@article { author = {Ebrahimi, Abbas and Nozari, Mostafa}, title = {Wind Shear Flow Effects on Horizontal Axis Wind Turbine Performance, Based on Three-dimensional Actuator Disk Model}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {1-14}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In the present work, wind shear flow (atmospheric boundary layer) effects on aerodynamic performance of the NREL 5MW baseline wind turbine were investigated. In this regard, the steady three-dimensional actuator disk method, based on computational fluid dynamics with low computational cost, was developed, utilizing user-defined function (UDF) in a finite volume-based commercial software package. The rotor was not modeled directly, such that its momentum effect was added to the Navier-Stokes equations as a body force (source term). The developed solver was adopted to compare the flow field behavior around the rotor under uniform and wind shear inflow conditions. Different cases for the rotor azimuth angle were considered to evaluate the radial distribution of rotor power and thrust. Numerical results show that wind shear inflow leads to skew rotor wake, as well as asymmetrical pressure, vorticity, and velocity fields. Moreover, rotor experiences cyclical loading during each rotation. Note, for the selected wind shear profile of this work, the maximum difference in thrust on the rotor plane is about 125KN for each period of rotation.}, keywords = {Wind Turbine,Actuator Disk,Wind Shear Inflow,Atmospheric Boundary Layer}, title_fa = {مطالعه اثر جریان برشی باد بر عملکرد توربین باد محور افقی به‌کمک الگوی دیسک عملگر سه‌بعدی}, abstract_fa = {در پژوهش حاضر، اثر لایه برشی باد (لایه مرزی اتمسفری) روی عملکرد و رفتار جریان حول روتور توربین باد مرجع MW5 ان.آر.ای.ال. بررسی شده ‌است. برای این منظور، روش دیسک عملگر سه‌بعدی پایا با دقت قابل قبول و هزینه محاسباتی کم برای حل معادلات جریان حول روتور توسعه داده شده ‌است. با استفاده از قابلیت تعریف توابع توسط کاربر در یک نرم‌افزار تجاری برمبنای روش حجم محدود، کدی برای اعمال ممنتوم مجازی به سیال و پروفیل جریان ورودی ناشی از لایه مرزی زمین نوشته شده و معادلات ناویر- استوکس در میدانی استوانه‌ای با اضافه‌شدن عبارت نیروی حجمی به‌عنوان عبارت چشمه حل‌‌ می‌شود. روش دیسک عملگر سه‌بعدی که در این پژوهش توسعه داده شده، قادر است با حل معادلات ناویر- استوکس در ترکیب با الگوریتم ممنتوم- المان- پره دقت بهتری از رفتار جریان حول توربین نسبت به روش ممنتوم- المان- پره ارائه کند و درعین حال هزینه محاسباتی کمتری نسبت به حل کامل معادلات جریان داشته باشد. به‌علت عدم‌تقارن جریان ورودی به صفحه روتور، پره‌های توربین شرایط مختلفی را درحین دوران تجربه می‌کنند. بنابراین، توزیع توان و نیروی محوری در راستای شعاعی پره‌ها در سه موقعیت زاویه‌ای روتور مطالعه شده ‌است. نتایج نشان ‌می‌دهد که جریان برشی ورودی به صفحه روتور سبب عدم‌تقارن در الگوی جریان دنباله روتور، میدان فشار، سرعت و ورتیسیته جریان حول روتور و همچنین بارگذاری متناوب روی پره‌ها می‌شود. برای پروفیل لایه مرزی اتمسفری انتخاب‌شده در این پژوهش، بیشترین اختلاف نیروی محوری وارد بر هر پره حدود kN125 است که مابین دو موقعیت زوایای 90 و 270 درجه درحین دوران رخ می‌دهد. همچنین، در این حالت  عدم تقارن فیزیک جریان حول روتور سبب ایجاد فشار بیشتر به نیمه بالایی دیسک عملگر شده، باعث ایجاد گشتاوری خمشی بر صفحه روتور می‌شود.}, keywords_fa = {توربین باد محور افقی,دیسک عملگر,جریان برشی,لایه ‌مرزی زمین}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204512.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204512_07a264ba2a94e1b16e32c1fb7a4d033b.pdf} } @article { author = {Kazemi, Hamid and Shafaghat, Roozbeh and Hajiabadi, Ali}, title = {Namerical Optimization of Weight and Velocity of a Tunneled High Speed Hull, Using Tagouchi Method}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {15-24}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In this study, the usual shape of a specific mono-hull changes into tunneled one keeping the geometrical parameters, including deadrise angle, keel line, beam width, and the hull length, constant.In this research, the specific shape of a speed monohull changed into a tunneled, keeping the geometric parameters, including the deadrise angle, keel line, hull width and length constant. The analysis carried out considering full load (10kg) and without load (3kg) conditions and optimization of the tunnel dimensions was performed in the maximum operational weight (10kg) and velocity (10m/s). Various geometrical parameters are effective on drag reduction of different sections of the tunnel, when designing and manufacturing the hull. In order to reduce drag, various geometrical parameters in different parts of the tunnel are effective in design and optimization. In this study, it has been attempted to investigate the effects of three parameters, namely: tunnel aperture, tunnel height, and blade simultaneously, in order to achieve an optimum shape of the tunnel. For this purpose, numerical simulation of the problem was carried out by means of finite volume method, considering moving mesh. For turbulence modeling, k-ε model and for simulating the free surface, volume of fluid (VOF) method were employed. The design of test and optimization were conducted, using Taguchi method. The results show that the tunnel aperture is the most effective parameter in increasing operational speed. Furthermore, one can reduce the drag by about twenty percent in the operational weight and speed through optimizing the tunnel.}, keywords = {}, title_fa = {بهینه‌سازی عددی وزن و سرعت عملیاتی تونل شناور به کمک طرح آزمایش تاگوچی}, abstract_fa = {در این پژوهش، در ابتدا شکل معمول یک شناور تک‌بدنه‌ و تندروی مشخص، با حفظ پارامترهای هندسی، نظیر زاویه ددرایز، خط کیل، پهنای شناور و طول شناور به فرم تونل‌دار تبدیل شده است. با در نظر گرفتن شرایط بار کامل و بدون بار صورت گرفته، فرایند بهینه‌سازی ابعاد تونل نیز در بیشینه‌ وزن و سرعت عملیاتی انجام شده است. توجه شود که برای کاهش پسا، پارامترهای هندسی زیادی در بخش‏های مختلف تونل در طراحی و بهینه‏سازی تونل موثرند. در این مطالعه، سعی بر آن بوده که برای دست‌یابی به شکل بهینه‌ تونل، اثرات سه پارامتر دهانه‌ تونل، ارتفاع تونل و ارتفاع گوشواره (بلید) به­صورت همزمان  بررسی شوند. جهت دست­یابی به این هدف، شبیه‌سازی عددی به کمک روش حجم محدود با در نظر گرفتن شبکه متحرک، انجام شده است. برای مدل‌سازی آشفتگی از مدل k-Ԑ و برای شبیه‌سازی سطح آزاد از مدل دو فازی حجم سیال استفاده شده است. برای انتخاب نمونه‌های مورد نیاز برای آزمون عددی، از روش تاگوچی استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که دهانه تونل تاثیرگذارترین پارامتر در افزایش سرعت عملیاتی می­باشد. همچنین، با بهینه‌سازی تونل می‌توان پسا را تا حدود 20 درصد در وزن و سرعت عملیاتی کاهش داد.}, keywords_fa = {شناور تندروی تونل‌دار,شبکه دینامیکی,پسا,مدل حجم سیال,طرح آزمایش تاگوچی}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204513.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204513_0ea62ec024dd224c79f37630c612daf6.pdf} } @article { author = {Taghizadeh Valdi, Mohammad hosein and Atrechian, mohammadreza and Jafary Shalkoohy, Ata and Chavoshi, Elham}, title = {Numerical Study of the Effect of Geometric Shape, Holes Distribution, and Drop Height of Projectile on Deepwater Velocity, Using Coupled Eulerian-Lagrangian Method}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {25-42}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In this paper, water entry problem of three-dimensional projectiles with various geometrical shapes and different drop heights and holes distribution was numerically simulated by coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) method and the effect of mentioned parameters on deepwater velocity and pinch-off time and depth was investigated by the commercial software Abaqus 6.14-2. The numerical results were verified by comparison and proper adaptation with available theoretical and experimental results, such as the movement trajectory of a spherical projectile in water depth, shape of formed air cavity, and pinch-off time and depth, which revealed the accuracy and capability of the numerical algorithm used. The results revealed that pinch-off depth is influenced by projectile geometrical shapes and significantly increases along with increased drop height from free water surface, while the pinch-off time is a very weak function of mentioned parameters. Also, the drag force of water has the highest and lowest effect on flat and pointy-nose projectiles, respectively. Hence, the cubical projectile with the highest velocity depreciation impact on the model bed with a velocity of 1.57m/sec and pinch-off depth occurs at a depth of 63cm, while the conical projectile with the lowest velocity depreciation has an impact velocity of 3.88m/sec and pinch-off depth occurs at a depth of 98cm.}, keywords = {Water Entry,Geometric Shape,Holes Distribution,Drop Height,Coupled Eulerian–Lagrangian Method}, title_fa = {مطالعه عددی اثر شکل هندسی و ارتفاع سقوط پرتابه بر سرعت حرکت در آب به روش کوپل اویلری-لاگرانژی}, abstract_fa = {در این مقاله، با مدل­سازی عددی مسئله ورود به آب پرتابه­های سه بعدی با اشکال هندسی مختلف و ارتفاع سقوط و آرایش سوراخ­های متفاوت به روش کوپل اویلری-لاگرانژی، تاثیر پارامترهای مذکور بر سرعت حرکت پرتابه در عمق آب و زمان و عمق جدایش حباب با استفاده از نرم­افزار تجاری اجزای محدود آباکوس 6/14-2 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حل عددی از مقایسه و تطابق مناسب با نتایج تئوری و آزمایشگاهی موجود شامل مسیر حرکت یک پرتابه کروی در عمق آب، شکل حباب هوای تشکیل شده و زمان و عمق جدایش آن،       صحت­سنجی گردید که بیانگر دقت و کاربرد الگوریتم عددی مورد استفاده بود. نتایج نشان داد که عمق جدایش حباب متاثر از شکل هندسی پرتابه است و با افزایش ارتفاع سقوط آن از سطح آزاد آب، به­طور قابل ملاحظه­ای افزایش می­یابد. در حالی که، زمان جدایش حباب تابع ضعیفی از پارامترهای مذکور می­باشد. همچنین، نیروی پسا بر پرتابه­های با سطح تماس مسطح و تیزگونه، به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را دارد. از این رو، پرتابه مکعبی که از بیشترین استهلاک سرعت در عمق آب برخوردار است، با سرعت m/s57/1 به بستر مدل برخورد نموده و جدایش حباب در عمق cm63 رخ می­دهد. در حالی که، پرتابه مخروطی با کمترین استهلاک سرعت در عمق آب، دارای سرعت برخورد m/s88/3 است و جدایش حباب در عمق cm98 اتفاق می­افتد.}, keywords_fa = {ورود به آب,شکل هندسی,آرایش سوراخ,ارتفاع سقوط,کوپل اویلری-لاگرانژی}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204514.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204514_74c3ef0845c8840e996dbbfb1c5ca084.pdf} } @article { author = {Kadkhoda, Nematollah and Jafari, hossein}, title = {Analytical Solution of Wave Equations in Viscous Flow with Gas Bubbles and Heat Transfer Considerations}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {43-53}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {The first purpose of this paper was to obtain non-linear equations for describing pressure waves in a liquid with gas bubbles. For this purpose, non-linear equations of fourth order and some of their special cases for describing pressure waves in a mixture of fluid and gas were considered. Then, considering the influence of heat transfer and viscosity in fluid, a differential relation between pressure and perturbation radius of gas bubbles is obtained. It is shown that the Burgers, the KdV and KdV- Burger’ equations are special cases for describing pressure waves. Also, we introduced a -expansion method, which can obtain exact solutions of non-linear differential equations without requiring the boundary and initial conditions. In this method, by choosing special constants in the obtained solutions, more solutions of these equations can be obtained. These features exhibit the superiority of the introduced approach. compared to the other methods. Furthermore, exact solutions of these equations are obtained using -expansion method, which has many applications in science and engineering.}, keywords = {Non-linear Equations,Heat Transfer,Viscosity,Expansion Method,Gas Bubbles}, title_fa = {حل تحلیلی معادلات امواج در جریان‌ لزج دارای حباب گازی، با در نظر گرفتن انتقال حرارت}, abstract_fa = {ابتدا، هدف این مقاله به­دست آوردن معادلات غیرخطی برای توصیف امواج فشار در یک جریان لزج حاوی حباب­های گازی می­باشد. بدین منظور، معادلات غیرخطی مرتبه چهارم و بعضی از موارد خاص آن­ها برای توصیف تغییرات فشار امواج در ترکیب حباب­های گاز در مایع در نظر گرفته شده است. سپس، با در نظر گرفتن تاثیر لزجت و وجود انتقال حرارت، یک رابطه دیفرانسیلی بین فشار ترکیب مایع و گاز نسبت به تغییرات شعاع حباب­های گازی به­دست آمده است. نشان داده شد که معادلات برگرز، کا دی وی و کا دی وی- برگرز حالت­های خاصی برای توصیف فشار امواج در این مورد می­باشند. همچنین، یک روش بسط معرفی شد که به کمک آن می­توان جواب­های دقیق معادلات دیفرانسیل غیرخطی را بدون نیاز به شرایط اولیه و مرزی به­دست آورد. در این روش، با انتخاب ثابت­های خاص در جواب­های به­دست­آمده، جواب­های بیشتری از معادلات امواج در جریان­های لزج قابل محاسبه می­باشد. این ویژگی­ها برتری روش معرفی شده را نسبت به سایر روش­ها نشان می­دهد. علاوه­بر این، جواب­های دقیق این معادلات که کاربردهای فراوانی در علوم و مهندسی دارند، به کمک روش بسط به­دست آمده­اند.}, keywords_fa = {معادلات غیرخطی,انتقال حرارت,ویسکوزیته,روش بسط,حباب‌های گاز}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204515.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204515_ae88ab79b672398fff34b4c0aa591ff3.pdf} } @article { author = {Farajollahi, Amir hamzeh}, title = {Experimental Investigation of the Effects of Arrangement of Vortex Generators on Behavior of a Vortical Flow around an Axisymmetric Body}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {55-65}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {Axisymmetric bodies, like submarines, at high angles of attack have been characterized by three-dimensional boundary layer separation and large vortical structures, which have an important effect on forces and moments. This vortical flow affects acoustics, drag, and maneuverability. A suitable way to reduce the effect     of this separated and vortical flow is to use vortex generators, which have different arrangements, such as     counter-rotating and co-rotating. The present study aimed to investigate flow field around a standard model employing vortex generators with different arrangements, using a five-hole probe at 0°≤ α ≤20°. Application of five hole probe method can help to precisely study the structure of vortical flow field. The results show that counter-rotating vortex generators do indeed significantly reduce the strength of vortex, size of cross-flow vortices, and drag force.}, keywords = {Arrangement of Vortex Generator,Co-Rotating,Counter-Rotating,Five-Hole Probe}, title_fa = {بررسی تجربی اثرات چیدمان مولدهای گردابه بر رفتار جریان گردابه‌ای اطراف یک جسم تقارن محور}, abstract_fa = {اجسام تقارن محور، شبیه زیردریایی­ها، در زوایای حمله بالا با جدایش سه­بعدی لایه مرزی و ساختارهای جریان گردابه­ای بزرگ در اطراف جسم مواجه می­شوند که تاثیر بسزایی در نیروها و ممان­های جسم دارد. این جریان گردابه­ای روی نویز، پسا و مانورپذیری جسم اثرگذار است. یک روش مناسب برای کاهش اثرات جریان جداشده و گردابه­ای استفاده از مولدهای گردابه است. مولدهای گردابه دارای چیدمان­های مختلفی، از جمله چرخش هم­راستا و چرخش غیرهم­راستا، می­باشند. در تحقیق حاضر، به کمک روش تجربی و با استفاده از پراب پنج حفره، میدان جریان در اطراف یک مدل زیردریایی استاندارد با استفاده از چیدمان­های مختلف مولدهای گردابه در زوایای حمله °20°≤α≤0 بررسی شده­است. استفاده از پراب پنج حفره در مطالعه حاضر به بررسی فیزیک اثر چیدمان­های مولدهای گردابه روی ساختار گردابه­های تشکیل­شده در اطراف جسم تقارن محور کمک نمود. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می­دهد که استفاده از مولدهای گردابه با چیدمان چرخش     غیرهم­راستا باعث کاهش قدرت گردابه، اندازه ابعاد گرادبه­های عرضی و نیروی پسا می­شود.}, keywords_fa = {چیدمان مولد گردابه,چرخش هم‌راستا,چرخش غیرهم‌راستا,پراب پنج حفره}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204516.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204516_9d7204d77a6c79a9f6a6fa8a1d771c04.pdf} } @article { author = {Miansari, Mehdi and Biglarian, Mohit and Hassanzadeh Afrouzi, Hamid}, title = {Aerodynamic Analysis of a Submerged Inlet, Using Numerical Simulation}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {67-80}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In the present study, turbulent flow in submerged inlets was studied, using numerical simulation. In the calculations, three different geometries, namely NACA standard inlet and two geometries with proposed structures were studied and the effects of boundary layer thickness (0.31, 0.8 and 0.56) and 0.2< dimensionless velocity < 1.6 on their performance were investigated.  model was applied to simulate three-dimensional, incompressible, and turbulent flow. At first, NACA standard inlet was validated, using reliable experimental data. Results show that increasing boundary layer thickness has a negative effect on RAM pressure efficiency in all geometries, while velocity increase initially increases the efficiency and then decreases it. In addition, the efficiency of new geometries is close to one for NACA standard inlet. Moreover, the novel geometries are of lower drag force in high velocity ratios and are better NACA standard case.}, keywords = {Submerged Inlet,Turbulent Flow,Ram Pressure Retrieval,Drag Force}, title_fa = {بررسی آیرودینامیکی یک ورودی منطبق بر بدنه با استفاده از شبیه سازی عددی}, abstract_fa = {در تحقیق حاضر، جریان آشفته در یک ورودی منطبق بر بدنه با استفاده از شبیه­سازی عددی مورد ارزیابی قرار گرفت. در محاسبات انجام شده سه هندسه مختلف، از قبیل ورودی استاندارد ناکا و دو هندسه با ساختار پیشنهادی مورد مطالعه قرار گرفته و اثرات ضخامت لایه مرزی (31/0، 8/0 و 56/2) و (6/1>سرعت بی بعد > 2/0) بر عملکرد آن­ها مورد ارزیابی قرار گرفت. برای شبیه­سازی سه­بعدی جریان تراکم‏ناپذیر و آشفته از مدل  استفاده شد. البته، در ابتدا، ورودی استاندارد ناکا با داده‏های تجربی اعتبارسنجی شد. نتایج نشان می‏دهد که افزایش ضخامت لایه مرزی اثر منفی در بازده فشاری رم در هندسه­ها داشته، در حالی­که افزایش سرعت در ابتدا موجب افزایش بازده و سپس موجب کاهش بازده می­شود. همچنین، مقدار بازده هندسه­های نوین به بازده ورودی استاندارد ناکا بسیار نزدیک می­باشد. درحالی­که هندسه­های نوین در نسبت سرعت­های بالا، نیروی پسا­ی کمتری داشته (که عامل مهمی در مصرف سوخت است) و طرح مناسب­تری از هندسه استاندارد ناکا می­باشند.}, keywords_fa = {ورودی‏ منطبق بر بدنه,جریان آشفته,بازیابی فشار رم,نیروی پسا}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204517.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204517_b0f5e88645ab6c584d7f72523e46ecef.pdf} } @article { author = {جوارشکیان, محمد حسن and Azargoon, Yeganeh and Esmaeili far, Esmaeil}, title = {Optimize motion characteristics of Oscillation Airfoil near the Water Surface using Genetic Algorithm and RSM}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {81-93}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In this study, oscillations of an airfoil in a viscous, turbulent, and unsteady flow near a water surface have been numerically simulated to optimize the effect of geometric and oscillatory parameters on aerodynamic coefficients of airfoil. In this simulation, the Navier-Stokes equations are dissected using finite volume method with second-order accuracy and are solved by the Pimple-algorithm and the genetic algorithms in the surface response methodology (RSM) has are used for optimization. In the process of simulation, volume fractionation method has been used to predict the free surface of the flow. Comparing a part of the results of this simulation with numerical data for an oscillating airfoil near the ground confirms the accuracy of the investigation. This simulation is done in three reduced frequencies, three amplitudes and three flight altitudes. The results show that flight altitude is more effective on aerodynamic coefficients than two other parameters near the surface. Also, optimization done by surface response method and genetic algorithm, the results are shown airfoil in dimensionless flight altitude 0.539, reduced frequency 0.5 and dimensionless amplitude 0.025 create the optimal value of the ratio of the coefficient of lift to drag.}, keywords = {Ground Effect,Water Surface,Plunge Airfoil,Optimization,genetic algorithm,RSM}, title_fa = {بهینه‌سازی مشخصات حرکتی یک ایرفویل نوسانی در نزدیکی سطح آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش پاسخ سطح}, abstract_fa = {در این تحقیق، حرکت نوسانی ایرفویل در جریان لزج، آشفته، و پایا، در نزدیک سطح آب، به منظور بهینه سازی تاثیر پارامترهای هندسی و نوسانی بر ضرایب آیرودینامیکی ایرفویل توسط یک روش عددی شبیه­سازی شده است. در این شبیه­سازی، معادلات ناویراستوکس با استفاده از روش حجم­ محدود با دقت مرتبه­ دوم گسسته و توسط الگوریتم پیمپل حل شده ­است. و برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک در روش پاسخ سطح  استفاده شده است. در روند شبیه­سازی، برای پیش­بینی سطح آزاد سیال، روش کسر ­حجمی مورد استفاده قرار گرفته ­است. مقایسه قسمتی از نتایج این شبیه­سازی، با داده­های عددی مربوط به یک ایرفویل نوسانی در نزدیکی سطح زمین صحت تحقیق را تایید می­نماید. این شبیه سازی در سه فرکانس کاهیده، سه دامنه نوسان و سه فاصله ایرفویل از سطح آب انجام شده است. نتایج حاصل نشان می­دهد که در نزدیک سطح، ارتفاع پروازی نسبت به دو پارامتر دیگر بر ضرایب آیرودینامیکی موثرتر است. همچنین به بهینه سازی با روش پاسخ سطح و الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان می­دهد که بالواره با فاصله­ی پروازی بی بعد 0.539،  فرکانس کاهیده 0.5 و دامنه نوسان بی بعد 0.025  بهینه­ترین مقدار نسبت ضریب برآ به پسا را ایجاد می­کند.}, keywords_fa = {اثر سطح,سطح آب,بهینه‌سازی,الگوریتم ژنتیک,روش پاسخ سطح}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204995.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204995_775c60a504d99d8b2fe9ba70661f4130.pdf} } @article { author = {Payan, samira and Imani, faeze and Hosseini, mojtaba}, title = {The Increase of Efficiency of Bundle of a Circular Finned-tubes with Change of Shape and Geometrical Parameters in Turbulent Flow}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {95-111}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In this paper, the increase of efficiency of a compact bundle of finned tubes with circular cross-section used in Shell and Tube heat exchanger are studied. For this purpose, first we study the change of cross-section of one of the rows of without fin tube bundle with an elliptical tube in turbulent flow and investigate the effect of diameter and longitudinal pitch length on the performance of the bundle. Next, we investigate the effect of fins on the performance the bundle. The SST k-ω method is used for turbulence. In tubes with a diameter of 0.02 m, the efficiency increase is about 21%, when altering the fifth row. By reducing the diameter of the pipes to 0.015 m, while longitudinal step length is kept unchanged, it can be seen that the fourth row has more efficiency than the rest (about 31% with an increase in diameter of up to 0.024 m) the alternation of the sixth row boosts performance by about 6%. By decreasing and increasing longitudinal step length, the efficiency is increased by 35%, and 18%, respectively in diameter 0.02m. As a result, it can be said that increase of efficiency depends on both pipe diameter and longitudinal step length, But diameter changes has greater impact on choosing the best row. Also, mixed circular and elliptical tube bundles with circular fins increase efficiency 11% and 12% with diameter of 0.02m and 0.024m, respectively, in comparison to full circular finned-tubes bundle}, keywords = {Bundle of Tubes,Shape Change of Rows of Tubes,Efficiency}, title_fa = {افزایش بازدهی دسته لوله دایروی پره‌دار با تغییر شکل و تغییر پارامترهای هندسی در جریان آشفته}, abstract_fa = {در این مقاله، افزایش بازدهی دسته لوله‌های فشرده پره‌دار با سطح مقطع دایروی، استفاده‌شده در مبدل‌های پوسته و لوله، بررسی می‌شود. به این منظور ابتدا تغییر سطح مقطع یک ردیف از دسته لوله بدون پره با لوله بیضوی در جریان آشفته مطالعه می‌شود و تأثیر قطر و گام طولی روی بهترین عملکرد دسته لوله بررسی می‌گردد. پس از محاسبه بهترین حالت از نظر عملکرد، تأثیر اعمال پره بر بازدهی دسته لوله تغییر شکل داده‌شده بررسی می‌شود. از روش SST- k-ω برای حل جریان در این حالات استفاده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که با تغییر شکل ردیف پنجم از دسته لوله‌ها با قطر 02/0 متر از دایروی به بیضوی، افزایش کارایی حدود 21% است، با کاهش قطر لوله‌ها تا 015/0 متر و با افزایش قطر تا 024/0 متر و ثابت نگه‌داشتن گام طولی، به ترتیب تغییر شکل ردیف چهارم افزایش کارایی تا حدود 31% و ردیف ششم افزایش کارایی حدود 6% را به همراه دارند. در قطر 02/0 متر، کاهش گام طولی و افزایش آن به ترتیب 35% و 18% افزایش بازدهی را نتیجه می‌دهد. سپس می­توان گفت که افزایش کارایی هم به قطر لوله و هم به گام طولی بستگی دارد، اما تغییرات قطر تأثیر بیشتری روی انتخاب بهترین ردیف دارد. همچنین، دسته لوله با ترکیبی از لوله‌های بیضوی و دایروی بازدهی را تا 11% و 12% به ترتیب برای قطر 02/0 و 024/0 متر افزایش می‌دهد.}, keywords_fa = {دسته لوله‌های پره‌دار,تغییر شکل ردیف لوله‌ها,کارایی}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204996.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204996_a9def99704f92ed9eb75333e765fe5cb.pdf} } @article { author = {hoseini baghdad abadi, mahdi and zirak, saAdat and rajabi zargar abadi, mehran}, title = {Numerical Study of the Effect of Rotation on the Film Cooling Effectiveness of a Turbine Blade with Square Pulsating Cooling Flow}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {113-130}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {In this paper, the effect of the turbine blade rotation on the temperature distribution and film cooling effectiveness for a square pulsing cooling flow is numerically studied. The square pulsed cooling air flow is injected to the turbine blade at three frequencies of 2, 50, and 500 Hz. Four rotation speeds of 0, 500, 800, and 1000 rpm, clockwise and counter-clockwise, are considered. Geometry is modeled in Gambit and the numerical analysis is performed by Fluent software. SST k-ω turbulence model is used to apply the turbulence effects. The obtained results show that the rotation deviates the coolant flow from the centerline. Changing the coolant flow to square pulsating, centerline effectiveness changes with time in a cycle. The results show that in general, the effectiveness ​​at all speeds on the pressure side are greater than the suction side. Moreover, with increasing frequency, the average level of centerline effectiveness increases. }, keywords = {Pulse Film Cooling,Square Wave,Rotating,Turbine Blade,SST k-ω Turbulence Model}, title_fa = {بررسی عددی تأثیر چرخش بر اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای پره توربین با جریان هوای خنک‌کننده نوسانی موج مربعی}, abstract_fa = {در این مقاله اثر چرخش پره توربین بر توزیع دما و اثربخشی خنک­کاری لایه­ای برای جریان سیال خنک­کننده نوسانی موج مربعی به‌صورت عددی بررسی شده است. جریان هوای نوسانی مربعی در سه فرکانس 2، 50 و Hz500 جهت خنک­کاری به سطح پره توربین تزریق می­شود. چهار سرعت چرخش 0، 500، 800 و rpm 1000 در دو جهت مثبت و منفی جهت ایجاد سطوح فشار و مکش در نظر گرفته شده است. مدل­سازی هندسه در نرم­افزار گمبیت و تحلیل عددی توسط نرم­افزار فلوئنت انجام شده است. جهت در نظر گرفتن اثرات آشفتگی از مدل توربولانسی  استفاده شده است. چرخش باعث انحراف جریان خنک­کننده از خط مرکزی می‌شود. با نوسانی کردن جریان خنک‌کننده به فرم مربعی، میزان اثربخشی خط مرکزی در هر گام زمانی یک سیکل تغییر می­کند. نتایج نشان داد به‌طور کلی مقادیر اثربخشی در تمامی سرعت­های چرخش در سمت فشار پره بیشتر از سمت مکش است و با افزایش فرکانس­ میزان اثربخشی متوسط خط مرکزی افزایش ­می­یابد.}, keywords_fa = {خنک‌کاری لایه‌ای نوسانی,موج مربعی,چرخش,پره توربین,مدل توربولانسی SST k-ω}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204997.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204997_3c5adef3e76cc5a133460b133b506eb6.pdf} } @article { author = {hamehveisi, farzad and aghai togh, reza}, title = {Investigation of Gas Dynamic Effects of 3D Leading Edge on a Rotor Flow Field of a High-Pressure Turbine}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {131-141}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {The flow within a high-pressure turbine is strongly influenced by upstream flow distribution. Due to the high level of pressure, the probable roughnesses of the rotor blade's leading-edge (LE) can form vortices which can cause flow separation and blade stall. In the present work, the geometric changes of the rotor's leading-edge, which have occurred during the manufacturing process, and its influence on the flow field and on the turbine's performance were studied. The main aim of this work is to provide new criteria for acceptance of produced blades. To this end, a three-dimensional numerical analysis with the aim of observation of flow field was conducted and the results were validated with existing experimental results. Based on statistical results of manufactured blades, three types of geometric changes were applied to the blades leading edge and analyzed. The results show that the changes made on geometry, have reduced the ratio of lift over drag. These changes, affect the angle of attack and the out-flow angle, which also reduces the blades loading and lead the flow toward, separation. In contrast, in areas of the blade were separation does not occur, the temperature distribution is more uniform.}, keywords = {High-Pressure Turbine,Turbine Blade,Leading-Edge,Geometric Change,Turbine Performance}, title_fa = {بررسی آثار گاز دینامیکی لبه حمله سه‌بعدی شده در فرآیند ساخت روی الگوی جریان درون روتور توربین پرفشار}, abstract_fa = {الگوی جریان درون توربین‌های پرفشار به‌شدت تحت تأثیر توزیع جریان بالادست است. به‌دلیل بالا بودن سطح فشار، ناهمواری‌های احتمالی لبه حمله پره‌های روتور می‌تواند گردابه‌هایی را شکل دهد که موجب جدایش جریان و بروز واماندگی در روتور شود. در کار حاضر تغییرات هندسی ناشی از فرآیند ساخت در لبه حمله پره روتور و آثار آن بر الگوی جریان و عملکرد توربین مطالعه شده است. هدف اصلی این کار ارائه معیارهای جدید در پذیرش پره‌های تولیدی است. به این منظور، تحلیل عددی سه­بعدی با هدف مشاهده میدان جریان انجام شده و نتایج حاصل با نتایج تجربی موجود اعتبارسنجی شده است. بر اساس نتایج آماری در تولید پره­ها، سه نوع تغییر هندسی بر لبه حمله پره روتور اعمال و مورد تحلیل واقع شده است. نتایج نشان می‌دهند، تغییرات ایجادشده در هندسه باعث کاهش نسبت نیروهای برآ و پسای پره شده است. این تغییرات زاویه­های حمله و خروجی جریان را تحت تأثیر قرار می­دهد و موجب کاهش بارگذاری پره و تحریک جریان برای جدایش از سطوح آن می­شود. برعکس، در ناحیه­هایی از پره که جدایش روی نمی­دهد، توزیع دما یکنواخت­تر از قبل است.}, keywords_fa = {توربین پرفشار,پره توربین,لبۀ حمله,تغییر هندسی,عملکرد توربین}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204998.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204998_45e493053e9aa89d80a89298b6d289bd.pdf} } @article { author = {asadolahi ghahie, abdollah and aghai togh, reza and yousefi, meysam}, title = {Numerical Investigation of the Effect of Rotor Sweep on the Performance of One- Stage Transonic Compressor of an Industrial Gas Turbine}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {143-160}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {Compressor is one of the most parts of gas turbines that increase the pressure in the cycle of gas turbine. In regard to the fact that flow in compressor is influenced by positive pressure gradient and  the nature of the flow at compressor is very complicated, exact aerodynamic design of compressor blades (whose task is transmission work to the flow) is vital. In this project, effects of maximum changes of backward and forward sweeps of a rotor blade of special transonic compressor over the performance curves, including the efficiency and pressure ratio, has surveyed.  For 3d simulation of complex flow field of axial compressor the CFX software was utiliged. The results were compared with prior activities and soundness of that was certified then changes that above mentioned was exerted over the first stage rotor and change effects on performance parameters has surveyed. Results show us exert of changes that above mentioned causes to reduction of efficiency but if just the increase of pressure ratio intended the efficiency rises obviously.}, keywords = {Axial Compressor,Backward Sweep,Forward Sweep,CFD,Numerical Solution}, title_fa = {بررسی حل عددی تأثیر سوییپ پره‌ روتور بر عملکرد یک طبقه‌ کمپرسور گذر صوتی از توربین گاز صنعتی}, abstract_fa = {کمپرسور یکی از مهم‌ترین اجزای توربین­های گازی می‌باشد که وظیفه­ افزایش فشار در سیکل توربین گازی را بر عهده دارد. با توجه به این­که جریان در کمپرسور تحت تأثیر گرادیان فشار مثبت می‌باشد و طبیعت جریان در کمپرسور بسیار پیچیده است؛ از این‌رو، طراحی آیرودینامیکی دقیق پره­های کمپرسور که وظیفه انتقال کار به جریان را دارد؛ بسیار مهم است. در این مقاله برای اولین بار تأثیر حداکثر تغییرات سوییپ رو به عقب و سوییپ رو به جلوی پره روتور یک کمپرسور ترانسونیک خاص بر روی منحنی­های عملکردی آن، شامل بازده و نسبت فشار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه­سازی سه بعدی میدان جریان پیچیده کمپرسور محوری، از دانش دینامیک سیالات محاسباتی و نرم‌افزاری سی اف ایکس که قادر به حل معادلات مربوط به جریان می‌باشد استفاده شده است. نتایج محاسبات نرم‌افزاری با نتایج مطالعات قبلی مورد مقایسه قرار گرفته و صحت آن تأیید گردیده است. سپس، تغییرات مورد نظر بر روی روتور طبقه اول اعمال شده و تأثیر تغییرات بر روی پارامترهای عملکردی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد که اعمال تغییرات پیش­گفته در این مورد خاص اگر چه باعث کاهش بازده می­شود، لکن در صورتی که هدف صرفاً افزایش نسبت فشار باشد، کارآیی قابل توجهی دارد.}, keywords_fa = {کمپرسور محوری,سوییپ رو به عقب,سوییپ رو به جلو,دینامیک سیالات محاسباتی,حل عددی}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204999.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_204999_44de5dbaf9c054b8306a6a6f506b1d5d.pdf} } @article { author = {montazeri, morteza and ehteshami, milad and emani, amin}, title = {Multi-variable Model Predictive Control Design for a Turbofan Engine and Performance Comparison with Min-Max Controller}, journal = {Fluid Mechanics & Aerodynamics}, volume = {8}, number = {1}, pages = {161-176}, year = {2019}, publisher = {Imam Hussein University}, issn = {2322-3278}, eissn = {2980-8111}, doi = {}, abstract = {The turbofan engine controller is responsible for providing the thrust requested by the pilot, while maintaining structural and operational constraints. Therefore, the strategies used to control the engine of an aircraft should be able to consider the constraints of the system in their structure. In this research, a multivariable model predictive controller based on a linear state space model for a turbofan engine is designed. This controller has the ability to accommodate various input and output constraints during supplying of required thrust. Due to the lack of matching between the linearized model for the controller and the nonlinear engine model, the feedback correction method is used in the control structure to improve the performance of the MPC controller. In this method, in addition to fuel as the main control input, bleed is also considered as an auxiliary control input for closed loop to reduce the possibility of compressor surge. In simulation, using a non-linear thermodynamic model, the controller performance is compared with the Min-Max method, our which is typically used to control aircraft engines. Results of this simulation show the effective performance of the proposed controller.}, keywords = {Turbofan Engine,Model Predictive Control,Multi Input-Multi Output,Min-Max controller}, title_fa = {طراحی کنترل پیشبین مدل چند متغیره برای موتور توربوفن و مقایسه عملکرد با کنترل‌کننده Min-Max}, abstract_fa = {کنترل‌کننده موتور توربوفن وظیفه تأمین رانش مورد درخواست خلبان را در حین حفظ قیود متنوع حاکم بر محدودیت‌های ساختاری و عملکردی بر عهده دارد. لذا، راهبرد‌هایی که جهت کنترل موتور هواپیما به‌کار ‌گرفته می­شوند، می­بایست امکان لحاظ قیود سامانه را در ساختار خود داشته باشند. در این تحقیق، یک کنترل‌کننده پیش‌بین مدل چند متغیره بر اساس مدل فضای حالت خطی برای یک موتور توربوفن طراحی می‌شود. این کنترل‌کننده توانایی لحاظ قیود متنوع ورودی و خروجی را در حین تأمین دستور رانش دارد. به دلیل عدم تطبیق بین مدل خطی‌سازی­شده برای کنترل‌کننده و مدل غیرخطی موتور در ساختار کنترلی ارائه‌شده از روش اصلاح بازخورد جهت بهبود عملکرد کنترل‌کننده MPC استفاده می‌شود. در این روش، علاوه بر سوخت به‌عنوان ورودی کنترلی اصلی، نشتی نیز به‌عنوان یک ورودی کنترلی کمکی جهت کاهش احتمال وقوع سرج کمپرسور به‌صورت حلقه بسته مدنظر قرار می­گیرد. در شبیه­سازی با استفاده از مدل غیرخطی ترمودینامیکی، عملکرد کنترل‌کننده طراحی‌شده با روش چند حلقه‌ای Min-Max که به‌طور معمول جهت کنترل موتورهای هوایی به­کار گرفته می­شود، مقایسه می‌شود. نتایج شبیه­سازی عملکرد مؤثر کنترل‌کننده پیشنهادی را نشان می­دهد.}, keywords_fa = {موتور توربوفن,کنترل پیش‌بین مدل,چندورودی-چند خروجی,کنترل‌کننده Min-Max}, url = {https://fma.ihu.ac.ir/article_205000.html}, eprint = {https://fma.ihu.ac.ir/article_205000_1b8326f1f479948fd7da06aefc3d3c5a.pdf} }