختراع وسایل پرنده متفاوت، کنترل حین پرواز این وسایل، از مباحث عمده و چالش بر انگیز دانش پرواز بوده است. این مطلب در رابطه با موشک ها، راکت ها و به طور کلی پرتابه هائی که عامل انسانی نقش مستقیمی در هدایت و کنترل آن ها ندارند، بیش از پیش رخ می نماید. ناگفته پیداست که نیاز به کنترل و تصحیح مسیر در مرحله پایانی یا کاهش شتاب حرکت پرتابه که همه سوخت مصرف شده است، از اهمیت ویژه و دو چندان برخوردار می گردد. هدف از پایان نامه شبیه سازی عددی پرتابه های هدایت شونده با عملگرهای میله ای برای تعیین ضرایب پسا، برا، نیروی جانبی و گشتاورها در شرایط مختلف به منظور ایجاد بهترین موقعیت و سطح مقطع بهینه برای عملگر مورد نظر است. در این راستا تغییرات ضرائب آئرودینامیکی پرتابه با تغییر زاویه عملگر بررسی شده است. در این خصوص برای یک پین با سطح مقطع مشخص بررسی در 5 زاویه 14، 16، 18، 20 و 22 درجه در ماخ های 1.2، 2 و 3 صورت پذیرفته و نتایج آن ارائه شده است. همچنین نتایج چهار مدل اغتشاشی (تنش رینولدز، اسپارلات- آلماراس، کی- اپسیلن و کی- امگا -کا اس اس تی) با هم مقایسه شده تا بهترین مدل اغتشاشی برای این هندسه پرتابه انتخاب شود. در انتها برای یک مورد خاص بررسی در بازه گسترده ای از سرعت ها شامل ماخ های مختلف انجام و نتایج با هم مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان میدهد که سطح مقطع مربعی کمترین ضریب درگ را ایجاد میکند و این مقطع برای پرتابه استفاده شده است. همچنین با مقایسه چهار مدل اغتشاشی، مدل امگا -کا اس اس تی برگزیده و برای حل مسئله به کار گرفته شده است. با تغییر زاویه عملگر مشاهده شد که ضرایب ائرودینامیکی تغییر چندانی نمی کنند و مطالعه بازه سرعت ها نشان میدهد که با افزایش ماخ از 1.2 تا 3 ضریب پسا، برا و گشتاور چرخشی کاهش یافته و در دیگر ضرائب آئرودینامیکی تغییرات چندانی ایجاد نشده است.
تحلیل عددی جریان و انتقال حرارت تک فازی در یک مبدل حرارتی صفحه ای راهگاه میکروکانال
2017
در صنایع گوناگون علاقه زیادی به توسعه مبدل های حرارتی که به طور موثر توانائی تبادل حرارت بین دو سیال با اختلاف دمای معین را دارند، به چشم میخورد. مدل های تحلیلی و عددی گوناگونی برای تخمین افت فشار و شدت انتقال حرارت در چاه های حرارتی ارائه شده است و به طور مشخص، میکروکانال ها افزایش انتقال حرارت قابل توجهی را فراهم میکنند، اما با افت فشار خیلی بالائی مواجه میشوند. این مشکل به توزیع غیر یکنواخت جریان از ورودی راهگاه توزیع به میکروکانال ها که ناشی از رشد بیش از حد فشار سکون است برمیگردد. از دلایل اصلی این پدیده، میتوان به یکنواخت بودن سطح مقطع عرضی راهگاه در راستای موافق جریان اشاره کردکه موجب افزایش رشد فشار سکون گردیده و منجر به جریان خروجی بیشتر از طریق کانال های خروجی پائین دست میشود. برای حنثی نمودن این پدیده، مخزوطی کردن راهگاه توزیع با کاهش سطح مقطع عرضی در راستای موافق جریان منطقی به نظز می رسد. مدلی که جهت پائین آوردن افت فشار وارده و نیز متعاقباً افزایش انتقال حرارت مطرح شده، چاه حرارتی دارای راهگاه- میکروکانال می باشد. یک چاه حرارتی راهگاه -میکروکانال متشکل از یک مجموعه دارای راهگاه است که سیال سرد کننده را از طریق ردیف های ورودی- خروجی چندگانه توزیع میکند. تا بدین وسیله، طول جریان از طریق میکروکانال را کاهش داده و به همین سبب قابلیت استفاده در مبدل های حرارتی صفحه ای را دارد. در این پایان نامه از یک روش جدید معرفی شده توسط اوحدی و همکاران برای مدل سازی عددی جریان سیال و انتقال حرارت در یک مبدل حرارتی صفحه ای راهگاه -میکروکانال و برای هدسه های مختلف کاهش سطح مقطع و رژیم های جریان متفاوت استفاده شده است. در این روش از یک ایده ترکیبی استفاده شده که در آن پدیده های انتقال در میکروکانالها با استفاده از فرمول بندی دینامیک سیالات محاسباتی مدل میشوند، در صورتیکه همان در راهگاه، تحت حاکمیت معادلات دیفرانسیل معمولی جریان یک بعدی قرار دارند. مزیت این روش در مقایسه با روش های دیگر آن است که افت فشار هم در راهگاه و هم در میکرو کانال محاسبه میگردد. این روش را میتوان در در مورد سیستم های با تعداد زیادی از میکروکانال ها مورد استفاده قرار داد که زمان محاسباتی آن نسبت به مدل سازی کل مبدل حرارتی بسیار کوتاهتر است. نتایج تحلیل عددی و انتقال حرارت حاکی از آن است که کاهش سطح مق
شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت مغشوش نانو سیال در محیط متخلخل همگن
2017
تجزیه و تحلیل جریان و انتقال حرارت سیال در محیط متخلخل بسیار مهم و کاربردی است و در صنایعی از قبیل مهندسی شیمی، مکانیک، هسته ای، نفت، زمین شناسی، محیط زیست و بخصوص در زمینه های همچون احتراق بستر سیال، افزایش بازیافت نفت، احتراق در یک ماتریس متخلخل بی اثر، تصفیه زیر زمینی زباله های شیمیایی و راکتورهای کاتالیستی شیمیایی و غیره کاربرد گسترده ای دارد. در این پژوهش جریان آشفته دائم غیرقابل تراکم دو بعدی نانوسیال آب-آلومینیم، در محیط متخلخل همگن شامل آرایه ی متناوبی از سلیندرهای مربعی شکل با دمای دیواره ثابت از دیدگاه تک فازی با استفاده از مدل توربولانسی ، مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی نانوسیال مدل تک فاز در نظر گرفته شده است که علت آن نزدیک بودن رفتار نانوسیال به حالت سیال است. در کار حاضر اثر کسر حجمی نانوذره، عدد رینولدز و تخلخل بر عدد ناسلت، خطوط جریان و کانتورهای دما، سرعت، انرژی جنبشی و اتلاف انرژی جنبشی مطالعه شده است. نتایج حاکی از آن است که افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی نانوذره همواره باعث افزایش عدد ناسلت می شود؛ اما کاهش تخلخل بسته به شرایط جریان و تخلخل تغییر می کند که در حالت کلی می توان گفت با کاهش تخلخل عدد ناسلت و انتقال حرارت افزایش می یابد که علت آن افزایش سطح انتقال حرارت و اختلاط جریان است.
بهبود انتقال حرارت در کانال و لوله از طریق کنترل اثرات تفرق حرارتی
2016
در این پایان نامه موضوع افزایش انتقال حرارت در لوله و کانال با کنترل اثرات تفرق حرارتی درون سیال برای دو شرط مرزی شار ثابت و دما ثابت بررسی شده است. معادلات انرژی برای نواحی مختلف سیال بی بعدسازی و به صورت تحلیلی و عددی حل می شود. توزیع های مختلفی نظیر توزیع یکنواخت عنصر تفرق ساز در مرکز و جداره و هم چنین توزیع غیریکنواخت سهموی و نمایی در کل مقطع در نظر گرفته شده اند. نتایج بدست آمده دلالت بر آن دارند که آرایش مرزی و توزیع نمایی عناصر تفرق ساز در مقایسه با توزیع یکنواخت آن سبب افزایش انتقال حرارت می گردند. بعلاوه حضور عنصر تفرق ساز در ناحیه مرکزی، تأثیری بر نرخ انتقال حرارت نمی گذارد. همچنین نتایج نشان می دهند که در حالت دما ثابت، با افزایش عدد پکلت، عدد ناسلت کاهش می یابد در صورتی که برای حالت شار ثابت این روند برعکس می باشد
تحلیل عددی لوله حرارتی پالسی بر مبنای جریان جدا شونده با کاربرد نانو سیالات
2016
نقش و اهمیت انرژی در دنیای کنونی بر کسی پوشیده نیست و به یکی از عوامل بسیار موثر در فرآیندهای رشد و توسعه تبدیل گشته است.مکانیزمهای مرسوم انتقال حرارت در صنایع مختلف همواره نیازمند توان خارجی و صرف هزینه های جاری علاوه بر هزینه های ساخت اولیه می باشند. در اغلب موارد در دستگاههای انتقال حرارت قطعات متحرکی وجود دارد، که به مرور زمان مستهلک می شوند. لوله حرارتی وسیله ای نسبتاً ساده است که بدون داشتن قسمت متحرک و استفاده از توان خارجی، قابلیت انتقال مقادیر بالای حرارت در فواصل مختلف را داراست. .کاربرد آن در صنایع فضائی و الکترونیکی و سیستم هائی که نیاز به انتقال حرارت سریع و حساست بالا را دارند، اهمیت بررسی آن را دو چندان می کند. با توجه به خواص قیزیکی نانو سیالات د ر افزایش میزان انتقال حرارت و تحقیقات وسیعی که اخیراً در این خصوص انجام شده، د ر این پایان نامه سعی شده که با جایگرینی نانو سیال به عنوان سیال عامل، تاثیرات آن نسبت به سیال پایه معمولی در نوسانات و انتقال حرارت در لوله حرارتی نوسانی مورد بررسی قرار گیرد. در این راستا، ابتدا حرکت راب مایع با معادله ارتعاش جرم و فنر با میرا کننده، مدل و به صورت تحلیلی حل شده است. سپس معادلات بقائی مربوط به توده بخار و راب مایع استخراج و به روش صریح حل شده اند. حباب بخار به صورت یک بعدی و یکپارچه در نظر گرفته شده و شبکه بندی در قطعات مایع و بخار یکنواخت در نظر گرفته شده اند. د ر نتیجه حل عددی، موقعیت راب مایع، دما و فشار بخار، انتقال حرارت نهان بخار و محسوس راب مایع بدست آمده اند. برای اطمینان از صحت نتایج، نمودارهای خاصی با مراجع معتبر مطابقت داده شده اند. در نهایت اثرات جایگزینی نانو سیال شامل درصد حجمی، اندازه قطر ذرات و بعلاوه میزان شارژر، بررسی شده اند. نتایج بدست آمده دلالت بر آن دارند که بخش عمده انتقال حرارت از نوع محسوس راب مایع بوده و نقش تبخیر و تقطیر بر کارآئی لوله حرارتی عمدتا نوسان راب مایع است. بعلاوه، اختلاف دمای بین دیواره گرم و سرد بر مقدار کل حرارت انتقال یافته اثر قابل ملاحظه ای دارد. در خصوص تاثیرات جایگزینی نانو سیال نتایج نشان می دهند که در اختلاف دمای ثابت، با افزایش درصد حجمی، انتقال حرارت کاهش و با افزایش اختلاف دما در تمام درصدهای حجمی، انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین با افزایش قطر نانو ذرات انتقا
تحلیل عددی انتقال حرارت جابجائی اجباری دائم دو استوانه پشت سر هم جا داده شده در یک ماده متخلخل اشباع شده از نانو سیال
2016
در این پایان نامه، تاثیرات قطر و نوع چیدمان ذرات کروی بستر فشرده ی افقی بر انتقال حرارت جابجایی اجباری از دو استوانه مدور جاداده شده در آن، تحت شرط تعادل حرارتی با شبیه سازی عددی بررسی شده است. تحقیق برای نسبت هدایت حرارتی جامد به سیال واحد، نسبت قطر استوانه به ذره ی در دامنه وسیعی از عدد رینولدز و تخلخل انجام شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش فاصله استوانه دوم از اول نرخ انتقال حرارت از دومی افزایش و با افزایش اندازه ذرات در رینولدز های مختلف، انتقال حرارت بسته به محدوده عدد رینولدز، افزایش یا کاهش می یابد. از نتایج چنین بر می آید که در رینولدزهای کمتر از 40، با افزایش قطر ذرات، نرخ انتقال حرارت کمتر افزایش می یابد. تغییر چیدمان ذرات کروی سبب تغییر تخلخل می شود، از نتایج مشاهده می گردد که در تخلخل های کم و رینولدز بالا، نرخ انتقال حرارت کمتر افزایش می یابد اما در مقادیر بزرگتر تخلخل انتقال حرارت افزایش می یابد، این روند در رینولدز های پایین معکوس می گردد. در خصوص تاثیرات نسبت هدایت حرارتی، نتایج دلالت بر آن دارند که در ذرات رساناتر، ضریب انتقال حرارت بزرگتر بوده ولی شیب تغییرات کمتر است. از طرفی در ذرات با ضریب رسانایی کمتر، ضریب انتقال حرارت کوچکتر اما شیب تغییرات بیشتر است. با عبور نانوسیال بجای سیال پایه آب نتایج نشان می دهند که ضریب انتقال حرارت در نسبت هدایت حرارتی ثابت 1، افزایش می یابد که با افزایش درصد حجمی نانوذرات، این افزایش در رینولدزهای بالاتر محسوس تر است.
بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی اجباری نانو سیالات در جریان آرام درون لوله
2013
در این نوشتار انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال آب اکسید آلومینیوم و اکسید تیتانیوم در جریان آرام و آشفته در یک لوله بررسی شده است. در شبیه سازی عددی با روش حجم محدود، خواص ترموفیزیکی و جریانی نانوسیال متغیر با دما و کسر حجمی در نظر گرفته شده اند. نتایج بدست آمده در جریان آرام نشان می دهند که در کسر-های حجمی پایین، افزودن نانوذرات اکسید آلومینیوم و اکسید تیتانیوم باعث کاهش عدد ناسلت می شود ولی با افزایش غلظت نانوذرات این روند معکوس می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهند که ضریب انتقال حرارت جابجایی و افت فشار نانوسیال حتی در غلظت های پایین، در مقایسه با سیال پایه بیشتر است. مقدار افزایش ضریب انتقال حرارت در مقایسه با افت فشار کم است و می توان گفت که افزایش انتقال حرارت با افزایش افت فشار تعادل نمی یابد. در جریان آشفته، انتقال حرارت جابجایی اجباری در محیط نانوسیال با دو رویکرد عددی تک فازی، و دوفازی به دقت مطالعه شد. مقایسه نتایج عددی بدست آمده از حل عددی با نتایج ازمایشگاهی نشان می دهد که نتایج تحلیل تک فازی به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر هستند. همچنین مشاهده شد که با افزایش عدد رینولدز جریان و کسر حجمی، عدد ناسلت، ضریب انتقال حرارت و افت فشار افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد رینولدز، ضریب اصطکاک کاهش می یابد ولی افزایش کسر حجمی در این ضریب تاثیر چشمگیری ندارد.
تحلیل نرم افزاری تاثیرات فلپ ها بر ضرائب لیفت و درگ تعدادی ایرفویل
2012
نیاز به افزایش لیفت و کاهش دراگ در ایرفویل ها، بخصوص در حالت های فرود آمدن و برخاستن هواپیما که سرعت کم است و میزان لیفت تولید شده توسط بالها کم می باشد از جمله دلایلی است که منجر به انجام تحقیقات گوناگون در زمینه بهبود ضرایب آئرودینامیکی ایرفویل ها میباشد. در این تحقیق برای شبیه سازی مسائل مورد بررسی از نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. در ابتدا به منظور معتبر سازی روش حل، نتایج بدست آمده با نتایج حاصل از یک تحقیق آزمایشگاهی و نیز یک مطالعه عددی در مورد ایرفویل ناکا 23012 در حالت بدون فلپ و همچنین در حالت فلپ نصب شده به ارتفاع 1.5 درصد طول وتر ایرفویل در عدد رینولدز 3000000 مقایسه شده اند. برای ایرفویل ناکا 0012 نیز نتایج حاصل از فلوئنت با نتایج بدست آمده از آزمایش در وضعیت های ایرفویل ساده و ایرفویل با گرنی فلپ به ارتفاع 2 درصد طول وتر در عدد رینولدز 2100000 مورد مقایسه قرار گرفته اند. در ادامه به منظور توسعه ی تحقیق، ایرفویل ناکا 23018 انتخاب شده و پس از اجرای روند اعتبار سنجی نتایج در عدد رینولز 3100000، تاثیر ارتفاع گرنی فلپ (3، 2، 1.5 و 0.5) درصد طول وتر، زاویه ی نصب گرنی فلپ (90، 60 و 45 درجه) و نیز موقعیت نصب آن (0، 2 و 4 ) درصد طول وتر، در عدد رینولدز 3100000 مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج در دو حالت بدون فلپ و فلپ به ارتفاع 1.5 درصد طول وتر برای ایرفویل ناکا 23018 در عدد رینولدز 500000 نیز بدست آورده شده و با نتایج بدست آمده در عدد رینولدز 3100000 مقایسه شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده مشخص شد که به ازای ضرایب لیفت یزرگتر از یک مقدار معین، که این مقدار با افزایش ارتفاع گرنی فلپ بزرگتر میشود، استفاده از گرنی فلپ سبب رشد نسبت لیفت به دراگ ایرفویل میگردد و کارآئی ایرفویل را بهبود می بخشد.
مطالعه انتقال حرارت جابجائی آزاد در یک محفظه مربعی همراه با بافل با استفاده از ترکیب سیال و نانو ذرات (نانو سیال)
2011
انتقال حرارت جابجائی طبیعی در محفظه ها، یکی از مسائلی است که مورد توجه و بررسی محققان فراوانی قرار گرفته است. این موضوع یک مسئله بنیادین در بسیاری از فرآیندهای صنعتی می باشد. از طرف دیگر، با پیدایش علم نانو تکنولوژی دانشمندان ایده استفاده ار نانو سیال ها به جای سیالات معمول را مطرح کرده اند. نانوسیال ها دارای قابلیت انتقال حرارت بهتری بوده و در طی دو دهه اخیر موضوع تحقیقات متعددی بوده اند. انتقال حرارت جابجائی طبیعی در محفظه مربعی شکل با استفاده از نانو سیال های مختلف، مورد تحقیقات گسترده ای قرار گرفته است. همچنین استفاده از بافل در محفظه های مربعی با استفاده از سیال هوا، قبلاً تا حدودی مطالعه شده است ولی بررسی این موضوع با استفاده از نانو سیال ها مسئله ای است که میتوان گفت توجه کمتری به آن شده است. به همین خاطر در این پژوهش سعی شده است تا به این موضوع بیشتر پرداخته شده و جنبه های گوناگون آن بررسی شود. برای انجام تحقیق از نرم افزار گمبیت برای ایجاد شبکه و برای تحلیل از نرم افزار فلوئنت 2.3.26 استفاده شده است. مطالعه شبکه برای اطمینان از تعداد آن انجام گرفته و نتایج بدست آمده با نتایج کارهای قبلی انجام شده مورد مقایسه قرار گرفته اند. در ابتدا، مطالعه مختصری در باره محفظه های مربعی ساده بدون بافل با استفاده از سیال هوا انجام شده است. سپس وجود بافل در این محفظه ها مورد مطالعه قرار گرفته است. انتقال حرارت جابجائی با استفاده از نانو سیال موضوع دیگری است که به طور مختصری به آن پرداخته شده است. استفاده از بافل در یک محفظه مربعی که دیواره های افقی آن عایق بوده و دیواره های عمودی آن، دارای دماهای مختلف بوده و داخل آن از نانو سیال پر شده است، مهمترین بخش مطالعه را تشکیل میدهد. پارامترهای مختلفی برای این حالت مورد تحقیق قرار گرفت. سه حالت مختلف اتصال بافل، یعنی اتصال یک بافل به ضلع بالا یا پائین و اتصال همزمان دو بافل به اضلاع بالا و پائین ، مورد بررسی قرار گرفته اند. تاثیر موقعیت بافل از دیواره گرم، ارتفاع و ضخامت بافل، نسبت حجمی نانو ذرات در سیال و عدد رایلی بر نمودارهای همدما، تابع جریان و عدد نوسلت مورد بررسی قرار گرفتند. برخی از این پارامترها تاثیر عمده ای بر خروجی ها داشتند ولی بعضی دیگر، تاثیر ناچیز یا بی تاثیر بودند. در حالت کلی میتوان گفت که استفاده از بافل، انتقال حر