۱۱ نتیجه برای روش حجم محدود
دوره ۱۳، شماره ۷ - ( ۷-۱۳۹۲ )
چکیده
تخمین صحیح افت¬های فشار سیالات حفاری غیرنیوتنی در داخل فضای حلقوی برای تعیین دبی جریان و انتخاب سیستم¬های پمپاژ گل در طی عملیات حفاری، ضروری می¬باشد. هدف این مطالعه، شبیه سازی جریان سیال کف و تخمین افت فشار در فضای حلقوی چاه در شرایط حفاری زیر تعادلی با استفاده از روش عددی حجم محدود می¬باشد. سیال کف به عنوان سیال غیر نیوتنی قانون توان و هرشل بالکلی در نظر گرفته شده و نتایج افت فشار با هم مقایسه می¬شوند. تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل رئولوژی سیال کف، سرعت سیال کف، کیفیت کف، چرخش لوله حفاری و عدم هم مرکزی لوله و چاه، بر افت فشار بررسی می¬شوند. نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات قبلی مقایسه شده است. خطای نسبی بین نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تخمین افت فشار، کمتر از ۵% می¬باشد. همچنین نتایج روش عددی با در نظر گرفتن مدل رئولوژیکی هرشل بالکلی برای کف، به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر است. نتایج نشان می¬دهند که با افزایش سرعت و کیفیت سیال کف، افت فشار افزایش و با افزایش عدم هم مرکزی افت فشار کاهش می¬یابد، ولی چرخش لوله تاثیر چشم گیری در افت فشار ندارد.
دوره ۱۴، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله هیدرودینامیک و نویز پروانه مغروق به شیوه عددی و تجربی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. به منظور دستیابی به شرایط شروع و توسعه کاویتاسیون تحلیل عددی جریان به شیوه حجم محدود در سرعتهای چرخشی متنوع مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تست هیدرودینامیکی مدل پروانه در تونل کاویتاسیون انجام و با نتایج تحلیل عددی مقایسه شده است. در بخش بعدی نتایج گرفته شده در بخش اول به عنوان ورودی جهت استخراج سطوح فشار صوت با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز در میدان دور استفاده می¬شود. به طور مشابه نویز این مدل نیز در تونل کاویتاسیون توسط دو هیدروفون اندازه گیری شده و با نتایج عددی مقایسه گردیده است. شرایط شروع و توسعه کاویتاسیون از طریق افزایش دور پروانه در فشار ثابت و افت فشار در تونل در دور ثابت ایجاد و اثرات تغییر شرایط بر نویز پروانه مورد مطالعه قرار گرفته است. سیگنالهای ثبت شده با استفاده از روابط پهنه باند یک- سوم اکتاو برای دو هیدروفون و در شرایط عملکردی مختلف آنالیز و مقایسه شده است. مطالعات صورت گرفته در هر دو قسمت انطباق قابل قبولی میان نتایج عددی و تجربی هیدرودینامیک و نویز پروانه را نشان می¬دهد.
دوره ۱۵، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله یک مطالعه عددی برای بررسی تاثیر پارامترهای هندسی یک میکروپمپ لزجتی بر دبی خروجی و تولید آنتروپی انجام شده است. پژوهش حاضر برای سه پارامتر بی‌بعد هندسی میکروپمپ یعنی خارج از مرکزی () و اندازه روتورها (S) و نیز فاصله آنها از یکدیگر (L) به ترتیب در محدوده ۱/۰ تا ۹/۰، ۵/۱ تا ۵/۳ و ۸۵/۰ تا ۵/۴ صورت گرفته است. نتایج حاصل از این حل نشان می‌دهد با افزایش ، دبی خروجی از میکروپمپ نیز افزایش پیدا می‌کند. در بررسی تاثیر تغییرات S بر دبی خروجی مشاهده گردید در حالی که قطر روتور بالادست ثابت در نظر گرفته شده است با کاهش قطر روتور پایین‌دست، دبی خروجی نیز به صورت نمایی کاهش می‌یابد. با افزایش L، در ابتدا یک افزایش شدیدی در دبی سپس با فاصله گرفتن روتورها از یکدیگر، مقدار آن تقریبا ثابت مشاهده گردید. در خصوص تحلیل آنتروپی، تاثیر پارامترهای هندسی فوق بر تولید آنتروپی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در اینجا پارامتر RS که نشان دهنده نسبت شیب تولید آنتروپی به دبی مربوطه می‌باشد به عنوان ابزاری برای تحلیل آنتروپی معرفی شده است. همچنین در این مقاله برای دستیابی به بیشینه دبی خروجی در کمترین افت اصطکاکی ممکن، پارامترهای هندسی بهینه استخراج شدند. در همین راستا مقادیر ۲L=، ۵/۰ε=، ۵/۱ S_۱= و ۵/۲ S_۲= به عنوان پارامترهای هندسی بهینه میکروپمپ لزجتی معرفی و انتخاب گردیدند.
دوره ۱۵، شماره ۹ - ( ۹-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله دو الگوریتم اتوماتیک و کارآمد برای تولید شبکه‌های بی‌سازمان، مناسب برای اعمال روش حجم محدود چند مقیاسی در مخازن نفتی ارائه شده است. روش حجم محدود چند مقیاسی یک روش عددی کارآمد برای شبیه‌سازی جریان در محیط‌های متخلخل می‌باشد. روش حجم محدود چند مقیاسی بیشتر بر روی شبکه‌های باسازمان مورد مطالعه قرار گرفته و در این پژوهش به تعمیم آن به شبکه‌های بی‌سازمان پرداخته شده است. توسعه روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان امکان استفاده از مزیت‌های انعطاف‌پذیری و تطابق بهتر با ساختارهای زمین‌شناسی را فراهم می‌سازد. در این روش انجام محاسبات بر روی سه شبکه ریز، شبکه درشت اولیه و شبکه درشت دوگانه صورت می‌گیرد. یکی از مشکلات اساسی در تعمیم روش حجم محدود چند مقیاسی به شبکه‌های بی‌سازمان، تولید شبکه‌های درشت اولیه و دوگانه می‌باشد. در این مقاله یک الگوریتم برای تقسیم‌بندی شبکه بی‌سازمان به منظور تولید شبکه درشت اولیه پیشنهاد شده است. همچنین برای تولید شبکه درشت دوگانه بر روی شبکه درشت اولیه، یک الگوریتم جدید ارائه شده است. در نهایت الگوریتم‌های پیشنهاد شده برای تولید شبکه‌های بی‌سازمان چند مقیاسی، برای شبیه‌سازی جریان در محیط متخلخل بهکار گرفته شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی عددی نشان می‌دهد روش حجم محدود چند مقیاسی بهکار گرفته شده با شبکه‌های بی‌سازمان چند مقیاسی تولید شده در این پژوهش، حل ریز‌مقیاس را با دقت بالایی پیش‌بینی می‌کند.
دوره ۱۵، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۴ )
چکیده
در پژوهش حاضر، از روش حجم محدود چند مقیاسی برای حل معادله فشار حاکم بر جریان دو فازی تراکم‌ناپذیر آب-نفت در محیط‌های متخلخل به صورت دو بعدی استفاده شده است. روش حجم محدود چند مقیاسی پایه به همراه عامل اصلی تولید خطا در این روش به صورت ریاضی و فیزیکی تشریح شده است. با توجه به موقعیت مکانی شبکه‌های محاسباتی مورد استفاده در روش حجم محدود چند مقیاسی، یک سری میدان تراوایی مطلق دو مقیاسی همسانگرد طراحی شده‌اند. این میدان‌های تراوایی به گونه‌ای تولید شده‌اند که به نوعی عامل، میزان و محل‌های تولید خطا در میدان فشار روش چند مقیاسی را به تصویر بکشند. برای هر یک از این میدان‌های تراوایی مطلق، میدان فشار و سرعت حاصل از روش چند حجم محدود مقیاسی با نتایج روش حجم محدود استاندارد (به عنوان حل مبنا) مقایسه شده‌اند. نتایج عددی چنین نشان می‌دهند که روش حجم محدود چند مقیاسی با شرط مرزی متغیر نسبت به قرار گرفتن گوشه‌ها و مرزهای بلوک‌های دوگانه بر روی سلول‌های شبکه ریز با مقدار تراوایی کم حساسیت زیادی دارد. بیشترین خطا در میدان فشار و سرعت زمانی مشاهده میشود که گوشه‌های بلوک‌های دوگانه در مجاورت یا بر روی سلول‌های ریز با تراوایی بسیار کم قرار داشته باشند. علاوه بر این، با معرفی شرط مرزی تعدیل شده، تاثیر متوسط‌گیری مقادیر تراوایی مطلق بر روی مرزها و گوشه‌های بلوک‌های دوگانه بر روی میزان خطای روش حجم محدود چند مقیاسی نیز بررسی شده است.
دوره ۱۶، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۵ )
چکیده
در کار حاضر، معادله فشار متناظر با جریان سیال تراکم‌ناپذیر در محیط‌های متخلخل به شدت ناهمگون با استفاده از روش حجم محدود چند مقیاسی چند درجه تفکیکی به صورت عددی حل شده است. به منظور تمرکز بر اثرات ساختار میدان تراوایی مطلق روی عملکرد و دقت روش چند مقیاسی، جریان به صورت تک فاز مدلسازی شده و از اثرات گرانش و تغییرات خواص سیال با فشار صرف‌نظر شده است. نتایج روش چند مقیاسی چند درجه تفکیکی از نظر دقت با نتایج روش حجم محدود استاندارد برای چند میدان تراوایی به شدت ناهمگون مقایسه شده‌اند. این میدان‌های تراوایی مطلق از لایه‌های مختلف دهمین مسئله مقایسه‌ای انجمن مهندسی نفت استخراج شده‌اند. برای میدان‌های تراوایی مطلق ناهمگونی که در آنها تغییرات تراوایی به صورت تدریجی صورت می‌گیرد، نشان داده شده است که روش حجم محدود چند مقیاسی چند درجه تفکیکی نتایج قابل قبولی را تولید می‌کند. این در حالی است که نتایج عددی و همچنین تحلیل‌های ریاضی نشان می‌دهند که برای میدان‌های تراوایی مطلق با ساختار کانالی، در حالت کلی ممکن است که در میدان فشار روش چند مقیاسی نوسانات غیر فیزیکی به وجود آید. در اینگونه موارد، مقادیر انتقال‌پذیری درشت مقیاس ممکن است به گونه‌ای محاسبه شوند که ماتریس ضرایب دستگاه فشار درشت مقیاس در روش چند مقیاسی شرط‌های کافی برای یکنوا و همچنین مقید بودن جواب دستگاه معادله خطی (یعنی شرط -Mماتریس بودن) را از دست بدهد.
دوره ۱۶، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۵ )
چکیده
کار اصلی در روش‌های حجم محدود، تخمین صحیح مقادیر روی سطوح گذرنده شارها براساس مقادیر محاسبه‌شده در گره‌ها یا مراکز سلول‌ها است. در این راستا، رهیافت بالادست از کارآمدترین روش‌ها در تخمین مقادیر روی سطوح حجم کنترلی است. رهیافت بالادست با تکنیک‌های متنوع و دقت‌های مناسبی در روش‌های حجم محدود روی انواع شبکه‌های باسازمان و بی‌سازمان توسعه یافته است. در پژوهش حاضر، روش بالادست مبتنی بر فیزیک جریان (PIS) به رهیافت حجم کنترل مرکزسلولی با یک حلگر ضمنی کوپل توسعه یافته و نتایج آن با روش‌های اختلاف نمایی (EDS) و اختلاف بالادست مورب (SUDS) در جریان حفره برای اعداد رینولدز ۴۰۰ تا ۱۰۰۰۰ و جریان گذرنده از روی پله در عدد رینولدز ۸۰۰ مقایسه شده است. نتایج نشان‌دهنده اختلاف قابل ملاحظه روش EDS با مراجع، بویژه برای جریان حفره در اعداد رینولدز بالا است که علت آن تشدید پخش کاذب در اثر بالا رفتن عدد رینولدز و ناهم‌راستایی خطوط جریان و شبکه است. مقایسه نتایج دو روش SUDS و PIS نیز نشان از نزدیکی نتایج این دو روش در جریان روی پله و اختلاف قابل توجه آنها در جریان درون حفره دارد. اختلاف نتایج روش SUDS در جریان حفره را می‌توان به تأثیرناپذیری این روش از اختلاف فشار بین نقاط سطح سلول و بالادست ارتباط داد که در جریان‌هایی با فیزیک حاکم گردابه‌ای بسیار اهمیت دارد. در مقابل، روش PIS با از طریق یک معادله مومنتوم در راستای خط جریان، توانسته است نتایج خوبی از نظر تسخیر ساختارهای گردابه‌ای جریان و تطابق با نتایج مراجع به‌دست آورد.
دوره ۱۶، شماره ۱۱ - ( ۱۱-۱۳۹۵ )
چکیده
سیال فوق بحرانی به دلیل دارا بودن خصوصیات منحصربه‌فرد سال‌هاست که در برخی از صنایع به‌منظور افزایش کارایی فرآیندها جایگزین سیال غیر بحرانی شده و از زمان شناختش مورد مطالعات آزمایشگاهی، عددی و تحلیلی متعددی قرارگرفته است. در این پژوهش فرآیند انتقال حرارت جابجایی طبیعی آرام بین لوله داغ دما ثابت عمودی و دی‌اکسید کربن فوق بحرانی به‌طور عددی شبیه‌سازی‌شده است. مدلسازی این فرآیند به‌صورت دوبعدی شبه گذرا و با استفاده از روش حجم محدود انجام‌گرفته است. هدف اصلی پژوهش بررسی اثر تغییرات خواص سیال فوق بحرانی نزدیک دمای شبه بحرانی آن بر میدان سرعت و دمای سیال در انتقال حرارت جابجایی طبیعی و درنهایت تأثیر این تغییرات بر میزان کل انتقال حرارت صورت گرفته به سیال نسبت به حالت غیر بحرانی است. مدلسازی فرآیند انتقال حرارت بین دماهای ۳۰۵ تا ۳۱۲ کلوین و فشارهای ۷,۵ تا ۹ مگا پاسکال انجام‌شده است. در این تحقیق به‌منظور محاسبهی خواص دی‌اکسید کربن در شرایط مختلف برای اولین بار از معادله حالت چند پارامتری اسپن و وگنر برحسب انرژی هلمهولتز به‌طور مستقیم استفاده‌شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده افزایش نرخ انتقال حرارت جابجایی آزاد به دی‌اکسید کربن در حالت فوق بحرانی نسبت به فرض گاز ایده آل تا ۱۶۰% در نزدیکی نقطه شبه بحرانی و در دیگر نقاط افزایش تا ۱۱۸% است.
فرهود کلاته،
دوره ۱۸، شماره ۳ - ( ۶-۱۳۹۷ )
چکیده
در مقاله حاضر مدل عددی جهت بررسی و تعیین توزیع فشار هیدرودینامیکی در مخزن سد در اثر تحریک ناشی از زمین لرزه ارائه شده است .با توجه به تعدد پارامترهای موثر در نحوه تغییرات توزیع فشار هیدرودینامیک در این تحقیق سعی شد ه با استفاده از روش حجم محدود به شیوه حل صریح ,امکان بررسی عدم تقارن شکل مخزن در توزیع فشارهیدرودینامیک لحاظ گردد . بدین منظور از المان های چهارضلعی با الگوی سلول مرکزی استفاده شد و با توجه به تغییرات ناچیز فشار هیدرودینامیک در امتداد عرض مخزن با استفاده رابطه لایب نیتز با متوسط گیری در این امتداد , معادله دیفرانسیل دو بعدی حاکم در صفحه مرکزی مخزن با ارضاء شرایط مرزی حل گردید .امکان جذب امواج فشاری توسط رسوبات کف مخزن و دیواره های جانبی و تاثیرآن بر توزیع فشارهیدرودینامیک در شرایط مرزی مورد استفاده منظور شده و همچنین شرط مرزی نسبتا" دقیق برای مرز جذبی انتهای مخزن اعمال گردید.
رزا اسدی، کوثر عزیزی،
دوره ۲۳، شماره ۲ - ( ۳-۱۴۰۲ )
چکیده
آب زیرزمینی یک منبع آب شیرین حائز اهمیت است، که در مقایسه با آب سطحی کمتر مستعد آلودگی بوده و دسترسی به این منبع با ارزش، مقرون به صرفه می باشد. این مسائل باعث میشود آب زیرزمینی به عنوان یک منبع کارآمد در کمبود آب سطحی مانند خشکسالی به ویژه در کشورهای خشک و نیمه خشک شناخته شود. در این تحقیق معادله انتقال آلودگی در آب زیرزمینی با استفاده از روش نوین حجم محدود DDFV مدلسازی شده که با استفاده از این روش غلظت آلودگی در مرکز و رئوس هر المان بدست می آید. مدل ارائه شده بر روی مش مثلثی ساختارنیافته اعمال شده است که برای مدلسازی مرزهای هندسی پیچیده مناسب می‌باشد. در حالت جریان ناپایدار، معادله جریان با معادله انتقال همبسته گردید و نتایج مدل عددی با نتایج مدل مادفلو صحت‌سنجی شد. در ادامه مدل هم بسته جریان و انتقال در محیط با غیرهمگنی بالا مورد استفاده قرار گرفته که نتایج نشان از پایداری مدل مورد نظر می دهد. همچنین با استفاده از مدل عددی مورد نظر نتایج معادلات جریان و انتقال آلودگی عاری از هر گونه نوسانات عددی می باشد.
رزا اسدی، سعید داوری،
دوره ۲۴، شماره ۴ - ( ۷-۱۴۰۳ )
چکیده
با توجه به محدودیت و عدم دسترسی به منابع آب شیرین، آب زیرزمینی به‌عنوان یک منبع شناخته شده، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مطالعه، از یک روش نوین حجم محدود موسوم به DDFV (Dual Discrete Finite Volume ) برای مدلسازی جریان و انتقال آلودگی در آب زیرزمینی استفاده شده است. در این روش، از شبکه‌بندی‌های ساختاریافته و ساختارنایافته استفاده شده که می‌تواند هندسه‌های پیچیده را مورد بررسی قرار دهد و معادلات جریان و انتقال آلودگی به‌دقت برای هر المان شبکه مثلثی مدل شده و غلظت آلودگی در مرکز و رئوس هر المان به دست آید. در ابتدا، معادله‌ی جریان در محیط غیراشباع حل شد و پارامترهای محتوای رطوبت و تراز سطح آب زیرزمینی محاسبه گردید. سپس با توجه به نتایج به‌دست آمده، سرعت حرکت آب در خاک برآورد شد. در نهایت، معادله آلودگی در محیط غیراشباع استخراج شد و مقدار غلظت در رئوس هر المان محاسبه گردید. این مدل در حالت‌های جریان ناپایدار در یک بعد و دو بعد بادقت بالا صحت‌سنجی شده است.با مقایسه حالت دوبعدی با حالت یک‌بعدی، مشخص گردید که نوسانات در حالت دوبعدی وجود ندارد.
