بررسی تجربی جریان هوا پایین‌دست مدل مربعی در زوایای مختلف

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 مهندسی مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد

2 مهندسی مکانیک دانشگاه فردوسی مشهد

3 سارمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران

چکیده

تحقیقات گذشته نشان داده که افزودن نانوذرّۀ آلومینا به سوخت باعث کاهش آلاینده‌های حاصل از احتراق می‌شود. در مطالعۀ حاضر بررسی عددی افزودن نانو ذرات آلومینا به سوخت دیزل و اثر آن بر عملکرد و آلاینده­های خروجی یک موتور اشتعال تراکمی پاشش مستقیم، انجام شده است. شبیه‌سازی فرآیندهای پاشش، تشکیل مخلوط و احتراق موتور توسط نرم‌افزار AVL_Fire انجام شده است. در این مطالعه، به‌منظور محاسبۀ عددی میزان کیفیت اختلاط سوخت و هوا از یک پارامتر اصلاح‌شده با نام شاخص همگنی استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده در این پژوهش، با افزودن نانو ذرات آلومینا به سوخت، میزان بیشینه فشار و دمای داخل سیلندر به ترتیب 2/5 و 7/6 درصد و آلاینده­های آلایندۀ اکسیدهای نیتروژن و دوده به ترتیب 24 و 37 درصد کاهش می­یابد. همچنین مقدار آلاینده مونوکسید کربن 19 درصد افزایش پیدا کرده است. درنهایت نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات آلومینا به سوخت، باعث افزایش 52 درصدی شاخص همگنی می­شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Investigation on Flow Downstream of a Square Bluff Body at Different Angles

نویسندگان [English]

  • Ehsan Ardekani 1
  • AliReza Teymourtash 2
  • Mohammad Ali Ardekani 3
1 Department of Mechanical Engineering , ferdowsi university of Mashhad
2 Department of Mechanical Engineering , ferdowsi university of Mashhad
3 Iranian Research Organization for Science and Technology
چکیده [English]

Study of vortex shedding and flow downstream of a square bluff body can be used to a vortex flowmeter. In this paper, flow velocity, turbulence intensity and vortex shedding from a 15 mm square bluff body have been investigated experimentally using hot-wire anemometer. Results show that flow angle has little effect on flow velocity distribution and turbulence intensity. However, variations of Strouhal  number (St) with respect to the flow angle is large, so that Strouhal number at flow angle of 12° has the maximum value of 0.176 and at angle of 43°, it has the minimum value of 0.129. If the probe is placed in the region x/a=2.5 and 2.2≤y/a≤6, the velocity will be equal to the free stream velocity and the vortices will be measureable.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vortex Shedding
  • Square bluff body
  • Hot-wire anemometer
  • Vortex flowmeter
1.Ardekani M. A, "Air flow measurement in experimental fluid mechanics", Iranian Research Organization on Science and Technology, Tehran, (2014).
2. Miller, R.W. "Flow measurement engineering handbook", the University of Michigan, United States, (1983).
3. Ardekani M. A, "Hot-Wire Anemometer", Iranian Research Organization on Science and Technology, Tehran, (2006).
4. Okajima, A. "Strouhal numbers of rectangular cylinders", Journal of Fluid Mechanics, No123, pp. 379-398, (1982).
5. Nakamura, Y. and Ohya, Y. and Ozono, S.  and Nakayama, R. "Experimental and numerical analysis of vortex shedding from elongated rectangular cylinders at low Reynolds numbers 200-103", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol 65, No 1-3, pp. 301-308, (1996).
6. Matsumoto, M. "Vortex shedding of bluff bodies: a review", Journal of Fluids and Structures,  Vol 13, No 7-8, pp. 791-811, (1999).
7. Kelkar, K.M. and Patankar, S.V. "Numerical prediction of vortex shedding behind a square cylinder", International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol 14, No 3, pp. 327-341, (1992).
8. Sen, S. and Mittal, S. and Biswas, G. "Flow past a square cylinder at low Reynolds numbers", International Journal for Numerical Methods in Fluids, Vol 67, No 9, pp. 1160-1174, (2011).
9. Sharma, A. and Eswaran, V. "Heat and fluid flow across a square cylinder in the two-dimensional laminar flow regime", Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, Vol 45, No 3, pp. 247-269, (2004).
10. Singh, A. and De, A. and Carpenter, V. and Eswaran, V. and Muralidhar, K. "Flow past a transversely oscillating square cylinder in free stream at low Reynolds numbers", International Journal for NumericalMethods in Fluids, Vol 61, No 6, pp. 658-682, (2009).
11. Sahu, A.K. and Chhabra, R. and Eswaran, V. "Two-dimensional unsteady laminar flow of a power law fluid across a square cylinder", Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics,  Vol 160, No 2-3, pp. 157-167, (2009).
12. Yen, S.C. and Yang, C.W. "Flow patterns and vortex shedding behavior behind a square cylinder", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol 99, No 8, pp. 868-878, (2011).
13. Swaminathan, M. and Rankin, G. and Sridhar, K. "A note on the response equations for hot-wire anemometry", ASME, Transactions, Journal of Fluids Engineering, Vol. 108, p. 115-118, (1986).
14. Ardekani, M. "Hot-wire calibration using vortex shedding", Measurement,  Vol 42, No 5, pp. 722-729, (2009).