مطالعه cfd و بررسی آزمایشگاهی اثرات میکرو جریان های حاصل از انتشار امواج التراسونیک بر الگوی حرکتی سیال

پایان نامه
چکیده

تکنولوژی التراسونیک می تواند به عنوان یک روش نوین به تنهایی و یا بصورت ترکیبی در کنار سایر روش های متداول در فرآیندهایی مانند تهیه امولسیون، تبلور، استخراج، فرآیندهای جداسازی و تصفیه پساب و فرآیندهایی شامل واکنش های شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد. تأثیری که التراسونیک در فرآیندهای مختلف می تواند داشته باشد بدلیل قابلیت آن در ایجاد پدیده ای تحت عنوان کاویتاسیون می باشد که به موجب آن اثرات شیمیایی و مکانیکی در سیال بوجود می آورد. یکی از مهمترین پدیده های حاصل از انتشار التراسونیک بوجود آمدن میکرو جریان ها و میکرو جت های صوتی در سیال است که اثر مستقیم پدیده کاویتاسیون صوتی می باشد. از آنجا که التراسونیک با فرکانس بالا در حد مگاهرتز قابلیت ایجاد جریان های صوتی جابجایی را در کنار میکروجریان ها دارند می توانند در فرآیندهایی که اختلاط و پدیده های انتقال مانند انتقال جرم از اهمیت برخوردار است، استفاده گردند. در این تحقیق تأثیر جریان های صوتی و میکرو جریان های حاصل از انتشار امواج التراسونیک فرکانس بالا مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور ابتدا برای روشن ساختن اثر میکرو جریان ها بر لایه های مرزی مطالعه ای در زمینه تأثیر فعالیت مبدل های پیزوالکتریک با فرکانس mhz 7/1 در یک فرآیند جداسازی الکترودیالیز انجام گرفت. مشاهده شد که ویژگی های اساسی این فرآیند از جمله مقاومت الکتریکی غشا، پتانسیل و انتخاب پذیری آن در حضور التراسونیک بهبود یافت. در بخش دیگری از این تحقیق به بررسی اثر جریان های ایجاد شده بر بازده اختلاط میکرو پرداخته شد. دو سونوراکتور ناپیوسته و پیوسته مجهز به مبدل های پیزوالکتریک mhz 7/1 با آرایش و ترکیب بندی جدید طراحی و ساخته شد. جهت ارزیابی اختلاط میکرو در آنها واکنش آزمون داشمن مورد استفاده قرار گرفت. همچنین بازده سونوراکتورهای ساخته شده با عملکرد پره راشتون و سونوراکتورهای موجود در مراجع مقایسه گردید. با توجه به مقادیر ضریب جدایش و زمان اختلاط میکروی بدست آمده برای موارد مختلف مشخص شد که سونوراکتورهای فرکانس بالای ساخته شده ضمن داشتن میزان توان مصرفی کمتر، اختلاط میکروی مطلوبی را فراهم می آورند. همچنین تأثیر حضور میکرو ذرات در سونوراکتور پیوسته مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج عملکرد بهتری را در حضور میکرو ذرات نشان دادند. بازده سونوراکتورها در محیط ویسکوز نیز بررسی گردید که مشخص شد کارایی التراسونیک در محیط ویسکوز کاهش یافته با این وجود التراسونیک همچنان تأثیر مثبتی بر افزایش بازده اختلاط داشته است. با ایجاد شبکه عصبی مصنوعی امکان پیش بینی ویژگی های سونوراکتور ناپیوسته از جمله بازده انرژی و زمان اقامت متوسط پیش بینی گردید. به منظور توصیف الگوی جریان های ایجاد شده توسط التراسونیک، سیستم های مورد بررسی توسط دینامیک سیالات محاسباتی مدل شدند. نحوه پراکندگی جریان ها و بردارهای سرعت در نتایج بخوبی نشان داده شد. همچنین مقادیر بدست آمده برای سرعت و توزیع محصولات واکنش تطابق خوبی با نتایج تجربی بدست آمده داشته است.

منابع مشابه

مطالعه آزمایشگاهی تاثیر امواج درونی بر روی انتشار امواج صوتی

برای محاسبه‌ی فشار اکوستیکی در دریا با استفاده از روش‌های معمول، دانستن نحوه‌ی توزیع میدان چگالی و به تبع آن نحوه‌ی تغییرات سرعت صوت در محیط بسیار مهم است. عوامل محیطی بسیاری بر توزیع میدان چگالی در دریا تاثیرگذارند که بسته به شرایط محیطی و جغرافیایی شدت و ضعف هر یک از آن‌ها متفاوت می‌باشد. یکی از این عوامل امواج درونیاست که ساختار آنباعث تغییرات زمانی مکانی میدان چگالی و به تبع اثر گذاری روی ن...

متن کامل

مطالعه آزمایشگاهی تاثیر امواج درونی بر روی انتشار امواج صوتی

برای محاسبه ی فشار اکوستیکی در دریا با استفاده از روش های معمول، دانستن نحوه ی توزیع میدان چگالی و به تبع آن نحوه ی تغییرات سرعت صوت در محیط بسیار مهم است. عوامل محیطی بسیاری بر توزیع میدان چگالی در دریا تاثیرگذارند که بسته به شرایط محیطی و جغرافیایی شدت و ضعف هر یک از آن ها متفاوت می باشد. یکی از این عوامل امواج درونیاست که ساختار آنباعث تغییرات زمانی مکانی میدان چگالی و به تبع اثر گذاری روی ن...

متن کامل

اثرات غیرخطی ضعیف جریان سیال لایه‌یی بر روی حرکت امواج برشی

آب مخازن پشت سدها در بیشتر اوقات سال دارای لایه‌بندی جرمی است. در چنین حالتی، تخلیه‌ی آب از مخزن سد به شرط آن‌که دبی خروجی زیاد نباشد، تنها از لایه‌ی آب همسطح دریچه صورت می‌گیرد. این پدیده که به «تخلیه‌ی گزینشی معروف است. در حوزه‌ی مدیریت کیفیت آب مخازن پدیده‌ی شناخته‌شده‌یی است، و در مخازن بر اثر حرکت امواجی بنام «امواج برشی» ایجاد می‌شود. نتایج مطالعات قبلی نشان می‌دهد که با بازشدن ناگهانی ...

متن کامل

یک الگوی شبکه- بولتزمن برای شبیه‌سازی انتشار امواج غیرخطی فراصدا در محیط سیال دارای تضعیف

امواج فراصدا (اولتراساوند) دارای کاربردهای پزشکی فراوانی در زمینه تشخیص و درمان هستند. شبیه‌سازی دقیق و مؤثر انتشار موج فراصدا و اندرکنش آن با بافت از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. طبیعت غیرخطی انتشار موج فراصدا، به خصوص در کاربردهای درمانی، نقش مهمی در فعل و انفعالات آن با بافت بدن بازی می‌کند. در حال حاضر سه روی‌کرد برای الگو‌سازی و شبیه‌سازی امواج غیرخطی فراصدایی در دینامیک محاسباتی مایعات و...

متن کامل

تاثیر امواج التراسونیک و تنش خشکی بر برخی صفات ذرت

تأثیر مثبت پرتودهی بذر با امواج التراسونیک بر رشد گیاه­چه اخیراٌ مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بیشتر آزمایش­ها در این مورد، به جوانه­زنی و استقرار اولیه گیاه­چه معطوف شده است. هدف از این تحقیق، بررسی واکنش گیاه بالغ ذرت به این امواج تحت شرایط تنش خشکی بود. یک آزمایش مزرعه­ای به­صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک­های کامل تصادفی با سه تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شاهرود در سال 1393 اجرا شد ک...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه رازی - پژوهشکده فنی و مهندسی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023