یک الگوریتم برای تولید شبکه ی بی سازمان ترکیبی ارائه شده است. در این الگوریتم دامنه ی محاسباتی به دو ناحیه تقسیم می شود. در ناحیه ی اول که در مجاورت دیواره ی جسم می باشد، سلول های مثلثی کشیده برای تحلیل جریان در ناحیه ی لایه ی مرزی تولید می گردند. ناحیه ی دوم که از مرز بیرونی ناحیه ی اول شروع شده و تا مرزهای خارجی دامنه ی محاسباتی ادامه دارد، با سلول های بی سازمان همگن پوشیده می شود. الگوریتم تولید شبکه، با یک شبکه ی اولیه ی درشت آغاز به کار می کند. برای تولید سلول های همگن در ناحیه ی غیرلزج، یک برنامه ی مستقل نوشته شده است. در این برنامه تولید شبکه با جایگذاری گره ی جدید روی بزرگترین ضلع هر سلول و اتصال آن به رأس مقابل سلول صورت می گیرد. برای کاهش زمان جستجو در میان اطلاعات المان های شبکه، ماتریس های اتصالات مبنی بر ضلع و مبنی بر سلول به طور همزمان به کار گرفته می شوند. به منظور بهبود کیفیت سلول های همگن تولید شده، زیربرنامه های تعویض ضلع و هموارسازی شبکه به الگوریتم اضافه شده است. تولید سلول های کشیده در ناحیه ی لزج در دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله ی اول همزمان با ریزسازی شبکه ی اولیه و تولید سلول های همگن در نواحـی دور از دیواره ی جسم، المان های لایه ی مرزی به صورت جهت دار تقسیم می شوند. همچنین در این مرحله، مختصات نقاط جدید تولید شده روی سطح جسم جابجا شده تا هندسه ی نهایی جسم مورد نظر تولید شود. سپس المان های تشکیل شده در نزدیکی سطح جسم، به لایه های متعددی از سلول های کشیده ی مناسب برای حل جریان درون لایه ی مرزی تبدیل می گردند. با استفاده از الگوریتم ارائه شده، شبکه های محاسباتی حول اشکال مختلف شامل دایره، بیضی و بال واره های rae2822 و naca0012 تولید شده است. برای ارزیابی شبکه های محاسباتی تولید شده، یک برنامه ی حل جریان برای معادلات ناویر- استوکس تراکم پذیر نوشته شده است. در این برنامه برای گسسته سازی معادلات از روش حجم محدود استفاده شده است. شارهای غیرلزج با روش بالادست رو و شارهای لزج با محاسبه ی مقادیر گرادیان ها روی وجوه حجم معیار محاسبه شده ا ند. در پایان نتایج عددی حل جریان لزج حول بال واره ی rae2822 ارائه و با نتایج تجربی مقایسه شده است.

شبیه سازی عددی جریان سیال درون مجراهای داخلی توربوپمپ مستلزم بدست آوردن هندسه های پیچیده ی مجراهای درون توربوپمپ می باشد. در این پژوهش، یک روند برای بدست آوردن هندسه ی سه بعدی و پیچیده ی مجراهای داخلی ماشین های دوار ارائه شده است. مجراهای درون یک توربوپمپ گریزازمرکز دومرحله ای برای نمایش این روند انتخاب شده است. اندازه گیری مجراهای تو در تو با انحناهای شدید در این توربوپمپ توسط ابزارهای معمول امکان پذیر نیست. ترکیبی از روش های اندازه گیری مستقیم و اندازه گیری غیرمستقیم پیشنهاد شده است. روش ارائه شده شامل ساختن الگوهای هندسی، بهره گیری از روش های برازش منحنی و استفاده ی همزمان از نرم افزار های مدل سازی هندسی می باشد. برای ارائه ی مراحل این روش، مجراهای جریان سیال درون توربوپمپ دومرحله ای گریز از مرکز به بخش های مختلفی تقسیم شده است. بخش های مختلف مسیر عبور جریان سیال درون توربوپمپ شامل سه قسمت مجزا و مستقل مجرای ورودی پمپ (هدایت کننده)، مجموعه ی مجراهای میانی (دیفیوزر، روگذر و زیرگذر) و مجرای خروجی پمپ (حلزونی) می باشد. با استفاده از نرم افزار گمبیت، هندسه های مجهول بدست آمده از مجراهای پیچیده ی توربوپمپ با شبکه ی بی سازمان سه بعدی گسسته سازی شده است. جریان لزج، تراکم ناپذیر، دائمی سیال آمین روی شبکه های بی سازمان حل شده و نتایج آن ها به صورت کانتورهای فشار و سرعت ارائه شده است. مقدار هد به دست آمده از شبیه سازی 5/574 متر می باشد. این مقدار با هد بدست آمده برای توربوپمپ با اندازه گیری های تجربی که 5/547 متر می باشد، 9/4 درصد اختلاف دارد. همچنین فشار خروجی به دست آمده از شبیه سازی با فشار خروجی اندازه گیری شده در پالایشگاه فقط 24/4 اختلاف دارد.

جدایش ذخائر از اجسام پرنده یکی از مسائلی است که در زمره ی مسائل با مرز متحرک قرار می گیرد. حل دقیق چنین مسئله ای نیازمند یک روش سریع تولید شبکه ی متحرک با کیفیت بالا در یک ناحیه ی بزرگ محاسباتی می باشد. روشی که بتواند چنین شبکه ای را شبیه سازی نماید از اهمیت ویژه ای در حل جریان سیال آن برخوردار می باشد. در این پایان نامه روشی برای این منظور ارائه شده است. نوع حرکت جسم درون شبکه سقوط آزاد انتخاب شده است. روش تقسیم سلولی با جایگذاری گره به عنوان روش تولید شبکه ی بی سازمان ثابت بیان شده است. در روش ارائه شده از الگوریتم های بهبود کیفیت شبکه که شامل تعویض ضلع و هموارسازی می باشند، استفاده شده است. به منظور کنترل اندازه ی سلو ل ها و ضلع ها، از تابع چشمه خطی استفاده شده است. در ساختمان داده ها، دو ماتریس ذخیره سازی اطلاعات سلول ها و ضلع ها به صورت هم زمان به کار گرفته شده است. استفاده ی هم زمان از دو ساختمان داده ها، سبب کاهش زمان جستجوی اطلاعات در برنامه ی کامپیوتری شبکه می شود. پس از تولید شبکه ی ثابت یک روش به منظور حرکت شبکه های بی سازمان ارائه شده است. روش ارائه شده از حذف و اضافه سازی گره ها استفاده می نماید. الگوریتم حذف گره یک فرایند در بازسازی ساختمان داده ها می باشد. در این روش تنها بخش مجاور به مرز متحرک در طول حرکت تغییر می نماید و نواحی دور از مرز متحرک بدون تغییر باقی می مانند. به منظور حفظ کیفیت سلول های اطراف جسم، یک شبکه ی دو منطقه ای تعریف شده است. این شبکه ی دو منطقه ای با استفاده از الگوریتم های موجود تولید شده است. شبکه ی دو منطقه ای شامل یک منطقه ی متحرک و بدون تغییر و یک منطقه ی تغییرپذیر می باشد. جسم متحرک درون منطقه ی متحرک قرار گرفته و هر دو بر روی منطقه ی تغییرپذیر حرکت می نمایند. روش ارائه شده برای حرکت های با دامنه ی جابجایی زیاد همانند سقوط آزاد مناسب می باشد. شبیه سازی های انجام شده شامل حل جریان دائم سیال لزج، آرام و تراکم ناپذیر در زمان های متوالی حرکت بوده است. حجم محدود به عنوان روش حل انتخاب شده است. برای کوپل سرعت و فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده است. سه بسته ی نرم افزاری با زبان برنامه نویسی فرترن نوشته شده است. این بسته ها شامل تولید شبکه ی بی سازمان ثابت، شبکه ی بی سازمان متحرک و حل جریان آرام می باشند.

در این پژوهش شبیه سازی عددی جریان آشفته ی دو فازی گاز–جامد با استفاده از دیدگاه اویلری– لاگرانژی، مطالعه شده است. با به کارگیری دیدگاه اویلری برای فاز گاز و اعمال روش حجم محدود در گسسته سازی معادلات حاکم، معادلات بقای جرم و مومنتم حل شده است. حرکت فاز ذرات با استفاده از دیدگاه لاگرانژی و با در نظر گرفتن نیروهای پسا، گرانش، برآ و براونی شبیه سازی شده است. بررسی اثر عبور و اثر پیوستگی نشان می دهد که اثر عبور پخش ذرات را کاهش می دهد و اثر پیوستگی در تضاد با فرض ساختارکروی برای یک ادی می باشد. همچنین نتایج بررسی اثر غیر ایزوتروپی آشفتگی بر رسوب ذرات نشان می دهد که فرض ایزوتروپی آشفتگی منجر به تخمین نادرست سرعت رسوب ذرات می شود. بررسی مکانیزم های مختلف پخش ذرات نشان می دهد که به جز نواحی بسیار نزدیک به دیواره، آشفتگی مکانیزم غالب برای پخش ذرات می باشد. اثر برخورد ذرات با دیواره بر رسوب آن ها بررسی شده است. با افزایش ضریب بازگشت دیواره، سرعت رسوب ذرات کاهش یافته است. مطالعه ی جداسازی ذرات با استفاده از مانع در مسیر جریان نشان می دهد که حضور مانع به طور قابل ملاحظه ای نرخ رسوب ذرات 10 میکرونی را افزایش داده است. بررسی اثر رژیم های مختلف انتقال حرارت جابجائی آزاد بر رسوب ذرات در یک محفظه نشان می دهد که ذراتی که در مرکز محفظه قرار می گیرند نسبت به ذرات دیگر دیرتر رسوب می کنند.

در این پایان‏نامه هندسه‏ی پره‏ی یک توربین بادی محور افقی محاسبه شده است. جریان هوای اطراف پره‏های توربین بادی شبیه‏سازی شده است. یک نمونه‏ی آزمایشگاهی با مقیاس کوچکتر از پره‏ی توربین ساخته شده است. روش به کار گرفته شده برای طراحی آیرودینامیک پره بر اساس تئوری اندازه حرکت المان پره می‏باشد. توان خروجی روتور 50 کیلووات و تعداد پره‏های روتور سه پره در نظر گرفته شده است. بالواره‏یnaca 63223 سطح مقطع پره را تشکیل می‏دهد. سرعت جریان آزاد باد 5/7 متر بر ثانیه، چگالی هوا 138/1 کیلوگرم بر مترمکعب و فشار محیط 7/100 کیلوپاسکال شرایط عملکرد توربین بادی می‏باشند. طول پره 86/12 متر و ضریب توان روتور در سرعت طراحی 44/0 به دست آمده است. نمودارهای توزیع وتر و زاویه‏ی پیچش در امتداد پره و همچنین تغییرات ضریب توان و توان تولیدی روتور نسبت به سرعت‏های مختلف جریان باد ارائه شده است. روتور در سرعت طراحی (5/7 متر بر ثانیه) دارای بیشترین ضریب توان می‏باشد. برای حل معادلات حاکم بر جریان هوای حول روتور، فضای اطراف پره توسط شبکه بی‏سازمان چهار وجهی گسسته سازی شده است. با توجه به متناوب بودن جریان اطراف پره‏های روتور، به منظور کاهش حجم محاسبات، فضای محاسباتی به یک سوم کاهش یافته و جریان حول یک پره مورد تحلیل قرار گرفته است. از روش حجم محدود برای تبدیل معادلات حاکم به معادلات جبری استفاده شده است. نتایج حاصل از طراحی به روش تئوری اندازه حرکت المان پره و دینامیک سیالات محاسباتی با هم مقایسه شده‏اند. در پایان با استفاده از مقادیر طول وتر و زاویه‏ی پیچش در هر مقطع، پره‏ای با مقیاس 1/0 پره واقعی ساخته شده است. در ساخت این پره، روشی برای هم‏تراز کردن بالواره‏های کلیه‏ی مقاطع نسبت به نقطه‏ی مبنای آن‏ها ارائه شده است. در این روش برای هر یک از سطوح بالایی و پایینی پره دو قالب جداگانه ساخته شده است. این فرایند شامل ساخت قالب‏های اولیه سطوح بالا و پایین پره از جنس گچ و ساخت قالب‏های ثانویه از جنس فایبرگلاس می‏باشد. با اتصال قالب‏های ثانویه به هم و پر کردن فضای بین آن‏ها، نمونه‏ی پره‏ی نهایی ساخته شده است.

در این پایان نامه هندسه‏ی سه بعدی پره‏های ردیف آخر توربین بخار مدل‏سازی و جریان لزج سیال روی آن‏ها شبیه‏سازی شده است. ابتدا پژوهش‏های مربوط به مدل‏سازی هندسی اجسام جامد با هندسه‏ی مجهول و پیچیده مرور شده است. سپس روش به‏دست آوردن ابعاد هندسی پره‏ی توربین بخار فشار ضعیف بیان گردیده است. پره‏ی توربین بخار فشار ضعیف از لحاظ پیچیدگی هندسی به دو بخش تقسیم بندی شده است. در بخش‏هایی از پره که دارای هندسه‏ای قابل اندازه‏گیری است (ریشه پره)، از ابزار اندازه‏گیری مانند خط‏کش و کولیس به طور مستقیم استفاده شده است. در بخش‏هایی که به علت پیچیدگی و انحنای زیاد پره توربین بخار، امکان اندازه‏گیری مستقیم وجود ندارد، از روش‏های ترکیبی استفاده شده است. روش‏های ترکیبی شامل به کار گیری هم‏زمان ابزارهای اندازه‏گیری و انتقال داده‏ها به نرم‏افزار طراحی به کمک رایانه(cad) بوده است. ابزارهای اندازه‏گیری در این راستا شامل ساخت قالب گچی، مفتول فلزی و به‏ کار گیری پیستوله‏ی ماری بوده است. فرآیند اندازه‏گیری و انتقال داده‏ها به محیط نرم‏افزار طراحی به کمک رایانه، منجر به به‏دست آوردن هندسه‏ی نهایی پره‏ی توربین بخار شده است. در ادامه انواع توربین‏های بخار معرفی و تشریح شده است. ناحیه‏ی محاسباتی ردیف آخر پره‏های توربین بخار نیروگاه رامین، با شبکه‏های بی‏سازمان سه بعدی گسسته‏سازی شده است. این شبکه‏ها در محیط نرم‏افزار گمبیت تولید شده و شامل سلول‏های تتراهدرال می‏باشند. جریان لزج، دائمی، تراکم‏ناپذیر و آشفته بخار آب روی شبکه‏ی بی‏سازمان حل شده است. نتایج حاصل از حل جریان به صورت کانتورهای فشار مطلق، سرعت مطلق، دما و آنتالپی ارائه شده است. این نتایج با داده‏های اسمی از نظر کیفی هم‏خوانی دارند. فشار مطلق به‏دست آمده از شبیه‏سازی عددی kpa1/12 می‏باشد. این مقدار با فشار مطلق موجود در داده‏های اسمی (kpa 7/13)، 11% اختلاف دارد. سرعت مطلق جریان سیال حول پره‏های توربین بررسی شده و نشان داده شده است که سرعت مطلق جریان در طول این مرحله‏ی توربین بخار کاهش یافته است.

در این پایان نامه، جریان سیال درون یک توربوپمپ صنعتی گریز از مرکز دو مرحله ای بررسی شده است. مراحل دینامیک سیالات محاسباتی برای حل معادلات حاکم بر جریان سیال آشفته و تراکم ناپذیر درون مجراهای این توربوپمپ انجام شده است. مجراهای درون این ماشین شامل هدایت کننده، پروانه اول، مجموعه مجراهای میانی، پروانه دوم، جمع کننده دوحلزونی و دیفیوزر خروجی توربوپمپ بوده است. مدل هندسی هر یک از این اجزا با استفاده از نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر تولید شده است. سپس مدل های هندسی اجزای متعدد ثابت و متحرک با به کارگیری روش برهم نهش به هم متصل شده اند. مدل هندسی یکپارچه (متصل شده) با شبکه ی بی سازمان سه بعدی با سلول های تتراهدرال (چهار وجهی) گسسته سازی شده است. روش چارچوب مرجع چندگانه برای برهم کنش قسمت های متحرک و ثابت به کار گرفته شده است. معادلات ناویر- استوکس میانگین گیری شده رینولدز برای سیال دی اتانول آمین حل شده اند. این کار در محیط نرم افزار تجاری دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از روش حجم محدود صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی جریان در دبی (gpm)1017 و سرعت دورانی (rpm)3138 با نتایج تجربی شرکت پالایش گاز بیدبلند جهت بررسی صحت آن ها مقایسه شده است. در ادامه رفتار جریان در دبی (gpm)1130 و دور (rpm)3000 به صورت گسترده مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل شده به صورت توزیع فشار مطلق، توزیع سرعت، بردارهای سرعت و رسم خطوط جریان در صفحات میانی هر یک از اجزای توربوپمپ ارائه شده است. در انتها با استفاده از نتایج حل جریان در طیفی از دبی ها و دورهای مختلف منحنی های مشخصه توربوپمپ رسم شده است.

در این پژوهش تولید شبکه‏ی بی‏سازمان تطبیقی با حل جریان غیرلزج صورت گرفته است. هدف نهایی، تدوین و ترکیب خودکار دو بسته‏ی نرم‏افزاری تولید شبکه و حل جریان می‏باشد. تولید شبکه‏ی بی‏سازمان با یک الگوریتم سریع انجام شده است. این الگوریتم با یک شبکه‏ی درشت ورودی آغاز می‏شود. ریزسازی شبکه‏ی بی‏سازمان مثلثی، بر اساس ترکیبی از جایگذاری گره و تقسیم سلول صورت گرفته است. برای افزایش کیفیت سلول‏ها از الگوریتم‏های تعویض ضلع و هموارسازی استفاده شده است. برای کنترل ابعاد سلول‏ها در نواحی مختلف میدان محاسباتی، از توابع چشمه بهره‏گیری شده است. جهت مدل‏سازی هندسه‏ی مورد نظر گره‏های جایگذاری شده بر سطح هندسه‏ی اولیه، به سمت هندسه‏ی نهایی جابجا شده‏اند. تولید شبکه‏ی بی‏سازمان مثلثی حول مقاطع بیضی، استوانه و بالواره‏ی naca0012 انجام گرفته است. معادلات اویلر به عنوان معادلات حاکم بر جریان غیرلزج، به روش حجم محدود گسسته‏سازی و حل شده‏اند. مقادیر متغیرهای جریان در بعد زمان به روش پله زمانی رانج-کوتا به روزرسانی شده‏اند. به منظور کنترل نوسانات حل، جملات اتلاف مصنوعی به معادلات اویلر اضافه شده‏اند. شرایط مرزی دیوار و دوردست برای جریان غیرلزج اعمال شده‏اند. شبکه‏ی بی‏سازمان تطبیقی به دو روش جایگذاری مجدد گره و جابجایی گره‏ها تولید شده است. در پروژه‏ی حاضر ترکیب این دو روش به عنوان یک روش جدید معرفی شده است. قاعده‏ی توزیع یکسان، جهت بررسی تطابق ابعاد سلول‏ها و تغییرات جریان مورد استفاده قرار گرفته است. در روش جایگذاری مجدد گره نشانه‏گذاری سلول‏ها با استفاده از تابع بحرانی و حسگر حساس به تغییرات فشار انجام شده است. به کمک اپراتور لاپلاسین اصلاح شده، جابجایی گره‏ها صورت پذیرفته است. هر مرحله از روش ترکیبی در دو گام انجام می‏شود. گام اول جایگذاری مجدد گره و گام دوم اعمال الگوریتم جابجایی گره‏ها بر شبکه‏ی تولید شده در گام اول می‏باشد. حل جریان‏های گذر صوتی بر روی شبکه‏های بی‏سازمان ثابت و تطبیقی، حول مقطع استوانه و بالواره‏ی متقارن انجام گرفته است. نتایج حل تطبیقی، شناسایی پدیده‏ی شوک را با کیفیت قابل ملاحظه‏ای نشان داده‏اند. روش ارائه شده در پژوهش حاضر کاهش هزینه‏ی محاسبات نسبت به سایر روش‏های حل تطبیقی را نشان داده است.

در این پژوهش جریان دوفازی بخار-قطره در ردیف آخر توربین بخار بررسی شده است. پس از انبساط جریان بخار در ردیف آخر توربین بخار زمینه تشکیل قطره‏های ریز آب بر اساس فرایند جوانه‏زنی همگن فراهم می‏شود. ردیف آخر توربین بخار مورد بررسی شامل 46 پره‏‏ی ثابت و 96 پره‏ی متحرک است. مدل هندسی پره‏ی ثابت با استفاده از اندازه‏گیری تجربی و مدل هندسی پره‏ی متحرک با استفاده از اسکن لیزری تهیه شده است. مدل هندسی نهایی، توسط شبکه با‏سازمان سه‏بعدی با سلول‏های هگزاهدرال گسسته‏سازی شده است. فرایند جوانه‏زنی همگن و معادلات حاکم بر جریان دوفاز بخار-قطره بر مدل یک پره‏ی دوبعدی آزمایشگاهی اعمال شده و نتایج حاصل از شبیه‏سازی با نتایج آزمایشگاهی از سازگاری مناسب برخوردار است. پس از اطمینان از صحت روش حل عددی، شبیه‏سازی جریان دوفازی در ردیف آخر توربین شامل پره‏های ثابت و متحرک با در نظرگرفتن یک شبکه‏ی لغزشی در فصل مشترک پره‏های ثابت و متحرک در بار‏های 100 و 50 درصد انجام شده است. نتایج شبیه‏سازی جریان در ردیف آخر توربین بخار با نتایج تجربی نیروگاه رامین اهواز مقایسه شده و همخوانی مناسب به‏دست آمده است. نتایج حاصل به‏صورت توزیع فشار کل و استاتیک، آنتالپی کل و استاتیک، توزیع سرعت، کسر جرمی رطوبت و بازده ارائه شده و مشاهده می‏شود که نرخ تشکیل رطوبت در نزدیکی لبه‏های فرار پره ‏ثابت و متحرک در سمت مکش بیشترین مقدار را داراست. در انتها اثر بار توربین بر روی بازده نشان داده شده و مشاهده می‏شود که با کاهش بار بازده طبقه کاهش می‏یابد.

این پایان نامه به بررسی و تحلیل عددی میکرو پمپ الکتروهیدرودینامیکی می پردازد.این نوع میکروپمپ از یک میکروکانال تشکیل شده است که در طول آن الکترودها قرار دارند. با باردار شدن الکترودها و ایجاد میدان الکتریکی، سیال باردار می شود و بر اثر نیروی واردشده از سوی میدان الکتریکی حرکت می کند. با توجه به ابعاد کوچک این نوع میکروپمپ و روند ساخت پیچیده آن، شبیه سازی عددی و بررسی شرایط بهینه و مناسب این میکروپمپ قبل از ساخت از ضروریات اجتناب ناپذیر است.از سوی دیگر، به خاطر کوپل شدن معادلات جریان سیال و معادلات الکتریکی در این میکروپمپ، تحلیل عددی آن با مشکلات و پیچیدگی هایی همراه است. با توجه به این مسئله، در این پایان نامه یک الگوریتم عددی برای تحلیل این نوع میکروپمپ ها پیشنهاد شده است. سپس با مقایسه نتایج این مدل سازی با نتایج حاصل از میکروپمپ های ساخته شده که در منابع مختلف اطلاعات آن ها موجود است، صحت الگوریتم پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، این میکروپمپ در شرایط فیزیکی و هندسی مختلف مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج آن با یکدیگر مقایسه شده است. از جمله پارامترهای مورد بررسی، می توان به ولتاژ اعمال شده بر الکترودها اشاره کرد. با تغییر این کمیت فشار و سرعت سیال تغییر می کند. با توجه به این مسئله، محاسبه مقدار دبی در ولتاژهای مختلف در موارد استفاده مانند تزریق دارو و آزمایشگاه کوچک بر روی میکروچیپ کاربرد زیادی دارد. همچنین نتایج نشان می دهد که، با تغییر فاصله الکترودها و یا تغییر فاصله مرحله های این نوع میکروپمپ، می توان سرعت و فشار سیال را کنترل کرده و در صورت نیاز، فاصله بهینه برای این متغیرها هندسی را محاسبه کرد. نتایج نشان می دهد که، با افزایش ولتاژ، کاهش فاصله الکترودها و افزایش ارتفاع الکترودها، فشار سیال افزایش می یابد.

در این تحقیق جریان درون دیفیوزر و حول پره‏های فن برج خنک‏کن تر مکانیکی در نیروگاه بخار رامین بررسی شده است. برج خنک‏کن تر از قسمت‏های مختلف تشکیل شده است. طراحی مناسب این بخش‏ها سبب افزایش کارایی برج خنک‏کن و متعاقب آن افزایش بازده نیروگاه می‏شود. در این پروژه، جریان در قسمت دیفیوزر و فن برج خنک‏کن نیروگاه شبیه‏سازی شده است. بهینه‏سازی پره‏های فن برج خنک‏کن با استفاده از نتایج حل جریان صورت گرفته است. مدل هندسی فن و دیفیوزر توسط نرم‏افزارهای طراحی به کمک رایانه تهیه شده و به طور مناسب به نرم‏افزار تولید شبکه انتقال یافته است. پس از آماده سازی هندسه برای تولید شبکه، فضای محاسباتی توسط سلول‏های ‏چهاروجهی (تتراهدرال) گسسته شده است. به علت پیچیدگی هندسه‏ی فن، برای تولید شبکه با اعوجاج کمتر از 5% تلاش بسیاری صورت گرفته است. برای برهم کنش قسمت‏‏های متحرک و ثابت از روش چارچوب مرجع استفاده شده است. در نهایت با استفاده از روش‏های دینامیک سیالات محاسباتی در حالت چارچوب مرجع متحرک و وجود آشفتگی، حل جریان حول فن و درون دیفیوزر انجام شده است‏. نمودارهای توزیع فشار و توزیع سرعت حول فن ارائه شده است. دبی خروجی در زوایای حمله 13، 14و 15 درجه بررسی شده است. نتایج نشان می‏دهد که بیشترین دبی خروجی از دیفیوزر در زاویه‏ی 15 درجه رخ می‏دهد.

در این پایان‏نامه به مدل‏سازی هندسی و شبیه‏سازی جریان سیال درون یک پمپ گریز از مرکز بگمن پرداخته شده است. مجراهای درون این پمپ شامل پروانه و حلزونی می‏باشند. مدل هندسی هر یک از این اجزا با استفاده از نرم‏افزار طراحی به کمک کامپیوتر تولید شده است. سپس مدل‏های هندسی تولید شده‏ی بخش‏های ثابت و متحرک با به‏کارگیری روش برهم‏نهش به یکدیگر متصل شده‏اند. برای تولید شبکه محاسباتی مدل هندسی یکپارچه، از شبکه بی‏سازمان تتراهدرال (چهاروجهی) استفاده شده است. روش چهارچوب مرجع چندگانه برای حل معادلات حاکم بر جریان در بخش‎های مختلف متحرک و ثابت به کار گرفته شده است. معادلات حاکم برای سیال آب در محیط نرم‏افزار تجاری دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از روش حجم محدود، گسسته‏سازی و حل شده‏اند. نتایج شبیه‏سازی عددی جریان در دبی 320 مترمکعب بر ساعت و سرعت دورانی 2980 دور بر دقیقه به صورت توزیع سرعت و فشار در بخش‏های مختلف پمپ آورده شده‏اند. بردارهای سرعت در بخش‏های مختلف پمپ نشان داده شده و همچنین به بررسی رفتار گردابه‏ای جریان پرداخته شده است. با شبیه‏سازی جریان در پمپ گریز از مرکز در دبی‏های 50، 100، 150، 200، 250، 300، 320، 350، 400 و 450 متر مکعب بر ساعت و دور 2980 دور بر دقیقه نمودارهای مشخصه بدست آمده‏اند. چگونگی بدست آوردن نمودارهای مشخصه برای سه نرخ جریانی 250، 350 و 450 بیان شده‏اند. توزیع فشار مطلق در کل پمپ و صفحه خروجی نسبت به کل پمپ، همچنین توزیع سرعت در صفحه میانی پمپ، برای این سه دبی آورده شده است. برای هر یک از این دبی‏ها نقاط عملکردی بدست آمده برای نمودارهای هد-دبی، توان-دبی و راندمان-دبی آورده شده است. در انتها نمودارهای هد-دبی، توان-دبی و راندمان دبی با نتایج موجود آزمایشگاهی مقایسه شده‏اند.

از دینامیک سیالات محاسباتی برای شبیهسازی جریان در اجسام با هندسه ی پیچیده استفاده میشود. هدف تحقیق حاضر نشان دادن فرآیند مدلسازی هندسی و شبیه سازی جریان در یک جسم با هندسه ی پیچیده است. برای دستیابی به این هدف یک توربین با جریان ورودی شعاعی در نظر گرفته شده است. محفظه توربین دارای دو ورودی نامتقارن بوده و روتور آن دوازده پره دارد. مدل سازی هندسی این ماشین دوار با استفاده همزمان از ابزارهای اندازه گیری و نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر انجام شد. ابزارهای استفاده شده برای اندازه گیری شامل کولیس و کمان سنج است. از نرم افزار سالیدورکس برای ثبت داده های اندازه گیری شده و برازش مرزهای مسیر جریان استفاده شد. برای ایجاد فضای محاسباتی مناسب، به دلیل پیچیده بودن هندسه مسیر عبور سیال، از شبکه بی سازمان استفاده شده است. هندسه ی سه بعدی مجراهای مدل شده به نرم افزار تولید شبکه گمبیت منتقل و با شبکه بی سازمان چهاروجهی فضای محاسباتی گسسته سازی شد. در این تحقیق روش حجم محدود به منظور شبیه سازی و حل عددی جریان لزج تراکم پذیر دائمی سه بعدی درون مجراهای توربین انتخاب گردید. از مدل آشفتگی کی- امگااستاندارد که اثرات تراکم پذیری را در نظر می گیرد برای تحلیل سه بعدی جریان استفاده شد. به دلیل وجود ناحیه های ساکن و دوار از روش دستگاه مختصات چندگانه برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان استفاده می شود. روی دیواره ها شرط عدم لغزش و در مقطع ورودی توربین فشار و دما معلوم فرض شده است. نتایج شبیه سازی به صورت توزیع سرعت، دمای کل و فشار کل ارائه شده است. همچنین نمودارهای نرخ دبی جرمی، بازده هم انتروپی، گشتاور خروجی روتور و کار مخصوص سیال روی روتور به عنوان نمودارهای مشخصه توربین ارائه شده اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت دورانی روتور در فشار ورودی ثابت، نرخ دبی جرمی کاهش می یابد و بازده هم انتروپی تا نقطه طرح افزایش اما بعد از آن کاهش می یابد.

در این تحقیق تاثیر جزر و مد رودخانه‏ی بهمنشیر بر مکش ایستگاه پمپاژ آب بررسی شده است. جزر و مد رودخانه بهمنشیر و تاثیر آن بر دبی مکش آب و مقدار هوا در سیستم انتقال آب رودخانه مورد مطالعه قرار گرفته است. پدیده جزر و مد و عوامل ایجاد این پدیده تشریح شده است. سپس، به بررسی فیزیکی و روش های تحلیل و پیش بینی جریان های جزر و مدی پرداخته شده است. ابزارها و روش‏های اندازه‏گیری جزر و مد معرفی شده است. تحلیل‏ها‏ بر روی داده‏های جزر و مدی رودخانه‏ی بهمنشیر، در روزهای اول و دوم اردیبهشت ماه انجام شده و معادله‏ی حاکم به صورت منحنی کسینوسی به دست آمده است. تحلیل جزر و مدی در بازه‏ی یک‏ساله‏ی??-?? انجام شده و حد بالا و پایین آب در این بازه‏ی زمانی به دست آمده است. نتایج نشان می‏دهد که بیشترین نوسان ارتفاع آب رودخانه در? ماهه‏ی اول سال رخ می‏دهد. سپس، به شبیه‏سازی جریان در نمونه‏ی سیستم انتقال آب در سرعت‏های مختلف جریان رودخانه پرداخته شده و مقدار دبی آب و هوای مکش شده به دست آمده است. نتایج نشان می‏دهد که مقدار دبی مکش آب به طور خطی با نوسان ارتفاع آب تغییر می‏کند و با افزایش سرعت جریان سطحی افزایش می‏یابد. مقدار مکش هوا نیز با افزایش سرعت جریان افزایش می‏یابد. سپس به بررسی اثر تغییر مکان قرارگیری لوله‏ی مکش، افزایش تعداد لوله‏های مکش و تغییر مدل آشفتگی بر نتایج پرداخته شده است. مکان وقوع گردابه‏های زیر سطحی و سطح آزاد در استخر مکش مورد مطالعه قرار گرفته و دبی آب و مقدار هوای مکش شده در تمام حالت ها با یکدیگر مقایسه شده است. شبیه‏سازی جریان در سیستم انتقال آب رودخانه‏ی بهمنشیر واقع در ایستگاه‏ شهید باوی آبادان انجام شده است. با استفاده از روش های هندسی و وسایل اندازه گیری ساده ابعاد لوله ها، فلنج ها، زانویی و فیلتر متصل به دهانه لوله مکش به‏دست آمده است. بخش های مختلف سیستم انتقال آب از رودخانه تا ورودی پمپ به وسیله نرم افزارهای طراحی به کمک رایانه، مدل سازی و شبکه محاسباتی در این سیستم تولید شده است. نتایج نشان می‏دهد که در این حالت نسبت به حالت‏های قبلی، مقدارمکش هوا و تعداد گردابه‏های تولید شده در میدان جریان، افزایش و دبی مکش آب از رودخانه کاهش قابل ملاحظه‏ای داشته است.

در این پژوهش، روشی برای تولید خودکار شبکه ی بی سازمان ترکیبی ارائه شده است. ابتدا هندسه ی جسم و محدوده ی ناحیه ی محاسباتی به صورت مجموعه ای از نقاط گسسته، به عنوان ورودی به برنامه‏ ی تولید شبکه داده می شود. به ‏کمک روش پیشروی جبری، سلول های چهار وجهی در ناحیه ی لایه مرزی تولید می شود. با به کارگیری روش های هموارسازی از تولید سلول هایی با مساحت منفی، در نواحی دارای زاویه ی مقعر جلوگیری شده است. بقیه‏ ی ناحیه ی محاسباتی به وسیله ی سلول های مثلثی پوشیده می شود. تولید شبکه ی بی سازمان مثلثی بر اساس ترکیبی از روش جایگذاری گره و تقسیم سلول صورت گرفته است. کیفیت سلول ها توسط الگوریتم های تعویض ضلع و هموارسازی افزایش یافته است. تابع خطی چشمه، به عنوان ابزاری جهت کنترل توزیع مساحت سلول ها بکار گرفته شده است. ویژگی روش حاضر، تولید خودکار شبکه ی لایه مرزی و ناحیه ی اطراف آن می باشد. جریان دوبعدی، دائم، لزج، تراکم ناپذیر و بدون انتقال حرارت در حالت آرام و آشفته تحلیل شده است. به عنوان نمونه ی اولیه، تولید شبکه و حل جریان حول مقطع استوانه صورت گرفته است. برای این منظور معادلات ناویر - استوکس به صورت بی سازمان به روش حجم محدود گسسته شده اند. جمله ی نفوذ و جابجایی به ترتیب به صورت اختلاف مرکزی و طرح اختلاف بالا دست گسسته شده اند. با به کارگیری از روش ذخیره سازی هم مکان، کلیه ی اطلاعات جریان در مراکز سلول ذخیره شده اند. از جمله ی پراکندگی افزوده در محاسبه ی سرعت های مرزی استفاده شده است. فرآیند حل جریان با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام شده است. برای مدل سازی اثر آشفتگی، از مدل آشفتگی بالدوین لوماکس استفاده شده است. در نهایت، مراحل تولید شبکه و حل جریان سیال به کمک زبان برنامه نویسی فرترن به دو بسته ی نرم افزاری توسعه یافته است. از این دو بسته ی نرم افزاری برای تولید شبکه ی ترکیبی و حل جریان سیال حول مقطع استوانه و بدنه ی یک مدل زیردریایی دارپا استفاده شده است. نتایج بدست آمده از حل جریان با نتایج تجربی موجود در قالب منحنی های ضرایب فشار و اصطکاک سطحی در راستای طول مدل زیردریایی، مقایسه و ارائه شده است.

تحلیل جریان گل‏ آلود در حوضچه‏ های ته‏ نشینی تصفیه آب از اهمیت خاصی برخوردار است. در پایان‏ نامه حاضر چگونگی انتشار، تغییرات سرعت و تغییرات غلظت جریان گل آلود در یک هندسه نمونه بررسی شده است. جریان گل آلود با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت شبیه سازی شده است. شبیه سازی ها به صورت دوفازی و ناپایا انجام گرفته است. شبیه سازی جریان گل آلود با استفاده از سه مدل چندفازی شامل مدل های مخلوط، اویلری و حجم سیال، به صورت دانه ای و غیردانه ای انجام شده است. در این شبیه سازی ها تأثیر عوامل مختلف همچون سرعت جریان ورودی به حوضچه، چگالی جریان ورودی به حوضچه و اندازه ذرات موجود در جریان گل آلود، بر نحوه انتشار جریان و تغییرات سرعت و غلظت بررسی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی ها با نتایج تجربی مقایسه شده است. انطباق نیم رخ های سرعت و غلظت حاصل از شبیه سازی ها با نتایج تجربی، قابلیت مدل های چندفازی مذکور را برای شبیه سازی جریان گل آلود تأیید می کند.

در این پژوهش تولید شبکه بی سازمان همراه با حل جریان تراکم ناپذیر حول بالواره چهار المانه صورت گرفته است. تولید شبکه بی سازمان با یک شبکه اولیه ورودی درشت آغاز شده است. دو ماتریس اتصالات جهت ذخیره‏سازی اطلاعات سلول‏ها و ضلع‏ها به کار گرفته شده است. استفاده همزمان از دو ماتریس اتصالات باعث شده است، زمان لازم برای جستجوی اطلاعات در نرم افزار تولید شبکه کاهش یابد. با استفاده از جایگذاری گره و تقسیم سلول ریز‏سازی شبکه اولیه انجام گرفته است. برای بهبود کیفیت شبکه، الگوریتم‏های تعویض ضلع و هموار‏سازی به کار رفته است. به منظور توزیع مناسب و دلخواه سلول‏ها، توابع چشمه خطی و نقطه‏ای اعمال شده است. مدل‏سازی هندسی با جابجایی مختصات گره‏های مرزی، برای رسیدن به هندسه مورد نظر انجام گرفته است. مدل سازی هندسه مورد نظر در حین فرآیند ریزسازی شبکه انجام می شود. کیفیت شبکه تولید شده با دو معیار پراکندگی زوایای سلول‏ها و نسبت ظاهری سلول‏ها سنجیده شده است. تولید شبکه خودکار، توزیع مناسب سلول‏ها و کیفیت بالای شبکه از خواص الگوریتم به کار گرفته شده می‏باشد. الگوریتم حاضر، قابلیت تولید شبکه حول اجسام هندسی پیچیده را دارا می‏باشد. حل جریان تراکم ناپذیر با روش حجم محدود مبنا سلول انجام گرفته است. ذخیره سازی هم مکان جهت ثبت اطلاعات جریان به کار رفته است. جمله نفوذ و جابجایی به ترتیب با تفاضل مرکزی و بالادست گسسته شده اند. سرعت سطوح سلول ها با میانیابی سرعت مرکزی سلول ها و اضافه کردن جمله پراکندگی افزوده محاسبه شده است. مدل آشفتگی یک معادله ای اسپالارت – آلماراس برای مدل سازی آشفتگی جریان به کار رفته است. الگوریتم سیمپل برای حل معادلات گسسته شده، استفاده شده است. ضرایب مادون رهایی جهت جلوگیری از واگرایی حل جریان استفاده شده اند. هدف نهایی این پژوهش، تولید دو بسته نرم افزاری تولید شبکه بی سازمان مثلثی و حل جریان تراکم ناپذیر در حالت دائم، به زبان برنامه نویسی فرترن می باشد. شبکه بی سازمان مثلثی حول بالواره چهار المانه تولید شده است. جریان تراکم ناپذیر حول بالواره چهار المانه حل شده است. نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است.

پیش گرمکن دوار یکی از اجزای مهم در نیروگاه بخار برای افزایش راندمان حرارتی است. اصول کار این سیستم بر مبنای انتقال انرژی گازهای خروجی به هوای ورودی بویلر می باشد که این کار توسط ماتریس صفحات فشرده دوار صورت می‏گیرد. با توجه به ابعاد کوچک و میلیمتری فواصل مابین صفحات موجدار و ابعاد چند متری مبدل دوار برای مدلسازی پیش گرمکن، فضای مبدل به عنوان یک محیط متخلخل در نظر گرفته می‏شود. بدین طریق با کاهش هزینه محاسباتی امکان دست‏یابی به یک دید کلی از توزیع دما در مبدل حاصل می‏گردد که پیشتر به این صورت انجام نشده است. شبیه‏سازی عملکرد پیش گرمکن با استفاده از معادلات پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی برای فضای متخلخل در مبدل صورت گرفته و تاثیر متغیرهایی چون سرعت چرخش ماتریس، دبی عبوری، ابعاد هندسی، جنس ماتریس و دما‏های ورودی بر عملکرد پیش گرمکن بررسی شده است. همچنین اثرات پدیده نشتی در پیش گرمکن دوار که نقش مهمی در کاهش کارآیی دارد، مورد بررسی قرار گرفته و انواع مختلف نشتی شعاعی، محوری و محیطی شبیه‏سازی شده است. نتایج شبیه‏سازی نشان می‏دهد که سرعت چرخش تا حد معینی سبب افزایش کارائی شده ولی بعد از آن تاثیر نامحسوسی دارد. همچنین مشخص شد که نشتی شعاعی بیشترین نقش را در کاهش راندمان پیش گرمکن دارد. شبیه‏سازی درحالت وجود نشتی نشان می‏دهد که نتایج بدست آمده با مقادیر اندازه‏گیری شده در نیروگاه بخار رامین از دقت قابل قبولی برخوردار است.

هدف این تحقیق نشان دادن فرایند مدل سازی هندسی و شبیه سازی جریان درون یک جسم با هندسه پیچیده است. برای دست یابی به این هدف مدل هندسی پوسته و پروانه کمپرسور گریز از مرکز در نظر گرفته شده است. مدل هندسی با اندازه گیری ابعاد با استفاده از وسایل اندازه گیری مستقیم مانند کولیس و کمان سنج و استفاده هم زمان از نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر و برازش منحنی بدست آمده است. از نرم افزار سالیدورکس برای ثبت داده‎های اندازه‎گیری شده و برازش مرزهای مسیر جریان استفاده شده است.برای ایجاد فضای محاسباتی مناسب، به دلیل هندسه پیچیده و انحنادار کمپرسور، از شبکه بی‏سازمان و ترکیبی برای گسسته سازی ناحیه محاسباتی استفاده شده است. کل ناحیه محاسباتی شامل 787325 سلول بی سازمان تتراهدرال و پیرمید می باشد. برای حل معادلات ناویراستوکس، جریان درون کمپرسور گریز از مرکز با جزییات کامل جریان بین پره‎ها، دیفیوزر و محفظه حلزونی شبیه‎سازی عددی شده است. روش حجم محدود به منظور شبیه سازی و حل عددی جریان تراکم پذیر، دائمی و سه بعدی درون مجراهای کمپرسور انتخاب شده است. از مدل آشفتگیsst, که اثرات تراکم پذیری را درنظر می گیرد برای تحلیل سه بعدی جریان استفاده شده است. در شبیه‎سازی مناطق دوار روش پایا- نیمه‎پایای دستگاه مختصات دوار چندگانه بکار گرفته شده است. جریان برای سه دور مختلف روتور حل شده و منحنی عملکردی سیستم و خط سرج کمپرسور تعیین شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‎سازی جریان درون کمپرسور برای دو حالت پروانه، شامل پره جداکننده و بدون پره جداکننده نشان دهنده کاهش نسبت افزایش فشار و بازده در کمپرسور بدون پره جداکننده می‎باشد. نتایج بر وجود جریانات ثانویه و برگشتی بین پره‎ها دلالت می‎کند. همچنین شکل محفظه حلزونی و محل زبانه آن تأثیر زیادی بر مقدار افزایش فشار کمپرسور داشته و باعث اغتشاشاتی در جریان خروجی از پره‎ها می‎شود.

در این مطالعه، جریان لایه مرزی بر روی پره های توربین بادی و نحوه رخ دادن جدایش بر روی پره، به شکل سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل لایه مرزی سه بعدی و تعیین نقاط جدایش بر روی پره، ابتدا معادلات ناویر استوکس برای جریان تراکم ناپذیر بر روی یک پره چرخان به دست آمده است. سپس، با تفکیک میدان جریان به دو ناحیه لزج و غیر لزج، معادلات حاکم بر میدان لزج استخراج شده اند. پس از آن، با انتگرال گیری از معادلات به دست آمده، معادلات انتگرال مومنتوم شعاعی و وتری برای یک پره چرخان تدوین شده است. برای حل معادلات انتگرالی مومنتوم، کمیت های انتگرالی در لایه مرزی سه بعدی تعریف شده و پروفیل های سرعت در جریان آرام و آشفته حدس زده شده است. سپس، با استفاده از حل میدان غیر لزج و پروفیل های سرعت و جداسازی جملات مشتقی، معادلات انتگرال مومنتوم به شکل عددی حل شده اند. در نهایت، ابزاری برای تحلیل لایه مرزی و تعیین نقاط جدایش در سرعت های چرخش و باد متفاوت به دست آمده است. با محاسبه کمیت های انتگرالی و نقاط جدایش، مشخصه های هندسی موثر بر روی نقاط جدایش و ساختار واماندگی مشخص شده اند. نتایج نشان می‏دهند که سرعت چرخش، سرعت باد، نسبت منظری و موقعیت شعاعی، چهار عامل تأثیرگذار در نحوه ایجاد جدایش هستند و با کنترل آنها می‏توان، جدایش و واماندگی را به تأخیر انداخت. ناحیه نزدیک به ریشه به شدت تحت تأثیر اثرات چرخش است. مکش گریز از مرکز حاصل از چرخش، به خصوص در نواحی نزدیک به ریشه، موجب کاهش ضخامت لایه مرزی و به تعویق افتادن جدایش و افزایش ضرایب آیرودینامیکی پره می شوند. با استفاده از این چهار عامل تاثیر گذار به دست آمده، مدلی جدید برای محاسبه ضرایب آیرودینامیکی بر روی پره های چرخان ارائه شده است. با استفاده از مدل جدید ارائه شده و چهار مدل تاخیر واماندگی دیگر، ضرایب آیرودینامیکی بر روی پره های توربین محاسبه شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده دقت بالای مدل ارائه شده و مدل اسنل نسبت به دیگر مدل ها است.

در تحقیق حاضر مدل سازی هندسی، تولید شبکه ی محاسباتی و شبیه سازی جریان در واحد بیرونی یک کولر گازی دوتکه انجام گرفته است. مدل سازی هندسی با اندازه گیری ابعاد با وسایل اندازه گیری مانند کولیس، کمان سنج، ریزسنج و استفاده ی هم زمان از نرم افزار طراحی به کمک کامپیوتر سالیدورکس صورت گرفته است. برای گسسته سازی ناحیه ی محاسباتی از سلول های بی سازمان چهاروجهی استفاده شده است. در این تحقیق به بررسی تأثیر رطوبت موجود در هوا بر روی نرخ جریان عبوری از واحد بیرونی کولر گازی پرداخته شده است. از دیگر هدف ها بررسی میزان افت دبی عبوری از واحد به واسطه ی انسداد چگالنده می باشد. برای شبیه سازی جریان عبوری از چگالنده از فرض محیط متخلخل برای چگالنده استفاده شده است. از طرف دیگر با بررسی خطوط جریان اطراف فن، عرض طوقه ی دهانه ی خروجی برای افزایش نرخ جریان، اصلاح شده است. نتیجه ها نشان می دهد که به واسطه ی حضور رطوبت موجود در هوا، بیشینه ی کاهش نرخ جریان جرمی در حالتی که رطوبت حداکثر است، برابر با 4/17 درصد می باشد. تأثیر گرفتگی فضای بین پره های چگالنده بر افت دبی در چهار حالت متفاوت با اندازه ی سطح یکسان مورد بررسی قرار گرفته است. هر کدام از این چهار حالت، با چهار اندازه ی مساحت متفاوت بررسی شده است. نتیجه ها نشان داد که برای یک سطح یکسان، افت دبی در حالتی که گرفتگی به صورت نواری افقی، میانه ی چگالنده را مسدود کند بیشینه خواهد بود. با توجه به جریان برگشتی و گردابه های مشاهده شده در نوک فن در حالت طراحی می توان با از بین بردن این نوع از جریان ها نرخ جریان عبوری از واحد بیرونی کولر گازی را افزایش داد. با افزایش عرض طوقه از حالت طراحی 3/5 سانتی متر به 5/5 و 7 سانتی متر برای از بین بردن جریان های برگشتی و گردابه ها، نرخ جریان جرمی خروجی نیز به اندازه ی 3/25 و 5/76 درصد افزایش یافته است.

در این پژوهش، پروانه ی محوری درون واحد بیرونی کولر گازی دو تکه مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل‏سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی واحد بیرونی می‏باشد. مدل‏سازی هندسی با نرم‏افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (cad) صورت گرفته است. سپس، ناحیه محاسباتی ایجادشده به نرم‏افزار تولید شبکه انتقال یافته است. شبکه‏ای متراکم درون هندسه پیچیده پروانه محوری تولید شده است. تولید شبکه بر اساس اعمال توابع اندازه کارآمد به منظور ریزسازی شبکه حول پره‏ها و پیشگیری از تراکم بیش از حد شبکه در سایر نواحی می‏باشد. فضای محاسباتی با سلول‏های بی‏سازمان تتراهدرال گسسته شده است. با تعیین شرایط مرزی و چارچوب مرجع چرخان به حل جریان پرداخته شده است. به منظور شبیه‏سازی جریان آشفته درون فن از مدل آشفتگی k-? تحقق‏پذیر استفاده شده است. نتایج حل جریان به صورت توزیع فشار، توزیع سرعت و نمایش خطوط جریان در مقاطع مختلف ارایه شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی برای واحد بیرونی با گریل دایروی نشان داد که اختلاف نرخ جریان خروجی به طور متوسط در سه دور بالای فن، 657/8 % است. پس از اعتبارسنجی، شبیه سازی ها برای واحد بیرونی با گریل مربعی و گریل با پره های راهنمای خروجی صورت گرفت. برای مقایسه عملکرد گریل ها، دو پارامتر عملکرد آیرودینامیک بی بعد و میزان پرتاب باد توسط فن بررسی شدند. در سرعت دورانی یکسان، از لحاظ پارامتر اول، گریل نوع سوم بهترین عملکرد را دارا بوده و اختلاف دبی خروجی این گریل با حالت بدون گریل برابر با 45/2 % است. از لحاظ پارامتر دوم، گریل دایروی بهترین عملکرد را داشته و اختلاف پرتاب باد آن با حالت بدون گریل، 33/53 % می باشد

در این پژوهش یک فن گریز از مرکز مینیاتوری رایانه کیفی به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی درون فن می‏باشد. مدل سازی هندسی با نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر (cad) صورت گرفته است. سپس، ناحیه محاسباتی ایجاد شده به نرم افزار تولید شبکه انتقال یافته است. شبکه‏ای متراکم درون هندسه پیچیده فن گریز از مرکز تولید شده است. تولید شبکه بر اساس اعمال توابع اندازه کارآمد به‏منظور ریزسازی شبکه حول پره‏ها و پیش‏گیری از تراکم بیش از حد شبکه در سایر نواحی می‏باشد. فضای محاسباتی با سلول های بی سازمان تتراهدرال گسسته شده است. با تعیین شرایط مرزی و چارچوب مرجع چرخان به حل جریان پرداخته شده است. شبیه سازی جریان آشفته درون فن از مدل آشفتگی k-? تحقق پذیر به همراه روش رفتار دیواره پیشرفته بهره برده است. نتایج حل جریان به صورت توزیع فشار، توزیع سرعت و نمایش خطوط جریان در مقاطع مختلف درون فن ارائه شده است. پس از شبیه سازی جریان و پیش بینی رفتار سیال به اصلاح هندسه به منظور بهبود بازدهی و عملکرد فن پرداخته شده است. اصلاح هندسه فن منجر به افزایش 8/5 درصدی دبی جریان خروجی شده است. این افزایش دبی بدون افزایش سرعت دورانی پروانه فن حاصل شده و تنها بر اثر بهینه‏سازی هندسه فن می‏باشد. هم‏چنین اصلاح هندسه باعث حذف جریان بازگشتی در پشت پره‏های راهنما و در نزدیکی زبانه حلزونی شده است. اندازه‏گیری توان مصرفی، فشار و دبی به صورت تجربی صورت گرفته است. اندازه‏گیری‏ها در سه حالت کارکرد فن در سرعت‏های دورانی 4000، 4500 و 5000 دور بر دقیقه انجام شده است. مقایسه نتایج عددی و تجربی اختلاف بیشینه 8 درصد و کمینه 5 درصد را نشان داده است.

در این تحقیق جریان پتانسیل حول یک متحرک زیرسطحی با هندسه ترکیب بال و بدنه به روش عددی المان مرزی محاسبه شده است. هدف از این کار محاسبه ضرایب هیدرودینامیکی در حالت ترکیب بال و بدنه بوده که برای سرعت بخشی به روند حل، از تکنیک ترکیب اجزاء استفاده شده است.

در این پژوهش عملکرد نشت بند گازی خشک به وسیله دینامیک سیالات محاسباتی تحت ضخامت های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا مدل هندسی مسئله مورد نظر که شامل یک رینگ گردان و یک رینگ ثابت می باشد، تهیه گردید. روی رینگ گردان شیارهایی به منظور فشرده سازی جریان قرار دارد بنابراین ناحیه محاسباتی عبارت است از فیلم گاز بین دو رینگ و فیلم گازی که درون شیارها قرار دارد. سپس ناحیه محاسباتی ایجاد شده به نرم افزار تولید شبکه انتقال یافته است. برای ایجاد شبکه از سلول های با سازمان شش وجهی استفاده شده است. حل جریان شامل دو نوع جریان آرام و آشفته می باشد که برای حالت آشفته از مدل آشفتگی k- ? rng استفاده شده است. نتایج حل به صورت توزیع فشار، نمودار نیروی بازکننده، نمودار میزان نشتی نشت بند و نمودار سفتی فیلم گاز می باشند. برای هرسه مدل هندسی با توجه به نتایج مشخص شد که نشت بند گازی خشک در محدوده جریان آرام کار می کند. در مدل هندسی رینگ گردان با شیار یک جهته تاثیر پارامترهای زاویه انتهای شیار، نرخ عرض شیار به عرض منطقه خشک در جهت محیطی و نرخ طولی منطقه خشک به طول شیار در جهت شعاعی هندسی بررسی گردید. همچنین برای شیار دو جهته دو مدل هندسی بررسی گردید.

چکیده: در این پایان نامه، روشی جدید برای به دست آوردن هندسه اجسام پیچیده بیان شده است. پروانه توربو پمپ به عنوان نمونه ای از یک هندسه پیچیده در نظر گرفته شده است. به طور کلی، روش ارائه شده مبتنی بر به دست آوردن مختصات هندسی از مجراهای پیچیده و مدلسازی همزمان آنها با نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر می باشد. روش مدلسازی هندسی ارائه شده در این تحقیق، ترکیبی از روشهای اندازه گیری مستقیم مانند استفاده از کولیس، پیستوله و روشهای اندازه گیری غیر مستقیم نظیر قالب گیری و نرم افزارهای مدل سازی هندسی، می باشد. بنابراین، در مدلسازی هندسی اجسام پیچیده که محدودیت استفاده از ابزارهای معمول اندازه گیری وجود دارد، می توان از این روش برای به دست آوردن هندسه های پیچیده و مجهول استفاده کرد. مدل هندسی به دست آمده توسط شبکه بی سازمان سه بعدی گسسته سازی شده است. به منظوراطمینان از عدم وابستگی نتایج حاصل از حل جریان به شبکه تولید شده، سه شبکه با تراکم متفاوت تولید شده است. جریان سه بعدی لزج تراکم ناپذیر برای دو سیال dea و mea در حالتهای مختلف درون شبکه تولید شده شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از این شبیه سازی ها به صورت کانتورهای فشار و سرعت و بردارهای سرعت ارائه شده است. همچنین، رفتار جریان درون مجراهای پروانه توربوپمپ در حالت های مختلف بررسی و با هم مقایسه شده است. نتایج این بررسی ها به صورت تغییرات هد برحسب تغییرات دبی و سرعت دورانی ارائه شده است. توزیع بردارهای سرعت نسبی نشان می دهند که در سرعتهای دورانی بالا و دبی های کم، گردابه هایی در مجرای بین دو پره مجاور تشکیل می شوند. با افزایش دبی یا کاهش سرعت دوران، این پدیده کمتر اتفاق می افتد. همچنین، نتایج برای دو سیال mea و dea استخراج و با هم مقایسه شده اند. این مقایسه نشان می دهد که در دبی ها و دورهای مختلف، هد به دست آمده برای سیال dea بیشتر از هد برای سیال mea می باشد.