دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Modeling of Gas Turbine Combustion Chamber; By Using Network Method مدل سازی محفظه احتراق توربین گاز با استفاده از روش شبکه 1 17 202582 FA اصغر عظیمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران حجت قاسمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران 0000-0002-2989-0604 Journal Article 2018 01 08 هدف از این مقاله، بهکارگیری روش شبکه برای تحلیل سریع محفظه احتراق توربین‌های گاز می‌باشد. این روش یک محفظه احتراق بهوسیله‌ گره‌ها و المان‌های متصل به آن‌ها، به شبکه‌ای از جریان‌های مستقل از هم تقسیم می‌شود. معادلات اساسی که در روش شبکه باید ارضا شوند معادلات بقای جرم و انرژی برای هر گره و رابطه‌ افت فشار- دبی برای هر المان می‌باشد.این معادلات یک دستگاه معادلات متشکل از دبی جرمی و افت فشارها را تشکیل می‌دهند که با حل آن در گره‌ها مقادیر جدید برای فشار، دبی و چگالی بهدست می‌آید. این روند تا رسیدن به شرط همگرایی تکرار می‌شود.برای مدل‌سازی جریان از روابط متداول برای لوله‌ها و اریفیس‌ها استفاده شده است. برای مدل‌سازی اثر احتراق نیز، از احتراق تعادلی در نواحی احتراق اولیه و ثانویه استفاده شده است. اثر ترقیق جریان نیز با ورود هوا به جریان محصولات ناحیه احتراق ثانویه منظور شده است. دمای لاینر نیز با در نظر گرفتن آثار انتقال حرارت جابجایی و تشعشع محاسبه شده است. با این روش در یک محفظه احتراق قوطی، ابتدا جریان سرد تحلیل شده و طی آن دبی جرمی و افت‌فشارها در المان‌ها بهدست آمده است. سپس با در نظر گرفتن احتراق کروسین، توزیع دبی جرمی، فشار، دما، و اجزا محصولات احتراق بهدست آمده است. نتایج بهدست آمده با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است و همسویی بسیار خوبی نشان داده شده است. کیفیت نتایج و روند حل مسئله، نشان می‌دهند که روش شبکه قادر است تحلیل مناسبی را در زمان بسیار کمی به طراحان محفظه ارائه کند.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202582_623d6a8fdc1e615b8f9d5f7194f7e4f1.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Simulation of Heat Transfer in A Ribbed Channel of A Gas Turbine Blade شبیه سازی عددی انتقال حرارت در کانال دندانه دار پره توربین 19 28 202583 FA محمد انصاری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی مجید بازارگان دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 2018 01 08 خنککاری پرهها از چالشهای پیشرو در توسعه توربینهای گازی است. به منظور بهبود انتقال حرارت در داخل پره، از کانالهای خنککاری استفاده میشود. استفاده از دندانههای تکرارشونده در سطوح داخل کانال تاثیر قابل توجهی بر مشخصههای جریان سیال و انتقال حرارت دارد. در مطالعه حاضر به شکل عددی به مطالعه تاثیر دندانههای تکرار شونده با گام تکرار و ارتفاع معین پرداخته شده است. برای جریانهای با اعداد رینولدز 10000 تا 80000، جریان آشفته سیال و انتقال حرارت مورد شبیه سازی قرار گرفت. روش حجم محدود مورد استفاده قرار گرفت، برای شبیهسازی آشفتگی از مدل استاندارد k – ε استفاده شد. شرط مرزی حرارتی شار حرارتی ثابت در دیواره کانال بود. مقدار شار حرارتی به نحوی تعیین گردید تا اختلاف دما بین 10 تا 15 درجه سانتیگراد باشد. نتایج مطالعه حاضر با نتایج تجربی موجود در شرایط مشابه مورد مقایسه قرار گرفت. ضریب افت فشار در هر دو حالت دوبعدی و سهبعدی تشابه خوبی با مقادیر تجربی داشت. ضریب انتقال حرارت که در محاسبه دوبعدی حاصل شد، تفاوت اندکی با نتایج تجربی داشت. دقت نتایج شبیهسازی سهبعدی برای ضریب انتقال حرارت در محدوده رینولدز پایین مناسب نبود، اما با افزایش عدد رینولدز به طور پیوسته بهبود یافت. مشاهده شد که حداکثر انتقال حرارت و افت فشار به ترتیب در حدود بیش از 200% و 300% افزایش پیدا کرد. از دلایل افزایش انتقال حرارت میتوان به ایجاد جریانهای ثانویه و ایجاد گسستگی در رشد لایه مرزی اشاره نمود.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202583_45d2c700041cc3bef4e063ed21c47507.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Studying Piston Cavity Geometry Effect on Direct Injection Diesel Engine Performance and Emissions with Numerical Simulation بررسی اثر هندسه کاسه سمبه بر عملکرد و آلایندگی موتور دیزل تزریق مستقیم‌ با شبیه‌سازی عددی 29 39 202584 FA علی میرمحمدی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهیدرجایی تهران 0000-0002-3665-5290 محمدرضا حسین آبادی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت دبیر شهیدرجایی تهران Journal Article 2018 01 08 افزایش نگرانیهای زیست محیطی در چند دهه اخیر باعث توجه اساسی به تشکیل و انتشار آلوده کنندههای محیط زیست و نحوه کنترل آنها شده است. در این تحقیق اثر عمق و قطر کاسه سمبه برروی عملکرد و آلایندگی موتور دیزل سواری تزریق مستقیم بررسی شد. برای این منظور از نرمافزار دینامیک سیالات محاسباتی سهبعدی ای‌وی‌ال‌فایر برای شبیه‌سازی چرخه موتور استفاده شد. با اعمال معادلات احتراق، آشفتگی و آلایندگی، چرخه بسته موتور دیزل تزریق مستقیم شبیه‌سازی شد. بعد از بررسی استقلال نتایج حل از تعداد سلول‌های محاسباتی و اعتبارسنجی نتایج حاصل از شبیه‌سازی با دادههای تجربی، موتور با چهار هندسه مختلف کاسه سمبه شبیه‌سازی شد و نتایج فشار، نرخ گرمای آزاد شده، دمای داخل استوانه و مقدار آلایندگی آنها با هم مقایسه گردید. نتایج نشان داد هندسه کاسه سمبه چهارم به-دلیل داشتن قطر دهانه کاسه بزرگتر و عمق کمتر، کمترین برخورد جت سوخت به دیواره را داشته و از طرفی بهترین اختلاط را در داخل محفظه احتراق ایجاد می‌کند و دارای عملکرد بهتر و میزان آلایندگی کمتری است. همچنین در این تحقیق دیده شد که با کاهش اندازه قطر دهانه کاسه سمبه و افزایش عمق آن، تولید مقدار آلاینده اکسید نیتروژن کاهش و آلایندههای منوکسید کربن، هیدروکربن نسوخته و دوده افزایش مییابد.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202584_dd93e12d8d3a9ad760c21d2f97719470.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Numerical Analysis of Film-Cooling over the Rotating Turbine Blade Using Laterally-Diffused Hole تحلیل عددی خنک کاری لایه ای پره توربین در حال چرخش با استفاده از مجرای گسترش‌ یافته جانبی 41 54 202585 FA امیرحسین معینی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه سمنان مهران رجبی زرگر آبادی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه سمنان 0000-0001-7469-7638 Journal Article 2018 01 08 در این مقاله، بهینهسازی اثربخشی خنککاری لایهای در یک پره توربین در حال چرخش، با استفاده از مجرای گسترش یافته جانبی انجام شده است. شبیهسازی عددی سهبعدی خنککاری پره توربین با استفاده از مدل آشفتگی k-ε RNG در سه سرعت چرخش صفر، 300 و 500 دور بر دقیقه انجام شده است. نتایج بهدستآمده، نشان میدهد که افزایش سرعت دورانی پره به واسطه ایجاد شتاب کریولیس، منجر به انحراف جریان هوای خنککننده از روی خط مرکزی میشود. انحراف جریان هوای خنککننده باعث کاهش میزان اثربخشی خنککاری در خط مرکزی پره به ویژه در پایین دست سوراخ تزریق میشود. مقایسه نتایج سوراخ تزریق استوانهای (بیضوی) و مجرای گسترشیافته جانبی، نشان میدهد که اختلاط هوای خنککاری با جریان گرم در مجرای گسترشیافته جانبی، کمتر از سوراخ استوانهای خواهد بود. استفاده از مجرای گسترشیافته جانبی در سرعتهای چرخش صفر، 300 و 500 دور بر دقیقه منجر به افزایش اثربخشی خنککاری توربین به ترتیب به میزان 39، 38 و 35 درصد خواهد شد.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202585_abd26955c6c21ab84c2b172de4f2aaad.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Numerical Investigation of a SI-Engine Performance Equipped with a Variable Valve Timing System بررسی عددی عملکرد یک موتور اشتعال جرقه‌ای مجهز به سیستم زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها 55 69 202586 FA محمد‌مهدی دوستدار دانشکده فنی‌مهندسی دانشگاه امام حسین(ع) 0009-0001-4791-4876 حامد حمیدی دانشکده فنی‌مهندسی دانشگاه امام حسین(ع) Journal Article 2018 01 08 زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها به عنوان یکی از عوامل موثر بر کارکرد یک موتور بنزینی در این پژوهش مورد توجه قرار گرفته است. زمان باز شدن، بسته شدن، مدت زمان باز ماندن و مقدار خیز سوپاپ‌های ورودی و خروجی به عنوان پارامترهایی هستند که در مقوله زمان‌بندی متغیر سوپاپ‌ها می‌توان به آنها پرداخت و تاثیر هر یک از آنها را در عوامل عملکرد ترمودینامیکی موتور و اتلافات حرارتی بررسی نمود. در این مقاله با استفاده از برنامه پیش پردازنده K3PREP یک مش متحرک با سازمان شامل سوپاپ‌ها و راهگاه‌های ورودی و خروجی تولید شده است. آنگاه به کمک برنامه شبیه‌‌ساز KIVA-3V و با توجه به تغییرات اعمالی بر روی هر یک از پارامترهای زمان‌بندی سوپاپ‌ها به تحلیل نتایج به دست آمده پرداخته شده است. شبیه‌سازی بر روی یک موتور اشتعال جرقه‌ای صورت گرفته است. مقایسه نتایج این شبیه‌سازی با نتایج تجربی حاکی از تطابق رضایتبخش است.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202586_7601282367c466e59853fff6beb63502.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Numerical Investigation Effect of Film cooling with Mixed Heat Transfer in Wall Temperature of LRE Thrust Chamber بررسی عددی تاثیر فیلم خنک‌کاری توام با انتقال حرارت ترکیبی بر دمای جداره محفظه تراست موتور سوخت مایع 71 82 202587 FA امیرحسین عبدالهی مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر مهرداد بزاززاده مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا دانشگاه صنعتی مالک اشتر اسماعیل ولی زاده دانشکده‌ مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 2018 01 08 در فرآیند طراحی موتور سوخت مایع انتخاب نوع روش خنککاری محفظه تراست، نقش مهمی در حفاظت و طول عمر موتور بازی میکند. همچنین درک صحیح از مشخصههای جریان داخل محفظه تراست موتور ، نظیر دما و فشار در نواحی مختلف محفظه، نقش موثری در بهینه کردن طراحی موتور به منظور بهبود عملکرد، کاهش مصرف سوخت و نیز چگونگی خنککاری جداره محفظه تراست، ایفا مینماید. یکی از راهکارهای خنککاری، کاهش دمای احتراق در نزدیکی جداره از طریق پاشش سوخت اضافه در این ناحیه میباشد. در این تحقیق مطالعه عددی بر روی تاثیر فیلم خنککاری بر میزان کاهش دمای جداره نسبت به حالتی که فقط انتقال حرارت ترکیبی در دیواره وجود دارد انجام شده است.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202587_fd978bce4c2cfde1e349deae0a4dd172.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Perturbation Analysis Of Heat Transfer in Porous Media with Small Thermal Conductivity تحلیل انتقال حرارت در محیط متخلخل با روش اغتشاشات جزئی با فرض مقادیر هدایت حرارتی کم 83 93 202588 FA محمدرضا شاه نظری دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی زهرا احمدی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی فاطمه نیکان دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Journal Article 2018 01 08 بررسی انتقال حرارت در محیط متخلخل دارای کاربردهای فراوانی در صنعت میباشد. در این مقاله از تبدیلات لاپلاس و روش اغتشاشات منفرد برای حل انتقال حرارت یکبعدی در محیط متخلخل نیمه بینهایت، با فرض ضریب هدایت حرارتی کوچک، استفاده شده است. مشابه حل ویلاتورو و همکاران [1] دو ناحیه حل خارجی و داخلی در نظر گرفته شده است. به منظور تطابق این دو ناحیه یک روش تطابق جدید پیشنهاد شده است. همچنین شرط مرزی نوع سوم در دیواره به شرط مرزی نوع اول تبدیل و سپس در مساله اعمال شده است. مقایسه این حل با حلی که از کاربرد مستقیم شرط مرزی نوع سوم بهدست آمده است، دقت خوب این روش را نشان میدهد جز در نزدیک دیواره که اختلاف کوچکی بین این دو پاسخ وجود دارد. این ایده میتواند به عنوان یک روش مفید در سادهسازی تحلیل مسائل مورد استفاده قرار گیرد. البته در مواردی که دقت خوب پاسخ در ناحیهی تغییر شرط مرزی از نوع سوم به اول مورد توجه باشد؛ به عبارت دیگر پیشبینی شیب و یا تغییرات شیب با دقت بسیار بالا مد نظر باشد، این روش ممکن است منجر به اخذ نتایج تقریبی گردد. هر چند کاربرد این روش به ویژه در تحلیل مسائل مقدار مرزی، در برآورد مقادیر ویژه توابع خاص میتواند بسیار پر اهمیت و کاربردی باشد.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202588_e14bb451f5f5818e370da2d4252b122b.pdf

دانشگاه جامع امام حسین(ع) مکانیک هوافضا 2645-5323 14 3 2018 10 23 Analysis of Instabilities in Compressor of J79 Engine تحلیل ناپایداری آیرودینامیکی در کمپرسور موتور J79 95 104 202589 FA نوذر اکبری دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه علوم و فنون هوایی شهید ستاری Journal Article 2018 01 08 در این تحقیق، ناپایداری آیرودینامیکی کمپرسور موتور J79، به روش تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از معادلات اصل بقای جرم، اصل بقای ممنتوم و اصل بقای انرژی استفاده شده است. پس از اعمال یک سری فرضیات و همچنین با تشکیل ماتریس مرتبط با معادلات و بررسی مقادیر ویژه آنها، تأثیر پارامترهای مؤثر در پایداری آیرودینامیکی کمپرسور، مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به پیچیدگی روابط مورد استفاده در تشکیل ماتریس، این روابط در نرمافزار متلب، کدنویسی شده و سپس ماتریس مورد نظر فراهم شده است. سپس با اعمال مشخصات هندسی و خصوصیات جریان در موتور J79 روی ماتریس مورد نظر و استخراج نمودارهای مربوطه، تأثیر برخی پارامترها برروی پایداری آیرودینامیکی موتور مذکور، مطالعه شده است. با توجه به نتایج بهدستآمده، مشاهده میشود که با کاهش جریان جرمی عبوری از کمپرسور، سیستم به محدوده عملکردی ناپایدار نزدیک میشود. آنچه از نتایج مستناد گردیده، مبین آن است که با افزایش نسبت طول (دالان مسیر) داکت بالادست کمپرسور به طول داکت پاییندست آن، پایداری آیرودینامیکی سیستم افزایش یافته است. نتایج همچنان نشان میدهند که با افزایش حجم محفظه احتراق، از پایداری موتور کاسته میشود. با این وجود افزایش حجم کمپرسور، سبب پایداری بیشتر سیستم شده است. افزایش دمای محفظه احتراق و همچنین افزایش سطح مقطع جریان عبوری از کمپرسور نیز دارای اثرات مطلوب در پایداری سیستم گردیدهاند. همچنین در مقاله حاضر نتایج بهدستآمده، با نتایج حاصل از مطالعات پیشین مقایسه شدهاند و همسویی خوبی بین هردو نتایج مشاهده شده است.

https://maj.ihu.ac.ir/article_202589_146ac4d4d69792b5d87c3732ecd15633.pdf