دانلود پایان نامه : جریان حول اجسام جریان بند

دانلود پایان نامه : جریان حول اجسام جریان بند

تعداد صفحات: 100

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 5000 تومان

تعداد نمایش: 507 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 17 آوریل 2016

به روز رسانی در: 17 آوریل 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

5000 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : جریان حول اجسام جریان بند  

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                             صفحه

فصل اول: ديباچه

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………… 2

2-1-رفتار جريان روي موانع…………………………………………………………………. 3

4-1-تحريك لايه مرزي………………………………………………………………………….. 5

5-1-تاريخچه مطالعات و تحقيقات انجام شده……………………………………………. 7

7-1-هدف پروژه…………………………………………………………………………………. 11

فصل دوم: معادلات حاكم بر جريان

1-2-معادلات حاكم در جريان آرام……………………………………………………….. 13

2-2-توصيف فرآيندهاي سيال و ساده‌سازي آن‌ها………………………………….. 15

3-2-مفهوم جريان آرام……………………………………………………………………….. 17

4-2-نيروهاي برشي و فشاري……………………………………………………………… 18

5-2- رابطه بين اصطكاك سيال و انتقال حرارت……………………………………… 19

6-2-مفهوم انفصال……………………………………………………………………………… 19

7-2-طرح QUICK……………………………………………………………………………….. 21

8-2-انفصال معادلات حاكم………………………………………………………………….. 26

1-8-2-انفصال جمله وابسته به زمان……………………………………………….. 27

2-8-2- انفصال جملات جابه‌جايي…………………………………………………….. 28

3-8-2-انفصال جملات پخش……………………………………………………………. 30

4-8-2-ضرايب جبري معادله انفصال……………………………………………….. 30

9-2-شبكه جابه‌جا شده………………………………………………………………………… 33

10-2-الگوريتم سيمپل………………………………………………………………………….. 35

فصل سوم: اجراي برنامه توسط نرم‌افزار Fluent

1-3- مقدمه………………………………………………………………………………………… 41

2-3-تولیدهندسه مسئله درنرم افزارGambit))……………………………………….. 41

اجرای برنامهFluent) )………………………………………………………………………………

فصل چهارم: بررسي عملكرد برنامه و نتايج

4- مقدمه…………………………………………………………………………………………….. 57

1-4- بررسي نتايج حاصل از هندسه اول ……………………………………………… 58

1-1-4- بررسي توزيع عدد ناسلت موضعي در سطوح مختلف مانع مربعي… 58

2-1-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت متوسط با افزايش عدد رنولدز روي سطوح مختلف مانع     63

3-1-4- بررسي متوسط عدد ناسلت روي كل سطح مانع مربعي……………….. 64

2-4- بررسي نتايج حاصله از هندسه دوم……………………………………………… 65

1-2-4- بررسي كانتورهاي جريان……………………………………………………….. 65

2-2-4- تأثير فاصله مانع از ديواره كانال بر عدد ناسلت…………………………. 73

3-2-4- تأثير افزايش عدد رينولدز بر ناسلت ميانگين………………………………. 77

4-2-4- تأثير مانع مربعي بر ضريب اصطكاك……………………………………….. 79

3-4- بررسي نتايج حاصله از هندسه سوم…………………………………………….. 86

1-3-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت بر افزايش عدد رينولدز در نسبت‌هاي  متغير       87

2-3-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت متوسط بر حسب تغيير فاصله بين دو مانع 88

3-3-4- مقايسه ضريب درگ و برا براي موانع مربعي…………………………….. 89

4-3-4- تأثير افزايش فاصله موانع بر ضريب درگ………………………………… 90

4-4- جمع‌بندي و نتايج…………………………………………………………………………. 94

5-4- پیشنهادات و کار های آینده………………………………………………………….. 95

6-4- فهرست مراجع…………………………………………………………………………………

 

 

1- مقدمه

بيش ازيكصدسال پيش تا كنون جريان حول اجسام جريان بند ( مانع) با سطح مقطع دايره اي ومربعي، توجه بسياري ازمحققين را به خودجلب كرده است. موضوع جريان حول اين اجسام وپديده پخش گردابه ناشي ازآن به خاطر وجودكاربردهاي عملي درمهندسي ازاهميت زيادي برخورداراست ؛ ازجمله كاربردهاي عملي اين نوع جريان ها، مي توان به جريان حول دودكش ها ، ساختمانها وسازه هاي بلند، سازه هاي دريايي، پلهاي معلق، بال هواپيما، پروانه كشتي ودكل ها وبسياري ازمواردديگراشاره نموداين نوع جريان اغلب شامل پديده هاي پيچيده اي ازقبيل جدايش جريان ، ويك، جريان هاي برشي ، جريان گردابه اي وپخش گردابه هستند. دراعداد رينولدزبسياركم ، جريان حول اين گونه اجسام كاملا” به آنها چسبيده وجدايش رخ نمي دهد باافزايش عددرينولدز، جريان ازسطح آنها جدا شده ويك جفت گردابه متقارن درپشت آنها تشكيل مي شودكه با افزايش عددرينولدز،ابعادگردابه ها نيزبزرگترمي شود. با افزايش بيشترعددرينولدزگردابه ها حالت نوساني پيدا كرده ودرجريان پخش مي شوددراين حالت جريان ازحالت دائم به حالت غيردائم تبديل مي شود. درحاليكه اين گونه هندسه ها ازلحاظ مكانيك سيالات به طور وسيعي توسط محققين بررسي شده اند مساله انتقال حرارت دراين هندسه ها به آن گستردگي بررسي نشده ونيازمند مطالعات بيشتري است، لذا سعي شده است دراين تحقيقات بيشتربه جنبه انتقال حرارتي اين گونه هندسه ها توجه گردد

2-1-رفتار جريان روي موانع

هنگامي كه فشار در پايين دست جريان افزايش مي‌يابد، ضخامت لايه مرزي به سرعت زياد مي‌شود. اين گراديان معكوس و نيروي برشي مرزي باعث كاهش اندازه حركت در لايه مرزي خواهد شد و اگر هر دو عامل فوق در طول قابل توجهي از مسير مؤثر باشند، سبب توقف لايه مرزي مي‌شوند كه اين پديده را جدايش مي‌نامند. خطوط جريان مرزي در نقطه جدايش از مرز مربوطه جدا مي‌شوند و در پايين دست اين نقطه گراديان فشار معكوس باعث برگشت جريان در مجاورت جداره مي‌شود. ناحيه پايين دست خطوط جريان كه از مرز جدا مي‌شود موسوم به جريان برگشتي است. اثر جدايش، كاستن از مقدار خالص كاري است كه يك جزء سيال مي‌تواند بر سيال احاطه كننده خود با صرف نيروي جنبشي انجام دهد و در نهايت بازيافت فشار كامل نبوده و اتلافات (كشش) نيز افزايش مي‌يابد.

همان گونه كه مي‌دانيم نيروهاي كشش و برآ دو مولفه دارند نيروي كشش ناشي از شكل و نيروي كشش ناشي از اصطكاك پوسته‌اي و يا نيروي كشش لزجتي. جدايش وجريان برگشتي كه دو پديده همراه هستند تأثير عميقي بر نيروي كشش ناشي از شكل دارند. اگر بتوان از توليد جدايش در هنگام عبور جريان از روي يك جسم جلوگيري كرده، لايه مرزي نازك باقي خواهند ماند و از كاهش فشار در ناحيه برگشتي جلوگيري خواهد شد و بدين وسيله نيروي كشش فشاري به حداقل مقدار خواهد رسيد.]1[

ماهيت‌هاي لايه‌هاي مرزي آرام- درهم نيز تأثير مهمي بر موقعيت نقطه جدايش دارند در لايه مرزي درهم كه انتقال اندازه حركت بزرگ‌تر است براي ايجاد جدايش بايد گراديان فشار معكوس بيشتر از لايه مرزي آرام باشد. به عنوان مثال رفتار جريان بر روي سيلندر استوانه‌اي در اعداد رينولدز بسيار كم جريان بدون آن كه از روي استوانه جدا شود و تشكيل گردابه دهد از روي آن عبور مي‌كند. در مقادير رينولدز پايين جدايش در لايه مرزي آرام اتفاق مي‌افتد و يك جفت گردابه به صورت متقارن در پشت مانع تشكيل مي‌شود. با افزايش عدد رينولدز رها شدن متناوب گردابه در پشت مانع به وجود مي‌آيد و خيابان گردابه‌اي ون‌كارمن در پشت استوانه شكل مي‌گيرد و سبب افزايش فشار منفي در پشت مانع مي‌شود. در عدد رينولدز زير بحراني فركانس رهايي گردابه‌ها مستقل از عدد رينولدز است. اين فركانس را با يك عدد بدون بعد به نام عدد اشتروهال نشان مي‌دهند]2[:

كه در آن f فركانس، d قطر استوانه و V سرعت جريان مي‌باشد. با افزايش عدد رينولدز لايه مرزي آشفته مي‌شود و جدايش در نقطه‌اي نزديك‌تر روي استوانه اتفاق مي‌افتد.

در اين پروژه هندسه‌اي كه مورد بررسي قرار گرفته مانع مربعي واقع در كانال مي‌باشد كه در حالتهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است.

4-1-تحريك لايه مرزي

در بيشتر كاربردهاي مهندسي نياز به افزايش و يا كاهش انتقال حرارت مي‌باشد ولي مشكل اصلي در اين موارد محدوديت كاهش يا افزايش سطح است. در چنين مواردي راه‌حل مناسب ايجاد تغييرات در ضريب انتقال حرارت است. ضريب انتقال حرارت جابه‌جايي به خواص سيال و ويژگي‌هاي جريان سيال بستگي دارد. در خيلي از موارد نوع سيال قابل تغيير نيست و تنها عاملي كه مي‌تواند براي كنترل انتقال حرارت به كار رود ويژگي‌هاي سيال مي‌باشد. همان طور كه مي‌دانيم به علت وجود لزجت در كنار سطح جامد لايه مرزي تشكيل مي‌شود. اين لايه نقش يك لايه مقاوم در برابر انتقال  حرارت را ايفا مي‌كند. با تغييراتي جريان درون لايه مرزي مي‌توان ضريب انتقال حرارت را تغيير داد.

روش‌هاي متعددي براي ايجاد اين تغييرات مورد آزمايش و تحقيق قرار گرفته است و نتايج مختلفي حاصل گرديده است. مجموعه اين تحقيقات با نام تحريك لايه مرزي شناخته مي‌شود. از جمله پارامترهاي مهم ديگري كه از تحريك لايه مرزي براي ايجاد تغييرات در آن بهره‌گيري مي‌شود، ضريب اصطكاك  مي‌باشد.

اساس تحريك لايه مرزي بهره‌گيري از پديده‌هاي مختلف سيالاتي نظير نقطه سكون، گردابه جدايش لايه مرزي، ايجاد جت سيال درون لايه مرزي و … مي‌باشد. با استفاده از اين پديده‌ها الگوي جريان درون لايه مرزي به هم خورده و ضخامت لايه مرزي تغيير مي‌كند. يك روش عمده براي ايجاد اين پديده‌ها استفاده از موانع خارجي درون لايه مرزي و يا ايجاد برجستگي‌ها و فرورفتگي‌ها بر روي خود سطح مي‌باشد. بسته به هندسه مورد استفاده مي‌توان يك يا تركيبي از اين پديده‌هاي سيالي را به وجود آورد. هر يك از اين پديده‌ها اثر خاصي بر ميزان ضريب انتقال حرارت، ضريب درگ مانع و هم‌چنين صفحه‌اي كه مانع بر روي آن قرار گرفته است. ]1[

در زمينه استفاده از موانع براي تحريك لايه مرزي تحقيقات چندي صورت گرفته است. در برخي از تحقيقات سعي شده است با تغيير الگوي جريان در پشت موانع كه معمولا با توليد گردابه مي‌باشد ضريب انتقال حرارت و يا ضريب درگ مانع و هم‌چنين صفحه‌اي كه مانع بر روي آن قرار گرفته تغيير داده شود.

.

.

فصل سوم: اجراي برنامه توسط نرم‌افزار Fluent

 

1-3- مقدمه

در حال حاضرعلاوه برکدهایی که بصورت پایه برای حل جریان مورداستفاده قرارمیگیرد برنامه های تجاری متعددی نیزکه برپایه آن کدها توسعه یافته اند نیزمورداستفاده قرارمیگیرند که ازجمله این نرم افزارها می توان به نرم افزارfluent)) اشاره کرد.ازاین سعی شده است بررسی های مفصلی که براساس برنامه فلوئنت دراین پروژه صورت گرفته است شرح داده شود. دراین بخش به گونه ای نکات مهم درکاربا این برنامه ذکر شده است که برای افرادی که نیاز به کار با این برنامه به خصوص مباحث لایه مرزی راداشته باشند؛ بسیار سودمندخواهدبود. با این مقدمه ابتدا نحوه ایجاد هندسه مسئله درنرم افزار Gambit)) تشریح شده سپس کارها وبررسی های صورت گرفته درفلوئنت آورده شده است.

2-3-تولیدهندسه های مسئله درنرم افزار Gambit

در این بخش به بررسی سه هندسه ی به کاربرده شده وشرایط مرزی موجود در آن می پردازیم. درهندسه ی اول یک مانع مربعی در داخل کانالی با فاصله ی یکسان وثابت از دیواره های کانال در وسط کانال واقع شده است. فاصله ی مانع تا صفحات کانال دراین هندسه برحسب  که نسبت انسداد نامیده می شود بیان می گردد. نسبت انسداد دراین هندسه 25/0 بوده و عدد رینولدز بین 100 تا 300 درنظر گرفته شده است(بطورکلی دراین نرم افزار شرط مرزی ورودی برحسب سرعت سیال اعمال می گردد). درهندسه ی دوم یک مانع مربعی با فواصل متغیر از دیواره های کانال درنظر گرفته شده که نسبت تغییرفواصل برنتایج این هندسه محسوس می باشد. درهندسه ی سوم، دو مانع مربعی پشت سرهم واقع درکانال با فواصل قرارگیری مختلف ازهم مورد بررسی قرار گرفته است. فاصله ی دومانع باتوجه به هندسه ی مورد بررسی برحسب نسبت  بیان می گردد. همچنین فاصله ی موانع از دیواره های کانال برحسب نسبت انسداد  محاسبه شده است. حال به بررسی تک تک این هندسه ها می پردازیم.

1-2-3- بررسی هندسه ی اول

 شکل(1-3) نمایی از هندسه ی بکار برده شده را نمایش می دهد. همانگونه که مشاهده می شود، طول ضلع مانع مربعی d درنظر گرفته شده است. فواصل بالادست (ورودی کانال تا مانع) و پایین دست (ازمانع مربعی تا خروجی کانال) به ترتیب برحسب طول مانع و  هستند. انتخاب این مقادیر بر اساس کارهای انجام شده در مراجع ]5[ و ]17[ وبرخی محاسبات برای نشان دادن تاثیر مقادی و  برپارامترهایی نظیر ضریب درگ جریان متوسط و عددناسلت صورت گرفته است. نسبت انسداد () ، 25/0 بوده یعنی فاصله بین دیواره های کانال  است. مقدارعدد پرانتل برابر 71/0 =pr درنظر گرفته شده است. تعداد نقاط شبکه ونحوه توزیع آنها ، یکی از مباحث مهم در جریان های آرام ناپایدار روی استوانه است. اهمیت این موضوع به دلیل وقوع پدیده های پیچیده ای نظیر جدایی و رهاشدن گردابه ها در این رژیم جریان است. لذا شبکه ای باتوزیع غیریکنواخت که در اطراف استوانه ونزدیکی دیواره های کانال بسیار ریز شده ، مورداستفاده قرارگرفته است. حداقل فاصله بین نقاط درگوشه های استوانه d008/0 در جهت x و y درنظر گرفته شده است که بانزدیک شدن به وسط ضلع بالا با نسبت رشد 08/1 انبساط یافته قرینه آن در نیمه بعد قرار داده شده است. فواصل بین استوانه و دیواره های بالایی و پایینی نیز به طریق مشابه فوق شبکه بندی شده اند. بدین ترتیب در جهت x تعداد 172 نقطه و درجهت y تعداد 144 نقطه درکل میدان وجود دارد. شکل 2-3 نمایی از شبکه بندی به کار برده شده در هندسه ی فوق را نمایش می دهد. چگونگی  تعریف نوع مرزها و آماده سازی هندسه برای ارسال و استفاده برنامه فلوئنت بطور کامل در تولی هندسه ی دوم بیان گردیده است.

شکل 1-3- هندسه اول مدل سازی برای استفاده در فلوئنت

شکل2-3- مش بندی به کار برده شده درهندسه ی اول

 

2-2-3- بررسی هندسه دوم

 

شکل(3-3) نمایی از هندسه ی به کار برده شده در پروژه را نشان می‌دهد

  دراین بررسی ها فاصله مانع مربعی ازصفحه با توجه به نسبت به ازای مقادیر مختلف(108/0و216/0و431/0=α) تغییر کرده؛ همچنین ابعادمربع (m01/0D= ) , فاصله بالادست (0105/0=lu)، فاصله پایین دست کانال(m024/0ld= ) وارتفاع کانال (0727/0=H) ثابت درنظرگرفته شده است.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

پاسخ دهید