جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه کارشناسی ارشد جناب آقای سید احمد رضا صالحی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "مدل‌سازی احتراق قطره سوخت مایع تحت شرایط نزدیک نقطه بحرانی" در تاریخ  ۱۴۰۴/۰۳/۲۱  ساعت ۱۳:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
احتراق قطرات سوخت مایع یکی از پدیده‌های اساسی و در عین حال پیچیده در حوزه مهندسی به‌شمار می‌رود که نقشی حیاتی در عملکرد سامانه‌های حرارتی و پیشرانشی، از جمله موتورهای احتراقی، توربین‌ها، راکتورها و موتورهای جت ایفا می‌کند. در همین راستا، هدف از این پژوهش، مدل‌سازی عددی فرآیند گذرای تبخیر و احتراق یک قطره منفرد سوخت تک‌جزیی تحت شرایط دمای زیاد، فشار اتمسفریک، محیط ساکن و گرانش صفر است. بدین منظور، معادلات بقای گونه، مومنتوم و انرژی در فاز گاز و معادله بقای انرژی در فاز مایع به‌صورت عددی و با رویکرد حجم محدود و روش کاملاً ضمنی حل شده‌اند. همچنین، خواص ترموفیزیکی به‌صورت تابعی از دما تعریف شده‌اند و در طول زمان و مکان تغییر می‌کنند. از سوی دیگر، واکنش شیمیایی سوخت نیز با بهره‌گیری از یک واکنش کلی در مدل لحاظ شده است. به‌منظور اعتبارسنجی، نتایج حاصل برای سوخت هپتان در فرآیند تبخیر خالص با داده‌های تجربی در بازه‌ی دمایی ۴۷۰ تا ۷۴۰ کلوین و در فرآیند احتراق با داده‌های عددی در بازه‌ی دمایی ۱۲۰۰ تا ۱۶۰۰ کلوین مقایسه شده‌اند. اثر دمای محیط، قطر اولیه قطره، و همچنین ترکیب گاز محیط بر فرآیند تبخیر یا سوزش بررسی شده و تغییرات قطر قطره، نرخ متوسط تبخیر یا سوزش، دما و محل استقرار شعله به دست آمده‌اند.
نتایج نشان می‌دهند که  اثر افزایش دما بر نرخ سوزش، حدود ۳ درصد بیشتر از اثر افزایش قطر اولیه ارزیابی شده است. از طرفی، افزایش دمای اولیه سطح قطره به‌دلیل کاهش مدت زمان گرمایش، موجب کاهش زمان پایان عمر قطره شده، ولی تأثیر محسوسی بر دمای شعله و مکان تشکیل آن ندارد. علاوه بر این، با افزایش سه‌برابری غلظت اکسیژن در هوا، دمای شعله بیش از ۱۰۰۰ کلوین افزایش یافته و شعله در شعاع‌هایی بسیار نزدیک به سطح قطره شکل می‌گیرد. در مقابل، افزایش غلظت اولیه کربن ‌دی‌اکسید اثری معکوس نسبت به اکسیژن داشته و موجب تضعیف شعله می‌گردد.


واژه‌های کلیدی:  تبخیر، اشتعال، احتراق قطره، سوخت مایع، هپتان، شعله، مدل‌سازی.

 

جدید: دفاعیه دکتری

دفاعیه پایان نامه جناب آقای سجاد جباری نیک دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "خشکاندن قطره سیالات پیچیده-افشره سنجد" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۹/۲۸  ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.
 

 چکیده

چالش خشکاندن قطره سیالات پیچیده همواره همراه با راه‌حل‌های منحصر بفرد به علت تنوع مشکلات مرتبط با سیالات مختلف است. افشره کم فیبر سنجد، کلوئیدی دارویی-غذایی است که بنابرنظر داروسازان به عنوان جایگزینی برای پودر سنجد تجاری فعلی، با تکیه بر به حداقل رساندن عوارض جانبی مصرف مواد فیبری این میوه در بدن انسان در حال تحقیق و توسعه است. نسبت زیاد آب به مواد جامد موجود در این افشره -ناشی از روش استخراج آبی تهیه افشره- موجب تسهیل فساد شیمیایی، مشکلات فرآیندی و جلب نظر به خشکاندن پاششی افشره بوده است. نظر به کاستی مطالعات پیشین در رابطه با این افشره نوظهور، این رساله واکاوی‌های ترموفیزیکی گوناگونی بر روی این افشره در شرایط دما و غلظت مختلف انجام رسانیده و تصویری از ویژگی‌های این ماده نمایان ساخته است؛ نتایج بیانگر آن است که این افشره با توجه به حضور توامان سه فاز جامد، مایع و گاز در ترکیب آن به واقع سیالی پیچیده به شمار می‌آید. بررسی آزمایشگاهی سینتیک خشکاندن تک قطره افشره در شرایط مختلفی از دمای محفظه خشک‌کن و غلظت اولیه قطره، بیانگر آن است که این افشره پس از دست دادن آب حین تبخیر، با رسیدن به غلظتی بحرانی پوسته‌ای ناتراوا شکل می‌دهد. دلیل تشکیل این پوسته ناتروا مرتبط با حضور ترکیبات آب‌دوست نامحلول در قطره و نیز تبلور دیرهنگام مواد محلول در سطح قطره است. این پوسته تا انتهای فرآیند خشکاندن، به صورت پی در پی در اثر بخارات خروجی متورم و خالی می‌شود. این فرآیند در انتها منجر به تشکیل ذره با پوسته‌ای خشک و چسبناک با اندازه هم‌مرتبه اندازه اولیه قطره و تحت شرایطی با مرکز مرطوب می‌شود. با افزایش دمای محفظه خشک‌کن به ۲۰۰ درجه سلسیوس مشکل مرکز مرطوب مرتفع می‌شود؛ ولی کماکان پوسته بسیار چسبناک است. بررسی‌های تکمیلی خشکاندن تحت خلأ حاکی از آن بود که این افشره در شرایط محیط فاقد حالت جامد پایدار است و پس از آب‌زدایی در غلیظ‌ترین فرم خود ساختار جامدی برخود نمی‌گیرد و سیالی با گرانروی بالا همانند عسل را شکل می‌دهد. بنابرآنچه ذکر شد جمع بندی مطالعات این بود که افشره سنجد امکان خشکاندن مطلوب را با روش خشکاندن پاششی را دارا نمی‌باشد. تحلیل آزمون DSC افشره بیانگر آن است که دمای گذار شیشه‌ای بسیار پایین این افشره -۳۵درجه سلسیوس- موجب بروز این چسبندگی می‌گردد. بنابراین با بررسی مواد افزودنی مجاز، ماده مالتودکسترین از نوع DE۵ با دمای گذار شیشه‌ای بسیار بالا-حدود۲۰۰درجه سلسیوس- به منظور به‌سازی عصاره به کار برده و افشره‌های جدیدی مطابق با تحلیل دمای گذار شیشه‌ای مناسب تولید گردید. نتایج بیانگر تغییر محسوسی در میزان چسبندگی ماده خشک تولیدی است، به طوری‌که در افشره MS۲ وMS۳  هیچ نوع چسبندگی مشاهده نشد و ذرات به طور مناسبی خشک شده بودند. با توجه به سینتیک خشکاندن افشره کم فیبر سنجد در آزمایش‌ها، به نظر رسید می‌توان با استفاده از مدلی نیمه تجربی برپایه تئوری تبخیر و نیز یادگیری ماشین داده‌های منحنی مشخصه خشکاندن، اقدام به مدل‌سازی رفتار این افشره نمود. مدل ارائه گردیده قادر است علاوه بر ارائه اثر متغیرهای مستقل خشکاندن مانند دمای محفظه، غلظت و قطر اولیه قطره بر سینتیک خشکاندن افشره، شرایطی که در آن ذره متورم -بزرگ‌تر از قطر اولیه- تولید می‌گردد را پیش‌بینی نماید.

کلمات کلیدی:  سیالات پیچیده، افشره کم فیبر، افشره سنجد، خشکاندن تک قطره، سینتیک خشکاندن
 

جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه کارشناسی ارشد جناب آقای عرفان دباغچیان دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "شبیه‌سازی نشتی جریان در نوک تیغه توربین‌های ضربه‌ای" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۷/۱۳  ساعت ۱۴:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
توربین فراصوت یکی از اجزای اصلی توربوپمپ به عنوان منبع تغذیه موتور پیشران مایع است. در شرایطی که دبی کم باشد، به کار ویژه زیادی برای عملکرد توربین احتیاج است. به دلیل دبی کم، ارتفاع تیغه‌ها و در نتیجه ضریب منظری نیز کوچک خواهند بود.  به منظور کاهش افت‌های مرتبط با نسبت منظری کم از توربین پذیرش جزئی در توربوپمپ‌ها استفاده می‌شود. بدین ترتیب جریان گاز تنها به بخشی از تیغه‌های روتور برخورد می‌کند. در نوک تیغه‌ها فاصله‌ای برای جلوگیری از برخورد تیغه با پوسته در نظر گرفته شده که این فاصله باعث نشتی جریان از نوک تیغه می‌شود. موضوع این پژوهش، بررسی رفتار جریان نشتی در فضای بالای تیغه‌های توربین ضربه‌ای فراصوت پذیرش جزئی است که  این نشتی جریان توسط حفره‌ّهایی که به این منطور در نوک تیغه تعبیه شده‌اند، کنترل می‌شود. رویکرد مطالعه در این پژوهش، شبیه‌سازی عددی و استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای پیش‌بینی رفتار جریان در توربین است. به منظور سنجش اعتبار نتایج عددی، عملکرد یک نمونه توربین پذیرش جزئی موجود، شبیه‌سازی و نتایج حاصله با نتایج تجربی آن اعتبارسنجی شده است. سپس، شبیه‌سازی همان توربین با تغییر در پروفیل بخش فوقانی تیغه با استفاده از چند پارامتر هندسی مشخص شامل زاویه، سطح و عمق حفره انجام می‌شود. بررسی نتایج اصلاحات، ایجاد پایگاه داده به منظور استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای جایگزینی شبیه‌سازی و پیش‌بینی عملکرد توربین از دیگر مراحل انجام این پژوهش است.  
واژه‌های کلیدی:  توربین ضربه‌ای فراصوت، نشت نوک تیغه، شبکه عصبی، شبیه‌سازی 

 

 

جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه جناب آقای وحید اسدی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوا فضا گرایش پیشرانش با عنوان "شبیه‌سازی یک مولد گاز خاص" در تاریخ ۱۴۰۳/۰۳/۱۹ ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
 سامانه تغذیه پیشران‌های مایع دو وظیفه عمده بر عهده دارد. بالا بردن فشار پیشرانه¬ها و خوراک‌دهی آن¬ها به یک یا چند محفظه تراست. انرژی مورد نیاز برای این وظایف  از طریق گاز با فشار بالا، پمپ¬های گریز از مرکز یا ترکیبی از این دو به دست می¬آید. در پژوهش صورت گرفته یک نمونه مولد گاز که پیشرانه آن پرآکسید هیدروژن مایع بوده، در ابتدا با استفاده از روابط صفر بعدی طراحی شده و سپس به صورت سه بعدی و با کمک از دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از حلگر فلوئنت مانند سازی گردیده است و میدان جریان درون مولد گاز تحت شرایط کاری مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. شایان ذکر است که نوع حلگر مورد استفاده فشار پایه و با اعمال مدل آشفتگی  k-ωمانندسازی صورت گرفته است، و حل فاز مایع با رویکر لاگرانژی انجام پذیرفت. مقایسه نتایج کسب شده با کمک از مانند سازی عددی مورد استفاده، با نتایج حاصله از نرم افزار CEA ، حاکی از همخوانی داده‌های روش عددی با روابط صفر بعدی بود.  این تطابق داده‌ها سبب می‌شود تا روش عددی لحاظ شده، به عنوان روشی مورد اطمینان برای تخمین و پیشبینی رفتار جریان درون محفظه گازساز به حساب بیاید. منحنی‌های رفتار محفظه گازساز به ازای دماهای مختلف ورودی پراکسید هیدروژن و فشارهای مختلف محفظه به دست آمدند. لازم به ذکر است تجزیه حرارتی پراکسید هیدروژن مورد بررسی بود، از این رو با استفاده از گاز نیتروژن دما بالا پرآکسید هیدروژن به دمای تجزیه رسید و در شرایط مختلف رفتار آن مورد بررسی قرار گرفت.

واژه‌های کلیدی: مولد گاز، حلقه آشفته‌ساز، گاز یکنواخت، مدل فاز گسسته، تجزیه حرارتی پراکسید هیدروژن