نام پژوهشگر: سعید خردمند

شبیه سازی عددی احتراق سوخت در موتور دیزل با استفاده از واکنش های کاهش یافته
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1388
  سعید خردمند   محسن دوازده امامی

در کار حاضر شبیه سازی عددی سوختن هپتان در شرائط موتور دیزل با استفاده از یک مکانیزم شیمیائی ساده شده انجام شده است. در این راستا مدل جدید neuro-pasr برای احتراق ارائه شده است. در مدل جدید که براساس مدل رآکتور نیمه آمیخته بنا نهاده شده است، در محاسبات سینتیک شیمیائی به جای حل معادلات دیفرانسیل حاکم بر گونه های جرمی، از یک مجموعه شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده است. این شبکه های عصبی مصنوعی توسط محاسبات سینتیک شیمیائی در حالتهای صفر بعدی آموزش داده شده اند. بدین منظور برای هر حالت بیش از صد هزار الگوی آموزشی تولید شده و شبکه های عصبی مصنوعی که خروجی آنها نرخ تولید یا مصرف گونه های جرمی هستند با این الگوها آموزش داده شده اند. مدل جدید برای دو سوخت متان و هپتان مورد استفاده قرار گرفته است. برای هر سوخت دو نسخه از مدل جدید ارائه شده است. در نسخه اول چهار گونه جرمی شامل سوخت، اکسیژن، دی اکسیدکربن و آب و یک واکنش یک قدمی در نظر گرفته شده است. در نسخه دوم علاوه بر چهار گونه فوق مونواکسید کربن نیز در نظر گرفته و از یک مکانیزم دو واکنشی استفاده شده است. در هر یک از سوختها، نتایج برای یک محفظه احتراق فشار ثابت با استفاده از مدل جدید، مکانیزم شیمیائی مفصل ویک واکنش یک قدمی ارائه شده است. مدل جدید در کلیه شرائط شامل نسبتهای سوخت وهوا و دمای اولیه نتایج بسیار بهتری نسبت به واکنش یک قدمی درپی داشته است. در ادامه شبیه سازی ها برای یک بمب حجم ثابت و بااستفاده از cfd انجام شده است. مدل جدید در غالب نرم افزار اپن فوم اضافه شده است. بمب حجم ثابت با استفاده از مدل جدید،مکانیزم شیمیائی مفصل و یک واکنش یک قدمی شبیه سازی شده است. مدل جدیدا نتایج مناسبی در تعیین توزیع دمای بمب در حالت گذرا داشته و زمان محاسبات بسیار کمی نسبت به مکانیزم شیمیائی مفصل داشته است. در قسمت دوم استفاده از سوختهای ترکیبی مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور یک سوخت ترکیبی جدید شامل سوخت دیزل و ایزوپروپیل الکل برای استفاده در موتور دیزل پیشنهاد شده است. خواص ترموفیزیکی سوخت جدید بصورت آزمایشگاهی اندازه گیری شده است. به منظور امکان سنجی استفاده از سوخت جدید اسپری سرد این سوخت شبیه سازی شده و با سوخت دیزل خالص مقایسه شده است. در انتها سوخت جدید در یک موتور دیزل چهار سیلندر بکار گرفته شده و عملکرد موتور با این سوخت و دیزل خالص مقایسه شده است.

مطالعه عددی جابجایی ترکیبی نانوسیال بین دو استوانه افقی غیر هم محور با استوانه داخلی چرخان
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه کاشان - دانشکده مهندسی مکانیک 1391
  حمید تیموری   قنبرعلی شیخزاده

در کار حاضر، انتقال حرارت جابجایی ترکیبی آرام و پایدار نانوسیال در فضای حلقوی بین دو استوانه افقی غیر هم محور، با استوانه داخلی چرخان، به صورت عددی بررسی شده است. دیواره دو استوانه در دمای ثابت و دمای استوانه داخلی بیشتر از استوانه خارجی است. فضای بین دو استوانه با یکی از نانوسیالات آب-آلومینا و یا آب-مس پر شده است. معادلات حاکم در دستگاه مختصات قطبی، با استفاده از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپلر حل شده اند. بدین منظور برنامه کامپیوتری موجود به زبان فرترن اصلاح و برای سه حالت مختلف شبکه شبه متعامد، شبکه غیرمتعامد بدون در نظر گرفتن اثرات عدم تعامد و با در نظر گرفتن این اثرات گسترش داده شده است. مقایسه نتایج این سه برنامه، به دلیل ناچیز بودن عدم تعامد شبکه، اختلافی کمتر از 3% را نشان داد. بنابراین به دلیل سرعت اجرای بیشتر از برنامه توسعه یافته برای شبکه غیرمتعامد بدون در نظر گرفتن عدم تعامد، استفاده شده است. نتایج عددی برای عدد رینولدز در بازه 1 و 300، عدد رایلی بین 102 و 105 و کسر حجمی نانوذرات از 0 تا 06/0 ارائه شده است. اثر پارامتر های مختلف مانند عدد رینولدز، رایلی، نسبت قطر استوانه ها، خروج از محور استوانه داخلی، کسر حجمی نانوذرات، دمای میانگین دیواره ها، ابعاد و جنس نانوذرات بر میدان جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. همچنین تأثیر استفاده از روابط مختلف برای تخمین ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی موثر نانوسیال بر نتایج بررسی شده است. بر اساس نتایج، عدد ناسلت متوسط با افزایش عدد رینولدز کاهش یافته و با افزایش عدد رایلی، افزایش نسبت قطر استوانه ها و جابجا شدن استوانه داخلی به سمت پایین افزایش می یابد. عدد ناسلت متوسط در کسر حجمی بهینه ای از نانوذرات به حداکثر مقدار خود می رسد. میزان افزایش عدد ناسلت متوسط، با افزایش دمای میانگین دیواره ها و ضریب هدایت حرارتی نانوذرات افزایش می یابد. در شرایطی که هدایت حرارتی حاکم بر انتقال حرارت می باشد (عدد ناسلت متوسط نزدیک 1 برای حالت هم محور)، با افزایش کسر حجمی نانوذرات و افزایش خروج از محور در هر جهتی، عدد ناسلت متوسط همواره افزایش می یابد.

شبیه سازی عددی محفظه احتراق توربین گاز
thesis وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی اصفهان 1380
  سعید خردمند   احمد صابونچی

گستردگی کاربرد توربین گازی بر کسی پوشیده نیست. در این نوع توربین ها سه مرحله اصلی وجود دارد یکی از این مراحل انتقال انرژی گرمای به سیال عامل می باشد که در محفظه احتراق رخ می دهد . در کار حاضر طرحی برای تغییر در هندسه یک نوع محفظه احتراق جهت بهبود شرایط کار کرد در آن ارائه شده است و اثرات این تغییر بر روی پارامترهای اساسی محفظه مورد بررسی قرار گرفته است. محفظه احتراق از نوع صنعتی بوده و در شکل اصلی دارای یک زانو بوده است .حفظه در شرائط کارکرد ، دچار پوسیدگی در ناحیه زانو شده است. برای رفع این مشکل در طرح اصلاحی این زانویی حذف شده است. در واقع کار اصلی مقایسه این دو طرح است. برای این مقایسه از یک حل عددی استفاده شده است. با توجه به دبی بالا هوا جریان متلاطم است. برای مدل کردن جریان مغشوش از مدل دو معادله ای اصلاح شده استفاده شده است که برای جریان چرخشی مناسب باشد. برای مدل کردن احتراق معادله انتقال برای تمامی نمونه های جرمی حل شده و نرخ واکنش از روش تلفات گردابه ای بدست آمده است. اثرات تشعشع با حل یک معادله انتقال برای شدت تشعشع در نظر گرفته شده است.پس از بدست آوردن پارامترهای محفظه قبل و بعد از تغییر ومقایسه آنها می توان نتیجه گرفت اگر چه طرح اصلاحی در زمینه افت فشار و راندمان احتراق در محفظه بهبودهای را در بر دارد و لیکن به علت شکل هندسی توزیع دما در خروجی ، حالت یکنواخت خود را از دست داده است. این مسئله بسیار با اهمیتی است و باید مورد توجه خاص قرار بگیرد زیرا دمای خروجی محفظه باید در گستره محدودی باشد که پره ها و محفظه توربین مجاز به کارکرد می باشند. البته اهمیت یکنواختی دما در کاربرد مشخص می شود که در صورت یکنواخت بودن دما با داشتن دما در یک نقطه می توان در کل سطح خروجی دما را دانسته فرض کرد . نتیجه نهایی این که تغییر هندسه بدون تغییر در سایر قسمتهای محفظه ریسک بزرگی است و ممکن است مخارج سنگین خرابی توربین را در بر داشته باشد. در پایان روشهایی برای بهبود شرایط پیشنهاد شده که البته هرکدام باید در مورد این محفظه خاص مورد بررسی قرار بگیرد.