دانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Numerical investigation of transient temperature separation phenomenon in vortex tubeبررسی عددی پدیده ی گذرای جدایش دما در لوله ی گرداب3152215110.24200/j40.2020.54808.1547FAمحمدرضا میرجلیلیدانشکده ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریفکاوه قربانیاندانشکده ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20200404Ranque-Hilsch vortex tube is a simple mechanical device with no moving parts. A high pressure feed gas enters the vortex tube through the swirl nozzles causing the feed gas to split into two thermodynamically different streams. These two streams will be having not only different velocities but also distinguished temperatures that are lower and higher than the inlet feed gas temperature. This phenomenon and the associated energy separation of the feed gas through the vortex tube are strongly dependent on such parameters as geometry, position, and number of the swirl nozzles, diameter and length of the vortex tube, inlet feed gas pressure, control valves, and aperture duct size. Although the vortex tube is used for few decades across different industries, energy separation phenomenon is still neither fully explained nor agreed upon by the scientific community. This paper is an attempt at a better physical understanding of the embedded phenomenon using computational fluid dynamics via a commercial software (Fluent Software) to numerically simulate the transient flow behavior of the feed gas as well as the energy separation, resulting in distinguished gas streams in a two-dimensional and axisymmetric vortex tube. Appropriate boundary conditions are employed in the numerical simulation resembling experimental conditions from the open literature with the exception of the gas exit at the hot end which has been set to be in concert with the operation of the flow-control valve. The obtained numerical results are in good agreement with experimental data from the open literature. Further, the numerical simulation confirms the existence of free and forced vortices and indicates that the temperature of the circumferential elements towards the hot end gets hotter by receiving heat from the core flow due to the kinetic to thermal energy conversion in the presence of viscous shear stresses.یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستمهای تبرید، لولهی گرداب است که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازلهای ورودی وارد لوله شده و به دو جریان با دماهای کمتر و بیشتر نسبت به دمای ورودی منشعب میشود. پژوهش حاضر، سعی در دستیابی به شناخت بهتر پدیدهی<br />
جدایش انرژی به روش شبیهسازی عددی دوبعدی یک مدل تقارن محور چرخشی در محیط نرمافزار فلوئنت ۱۸٫۲ دارد. نوآوری این تحقیق در بررسی رفتار جریان بهصورت حل گذراست. نتایج حاصله ضمن تأیید وجود گردابههای آزاد و اجباری، حاکی از آن است که المانهای پیرامونی با حرکت به انتهای گرم و با دریافت انرژی از المانهای مرکزی، به دمای بالاتری میرسند. بیشینهی دمای کل، در نزدیکی دیواره رخ داده و به علت شرط عدم لغزش، دمای کل با کاهش مواجه است. همچنین، تغییرات دمای کل نشان میدهد که کاهش گرادیان دمای کل، در نواحی نزدیک به خروجی گرم است.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22151_6c9a163905f1ca9f764dc7604d688ae1.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Stress intensity factor for a small radial crack located on external edge of a rotating viscoelastic cylinder subjected to internal pressure and temperature distributionضریب شدت تنش ترک کوچک شعاعی واقع بر لبه ی خارجی استوانه ی چرخان ویسکوالاستیک تحت فشار داخلی و توزیع حرارتی17262215010.24200/j40.2020.54689.1539FAرسول نیکپورگروه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزیحسین مهبادیگروه مهندسی مکانیک،دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی0000-0002-8080-5364Journal Article20200425In this research, stress intensity factor of a small radial crack in a rotating thick cylinder made of viscoelastic materials subjected to internal pressure and radial temperature distribution is investigated. The radial crack is assumed to be located at the outer edge of the cylinder. The Zener model (i.e., standard three parameter solid) is applied to simulate the viscoelastic behavior of the cylinder. To obtain the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder, the problem of uncracked viscoelastic cylinder subjected to internal pressure and radial temperature distribution is analyzed with plane strain assumptions. Then, the hoop stress distribution is determined. Finally, by assuming the small crack length and applying the superposition method, the problem of cracked viscoelastic cylinder is replaced by the problem of cracked viscoelastic cylinder subjected to determined average stress in the previous step. By employing the proper geometry factor, the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder is determined. A parameter study is performed to investigate the effects of various parameters on the stress intensity factor of the cylinder. To validate the results, the problem of viscoelastic cracked cylinder is simplified to an elastic cracked cylinder by neglecting the viscoelastic terms, and the data obtained in the present work are compared with those given in the literature search. The results show that the proposed method is quite capable of estimating the stress intensity factor of small cracks in structures made of viscoelastic materials. A parameter study is performed to investigate effect of various parameters on stress intensity factor of the cylinder. The parameter study shows that a) the stress intensity factor of the viscoelastic cylinder in early moments of loading is higher than its equivalent elastic cylinder, b) increasing the elastic properties of the viscoelastic material results in higher stress intensity factor, and increasing the viscous properties of the material decreases the stress intensity factor.در این مقاله ضریب شدت تنش ترک کوچک شعاعی در لبهی خارجی یک استوانهی جدار ضخیم ویسکوالاستیک دوار تحت فشار داخلی و توزیع حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. بهمنظور مدلسازی رفتار ویسکوالاستیک استوانه، از مدل جامد سه پارامتری زنر بهره گرفته شده است. ابتدا توزیع تنش در استوانهی ویسکوالاستیک بدون ترک تعیین شده است. سپس با استفاده
از روش برهمنهی و انتخاب ضریب هندسی مناسب، مسئلهی استوانهی ترکدار بررسی شده است. نهایتاً، اثر پارامترهای مختلف بر روی ضریب شدت تنش بررسی شده است. با حذف اثر ویسکوالاستیک در استوانه، ضرایب شدت تنش به دست آمده در مقالهی حاضر با نتایج موجود در سوابق علمی مسئله مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که با افزایش خواص الاستیک ماده ضریب شدت تنش افزایش و با افزایش خواص ویسکوز ماده ضریب شدت تنش کاهش مییابد.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22150_84e438a27cb1d5f7dec2526145f6ad5d.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Minimum weight design of truss structure via force method and Jaya algorithm”بهینه سازی سازه ی خرپا با استفاده از روش نیرو و الگوریتم بهینه سازی جایا27362198010.24200/j40.2020.55805.1551FAعلی برزگریدانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهرانعلی علی نیازیازیدانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران0000-0002-4582-384Xعادل مقصودپوردانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران0000-0001-9345-7138Journal Article20200608This research aims to minimize the weight of truss structures using force method formulation as a structural analyzer and Jaya algorithm as an optimizer tool. Constraints considered herein include stress limitations, displacement limitations, and size limitations. Design variables include the cross-sectional area of each element. They may easily be related to each other which will lead to decrease of design variables.
Jaya algorithm is a meta-heuristic random search method recently developed for constrained and unconstrained problems. The main superiority of Jaya algorithm to other random search methods is that it does not need any specific tuning parameter to generate next population. This algorithm consists of two steps in each cycle. First, a new population is generated using a simple random formula. Second, each new point is compared to its corresponding previous one while penalty function method is implemented. If the new point is in a better condition than the old one, the old one is replaced by the new one. All points are tested similarly till the population is updated. The procedure is repeated so as to achieve the desired convergence.
Several landmark examples appearing in the literature have been solved by the proposed method, thus showing the efficacy of the developed procedure. A perusal of results shows that procedure is not sensitive to the starting points and it should just be selected large enough to lie in feasible-usable design space. Moreover, rapid reduction of weight is obtained in the first few steps and the tendency of decreasing of the weight appears to be monotonic and uniform in all examples.
Unlike other metaheuristic methods that need a large number of optimization cycles to settle near the optimum point, combination of force method and Jaya algorithm provides higher computational efficiency and rapid convergence ability achieved by the above match. This is owing to the forced method formulation that makes the stress constraints to be linear, resulting in facilitating the procedure and enhancing its efficiency.در این تحقیق هدف کمینه کردن وزن سازهی خرپا با بهکارگیری فرمولبندی روش نیرو و الگوریتم بهینهسازی جایاست. قیود مسئله شامل قید تنش، جابهجایی و محدودیت سطح مقطع است و متغیرهای طراحی سطح مقطع اعضا در نظر گرفته شدهاند. الگوریتم جایا یک الگوریتم جستجوی تصادفی است که برخلاف سایر الگوریتمهای بهینهسازی برای تولید جمعیت به پارامترهای تنظیمکنندهی خاصی نیازی ندارد.
بررسی مثالهای موجود نشان از کارایی روش ارائه شده دارد. نتایج نشان میدهد که جواب نهایی به نقاط شروع حساس نیست و فقط باید نقاط شروع به حد کافی بزرگ باشند تا در داخل فضای قابل قبول طراحی قرار گیرند. برخلاف سایر روشهای تصادفی که عموماً نیاز به تعداد تکرار بسیار زیاد برای رسیدن به جواب دارند، در روش ارائه شده با تعداد چرخهی بهمراتب کمتر این امر حاصل شده است. همچنین نتایج نشاندهندهی کاهش سریع وزن در چند چرخهی اولیه است.https://sjme.journals.sharif.edu/article_21980_4106d2d0b189cfbe4eee6174ea010aa0.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Experimental Investigation of the Effect of Pilot Fuel Injection Pressure and Start of Injection on Combustion and Emission of RCCI Engine fueled with Diesel-CNGبررسی تجربی تأثیر فشار پاشش سوخت و زاویه ی شروع پاشش سوخت دیزل در احتراق و آلایندگی موتور با احتراق RCCI با سوخت دیزل - گازطبیعی37482215410.24200/j40.2020.56029.1556FAسعید غفارزادهدانشکده ی مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت0000-0001-8378-1890علی نصیری طوسیدانشکده ی مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعتمسعود ریحانیاندانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20200711The main feature of RCCI is the significant reduction of nitrogen oxides and soot pollutants as efficiency and fuel consumption decrease. The aim of this study was to investigate the effects of the start of diesel fuel injection and injection pressure and two stage fuel injection strategies on RCCI combustion. The engine under investigation is a single cylinder engine with diesel fuel injection as high-reactivity fuel directly into the cylinder and natural gas fuel injection as low-reactivity fuel at the intake manifold. The start of injection, injection shape, and injection length in both injectors are controlled by the developed ECU. All tests were performed at an inlet air temperature of 37 ° C and the inlet pressure of 87kPa and 1800rpm. The results of this study show that by increasing diesel fuel injection pressure from 300 to 600 bar, at the 55 °BTDC start of injection, the ignition starts 2.5 degrees earlier and the in-cylinder maximum pressure and HRR increase by 0.66% and 2.68%, respectively. By delaying the start of diesel fuel injection by 6 degrees, we see a 12.37 % reduction in maximum in-cylinder pressure, and the start of ignition is delayed to 5 degrees. Increasing the spray pressure of diesel fuel increases NOx by 154 % and decreases UHC and CO by 32 and 57%, respectively. Increasing the diesel injection pressure increases NOx by 154 % and decreases UHC and CO by 32 and 57 %, respectively. On the other hand, the results of the two-stage injection of diesel fuel show that by postponing the first start of injection, the in-cylinder maximum pressure, HRR, IMEP, and NOx emission increase and UHC and CO decrease. Also, by postponing the second start of injection, the in-cylinder maximum pressure, HRR, IMEP and NOx emissions are reduce,d while UHC and CO increase.ویژگی اصلی موتورهای اشتعال تراکمی کنترل واکنشی کاهش قابل توجه آلایندهی آکسیدهای نیتروژن و دوده همزمان با افزایش بازده و کاهش مصرف سوخت است. هدف این مطالعه بررسی تجربی تأثیرات زاویهی شروع و فشار پاشش سوخت دیزل و پاشش دومرحلهیی سوخت دیزل بر احتراق RCCI است. نتایج این تحقیق نشان میدهد با افزایش فشار پاشش دیزل، شروع احتراق زودتر اتفاق میافتد و بیشینهی فشار داخل محفظهی احتراق افزایش مییابد و با بهتعویق انداختن زاویهی شروع پاشش دیزل بیشینهی فشار داخل سیلندر کاهش مییابد و زاویهی شروع احتراق هم به تأخیر میافتد. همچنین با افزایش فشار پاشش سوخت دیزل آلایندهی NOx افزایش و UHC و CO کاهش مییابد. از طرفی نتایج پاشش دو مرحلهیی سوخت دیزل
نشان میدهد با تعویق زاویهی شروع پاشش اول بیشینهی فشار داخل سیلندر، HRR و IMEP افزایش مییابند و انتشار آلایندهی NOx افزایش و UHC و CO کاهش مییابند.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22154_829db599aa3ed3dd17351548a75128b3.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Multi-objective optimization of hydraulic engine mounts vibrational behavior by non-dominated sorting genetic algorithmبهینه سازی چندهدفه رفتار ارتعاشی دسته موتور هیدرولیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک با مرتبسازی نامغلوب49582231110.24200/j40.2021.56049.1557FAفرزاد فلاحیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیهرسول شعبانیدانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیهقادر رضازادهدانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه ارومیه0000-0001-5243-3199سعید تاروردیلودانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیهJournal Article20200711Engine mounts are designed to hold the engine and isolate its vibration from the chassis of the vehicle. For optimum system performance, the mount must have high dynamic stiffness in the low-frequency range and low dynamic stiffness in the high-frequency range. As the conventional elastomeric mounts fail to satisfy such requirements due to their frequency-invariant behavior, the hydraulic engine mounts have been proposed, which provide appropriate dynamic stiffness employing two fluid-containing chambers. These two chambers are connected through a high-damped pass named inertia track and a floating plate named decoupler. In this paper, the low-frequency range response of a hydraulic engine mount has been studied using a discrete model. The effect of its parameters on the dynamic stiffness, damping ratio, and transmissibility of the mount is discussed. It is shown that increase in dynamic stiffness and damping ratio of the hydraulic engine mount is in contradiction with the decrease in its transmissibility. Hence, a multi-objective non-dominated sorting genetic algorithm has been used to achieve the desired results and the corresponding Pareto front is plotted. It is observed that upper chamber compliance and the effective area of the mount are the most dominant parameters in the optimization procedure. Also, a penalty function is used to transfer the maximum transmissibility out of the engine operation frequency range. Finally, the optimization results for transmissibility, damping ratio, and dynamic stiffness are presented for three series of parameters. It can be concluded that on the limit points of the Pareto front, which correspond to the one-objective optimization, the professed objective is optimized, but on the contradictory objective, no improvement is observed. There are points on the Pareto front where all the three objectives are optimized simultaneously. Therefore, as the transmissibility decreases and its maximum value falls out of the operating frequency range, the damping ratio and dynamic stiffness are increased.دستهموتورهای لاستیکی عملکرد مناسبی در محدودهی بسامد کاری ندارند؛ از اینرو، دستهموتورهای هیدرولیکی برای حل این مشکل پیشنهاد شدند. در این مقاله دستهموتور هیدرولیکی در بسامدهای پایین بررسی شده و نشان داده شده است که افزایش سفتی دینامیکی و ضریب میرایی با کاهش انتقالپذیری دستهموتور، سه هدف متضادند؛ بنابراین از الگوریتم ژنتیک با اهداف کاهش انتقالپذیری و افزایش سفتی دینامیکی و ضریب میرایی استفاده شده و نمودار جبههی پارتو رسم شده است. همچنین به منظور انتقال بیشینهی نمودار انتقالپذیری به خارج بازهی کاری موتور از تابع جریمه استفاده شده است. با توجه به تضاد اهداف، بهینهسازی پاسخ یکتا ندارد و شامل مجموعهیی از پاسخهاست. در نهایت به ازای
سه دسته پارامتر بهینه، نمودار انتقالپذیری، سفتی دینامیکی و ضریب میرایی رسم و اثر بهینهسازی مشخص شده است. نتایج نشاندهندهی کاهش انتقالپذیری در بازهی بسامد کاری موتور و همچنین انتقال بیشینهی مقدار آن به خارج بازهی کاری موتور است.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22311_0fe06e6765f416bd6ddad1bd82fef156.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Investigation of Texture Intensity Effect on Deformation Behavior of Extruded Mg-0.8wt%Y Alloy under Tensile and Compressive Loading Using the Crystalline Plasticity Finite Element Methodبررسی اثر شدت تکسچر بر رفتار تغییر شکل آلیاژ Mg-0.8wt%Y اکسترود شده تحت بارگذاری کشش و فشار با استفاده از روش المان محدود کریستال پلاستیسیته59692231210.24200/j40.2021.56291.1559FAامین میرزاخانیدانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریفاحمد عاصم پوردانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20200808Magnesium alloys due to their compact hexagonal structure (HCP) usually have a yield asymmetry in tensile and compressive loadings. This is due to various active plastic deformation mechanisms under tensile and compressive loadings. Therefore, it is necessary to study the deformation behavior of magnesium alloys on the grain scale. This study focuses on the 3D Representative Volume Element (RVE) simulations of extruded magnesium alloy to investigate the effect of basal texture intensity on tensile–compressive yield asymmetry of Mg-0.8wt% Y. Polycrystalline aggregate models are built based on the theory of Voronoi diagram; then, the Slip-based crystal plasticity formulation is applied as a User Material Subroutine in ABAQUS (UMAT) to study the relationship of microstructures and stress-strain responses in Mg-0.8wt% Y alloy during tension and compression test and the results are presented.
The results show that when the orientation of the grains is considered random (zero texture intensity), the activities of different deformation modes are almost the same and minimum tensile-compressive yield asymmetry happens.
Also, the results reveal when all the grains are oriented in a certain direction (texture intensity 1), maximum tensile–compressive yield asymmetry occurs. Indeed, according to the Relative Activity (RA) results, in agreement with Schmid Factor (SF) results, in a strong basal texture with the intensity of 1, maximum contribution of accumulated plastic deformation is related to tensile twinning while in compressive loading, prismatic slip and contraction twinning are responsible for major plastic deformation. Therefore, due to the activation of various deformation modes in strong basal texture, the highest amount of tensile–compressive yield asymmetry occurs.
The S-shape strain hardening curve which is the main characteristic of twin-dominated deformation shows a strong dependency on texture in the extruded material so that during loading at the weaker texture, s-shape hardening is no longer present due to the dominated non-basal slips in weaker texture.آلیاژهای منیزیم معمولاً دارای عدم تقارن تسلیم در حالت کشش و فشار هستند که این عامل ناشی از سازوکارهای مختلف تغییر شکل پلاستیک فعال تحت بارگذاریهای کششی و فشاری است. این مقاله بر روی شبیهسازی المان حجمی نمایندهی سهبعدی از آلیاژ منیزیم اکسترود شده تمرکز دارد تا با کمک روابط کریستال پلاستیسیته تأثیر شدت بافت پایه بر عدم تقارن تسلیم کشش ـ فشار را بررسی کند. روابط کریستال پلاستیسته مبتنیبر لغزش بهصورت یک زیربرنامه در نرمافزار آباکوس (UMAT) برای شبیهسازی آزمون کشش و فشار بر روی RVE استفاده شده است. نتایج نشان میدهد زمانی که جهتگیری دانهها بهصورت تصادفی لحاظ شود، کمترین مقدار عدم تقارن تسلیم کشش ـ فشار و هنگامیکه همهی دانهها در یک راستای خاص جهتگیری کنند، بیشترین میزان عدم تقارن تسلیم کشش ـ فشار رخ میدهد؛ این تفاوت رفتار در کشش و فشار با بررسی فعالیت عوامل مختلف تغییرشکل در بافتهای مختلف تحلیل میشود.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22312_29f343d00954d1b8d370cf55e2e191d5.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Numerical modeling and geometric optimization of single-phase supersonic ejectorمدل سازی عددی و بهینه سازی هندسی اجکتور تکفاز مافوق صوت71782220110.24200/j40.2021.57003.1567FAنگار نباتیاندانشکده ی مهندسی مکانیک و انرژی ، دانشگاه شهید بهشتی0000-0002-4372-1823مهران شیرازیدانشکده ی مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتیسعید جعفرزاده کناریدانشکده ی مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتیJournal Article20201108In the present study, the performance of the 2D single-phase supersonic ejector with working fluid of air is simulated in ANSYS CFX. The aim is to investigate the velocity field, pressure distribution, primary nozzle flow regime, and entertainment ratio in different operational conditions. The primary pressure inlet with bar and the secondary inlet as an opening with bar at different outlet pressures are simulated. The turbulence model is used. The sidewalls are considered symmetry boundary conditions and the no-slip condition is applied to the ejector walls. Then, the ejector geometry is optimized using Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) in order to reach greater efficiency. Optimization is performed considering geometric parameters including primary nozzle exit diameter, nozzle exit position, diameter, and length of the constant area section.
Sensitivity analysis results show that the diameter of constant area section has major effect on the entertainment and pressure ratios as two objective functions. The nozzle exit position and external diameter of primary nozzle are the second and third dominant parameters that respectively influence the performance of the ejector, while the effect of constant area section length is negligible. Results indicate that by increasing the pressure ratio, the shock train moves upstream and at the design point, the last oblique shock is located in the exit of the constant area section, letting the remaining pressure recovery be done in the subsonic diffuser which reduces the pressure losses and increases the efficiency. Above the critical pressure ratio, due to the movement of the shock train to upstream weakening the shock strength, the suction pressure increases. Then, the pressure difference is reduced, leading to the lower secondary mass flow suction. The optimized ejector in the double choking condition has a % higher entertainment ratio and its operational range is enhanced by percent in comparison to the original geometry.در پژوهش حاضر عملکرد اجکتور تکفازی مافوق صوت با سیال کاری هوا در نرمافزار انسیس بهصورت دوبعدی شبیهسازی شده است. هدف کار بررسی میدانهای سرعت، فشار، رژیم جریان خروجی از نازل اولیه و نسبت مکش در شرایط مختلف عملکردی است. سپس برای رسیدن به بازده بیشتر، هندسهی اجکتور با استفاده از الگوریتم چندهدفهی ژنتیک بهینهسازی شده است. بهینهسازی با در نظر گرفتن اثر ۴ پارامتر هندسی شامل قطر خروجی نازل اولیه، فاصلهی خروجی نازل اولیه تا ورودی قسمت اختلاط سطح مقطع ثابت، قطر و طول قسمت اختلاط مقطع ثابت انجام شده است. نتایج تحلیل حساسیت نشان میدهد که قطر قسمت اختلاط مقطع ثابت بیشترین تأثیر را بر روی دو تابع هدف نسبت مکش و نسبت فشار دارد. همچنین پس از بهینهسازی هندسهی اجکتور مورد مطالعه، میزان نسبت مکش در حالت خفگی ۱۱٫۸ درصد و دامنهی کارکرد آن ۵ درصد افزایش یافته است.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22201_8b9ff14b6f1f0ef6dae4d3d638ec32a9.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Study the effect of suction flow control on the aerodynamic performance of a wind turbine using 2D section numerical Resultsمطالعه تأثیر کنترل جریان مکش بر عملکرد آیرودینامیکی توربین باد محور افقی بر مبنای نتایج حل عددی مقطع دو بعدی79892215310.24200/j40.2021.56336.1561FAمهسا اصغریدانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرسسعید کریمیان علی آبادیدانشکده ی مهندسی مکانیک ، دانشگاه تربیت مدرسمیر یوسف هاشمیدانشکده ی مهندسی مکانیک، دانشگاه شهیدمدنی آذربایجانJournal Article20200831In the present work, the numerical investigation of a wind turbine airfoil with suction flow control is initially performed to find the relative improvement in its erodynamic efficiency. Consequently the study of turbine performance is accomplished using 2D simulation results as extending the flow control to wind turbine blades. The latter is incorporated via definition of new input data file in Q-blade code including complete set of section aerodynamic coefficients for both with and without suction control against variety of angles of attack and velocities. The benchmark turbine in this study is NREL 5 MW. It is shown that using suction in 1/3 of chord length would lead in better enhancement. Simulation of the airflow with and without suction control has been presented in three different locations in the chord-wise direction (26%C, 33.5%C and 50%C) and for several intensities or suction speed ratios (0.022, 0.045, 0.11, and 0.155). The turbulence model is transitional 4-equation SST model. The aerodynamic improvement in section is dominant and this method could tolerate stall behavior. Wind turbine power and thrust coefficients were analyzed via Q-blade versus tip speed ratio and flow control parameter. The range of tip speed ratio studied here is 3.5 to 15. The results depicted that applying suction in certain part of the blades could increase output power at low tip speed ratio. Applying suction at 33.5% of chord length improves the average power coefficient by 4.1%.در این پژوهش ابتدا حل عددی جریان حول ایرفویل دارای عملگر مکش با هدف بهبود عملکرد آیرودینامیکی انجام شده و سپس نتایج حل دوبعدی با استفاده از کیوبلید به توربین باد ۵ مگاواتی تعمیم داده شده است. شبیهسازی جریان حول ایرفویل در حالت وجود مکش و فاقد مکش، با مدل گذار ۴ معادلهیی با ضرایب تصحیح شده، انجام و محل بهینه عملگر مکشی تعیین شده است. برای مطالعه و شبیهسازی توربین، نتایج حل عددی مقطع نمونه تحت کنترل جریان، در طیف زوایای حمله و طیف سرعت بهعنوان داده ورودی کد سهبعدی استفاده شده است.
در کد کیوبلید تصحیح اثرات سهبعدی در قالب الگوریتم تکانهی المان پره انجام میشود. میزان ارتقای پارامترهای ضریب توان و پیشران برحسب نسبت سرعت نوک پره ارزیابی شده که نتایج نشان میدهد بهکارگیری مکش حتی در بخش اندکی از پره سبب افزایش توان خروجی بهویژه در
سرعت نوک پره پایین میشود. مکش واقع در ۳۳٫۵ درصد وتر سبب افزایش میانگین ضریب توان به میزان ۴٫۱ درصد میشود.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22153_7b19c01f2adbf7bb30d6766b157a8034.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Comprehensive study of particle separation in microfluidic devicesمطالعهی جامع جداسازی ذرات در دستگاههای میکروسیالی: روشهای فعال و غیرفعال911102215210.24200/j40.2020.55816.1552FAمحسن ناظمی اشنیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده ی فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکردمرتضی بیارهگروه مهندسی مکانیک،دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکردبهزاد قاسمیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده ی فنی و مهندسی ، دانشگاه شهرکردافشین شیرینیگروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکردJournal Article20200701Particle separation has received much attention in recent years due to its widespread use in various sciences such as engineering, medicine, and biotechnology. Separation of blood cells, detection of cancer cells, separation, and manipulation of particles of different sizes are among the applications of particle separation in the biomedical field. Lab-On-a-Chip (LOC), micro-total analytic systems (µTAS), and point-of-care diagnostics (POC) are some applications of microfluidic devices. Hence, microfluidics is an interdisciplinary area and has numerous applications in biomedical, chemistry, medicine, disease diagnostics, electronics industry, etc. The use of microfluidic devices has been the focus of attention in the last few decades. These devices have many advantages such as high efficiency, low cost, and environmental compatibility. The unique features of microfluidic devices have led to the use of a variety of techniques for rapid separation of particles with high efficiency. Many progresses have been made over the last two decades in particle separation. The performance of the devices used for separation of particles is evaluated according to the separation time, separation efficiency, and its applications. High separation accuracy can be achieved in continuous microfluidic devices since the volume of fluid in microfluidic devices is very low and their use is characterized by several advantages including low cost and short analysis time. In general, particle separation is performed using both active and passive methods. In the active methods, an external force is used as the driving force and in the passive ones, the particle separation is based on the geometry of the device without the use of external force. Active separation is carried out using magnetic, electrical, acoustic, optic and thermal forces. Passive separation methods for particle size-based separation, filtration, Zweifach-Fung effect, inertia, and Dean vortex as well as microwave separation. In the present work, the active and passive separation methods are described and the governing equations (small-scale flow) and necessary assumptions are considered. Also, the methods of fabrication of microfluidic devices are discussed.جداسازی ذرات با توجه به کاربرد گسترده در علوم مختلف مهندسی، پزشکی و زیست فنّاوری، در سالهای اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که حجم سیال در دستگاههای میکروسیالی بسیار کم است، استفاده از آنها مزایای متعددی از جمله هزینهی کم و زمان تحلیل کوتاه دارد. بهطور کلی، جداسازی ذرات با استفاده از دو روش فعال و غیرفعال صورت میگیرد. در روش فعال از یک نیروی خارجی بهعنوان نیروی محرک استفاده میشود و در روش غیرفعال، جدایش ذرات بر اساس هندسهی دستگاه و بدون بهرهگیری از نیروی خارجی رخ میدهد. جداسازی فعال با استفاده از نیروهای مغناطیسی، الکتریکی، صوتی، نور و گرمایی انجام میشود.
روشهای جداسازی غیرفعال شامل جداسازی بر اساس اندازهی ذرات، فیلتراسیون، اثر زوئیفگ ـ فانگ، اینرسی و گردابهی دین و نیز استفاده از میکروگردابه است. در پژوهش حاضر، روشهای جداسازی فعال و غیرفعال توصیف و معادلات حاکم بر جریان میکرو و فرضیات لازم بیان میشوند.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22152_398579141a5e45dc4c6a4aa3e07629c0.pdfدانشگاه صنعتی شریفمجله ی مهندسی مکانیک شریف2676-472537.3120210522Sensitivity Analysis of the Dominant Design Parameters of Supersonic Separators
for Gas Compositionsحساسیت سنجی پارامترهای مؤثر طراحی جداساز مافوق صوت ترکیبات گازی1111232215510.24200/j40.2021.55595.1549FAکاوه قربانیاندانشکده ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریفمحمدرضا امینیمقامدانشکده ی مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریفJournal Article20200526Separation of mixtures, gases, and phases is of great industrial importance. Various methods and equipment are utilized for the separation. One of the most novel and innovative as well as efficient methods is supersonic separation where acceleration of the flow mixture is accompanied by fast reduction in temperature and pressure. As a consequence, heavier components which have a higher condensation temperature will liquefy faster than lighter components. Swirling flow and centrifugal force will drive heavier condensed droplets toward the outer wall and separate them from lighter components in the gas phase. In general, supersonic separators consist of a converging-diverging nozzle and a cyclone separator. Due to no moving or rotating parts, supersonic separators have high reliability, long endurance, easy manufacturing, and less expensive operation and maintenance.
In this paper, the one-dimensional design of a supersonic separator for separation and purifying of Methane from natural gas mixture is presented. Since separation process is in vicinity of saturation line, real gas model from NIST REFPROP software is used to estimate the fluid thermodynamic properties. For the design of cyclone separator and phase separations, instantaneous nucleation at the nozzle discharge is assumed and displacement of smallest droplet (as the worst case) is only considered. After calculating the supersonic separator geometry, performance sensitivity to changes in inlet temperature, pressure, and gas composition is studied, the effectiveness of these parameters is compared and rate of performance change is calculated. At next step, the simultaneous change of the inlet conditions is investigated and effect of each parameter on the effectiveness of others is studied. Finally, in order to optimize phase separation in various operating conditions, effects of swirler angle and swirl intensity on separation length are studied and optimum swirl intensity to gain the best possible separation performance with a fixed geometry separator for different inlet conditions is determined.جداسازی ترکیبات، گازها یا فازهای مختلف از یکدیگر در صنایع از اهمیت ویژهیی برخوردار است. در این مقاله به طراحی یکبعدی یک نمونهی جداساز به روش نوین مافوق صوت بهمنظور جداسازی و خالصسازی گاز متان از ترکیب گاز طبیعی پرداخته شده است. در جداسازی مافوقٓصوت، با شتابگیری جریان و کاهش دما و فشار، ترکیبات سنگینتر که دارای دمای میعان بالاتر هستند، سریعتر مایع شده و به واسطهی چرخش جریان و نیروی گریز از مرکز از فاز گاز و ترکیبات سبکتر جدا میشوند. جداسازهای مافوق صوت بدون هیچ قطعهی متحرک، دارای قابلیت اطمینان و طول عمر بالا هستند. در این پژوهش، پس از تعیین هندسهی جداساز،
اثرات تغییر در دما، فشار و ترکیب گاز ورودی بر روی عملکرد آن بررسی شده است و با تغییر زاویهی پرههای چرخاننده، شدت چرخش مورد نیاز برای دستیابی به بهترین جداسازی در شرایط کاری مختلف محاسبه شده است.https://sjme.journals.sharif.edu/article_22155_fd04e797836c12f9ccdca00a04e78fe3.pdf