در این مقاله، ابتدا دلایل استفاده از فن پذیرش جزئی در توربین های فراصوت تشریح شده است. سپس، خلاصه ای از فرآیند طراحی آزمایشگاه توربین های فراصوت به منظور تولید منحنی مشخصه توربین، ارائه شده است. محاسبات مربوط به روش هم سانی گازدینامیکی، تشریح شده و استانداردهای مربوط به نحوه نصب و بهره برداری از سامانه های اندازه گیری در آزمایشگاه معرفی شده اند. منحنی مشخصه های به دست آمده در این آزمایشگاه با نتایج کد پیش بینی عملکرد توربین و نتایج کار دیگران مقایسه شده است. باتوجه به صحه گذاری کد پیش بینی عملکرد با نتایج آزمایش توربین در شرایط واقعی، نتایج حاصل از آزمایش توربین در شرایط هم سانی نتایج قابل قبولی هستند. هم چنین، راندمان توربین در شرایط پذیرش جزئی دست کم 20 واحد کم تر از شرایط پذیرش کامل است.متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

در این مقاله، ابتدا به منظور شناخت کافی از الگوی جریان درون کانال ها و اطراف پره های ضربه ای یک توربین فراصوت، تحلیل عددی به صورت دوبعدی و سه بعدی صورت گرفته است. سپس در راستای بهینه سازی عملکرد توربین، تاثیر تیز کردن لبه پره ها در این توربین مطالعه شده است. با بررسی های اولیه، نویسندگان دریافتند که با اصلاح هندسی پره های این توربین، می توان عملکرد آن را بهبود بخشید. نتایج عددی و تجربی به دست آمده از این کار، نشان می دهد که تیز کردن لبه های حمله و فرار پره ها باعث اصلاح الگوی جریان و بهبود زمینه شوک های ایجاد شده در فضای بین خروجی نازل و ورودی روتور و فضای داخل کانال های پره ها می گردد. این توربین ها در سامانه توربوپمپ موتورهای ماهواره بر استفاده می شود. توربین های مورد استفاده در این سامانه ها بدون خنک کاری بوده و جریان عبوری از آن ها تراکم پذیر، فراصوت، با آشفتگی بالاو میدان جریان پیچیده می باشد. جریان های آشفته دارای میدان های نوسانی سرعت متفاوتی هستند. شبیه سازی مستقیم نوسانات کوچک با فرکانس بالا، در محاسبات عملی مهندسی بسیار پرهزینه می باشد. در کارهای عددی، مدل سازی صحیح و انتخاب مدل آشفتگی مناسب این جریان ها در رسیدن به جواب های دقیق در مدت زمان مناسب حایز اهمیت بوده و مورد توجه پژوهشگران می باشد. دو مدل آشفتگی پیشنهادی در نرم افزار FLUENT، یعنی مدل های k-e/RNG و k- w و برای تحلیل عددی این گونه توربوماشین ها، مورد توجه قرار گرفته و با استفاده از این دو مدل، شبیه سازی عددی صورت گرفته است. هدف از به کارگیری دو مدل در این تحلیل، بررسی نتایج حاصله در جهت انتخاب مناسبترین مدل در تحلیل عددی این نوع توربین برای استفاده در کارهای آتی می باشد. اندازه گیری های دقیق از خواص متوسط و نوسانی از میدان سرعت، در لایه های مرزی با y+≤50 انجام یافته و نتایج محاسبات با نتایج موجود از آزمایش های عملکردی مورد مقایسه واقع شده است.

در توربین هایی با دبی جرمی ورودی اندک، از پذیرش جزئی در ورود روتور استفاده می شود. برای به دست آوردن کار ویژه بالا، لازم است توربین با جریان فراصوت یا افت فشار بالا کار کند. در این مقاله، ابتدا توربین فراصوت با پذیرش جزئی و دلایل استفاده از آن به طور مبسوط تشریح می شود. پذیرش جزئی در این توربین ها با استفاده از شیپوره ها یا نازل های هم گرا- واگرا تأمین می شود. هدف اصلی مقاله بررسی اثر پروفیل قسمت هم گرای نازل روی عملکرد توربین فراصوت با پذیرش جزئی است. برای این کار، با استفاده از یکی از روش های پروفیل کردن نازل، چند مدل مختلف ساخته شده است. جریان در توربین با دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده و عملکرد توربین با بررسی بازده قانون اول و بازده قانون دوم و هم چنین تحلیل اگزرژی و تخریب اگزرژی بررسی شده است. در مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج مدل اصلی، مشاهده شد که پروفیل نازل نقش موثری در افزایش راندمان توربین و پیش گیری از هدر رفتن انرژی دارد.

توربین های فراصوت کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف و سامانه های تولید توان از جمله توربین های گازی، پیش رانش فضایی، صنایع حمل و نقل سنگین و غیره دارند. به طور کلی این توربین ها زمانی به کار می روند که با وجود دبی جرمی اندک به کار ویژه زیادی نیاز باشد. می توان در این توربین ها با استفاده از پره های فراصوت ضربه ای کار ویژه بالایی به دست آورد. با وجود دبی جرمی اندک، ارتفاع پره ها و در نتیجه نسبت منظری کوچک است. به منظور کاهش افت های مرتبط با نسبت منظری کم این توربین ها در شرایط پذیرش جزیی به کار می روند؛ یعنی جریان سیال فقط از بخشی از ورودی روتور تزریق می شود. میزان درجه پذیرش جزیی و نوع پروفیل پره ضربه ای از جمله عوامل موثر بر عملکرد این نوع توربین است. هدف کار حاضر بررسی تاثیر انواع پروفیل های پره ضربه ای فراصوت بر عملکرد توربین است. در این کار ابتدا یک کد طراحی مقدماتی و پیش بینی عملکرد توربین توسعه داده شده و نتایج آن با آزمایش های تجربی ارزیابی شده است. براساس محاسبات کد طراحی، تعدادی پروفیل دوبعدی با استفاده از روش های مختلف طراحی پروفیل تولید و به صورت عددی تحلیل و ارزیابی شده اند. سپس، پروفیل هایی که نسبت به مدل اولیه عملکرد بهتری داشته اند در تحلیل عددی سه بعدی مورد مطالعه قرار گرفته اند. در این کار مشاهده شد که پارامترهای عملکردی مانند بازده، توان و گشتاور توربین در بهترین مدل انتخاب شده نسبت به مدل اولیه هرکدام بیش از 8% افزایش داشته اند. افت فشار سکون نیز حدود 12% کمتر از مدل اولیه است و تحلیل کلی نتایج نشان دهنده کارآیی برتر پروفیل منتخب است.

این مقاله بررسی عددی و تجربی تاثیر درجه ی هم پوشانی استاتورهای هم گرا-واگرا بر روی عملکرد توربین فراصوت ضربه ای در شرایط پذیرش جزئی را ارائه می دهد. مدل مورد مطالعه، یک توربین کوچک با نسبت فشار بزرگ است که به منظور تولید کار ویژه بالا در سامانه تغذیه موتورهای سوخت مایع استفاده می شود. به سبب کم بودن دبی جرمی سیال کاری، توربین در شرایط پذیرش جزئی استفاده می شود. استاتور توربین گروهی از نازل های هم گرا-واگرا می باشند که جریان فراصوت را ایجاد می کنند. در این کار، ابتدا با استفاده از کد پیش بینی عملکرد توربین، پنج استاتور با زوایای چیدمان نازل مختلف طراحی شده و سپس به صورت عددی آزمایش شده اند. در کد پیش بینی عملکرد توربین از رابطه تجربی تصحیح شده راندمان در آزمایشگاه توربینی استفاده شده است که توسط نویسنده طراحی شده است. نتایج کار عددی و کد پیش بینی عملکرد توربین با استفاده از نتایج حاصله از آزمایش های تجربی صحه گذاری شده است. این نتایج نشان می دهند که زاویه چیدمان نازل ها تاثیر قابل توجهی بر الگوی سه بعدی توزیع جریان در پایین دست استاتور دارد. در اثر تغییر الگوی جریان، توزیع اتلافات و در نتیجه عملکرد توربین تغییر می یابد. مطابق با نتایج کار حاضر، این تغییرات با استفاده از روش های طراحی بهینه قابل کنترل است.

در این مقاله، ابتدا دلایل استفاده از فن پذیرش جزئی در توربین های فراصوت تشریح شده است. سپس، خلاصه ای از فرآیند طراحی آزمایشگاه توربین های فراصوت به منظور تولید منحنی مشخصه توربین، ارائه شده است. محاسبات مربوط به روش هم سانی گازدینامیکی، تشریح شده و استانداردهای مربوط به نحوه نصب و بهره برداری از سامانه های اندازه گیری در آزمایشگاه معرفی شده اند. منحنی مشخصه های به دست آمده در این آزمایشگاه با نتایج کد پیش بینی عملکرد توربین و نتایج کار دیگران مقایسه شده است. باتوجه به صحه گذاری کد پیش بینی عملکرد با نتایج آزمایش توربین در شرایط واقعی، نتایج حاصل از آزمایش توربین در شرایط هم سانی نتایج قابل قبولی هستند. هم چنین، راندمان توربین در شرایط پذیرش جزئی دست کم 20 واحد کم تر از شرایط پذیرش کامل است.متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

برای کاهش اثرات منفی روش حرارتی متداول پاستوریزاسیون بر روی مواد غذایی می توان از روش های غیرحرارتی استفاده نمود. هدف در این پژوهش بررسی روش غیر حرارتی فراصوت و عوامل تاثیرگذار آن بر باکتری اشرشیاکلی آب آلبالو می باشد. برای این منظور متغیرهای مستقل توان فراصوت (200 تا 600 وات)، زمان موج دهی (5 تا 15 دقیقه)، قطر پروب (20 تا 40 میلی متر) و عمق نفوذ پروب در ظرف حاوی آب آلبالو (0 تا 40 میلی متر) انتخاب گردید. در ابتدا طراحی پروب ها با قطرهای مورد نظر توسط روابط موجود و نرم افزارهای CAD-CAM انجام پذیرفت. پس از انجام آزمایشات، تحلیل داده ها به روش سطح پاسخ نشان داد که مدل درجه دوم با ضریب تبیین 0.96، میزان خطای استاندارد 1545.73 و ضریب تغییرات 14% بهترین مدل برای برآورد تعداد باکتری اشرشیاکلی در تیمارهای مختلف بوده است. همچنین نتایج نشان دادند که با افزایش توان و زمان امواج دهی اثر کشندگی امواج فراصوت افزایش می یابد. همچنین با افزایش قطر و عمق نفوذ پروب ابتدا اثر کشندگی افزایش یافته و سپس کاهش می یابد. در انتها متغیرهای مورد آزمایش با روش سطح پاسخ بهینه شده و مقادیر به دست آمده برای توان فراصوت، زمان اعمال امواج، قطر پروب و عمق نفوذ پروب به ترتیب برابر 600 وات، 15 دقیقه، 35.31 میلی متر و 20.83 میلی متر به دست آمدند. به ازای مقادیر ذکر شده، میزان کاهش اشرشیاکلی برآورد شده برابر 1.97 دوره لگاریتمی بوده است.

در حال حاضر نیروگاه های برق آبی یکی از به صرفه ترین روش های تولید برق بوده و بیشترین سهم را در تولید جهانی برق تجدیدپذیر دارند. به دلیل سابقه طولانی استفاده از توربین آبی در تولید برق، حوزه های فناورانه مرتبط با آن در سطح بالایی از بلوغ قرار دارند. ولی با این حال همچنان تحقیقات متعددی به منظور افزایش راندمان، افزایش انعطاف پذیری در عملکرد، افزایش عمر و کاهش هزینه های نصب، بهره برداری و نگهداری توربین های آبی در جریان است. در این پژوهش مقالات و اختراعات مرتبط با فناوری توربین های آبی پیمایش شده و بر اساس آن حوزه های فناورانه ای که در پژوهش های اخیر مورد تمرکز واقع شده اند، شناسایی گردیده است. با توجه به کاربرد گسترده توربین فرانسیس در تولید برق آبی به ویژه در کشور ایران، پیمایش صورت گرفته عمدتاً مربوط به این نوع توربین می باشد. بر این اساس حوزه های فناورانه توربین فرانسیس شامل مباحث مرتبط با گردابه و جریان در لوله رانش، پره ها، کاویتاسیون، محفظه حلزونی، دینامیک سیالات محاسباتی و ساخت و تولید می باشد. همچنین فناوری های مرتبط با افزایش محدوده عملکرد توربین آبی و نیز دیجیتالی سازی عملکرد توربین آبی مهمترین فناوری های در حال رشد در رابطه با برق آبی هستند.