انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
مطالعه عددی خنککاری فیلمی در یک رانشگر فضایی
1
24
FA
امیر
مردانی
هیات علمی/دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی هوافضا
amardani@sharif.edu
امیر
آقابیگی
دانشجوی دکتری، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف،
aghabeige@ae.sharif.ir
محمدرضا
معدنی
دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف،
m.madani1389@yahoo.com
علیرضا
رمضانی
کارشناس ارشد، پژوهشکده سامانههای حملونقل فضایی، پژوهشگاه فضایی
ramzani_a@alum.sharif.edu
10.22034/jfnc.2020.109376
در این مقاله، به بررسی مدل سازی خنک کاری فیلمی یک موتور رانشگر فضایی 10 نیوتنی برای دو حالت پروفیل دمایی پیشفرض دیواره و نیز لحاظ انتقال حرارت در داخل دیواره پرداخته شده است. مطالعه برای چهار نوع مدل فیلم گاز غیرواکنشی، فیلم گاز واکنشی، فیلم مایع غیرواکنشی و فیلم مایع واکنشی انجام شده است. برای مدل سازی واکنش های شیمیایی، مکانیزم شیمیایی برای مونو متیل هیدرازین و نیتروژن تتروکسید گردآوری و کاهش داده شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که مکانیزم توسعه دادهشده با 43 گونه شیمیایی و 174 واکنش شیمیایی قابلیت مدل سازی تجزیه مونو متیل هیدرازین در لایه مرزی خنک شونده را دارد و دمایی با دقت 5 درصد در مقایسه با سایر مراجع برای احتراق مونو متیل هیدرازین و نیتروژن تتروکسید پیش بینی می کند. برای مدل سازی جریان خنک کننده، در دو حالت مدل سازی فیلم گازی و فیلم مایع، لایه سوخت گازی در دمای تبخیر مربوط به فشار محفظه و یا جریان قطرات سوخت در دبی های گوناگون به سطح تزریق شده و پارامترهای انتقال حرارت به دیواره گزارش شده اند. بر روی دبی خنک کن مطالعه پارامتریک صورت گرفته و اثر آن بر خنک کاری بررسی شده است و پروفیل شار گرمایی محاسبه شده با پروفیل شار گرمایی حاصل از روابط تحلیلی مقایسه شده است. نتایج حاکی از آن است که برای خنک کاری در کامل ترین حالت مدل سازی (فیلم مایع واکنش دهنده) با تزریق 10% سوخت به عنوان خنک کن، شار گلوگاه در حدود 25% و با تزریق 20% سوخت، در حدود 48% قابل کاهش است. همچنین، نتایج نشان می دهد که برای حالتی که انتقال حرارت در ضخامت دیواره لحاظ شود، تزریق حدود 20% سوخت نتیجه نزدیکی را به منحنی دمای تجربی دیواره به دست می دهد.
خنککاری,جریان دوفازی,فیلم خنککن مایع,هایپرگولیک,رانشگرهای فضایی
https://www.jfnc.ir/article_109376.html
https://www.jfnc.ir/article_109376_5cd5c913251a991cbf05ec295822a2cd.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
بررسی تاثیر افزودن نانوکامپوزیت Al2O3-SiO2 به سوخت بیودیزل-دیزل بر روی عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزلی
25
39
FA
مریم
جبرئیلی
گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران
maryam.jabraili74@gmail.com
راضیه
پوردربانی
دانشیار گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه محقق اردبیلی
r_pourdarbani@uma.ac.ir
بهمن
نجفی
گروه بیوسیستم. دانشکده کشاورزی.دانشگاه محقق اردبیلی. اردبیل. ایران
najafib@uma.ac.ir
علی
نعمت اله زاده
گروه مهندسی شیمی. دانشکده فنی. دانشگاه محقق اردبیلی. اردبیل ایران
nematollahzadeha@uma.ac.ir
بیودیزل یکی از انرژی های پاک و تجدیدپذیر است که میتواند جایگزین مناسبی برای سوخت های فسیلی باشد و بدون تغییردادن موتورهای دیزلی جایگزین دیزل های نفتی شود. این پژوهش دارای دو بخش بوده که در بخش اول به مقایسه نتایج افزودنی نانوذرات آلومینا، نانوذرات سیلیکا و ترکیب نانوکامپوزیت آلومینا-سیلیکا به سوخت بیودیزل بر پارامترهای عملکردی و انتشار آلایندههای خروجی پرداخته شد. در بخش دوم، کارایی شبکه عصبی در پیشبینی پارامترهای تاثیرگذار بر عملکرد و گازهای خروجی بررسی شده است. ابتدا، با افزودهشدن B<sub>5</sub>به سوخت دیزل، کاهش در میزان آلاینده CO، کاهش مصرف ویژه سوخت و افزایش در گشتاور و توان ترمزی رخ داد. در گام بعدی، نانوذرات آلومینا و سیلیکا بهطور جداگانه در نسبتهای مختلف 30، 60، 90 و ppm 120 به سوخت دیزل-بیودیزل افزوده شد. نتایج نشان داد که نانوذرات سیلیکا نسبتبه نانوذرات آلومینا باعث بهبودی بیشتر در عملکرد موتور دیزلی و کاهش آلایندهها شده که در نسبت ppm90، افزایش 21/6% در توان ترمزی حاصل شد. گشتاور هیچ تغییری نکرد و کاهش 8/1% در CO<sub>2</sub>، کاهش 56/16% در CO، کاهش 3/05% در مصرف سوخت و افزایش بسیار جزئی 0/57% و 0/6% در NO<sub>X</sub> و NO صورت گرفت. سپس، نمونه های کامپوزیت شده با نسبت های مختلف به سوخت دیزل-بیودیزل افزوده شدند. از بین نانوکامپوزیتها، ترکیب B<sub>5</sub>Al<sub>60</sub>Si<sub>60</sub><sub> </sub>دارای بیشینه توان و گشتاور بود و منجربه افزایش 1/44% در گشتاور و افزایش 1/64% در توان ترمزی نسبتبه سوخت دیزل شد و نیز به ترتیب منجربه کاهش 39/21%، 10/9%، 6/9% و 6/85% در CO، CO<sub>2</sub>، NO و NO<sub>X</sub> شد. شبکۀ عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه با یک و دولایۀ پنهان و دو نوع تابع فعالسازی سیگموئیدی و تانژانت هیپربولیک برای تحلیل نتایج استفاده شد. مقادیر MSE و R به ترتیب برای توان ترمزی 21/10 و 0/9905، برای CO 1498/75 و 0/9910، برای CO<sub>2</sub> 0/0009و 0/9940، برای NO 3/94و 0/9965، برای NO<sub>x</sub> 4/39 و 0/9919 و برای گشتاور 0/00079919و0/9905بوده است. در مجموع، شبکه با تابع فعالسازی سیگموئیدی و دو لایه پنهان بهترین شبکه بوده است.
انرژی تجدید پذیر,بیودیزل,شبکه عصبی,پرسپترون چندلایه
https://www.jfnc.ir/article_109557.html
https://www.jfnc.ir/article_109557_1a639e90fdfabe3cc68d5e1d33f4a76f.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
بررسی دقت مدلهای زیرشبکه در مدلسازی آتش چرخان درونی توسط روش شبیه سازی گردابه های بزرگ
41
56
FA
محمد
صفرزاده
دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی مکانیک، گروه تبدیل انرژی
m.safarzadeh@modares.ac.ir
قاسم
حیدری نژاد
دانشگاه تربیت مدرس
gheidari@modares.ac.ir
هادی
پاسدار شهری
دانشگاه تربیت مدرس
pasdar@modares.ac.ir
در این مقاله، آتش چرخشی با سوخت متانول در یک اتاق با ارتفاع زیاد، که یک شکاف در یک گوشه آن ایجاد شده است، مورد بررسی قرار میگیرد. مدلسازی با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل زیرشبکه اسماگورینسکی، ویل و تک معادلهای و مدل احتراقی اضمحلال گردابه انجام شده و نتایج در دو شرایط مختلف (بستر سوخت با قطر 5/8 و 7 سانتیمتر) با نتایج تجربی مقایسه میشود. با مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی مشاهده میشود که نتایج عددی دمای متوسط در وسط و گوشه اتاق با نتایج تجربی همخوانی دارد. نتایج مدل های مختلف زیرشبکه در خط مرکزی نشان میدهد که مدل وِیل با نتایج تجربی همخوانی بهتری دارد. همچنین عملکرد دو مدل زیرشبکه تکمعادلهای و اسماگورینسکی بدتر از مدل ویل بوده است، بهطوری که بهطور متوسط درصد خطای نسبی مدل وِیل ۳/۷ درصد است، درحالی که هر یک از مدل های اسماگورینسکی و تک معادلهای به ترتیب 8 و 8/9 درصد خطا نسبتبه نتایج تجربی دارند. در فواصل دور از مرکز نتایج سه مدل زیرشبکه تفاوت چندانی ندارد و همخوانی بیشتری با نتایج تجربی دیده میشود، بهگونهای که در گوشه اتاق خطای نسبی کمتر از ۸ درصد است.
آتش چرخان,شبیه سازی گردابه های بزرگ,مدل زیرشبکه ی ویل,اسماگورینسکی,تک معادله ای
https://www.jfnc.ir/article_110345.html
https://www.jfnc.ir/article_110345_1babe164bf7c707e77fc33707bd9ad15.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
مطالعه تجربی ضخامت فیلم مایع حاصل از برخورد اسپری با یک سطح جامد
57
72
FA
محمدرضا
مراد
عضو هیات علمی، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی هوافضا
morad@sharif.edu
علیرضا
رمضانی
پژوهشکده سامانه های حمل و نقل فضایی
ramezani_a@alum.sharif.edu
در پژوهش پیش رو، فیزیک برخورد افشانه با سطح جامد در دمای محیط مورد بررسی قرار گرفته است. بررسیها نشان میدهد که در دبیهای حجمی بالای افشانه یک لایه مایع بر روی سطح جامد تشکیل میشود. در صورتی که ضخامت لایه مایع زیاد باشد، در کاربردهای احتراقی، میتواند منجربه احتراق ناقص سوخت در محفظه احتراق شود. ضخامت لایه مایع به پارامترهای زیادی، نظیر دبی حجمی سیال، فاضله نازل تا سطح و مود شکست افشانه، بستگی دارد. در یک مطالعه تجربی، مقدار ضخامت متوسط لایه مایع حاصل از برخورد افشانه با سطح جامد توسط روش سایهنگاری اندازهگیری شده است. انژکتور جدید و طراحیشده مورد استفاده، که انژکتور جریان پراکنده نام دارد، دارای بازدهی مناسبی نسبتبه دیگر انژکتورهای هوادمشی است و اختلاف فشار هوا و دبی لازم برای عملکرد این انژکتور پایین است. ضخامت لایه مایع حاصل از برخورد افشانه با سطح در شرایط مختلف اندازهگیری شده است. نتایج نشان میدهد که اندازه ضخامت متوسط لایه مایع با تغییر پارامترهایی نظیر دبی حجمی سیال مایع و گاز و فاصله نازل تا سطح تغییر میکند و این ضخامت در بازه بین 40 تا 220 میکرومتر در شرایط مختلف متغیر است.
افشانه,لایه مایع,انژکتور هوادمشی,انژکتور جریان پراکنده
https://www.jfnc.ir/article_110300.html
https://www.jfnc.ir/article_110300_53267c76f06402f614a57685f65be53e.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
بررسی عددی اثر سطوح مختلف ناهمگنی بر طول شعله آشفته در محفظه احتراق
73
88
FA
سیدمحمدمهدی
ثابت
مهندسی مکانیک - دانشکده مهندسی - دانشگاه کاشان
smms_sabet@yahoo.com
سید عبدالمهدی
هاشمی
عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه کاشان
hashemi@kashanu.ac.ir
احتراق مخلوط واکنشدهندههای ناهمگن نوعی از احتراق است که در آن اختلاط سوخت و هوا به طور کامل انجام نمی شود. از آنجا که مطالعات گذشته بر روی این نوع احتراق در فضای باز انجام شده، هدف این تحقیق بررسی عددی مشاهده اثر سطوح مختلف ناهمگنی بر طول شعله در دبیها و نسبت همارزیهای مختلف در فضای بسته و بدون حضور هوای محیط و نفوذ آن بر شعله است. در این بررسی عددی از مدلسازی معادلات ناویراستوکس به روش میانگینگیری رینولدز و مدلسازی آشفتگی k-ε استاندارد و مدلسازی جریان واکنشی روش اتلاف گردابهای EDC استفاده شده است. همچنین، در این مطالعه از سینتیک GRI2.11 استفاده شده است. مشاهدات نشان میدهد که میزان طول شعله در طول ناهمگنی مشخصی کمینه میشود، بهطوری که در طولهای ناهمگنی قبل و بعد از آن، طول شعله افزایش مییابد. این طول ناهمگنی با تغییر دبی و تغییر نسبت همارزی متفاوت است. همچنین، نتایج نشان میدهد که طول شعله در حالت غیرپیش مخلوط کمتر از طول شعله در حالتی است که مخلوط سوخت و هوا بهصورت پیش مخلوط در محفظه مشتعل میشوند. ولی، هرچه نسبت همارزی کاهش پیدا میکند، اختلاف کمتر میشود، بهطوری که در نسبت همارزیهای کمتر طول شعله در حالت غیرپیش مخلوط بیشتر از حالت پیش مخلوط میشود. همچنین، سطح مقطع شعله در داخل محفظه چه در جهت طولی و چه در جهت عرضی با تغییر طول ناهمگنی تغییر میکند.
احتراق آشفته,ناهمگنی,طول شعله,محفظه احتراق
https://www.jfnc.ir/article_110301.html
https://www.jfnc.ir/article_110301_d855ac57e49f7e899d3171a180b61d3e.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
تولید سوخت سبز بیودیزل از روغن آفتابگردان با استفاده از نانوذرات K2O تثبیت شده بر روی بنتونیت به روش سونوشیمی
89
101
FA
کاوان
قوامی
گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنند، ایران
kavan_aarko@yahoo.com
فرهاد
رحمانی
گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
farhad.rahmanichiyane@gmail.com
فرانک
اخلاقیان
گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران
fr.akhlaghian@uok.ac.ir
هدف از این پژوهش تثبیت نانوذرات K<sub>2</sub>O بر خاک رس بنتونیت و ارزیابی و مقایسه عملکرد آن با نانوذرات K<sub>2</sub>O خالص برای بررسی نقش پایه معدنی در تولید سوخت سبز بیودیزل است. بدین منظور، نانوکاتالیزور هتروژنی K<sub>2</sub>O/Bentonite با بارگذاری 30% وزنی هیدروکسید پتاسیم بر پایه بنتونیت با استفاده از روش امواج فراصوت شیمیایی تهیه و در واکنش تبادل استری روغن آفتابگردان استفاده شد و نتیجه آن با کاتالیزور هموژن KOH و نانوذرات K<sub>2</sub>O خالص به ترتیب برای ارزیابی عملکرد و بررسی اثر تثبیت مقایسه شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نانوکاتالیزور کامپوزیتی تهیه شده با استفاده از آزمونهایXRD ، FESEM،EDX ، BET و FTIR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های خصوصیت سنجی حاکی از تهیه موفقیتآمیز نمونه K<sub>2</sub>O/Bentonite و خواص سطحی و ساختاری مناسب این نمونه به منظور به کارگیری در فرایند تبادل استری روغن است. آزمون XRD تشکیل فاز کریستالی K<sub>2</sub>O در نمونه تهیه شده را تایید کرد. تصاویر FESEM پوشیده شدن سطح بنتونیت از وجود نانوذرات کوچک K<sub>2</sub>O با توزیع اندازه و پراکندگی یکنواخت را نشان داد. نتایج آزمون EDX مؤید حضور تمامی عناصر مورد استفاده و عدم وجود هر گونه ناخالصی در ساختار کاتالیزور بود. آزمون BET نشان داد که نانوکامپوزیت تهیه شده دارای سطح ویژه مناسبی است. نتایج عملکرد راکتوری نمونه ها در شرایط نسبت مولی متانول به روغن 12:1، مقدار کاتالیزور wt.% 3، دمای واکنش °C65 و زمان انجام واکنش h 3 بیانگر کارایی قابل قبول نانوکامپوزیت تهیهشده با بازده تولید 95/17% در مقایسه با نمونه های K<sub>2</sub>O خالص و KOH به ترتیب با بازده های تولید 80/57% و 76/62% بود. کارایی بهتر را میتوان به خواص سطحی و ساختاری بهبودیافته در نتیجه تثبیت ذرات فعال با به گارگیری انرژی فراصوت چون حفرات بزرگ، سطح ویژه نسبتاً بالا، شکل ظاهری یکنواخت، توزیع همگن ذرات پتاسیم، برهمکنش قوی ذرات پتاسیم با لایه های بنتونیت و نیز تشکیل گروه های Al-O-H نسبت داد. همچنین، ویژگی های بیودیزل تولیدشده، مانند چگالی، گرانروی، نقطه ابریشدن، نقطه ریزش، عدد اسیدی و عدد ستان اندازه گیری، با استانداردها مقایسه شدند.
K2O/Bentonite,روش امواج فراصوت شیمیایی,روغن آفتابگردان,بیودیزل
https://www.jfnc.ir/article_110812.html
https://www.jfnc.ir/article_110812_659550a2252cac565b212841313f3fe2.pdf
انجمن احتراق ایران
سوخت و احتراق
2008-3629
2008-3637
13
2
2020
06
21
مدلسازی اثر نانولولههای کربنی عامل دار حاوی اکسیژن، اضافهشده به مخلوط سوخت دیزل، بیودیزل و بیواتانول بر عملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی
103
116
FA
لیلا
شاکری
فارغ التحصیل مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزیو منابع طبیعی گرگان
leilashakeri96@gmail.com
علی
اصغری
عضو هیات علمی / دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
aliasghari809@gmail.com
احمد
تقی زاده علی سرایی
دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
ahmadtza@yahoo.com
چکیده: ترکیب سوختهای زیستی مانند بیودیزل، بیواتانول و نانولولههای کربنی بهعنوان کاتالیزور به سوخت دیزل سبب عملکرد بهتر موتور و کاهش آلایندگیها میشود. در تحقیق حاضر، برای تهیه سوختهای موردنیاز آزمایش، ابتدا به نسبت 5% نانولوله های کربنی عامل دار حاوی اکسیژن به سوخت دیزل اضافه شد. سپس نانولوله های کربنی عامل دار با گروه اکسیژندار COOH (غلظتهای 30، 60 و ppm90) در دو سطح بیواتانول 3 و 6 درصد، با دیزل خالص و بیودیزل 5٪ ترکیب شد. آزمایش ها در سه تکرار انجام شدند. در این تحقیق، مدلی با شبکه عصبی چندلایه الگوریتم یادگیری پس انتشار خطا روبهجلو (FFBP) برای تخمین عملکرد موتور ارائه شد نوع سوخت، دور موتور، چگالی، گرانروی، ارزش حرارتی سوخت، فشار چندراهِ ورودی، مصرف سوخت، دمای گازهای خروجی، دمای روغن، اکسیژن موجود در گازهای خروجی، رطوبت و فشار نسبی هوای محیط بهعنوان پارامترهای لایه ورودی یا مستقل و عملکرد و آلایندگی موتور بهعنوان پارامترهای لایه خروجی در نظر گرفته شدند. با توجه به نتایج بهدستآمده از شبکه عصبی مصنوعی، انتشار آلایندگیهای CO و UHC و مصرف سوخت ویژه کاهش یافت اما در انتشار NO_x شاهد افزایش بودیم. شبکه تشکیلشده با تابع آموزش سیگموئیدی به دلیل اینکه میزان R^2 و MSE بهتری نسبت به شبکه های تشکیلشده خطی و تانژانت هیپربولیک، بهعنوان مدل بهینه معرفی شد. درمجموع میتوان بیان کرد که شبکه عصبی مصنوعی توانایی مناسبی را در شبیه سازی داده ها و بررسی ضریب حساسیت آنها نشان داده است.
عملکرد موتور,آلاینده های موتور,نانو لوله کربنی,مدل سازی با شبکه عصبی مصنوعی
https://www.jfnc.ir/article_111010.html
https://www.jfnc.ir/article_111010_8733150a31b14f9b5672c6b6533ad5c0.pdf