ISSN: 2476-6909; Modares Mechanical Engineering. 2020;20(3):777-786

C I T A T I O N L I N K S

Copyright© 2019, TMU Press. This open-access article is published under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License which permits Share (copy and redistribute the material in any medium or format) and Adapt (remix, transform, and build upon the material) under the Attribution-NonCommercial terms.

Experimental and Numerical Investigation of Using Coanda Effect for Producing Underwater Propulsion

[1] Marine propellers and ... [2] Device for deflecting a stream of elastic fluid projected into an elastic ... [3] Performance analysis of a horn-type rudder implementing the Coanda ... [4]Pulse width modulation of water jet propulsion systems using high-speed coanda-effect ... [5] Aerodynamics and flight mechanics of MAV based on ... [6] Water jet propulsion mechanism for low speed ... [7] Mav propulsion system using the coanda ... [8] Drag reduction of motor vehicles by active flow control using the Coanda ... [9] Mathematical model of a constructal Coanda effect ... [10] Application of Coandă jet for generating lift of micro air vehicles-Preliminary design ... [11] On some recent applications of the coanda ... [12] Noise generated by a Coanda wall jet circulation ... [13] Industrial jet noise: Coanda ...[14] The aeroacoustics and aerodynamics of ... [15] Coanda effect in coastal ... [16] Experimental and numerical POD study ... [17] The compressible Coanda wall jet-an experimental ... [18] Wall roughness effect on Coanda fluid ... [19] An experimental investigation of the water jet ... [20] Simulation of an unmanned aerial vehicle ... [21] Aninnovative technique to increase lift ... [22] The investigation of using water instead ... [23]Report on the first European Mechanics Colloquium ... [24] An analysis of the efficiency of the functional matching ... [25] An analysis of the efficiency of the functional matching ... [26] A parametric study of a thick, incompressible flow ... [27] A new mathematical model for high thickness ... [28] Improvement of a wing’s aerodynamic efficiency using ... [29] Fuselage airstream simulation for a ... [30] On the possibility of using Coanda effect for .... [31] Emerging technologies in UAV ... [32] Numerical analysis of a turbulent flow with Coanda effect ... [33] Improvement of a wing’s aerodynamic efficiency ... [34] Power-saving device for air bubble generation using ... [35] Influence of Coanda surface curvature on performance of ... [36] Numerical aerodynamic evaluation and noise investigation ... [37]Fan size and energy ... [38] PIV measurements and analysis of transitional flow ... [39]Design, modeling, fabrication, and evaluation of the air amplifier for improved detection of ... [40] Richmond Hill: Nex ... [41] ANSYS fluent theory ... [42] A one-equation turbulence model for aerodynamic ... [43] Perspective: Validation—What does it ... [44] A procedure for the estimation of the numerical uncertainty of CFD calculations based ... [45] Evaluation of numerical error estimation based on grid refinement studies ... [46] Fulid mechanics, fundamentals and ... [47] KT, KQ and efficiency curves for the Wageningen ...

In this study, the Coanda effect phenomenon and its advantages to produce underwater propulsion have been evaluated experimentally and numerically. The Coanda effect is the tendency of a jet flow to follow a convex surface. This effect is used to multiply the flow volume rate through a nozzle-diffuser channel. A ring shape jet flow is injected toward the throat, which follows the curved surface along the channel. Surrounding fluid sucked into the nozzle was pushed toward the exit section of the diffuser. The flow is several times more than the jet flow rate therefore it can be used as a propulsion system. A series of experimental Bollard tests were performed to investigate the system behavior with respect to the different size of the gap and the jet flow rate. Also, a numerical model was used for simulating the tests for similar conditions. A good agreement is observed between numerical and experimental results. The numerical tool was then used to predict the amount of thrust where free stream velocity was 2.5m/s. the Comparison of the flow multiplier performance with a regular propeller shows that it is possible to use of the water flow multipliers as underwater propulsion systems with acceptable performance.

A B S T R A C TA R T I C L E I N F O

Article TypeOriginal Research

AuthorsGandomkar M.*1 PhD, Amini Foroushani J.1 MSc

Keywords Flow Multiplier; Coanda Effect; Underwater Propulsion; Computational Fluid Dy-namics; Bollard Pull Test

-

*CorrespondenceAddress: Faculty of Mechanics, Malek Ashtar University of Technology, Ferdowsi Boulevard, Shahinshahr, IranPhone: +98 (31) 45914541Fax: +98 (31) 45227135mgd_gandomkar@mut-es.ac.ir

1Faculty of Mechanics, Malek Ashtar University of Technology, Shahin-shahr, Iran

Article HistoryReceived: December 1, 2018 Accepted: July 28, 2019 ePublished: March 01, 2020

How to cite this articleGandomkar M, Amini Foroushani J. Experimental and Numerical Inve-stigation of Using Coanda Effect for Producing Underwater Propulsion. Modares Mechanical Engineering. 2020;20(3):777-786.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یفروشان ینیکار و جواد اممحمد گندم ۷۷۸

۱۳۹۸ اسفند، ۳ ، شماره۲۰دوره پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس -ماهنامه علمی

ر اث دهیاستفاده از پد یو عدد یشگاهیآزما یبررس یرسطحیز شرانیپ یروین جادیکواندا در ا

PhD *کارمحمد گندم

رانیا شهر،شاهین مالک اشتر، یدانشگاه صنعت ،کیمکان یمجتمع دانشگاه MSc یفروشان ینیجواد ام

رانیا شهر،شاهین مالک اشتر، یدانشگاه صنعت، کیمکان یمجتمع دانشگاه

دهیچکحی عنوان پیشران زیرسطکننده جریان آب بهمعرفی سامانه تقویت به مقاله این در

پرداخته شده و عملکرد آن با استفاده از آزمون تجربی و تحلیل عددی بررسی شده شود. برای تقویت جریان سیال استفاده میاثر کواندا در این سامانه از پدیده . است

نسبی روی سطح منحنی محدب باعث انحراف جت سیال اثر کواندا با ایجاد خلأ که جریان سیال، سطح منحنی را دنبال نحویبهاز مسیر مستقیم خود شده

جت پرسرعت در ناحیه صورتبهاز یک شکاف حلقوی فشار تحت کند. آبمیشود. بر اساس پدیده اثر کواندا، واگرا تزریق می -قبل از گلوگاه یک مجرای همگرا

زا بیشتری حجم پیماید.ت، انحنای مسیر تا گلوگاه و بعد از آن را میجریان ج بیرون به دمش قسمت از شده و مکیده محیط از همگرای مجرا قسمت در آب

این .شودمی پیشران نیروی تولید باعث ایجادشده آب جریان شود ورانده میساکن (بولارد) بآ پیشران، در در ایجاد نیروی عملکرد ارزیابی منظوربهسامانه

قرار گرفت. مقدار نیروی پیشران برای حالات مختلف اندازه دهانه و مورد آزمایشسازی عددی در گیری شد. مدلتجربی اندازه صورتبهدبی جت سیال ورودی

شرایط مشابه با آزمایش تجربی صورت گرفت و نتایج مقایسه شد. تطابق خوبی ود. سپس از ابزار عددی برای تحلیل وسیله شبین هر دو دسته از نتایج دیده می

استفاده شد. نتایج آن با نمودارهای یک متر بر ثانیه ٥/٢در سرعت جریان آزاد توان از این دهد که مینتایج نشان میپروانه چرخشی معمولی مقایسه شد.

سیستم در تولید نیروی پیشران زیر سطح آب با کارآیی قابل قبول استفاده نمود. زیرسطحی، دینامیک پیشران سامانه کواندا، اثر سیال، جریان کنندهتقویتها: اژهکلیدو

بولارد آزمون سیالات محاسباتی، ۱۰/۰۹/۱۳۹۷ افت:یخ دریتار ۶/۵/۱۳۹۸ رش:یخ پذیتار

es.ac.ir‐mgd_gandomkar@mutسنده مسئول: ینو*

مقدمه -۱ا آب ب های رانش دریایی قسمتی است کههای سیستمیکی از بخش

برای تولید شناور در تماس بوده و باعث راندن آب به سمت عقبور های مختلفی به این منظشود. تاکنون سیستمنیروی پیشران می

توان به رانش در محیط آب مورد استفاده قرار گرفته است که میهای چرخشی یا پدالی (پارویی و چرخ آبی)، رانش به کمک پروانه

(MHD)و رانش مگنتو هیدرودینامیک پمپ جت، رانش جت آبی چرخشی کاربرد هاپروانهمیان استفاده از . در این[1]کرداشاره تری در تولید نیروی پیشران پیدا کرده و تحقیقات متنوعی وسیع

های ها در مقایسه با پروانهشود. سایر سیستمروی آن انجام میفاً به دلیل های کمتری از خود نشان داده و صر چرخشی، قابلیت

اند. برخی مزایای خاص توسعه پیدا کردههای استفاده از پروانه های فراوان، از محدودیتبا وجود قابلیت

چرخان هایقسمت در بندیآب به نیاز توان به مواردی مانندمی

رانش، امکان مجموعه دوران از ناشی محور)، ارتعاشات (مانند رد کاویتاسیون پدیده آب و بروز در معلق اجرام با پروانه رشدنیدرگ اشاره کرد.پروانه هایلبه

اخته کننده جریان سیال پرددر این تحقیق به بررسی سیستم تقویت نیروی پیشران در زیر آب دکنندهیتول عنوانبهتواند شود که میمی

مورد استفاده قرار گیرد و معایب ناشی از قطعات چرخان را نداشته کننده جریان سیال از پدیده اثر کواندا ویتباشد. در سیستم تق

(Coanda) ود.شبرای تولید نیروی پیشران در زیر آب استفاده می نی سطح یک منح کردندنبالاثر کواندا، به تمایل جریان سیال برای شود که اولین بار توسط یک بدون جدایش از سطح گفته می

. [2]و معرفی شدشناخته هنری کواندامهندس رومانیایی به نام و مطالعات گذردیمبیش از صد سال از کشف پدیده اثر کواندا

شناسی و کاربردی آن همچنان ادامه دارد. استفاده از این اثر پدیدهسکان شناورهای دریایی به روش تجربی و عددی ییکارآدر افزایش

ی هارونده. همچنین تحقیقاتی برای هدایت [3]بررسی شده استم انجا دون استفاده از سطوح کنترل و قطعات جانبیزیرسطحی ب,4]شده است ی زیرسطحی هاروندهایجاد نیروی پیشران برای . [5

شدهانجامی تجربی و عددی نیز از تحقیقات هامطالعههوشمند در . کاهش نیروی پسای شناور نیز با استفاده [7,6]در این زمینه است

و تحقیقاتی نیز بر ایجاد نیروی [8]تهاز اثر کواندا مورد بررسی قرار گرف. [9]ی هوافضایی و دریایی صورت گرفته استکاربردهابالابر برای

ی تحقیقاتی در مورد هانهیزم، گزارش جامعی از [10]و همکاراناحمد کاربردهای آن ارایه نموده است. در مورد نویز ایجادشده اثر کواندا و

نیز مطالعات کنندیمده توسط وسایلی که از اثر کواندا استفاشناسی که نحوه . مطالعات پدیده11]‐[14مختلفی انجام شده استی در جدایش جریان از سطح و ر یپذتراکمعمل اثر کواندا و تاثیر

یز ن اندنمودهتاثیر زبری سطح را به روش عددی و تجربی بررسی و ، مطالعه تجربی[21,20]جهانمیریو نجفی. 15]‐[19انجام شده است

ی عددی یک پرنده بدون سرنشین که از اثر کواندا بهره ساز هیشببا معرفی ،[22]امینیو کارگندمهمچنین را بررسی نمودند. بردیم

یروی ن جریان آب که از اثر کواندا برای تولید کنندهتیتقویک سامانه ، عملکرد آن را بررسی کردند.کندیمپیشران زیرسطحی استفاده

ستفاده از این پدیده، تجهیزات مختلفی ساخته و مورد امروزه با اهای توان به پرندهکه در این میان می [23]استفاده قرار گرفته است

. از این پدیده برای اشاره کرد [25]هاو ریزپرنده [24]شکلیسکیدیا تغییر پروفیل [27,26]افزایش نیروی برآ در برخی از وسایل پرنده

دون های بهبود عملکرد در وسایلی مانند پرندهآیرودینامیکی برای باستفاده شده است. در برخی وسایل مانند هواپیما 28]‐[31سرنشین

و بالگرد، جریان هوا روی سطوح منحنی بالای بال پرنده هوایی و سطح بالای ملخ گردان، تحت اثر کواندا دچار انحراف شده و در سطح

باعث افزایش نیروی بالابر در کند کهآزاد خود فشار منفی تولید می وسایل نقلیه هوایی شده است.

در علم هیدرودینامیک مشابه کاربردهای آیرودینامیکی، از پدیده اثر مثال در تولید نیروهای عنوانبهشود. کواندا استفاده می

 ۷۷۹ یرسطحیز شرانیپ یروین جادیاندا در ااثر کو دهیاستفاده از پد یو عدد یشگاهیآزما یبررســـــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Modares Mechanical Engineering                                                                                                                                      Volume 20, Issue 3, March 2020

[33]، کنترل دقیق حرکات یک رونده زیرسطحی[32]هیدرودینامیکیبا کاهش نیروی پسا در یک رونده و افزایش بازدهی حرکت وسیله

در تجهیزات صنعتی و خانگی، ، استفاده شده است. [34]زیرسطحیمنظور کاهش نویز و تحقیقات به [35]های بدون پرهتوان به پنکهمی

و [37]کنندههای خنک، افزایش حجم هوا در فن[36]هااین نوع پنکهلید یا تقویت اشاره کرد که عمل تو [38]های تهویه صنعتیسیستم

و از جریان هوا را بدون استفاده از قطعات متحرک انجام داده کاسته شده است. دارپرهی هاستمیسخطرات وجود

از کاربردهای این پدیده که در این تحقیق از آن استفاده شده است، که یک نمونه از آنها در بوده [39]کننده جریان سیالسیستم تقویت

کننده جریان در سیستم تقویت .[40]است نشان داده شده ١شکل شود، دمش سیال یا مکش آن با الف دیده می -١سیال که در شکل

گیرد. در اثر تزریقاستفاده از حجمی از سیال تحت فشار صورت میا ب شکلیمخروطجریان سیال تحت فشار در گلوگاه نازل، جریانی

د جریان ایجادشده شود. در برخور سرعت زیاد، درون گلوگاه تولید میبا سطح کواندا و تغییر مسیر در جهت آن، سیال انحراف یافته و به

دهد. به دلیل اُفت فشار ناشی از راستای محور نازل تغییر جهت میاثر کواندا در سطوح آزاد جریان، سیال محیط، در قسمت مکش

ب) از محیط مکیده شده و همراه با حجم سیال تحت فشار -١(شکل یابد. این جریان از سمت دمش به بیرون جریان می مصرفی

کننده باعث تولید نیروی پیشران خواهد شد.ایجادشده درون تقویت

(الف)

(ب)

حجم شماتیک ب: ،اصلی قطعه تصویر الف: ؛جریانکننده تقویت )۱شکل کاف قابل تنظیم ش -۲، محفظه رینگی تغذیه هوای فشرده -۱؛ [40]عبوری سیال

قسمت -۴، هوا به درون گلوگاه نازل شدنخارجمحل -۳، تغذیه هوای فشرده پیچ قفل پس از تنظیم شکاف -۵، شدهمکیدهمکش و هوای

ایجاد نیروی رانش در زیر آب، منظوربهایده استفاده از این سیستم

باعث شد تا امکان استفاده از این سیستم در تولید نیروی پیشرانهای زیرسطحی بررسی شود. در این تحقیق، با استفاده از در رونده

تحلیل عددی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی، نیروی

ایجادشده در آب ساکن استخراج شد. سپس برای اطمینان از صحت گیری نیروی پیشران در آب ساکن یا تحلیل عددی، آزمایش اندازه

ج تحلیل عددی با نتایج حاصل از آزمون بولارد نیز انجام شد و نتایسنجی آن انجام شد. در ادامه با آزمون تجربی مقایسه شده و صحت

هیثانمتر بر ۵/۲استفاده از تحلیل عددی، نیروی پیشران در سرعت نیز استخراج شد و نتایج آن با نمودارهای یک پروانه چرخشی

در دتوانمعمول مقایسه شد. نتایج نشان داد که این سیستم میفاده از است تولید نیروی پیشران زیر سطح آب قابل استفاده باشد.

پیشران برای شناورهای زیرسطحی با مزایای عنوانبهاین سیستم زیر همراه خواهد بود:

ها و اجرام معلق در آب در مقایسه با حساسیت ناچیز به آلودگی - پروانه چرخشی؛

مقایسه با پروانه گشتاور شافت در یساز یخنثعدم نیاز به -چرخشی؛

امکان تولید نیروی پیشران بدون برخورد با پدیده کاویتاسیون؛ چرا -که در بررسی نتایج تحلیل عددی این نکته مشاهده شد که فشار

چیهداخل و خارج سیستم، در حد اتمسفر یا بالاتر از آن است و هده اگونه محیطی با فشار کم، مناسب برای ایجاد کاویتاسیون مش

. این نکته در آزمون بولارد نیز مشاهده و تایید شد؛شودینمحذف جریانات چرخشی پشت قسمت پیشران که به افزایش -

اختفای وسیله کمک خواهد کرد؛ آب تحت کشیقدرت با یک سیستم لوله انتقال سیستم جایگزینی -

فشار که از انعطاف بیشتری برخوردار است؛ یروی پیشران با چرخش قطعه اصلی سهولت تغییر جهت ن -

؛کننده آب و حذف سکانتقویت مختلف یهاقسمت کننده جریان درتقویت چند از استفاده امکان -

که ندشوکه با یک سیستم تامین آب تحت فشار تغذیه می شناوروسیله خواهد شد؛ مانورپذیری باعث افزایش

ده ادشنویز ایجکامل سیستم پمپ آب و کاهش کردنزولهیاامکان - توسط سیستم پیشران؛

نسبت به افتهیانیجرفیلتراسیون حجم کوچکی از سیال - است لازمهای دمنده مانند واتر جت (در سیستم واترجت سیستم

از جلو مکیده شود. بنابراین باید جهت افتهیانیجرتمام حجم آب اما جلوگیری از ورود اجرام معلق در آب، تمام حجم آب فیلتر شود.

از آب تحت فشار احتیاج دارد و کمیاین وسیله فقط به حجم نیاز به فیلتراسیون دارد). افتهیانیجربنابراین حجم کمی از آب

انجام آزمایش -۲

ان کننده جریسیستم تقویتآزمون بولارد در این بخش مراحل انجام شود.آب شرح داده می

سازی سیستم آزمایشآماده -١-٢دیده ٢شماتیک در شکل صورتبهزمایش که تجهیزات آن در این آ

به طول) ١(شماره مکعب روباز به شکل مخزن آب شود، از یک می استفاده شده است. متر٥/١و ارتفاع ٥/١، عرض ٢/٢

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یفروشان ینیکار و جواد اممحمد گندم ۷۸۰

۱۳۹۸ اسفند، ۳ ، شماره۲۰دوره پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس -ماهنامه علمی

قراردادن نیروسنج منظوربه صفحهاز سطح آب یک متر٥/٠در ارتفاع ٢یوژ که با شماره . یک پمپ سانتریفتعبیه شده است)، ٦(شماره

د و آیالکتریکی به حرکت در می موتورمشخص شده است، توسط ن کننده را تامیآب تحت فشار برای تزریق به درون گلوگاه تقویت

شود. کننده فرستاده میتوسط لوله به تقویت شدهپمپکند. آب می) روی یک چهارچوب (شماره ٧کننده جریان آب (شماره قطعه تقویت

ق معل صورتبهکننده را درون مخزن گرفته است که تقویت قرار) ٥گاه بالای مخزن لولا نگه داشته و محور افقی چهارچوب، روی تکیه

شده است. نیروی پیشران تولیدشده، توسط میله عمودی این ی شود. شیر اصلگیری میچهارچوب به نیروسنج منتقل شده و اندازه

قرار دارد. دو فشارسنج (شماره ) پس از پمپ ٤کنترل جریان (شماره ) یکی در ابتدای مسیر و قبل از شیر کنترل و دیگری پس از شیر ۳

کنترل قرار دارد که با تغییر دبی توسط شیر کنترل جریان و مشاهده توان دبی عبوری از شیر کنترل و فشار فشار این دو فشارسنج، میبولارد مطابق آزمونآورد. مخزن دستبهسیال ورودی به وسیله را

۳شماتیک آن برای استخراج نتایج تجربی ساخته شده که در شکل شود. دیده می

پیشران نیروی گیریاندازه جهت آن متعلقات و مخزن شماتیک )۲شکل آب ساکن جریانکننده تقویت

انجام آزمون آب ساکن جهت شدهساخته مخزن) ٣شکل

سیستم کالیبراسیون -۲-۲

و اسب بخار٥/٠آزمایش از یک پمپ سانتریفیوژ با موتور در ایناستفاده شد. پس از تهیه مخزن و نصب پمپ متر۳۰حداکثر هد آب

کاهش خطای انجام آزمایش، منظوربهگیری، آب و تجهیزات اندازهاین آمد. برای دستبهتجربی صورتبهدر ابتدا منحنی عملکرد پمپ ت تنظیم دبی و دو فشارسنج جهت منظور از شیر کنترل جریان جه

گیری فشار آب قبل و بعد از شیر کنترل استفاده شد. فشارسنج اندازهقبل از شیر کنترل به هدف تعیین فشار جریان استفاده شده و دبی

ی حجم آب در بازه زمانی مشخص ر یگاندازهحجمی در هر فشار با د که از آن شودیده می ۱گیری شد. این منحنی در نمودار اندازهشود. فشارسنج دوم قبل منحنی عملکرد پمپ استفاده می عنوانبه

ی ر یگاندازهاز وسیله نصب شده و فشار جریان واردشونده به وسیله را متر٠٥/٠در این آزمایش با دقت شدهاستفادههای . فشارسنجکندیمکه قبل از آزمایش هستندنیوتون ۰۵/۰و نیروسنج نیز با دقت آب .اندهای مشخص و فشار استاتیکی آب کالیبره شدهمک وزنهبه ک

بولارد آزمون در کاررفتهبه پمپ عملکرد منحنی )١نمودار

انجام تحلیل عددی به کمک دینامیک سیالات محاسباتی -۳ کننده جریان هندسه و ابعاد تقویت -۱-۳

که قیقکننده جریان مورد استفاده در این تحابعاد و هندسه تقویتکننده جریان نشان داده شده است، مطابق ابعاد تقویت ٢در شکل استفاده شده است. ساخته و [40]۴۰۰۰۱هوا مدل

تقویت های اصلی در گلوگاه سیستمگذاری بخشنام ،۴شکل در .شودمی است، دیده محوری متقارن سیال که دارای هندسه جریان

ا کاررفته در این تحقیق مطابق بجریان آب به کنندهابعاد سیستم تقویت )٤شکل

[40]۴۰۰۰۱جریان هوا مدل کنندهابعاد تقویت

 ۷۸۱ یرسطحیز شرانیپ یروین جادیاندا در ااثر کو دهیاستفاده از پد یو عدد یشگاهیآزما یبررســـــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Modares Mechanical Engineering                                                                                                                                      Volume 20, Issue 3, March 2020

معادلات حاکم بر مساله -۳-۲استوکس برای -به دلیل اینکه سیال، آب است از معادلات ناویر

نظر در یبعدسه. جریان سیال، شودیماستفاده ریناپذتراکمجریان ، جریان کاملاً شدهقیتزربالای جت سرعتگرفته شده و به دلیل

آشفته است. از این رو معادلات حاکم بر مساله شامل معادله پیوستگی، اندازه حرکت در سه جهت اصلی و معادلات اضافه جهت

ی آشفتگی است. ساز مدل، مدل اسپالارت آلماراس است. اگرچه شدهاستفادهمدل توربولانسی

کار و در مسائل هوافضا به ریپذاکمتر ی هاانیجراین مدل بیشتر در یی دارد که استفاده از آن را در مورد سیستم هایژگیو، ولی رودیم

از جمله اینکه: سازدیمکننده جریان آب مناسب تقویتدر مورد مسائل لایه مرزی در حضور گرادیان فشار معکوس نتایج -

؛دهدیمخوبی نشان توسط دیوارها طرح شده است؛برای جریانات داخلی یا محصورشده -فرضیه بوزینسک در مواردی که ویسکوزیته توربولانسی ایزوتروپیک -

؛ این فرض در مورد بسیاری از مسائل دارای رودیمکار است بهجریانات برشی که عمدتاً شامل یک تنش برشی توربولانسی غالب

این که در کارکرد هاجتهستند مانند لایه مرزی، لایه اختلاط و ؛[41]کندیمعمل یخوببه شوندیموسیله یافت

مقایسه نتایج عددی و تجربی در تحقیق حاضر نشان داد که این -مناسب کنندهی جریان در سامانه تقویتساز هیشبمدل آشفتگی برای

کار رود، نسبت به است. این مدل همچنین وقتی با تابع دیوار بهی محاسباتی مجاور دیوار حساس هاسلولدر اولین ردیف مقدار .[41]نیست

یساز مدلی متوسط رینولدز برای هاتنشمعادلات حاکم با فرض توربولانس به شرح زیر هستند:

)١( 0

)٢( ́ ́

)٣( ́ ́

۳عادله م صورتبهی رینولدز هاتنشبا استفاده از فرضیه بوزینسک له انتقال جهت محاسبه ویسکوزیته . معادشوندیمبازنویسی

است. ۴صورت معادله به [42]توربولانسی توسط اسپارلارت و آلماراس

)٤(

انهدام ویسکوزیته توربولانسی را تولید و ، عبارت ۴در رابطه . دهندیمدر مجاورت دیوار بر اثر میرایی ناشی از لزجت نشان

لزجت مولکولی و دهندهنشان ضرایب ثابت هستند. و کاررفته . جزییات توابع و ثوابت بهددهیملزجت توربولانسی را نشان

.[42,41]اندشدهدر مراجع آورده جریان آب کنندهی عددی سیستم تقویتساز مدل -۳-۳

با استفاده از حل عددی روی شبکه محاسباتی، معادلات حاکم روش .شوندیمو کوپل با یکدیگر حل شدهیساز گسسته صورتبه

. تحلیل رودیمکار بهی معادلات ساز گسستهحجم محدود جهت . شودیممبتنی بر فشار و با استفاده از الگوریتم سیمپل انجام

ی بر اساس روش بالادست مرتبه دوم صورت گرفته و ساز گسستهدر حل هاماندهیباقتحلیل پایا است. ملاک همگرایی، کاهش

مقدار نیروی وارد بر وسیله است. شدنثابتمعادلات و همچنین تجاری انسیس فلوئنت استفاده افزارنرمحل عددی از برای انجام

تقارن موجود در فیزیک وسیله و همچنین جهت علتبه. شودیمتقارن صورتبهی و کاهش حجم محاسباتی، تحلیل ساز ساده

. شودیممحوری انجام

صورتبهتحلیل، بودنیمحور -متقارن علتبهشبکه تولیدشده ه در ک یطور بهاز نوع هیبرید است؛ . شبکهشودیمدوبعدی تولید

ن ، حداکثر تعامد ممکافتهیسازمانقسمت لایه مرزی با ایجاد شبکه در شبکه ایجاد شده است و سعی شده تا شبکه با دیوار مجاور نیز

ی سرعت هاانیگراداز مرزهای جامد، دورشدنمتعامد باشد. با ن ده کرد. در ایی استفاتر درشتاز شبکه توانیمو ابندییمکاهش

برعلاوهنواحی از شبکه بدون سازمان استفاده شده است. این روش کاهش حجم کلی شبکه باعث ارتقای کیفیت از لحاظ پیچش

(Skewness) همچنین نرخ شودیم هاسلولو نسبت منظری .است ۲/۱از دیوارهای جامد حداکثر گرفتنفاصلهرشد اندازه شبکه با

محدود متریسانت۵در منطقه دور دست به هاسلولو اندازه بزرگترین انسیس مشینگ تولید افزارنرمشده است. شبکه با استفاده از

. شودیم

ی همیشگی موجود در استفاده هاینگرانخطاهای عددی از :شوندیمی عددی است. خطاها معمولاً به سه دسته تقسیم هاروش

از عدم استقلال خطای گردکردن، خطای تکرار و خطای ناشی خطای توانیم. با استفاده از متغیرهای با دقت مضاعف [43]شبکه

کاهش داد. به لحاظ نظری، گرمحاسبهرا تا دقت دستگاه گردکردنتا دقت دستگاه کاهش داده شود ولی تواندیمخطای تکرار نیز

معمولاً در مسائل پیچیده عملی نبوده و لزومی نیز بر این کار ت دق تواندیم هاماندهیباقکاهش تا سه مرتبه بزرگی در .[44]نیست

داشته باشد. در دنبالبهلازم را برای کاهش مناسب خطای تکرار صورتی که خطای تکرار دو تا سه مرتبه بزرگی نسبت به خطای

. خطای [45]باشد، قابل قبول است ترکوچکی ساز گسستهد که در بخش بعی یا خطای ناشی از عدم استقلال شبساز گسسته .شودیمبررسی

مطالعه شبکه -۳-۴منظور مطالعه شبکه از سه شبکه مختلف درشت، متوسط و ریز به

تراکم شبکه در مقطع تقارن زشدنیراستفاده شد که در هر مرحله محوری دو برابر شده است. از یک شبکه اضافی نیز با تراکم چهار

سیار ریز شبکه ب عنوانبهبرابر نسبت به شبکه ریز استفاده شد که [46]سنجل. تراکم در هر راستا بر اساس پیشنهاد شودیممعرفی

،سیستماتیک ریز شده است. از تحلیل شبکه بسیار ریز صورتبهاز تخمین نیترقیدقو هاشبکهملاک سنجش خطای دیگر عنوانبه

. همچنین از نتایج تجربی با صرف نظر شودیمحل عددی استفاده

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یفروشان ینیکار و جواد اممحمد گندم ۷۸۲

۱۳۹۸ اسفند، ۳ ، شماره۲۰دوره پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس -ماهنامه علمی

جواب درست جهت عنوانبهطاهای ممکن در آزمون تجربی از خ . شودیمملاک سنجش خطا استفاده

مشخصات تحلیل لازم برای مطالعه شبکه منطبق با یکی از حالات . در این حالت دبی حجمی سیال شودیمآزمون تجربی انتخاب

لیتر بر دقیقه است و همچنین عرض دهانه شکاف حلقوی جت ۱۰. آب در اطراف وسیله ساکن (تست شودیمرار داده ق mm۲/۰برابر

بولارد) و مرزهای دور دست به استثناء یکی از آنها دیوار فرض منظور تخلیه آب واردشده توسط جت . مرز دیگر، بهاندشدهمرز خروجی فشار ثابت انتخاب شده است. ورود عنوانبه، شدهقیتزر

رز نرخ جریان جرم م عنوانبهسیال در تیوب حلقوی قبل از جت انتخاب شده و معادل دبی جرمی آب واردشده به وسیله، روی آن

نشان داده ۵. تیوب داخلی و مقطع وسیله در شکل ردیگیممرز قرار مقدار همراهبهی مختلف هاشبکهاز آمدهدستبهنتایج شده است.

آورده شده است. ۱خطای نسبی آنها در جدول

گذارینام و سیال جریان تقویت سیستم محوری متقارن هندسه )۵شکل مختلف هایقسمت

نتایج مطالعه شبکه سیستم تقویت جریان آب در آزمون بولارد و )۱جدول

ی مختلفهاشبکهخطاهای نسبی تحلیل روی

شبکهنیروی پیشران (N)

حجم شبکهدرصد خطای نسبی (ملاک

شبکه بسیار ریز)

درصد خطای نسبی (ملاک آزمون

تجربی)٥٨/١ درشت ٧٤/٢١ ٦٨٧٨ ٥٣/٢٤

٧٣/١ متوسط ١١٥٩٧٠٢/١٢ ٤٣/١٧

٨٩/١ ریز ٢١١٤٢٣٦/٣ ٧٢/٩

٩٦/١ بسیار ریز ٧٩٨٢٠‐‐‐٥٨١/٦

١/٢ نتیجه تجربی ---‐‐‐‐‐‐

ی موجه ساز هیشببرای %۱۰به لحاظ مهندسی، مقدار خطای زیر ذکور را ی که با کمترین هزینه، دقت ماشبکهو شودیممحسوب

. با مقایسه خطاهای نسبیشودیمتامین کند مناسب تشخیص داده ه شبکه ک شودیم(نسبت به ریزترین شبکه یا نتیجه تجربی)، دیده

ی کارکرد وسیله گزینه مناسب است. ساز هیشببا عنوان ریز جهت

نتایج تحلیل عددی -۴زه نداتحلیل عددی نتایج نیروی پیشران در حالت ساکن به ازای ا

های مختلف در دبیمتر و میلی۲۵/۰و ۲۰/۰، ۱۹/۰، ۱۵/۰ شکاف، منحنی نیروی ۲آمد. نتایج مربوط به تحلیل در نمودار دستبه

پیشران نسبت به دبی و اندازه شکاف نشان داده شده است. با های تحلیل عددی در این نمودار روشن استفاده از این نتایج داده

یستم بالاتر رود، نیروی پیشران ایجادشده شود که هر چه دبی سمینیز افزایش خواهد یافت. بنابراین در صورتی که دبی لازم در فشار

توان به نیروهای پیشران مناسب آن در نمودارها تامین شود، میکانتورهای سرعت محوری و ، ٦شکل در تری دست یافت. بزرگ

نشان داده شکافجریان آب حین خروج از اندازه سرعتهمچنین توان انحراف جریان خروجی از شکاف، می ٦شکل شده است. در

ر د پروفیل گلوگاه را مشاهده کرد. کردندنبالروی سطوح منحنی و ده در کننکانتور فشار نسبی داخل و بیرون گلوگاه تقویت ،٧شکل

تحلیل عددی نشان داده شده است. ین است که کمترین شود، اای که در این کانتور مشاهده مینکته

پاسکال و در حد اتمسفر بوده و مشخص -١٠٠٠فشار نسبی جریان است که این میزان فشار، بسیار بالاتر از فشار لازم جهت تبخیر آب در دمای محیط است و جهت بروز کاویتاسیون کافی نیست. پس

ادعا کرد که در این سیستم، تولید توانیمبا توجه به این مساله، یشران بدون ایجاد کاویتاسیون صورت خواهد گرفت که از نیروی پ

این مساله در آزمون تجربی که آید.می شماربهمزایای این سیستم گونه چیهدر ادامه خواهد آمد نیز با چشم قابل مشاهده است که

تایج مقایسه نشود. در ادامه، حبابی حین کارکرد سیستم تولید نمیانجام شده است. تجربیتحلیل عددی با نتایج آزمون

نتایج تحلیل عددی نیروی پیشران بر حسب دبی در آزمون بولارد در )٢نمودار

های مختلفاندازه شکاف

 ۷۸۳ یرسطحیز شرانیپ یروین جادیاندا در ااثر کو دهیاستفاده از پد یو عدد یشگاهیآزما یبررســـــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Modares Mechanical Engineering                                                                                                                                      Volume 20, Issue 3, March 2020

(الف)

(ب) کننده در اندازه کانتور سرعت محوری جریان آب در داخل و خارج تقویت )٦شکل لیتر بر دقیقه؛ الف) کانتور سرعت محوری و ب) ۲۰متر و دبی میلی۱۹/۰ شکاف

کانتور اندازه سرعت حین خروج آب از شکاف

کننده در اندازه کانتور فشار نسبی جریان آب در داخل و خارج تقویت )٧شکل لیتر بر دقیقه۲۰متر و دبی میلی۱۹/۰ شکاف

نتایج تحلیل عددی با نتایج آزمون تجربیمقایسه -۴-۱

کننده جریان آبجهت انجام آزمایش ابتدا باید شکاف قطعه تقویتنظیم تاندازه شکاف زانیاستفاده از یک میکرومتر م باتنظیم شود.

برای ثبت متر میلی۲۵/۰و ۲۰/۰، ۱۹/۰، ۱۵/۰شکاف هایاندازهشده و ران تولید نیروی پیش واسطهبه. انتخاب این اعداد، انتخاب شد نتایج

قابل ملاحظه در این گستره از اندازه شکاف بود که در حین آزمایش مشاهده شد.

های، نتایج تجربی با نتایج تحلیل عددی و اندازه شکاف۳نمودار در متناظر با یکدیگر، مقایسه شده است. حداکثر خطای بین نتایج

؛ بنابراین بین نتایج بوده است %۷عددی نسبت به تجربی مقدار حاصل از آزمایش و نتایج تحلیل عددی تطابق مناسبی برقرار است.

که آزمون تجربی در دامنه دهدیمنشان ،۳و ۲مقایسه نمودارهای تری نسبت به تحلیل عددی قرار دارد؛ چراکه از نتایج آزمون کوچک

ی نتایج عددی استفاده شده و پس از حصول سنجصحتتجربی برای

اطمینان از تحلیل عددی، برای نقاطی که آزمون تجربی قادر به یی نیست، از تحلیل عددی استفاده شد. گوپاسخ

با دبی حسب بر سکون حالت در پیشران نیروی تحلیل عددی نتایج) ۳نمودار های مختلفشکاف اندازه

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یفروشان ینیکار و جواد اممحمد گندم ۷۸۴

۱۳۹۸ اسفند، ۳ ، شماره۲۰دوره پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس -ماهنامه علمی

اده از ر، با استفاز آنجا که در سیستم حاضر، تولید سیال تحت فشا ی میزان توانر یگاندازهیک پمپ سانتریفوژ صورت گرفته است،

تجربی و بررسی نسبت آن با میزان صورتبهواقعی شدهمصرفقال که در مسیر اصلی انتچرانیروی پیشران تولیدشده مقدور نیست.

اند ها و شیر کنترل جریان قرار گرفتهسیال، تجهیزاتی مانند فشارسنجمودار نکنند. در ر بررسی توان مصرفی خطای فراوانی تحمیل میکه دکننده نسبت به دبی ، فشار خط جریان آب قبل از ورود به تقویت۴

شود. های مختلف در آزمون آب ساکن دیده میو میزان شکافجهت انجام مقایسه بین میزان نیروی پیشران و بازدهی

حلیل عددی سیستم های چرخشی، از تکننده با پروانهتقویتکننده استفاده شده است. در تحقیقات آینده با استفاده از تقویتم تجربی به بررسی جایگاه سیست صورتبههای جابجایی مثبت، پمپ

هایحاضر از نظر بازدهی و نیروی پیشران در میان سایر سیستم رانش پرداخته شده است.

اندازه در دبی حسب برکننده تقویت از قبل لوله خط فشار میزان )٤نمودار آب ساکن تجربی آزمون در مختلف هایشکاف

ایانهی رانش پروهاستمیسکننده آب با مقایسه سیستم تقویت -۵های رانش سیستمنیروی پیشران ابتدا، لازم به ذکر است که مقایسه

ین بخش در امناسبی نخواهد داد. جهینتمختلف در سرعت صفر، کننده آب در میان موقعیت سیستم تقویت برآوردکردنبرای در سرعت غیرصفر انجام ایای، مقایسههای رایج پروانهسیستم

گرفته است. در این بررسی، نیروی پیشران تولیدی و میزان بازدهی، شود. آمده و مقایسه می دستبهبرای هر دو سیستم رانش

نیروی پیشران و بازدهی سیستم به های چرخشی، میزان در پروانه)پارامترهای اندازه قطر پروانه )، گام پروانه ( ها ، تعداد پره(

( )پروانه افتهیگسترش، نسبت سطح ( / ، سرعت ()چرخش پروانه )و سرعت حرکت وسیله ( نسبت به آب (

مقدار نیروی پیشران [1]بستگی دارد. با توجه به روابط عملکرد پروانه پروانه با رابطه:

)٥( به شافت پروانه از رابطه: شدهمنتقلو مقدار گشتاور

)٦(

و بازدهی از رابطه:

)٧(.2

وی از رابطه: یا نسبت پیشر شوند که در آن پارامتر حاصل می

)٨(

آید. می دستبهاز جداول مربوط به و TK ،QKدر این روابط، پارامترهای

های چرخشی، از روی نمودارهای هر سری از پروانه استخراج پروانهاستفاده شده Bشوند که در اینجا از سری رایج پروانه یعنی سری می

است. صات کننده آب با مشخمشابه ابعاد سیستم تقویت پروانه با ابعادی

۱برابر ⁄، ۶/۰برابر افتهیگسترشمتر، نسبت سطح میلی۵۰قطر عدد (که متوسط بین تعداد پره در این ابعاد است)، ۵و تعداد پره

پروانه مورد نظر در و TK QK,در نظر گرفته شده است. نمودار اخذ شده است. برای مقایسه [47]ه از مرجعک شودیمدیده ۵نمودار

)در سرعت غیرصفر، سرعت بر ثانیه که در گستره متر۵/۲برابر ( های زیرسطحی است انتخاب شد. سرعت روباتشود که بازده انتخاب می ۷۵/۰برابر ، مقدار ۵نمودار با توجه به

ت مورد دارد و جهت حصول به سرع شدهانتخابمناسبی در پروانه دستبهدور بر ثانیه ۷/۶۶برابر ی دوران پروانه اهیزاونظر، سرعت

برابر ، مقدار ۵نمودار در Bخواهد آمد. طبق نمودار پروانه سری شود و با استفاده از این ضریب، مقدار نیروی استخراج می ۱۶۸۲/۰

آید. بازدهی پروانه می دستبهنیوتون ۶۷/۴پیشران برابر است و میزان توان داده %۶۵به میزان ۵نمودار ، مطابق شدهخابانت

و ضرب آن در ۷شده به پروانه توسط شافت با استفاده از رابطه خواهد آمد. دستبهوات ۴۱/۱۷ای، برابر سرعت زاویه

کننده، اندازه شکاف جهت انجام تحلیل عددی سیستم تقویتتخاب شد و در ادامه دیده لیتر بر دقیقه، ان۲۵متر و دبی میلی۲۵/۰شود که توان مصرفی آن قابل مقایسه با پروانه مورد نظر است. می

نیوتون در سرعت ۹۹/۴پس از انجام تحلیل عددی، نیروی پیشران نیوتون در ۶۷/۴آمد. این مقدار با مقدار دستبهبر ثانیه متر۵/۲

دهندهننشا) قابل مقایسه بوده و Bپروانه (با ابعاد مشابه در سری یهادر ابعاد مشابه با پروانه تواندیماین است که این سیستم

چرخشی رایج، نیروی پیشران قابل قبولی برای کاربردهای زیرسطح داشته باشد.

کننده با استفاده از فشار جریان قبل از خروج در تحلیل عددی تقویت پاسکال حاصل شده و دبی۵۹۰۰۰کننده که برابر از شکاف تقویت

ا را برابر ب شدهمصرفتوان میزان توان لیتر بر دقیقه، می۲۵جریان آورد. توان ایجادشده توسط سیستم با نیروی دستبهوات ۲۳

بر ثانیه برابر متر۵/۲در سرعت شدهاستخراجنیوتون ۹۹/۴پیشران %۵۴کننده برابر آید و بنابراین بازدهی تقویتمی دستبهوات ۴۷/۱۲

در این محاسبه، میزان بازدهی قسمت تولید آب خواهد بود. البتهتحت فشار یا همان پمپ آب لحاظ نشده است و با احتساب آن

توان تخمین زد که برای نمونه اول را می %۳۰بازدهی حدود باشد. بخشتیرضاتواند کننده آب میتقویت

 ۷۸۵ یرسطحیز شرانیپ یروین جادیاندا در ااثر کو دهیاستفاده از پد یو عدد یشگاهیآزما یبررســـــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

Modares Mechanical Engineering                                                                                                                                      Volume 20, Issue 3, March 2020

کننده و انتخاب پمپ مناسب، های هندسی تقویتبا تغییر پروفیلرود که بازدهی افزایش ایش بازدهی سیستم، انتظار میجهت افز

تری در مورد آن صورت پیدا کند؛ بنابراین در آینده تحقیقات کاملدر مورد نویز هیدرودینامیکی این سیستم نیز علاوهبهخواهد گرفت.

کننده سیال جهت تحقیقات ادامه خواهد یافت و عملکرد تقویت .تری بررسی خواهد شدمفصل طوربهایجاد نیروی پیشران زیرسطحی

(تعداد پره Jبر اساس پارامتر Bو بازدهی پروانه سری TK ،QKنمودار )٥نمودار

[47]۱برابر ⁄و ۶/۰برابر /عدد، ۵

یر یگجهینتی و بندجمع -۶داخته پر کننده جریان آبدر این تحقیق به معرفی سیستم تقویت

نیروی پیشران در زیر آب مورد دکنندهیتول عنوانبهتواند شد که میوی گیری نیراستفاده قرار گیرد. سپس با انجام تحلیل عددی اندازه

پیشران در آب ساکن یا آزمون بولارد به کمک دینامیک سیالات ین ا ییکارآمحاسباتی و مقایسه آن با نتایج تجربی، برآوردی از

چرخشی هایرت گرفت. سپس بین این سیستم و پروانهسیستم صو مقایسه انجام شد. Bسری

نتایج مهم حاصل از این تحقیق به شرح زیر است: مشاهده شد که در شکاف دهانه جت ثابت، با افزایش دبی جریان، -

.ابدییممقدار نیروی پیشران افزایش روی پیشران در دبی ثابت با افزایش اندازه شکاف دهانه جت نی -

. ابدییمکاهش ران ، مقدار نیروی پیشلهیوسبهبا افزایش سرعت آزاد جریان نسبت -

. ابدییمتولیدشده کاهش تواندیممشاهده شد که نیروی پیشران تولیدشده در این سیستم -

با خود باشد. اندازههمی چرخشی هاپروانهقابل مقایسه با چرخشی یهاپروانهر کمتر از بازدهی این سیستم در حال حاض -توان از بهبود پروفیل هندسی آمد که جهت افزایش آن می دستبه

کننده و انتخاب پمپ مناسب استفاده کرد. تقویت -ی عددی وسیله، از مدل توربولانسی اسپالارتساز مدلجهت -

آلماراس استفاده شد و تشخیص داده شد که استفاده از این مدل ی وسیله ساز هیشبتوربولانسی برای یهادلمنسبت به دیگر

است. ترمناسبی روی تر کاملکه تحقیقات شودیمبا توجه به نتایج فوق، پیشنهاد

بازده وسیله صورت گیرد. همچنین استخراج منحنی عملکرد وسیله ی تحقیق روی اینهانهیزماز دیگر تواندیمو میزان نویز تولیدشده

موضوع باشد.

خود را نسبت به زحمات جناب یمراتب قدردانقدردانی: تشکر و در انجام شگاهیآزما نیتکنس عنوانبهملحان که ثمیم یآقا .میداریکردند اعلام م یهمکار یتجرب یهاشیآزما

هیمقاله، کل هیو ته قیتحق نیا یاجرا انیدر جر تاییدیه اخلاقی:از قیع تحقمرتبط با موضو یاو اصول اخلاق حرفه یکشور نیقوان

و نیمولف زیو نهادها و ن هاسازمان ها،یحقوق آزمودن تیجمله رعا شده است. تیرعا نیمصنف

ع گونه تضاد مناف هیچکه دارندیاعلام م سندگانینوتعارض منافع: مقاله ندارند. نیدر ارتباط با چاپ ا(نویسنده اول)، نگارنده کارمحمد گندم سهم نویسندگان:

/تحلیلگر آماری/نگارنده بحث س/پژوهشگر اصلیشنا/روشمقدمه(نویسنده دوم)، پژوهشگر یفروشان ینیجواد ام )؛%٦٠(

)%٤٠کمکی/تحلیلگر آماری (نوان ع ذیل گرفتهصورت یهاتیمقاله بر اساس حما نیامنابع مالی:

یدانشگاه صنعت کیدر مجتمع مکان نینو یهاشرانهیپ یپژوهش صورت گرفته است. ییایدر یفناور مالک اشتر، پژوهشکده علوم و

منابع1‐ Carlton JS. Marine propellers and propulsion. 3rdEdition.Oxford:Butterworth‐Heinemann;2012.2‐ Henri C, inventor. Device for deflecting a stream ofelasticfluidprojectedintoanelasticfluid[Patent].UnitedStatespatentUS2052869.1936Sep1.3‐SeoDW,OhJ, JangJ.Performanceanalysisofahorn‐type rudder implementing the Coanda effect.International Journal of Naval Architecture and OceanEngineering.2017;9(2):177‐184.4‐ Mazumdar A, Asada HH. Pulse widthmodulation ofwater jet propulsion systems usinghigh‐speed coanda‐effectvalves.JournalofDynamicSystems,Measurement,andControl.2013;135(5):051019.5‐AhmedRI,AbuTalibAA,MohdRafieAM,DjojodihardjoH.AerodynamicsandflightmechanicsofMAVbasedonCoandă effect. Aerospace Science and Technology.2017;62:136‐147.6‐ SuzukiA,KondoH,OsakabeM.Water jetpropulsionmechanismforlowspeedAUV.InternationalSymposiumon Marine Engineering (ISME), 2017 October 15‐19,Tokyo,Japan.UnknownPublisher;2017.7‐ SchroijenM, Van ToorenM.Mav propulsion systemusingthecoandaeffect.45thAIAA/ASME/SAE/ASEEJointPropulsion Conference & Exhibit, 2009 August 2‐5,Denver,Colorado.Reston:AIAA;2009.8‐ Geropp D, Odenthal HJ. Drag reduction of motorvehicles byactive flow control using the Coandaeffect.ExperimentsinFluids.2000;28(1):74‐85.9‐ Trancossi M, Stewart J, Maharshi S, Angeli D.MathematicalmodelofaconstructalCoandaeffectnozzle.Journal of Applied Fluid Mechanics. 2016;9(6):2813‐2822.10‐AhmedRI,DjojodihardjoH,RahimbinAbuTalibABD,AbdHamidMF.ApplicationofCoandăjetforgeneratinglift of micro air vehicles‐Preliminary designconsiderations. Applied Mechanics and Materials.2014;629:139‐144.11‐LubertC.Onsomerecentapplicationsofthecoandaeffect. International Journal of Acoustics and Vibration.2011;16(3):144‐153.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ یفروشان ینیکار و جواد اممحمد گندم ۷۸۶

۱۳۹۸ اسفند، ۳ ، شماره۲۰دوره پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس -ماهنامه علمی

12‐ Howe MS. Noise generated by a Coanda wall jetcirculationcontroldevice.JournalofSoundandVibration.2002;249(4):679‐700.13‐LiP,HalliwellNA.Industrialjetnoise:Coandanozzles.JournalofSoundandVibration.1985;99(4):475‐491.14‐ Carpenter PW, Smith C. The aeroacoustics andaerodynamics of high‐speed Coanda devices, part 2:Effects of modifications for flow control and noisereduction. Journal of Sound and Vibration.1997;208(5):803‐822.15‐ Lalli F, Bruschi A, Lama R, Liberti L, Mandrone S,Pesarino V. Coanda effect in coastal flows. CoastalEngineering.2010;57(3):278‐289.16‐ Allery C, Guérin S, Hamdouni A, Sakout A.Experimental and numerical POD study of the Coandaeffect used to reduce self‐sustained tones. MechanicsResearchCommunications.2004;31(1):105‐120.17‐ Gregory‐Smith DG, Gilchrist AR. The compressibleCoandawalljet‐anexperimentalstudyofjetstructureandbreakaway.InternationalJournalofHeatandFluidFlow.1987;8(2):156‐164.18‐ Marton J. Wall roughness effect on Coanda fluidamplifiers. IFAC Proceedings Volumes. 1975;8(1):487‐492.19‐OshimaY,KinoshitaO.Anexperimentalinvestigationof the water jet in a Coanda effect fluidic device. IFACProceedingsVolumes.1975;8(1):493‐502.20‐ JahanmiriM, NajafiM. Simulation of an unmannedaerial vehicle under the combined coanda andmagnuseffect. Conferenece on Modern Achievements onAerospacae and Related Science, 2015 September 11,Tehran,Iran.Tehran:Civilica;2015.[Persian]21‐ Najafi M, Jahanmiri M. An innovative technique toincreaseliftofaCoandaUAV.IOSRJournalofMechanicalandCivilEngineering.2017;14(2):27‐35.22‐GandomkarM,AminiForoushaniJ.Theinvestigationof using water instead of air as fluid in air amplifiersystem and its performance evaluation for underwaterpropulsion.18thConefrenceonMarine Industries,2016October 18, Kish Island, Iran. Tehran: Civilica; 2016.[Persian]23‐ Wille R, Fernholz H. Report on the first EuropeanMechanics Colloquium, on the Coandaeffect. Journal ofFluidMechanics.1965;23(4):801‐819.24‐MeadowsFJ,DesmondET,inventors;AVROAircraftLtd, assignee. Disc‐type aircraft with peripheral jetcontrol[Patent].UnitedStatespatentUS3022963.1962Feb27.25‐BoscoianuM,CîrciuI.Ananalysisoftheefficiencyofthe functional matching between a flying wing MAVairframe and different types of micro propellers. IncasBulletin.2011;3(1):23‐29.26‐ Dragan V. A parametric study of a thick,incompressibleflowoveracurvedsurface.IncasBulletin.2011;3(4):145‐152.27‐ Dragan V. A new mathematical model for highthicknessCoandaeffectwalljets.ReviewoftheAirForceAcademy.2013;(1):23‐28.28‐SimpsonRG,AhmedNA,ArcherRD.Improvementofa wing's aerodynamic efficiency using Coanda tip jets.JournalofAircraft.2000;37(1):183‐184.29‐FlorescuD,FlorescuI,NedelcutF,NedelcuI.FuselageairstreamsimulationforaCoandăUAV.ReviewoftheAirForceAcademy.2010;17(2):83‐88.30‐RašuoB,MirkovN.OnthepossibilityofusingCoandaeffect for unmanned aerial vehicles‐a numerical

investigation. Proceedings in Applied Mathematics andMechanics(PAMM).2014;14(1):627‐628.31‐ Marques P. Emerging technologies in UAVaerodynamics. International Journal of UnmannedSystemsEngineering.2013;1(1):3‐4.32‐DeLimaLemosR,VieiraRS,IsoldiLA,OliveiraRochaLA, Dos Santos Pereira M, Dos Santos ED. Numericalanalysis of a turbulent flow with Coanda effect inhydrodynamicsprofiles.FMETransactions.2017;45:412‐420.33‐SimpsonRG,AhmedNA,ArcherRD.Improvementofa wing's aerodynamic efficiency using Coanda tip jets.JournalofAircraft.2000;37(1):183‐184.34‐KumagaiI,TakahashiY,MuraiY.Power‐savingdeviceforairbubblegenerationusingahydrofoiltoreduceshipdrag: Theory, experiments, and application to ships.OceanEngineering.2015;95:183‐194.35‐LiG,HuY, JinY, SetoguchiT,KimHD. InfluenceofCoanda surface curvature on performance of bladelessfan.JournalofThermalScience.2014;23(5):422‐431.36‐ Jafari M, Afshin H, Farhanieh B, Bozorgasareh H.Numerical aerodynamic evaluation and noiseinvestigationofabladeless fan. JournalofAppliedFluidMechanics.2015;8(1):133‐142.37‐ Aynsley R. Fan size and energy efficiency.InternationalJournalofVentilation.2002;1(1):33‐38.38‐VanHooffT,BlockenB,DefraeyeT,CarmelietJV,VanHeijstGJ.PIVmeasurementsandanalysisoftransitionalflowinareduced‐scalemodel:Ventilationbyafreeplanejet with Coanda effect. Building and Environment.2012;56:301‐313.39‐ Robichaud G, Dixon RB, Potturi AS, Cassidy D,EdwardsJR,SohnA,etal.Design,modeling,fabrication,andevaluationoftheairamplifierforimproveddetectionof biomolecules by electrospray ionization massspectrometry. International Journal of MassSpectrometry.2011;300(2‐3):99‐107.40‐ nex‐flow.com [Internet]. Richmond Hill: Nex Flow;2019 [Unknown cited]. Available from: www.nex‐flow.com.41‐ ANSYS. ANSYS fluent theory guide [Internet].Canonsburg: ANSYS; 2009 [Unknown cited]. Availablefrom:https://www.yumpu.com/en/document/view/5683311/ansys‐fluent‐120‐sharcnet.42‐ SpalartPR,AllmarasSR.Aone‐equationturbulencemodel for aerodynamic flows. 30th Aerospace SciencesMeeting and Exhibit, 1992 January 6‐9, Reno, USA.Reston:AIAA;1992.43‐ Roache PJ. Perspective: Validation—What does itmean?. Journal of Fluids Engineering.2009;131(3):034503.44‐EçaL,HoekstraM.AprocedurefortheestimationofthenumericaluncertaintyofCFDcalculationsbasedongrid refinement studies. Journal of ComputationalPhysics.2014;262:104‐130.45‐ Eça L, Hoekstra M. Evaluation of numerical errorestimation based on grid refinement studies with themethod of themanufactured solutions. Computers andFluids.2009;38(8):1580‐1591.46‐ Cengel YA, Cimbala JM. Fulid mechanics,fundamentals and applications. New York: McGraw‐HillHigherEducation;2006.47‐BarnitsasMM,RayD,KinleyP.KT,KQandefficiencycurves for the Wageningen B‐series propellers. AnnArbor:UniversityofMichigan;1981.