جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای سیدامیرطایفی)
موضوع: شبیه سازی عددی رطوبت گیری مافوق صوت از هوای مرطوب در نازل های لاوال
ارائه دهنده: سید امیر طایفی
استاد راهنما: دکتر رامین کوهی کمالی
استاد مشاور: دکتر محسن دوازده امامی
استادان داور: دکتر محمد رضا توکلی نژاد و دکتر مهدی نیلی احمد آبادی
چکیده
حضور بخار آب در جریان‌های گازی از جمله هوا و گاز طبیعی، علاوه بر کاهش کیفیت و چگالی انرژی، می‌تواند منجر به تشکیل قطرات مایع، پدیده خوردگی، افت فشار و کاهش راندمان سامانه‌های انتقال شود. در این پژوهش، روش رطوبت‌زدایی از طریق چگالش ناگهانی در نازل‌های مافوق صوت بررسی شده است. برای این منظور، رفتار جریان دوفازی متشکل از هوا، بخار آب و آب مایع در یک نازل همگرا–واگرا به‌صورت عددی شبیه‌سازی شده است. در مدل‌سازی جریان، از مدل دوفازی مخلوط همراه با مدل آشفتگی k-ω استفاده شده و به‌منظور اعمال معادلات دقیق‌تر بخار مرطوب، توابع تعریف‌شده توسط کاربر پیاده‌سازی شده‌اند.
شبیه‌سازی در حالت پایا، دوبعدی و آدیاباتیک انجام گرفت و شرایط مرزی شامل فشار و دمای ورودی و خروجی مطابق با مقادیر صنعتی واقعی تعریف شد. مدل تغییر فاز مبتنی بر چگالش برای پیش‌بینی میعان استفاده گردید. تحلیل نتایج نشان داد که با افزایش فشار ورودی از 1/2 تا 2 بار، حداکثر کسر حجمی آب مایع تا 13/9 درصد افزایش یافت؛ در حالی که افزایش دمای ورودی از 283 تا 323 کلوین موجب کاهش 49 درصدی آن شد. همچنین افزایش کسر حجمی بخار آب در ورودی از 0/0014 به 0/031 موجب افزایش قابل توجه چگالش گردید.
بر مبنای نتایج، یک مدل رگرسیونی آماری چندمتغیره با ضریب تعیین توسعه داده شد که قادر است با استفاده از دو متغیر بدون بعد، میزان حداکثر کسر حجمی مایع را با دقت بالا پیش‌بینی کند. این مدل نه‌تنها در دامنه اصلی شبیه‌سازی بلکه در هندسه‌ای متفاوت نیز اعتبارسنجی شده و نتایج رضایت‌بخشی ارائه داده است. یافته‌های این پژوهش می‌توانند به‌عنوان مبنایی برای طراحی نازل‌های صنعتی جهت رطوبت‌زدایی جریان‌های گازی در ایستگاه‌های گاز، تهویه مطبوع، و تجهیزات هوافضا مورد استفاده قرار گیرند.