پایان نامه بررسی اثر باز بودن پنجره آفتابی بر ضریب درگ خودرو و گردابه های اطراف خودرو

توضیحات:

پروژه،پایان نامه رشته مکانیک و ...- بررسی اثر باز بودن  پنجره آفتابی بر ضریب درگ خودرو و گردابه های اطراف خودرو با استفاده از روش عددی در 159 صفحه در قالب word و قابل ویرایش همراه با جزئیات کامل

چکیده:

از آنجا كه قسمت عمده‏اي از نیروي موتور خودرو،  مخصوصاً در سرعتهاي زیاد، صرف غلبه برمقاومت هوا می‏گردد، كاهش این نیرو همیشه یکی از موضوعات قابل توجه و مورد مطالعه بوده است. با توجه به قیمت روز افزون سوخت و همچنین اثر مخرب مصرف سوخت هاي فسیلی بر محیط زیست ، بررسی هر عاملی كه بر میزان نیروي كشش )پسا(  و در نتیجه مصرف سوخت موثر است داراي اهمیت زیادي می‏باشد.

باز و یا بسته بودن پنجره آفتابی خودرو بر میزان مقاومت هوا و نیروي كشش آن اثر دارد. می‏توان با بررسی اثر باز بودن پنجره آفتابی خودرو بر میزان مقاومت هوا و پیدا  كردن رابطه باز بودن پنجره آفتابی و نیروی مذكور ، زمینه صرفه جویی در مصرف سوخت، در ارتباط با این موضوع، را ایجاد نمود. هدف از انجام كار حاضر ، بررسی اثر باز بودن پنجره آفتابی خودرو بر نیروي كشش آن می باشد. براي انجام این كار باید ضریب  كشش )درگ(  از بسته بودن کامل  پنجره آفتابی و تا  باز بودن کامل آن محاسبه و مقایسه گردد. اگر  باز بودن پنجره آفتابی خودرو باعث كاهش میزان مقاومت هوا و نیروي پسا گردد ،میتوان با طراحی مکانیزم مشابه اي ،امکان كاهش نیروي پسا را فراهم نمود  .

در این تحقیق ، اثر باز بودن پنجره آفتابی (از نوع داخلی بوده که به پنجره آفتابی اطلاق می شود که صفحه آن بین سطح خارجی و داخلی سقف قرار دارد و به صورت کشویی باز و بسته می شود ) خودرو بر نیروي پسا و جدایی گردابه ها مورد بررسی قرار می گیرد. براي انجام این كار، مشخصات مدل شبیه سازي شده تا حد ممکن مشابه مدل واقعی در نظر گرفته شده براي حالات مختلف ،نیروي پسا محاسبه شده و مورد مقایسه قرار گرفته است.

همچنین از نوع جریان اغتشاشی در نظر گرفته می شود و با سه مدل  k-ω(sst)، k-ω(standard) و

 Spalart Almaras  در سه سرعت (km⁄h) 72، (km⁄h) 108 و (km⁄h) 180 حل می شود که نتایج با هم مقایسه می‏شوند.

فهرست مطالب:

چکیده مطالب      د‌

فصل اول          1

کلیات    1

مقدمه   2

نیروهای پسا و برآ 3

جدایی جریان و ریزش گردابهها        6

ضریب فشار        8

بیان مسئله        8

فصل دوم          9

تحلیل جریان حول خودرو و مروری بر کارهای گذشته    9

مقدمه   10

جنبه‌های کیفی جریان لزج 12

مشابه سازی الگوی جریان            12

جریان‌های ایرودینامیکی    13

جریان آرام           13

جریان توربولانس  13

ضریب پسای خودرو          14

تونل هوا 19

فصل سوم        23

مدل‌سازی جریان و دینامیک سیالات محاسباتی        23

مقدمه   24

مدل‌سازی جریان و اصول حاکم بر آن            24

انتخاب مدل آشفتگی        24

تاریخچه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) 25

دینامیک سیالات محاسباتی          27

روشهای تجربی و آزمایشگاهی      27

روشهای تئوری و تحلیلی   28

روشهای حل عددی و دینامیک سیالات محاسباتی     28

بدست آوردن اطلاعات کامل و جزئیات بسیار دقیق از حل:        29

انواع شبکه ها و روش های حل CFD           29

روش های حل CFD          29

روش تفاضل محدود           30

روش المان محدود            30

روش حجم محدود            30

بررسی شبکه های با سازمان و بی سازمان            30

مزایا و معایب روش های تفاضل محدود و حجم محدود  32

معتبرسازی نتایج CFD      32

مراحل حل یک مسئله دینامیک سیالات محاسباتی   33

بیان هدف های شبیه سازی و تحلیل           33

ایجاد هندسه مسئله و شبکه مورد نیاز آن   34

انتخاب حل کننده و مدل فیزیکی مناسب       35

محاسبه و تحلیل مسئله و سپس نمایش نتایج حل آن           35

امتحان کردن نتایج محاسبات و ذخیره نتایج   36

تجدید نظر و اصلاح مدل      37

جریان آرام:         37

مرحله گذر جریان:            38

جریان آشفته:     38

خصوصیات جریان های آشفته         39

دیدگاه های مطرح پیرامون مدل سازی آشفتگی         40

نگاهی به معادلات ناویر استوکس در حالت تراکم ناپذیر            42

"متوسط گیری رینولدز"      43

متوسط گیری با استفاده از روش های آماری مناسب  44

متوسط گیری زمانی         44

متوسط گیری مکانی         45

نظریه ارگودیک     46

قوانین رینولدز در متوسط گیری زمانی و متوسط گیری مجموعه ای        50

مساله بستگی   50

فرم متوسط گیری شده معادله پیوستگی حاکم بر یک جریان آشفته      51

فرم متوسط گیری شده معادله ممنتوم حاکم بر یک جریان آشفته          52

فرم متوسط گیری شده معادلات بقای حاکم بر یک جریان آشفته           55

معادله حاکم بر "انرژی جنبشی آشفتگی" در جریان های آشفته           57

معادله انتقال تنش رینولدز و تئوری انتقال آشفتگی    59

معادلات انتقال تنش رینولدز RSM    62

شرحی بر جمله های تشکیل دهنده معادله انتقال تنش رینولدز           63

بازنویسی معادله انتقال انرژی جنبشی آشفتگی از روی معادله انتقال تنش رینولدز         72

پیشینه مطالعات پیرامون مدلسازی جریان های آشفته           73

مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه مدلسازی جریانهای آشفته       80

روش مکانیک محیط پیوسته           85

روش مکانیک آماری          85

مدلسازی جریانات آشفته و مدل های آشفتگی         85

رابطه اساسی ادی- ویسکوزیتی بوزینسک   86

مدل های ادی ویسکوزیتی 86

مدل های صفر معادله ای(مدل های طول اختلاطی)    87

مدل های یک معادله ای    88

مدل های دو معادله ای      89

مدل k-ε 90

معادله حاکم برای انرژی جنبشی جریان متوسط K     91

معادله حاکم برای انرژی جنبشی آشفته k   92

معادلات مدل k-ε  93

معادلات انتقال k و ε در فلوئنت       95

مدل قابل درک k-ε            97

معادلات انتقال در مدل k-ε قابل درک            98

محاسبه ویسکوزیته توربولانس در مدل  قابل درک k-ε 99

ارزیابی عملکرد    99

مدل آشفتگی k-ω استاندارد          100

قابلیت های عمومی مدل ویلکوکس k-ω       101

تنظیمات حل فلوئنت         102

بررسی اندازه شبکه         103

بررسی میزان Y+ و مقایسه ضریب فشار      105

فصل چهارم      106

نتایج  بررسی خودرو بدون پنجره آفتابی  و تاثیر وجود پنجره آفتابی         106

مقدمه   107

نتایج  بررسی اثر موقعیت پنجره آفتابی بر روی درصد توربولانس و دنباله جسم     108

مقايسه پاسخهاي عددي با نتايج تجربي      108

شبکه بندی مدل  109

نتایج  بررسی اثر موقعیت پنجره آفتابی بر روی توزیع سرعت و فشار       109

نمایش پروفیل سرعت با مدل (sst) k-ω        110

نمایش پروفیل سرعت با مدل (standard) k-ω           111

نمایش پروفیل سرعت با مدل Spalart Almaras          112

نمایش پروفیل فشار با مدل (sst) k-ω          113

نمایش پروفیل فشار با مدل (standard) k-ω  114

نمایش پروفیل فشار با مدل Spalart Almaras            115

نمایش پروفیل تنش برشی با مدل (sst) k-ω 116

نمایش پروفیل تنش برشی با مدل (standard) k-ω     117

نمایش پروفیل تنش برشی با مدل Spalart Almaras   118

نمایش پروفیل گردابه ها با مدل (sst) k-ω     119

نمایش پروفیل گردابه ها با مدل (standard) k-ω         120

نمایش پروفیل گردابه ها با مدل Spalart Almaras       121

مقایسه توزیع سرعت و فشار بر روی مدل بدون پنجره آفتابی و با موقعیت پنجره آفتابی     122

نمایش پروفیل سرعت با مدل (sst) k-ω        122

نمایش پروفیل سرعت با مدل (standard) k-ω           123

نمایش پروفیل سرعت با مدل Spalart Almaras          124

نمایش پروفیل فشار با مدل (sst) k-ω          125

نمایش پروفیل فشار با مدل (standard) k-ω  126

نمایش پروفیل فشار با مدل Spalart Almaras            127

نمایش پروفیل اغتشاش با مدل (sst) k-ω     128

نمایش پروفیل اغتشاش با مدل (Standard) k-ω        129

نمایش پروفیل اغتشاش با مدل Spalart Almaras       130

مقایسه نقاط فشار، سرعت و اغتشاش در وضعیت بدون پنجره آفتابی و با پنجره آفتابی    132

ادامه‌ی کانتور سرعت و فشار در وضعیت‌های مختلف پنجره آفتابی         136

فصل پنجم        139

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی مطالب       139

منابع فارسی      141

منابع انگلیسی   142