آقای محمدمهدی نمازی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر حسینعلی پور، روز دوشنبه 98/02/23 از رساله دکتری خود تحت عنوان "مطالعه عددی و تجربی محیط متخلخل فیبری به منظور استخراج ضرایب معادل حاکم بر پدیده‌های انتقال با استفاده از روش شبیه‌سازی در مقیاس حفره‌ها" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 13:30 روز دوشنبه در اتاق 106 دانشکده مهندسی مکانیک برگزار خواهد شد.

چکیده:

روند روبه‌جلو طی چند دهه اخیر در زمینه مدل‌سازی پدیده‌های انتقال (انتقال جرم، مُمنتوم و انرژی) در محیط‌های متخلخل مدیون پیشرفت در سه حوزه می‌باشد: توسعه روش‌های عددی، پیشرفت تجهیزات محاسباتی و تکنیک‌های تصویربرداری. توجه به این نکته ضروری است که جزئیات موجود در هندسه محیط متخلخل در مقیاس حفره‌ها، تأثیر قابل‌توجهی بر پدیده‌های انتقال خواهد داشت. بنابراین هنگام شبیه‌سازی، واردکردن جزئیات هندسی یا تأثیر آن‌ها ضروری می‌نماید. از این موضوع در ادبیات فن اغلب تحت عنوان "شبیه‌سازی انتقال در مقیاس حفره‌ها" یاد می‌شود. بااین‌حال، عموماً شبیه‌سازی تمام مسئله در این مقیاس، امکان‌پذیر نیست. از طرفی در مدل‌های "ماکروسکوپیک"، امکان ارائه جزئیات هندسی وجود ندارد و تنها در صورتی توانایی نشان دادن اثر جزئیات مقیاس کوچک را دارند که مقادیر مناسب برای پارامترهای انتقال، در آن‌ها استفاده شود. انتخاب این مقادیر مناسب برای ضرایب پارامترها آسان نیست و تنها با داشتن اطلاعات ازآنچه در مقیاس حفره‌ها رخ می‌دهد، امکان‌پذیر خواهد بود.
در پژوهش حاضر پدیده‌های انتقال در احتراق بدون شعله گاز متان داخل محیط‌ متخلخل فیبری و درعین‌حال فعال کاتالیستی به‌منظور استخراج ضرایب معادل در مقیاس حفره‌ها شبیه‌سازی گردیده و ضرایب موردنظر برای شبیه‌سازی این سیستم‌ها در مقیاس ماکرو با استفاده از تکنیک شبیه‌سازی محاسبه شده است. برای این منظور پارامترهای هندسی محیط متخلخل فیبری با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی، تعیین گردید و الگوریتم مناسب جهت بازسازی مجازی هندسه در ابعادی به نمایندگی کل محیط توسعه داده شد. سپس ضرایب معادل نفوذپذیری، انتقال حرارت هدایتی، انتقال حرارت تابشی و نفوذ جرم گونه‌های شیمیایی محاسبه گردید. با توجه به اهمیت تأثیر جزئیات هندسی بر پدیده‌های انتقال، اثر کسر حجمی جامد، جهت‌گیری و قطر فیبرها بررسی و مشخص شد که کسر حجمی جامد بیش‌ترین تأثیر را بر ضرایب مذکور دارد. با استفاده از نتایج بدست آمده برای یک فیزیک مشخص، شبیه‌سازی در مقیاس ماکرو انجام شد. توزیع دمای بدست آمده تطابق خوبی با نتایج اندازه‌گیری شده در پژوهش حاضر داشت و نتیجه شبیه‌سازی خطای 6.4% را در محاسبه نرخ واکنش کاتالیستی متان به‌همراه داشت. با استفاده از این روند، ضرایب مورد نیاز در شبیه‌سازی ماکرو، بدون استفاده از ضرایب تجربی یا اندازه‌گیری مستقیمِ مربوط به شرایط خاص، بدست آمد. از روند ارائه شده در این پژوهش می‌توان به عنوان ابزاری با دقت مناسب و نسبتاً سریع در بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های احتراق کاتالیستی در محیط متخلخل فیبری استفاده نمود.
کلمات کلیدی : پدیده‌های انتقال، ضرایب انتقال معادل، شبیه‌سازی در مقیاس حفره‌ها، محیط متخلخل فیبری.