در این تحقیق به بهینه سازی عرض روتور فن لانه سنجابی پرداخته شده است. نخست با مدل سازی فن توسط نرم افزار فلوینت عرض بهینه ای برای فن لانه سنجابی معرفی شده است. سپس با توجه به نتایج مدل سازی انجام شده، فن های بهینه و فن هایی با عرض کمتر و بیشتر از عرض بهینه ساخته شده و آزمایش شده است. نتایج مدلسازی و نیز نتایج تجربی عرض مشابهی را به عنوان عرض بهینه فن لانه سنجابی معرفی می کنند. بهینه یابی عرض روتور به نسبت عرض به قطر بهینه 38/0 منتهی می شود که این نسبت عرض بالاترین فشار کل را داشته و با استفاده از این نسبت عرض ضریب جریان محوری بیشینه، حداکثر شده و فن در حجم اشغال شده یکسان جریان بیشتری تولید می کند. در این نسبت عرض راندمان فن از روتورهای عریض تر بیشتر می باشد. هرچند روتورهای کم عرض راندمان بالاتری در جریان های کم دارند ولی روتورهای با نسبت عرض کمتر از 38/0 به علت فشار کل کمی که تولید می کنند چندان مطلوب نیستند. مطالعه میدان جریان در کنار منحنی عملکرد می تواند به درک تأثیر پارامترهای گوناگون بر عملکرد فن کمک کند. پس از انجام آزمایشهای عملکرد مولفه های سرعت شعاعی و مماسی فن توسط ال دی ای به دست آمده است. نتایج آزمایشهای اندازه گیری سرعت حکایت از این دارد که در روتور با نسبت عرض به قطر 35/0 خروج بخش عمده جریان از نزدیکی زبانه حلزونی سبب دو نتیجه متفاوت خواهد شد. از یک سو از آن جا که عبور جریان از حلزونی کم می شود تلفات مربوط به حلزونی کم شده و راندمان فن افزایش می یابد. از سوی دیگر با توجه به اینکه حلزونی وظیفه تبدیل فشار دینامیک به فشار استاتیک را دارد عبور نکردن جریان سیال از حلزونی سبب عدم تولید فشار استاتیک در فن شده و این موضوع سبب کاهش فشار استاتیک فن خواهد بود از این رو فن بر خلاف راندمان بالای آن فشار استاتیک پایینی دارد.

لایه های اختلاط بین دو سیال با سرعتهای مختلف حدود 70 سال است که هم از نظر آزمایشگاهی و هم شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفته اند که علت آن نه تنها به خاطر اهمیت اختلاط در آیرودینامیک، بلکه اهمیت بنیادی آن در مطالعه جریانهای برشی است. لایه های اختلاط در زمینه های مهندسی زیادی مانند محفظه های احتراق، اختلاط اولیه در توربینهای گازی، رآکتورها و اجکتورها اتفاق می افتد. علاوه بر اهمیت تکنولوژیکی این نوع از جریان، اختلافات موجود در نتایج کارهای تحقیقاتی مختلف برای ترکیبهای یکسان نیز سبب شده است که هنوز تحقیقات در مورد لایه اختلاط ادامه داشته باشد. لایه های اختلاط به شرایط مرزی اولیه مانند شدت توربولانس و زاویه اختلاط بسیار حساس هستند. با وجود اینکه تحقیقات نسبتا زیادی روی این جریان نسبتا پایه ای انجام شده است هنوز برای بسیاری از ترکیبهای ممکن اطلاعاتی در دسترس نیست. به طور مثال ترکیب لایه مرزی اولیه لایه ای و زاویه اختلاط بالا کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق لایه اختلاط صفحه ای با نسبت سرعت 6/0 بوسیله یک تونل باد مدار باز تولید شده است. برای آماده سازی تونل باد و بررسی اولیه عملکرد آن، از نرم افزار فلوینت استفاده شده است. برای اندازه گیری میدان سرعت در مقاطع مختلف از جریان، از ال- دی- اِی و پی- آی- وی استفاده شده است. با استفاده از آزمایشات کالیبراسیون دستگاه آزمایشگاهی، محل خودمتشابه شدن جریان تعیین گردید. مقادیر سرعت اندازه گیری شده با دستگاه سرعت سنجی لیزری در فواصل مختلف در پایین دست جریان در ناحیه خودمتشابه نشان می دهند که لایه اختلاط بوجود آمده در این تحقیق در مقایسه با کارهای مشابه بدلیل لایه مرزی اولیه لایه ای و زاویه اختلاط بالا دارای شدت رشد بیشتری می باشد. بررسی آنیزوتروپی جریان نیز نشان می دهد که خواص توربولانسی جریان در ناحیه خودمتشابه تغییر چندانی نکرده اند. همچنین از داده های آزمایشگاهی بدست آمده بعنوان مقادیر اولیه کد les استفاده شده و نتایج نهایی آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است.

در این پایان نامه اصول اساسی داده برداری سه بعدی سرعت سنجی بر مبنای تصویر ذرات مورد مطالعه قرار گرفته است. با استخراج پارامترهای مهم این روش و اعمال تنظیمات دقیق آنها در روش اندازه گیری مذکور میدان جریان در نواحی به اندازه کافی دور از دهانه ورودی فن لانه سنجابی در صفحه پره پرهی خروجی روتور و ورود به حلزونی فن اندازه گیری و مورد بررسی قرار گرفته است.

گستردگی استفاده از فن های لانه سنجابی بویژه در صنایع تهویه مطبوع سبب شکل گیری پروژه های تحقیقاتی فراوانی در راستای بهبود عملکرد این نوع از فن ها شده است. تغییر هندسه روتور فن از حالت استوانه ای به نیمه مخروطی از جمله تحقیقاتی است که در این زمینه انجام شده است. هدف این پروژه یافتن زاویه بهینه روتور نیمه مخروطی جهت بهبود عملکرد فن می باشد. برای اینکه مطالعه نحوه تاثیر تغییر زاویه مخروطی روتور بر عملکرد فن ممکن باشد، در ابتدا هندسه مجموعه فن با روتورهای مختلف در نرم افزار گمبیت رسم و شبکه محاسباتی تولید شده است. سپس مدل سازی جریان در نرم افزار فلوینت بر اساس نتایج تجربی حاصل از آزمایش عملکرد صورت گرفته است. نتایج حاصل از مدل سازی فن با روتورهای استوانه ای و نیمه مخروطی با زاویه های مختلف و قطر متوسط یکسان حاکی از آن است که روتورهایی که دهانه ی ورودی آنها بزرگتر از صفحه انتهایی آنهاست (نیمه مخروطی با زاویه مثبت)، ضمن کاهش هد خروجی از فن، می توانند سبب بهبود راندمان فن نسبت به روتور استوانه ای گردند. از طرف دیگر روتورهای که دهانه ورودی آنها کوچکتر از صفحه انتهایی آنهاست (نیمه مخروطی با زاویه منفی)، سبب افزایش هد خروجی فن در ازای کاهش راندمان نسبت به روتور استوانه ای می گردند. جهت دستیابی به روتوری که ضمن حفظ هد تولیدی توسط روتور استوانه ای سبب افزایش راندمان گردد، از روتور نیمه مخروطی با زاویه 10+ درجه استفاده شده است. با این تفاوت که بجای اینکه قطر متوسط آن برابر روتور استوانه ای باشد، قطر آن در مقطع عرضی 3/0 عرض حلزونی (از سمت انتهای حلزونی) برابر قطر روتور استوانه ای انتخاب گردیده است. با توجه به اینکه این مقطع، محل اصلی خروج جریان می باشد، روتور جدید علاوه بر راندمان بالا می تواند هد بالایی نیز تولید کند. علاوه بر مطالعه تاثیر تغییر زاویه مخروطی روتور بر عملکرد فن، در این پروژه چگونگی تاثیر پیچش پره های روتور نیز مورد نیز مورد تحقیق قرار گرفته است. نتیجه می تواند سبب بهبود راندمان فن گردد. بدین ترتیب این تغییر بر روی روتور جدید اعمال شده و مورد آزمایش قرار گرفته است. نتیجه آزمایشات حاکی از آن است که ضریب فشار فن با پروانه نیمه مخروطی با زاویه 10+ و زاویه پیچش پره 2- درجه در حداکثر ضریب جریان، حدود 2/0 بیشتر از فن پروانه استوانه ای می باشد. همچنین این پروانه در حداکثر ضریب جریان سبب افزایش 3/18 درصدی راندمان نسبت به فن با پرانه استوانه ای شده است. در این پروژه همچنین به کمک سرعت سنجی لیزری، میدان سرعت پیش بینی شده توسط نرم افزار فلوینت ارزیابی گردیده است.

هدف اصلی ساخت تونل باد مافوق صوت ، تلاش در بوجود آوردن امکان نمایش و آزمایش جریانات تراکم پذیر و دستیبابی به جنبه های مختلف تکنولوژی ساخت این تونلها در ایران بوده است تا بتوان آنها را دراختیار تحقیقات هوافضا، صنعتی و یا آموزشی قرار داد. تونل باد ساخته شده از نوع دمشی با عملکرد مقطعی انتخاب شده است . یک کمپرسور پیچی، هوا را که با عبور از سلیکاژل خشک شده در مخزنی به حجم 5 متر مکعب تا فشار 2 اتمسفر انباشته می سازد. با بازشدن شیر مخزن، هوا با عبور از یک اتاقک آرام کننده وارد نازل همگرا - واگرا و سپس منطقه آزمایش با سطح مقطعی به ابعاد 5 x 10 سانتیمتر مربع می شود طراحی تونل بر اساس جریان یکنواخت با عدد ماخ 2 در این منطقه در مدت عملکرد حداکثر 30 ثانیه صورت پذیرفته است . در پایان منطقه آزمایش دیواره تونل با زاویه 3 درجه از بالا و پائین بسمت درون متمایل شده است . پیش بینی می شود امواج ضربه مایل حاصل پس از تلاقی و انعکاس ، در قسمت موازی بعدی موج ضربه عمودی تشکیل داده و جریان را به سرعت مادون صوت برسانند . یک دیفیوزر مادون صوت و یک صداگیر قسمتهای بعدی تونل بادرا تشکیل می دهند. برای این تونل باد یک سیستم شلیرن با آئینه های معقر با فاصله کانونی 935 میلیمتر ساخته و نصب گردیده است . حساسیت این سیستم در حد نمایش امواج حرارتی ناشی از بدن انسان و یا حرکت جریان هوا درون محیط آزمایشگاه در اثر کولر آبی است .قرار گرفتن لبه کادری بصورت افقی باعث می شود تا شکست نور براثر گرادیان عمودی فشار برروی تصویر ضبط گردد. بررسی موج مایل تشکیل شده در محل آزمایش و برروی بالک با نیم زاویه راس 6 درجه، دستیابی به عدد ماخ 6ˆ1 را تائید نموده است . تحقیقات جاری برروی تونل باد مافوق صوت زمینه های زیر راشامل می شود: - تصحیح پروفیل نازل با درنظر گرفتن اثر لایه مرزی - انتخاب سیستم بهینه دیفیوزر برای کاهش افت و بدست آوردن زمان کارکرد بیشتر - ساخت مقطع آزمایش فقط در یک سمت محور تقارن برای نصف شدن دبی لازم وافزایش زمان آزمایش با انجام تصحیحات فوق زمینه برای بررسی اثر توربولانس ، لایه مرزی، شکل سطح مقطع، عدد رینولدز آماده می شود که درمورد هرتونل دیگر نیز قابل استفاده خواهند بود. علاوه بر جنبه های بهینه سازی اجزاء تونل باد، تحقیق در تکنیکهای مختلف برای سیستم تونل باد، انواع مکشی، بسته، نیم باز و غیره را شامل خواهد شد.