در این مقاله مطالعه عددی تاثیر آشفتگی جریان هوای ورودی بر روی مسیر و شکست جت مایع در جریان عرضی و سرعت و فشار جریان دو فاز در کل میدان جریان انجام گرفته است. روش عددی مورد استفاده برای گسسته سازی معادلات ناویر استوکس، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ می باشد و از مدل ترکیبی حجم سیال و تعیین سطح برای مدل سازی دوفاز استفاده شده است. نتایج نشان داد با افزایش شدت آشفتگی، گردابه های موجود در میدان جریان انرژی بیشتری را در خود ذخیره می کنند. در نتیجه طول شکست حدودا 33% و ارتفاع شکست نیز 11% به محل شکست نزدیک می گردد چراکه مکانیزم شکست، متفاوت می شود. همچنین معادله مسیر پاشش جت، در شدت آشفتگی های متفاوت، تغییر چندانی نمی کند، که به دلیل مقدار بسیار ناچیز انرژی دینامیک موجود در نوسانات آشفتگی می باشد. همچنین مسیر جت مایع در هندسه های مختلف نازل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که مسیر جت مایع برای هندسه های بیضوی و دایروی متفاوت می باشد. در ادامه معادلات مسیر جت برای دو نوع هندسه متفاوت ارائه شده است. اعتبارسنجی نشان می دهد، نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج دیگر محققین همخوانی مطلوبی دارد.

هدف از مقاله حاضر تحلیل مشخصه های احتراقی در جریان واکنشی درون محفظه احتراق مدل توربین گاز هوایی در شرایط مختلف پاشش سوخت مایع می باشد. جهت مدل سازی جریان دو فاز قطرات سوخت و گاز، از نگرش اویلر- لاگرانژ و اتصال دو طرفه بین فاز گاز و قطرات استفاده شده است. برای حل معادلات حاکم از شبکه بندی منظم حجم محدود استفاده شده است. رهیافت متوسط گیری رینولدز ناویر استوکس (RANS) و مدل جهات مجزاء برای شبیه سازی آشفتگی جریان و انتقال حرارت تشعشعی استفاده شده است. از مدل واکنش فلیملت پایا برای مدل سازی احتراق و تابع چگالی احتمال جهت مدل سازی برهم کنش بین جریان آشفته و واکنشی استفاده شده است. همچنین یک مکانیزم شیمیایی با 26 واکنش و 17 گونه برای مدل‏سازی احتراق سوخت Jet-A استفاده شده است. مدل سازی NOx به صورت پس پردازش توسط مدل نرخ محدود انجام شده است. نتایج حاکی از این است که افزایش سرعت پاشش اسپری سوخت موجب ترویج احتراق در ناحیه اولیه و دمای شعله بالاتر می‏شود و نهایتا موجب افزایش مقدار آلاینده NO می‏شود. هرچقدر زاویه پاشش کوچکتر باشد قطره‏های حاصل از پاشش در ناحیه‏ی کوچکتری متمرکز می‏شوند و موجب کاهش آلاینده‏ NO می‏شود.

مطالعه روی تولید اسپری در حضور جریان عرضی به علت مزایای زیاد آن توسط محققان زیادی مورد توجه قرار گرفته است که با توجه به هندسه ان^ک^~تور استفاده شده، سیال خروجی از آن می تواند به صورت جت یا صفحه مایع باشد. تحقیق پیش رو به منظور بررسی تجربی نحوه شکست صفحه مایع و تاثیر اعداد بی بعد در نفوذ و مسیر آن در جریان پاشش متقاطع انجام شده است. برای مطالعه پارامترهای مورد نظر از روش سایه نگاری استفاده شده است. در این کار تاثیر اعداد بی بعد (نسبت مومنتوم و وبر) در نحوه شکست صفحه مایع مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین براساس اعداد بی بعد برای مسیر پاشش، طول و ارتفاع صفحه ستون مایع معادلاتی ارایه شده است. آزمایش ها در فشار و دمای محیط صورت گرفته است و عدد وبر گاز از 0/8 تا 12/5، نسبت شار مومنتوم از 17/4 تا 250 و عدد رینولدز هوا از 2400 تا 10227 تغییر می کند. در محدوده وبر گازی ارایه شده سه نوع شکست ستونی، شکست ستونی کیسه ای و شکست کیسه ای اتفاق می افتد که عدد وبر تاثیرگذارترین پارامتر در تعیین رژیم های شکست است. همچنین یافته ها بیانگر آن هستند که افزایش نسبت مومنتوم تاثیر زیادی در عمق نفوذ صفحه مایع داخل جریان عرضی داشته ولی تاثیر خیلی کمی در رژیم های شکست دارد.

چکیده: لوله های نیمه پر اگرچه مشابه کانال ها و رودخانه ها دارای سطح آزاد آب هستند اما به دلیل هندسه کف، پیچیدگی های بیشتری دارند. این مقاطع در مجاری فاضلاب و نیز کالورت های زیرگذر جاده ای به فراوانی مشاهده می شوند. در مجاری فاضلابرو، برای اطمینان از عدم وقوع پدیده رسوبگذاری، باید الگوی جریان و یا مقادیر حداقل سرعت بر اساس قطر ذرات رسوب ورودی مشخص باشند. در کالورت های لوله ای هم که ماهی از درون آنها عبور می کند، برای راحتی تردد ماهی ها، باید سرعت های جریان در حدمشخصی کم باشد. بنابراین لازم است محدوده سرعت های کم جریان در مجاری فاضلاب و کالورت ها تعیین شود. برای شبیه سازی توزیع سرعت در مجاری دایره ای، تاکنون از نرم افزارهای سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. این مدل ها با محدودیت های مهمی مثل پیچیدگی روش حل و زمان طولانی اجرای مدل مواجه هستند. در این تحقیق از ایده جدید کاربرد مدل ریاضی شبه دوبعدی Shiono and Knight برای حل جریان در لوله های نیمه پر استفاده شده است. ابتدا به کمک داده های آزمایشگاهی Knight and Sterling (2000)، ضرایب این مدل (ضریب اصطکاک دارسی-ویسباخ، ضریب لزجت گردابه ای و ضریب جریان های ثانویه) واسنجی شده و سپس برای شبیه سازی توزیع عرضی سرعت مورد استفاده قرار گرفت. نتایج کاربرد این مدل به ازاء عمق های مختلف جریان نشان داد که پروفیل های عرضی سرعت محاسباتی با پروفیل های اندازه گیری شده در لوله مطابقت مناسبی داشته و مقادیر سرعت های حداقل، حداکثر و متوسط را به خوبی برآورد نموده است. حداکثر خطای مطلق دبی جریان محاسباتی حدود 7/5 درصد و متوسط خطای مطلق نیز حدود 6/3 درصد می باشد.

تحقیق پیش رو به منظور بررسی تجربی نوع شکست و میزان نفوذ جت مایع در جریان پاشش متقاطع صورت گرفته است. برای مطالعه پارامترهای مورد نظر از تکنیک شلرین استفاده شده است. این تکنیک ترکیبی از آینه های مقعر و عدسی های محدب است که در صورت وجود دوربین پر سرعت و منبع نور مناسب امکان ثبت تصاویر مفید و کاربردی وجود خواهد داشت. در نهایت، با پردازش تصاویر توسط نرم افزار می توان به اطلاعات موردنیاز دست یافت. آزمایش در دما و فشار محیط و سرعت گاز مادون صوت انجام شد. دو عامل مهم بر میزان نفوذ جت، نسبت شار مومنتوم و عدد وبر می باشند. در این تحقیق، نسبت شار مومنتوم بین 32 تا 57 و عدد وبر گاز بین 0.5 تا 1 در نظر گرفته شده اند. دو نوع شکست قابل مشاهده است: شکست ستونی و شکست سطحی. ارتباطی بین نفوذ جت با نسبت شار مومنتوم، عدد وبر، طول شکست در جهت جریان و طول شکست در راستای عمود بر جریان به دست آمده است. طبق نتایج، کاهش سرعت جریان گاز و افزایش نسبت شار مومنتوم افزایش نفوذ پذیری را در پی دارد. همچنین، شکست سطحی تولید ذرات بیشتری را نسبت به شکست ستونی به همراه دارد.

ظرفهای همزده، به شکل واکنشگاههای چرخیده یا فرمانتورهای مخلوط شده در صنایع متعددی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین، توسعه مدلهای خوب و با مبانی نظری، برای طراحی و بزرگ کردن مقیاس ظرفهای همزده اهمیت فراوان دارد. در این تحقیق جریان دو فازی (گاز – مایع) در یک ظرف همزده، به صورت عددی بررسی شده ویک مدل دو بعدی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای تخمین میدان جریان گاز و مایع به کار گرفته شده است. همچنین اثرهای فاز گاز، تغییرهای شدت جریان گاز و تغییر شکل حبابها روی میدان جریان فاز مایع بررسی شده و نتیجه های عددی با اطلاعات تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

دستگاه های انفجاری هوا- سوخت برای پاشش سیال عامل به محیط باز اتمسفر و ایجاد امواج دتونیشن در ابر حاصل از آن مورد استفاده قرار می گیرند. برای مطالعه عددی میدان جریان در داخل این ابر، نیاز به دانستن شرایط اولیه پاشش از جمله اندازه اولیه قطرات وجود دارد. در این مقاله شکست اولیه سیال در پاشش از دستگاه های هوا- سوخت به کمک مدل شکست فیلم مایع مدل سازی شده و بر این مبنا، یک کد رایانه ای برای انجام محاسبات نوشته و تهیه گردید. سپس نتایج تحلیل عددی شکست اولیه با نتایج تجربی اعتباردهی شده و مقادیر تخمینی از اندازه قطرات به یک برنامه مدل سازی انتشار ابر دو فازی داده شد و نتایج حاصله با مقادیر تجربی مقایسه گردید. از تلفیق نتایج مطالعه عددی و آزمایش های تجربی، پیشنهاداتی برای تخمین اندازه اولیه قطرات در پاشش انفجاری حاصل از دستگاه های هوا سوخت ارائه شده است. در حالت کلی نتایج نشان می دهند که اندازه متوسط قطرات، از مرتبه سانتی متر است.

مخلوط شدن مناسب سوخت و هوا یکی از مسایل چالش برانگیز در سرعت های مافوق صوت بوده که بیشترین کاربرد آن نیز در محفظه های احتراق موتورهای اسکرم جت است. در طراحی موتورهای اسکرم جت، اختلاط کافی بین جریان هوای مافوق صوت و جت سوخت پاشش شده یک مساله حیاتی است زیرا به دلیل زمان اقامت خیلی کوتاه مخلوط در جریان مافوق صوت، پایداری احتراق بسیار مشکل است. تاکنون مطالعات و تحقیقات گسترده ای برای بهبود اختلاط سوخت و هوا در این حوزه جریان صورت پذیرفته است. یکی از راهکارهای ارایه شده برای بهبود اختلاط سوخت و هوا، ایجاد پله قبل از نقطه پاشش است که با ایجاد یک ناحیه بازچرخشی سرعت پایین قبل از نقطه پاشش موجب افزایش راندمان اختلاط می شود. البته باید اشاره نمود که استفاده از پله همراه با افت فشار سکون است که باید مصالحه ای بین افزایش راندمان اختلاط و افت فشار سکون صورت پذیرد. در کار حاضر تاثیر حضور پله بر حوزه پاشش گازی صوتی عمودی در جریان هوای عرضی مافوق صوت به صورت عددی بررسی شده است. در ابتدا معادلات دوبعدی ناویر-استوکس به همراه مدل آشفتگی دومعادله ای k-ω SST و معادله حالت گاز کامل با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شده اند و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با داده های تجربی مقایسه و صحه گذاری شده اند. سپس با تغییر دو پارامتر هندسی ارتفاع پله و فاصله پله از نقطه پاشش، تاثیر این دو پارامتر بر ارتفاع دیسک ماخ و افت فشار سکون بررسی شده است.