در مطالعه حاضر جهت ساخت میکروپمپ الکترواسمزی، یک هندسه جدید با الکترودهای سهبعدی طراحی شد. به منظور بهسازی، پارامترهای مختلف از جمله عرض و ارتفاع پلهها بر روی هر الکترود و محل قرارگیری آنها، اندازه هر الکترود (تقارن یا عدم تقارن)، فاصله جفت الکترودها و همچنین مشخصات الکتریکی (شامل ولتاژ و فرکانس) بررسی و جریان سیال (سدیم کلرید) درون یک کانال تحلیل شده است. معادلات حاکم بر جریان و همچنین معادلات میدان الکتریکی به روش اجزای محدود کوپل و حل شدهاند. این امر جهت بررسی تاثیر پارامترهای هندسی الکترود بر سرعت لغزشی الکترواسمزی و در نهایت تاثیر آن بر جریان سیال صورت گرفته است. برای معتبرسازی حل عددی، تراشه با استفاده از روش فتولیتوگرافی شامل مراحلی چون لایه نشانی الکترود پلاتین، ایجاد پلهها بر روی الکترود با استفاده از پلیمر و ساخت میکروکانال در محیط آزمایشگاه ساخته شده است. در نهایت با توجه به بهسازی، محل قرارگیری پله بر روی الکترود ( 50)، عرض پله ( 30) و ارتفاع آن ( 5) بدست آمد. با توجه به ابعاد، فرکانس 1 و ولتاژ 5/2، مقدار سرعت، دبی و فشار به ترتیب برابر با 77/1، 9/14 و 6/74 است که از نظر کیفی با روند نتایج آزمایشکاهی، مطابقت دارد. این طراحی، پمپاژ بالایی در پمپهای الکترواسموزی را فراهم میکند.
امروزه حفظ منابع آب شیرین بهدلیل رشد جمعیت، تغییرات اقلیمی و خشکسالی از اهمیت ویژهای برخوردار است.در نواحی خشک، بخش قابلتوجهی از آبهای ذخیرهشده بهدلیل تبخیرازبین میروند که پوشاندن سطح مخازن با اجسام شناور، راهکاری ساده و قابلاطمینان برای کاهش تبخیر بهشمار میآید. علیرغم مطالعات گسترده روی پوششهای شناور، تاثیر آنها درحضور جریانهای سطحی تاکنون مورد بررسی دقیق قرار نگرفته است. لذا در این مطالعه به مدلسازی و بررسی آزمایشگاهی تاثیر جریان سطحی بر میزان تبخیر مخازن آب پوشیده با اجسام شناور پرداخته میشود. بدینمنظور از توپهای سیاه و سفید برای پوششدهی مخزن واز یک پمپ جهت ایجاد جریان سطحی با استفادهشده است. نتایج آزمایشها نشان میدهد که میزان تبخیر تا یک دبی مشخص (دبی بهینه)، کاهش و مجددا افزایش دبی، افزایش مییابد.همچنین در تمامی شرایط وجود/عدم وجود جریان، کمترین میزان تبخیر در پوششدهی با توپهای سفید رخ میدهد. درضمن پوششدهی بهصورت مخلوطی مساوی از توپهای سیاهو سفید و پوشش با توپهایسیاهبهترتیبدررتبههایبعدیکاهشتبخیرقراردارند (بیشترینتبخیرمربوطبهحالت بدونپوشش میباشد(. همچنین نتایج حاصل از مدلسازی انرژی نشان میدهد که روابط حاکم برمدلسازی،دقت قابلقبولی در تخمین میزان تبخیربرای تمامی حالتهای بدونپوشش/پوششدهی همراه با وجود/عدموجود جریانسطحی خواهد داشت.
تحقیق حاضر یک حل عددی از تقابل سازهی الاستیک-سیال تراکم ناپذیر با استفاده از روش مرز غوطهور است، که در آن فاز جامد یک رشته الاستیک قرار گرفته پشت یک استوانه صلب در جریان سیال است. هدف، بررسی اثرات متقابل این رشته و استوانه بر یکدیگر و به طور خاص اثر رشته الاستیک بر کاهش ضریب پسآی استوانه است. در روش مرز غوطهور، فاز جامد و سیال در دو ناحیه مجاز از هم حل میشوند. برای حل جریان و مومنتوم فاز سیال از معادلات شبکه بولتزمن استفاده شده است. در تحقیق حاضر رشته الاستیک برخلاف تحقیقات گذشته بدون نیاز به حل معادلات ساختاری پیوسته جامد الاستیک، به صورت یک شبکه از جرم های متمرکز و المانهای فنر که میتواند خواصی چون مدول الاستیسیته و صلبیت خمشی رشته الاستیک را پوشش دهد، مدل شده و با روش مرز غوطهور با حل جریان مرتبط است. نتایج نشان داده است که جرم، هندسه و محل قرار گیری رشته پشت استوانه صلب، بر پایداری و کاهش ضریب پسآی آن اثر گذار است. اثبات وجود یک نقطه کمینه ضریب پسآ و تحلیل آن به عنوان دیگر زمینه تفاوت این تحقیق با تحلیلهای پیشین محسوب میشود.
در تحقیق حاضر، برای نخستین بار از روش پیش شرط سازی توانی محلی، جهت شبیه سازی جریانهای تراکم ناپذیر آشفته پایا و ناپایا در اطراف ایرفویلها در اعداد رینولدز بالا استفاده شده است. در این روش، معادلات حاکم با تغییر در جملات مشتق زمانی اصلاح میگردند. معادلات حاکم بهکمک روش عددی حجم محدود جیمسون گسسته سازی میشوند. همچنین برای حل جریان ناپایا از الگوریتم ضمنی دوزمانه و برای شبیه سازی عددی جریان آشفته از مدل جبری بالدوین و لومکس استفاده شده است. محاسبات برای جریان پایا و ناپایای آشفته عبوری از ایرفویلهای NACA0012 و ONERA-A در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف ارائه شده است. نتایج ارائه شده در این مطالعه شامل منحنیهای سرعت، فشار و لزجت گردابهای، توزیع ضریب فشار، ضرایب برآ و پسا و تأثیر روش پیش شرط توانی بر نرخ همگرایی میباشد. حل عددی ارائه شده و استفاده از روش پیش شرط توانی در هر دو جریان آشفته پایا و ناپایا در اعداد رینولدز بالا از دقت قابل قبولی برخوردار میباشد. همچنین استفاده از این روش سرعت همگرایی را تا حد زیادی افزایش داده به طوری که تعداد تکرار گام حل عددی و به تبع آن زمان واحد پردازش مرکزی در هر دو جریان پایا و ناپایا را به شکل قابل توجهی کاهش میدهد.
در این مقاله سه الگوریتم کاهشمتناوب، کاهشمتناوب موازی و رهیافت توماس موازی برای حل دستگاه معادلات سهقطری بهکمک پردازندههای گرافیکی معرفی و اثر دسترسی هممکان و غیرهممکان به حافظۀ سراسری مورد بحث قرار گرفتهاست. برای ارزیابی توانایی این الگوریتمها، نتایج شبیهسازی جریان درون حفره (یک مورد مطالعاتی) با نتایج الگوریتم توماسکلاسیک اجراشده روی پردازندۀ مرکزی مقایسه شدهاست. بیشینه افزایش سرعت مشاهدهشده در سه الگوریتم مذکور (پردازندهگرافیکی) در برابر الگوریتم توماس کلاسیک (پردازندۀ مرکزی) بهترتیب حدود 4/4، 2/5 و 45/38 میباشد. همچنین نشان داده شده است که با دسترسی هممکان، افزایش سرعت حدوداً دوبرابری برای پردازندۀ گرافیکی حاصل میشود.
امروزه در صنایع نیروگاهی جهت انتقال قدرت الکتروموتور به پمپها و فنها، غالبا از کوپلینگهای هیدرولیکی میشود. با این وجود بهدلیل حبس روغن در فضای کوپلینگ و کارکرد مداوم، این روغن خواص خود را از دست میدهد که منجر به از کارافتادگی زودهنگام کوپلینگ میگردد. درنتیجه با تحلیل رفتار ترموهیدرودینامیکی کوپلینگ و استفاده از یک سیستم خنککاری مناسب، تا حد زیادی میتوان این مشکل را بهتاخیر انداخت. لذا در این مقاله رفتار ترموهیدرودینامیکی مخلوط روغن و هوا در یک کوپلینگ هیدرولیکی نیروگاهی، به دلیل هندسه سهبعدی و پیچیده بودن جریان، توسط نرمافزار Fluent شبیهسازی میشود. هدف از این مطالعه شناسایی محل وقوع جریانهای ثانویه و چرخشی که بیشترین نقش در تولید گرما را دارند و تعیین نواحی از سیال و بدنه کوپلینگ با دمای زیاد میباشد. در این شبیهسازی، جریان سیال عامل درون کوپلینگ در حالت سهبعدی، دوفازی و مغشوش مورد بررسی قرار میگیرد. میدان سرعت و دمای درون سیال و توزیع دما روی بدنه کوپلینگ محاسبه و مورد تحلیل قرار میگیرد. نتایج این شبیهسازی نشان میدهد که بیشترین دما در محل قطر بیرونی توربین کوپلینگ ایجاد میشود، افزایش فاصله چرخها باعث افزایش 65 کیلوواتی تلفات توانی و افزایش دمای متوسط عملکردی کوپلینگ و بیشینه دمای ایجاد شده میگردد و جابجایی پرههای گرمایی روی بدنه کوپلینگ باعث کاهش حدود 8 کیلوواتی تلفات توانی نسبت به حالت اصلی میشود.
