نام پژوهشگر: کیومرث مظاهری

توسعه روش dsd ناپایا برای مخلوط های واکنشگر با استفاده از سینتیک کامل شیمیایی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی 1388
  حسین سوری   کیومرث مظاهری

در این تحقیق بر مبنای تئوری detonation shock dynamics (dsd)، معادلات اولر واکنشی با سینتیک شیمیایی کامل در ناحیه واکنش تراک خمیده مابین شاک پیشرو و مکان صوتی حل شده است. به این وسیله تاثیر انحناء (κ) و شتاب ("d" ̇) جبهه بر سرعت انتشار موج تراک (d)، رابطه معروف به "d" ̇"-d-κ" ، برای مخلوط های گازی تراک پذیر با در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی کامل بررسی گردیده است. سپس از این رابطه برای مطالعه ناحیه واکنش و پیش بینی مسیر موج تراک و خصوصیات جریان پشت آن در دو حالت انتشار واگرا و همگرا استفاده شده است. با استفاده از رابطه "d" ̇"-d-κ" مبتنی بر سینتیک کامل شیمیایی، یک مرز آغازش تراک در صفحه d-r استخراج گردیده است (r: شعاع انحنای جبهه موج). با استفاده از این مرز آغازش و با کمک گرفتن از یک تئوری موج بلاست نقطه ای، انرژی بحرانی آغازش مستقیم تراک پیش بینی شده است. استفاده از سینتیک کامل شیمیایی باعث شد که نتایج بدست آمده در کلیه موارد فوق در مقایسه با کارهای قبلی که بر مبنای سینتیک تک مرحله ای بوده اند، از انطباق بیشتری با داده های تجربی برخوردار باشند. مطالعات کنونی نشان می دهد که نوع سینتیک کامل شیمیایی تاثیر مهمی بر دقت محاسبه انرژی بحرانی دارد. این تاثیر هم مرتبه با اثرات ناپایا می باشد. انرژی بحرانی محاسبه شده با استفاده از روش ارائه شده در کار حاضر، برای مخلوط های حساس، که امواج عرضی نقش کمتری در ناحیه واکنش آنها دارند، از دقت بیشتری برخوردار می باشد. در تحقیق حاضر نشان داده شده است که می توان از انحنای بحرانی نمودار شبه پایای d-κ بعنوان معیاری برای ارزیابی حساسیت مخلوط های تراک پذیر استفاده نمود. مزیت این معیار بر سایر پارامترهای دینامیکی تراک، محاسبه ساده و ارزان آن و عدم وابستگی به داده های تجربی است. در کار حاضر همچنین از رابطه d-κ برای ارزیابی تاثیر نوع قواعد مخلوط بر دقت محاسبات تراک خمیده در مواد شدیدالانفجار با معادله حالت و نرخ سوزش کلی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که فرم قاعده مخلوط تاثیر چندانی بر خواص تراک تخت و تراک خمیده همگرا ندارد. اما این اثر در تراک واگرا کاملاً مشهود است.

مطالعه اثرفشار و رقیق کننده بر ساختار سلولی تراک در مخلوط های گازی استیلن-اکسیژن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1387
  مجید ظهراب نیا   کیومرث مظاهری

در تحقیق حاضر ساختار سلولی تشکیل شده بر روی ورق های دوده اندود، برای مخلوط های استوکیو متری استیلن-اکسیژن، که با درصدهای مختلف نیتروژن و آرگن(66%تا76%) رقیق شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار از یک لوله تراک با طول 4 متر و قطر داخلی 9 سانتی متر استفاده شده است. همچنین از دو مکانیزمddt و آغازش مستقیم برای آغازش تراک استفاده شده است. در پژوهش حاضر، به بررسی اثر میزان رقیق کننده و تغییر فشار اولیه بر اندازه سلولی پرداخته شده است. همچنین اثر طول لوله تراک و اثر نوع مکانیزم آغازش تراک در تشکیل ساختار سلولی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین به بر بررسی ساختار سلولی تشکیل شده توسط تراک متمرکز پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، با افزایش میزان رقیق کننده و همچنین کاهش فشار اولیه، اندازه سلوی بزرگتر می شود. همچنین با بلند بودن طول لوله تراک، با توجه به مکانیزم آغازش تراک و شرایط اولیه، امکان تشکیل تراک توسعه یافته و همچنین ساختار سلولی معتبر بیشتر می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده به نظر می رسد هنگامی که از مکانیزم مستقیم جهت آغازش تراک استفاده می شود، نسبت به حالتی که از مکانیزمddt استفاده شده است، برای رسیدن به تراک توسعه یافته به طول کمتری نیاز است. نتایج حاصل از ساختار سلولی تراک متمر کز نیز با نتایج مراجع موجود، تطابق تسبتاٌ خوبی را نشان می دهد.

روش "لاگرانژی-اولری دلخواه" چندماده ای بر روی شبکه منحنی الخط
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1388
  حمیدرضا انبارلویی   کیومرث مظاهری

در تحقیق حاضر روش "لاگرانژی-اولری دلخواه" برای حالت چندماده ای و برروی شبکه منحنی الخط در مختصات دوبعدی بهمراه تقارن محوری گسترش داده شده است. برای این منظور از روش گسسته سازی برروی شبکه منحنی الخط برای مرحله "حل لاگرانژی" استفاده شده است. در کار حاضر این روش برای گسسته سازی معادلات حاکم بر مکانیک محیط های پیوسته تعمیم داده شده است. همچنین با معرفی مفهوم "شارش جرم زیر سلولی" و ارائه مدلی برای این منظور، قابلیت چند مادگی برای این روش فراهم شده است. برای مرحله "بهبود کیفیت شبکه" نیز از روش "ژاکوبین مبنا" استفاده شده است. این روش با یکسان سازی نسبت منظری سلول ها سعی در بهبود کیفیت هندسی شبکه می نماید. به منظور بازسازی مرز در سلول های چند ماده ای روش مرتبه دوم "گشتاور سیال" به مختصات متقارن محوری تعمیم داده شده و سپس با معرفی الگوریتم "تحول لاگرانژی مرز"، بعنوان مدلی برای بیان رفتار مرزها در مرحله لاگرانژی، استفاده از آن در مسائل تراکم پذر امکان پذیر شده است. برای مرحله "انتقال اطلاعات" نیز از روش بازنگاشت استفاده شده است. در این مرحله نیز با توجه به نیازمندهای گسسته سازی و روش انتخاب شده برای بازسازی مرز تغییراتی صورت گرفته است. در نهایت با توجه به بحث زمانبری زیاد روش حاضر، الگوریتم های مورد استفاده بصورت موازی پیاده سازی شده اند. بعد از حل مثال های متعدد برای نشان دادن قابلیت ها و صحت سنجی روش های توسعه داده شده، مساله "خرج گود"، توسط روش گسترش یافته در کار حاضر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی از کارآمدی و دقت روش توسعه یافته در تحقیق حاضر برای بررسی مسائل پیچیده ای از این دست حکایت دارد.

توسعه یک کد تعادلی قابل اطمینان و سریع برای محاسبه سرعت دتونیشن cj در مواد شدیدالانفجار ایده آل
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1388
  میثم بابااحمدی   کیومرث مظاهری

در کار حاضر، با بکارگیری روش پتانسیل المان، پارامترهای تعادلی موج تراک در مخلوطهای گازی(با معادله حالت گاز ایده آل) و مواد شدید الانفجار ایده آل تعیین شده اند. برای اولین بار می-باشد که از این روش برای محصولات تراک مواد شدید الانفجار استفاده شده است. مزیتهای اصلی کد تهیه شده حجم محاسباتی بسیار پایین آن و جلوگیری از منفی شدن کسر مولی محصولات در مراحل عددی کمینه سازی انرژی آزاد گیبس محصولات می باشد. بدلیل فشار بسیار بالای محصولات تراک مواد شدید الانفجار در این حالت از معاله حالت bkw استفاده شده است. برای اطمینان از درستی عملکرد کد تهیه شده، نتایج بدست آمده با کدهای تعادلی مانند cea و stanjan و cheetah مقایسه شده است. هزینه محاسبات و دقت نتایج بدست آمده در مقایسه با کدهای تعادلی نامبرده شده در حد بسیار خوبی قابل قبول می باشد. با مقایسه سرعت و فشار محاسبه شده برای بازه وسیعی از مواد منفجره با نتایج تجربی مشخص شد که اختلاف نتایج در حد خطای نتایج تجربی می باشد. از طرف دیگر، نتایج بدست آمده برای گازهای ایده ال مطابقت بسیار خوبی با کدهای cea و stanjan دارد.

مطالعه عددی انتشار دتونیشن های غیر ایده آل
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه کاشان - دانشکده مهندسی 1389
  حدیثه کریمایی   مجید سبزپوشانی

در این پایان نامه رفتار موج تراک (دتونیشن) در محیط غیرایده آل مورد مطالعه قرار گرفته است. محیط غیرایده آل محیطی است که در آن، عوامل خارجی سبب انحراف رفتار تراک از رفتار حالت ایده آل می شوند. در حالت ایده آل مکانیزمهای اتلافی نظیر اصطکاک و انتقال حرارت وجود ندارند و رفتار تراک تنها تحت تاثیر نرخ واکنشهای سینتیک شیمیایی است. یکی از عوامل خارجی، اصطکاک است که روی رفتار موج تاثیر می گذارد. در تحقیق حاضر، مدلسازی تراک بر اساس معادلات اولر یک بعدی با در نظر گرفتن اصطکاک، به صورت اضافه نمودن ترم چشمه مومنتوم در معادله اولر (بقای مومنتوم) و با مدل سینتیک یک مرحله ای آرنیوسی انجام شده است. برای شبیه سازی جریان و حل معادلات اولر، از روش ppm استفاده شده است. از الگوریتم تعقیب بقایی جبهه موج ضربه ای به منظور قرار دادن شبکه ریزتر (تطبیق شبکه amr) در مکان موج استفاده شده است. مطالعه اثر اصطکاک به صورت پارامتریک بر روی رفتار تراک و در طیف وسیعی از مخلوطهای با انرژی های فعالسازی متفاوت از کم (تراک کاملاً منظم) تا زیاد (تراک کاملاً نامنظم) صورت گرفته است. نتایج نشان داده اند که با افزایش اصطکاک، رقابت میان نرخ انرژی آزاد شده از واکنش شیمیایی و نرخ اتلاف انرژی توسط اصطکاک (تبدیل انرژی جنبشی به حرارت)، تراک پایدار را به سمت ناپایداری برده است. در تراک کاملا پایدار، اگر افت مومنتوم ایجاد شده بخاطر وجود اصطکاک کم باشد، تولید و اتلاف انرژی ها با هم موازنه شده و تراک، پایداری خود را حفظ می کند، اگرچه مقادیر متوسط سرعت و یا فشار تراک نسبت به حالت ایده آل کمتر می شود. با زیاد شدن اثر اصطکاک رفتار تراک نوسانی شده و به سمت افزایش ناپایداری می رود. نتایج حاصل نشان دادند که موج تراک در تمام محدوده انرژی های فعالسازی بررسی شده از مقادیر کم تا زیاد، با بیشتر شدن اصطکاک از یک حد بحرانی، دچار میرایی می شوند که باتوجه به مقدار انرژی فعالسازی، مکانیزم دخیل در میرایی آن تفاوت می کند. در انرژی فعالسازی زیر مرز پایداری، تضعیف تراک با افت فشار موج ضربه ای و کاهش نرخ واکنش شیمیایی، سبب میرایی شده است درحالیکه در انرژی فعالسازی بالای مرز پایداری، اضافه بر مکانیزم فوق، مکانیزم تشکیل بسته های نسوخته نیز مشاهده شده است.

بهینه سازی شبکه محاسباتی برای استفاده در روش لاگرانژی اولری دلخواه
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1387
  رحمت رودی   کیومرث مظاهری

فلسفه روشهای لاگرانژی اولری دلخواه برای شبیه سازی جریان سیال چند بعدی، حرکت شبکه محاسباتی می باشد که از جریان بعنوان راهنما جهت افزایش صحت و کارایی شبیه سازی استفاده می شود. در روش لاگرانژی اولری دلخواه، فاز بهبود در شبکه بهبود یافته باید مطابق با حرکت سیال باشد. در کار حاضر یک استراتژی بهبود شبکه تشریح خواهد شد که پیوسته، کیفیت هندسی شبکه محاسباتی را تضمین نموده و در هر گام زمانی، نزدیک به شبکه لاگرانژی باقی بماند. فاز بهبود دو قسمت را شامل می شود: ابتدا مراحل بهینه سازی محلی می باشد که با یک مرحله بهینه سازی کلی ادامه می یابد. بهینه سازی محلی، یک ژاکوبین مبنا را در هر نقطه تعریف می کند که کیفیت شبکه را در آن نقطه از شبکه بیان می کند. مجموعه ای از ژاکوبین مبنا های ایجاد شده در بهینه سازی کلی بکار می روند. در هر گره از سلول های مجاور در شبکه لاگرانژی، تکه ای تشکیل داده و تابع هموارسازی وینزلو را روی هر تکه اعمال می کنیم. کمینه این تابع نسبت به موقعیت گره مرکزی، موقعیت مجازی را تعیین می کند(در این مرحله، گره در واقع حرکت نمی کند). با اتصال این گره به گره های همسایگی اش (ساکن)، ژاکوبین مبنا تعریف می شود. شبکه بهبود یافته از کمینه سازی تابعی بدست می آید، که فاصله بین ژاکوبین شبکه بهبود یافته و ژاکوبین مبنا را اندازه گیری می کند. با قرار دادن توابعی، جایگزین فرم حساب تغییراتی تابع هموار سازی وینزلو، می توان برای افزایش کیفیت هندسی و حذف سلول های غیر منطقی استفاده نمود. مثال هایی برای اثبات کارآمدی روشها و توابع گفته شده، ارائه شده است.

بهینه سازی خواص تراکcjبرای مخلوط های گازی و ترکیبات پرانرژی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1389
  علیرضا علی پور   کیومرث مظاهری

هدف از این پژوهش یافتن موادی است که بتوانند خواص بهینه را برای تراک ایجاد کنند. برای مدلسازی تراک از تئوری cj استفاده شده است.پارامترهای تراک به عنوان تابع هدف و اجزا ترکیب به عنوان متغیرهای تابع هدف در فرایند بهینه سازی تعریف شدند. استفاده از یک الگوریتم مناسب بهینه سازی، امکان یافتن ترکیبات جدید با خواص بهینه را ایجاد نمود. این کار در دوبخش مخلوط های گازی و مواد پرانرژی انجام گرفته است. در مخلوط های گازی، خواص بهینه و نسبت هم ارزی متناسب با آنها یافت شدو با استفاده از کد معتبر cea از صحت نتایج اطمینان حاصل شد. در مواد پرانرژی، خواص بهینه و درصد اجزا در ترکیب تعیین و با استفاده از کد cheetahاعتبار سنجی شده است. این کار از دو جهت قابل بررسی می باشد، در مرحله اول می توان ترکیبات صنعتی را بررسی نمود و به اصلاح آنها پرداخت. در اینجا نتایج مربوط به دو ترکیب صنعتی اماتول و انفو آورده شده است. به عنوان مثال ترکیب صنعتی اماتول حدود 10 درصد نسبت به ترکیب با خواص بهینه آن تفاوت دارد که می توان این ترکیب را برای ایجاد خواص بهتر اصلاح نمود. در مرحله بعد می توان ترکیبات جدیدی را با خواص بهینه ایجاد کرد که جایگزین ترکیبات حاضر باشند. از مهمترین نتایج بدست آمده می توان به تاثیر موازنه اکسیژن در تعیین ترکیب مناسببرای خواص بهینه در مواد پرانرژی اشاره کرد. ترکیب مناسب برای موازنه اکسیژن صفر به ترکیب مناسب برای سرعت و فشار بهینه نزدیک می باشد.

ارزیابی مدلهای توربولانسی در شبیه سازی کوره های با احتراق بدون شعله
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1389
  محسن حلاجی   کیومرث مظاهری

احتراق تحت شرایط رقیق سازی زیاد و دمای پیش گرم بالا یک تکنولوژی جدید در علم احتراق به حساب می آید که سبب افزایش راندمان و کاهش nox می شود. جهت مطالعه این رژیم احتراقی، شعله اغتشاشی غیرپیش آمیخته متقارن محوری مخلوط ch4+h2 (jhc burner) که شرایط احتراق بدون شعله را دارد، مبنای مدلسازی قرار گرفته است. برای شبیه سازی از نرم افزار openfoam بصورت پردازش موازی استفاده شده است. در مدلسازی صورت گرفته از مدل احتراقی pasr جهت ایجاد رابطه مناسب بین سینتیک شیمیایی و آشفتگی جریان استفاده شده است. در کار حاضر از مدل های rans و les برای شبیه-سازی جریان احتراقی آشفته استفاده می شود. سپس اثر رقیق سازی اکسیژن در جریان داغ اکسیدکننده بر روی احتراق بدون شعله مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از اهداف این مطالعه ارزیابی عملکرد مدل احتراقی pasr در رژیم احتراقی بدون شعله می باشد. مقایسه نتایج مدل سازی و تجربی حاکی از رضایتبخش بودن نتایج مدل pasr به خصوص در نزدیکی دهانه نازل در مقایسه با مدل های edc ، فلیملت و pdf می-باشد. برای مدل سازی اغتشاش، از مدل k?? استاندارد با مقدار 6/1 برای ضریب در معادله استهلاک انرژی اغتشاش، که بوسیله محققین پیشنهاد شده است، در این کار استفاده گردید. نتایج نشان می دهند که کاهش اکسیژن در ناحیه واکنش سبب یکنواخت شدن میدان دما می شود. همچنین افزایش درصد هیدروژن در سوخت، شدت واکنش ها و پایداری احتراق را افزایش داده و به مقدار کمی از یکنواختی دما می کاهد مقایسه نتایج les با نتایج مدل k-? نشان می دهد که، مدل les کمیت های میدان را دقیق تر از مدل k-? ارزیابی می کند.

مقایسه مدل های پیش بینی پارامترهای امواج انفجاری ابر هوا- سوخت
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1389
  گلناز بشیری زاهد   کیومرث مظاهری

مهمترین مدلهایی که پارامتر های انفجار ابر هوا- سوخت را پیش بینی می کنند عبارتند از: مدل هم ارزی tnt، مدل چند انرژی و مدل baker-strehlow-tang (bst). در کار حاضر به مدل سازی انفجار ابر هوا- سیکلوهگزان در نیروگاه flixborough، توسط هریک از روش های مذکور پرداخته شده و نتایج پیش بینی شده با مقادیر مشاهده شده مقایسه گردیده است. تحقیق حاضر نشان می دهد که مدل هم ارزی tnt اغلب فشار بالاتری را نسبت به نتایج مشاهده شده در نزدیکی مرکز انفجار پیش بینی می کند. تغییرات حجم ابر هوا- سوخت تأثیر کم و تراکم موانع بر سر راه حرکت شعله و میزان واکنش پذیری سوخت، تأثیر زیادی در فشار پیش بینی شده توسط روش چند انرژی و bst دارند. مدل های چند انرژی و bst تقریباً نتایج مشابهی ارائه می دهند.

بررسی نقش ناپایداری های هیدرودینامیکی و نفوذ ملکولی در ساختار تراک گازی با استفاده از پردازش موازی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی 1390
  سید یاسر محمودی لاریمی   کیومرث مظاهری

در این رساله ساختار تراک گازی با به کار گیری سینتیک یک مرحله ای آرنیوسی در مخلوط های با انرژی فعال-سازی پایین و بالا که به ترتیب، دارای ساختار سلولی منظم و نامنظم هستند، با استفاده از شبیه سازی دو بعدی معادلات ناویر-استوکس واکنشی مورد مطالعه قرار گرفته است. نقش ناپایداری های هیدرودینامیکی (ناپایداری ریچمیر-مشکوف و کلوین-هلمهولتز) و نفوذ ملکولی در ساختار تراک گازی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از حل معادلات اولر نشان می دهند که برای مشاهده ناپایداری های هیدرودینامیکی در ساختار تراک در مخلوط های با انرژی فعال سازی بالا، دقت بیشتر از 300 سلول محاسباتی در طول نیمه واکنش باید به کار گرفته شود. اما در تراک با ساختار منظم، دقت 50 سلول در طول نیمه واکنش ساختار فیزیکی مناسبی از جبهه تراک را نشان می دهد. در مقایسه با تراک های با ساختار منظم که بسته نسوخته ای در پشت جبهه مشاهده نمی شود، نتایج برای ساختار نامنظم حاکی از ان است که سهم بزرگی از مواد اولیه نمـی توانند توسط شـوک پیشرو محترق شوند و بصورت بسته نسـوخته در پشـت جبهه باقی می مانند. نتایج حاصل از برخورد دو نقطه سه گانه یا یک نقطه سه گانه با دیواره نشان می دهند که در اثر برخورد، یک جفت جریان جت پر سرعت عقب رو و پیشرو تشکیل می شود. هنگامی که تراک به جلو حرکت می کند، جت ها تحت تاثیر ناپایداری ریچمیر-مشکوف، رشد می کنند. مشاهده شد که امواج عرضی بطور مستقیم نقشی در مصرف بسته های نسوخته ندارند. اما این امواج بطور غیر مستقیم نقش مهمی در آغازش دوباره تراک در انتهای سیکل سلولی دارند. چون برخورد نقطه سه گانه منسوب به امواج عرضی با یکدیگر یا با دیواره منجر به ایجاد گردابه های بزرگ می شود که نقش بسیار مهمی در مصرف بسته های نسوخته دارند. نتایج حاصل از حل معادلات ناویر-استوکس نشان می دهند که در تراک های با ساختار نامنظم، تاثیر نفوذ در لایه های برشی، باعث تضعیف چرخش های حاصل از ناپایداری های هیدرودینامیکی و کاهش اختلاط توربولانسی می شوند. اما به دلیل عدم وجود ناپایداری های هیدرودینامیکی در تراک های منظم، تاثیر نفوذ ملکولی در این تراک ها بسیار ناچیز می باشد.

بررسی اثر چیدمان موانع بر شتاب گیری شعله در انفجار ابر گازی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1390
  مهدی تیماجی   کیومرث مظاهری

در این پژوهش، شبیه سازی انفجار ابر گازی در مقیاس بزرگ با ترکیب مدل معادله ی انتقال چگالی سطح شعله و مدل تجربی scope3 صورت پذیرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی ها، توانایی مدل ترکیبی معادله ی انتقال چگالی سطح شعله و مدل تجربی scope3 را در مقایسه با دیگر مدل های احتراقی در مدل سازی انفجار ابر گازی در مقیاس بزرگ نشان می دهند. شبیه سازی انفجار ابر گازی در مقیاس بزرگ با استفاده از نرم افزار openfoam به صورت پردازش موازی از نوع "حافظه ی توزیع شده" صورت پذیرفته است. در این پژوهش، نوع تقسیم میدان محاسباتی، مدل های احتراقی و تأثیر موانع بر شتاب گیری شعله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از بررسی تقسیم میدان محاسباتی در پردازش موازی، حاکی از بهینه بودن روش scotch در مقایسه با روش مرتبه ای می باشد.

مطالعه عددی اثر هندسه سر مشعل با دیواره ساده بر جریان احتراقی غیر پیش آمیخته آشفته
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه کاشان - دانشکده مهندسی 1390
  نجمه حاجی علی گل   سید عبدالمهدی هاشمی

تحقیق حاضر با استفاده از شبیه سازی عددی به بررسی اثر هندسه سر مشعل بر جریان احتراقی غیر پیش آمیخته آشفته پرداخته است. برای مطالعه، یک سر مشعل با دیواره استوانه ای دارای تقارن محوری با هندسه ساده و متداول در صنایع احتراقی درنظر گرفته شده است. سر مشعل با ایجاد ناحیه چرخشی در ناحیه ورودی سوخت و اکسیدکننده نقش پایدارکننده شعله را ایفا می کند. جریان پیوسته سوخت از یک مجرای محوری مرکزی و جریان اکسیدکننده از یک مجرای حلقوی اطراف مجرای سوخت وارد مشعل می شوند. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی، اندازه حرکت، انرژی و جزءها با استفاده از روش عددی حجم محدود حل شده اند. پیش از بررسی پارامترهای مورد نظر نسبت به اعتبارسنجی نتایج با استفاده از داده های تجربی معتبر اقدام شده است. برای مدل سازی اثر آشفتگی بر احتراق از مدل ?-pdf و برای مدل سازی آشفتگی از مدل تحقق پذیر k-? استفاده شده است. علاوه بر اثر ابعاد سر مشعل بر جریان احتراقی، اثر به کارگیری سوخت هایی نظیر هیدروژن و ترکیباتی از هیدروژن- هیدروکربن در ابعاد مختلف سر مشعل مورد بررسی قرار گرفته است. به مطالعه اثر تغییر در مقدار شدت آشفتگی اکسیدکننده در هندسه های مختلف سر مشعل پرداخته شده است. هم چنین اثر مکان های مختلف ورودی اکسیدکننده، دماهای متفاوت دیواره و مقادیر مختلف نسبت هم ارزی بر جریان احتراقی مورد مطالعه قرار گرفته است. مشاهده شد که تغییر در ابعاد سر مشعل بر الگوی ناحیه چرخشی و به دنبال آن بر جریان احتراقی اثرگذار است. افزایش طول سر مشعل باعث کاهش طول شعله و افزایش دمای بیشینه شد. برای سه شعاع مورد بررسی در این پژوهش، یک شعاع بهینه از نظر داشتن کوتاه ترین طول شعله و حداکثر دما یافت شد. هم چنین نتایج نشان داد که به کارگیری ترکیب سوخت های متفاوت و مقادیر مختلف شدت آشفتگی اکسیدکننده ورودی در هندسه های مختلف سر مشعل بر پارامترهای احتراقی اثرات متفاوتی دارد.

استفاده از روش جدول سازی درجای تطبیق پذیر(isat) در شبیه سازی احتراق در کوره های بدون شعله
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی 1390
  علی شمعونی پور   کیومرث مظاهری

استفاده از سینتیک تفصیلی در عین پرهزینه و زمان گیر بودن، در بسیاری از شبیه سازی های احتراقی کاربرد دارد. الگوریتم isat یا جدول سازی درجای تطبیق پذیر یک روش مناسب برای کاهش زمان و هزینه محاسبات با استفاده از سازوکار شیمیایی تفصیلی در جریان های واکنشی است. در این پژوهش، الگوریتم isat جهت کاهش زمان شبیه سازی احتراق توسط کد با متن باز openfoam بر حلگر احتراقی reactingfoam اعمال شد. جهت بررسی پارامترهای تأثیرگذار بر این الگوریتم، شعله آرام مخلوط استوکیومتریک متان و هوا و همچنین شعله مغشوش غیر پیش آمیخته متان، هیدروژن و اکسیژن که شرایط احتراق mild را دارد، انتخاب شدند. شبیه سازی با استفاده از سینتیک 22 گونه ای drm22 انجام گرفت و نتایج حاکی از افزایش سرعتی بترتیب در حدود 15.57 و 9.73 برابر نسبت به حالت بدون استفاده از isat بود. تأثیر تلرانس ورودی به الگوریتم مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد با افزایش این مقدار از 0.0001 به 0.0008 در مسئله شعله آرام و به 0.0005 در مسئله احتراق mild سرعت شبیه سازی بترتیب، 3.49 و 1.46 برابر افزایش یافت. همچنین خطای 90 درصد بازیابی ها در هر دو مورد، از مرتبه 5-10 به 4-10 افزایش یافت. تأثیر محدود کردن اندازه جدول بر سرعت شبیه سازی شعله آرام و خطای آن نیز مورد برسی قرار گرفت و مشاهده شد با محدود کردن حجم جدول به 0.085 و 0.017 حجم مورد نیاز، سرعت شبیه سازی بترتیب 1.35 برابر افزایش و 1.4 برابر کاهش یافت. در این دو حالت تغییری در خطای 90% بازیابی ها مشاهده نشد. همچنین توانایی های isat در پردازش موازی، با شبیه سازی شعله در شرایط احتراق mild مورد آزمون واقع شد. نتایج، بیانگر افزایش سرعتی در حدود 3.06 برابر نسبت به حالت بدون استفاده از isat بود. گرچه این افزایش سرعت قابل ملاحظه است اما حاکی از وجود معضلاتی در جهت توزیع بار محاسبات سینتیک و همچنین جدول سازی در پردازش موازیِ این الگوریتم به صورت جدول سازی محلی است.

توسعه مدل زیرشبکه سازگارتر با روش les برای شبیه‏سازی عددی آتش در فضای بسته
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی 1392
  هادی پاسدار شهری   کیومرث مظاهری

افزایش سرعت پردازش کامپیوترها و توسعه روش‏های دینامیک سیالات محاسباتی، زمینه را برای بکارگیری مدل‏های فیزیکی کامل‏تر در تعیین رفتار آتش‏سوزی فراهم نموده است. به همین منظور توجه زیادی به استفاده از مدل‏های جامع و پیچیده‏ی اغتشاشی، احتراقی، تابشی، تجزیه و تشکیل دوده معطوف بوده است. در این رساله، با توجه به اهمیت مدل اغتشاشی و نقش آن در پیش‏بینی رفتار آتش‏سوزی، مدل‏های زیرشبکه اسماگورینسکی و یک-معادله‏ای در روش شبیه‏سازی گردابه‏های بزرگ برای پیش‎بینی رفتار جریان آتش‏سوزی به همراه مدل احتراقی اصلاح‏شده اتلاف گردابه و مدل تابشی جهات گسسته بکار رفته است. این مدل‏ها در سناریوهای مختلف آتش‏سوزی به لحاظ میزان دقت آن‏ها مقایسه شده‏اند. اولین سناریوی مورد بررسی، آتش‏سوزی بزرگ مقیاس در محیط باز است. این سناریو در میزان حرارت‏ آزاد شده در سه حالت مختلف بررسی شد. در این سناریو، مشاهده شد که به طور کلی مدل یک-معادله‏ای به دلیل پیش‏بینی دقیق‏تر کمیت‏های اغتشاشی، مقادیر سرعت عمودی و افقی و دما را با دقت بالاتری تخمین می‏زند. همچنین میزان خطای مدل یک-معادله‏ای در ناحیه پلوم آتش استخری کاهش چشمگیری دارد. رفتار نوسانی آتش استخری نیز با دقت بالاتری نسبت به مدل اسماگورینسکی تخمین زده می‏شود. به دلیل اهمیت بررسی آتش‏سوزی در فضاهای بسته، دو سناریو آتش‏سوزی در فضای یک-اتاقی (شش حالت حرارت آزاد شده و ابعاد بازشو مختلف) و دو-اتاقی (سه حالت حرارت آزاد شده و مکان مختلف منبع آتش) مورد بررسی قرار گرفت. در سناریوی آتش‏سوزی یک-اتاقی مشاهده شد که مقدار سرعت در ناحیه دما پایین بازشو، در مدل‏های شبیه‏سازی گردابه‏های بزرگ به طور متوسط تا 18 درصد دقیق‏تر از مدل‏های اغتشاشی متوسط‏گیری زمانی معادلات ناویر استوکس در مطالعات پیشین است. همچنین مدل یک-معادله‏ای پیش‏بینی دقیق‏تری از سرعت در نواحی دما بالا دارد. در تمامی مدل‏های استفاده شده در ناحیه دما پایین، به خوبی مقدار دما تخمین زده می‏شود اما میزان خطا در ناحیه دما بالا افزایش می‏یابد. روند تغییر دما از ناحیه دما پایین به ناحیه دما بالا در مدل یک-معادله‏ای با نتایج تجربی سازگارتر است. مقایسه کمیات ماکروسکوپی ارتفاع صفحه خنثی و میزان دبی هوای ورودی به اتاق نیز نشان از برتری مدل یک-معادله‏ای نسبت به سایر مدل‏ها دارد. در سناریوی آتش‏سوزی در فضای دو-اتاقی مشاهده شد که هم در اتاق آتش و هم در اتاق مجاور آن، هر دو مدل زیرشبکه به لحاظ کیفی تغییرات دمایی را به خوبی پیش‏بینی می‏نمایند. نتایج دو مدل در ناحیه دما پایین، اختلاف چندانی ندارد. داخل اتاق آتش، دو مدل، دما را در ناحیه دما پایین، کمتر از مقدار تجربی پیش‏بینی می‏کنند. اما در ناحیه دما بالا بیش‏ پیش‏بینی دما مشاهده می‏شود. در تمامی نواحی داخل اتاق آتش، مدل یک-معادله‏ای دقت بالاتری دارد. سناریوی چهارم از مطالعات، آتش‏سوزی در مجاورت دیوار عمودی (دو حالت حرارت آزاد شده مختلف) و جریان القایی حاصل از آن، نشان داد، مدل یک-معادله‏ای استفاده شده، دقت قابل قبولی در پیش‏بینی رفتار جریان القایی آتش دارد. به طور کلی، دما و سرعت متوسط جریان در مجاورت دیوار بیشتر از مقادیر تجربی تخمین زده می‏شود. اما با فاصله گرفتن از دیوار آتش‏گیر و در ناحیه پلوم حرارتی، دقت مدل در پیش‏بینی این کمیت‏ها افزایش می‏یابد.

بررسی عددی دوبعدی برخورد شوک با حباب غیر واکنشی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی 1391
  رضا خدادادی آزادبنی   کیومرث مظاهری

موضوع شبیه سازی عددی شتابگیرییکحباب،توسطیک موج ضربه ای، یکی از موضوعات چالش برانگیز، با کاربردهای متنوع در صنعت و پدیده های طبیعی است.در این تحقیق به بررسی عددی و دو بعدی مسئله ی برخورد موج شوک با حباب، در دو حالت چگالی حباب کمتر از محیط اطراف و چگالی حباب بیشتر از محیط اطراف، (اعداد آتوود مثبت و منفی) پرداخته شده است. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر لزجت فیزیکی بر روی رفتار حبابوقتی که موج شوک از حباب عبور می کندمی باشد.بدین منظور به مقایسه ی نتایج حاصل از حل معادلات ناویر استوکس و اویلر تراکم پذیر پرداخته شد.برای این شبیه سازی از بسته نرم افزاری متن باز openfoam استفاده شده و حلگر دو فازی تراکم پذیر جدیدیبر مبنای روش دنبال کردن سطح مشترک vof، برای مدل سازی مسئله حاضر به زبان cpp نوشتهشده است.نتایج حاصل از شبیه سازی عددی حاضر در پیش بینی رفتار حباب در حین و پس از برخورد با موج شوک برای اعداد آتوود متفاوت از لحاظ کیفی و کمی تطابق خوبی با نتایج تجربی دارد. مقایسه ی حل مسئله توسط معادلات اویلرو معادلات ناویر استوکس تراکم پذیر حاکی از آن است که در زمان های اولیه ی برخورد موج شوک با حباب نتایج حاصل از دو حل اویلر و ناویر استوکس تفاوت چندانی ندارند. با گذشت زمان لزجت تاثیر بیشتری در رفتار جریان می گذارد به طوری کهبعد از برخورد موج شوک ثانویه (موج شوک انعکاسی از دیواره انتهایی) به حباب، در نتایج حاصل از حل معادلات ناویر استوکس و اویلر تفاوت بسیاری نسبت به زمان های اولیه، به وجود می آید. به منظور بررسی بیشتر نقش لزجت در رفتار جریان و حباب، در حل اویلر فوق بجای گسسته سازی روش vanleer، از روش بالادستی مرتبه اول استفاده شد. نتایج حاصل نشان دادند که، بعلت افزایش لزجت عددی، این حل اویلر با حل ناویر استوکس تقریباً مشابه می باشد.

شبیه سازی عددی شتاب گیری شعله در پدیده ddt به کمک مدل les/atf/isat
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  سبحان امامی کوپایی   کیومرث مظاهری

در این رساله با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ (les) به مطالعه چند بعدی شتاب گیری شعله در فرآیند ddt (گذار از شعله به تراک) پرداخته شد. به منظور شبیه سازی احتراق زیرشبکه از رویکرد شعله ضخیم شده مصنوعی (atf) استفاده شد. هدف اصلی این رساله مطالعه تأثیر سازوکارهای شیمیایی تفصیلی در شتاب گیری شعله و گذار به تراک می باشد. از آنجایی که در نظر گرفتن سینتیک شیمیایی تفصیلی هزینه محاسباتی را به شدت افزایش می دهد، از روش جدول سازی درجای تطبیق پذیر (isat) بهره برده شد. بررسی نتایج حاضر نشان می دهند که رویکرد پیشنهادی les/atf/isat از توانایی بالایی در بازتولید پدیده های فیزیکی روی داده در حین فرآیند انتشار شعله و گذار شعله به تراک در انواع محفظه های بدون مانع و مانع دار برخوردار است. مطالعه حاضر نشان داد که اندرکنش شعله با جفت گردابه شکل گرفته در پشت خود، سازوکار اصلی در شکل گیری شعله لاله ای در حین انتشار شعله در یک محفظه بسته می باشد. این جفت گردابه ها حتی در غیاب لایه مرزی نیز به وجود آمده و تأثیر مشابهی بر سطح شعله دارند. از طرفی در بررسی فرآیند شتاب گیری شعله و ddt در لوله بدون مانع نیمه باز مشاهده شد که نقش لایه مرزی از اهمیت خاصی برخوردار است؛ به طوری که با حذف آن شتاب گیری مستمر شعله و ddt محتمل نیست. مطالعه ای نیز که بر روی گذار از یک جت داغ به تراک انجام گرفت نشان داد که ddt درست در پشت ساقه ماخ شکل گرفته در محفظه و در مجاورت دیواره ها روی می دهد. در نهایت به مطالعه شتاب گیری شعله و ddt در کانالی مانع دار با استفاده از سینتیک شیمیایی تفصیلی پرداخته شد. مقایسه نتایج حاضر با نتایج حاصل از مطالعات گذشته، که با استفاده از سینتیک تک مرحله ای انجام گرفته، نشان داد که به منظور دست یابی به مکان دقیق ddt استفاده از سینتیک تفصیلی ضروری بوده و استفاده از سینتیک های تک مرحله ای به پیش بینی زودتر مکان ddt می انجامند. مطالعه ای که در کار حاضر و به صورت کمی بر روی رژیم های احتراق آشفته پیش آمیخته انجام گرفت نشان داد که در مرحله پایانی از انتشار شعله، شعله وارد رژیم نواحی واکنشی ضخیم می شود. از آن جایی که در این رژیم نرخ احتراق آشفته تحت کنترل فرآیندهای شیمیایی می باشد، استفاده از نرخ های واکنشی که مبتنی بر شیمی هستند (نرخ واکنش آرنیوسی) نه تنها در فاز نهایی تبدیل شعله به تراک بلکه در شتاب گیری شعله های سریع نیز ضروری بوده و استفاده از مدل های فلیملت جواب گوی احتراق آشفته روی داده در این نواحی نخواهند بود.

بررسی تأثیر تهویه طولی روی آتش سوزی های بزرگ در تونل های بین شهری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  معصومه رئوفی   کیومرث مظاهری

در چند سال اخیر موضوع آتش سوزی در تونل های حمل و نقل به یک نگرانی مهم تبدیل شده است. ایمنی در برابر آتش سوزی در حال حاضر به عنوان یکی از عناصر کلیدی در طراحی تونل ها است. به همین علت بسیاری از تونل ها به سیستم های تهویه طولی برای کنترل دود در صورت آتش سوزی مجهز هستند. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار منبع باز fds آتش سوزی در تونل شبیه سازی شده و سرعت بحرانی برای شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفت. موارد بررسی شده در پژوهش حاضر، پارامترهای آشفتگی، احتراقی و هندسی هستند. برای بررسی تأثیر پارامترهای آشفتگی روی آتش سوزی در تونل، تغییرات ثابت مدل اسماگورینسکی مطالعه گردید. بررسی تغییرات ثابت مدل اسماگورینسکی نشان داد که کاهش این پارامتر موجب کاهش دما در محل آتش سوزی می گردد. از جمله پارامترهای احتراقی حائز اهمیت، آلاینده منوکسیدکربن است. به همین منظور برای نرخ گرمای آزاد شده 9/12 کیلووات مدل احتراقی یک و دو مرحله ای بکار گرفته شد. در این بررسی چگونگی توزیع کسر مولی منوکسیدکربن در تونل بدست آمد. حدس زده می شود که واکنش دو مرحله ای توانایی بهتری در پیش بینی چگونگی توزیع منوکسیدکربن در تونل را دارا می باشد. نکته مهم دیگر در آتش سوزی، نرخ گرمای آزاد شده از سطح سوخت در تونل است. به همین علت در ادامه ی بررسی پارامترهای احتراقی، تأثیر نرخ گرمای آزاد شده روی دما در تونل و سرعت بحرانی مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که در نرخ های پایین گرمای آزاد شده سرعت بحرانی با افزایش نرخ گرمای آزاد شده افزایش می یابد. ولی برای نرخ بالاتر گرمای آزاد شده سرعت بحرانی مستقل از نرخ گرمای آزاد شده است. در انتهای این بخش برای آتش سوزی بزرگ، تأثیر گرمای احتراق روی دما در طول تونل و سرعت بحرانی بررسی شده است. نتایج این قسمت نشان می دهد که با افزایش گرمای احتراق برای یک نرخ گرمای آزاد شده از سطح سوخت، دما کاهش می یابد ولی از یک جایی به بعد تغییر چندانی در دما مشاهده نمی شود. برای بررسی تأثیر پارامترهای هندسی، تأثیر شیب تونل و انسداد تونل مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش شیب تونل از شیب های منفی به مثبت، سرعت بحرانی به صورت خطی کاهش می یابد. بررسی انسداد توسط وسیله نقلیه نشان داد که با افزایش درصد انسداد، سرعت بحرانی کاهش می یابد.

شبیه سازی عددی کوره دوار ذوب آلومینیوم
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  مجتبی رحیم پور   کیومرث مظاهری

کوره دوار ذوب آلومینیوم برای بازیافت آلومینیوم از قطعات قراضه به‏کار می‏رود. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده‏های گوناگونی است که مهمترین آنها ذوب و اکسایش آلومینیوم، احتراق مغشوش سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار هستند. در تحقیق حاضر با توجه به فرآیندهای مشخصی که در این کوره رخ می‏دهد، مدلی برای کوره دوار ذوب آلومینیوم ارائه شده است که کوره را به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم می‏کند. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. پس از حل عددی مساله مشخص شد تشعشع مکانیزم غالب انتقال حرارت بوده و حین کارکرد معمول کوره 84% از انتقال حرارت به ناحیه ذوب توسط این مکانیزم انجام می‏شود. در این حالت بازده کوره 65% است. سپس نقش تعیین کننده سرعت دوران بدنه بر کارایی کوره و سرعت بخشیدن به فرآیند ذوب بررسی شده و سرعت دورانی rpm2/1 بعنوان سرعت دوران بهینه بدنه مشخص شد. در مرحله بعد، اثر افزایش تشعشع در فضای کوره با افزایش ضریب صدور لایه دیرگداز بررسی شد که منجر به استفاده بیشتر از حرارت احتراق و کاهش دمای گازهای خروجی از کوره شد. به این ترتیب بازده کوره به 70/2% افزایش پیدا کرد. در ادامه تاثیر زاویه مشعل بر کارکرد کوره بررسی شد و نتایج حل عددی نشان داد اگرچه افزایش این زاویه سرعت تهیه مذاب را افزایش می‏دهد، اما زوایای بیشتر از 10 درجه به دلیل محدودیت‏های متالورژیکی لایه دیرگداز مناسب نبوده و در صورت تنظیم مشعل با این زاویه، بازده کوره به 74/7% افزایش می‏یابد.

مدل سازی سوختگی های ناشی از کیسه های هوا به منظور بررسی نقش پارامترهای مختلف در ایجاد آن
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  آیدا فتحی پور   کیومرث مظاهری

استفاده از کیسه های هوا به عنوان وسیله¬ای مورد قبول برای ایمنی سرنشین در تصادفات، در حال افزایش است. اما در بسیاری از موارد خود کیسه¬ های هوا، باعث آسیب دیدگی سرنشین می شود. یکی از آسیب دیدگی های رایج، سوختگی ناشی از کیسه¬ی هوا است. سوختگی های حرارتی ناشی از کیسه های هوا دو نوع است سوختگی ناشی از برخورد مستقیم با کیسه¬ی هوا و سوختگی ناشی از برخورد با گاز داغ خروجی از دریچه¬های کیسه¬ی هوا. هدف این پایان نامه شبیه سازی عددی این دو نوع سوختگی است. انتقال حرارت به پوست با حل عددی معادله¬ی زیست گرما، با استفاده از روش حجم محدود، مدل سازی شده است. فرایند پرشدن کیسه¬ی هوا با مدل دینامیک گازی فشار یکنواخت، مدل سازی شده است. ضریب انتقال حرارت جت گاز خروجی از دریچه های کیسه¬ی هوا با حل عددی معادلات حاکم بر سیال تراکم پذیر به دست آمده است. در مقایسه با شبیه سازی های قبلی انجام شده تحقیق حاضر نتایج منطقی تری را ارئه می دهد. یک مطالعه پارامتریک برای بررسی نقش جنس کیسه ¬ی هوا، قطر دریچه، تعداد دریچه¬ها و فاصله سرنشین از کیسه ی هوا، انجام شده است. طبق نتایج به دست آمده بیشترین سوختگی مربوط به pa66 و کمترین مربوط به pet می باشد. سوختگی های نوع دوم به منظور بررسی نقش قطر دریچه، تعداد دریچه¬ها و فاصله سرنشین از کیسه ی هوا، مدل سازی شده اند. با افزایش قطر دریچه عمق ایجاد سوختگی بیشتر می شود. با افزایش تعداد دریچه ها عمق ایجاد سوختگی افزایش پیدا می کند. فاصله¬ی سرنشین از کیسه¬ی هوا رابطه¬ی مشخصی با سوختگی ندارد، افزایش فاصله می تواند باعث کاهش یا افزایش سوختگی شود.

شبیه سازی عددی کاهش آلاینده nox با روش کاهش انتخابی غیر کاتالیستی (sncr)
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  مسعود شفا   کیومرث مظاهری

چکیده کوره های صنعتی و نیروگاه ها با مصرف قابل توجه سوخت های فسیلی، نقش عمده ای در تولید آلاینده های هوا دارند. اکسید نیتروژن (no) از جمله این آلاینده ها است. راهبردهای مورد استفاده در کاهش آلاینده no به دو صورت کلی درون محفظه احتراق و بعد از محفظه احتراق طبقه بندی می گردند. یکی از روش های کاهش no بعد از محفظه احتراق، کاهش انتخابی غیرکاتالیستی (selective non catalytic reduction) است. در این روش، آمونیاک یا اوره در محدوده دمای بین 1150 تا 1400 کلوین به درون دودکش تزریق شده و با واکنش باno ، گاز نیتروژن تشکیل می دهد. هدف از تحقیق حاضر شبیه سازی عددی فرآیند sncr و ارائه رهیافتی برای بهبود شرایط کارکرد این پدیده است. در حل عددی فرآیند sncr از اثرات دوده موجود در محصولات دودکش بدلیل بی اهمیت بودن تشعشع و پایین بودن دما صرفنظر گردید. در کار حاضر توانایی چهار مکانیزم شیمیایی میلر، دوو، گلاربرگ و بروور در پیش بینی فرآیند sncr با تزریق آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده گردید که سینتیک های شیمیایی گلاربرگ و بروور به ترتیب با خطای 10/27% و 24/89% نسبت به دو مکانیزم دیگر با دقت بهتری مقدار گونه no را پیش بینی می کنند. سپس اثر مواد افزودنی نیتروژن، هیدروژن و هیدروژن پراکسید بر فرآیند sncr به هنگام تزریق جت گازی آمونیاک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد افزودن نیتروژن باعث بالا رفتن بازده فرآیند sncr می گردد. افزودن هیدروژن و هیدروژن پراکسید باعث کمتر شدن اندک بازده پدیده sncr می شوند ولی در عین حال محدوده دمایی مؤثر فرآیند sncr را 60 تا 230 کلوین به سمت دماهای پایین تر میل می دهند و این روش را پرکاربردتر می کند. با تحلیل پدیده لغزش آمونیاک با استفاده از سینتیک گلاربرگ مشخص گشت لغزش آمونیاک با افزایش دمای ورودی به دماهای بالاتر از 1250 کلوین، به مقادیر بسیار ناچیز کاهش می یابد. با بررسی اثر هندسه های مختلف در فرآیند sncr با تزریق آمونیاک معلوم گردید که هندسه تزریق با چهار نازل با بازده بالای 94% درصد در کاهش no و لغزش محدود آمونیاک بهترین حالت جهت انجام فرآیند است. مقایسه نتایج پاشش جت گازی آمونیاک با اسپری اوره مایع مشخص گردانید، در حالت اسپری اوره اختلاط بهتر و سریع تر صورت می گیرد، در نتیجه زمان و طول لازم برای اختلاط کاهش می یابد. در ادامه توانایی نرم افزار یک بعدی کمکین در پیش بینی فرآیند sncr مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد این نرم افزار قادر به تشخیص پارامترهایی مانند دمایی که در آن بیشترین بازده روش sncr اتفاق می افتد و همچنین جابجا شدن محدوده دمایی مؤثر روش در هنگام افزودنی هایی مانند هیدروژن است ولی به دلیل یک بعدی بودن قادر به پیش بینی اثرات وابسته به نحوه اختلاط و هندسه نیست. کلید واژه: اکسید نیتروژن، دودکش، مدل سازی، کاهش انتخابی غیرکاتالیستی، سینتیک شیمیایی.

شبیه سازی عددی محفظه احتراق توربین گاز زمینی با هدف کاهش آلاینده nox به روش cln
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  شهیده صیادیان   کیومرث مظاهری

هدف از کار حاضر شبیه سازی محفظه احتراق توربین گاز با هدف کاهش nox می باشد. در روش cln بخار به صورت پیش آمیخته با سوخت به محفظه احتراق تزریق می شود. به منظور شبیه سازی از دو روش شبکه راکتوری معادل و شبیه سازی cfd استفاده شده است. در روش اول فرآیند احتراق درون یک محفظه آزمایشگاهی به کمک شبکه راکتوری معادل مد ل سازی شده است. در این مدل سازی تأثیر انتقال حرارت از محفظه بر پیش بینی فرآیند احتراق منظور شده است. بررسی تأثیر فشار و زمان اقامت بر انتشار اکسید نیتروژن نشان داد افزایش فشار و زمان اقامت به خصوص در دمای بالای شعله سبب افزایش تولید اکسید نیتروژن می شود. به طوری که مشاهده می شود که میزان انتشار اکسید نیتروژن با توان متغیری از فشار در ارتباط است که این توان، خود تابعی از دماست. همچنین با تزریق بخار به درون محفظه احتراق مدل شده به کمک شبکه راکتوری معادل، می توان کاهش آلاینده اکسید نیتروژن را در مقایسه با حالت بدون تزریق مشاهده کرد. در روش دوم، شبیه سازی cfd برای یک محفظه احتراق غیرپیش آمیخته به صورت متقارن محوری انجام شده است. در این شبیه سازی، در ابتدا تأثیر مدل های احتراق مختلف بر پیش بینی دما و میزان تولید nox بررسی گردید. بر این اساس مدل edc با توجه به این که قابلیت اعمال سینتیک های مختلف را دارد، برای پیش بینی nox مدل مناسب تری است. همچنین تأثیر تزریق بخار به داخل محفظه به صورت پیش آمیخته با سوخت بررسی و نتایج آن با حالت بدون تزریق بخار به داخل محفظه و حالت تزریق بخار به صورت پیش آمیخته با هوا مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که تزریق بخار پیش آمیخته با سوخت، سبب کاهش بیشتر nox نسبت به حالت تزریق بخار پیش آمیخته با هوا شده، و با جلوگیری از افزایش میزان تولید co سبب بهبود کارایی احتراق می شود.

مدل سازی عددی کوره دوار سیمان
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  حبیب اله فاتح نوبندگانی   کیومرث مظاهری

کوره های دوار سیمان به طور گسترده برای تبدیل مواد خام به کلینکر مورد استفاده قرار می-گیرند. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده‏های گوناگونی است که مهمترین آن‏ها جریان واکنشی مواد بستر، احتراق آشفته سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار و اندرکنش حرارتی و جرمی بین بخش‏های مذکور هستند. در تحقیق حاضر برای تحلیل رفتار فرآیندهای درون کوره، در ابتدا یک مدل یک‏بعدی بر اساس مدل اِسپنگ توسعه داده شد. نتایج نشان دادند که % 20 حرارت به طور مستقیم از گازهای داغ حاصل از احتراق و % 28 از بدنه به مواد بستر انتقال می‏یابد، % 12 حرارت نیز از بدنه وارد محیط می‏شود. از 40 % حرارت باقی‏مانده بخشی از جریان گاز به بدنه کوره انتقال یافته و بخش دیگر با کلینکر از کوره خارج می‏شود. در این حالت بازده حرارتی کوره % 48 است. در ادامه تأثیر سیستم زنجیری بر بهبود انتقال حرارت درون کوره‏های دوار تر بررسی شد. در نتیجه با استفاده از سیستم زنجیری ، بازده حرارتی کوره 6 % افزایش یافت. بررسی انجام شده همچنین نشان داد که تقریباً نیمی از co2 تولیدی از واکنش‏های مواد بستر و نیمی دیگر از احتراق حاصل می‏شود. در گام بعد، شبیه‏سازی دو بعدی کوره دوار سیمان برای بررسی ساختار دمایی و ابعادی شعله و تولید گونه co2 با استفاده از یک شبکه محاسبات موازی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی مدل‏های احتراقی نشان داد که از لحاظ زمان اجرا، مدل pasr زمان‏برترین و مدل کسر مخلوط سریع‏ترین مدل می‏باشد (که هر دو فیزیک جریان را نیز به خوبی پیش‏بینی می‏کنند). نتایج همچنین نشان دادند که افزایش دمای هوای ثانویه از 300 به 800 کلوین، باعث افزایش 1 متری طول شعله می شود. این افزایش طول منجر به بهبود انتقال حرارت در منطقه پخت نهایی مواد بستر و البته افزایش 12 درصدی تولید co2 شد. با افزایش 25 درصدی مقدار هوای اولیه ورودی، طول شعله 5/0 متر و دمای بیشینه درون کوره 150 کلوین کاهش یافتند. بنابراین نتایج نشان می‏دهند که برای بهبود انتقال حرارت به مواد، کارکرد بهتر کوره در کمترین مقدار ممکن هوای اولیه به دست می‏آید. همچنین با افزایش زاویه نازل هوای اولیه نسبت به حالت افقی به 20 درجه، دمای بیشینه شعله210 کلوین و تولید گاز گلخانه‏ای co2 19 درصد کاهش یافت. نتایج همچنین نشان دادند که با افزایش زاویه، دمای قسمت‏هایی از بدنه داخلی بیش ‏از حد افزایش می‏یابد، بنابراین محدودیت متالورژیکی لایه دیرگداز بدنه داخلی در انتخاب زاویه نازل باید در نظر گرفته شود.

شبیه سازی احتراق در مقیاس کوچک به منظور بررسی تاثیر دیوار بر ایجاد رژیم های متفاوت شعله
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1393
  علیرضا علی پور   کیومرث مظاهری

هدف از کار حاضر، بررسی رژیم های شعله برای احتراق در مقیاس میکرو می باشد. در شبیه سازی عددی از فرمول بندی عدد ماخ پایین، سینتیک تفصیلی و ضرایب نفوذ مولکولی مختلف برای گونه ها استفاده شده است. همچنین با استفاده از رویکرد انتقال حرارت توام، معادله انرژی در دیوار و تاثیر آن بر روی جریان نیز بررسی شده است. نتایج مربوط به کار حاضر در دو بخش ارائه می شود. در ابتدا رژیم های شعله برای احتراق در مقیاس میکرو با استفاده از هندسه میکروکانال گرم شونده بررسی می شود و در ادامه اندرکنش حرارتی بین دیوار و جریان واکنشی در یک میکرو کانال مورد بررسی قرار می گیرد. در بخش شبیه سازی احتراق در میکروکانال گرم شونده تاثیر پارامترهای مختلف نظیر تاثیر سرعت جریان ورودی، نسبت هم ارزی و قطر کانال بر روی رژیم های شعله بررسی گردید. با تغییر سرعت جریان ورودی برای کانالی با عرض معین، سه رژیم خاموشی- اشتعال مکرر، پایای متقارن و رژیم پایای نامتقارن مشاهده گردید. در نزدیکی حد شعله وری پایین، رژیم خاموشی- اشتعال مکرر ناشی در کانال مشاهده می شود. با افزایش سرعت جریان ورودی در یک کانال با عرض مشخص، رژیم پایای متقارن مشاهده می شود که ناشی از برقراری تعادل بین مقیاس های زمانی واکنش و اقامت سیال می باشد. اما با افزایش بیشتر سرعت جریان ورودی مشاهده می شود رژیم پایای متقارن ناپایدار شده و به شکل نامتقارن پایدار می شوند. با افزایش نسبت هم ارزی از مقدار 5/0 تا 1 در یک کانال با عرض معین مشاهده می شود که رژیم پایای متقارن از بین می رود و محدوده رژیم خاموشی-اشتعال مکرر افزایش می یابد. برای بیان مشخصه های دینامیک خاموشی-اشتعال مکرر از دو پارامتر فرکانس و دامنه استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت جریان ورودی، دامنه پدیده خاموشی-اشتعال مکرر افزایش می یابد در حالی که فرکانس آن رفتاری کاهشی-افزایشی دارد. به منظور مطالعه دقیق تر این پدیده، تاثیر سرعت جریان ورودی بر روی پدیده خاموشی-اشتعال مکرر از دیدگاه واکنش های شیمیایی با استفاده از متغیر نرخ واکنش بررسی می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهند که در سرعت های بالای جریان ورودی، واکنش های تولید گونه های سبک تر نظیر o،h و oh غلبه دارند در حالی که در سرعت های پایین جریان ورودی، واکنش ها به تولید گونه های سنگین نظیر h2o، ho2 و h2o2 تمایل بیشتری دارند. در ادامه تاثیر نسبت هم ارزی و عرض کانال نیز بر روی دامنه و فرکانس این پدیده بررسی می گردد. نتایج این بررسی نشان می دهند که با افزایش نسبت هم ارزی و عرض کانال، دامنه پدیده خاموشی اشتعال مکرر افزایش و فرکانس آن کاهش می یابد. یکی از پدیده های مهم در دینامیک خاموشی- اشتعال مکرر دو شاخه شدن جبهه شعله می باشد که این پدیده با استفاده از دیدگاه های هیدرودینامیکی و شیمیایی مطالعه می شود. ایجاد جریان برگشتی و تشکیل نواحی چرخشی در نزدیکی دیوار باعث دو شاخه شدن جبهه شعله می شود. در دیدگاه شیمیایی، مقدار کسر جرمی گونه های اکسیژن و آب در ناحیه بین دو جبهه شعله افزایش می یابد. با بررسی متغیر نرخ پیشرفت واکنش های مختلف مشاهده می شود که حضور گونه آب در ناحیه بین دو جبهه شعله می تواند عامل اصلی در دو شاخه شدن جبهه شعله باشد. با افزایش سرعت جریان ورودی و ایجاد تعادل بین مقیاس زمانی واکنش و مقیاس زمانی اقامت سیال در کانال، شعله ای پایا و متقارن درون کانال مشاهده می شود. در این حالت مقدار بیشینه دما و کسر جرمی گونه ها بر روی خط تقارن کانال قرار دارد. براساس تحدب شعله نسبت به مخلوط ورودی (واکنشگرها) شعله های قارچی شکل و لاله ای شکل مشاهده می شود. در ادامه با افزایش سرعت جریان ورودی در یک کانال معین، سطح جبهه شعله افزایش می یابد. در این حالت سطح جبهه شعله مستعد ناپایداری می باشد و تحت تاثیر اغتشاشات موجود در کانال، جبهه شعله ناپایدار می شود. با مطالعه عدد لوئیس سوخت مشاهده می شود که علت این ناپایداری تقابل بین نفوذ حرارتی و نفوذ جرمی (ناپایداری نفوذی-حرارتی) می باشد که تحت تاثیر اغتشاشات میدان جریان منجر به ناپایدار شدن جبهه شعله می شود. با بررسی نتایج بدست آمده، مشاهده گردید که چنانچه سطح شعله 1/1 برابر عرض کانال باشد جبهه شعله مستعد ناپایدار شدن می باشد و در حالت پایدار ثانویه به شکل نامتقارن قرار می گیرد و شعله های پایا نامتقارن درون کانال ایجاد می شوند. در بخش دوم کار حاضر، اندرکنش حرارتی بین دیوار و جریان در یک میکرو کانال بررسی می شود. به منظور این مطالعه، تاثیر پارامترهای ضخامت دیوار، سرعت جریان ورودی، ضریب رسانش حرارتی دیوار و ضریب انتقال حرارت جابجایی برای سه عرض کانال بررسی می شود. با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی مشاهده می شود که در کانال های با عرض کوچک (4/0 میلی متر)، رژیم پایای متقارن رژیم غالب درون کانال می باشد اما با افزایش عرض کانال تا مقادیر 1 میلی متر به علت اینکه سطح جبهه شعله درون کانال افزایش می یابد، رژیم پایای نامتقارن غالب خواهد شد. در هندسه میکرو کانال، با افزایش ضخامت دیوار از 2/0 میلی متر تا 1 میلی متر، میزان انتقال حرارت رسانشی منتقل شده در راستای طولی افزایش و در نتیجه جبهه شعله به بالادست جریان منتقل می شود. همچنین با افزایش ضریب انتقال حرارت رسانشی، توزیع دما درون دیوار به صورت یکنواخت تر در می آید که منجر به کاهش دمای بیشینه در دیوار می شود و باعث انتقال جبهه شعله به پایین دست جریان می شود.

مطالعه نقش آشفتگی در عملرد بخاری های گازسوز خانگی با استفاده از شبیه سازی عددی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده مهندسی مکانیک 1392
  راضیه یاراحمدی   کیومرث مظاهری

فرایندهای پیچیده ای مانند اغتشاش در مشعل و کوره بخاری، احتراق در کوره بخاری و تابش در بدنه بیرونی بخاری گازسوز اتفاق می افتد. در پایان نامه حاضر با توجه به فرایندهایی که در بخاری انجام می شود و با استفاده از سینیتیک دو مرحله ای احتراق، مدل p-1برای انتقال حرارت تابشی، مدل k-? استاندارد برای بررسی اغتشاش، 3 تغییر در هندس? بخاری ارائه شده است که باعث افزایش اغتشاش در بخاری می شود. در هندسه نخست طول کفشک 10سانتی متر بلندتر شده و 22 تیغه نیز به کفشک اضافه شد، این تغییر هندسه باعث کاهش دمای خروجی دودکش از 1053کلوین به 850کلوین در سرعت ورودی سوخت 3/76متر بر ثانیه شد، در این حالت کمترین مقدار کربن مونوکسید تولید شده به مقدار ppm004/0 که در سرعت ورود سوخت72متر بر ثانیه می باشد. در ادامه شیب تیغه های کفشک در هندس? اولیه از 6/26درجه به 43/18درجه کاهش یافت، که این خوابیده تر شدن تیغه ها نیز باعث کاهش دمای خروجی از دودکش در سرعت ورود سوخت 3/76متر بر ثانیه به 600کلوین شد و کمترین مقدار کربن مونوکسید تولید شدهppm002/0 که در سرعت ورود سوخت 76متر بر ثانیه می باشد. درانتهادودکشاز مرکزکورهبهگوش? آنجابجاشد وهمچنینطولدودکشاز 1متربه 4مترافزایش یافت، در این حالت دمای خروجی دودکش در سرعت ورود سوخت 3/76متر بر ثانیه به 530 کلوین کاهش یافت و کمترین مقدار کربن مونوکسید تولید شده در این حالت ppm008/0 که در سرعت ورود سوخت50متر بر ثانیه می باشد.

مطالعه عددی و تجربی اثر قیود قالب در ابعاد نهایی قطعات تزریقی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1386
  طاهر ازدست   امیرحسین بهروش

چکیده ندارد.

شبیه سازی تراک در مواد شدید الانفجار با استفاده از تئوری wk
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1387
  سبحان امامی کوپایی   کیومرث مظاهری

چکیده ندارد.

مدل سازی عددی تعقیب مرز محصولات انفجار در هوا
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1387
  حامد کرامتی   کیومرث مظاهری

چکیده ندارد.

بررسی پاسخ الاستیک گذرای لوله تحت بارگذاری تراک گازی داخلی نوسانی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی 1387
  حبیب الله بلور   کیومرث مظاهری

تحقیق حاضر به تکمیل مدل های عددی بارگذاری تراک گازی داخلی، برای بررسی پاسخ گذرای الاستیک سازه ای، پرداخته است. در این جهت مدل بارگذاری عددی جدیدی بر پایه سرعت و فشار شاک نوسانی توسعه داده شده است. نوسانات جبهه تراک در این مدل، بصورت تابع هارمونیک کسینوسی شبیه سازی شده اند. مدل مورد استفاده علاوه بر در نظر گرفتن نوسانات جبهه تراک، توانایی شبیه سازی فاکتور کاهش نمایی متغیر با مختصات مکانی تراک را نیز دارا می باشد. به منظور بررسی سیستماتیک تاثیر خواص نوسانی جبهه تراک (نظیر دامنه یا فرکانس) روی پاسخ های سازه (که با استفاده از روش المان محدود و حلگر ls-dyna استخراج شده اند)، از پارامتر ضریب تقویت استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که، تغییرات فرکانس در محدوده بررسی شده، تاثیر ناچیزی بر ضریب تقویت دارد ولی تغییر دامنه نوسانات تراک منجر به تغییر ضریب تقویت می گردد. همچنین رفتار کمّی و کیفی پاسخ ها بخصوص در نقاط انتهایی لوله تراک و در سرعت فرا بحرانی که در مدل های پیشین تطابق کمتری با نتایج آزمایشگاهی داشتند، تا حد زیادی بهبود یافته اند.در تحقیق حاضر، اصلاحاتی نیز در نحوه گسسته سازی بار و پس پردازش نتایج، صورت گرفت که منجر به افزایش دقت کمی پاسخ ها و بهبود کیفی رفتار کلی کرنش ها، بخصوص در نقاط انتهایی لوله گشت. در این رابطه، گسسته سازی بار، که در مطالعات قبلی با دقت کم و بدون در نظر گرفتن فشار نهایی محصولات و اثرات دنباله موج تراک صورت گرفته بود، اصلاح شد. در کار حاضر نشان داده شده است که عدم انتخاب تعداد مناسب داده های خروجی حلگر، منجر به استخراج پاسخ هایی با دقت کم می گردد. همچنین نشان داده شد که برای مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، لازم است پاسخ های سازه ای عددی از گره های روی پوسته خارجی لوله استخراج شوند.

تعیین ضریب انتقال حرارت جابجائی در یک جریان تراکم پذیر در شیپوره های همگرا-واگرا
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1368
  کیومرث مظاهری   علی اصغر رستمی

برای بررسی انتقال حرارت اتاق احتراق راکتها لازم است که ضریب انتقال حرارت جابجائی بین محصولات احتراق و دیواره شیپوره تعیین گردد. بدلیل ویژگیهای خاص جریان (شتاب زیاد، تراکم پذیری، انتقال حرارت با نرخ زیاد، ...)و اغتشاشی که دراثر احتراق اولیه بوجود می آید، مسئله پیچیدگی زیادی پیدا می کند. دراین پروژه بعداز بررسی مختصری در مورد ماهیت مسئله و پیچیدگیهای موجود مدل مناسبی انتخاب شده است . دراین مدل از جریانهای ثانویه و نوسانات فشاری تولید شده دراثر احتراق صرفنظر شده است . همچنین از واکنشهای احتمالی شیمیایی در لایه مرزی صرفنظر شده و جریان کاملا مغشوش فرض شده است . جریان درون شیپوره تراکم پذیر، یکبعدی و آیزنتروپیک فرض شده است . لایه مرزی براساس مدل فوق به شیوه انتگرالی فرموله شده است و از طریق کامپیوتری با شیوه تفاضل محدود حل شده است در محاسبات انتگرالی لایه مرزی از توزیع سرعت و توزیع درجه حرارت باتوان 7ˆ1 که برای جریانهای مغشوش مرسوم است استفاده شده است . در پایان نتایج تحلیلی در دو مرحله بترتیب با نتایج تجربی روی یک مدل کنترل شده (جریان بدون احتراق) و نتایج تجربی یک راکت واقعی مقایسه شده اند. در مقایسه با نتایج روی مدل کنترل شده (جریان هوای گرم) ضریب انتقال حرارت بدست آمده از روابط تحلیلی حدود 15 تا 20 درصد بیشتر از نتایج تجربی نشان می دهند. ولی در مقایسه باراکت واقعی گاهی تا 80 درصد نیز در نرخ انتقال حرارت در ورودی شیپوره اختلاف دیده می شود. سرانجام برمبنای نتایج تجربی مختلف ضرایبی برای محاسبه hg (ضریب انتقال حرارت جابجایی) نسبت به حل تحلیلی پیشنهاد شده است .

مدلسازی موتورهای احتراق داخلی کاربراتوری جهت طراحی واحد کنترل موتور
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1380
  بابک تسلیمی   کیومرث مظاهری

در رساله حاضر روند مدلسازی موتورهای احتراق داخلی جرقه ای کاربراتوری ارائه شده است. بدین منظور ابتدا موتور احتراق داخلی جرقه ای کاربراتوری را به چهار بخش اصلی مجموعه تولید کننده مخلوط سوختنی (کاربراتوری)، محفظه ورودی، احتراق، دینامیک دروانی تقسیم شده است. مدل غیر خطی تک تک بخش ها را استخراج نموده و در محدوده دور آرام مدل غیر خطی را خطی می نمائیم. نهایتا مدل خطی از موتور ارائه شده است. برای بررسی صحت رفتار مدل خطی پیشنهادی، مدل پیشنهادی را برای اطلاعات موجود موتور چهار سیلندر با حجم 5/2 لیتر اجرا می نمائیم. پاسخ مدل پیشنهادی در محدوده دور آرام با نتایج معتبر موجود مقایسه شده است. در بخش پایانی روی پارامترهای مدلسازی حساسیت سنجی انجام و اثر هر یک از پارامترهای مدلسازی در مدل خطی پیشنهادی مشخص گردیده است. هر یک از پارامترها در واقع نشان دهنده یک یا قسمتی از هر بخش موتور می باشد. با توجه به نتایج بدست آمده در حساسیت سنجی انجام شده، در مدلسازی خطی موتور چهار سیلندر با حجم 5/2 لیتر بترتیب مدلسازی تاثیر زاویه دریچه گاز و دور موتور روی فشار در محفظه ورودی از بخش تولید مخلوط سوختنی (کاربراتور)، مدلسازی تاثیر دور موتور روی گشتاور تولیدی در بخش احتراق، مدلسازی میزان اغتشاشات گشتاور بار خارجی و تاثیر دور موتور روی گشتاور اصطکاکی موتور از بخش دینامیک موتور، مدلسازی تاثیر هندسه محفظه ورودی روی فشار محفظه ورودی و تاثیر فشار محفظه ورودی روی گشتاور اندیکاتوری تولیدی از بخش محفظه ورودی، مدلسازی دینامیک دورانی موتور در بخش دینامیک موتور و مدلسازی تاخیر احتراق در بخش احتراق دارای اهمیت هستند.

اثرات تراکم پذیری روی مدلهای اغتشاش
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1380
  مهدی مشتاقی کمال   کیومرث مظاهری

حل جریانهای مغشوش یکی از مباحث مهم و مشکل دینامیک سیالات محاسباتی می باشد. برای حل جریانهای مغشوش باید شکل متوسط گرفته شده رینولدز معادلات بقا برای جریانهای تراکم ناپذیر و شکل متوسط گرفته شده فاور معادلات بقا برای جریانهای تراکم پذیر حل شوند. در معادلات متوسط گرفته شده مومنتوم و انرژی یک ترم اضافی بنام لزجت توده ای ظاهر می شود که این ترم باید بنحوی مدل شود. مدلهای مختلفی برای بدست آوردن لزجت توده ای ابداع شده اند. اغلب کارهای اولیه روی مدلهای اغتشاش برای جریانهای تراکم ناپذیر بوده است. برای استفاده از این مدلها برای جریانهای تراکم پذیر نیاز به تصحیحات و توسعه هایی می باشد. در این پایان نامه ابتدا مروری بر مدلهای مختلف اغتشاش برای جریانهای تراکم ناپذیر شده است و بعد از آن اثرات تراکم پذیری روی این مدلها مورد بررسی قرار گرفته شده است. در پایان یک روش حل عددی بر اساس الگوریتم سیمپل و شبکه هم مکان برای جریانهای تراکم پذیر مغشوش بیان شده است. با بررسی مدلهای مختلف اغتشاش و اثرات تراکم پذیری روی آنها مدل بالدوین لوماکس برای توسعه کد انتخاب شده است. برای اطمینان از عملکرد کد چند مسئله نمونه از جمله جریان مغشوش تراصوتی در یک دیفیوزر مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده انطباق خوبی با مقادیر تجربی دارند. مقایسه نتیجه حاصل از اجرای برنامه برای دو حالت مدل با اثرات تراکم پذیری و مدل بدون اثرات تراکم پذیری برای جریان نازل همگرا - واگرا و برای جریان دیفیوزر نشان می دهند که اثر تراکم پذیری برای این دو نوع جریان قابل چشم پوشی است.

شبیه سازی عددی دینامیک حباب حاصل از انفجار زیر آب
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1380
  پیمان طاهری بناب   کیومرث مظاهری

تفاوت عمده انفجار آب با انفجارهای معمولی ( انفجار در هوا) در دینامیک هسته گازی حاصل از انفجار است. تفاوت چگالی بین آب و محصولات انفجار باعث تولید میدان فشار خاصی در آب میگردد که عامل موج ضربه ای (شاک) اصلی و پالسهای ثانویه است. در این تحقیق دینامیک حباب حاصل از انفجار منفجره کروی شکل در زیر آب مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی انفجار زیر آب با استفاده از حل معادلات اولر یک بعدی و معادلات حالت آب و محصولات انفجار انجام شده و از روش گودونفی مرتبه سوم ‏‎(ppm)‎‏ برای حل معادلات فوق الذکر استفاده شده است . الگوریتم روش ‏‎ppm‎‏ با توجه به معادله حالت گازهای واقعی تنظیم گردیده و معادلات در مختصات لاگرانژی حل شده اند برای آب و محصولات انفجار به ترتیب معادلات حالت ‏‎mie-gruneisen , jwl(jones-wilkins-lee)‎‏ مورد استفاده قرار گرفته اند . شرایط اولیه حباب با استاده از حل تشابهی تیلور بدست آمده است. نحوه تولید امواج انبساطی و شاک در حباب و توزیع خواص در آن مورد بررسی قرار گرفته است . همچنین رفتار آب و چگونگی انتشار شاک اولیه و پالسهای ثانویه نمایش داده شده است . نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج سایر محققین دارند.

مدلسازی سیکل کارکرد موتور چند سیلندر بنزینی
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس 1379
  محمد تجلی بخش   کیومرث مظاهری

امروزه شبیه سازی کامپیوتری جایگزین انجام آزمایشات متعدد با هزینه های سنگین شده است که تحقیقات در زمینه موتورهای احتراق داخلی نیز از این امر مستثنی نیستند. در تحقیق حاضر تهیه یک برنامه شبیه سازی کامپیوتری برای متورهای چهازمانه بنزینی در ارتباط با طراحی اجزای سیستم ورودی و خروجی، مورد نظر بوده است. هدف اصلی این تحقیق مطالعه چگونگی تشکیل و حرکت امواج در سیستم های ورودی و خروجی موتور می باشد. همچنین تاثیر عوامل مختلف بر روی راندمان حجمی بررسی شده اند.برنامه کامپیوتری تهیه شده، با در نظر گرفتن المان های مختلف سیستم ورودی و خروجی و مدلسازی عددی آنها جهت شبیه سازی سیکل کارکرد موتور، ارتباط با اجزا طراحی شده است. دو محور اصلی این تحقیق عبارتند از: 1- حل جریان دو لوله ها و سایر مجاری.2- مدلسازی اتصالات بعنوان شرایط مرزی برای مجاری گوناگون.برای حل جریان از مدل دینامیک گاز یک بعدی به همراه اثرات انتقال حرارت و اصطکاک استفاده شده است. این یک روش متداول و با دقت قابل قبو میباشد که در بسیاری از نرم افزارهای تجاری استفاده میشود. در کد تهیه شده برای حل جریان در نقاط داخلی، از روش دو مرحله ای ‏‎maccormack‎‏ استفاده شده است. اجزای تشکیل دهنده سیستم عبارتند از:- لوله های با قطر ثابت و متغیر - منبع اگزوز- نقاط انشعاب - شرایط مرزی باز و بسته- سوپاپ های ورودی و خروجی - نقاط اتصالچون انواع المان های مذکور تشکیل دهنده شرایط مرزی لوله ها می باشند، مدلسازی اتصالات که دارای شرایط مختلف در طرفین هستند، بخش اصلی کار می باشد. از آنجاییکه روش حل اصلی در اتصالات روش مشخصه ها بوده است، جهت مدلسازی کلیه اتصالات از مدلهای موجود که با روش مشخصه های سازگاری داشته باشند استفاده شده است. مدلسازی انشعاب با استفاده از مدل مناسب ارائه شده در مرجع و مدلسازی سوپاپها با بکارگیری مدل شیرها برای وضعیت های مختلف بلندشدگی سوپاپ انجام گرفته است.صحت کد تهیه شده قبل از شبیه سازی موتور با مسائل استاندارد از جمله ‏‎shock tube‎‏ و نازل، بررسی و تایید شده است.