پایان نامه در مورد بررسی عددی اثر نشتی بر کیفیت جریان، ضریب درگ و جدایش جریان از 0012 NACA

توضیحات:

تحقیق،پروژه،پایان نامه در مورد بررسی عددی اثر نشتی بر کیفیت جریان، ضریب درگ و جدایش جریان از 0012 NACA  رشته مهندسی مکانیک در 96 صفحه در قالب word و قابل ویرایش همراه با جزئیات کامل

چکیده:

براي اندازه‌گیری سرعت جريان هوا دستگاه‌هاي مختلفي وجود دارد كه انتخاب نوع دستگاه و روش اندازه‌گیری جريان هوا، به پارامترهاي مختلفي از جمله بازه اندازه‌گیری سرعت، نوع و ميزان اغتشاش‌ها، دقت اندازه‌گیری و شرايط آزمايش بستگي دارد. به طور کلي، اندازه‌گیری سرعت جريان سيال را مي‌توان به دو روش مستقيم و غیرمستقیم طبقه‌بندی نمود در روش مستقيم سرعت جريان هوا، توسط دستگاه‌هايي نظير دستگاه جریان سنج سيم داغ، جریان سنج ليزري و غیره اندازه‌گیری مي‌شود. در روش غیرمستقیم، سرعت با اندازه‌گیری پارامترهاي ديگر جريان هوا نظير فشار به دست می‌آید. با محاسبه فشار ديناميکي می‌توان سرعت را بدست آورد. پارامتر مهم ديگر در انتخاب دستگاه اندازه‌گيری سرعت، نوع و شدت اغتشاش‌های جريان هوا است. در جريان‌هاي با شدت اغتشاش‌های بالا، نمي‌توان از لوله استاتيکي پيتوت، استفاده نمود. در اين موارد بايد از دستگاه‌هاي جریان سنج سیم داغ و لیزری استفاده شود. براي جريان‌هاي با شدت اغتشاش‌های پايين، مي‌توان از لوله پيتوت استفاده نمود. سه روش متداول براي اندازه‌گیری سرعت، لوله پيتوت، دستگاه جریان سنج سیم داغ و دستگاه جریان سنج لیزری مي‌باشند. بهترین دستگاه برای اندازه‌گیری اغتشاش‌های جریان هوا با فرکانس بالا، دستگاه جریان سنج سیم داغ است. امروزه تونل باد به عنوان يك آزمايشگاه تجربي كاربردهاي فراواني دارد. تونل باد یکی از بهترین و گرانترین روش‌های تجربی برای انجام پژوهش‌ها در زمینه ی علم آیرودینامیک است. تونل باد، جریان هوای کنترل شده ای را ایجاد می کند که این جریان هوا از اطراف مدل عبور کرده و بدین ترتیب اطلاعات لازم از چگونگی عبور جریان از اطراف مدل به دست می‌آید. کیفیت جریان هوای داخل تونل باد با میزان یکنواختی و اندازه ی شدت اغتشاش های آن و نیز زاویه ی جریان مشخص می شود. به منظور اندازه گیری شدت اغتشاش های تونل باد مدار از دستگاه جریان سنج سیم داغ استفاده شده است. در این تحقیق به بررسی اثر نشتی بر جریان تونل باد پرداخته میشود نشتی در جریان اتاق آزمون یکی از اتفاقاتی است که در آزمایشات رخ می دهد. در اثر نصب تجهیزات اندازه‌گیری در تونل باد نشتی بوجود می‌آید یعنی بخشی از جریان خارج تونل به داخل محفظه آزمایش نفوذ می کند کیفیت جریان هواي داخل تونل باد با میزان یکنواختی، اندازه شدت اغتشاش ها و زاویه جریان آن مشخص می شود. تونل باد باید بگونه‌اي باشد که جریان هواي یکنواخت با حداقل اغتشاش ها و بدون زاویه ایجاد کند و بر نتایج دستگاه‌های اندازه‌گیر تونل باد اثر نگذارد در این تحقیق به بررسی عددی اثر نشتی برکیفیت جریان، ضریب درگ و جدایش جریان از NACA 0012  پرداخته می‌شود. نشتی می‌تواند بر ضریب درگ اثر بگذارد و نتایج را تغییر دهد.

واژه‌هاي كليدي: سیم داغ – ایرفویل – ضریب درگ – حل عددی.

فهرست مطالب:

چکیده    1

فصل اول : کلیات تحقیق

1-1 مقدمه         2

1-2 نیروهای پسا و برآ       3

1-3 جدایی جریان و ریزش گردابه‌ها  6

1-4 بیان مسئله  7

فصل دوم : تحلیل جریان حول ایرفویل و بررسی اغتشاش در تونل باد و مروری بر کارهای گذشته   

2-1 مقدمه         9

2-2 جنبه‌های کیفی جریان لزج       10

2-3 کاربرد تونل باد            10

2-4 طبقه بندی انواع تونل باد         11

2-5 تجهيزات اوليه در تونل باد         11

2-6 کاهش اغتشاش در تونل باد     12

2-7 نظريه مدرن در مورد نوع تاثير توربولانس  13

2-8 نقش توربولانس تونل باد          15

2-9 اندازه‌گيری توربولانس  16

2-10 تاریخچه شبیه سازی واماندگی در هوابر و جریانهای جداشده        17

2-11 تاریخچه روش های عددی      19

2-12 کارهای انجام شده در ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﺠﺮﺑﻲ اﺛﺮات اﻏﺘﺸﺎﺷﺎت ﺟﺮﻳﺎن ورودي ﺑﺮ ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎي دﻧﺒﺎﻟﻪ ایرفویل NACA 0012           21

فصل سوم : تاریخچه دینامیک سیالات محاسباتی

3-1 دینامیک سیالات محاسباتی    23

3-1-1 روشهای تجربی و آزمایشگاهی          23

3-1-2 روشهای تئوری و تحلیلی      24

3-1-3 روشهای حل عددی و دینامیک سیالات محاسباتی        24

3-2  انواع شبکه ها و روش های حل CFD     25

3-2-1  مزایا و معایب روش های تفاضل محدود و حجم محدود    25

3-3  معتبرسازی نتایج CFD            26

3-3-1  انتخاب حل کننده و مدل فیزیکی مناسب         26

3-4 جریان آرام:    27

3-4-1 مرحله گذر جریان     27

3-4-2 جریان آشفته          28

3-5  نگاهی به معادلات ناویر استوکس در حالت تراکم ناپذیر     29

3-6  مدلسازی جریانات آشفته و مدل های آشفتگی  30

3-7 رابطه اساسی ادی- ویسکوزیتی بوزینسک         31

3-8-1 مدل های صفر معادله ای(مدل های طول اختلاطی)       32

3-8-2 مدل های یک معادله ای       33

3-8-3 مدل های دو معادله ای         34

3-8-3-1 معادلات انتقال در مدل k-ε قابل درک            35

3-8-3-2 محاسبه ویسکوزیته توربولانس در مدل  قابل درک k-ε 36

3-8-3-3  ارزیابی عملکرد   36

3-9 اندازه‌گیری نیرو در تونل باد        37

فصل چهارم : بررسی و تحلیل نتایج عددی جریان حول ایرفویل با حضور نشتی

4-1 مقدمه         41

4-2 مدل‌سازی جریان و اصول حاکم بر آن       41

4-3 انتخاب مدل آشفتگی  42

4-3-1 مدل کردن ویسکوزیته آشفتگی          43

4-3-2 مدل کردن تولید آشفتگی      43

4-3-3 مدل کردن اتلاف آشفتگی      44

4-4 تنظیمات حل فلوئنت   45

4-5 بررسی اندازه شبکه   46

4-6 بررسی میزان Y+ و مقایسه ضریب فشار            47

4-7 بررسی اثر نشتی تونل باد بر روی کانتور های سرعت        48

4-8 بررسی اثر نشتی تونل باد بر روی خطوط جریان    56

4-9  بررسی اثر نشتی تونل باد بر روی کانتور های فشار         61

4-10  بررسی اثر نشتی تونل باد بر روی کانتور های توربولانس 68

فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری

5-1 نتیجه گیری   76

منابع     77

علائم و نشانه ها 79

فهرست جداول

جدول (4-1) : تنظیمات فلوئنت47

فهرست اشکال

شکل (1-1) : نمایش نیروهای برا و پسا        4

شکل (1-2): در حالت a بر صفحه صرفاً نیروی برشی و در حالت b بر صفحه صرفاً نیروی فشاری       5

شکل (1-3) : نمایش جدایش جریان از سطح جسم    7

شکل (2-1) : نمایش محل جدایش  10

شکل (3-1) : رشد لایه مرزی بر روی یک صفحه تخت و رژیم های متفاوت مشاهده شده بر روی آن 28

شکل (3-2) : نیروی محرک، جابجایی و پخش موجود در معادله ممنتوم ناویر استوکس      30

شکل (3-3) : حجم کنترل اطراف ایرفویل در اتاق آزمون تونل باد  38

شکل (4-1) : نمودار همگرایی ضریب پسا     46

شکل (4-2) : شبکه‌بندی حول ایرفویل و شرایط مرزی  46

شکل (4-3) : شبکه‌بندی بی سازمان حول ایرفویل     47

شکل (4-4) : مقایسه اثر شبکه‌بندی در دو حالت، case1 102000 سلول و case2 353000 سلول    47

شکل (4-5) : نمودارY+ اطراف مدل  48

شکل (4-6) : مقایسه ضرایب فشار تجربی و عددی    48

شکل (4-7) : موقعیت قرارگیری نشتی در تونل باد      49

شکل (4-8) : موقعیت قرارگیری نشتی در تونل باد      49

شکل (4-9) : کانتور سرعت در زاویه حمله 0 درجه با نشتی و بدون نشتی         50

شکل (4-10) : کانتور سرعت در زاویه حمله 3 درجه با نشتی و بدون نشتی       50

شکل (4-11) : کانتور سرعت د زاویه حمله 3- درجه با نشتی و بدون نشتی       51

شکل (4-12) : کانتورسرعت در زاویه حمله 6 درجه با نشتی و بدون نشتی        51

شکل (4-13) : کانتور سرعت در زاویه حمله 6- درجه با نشتی و بدون نشتی      52

شکل (4-14) : کانتور سرعت در زاویه حمله 9 درجه با نشتی و بدون نشتی       52

شکل (4-15) : کانتور سرعت در زاویه حمله 9- درجه با نشتی و بدون نشتی      53

شکل (4-16) : کانتور سرعت در زاویه حمله 12 درجه با نشتی و بدون نشتی     53

شکل (4-17) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 0 با نشتی و بدون نشتی    54

شکل (4-18) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 3 با نشتی و بدون نشتی    54

شکل (4-19) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 3 - با نشتی و بدون نشتی  55

شکل (4-20) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 6 با نشتی و بدون نشتی    55

شکل (4-21) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 6- با نشتی و بدون نشتی   55

شکل (4-22) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 9 با نشتی و بدون نشتی    56

شکل (4-23) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 9- با نشتی و بدون نشتی   56

شکل (4-24) : پروفیل سرعت در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 12 با نشتی و بدون نشتی   56

شکل (4-25) : خط جریان در زاویه حمله 0درجه با نشتی و بدون نشتی 57

شکل (4-26) : خط جریان در زاویه حمله 3 درجه با نشتی و بدون نشتی            57

شکل (4-27) : خط جریان در زاویه حمله 3- درجه با نشتی و بدون نشتی          58

شکل (4-28) : خط جریان در زاویه حمله 6 درجه با نشتی و بدون نشتی            58

شکل (4-29) : خط جریان در زاویه حمله6- درجه با نشتی و بدون نشتی           59

شکل (4-30) : خط جریان در زاویه حمله 9 درجه با نشتی و بدون نشتی            59

شکل (4-31) : خط جریان در زاویه حمله 9- درجه با نشتی و بدون نشتی          60

شکل (4-32) : خط جریان در زاویه حمله 12 درجه با نشتی و بدون نشتی          60

شکل (4-33) : کانتور فشار در زاویه حمله0 با نشتی و بدون نشتی      61

شکل (4-34) : کانتور فشار در زاویه حمله 3 درجه با نشتی و بدون نشتی         62

شکل (4-35) : کانتور فشار در زاویه حمله 3- درجه با نشتی وبدون نشتی         62

شکل (4-36) : کانتور فشار در زاویه حمله 6 درجه بانشتی و بدون نشتی          63

شکل (4-37) : کانتور فشار در زاویه حمله 6- درجه بانشتی و بدون نشتی         63

شکل (4-38) : کانتور فشار در زاویه حمله 9 درجه با نشتی و بدون نشتی         64

شکل (4-39) : کانتور فشار در زاویه حمله 9- درجه با نشتی و بدون نشتی        64

شکل (4-40) : کانتور فشار در زاویه حمله 12 درجه با نشتی و بدون نشتی        65

شکل (4-41) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 0 در حالت با نشتی و بدون نشتی     65

شکل (4-42) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 3 در حالت با نشتی و بدون نشتی     66

شکل (4-43) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 3- در حالت با نشتی و بدون نشتی    66

شکل (4-44) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 6 در حالت با نشتی و بدون نشتی     66

شکل (4-45) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 6- در حالت با نشتی و بدون نشتی    67

شکل (4-46) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 9 در حالت با نشتی و بدون نشتی     67

شکل (4-47) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 9- در حالت با نشتی و بدون نشتی    67

شکل (4-48) : پروفیل فشار در مقطع عمودی در زاویه حمله 12 در حالت با نشتی و بدون نشتی    68

شکل (4-49) : کانتور توربولانت در زاویه  حمله 0 درجه با نشتی و بدون نشتی   68

شکل (4-50) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 3 درجه با نشتی و بدون نشتی    69

شکل (4-51) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 3- درجه با نشتی و بدون نشتی   69

شکل (4-52) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 6 درجه با نشتی و بدون نشتی    70

شکل (4-53) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 6- درجه با نشتی و بدون نشتی   70

شکل (4-54) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 9 درجه با نشتی و بدون نشتی    71

شکل (4-55) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 9- درجه با نشتی و بدون نشتی   71

شکل (4-56) : کانتور توربولانت در زاویه حمله 12 درجه با نشتی و بدون نشتی  72

شکل (4-57) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 0 با نشتی و بدون نشتی            72

شکل (4-58) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 3 با نشتی و بدون نشتی            73

شکل (4-59) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 3- با نشتی و بدون نشتی           73

شکل (4-60) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 6 با نشتی و بدون نشتی            73

شکل (4-61) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 6- با نشتی و بدون نشتی           74

شکل (4-62) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله9 با نشتی و بدون نشتی 74

شکل (4-63) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله9 - با نشتی و بدون نشتی           74

شکل (4-64) : پروفیل توربولانس در مقطع مختلف عمودی در زاویه حمله 12 با نشتی و بدون نشتی           75

شکل (4-65) : مقایسه کمی و کیفی نتایج عددی با نشتی و بدون نشتی         75