372 - بررسي تحريكي مانع دوبعدي مربعي بر عدد ناسلت، ميزان انتقال حرارت و متغیرهای آن - دانلود فایل
دانلود فایل بررسی تحریکی مانع دوبعدی مربعی بر عدد ناسلت, میزان انتقال حرارت و متغیرهای آن
دانلود فایل 372 - بررسي تحريكي مانع دوبعدي مربعي بر عدد ناسلت، ميزان انتقال حرارت و متغیرهای آن فرمت فایل: ورد Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات: 129
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: ديباچه
1-1- مقدمه
2-1-رفتار جريان روي موانع
4-1-تحريك لايه مرزي
5-1-تاريخچه مطالعات و تحقيقات انجام شده
7-1-هدف پروژه
فصل دوم: معادلات حاكم بر جريان
1-2-معادلات حاكم در جريان آرام
2-2-توصيف فرآيندهاي سيال و ساده سازي آن ها
3-2-مفهوم جريان آرام
4-2-نيروهاي برشي و فشاري
5-2- رابطه بين اصطكاك سيال و انتقال حرارت
6-2-مفهوم انفصال
7-2-طرح QUICK
8-2-انفصال معادلات حاكم
1-8-2-انفصال جمله وابسته به زمان
2-8-2- انفصال جملات جابه جايي
3-8-2-انفصال جملات پخش
4-8-2-ضرايب جبري معادله انفصال
9-2-شبكه جابه جا شده
10-2-الگوريتم سيمپل
فصل سوم: اجراي برنامه توسط نرم افزار Fluent
1-3- مقدمه
2-3-تولیدهندسه مسئله درنرم افزارGambit))
اجرای برنامهFluent) )
فصل چهارم: بررسي عملكرد برنامه و نتايج
4- مقدمه
1-4- بررسي نتايج حاصل از هندسه اول
1-1-4- بررسي توزيع عدد ناسلت موضعي در سطوح مختلف مانع مربعي
2-1-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت متوسط با افزايش عدد رنولدز روي سطوح مختلف مانع
3-1-4- بررسي متوسط عدد ناسلت روي كل سطح مانع مربعي
2-4- بررسي نتايج حاصله از هندسه دوم
1-2-4- بررسي كانتورهاي جريان
2-2-4- تأثير فاصله مانع از ديواره كانال بر عدد ناسلت
3-2-4- تأثير افزايش عدد رينولدز بر ناسلت ميانگين
4-2-4- تأثير مانع مربعي بر ضريب اصطكاك
3-4- بررسي نتايج حاصله از هندسه سوم
1-3-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت بر افزايش عدد رينولدز در نسبت هاي متغير
2-3-4- بررسي تغييرات عدد ناسلت متوسط بر حسب تغيير فاصله بين دو مانع
3-3-4- مقايسه ضريب درگ و برا براي موانع مربعي
4-3-4- تأثير افزايش فاصله موانع بر ضريب درگ
4-4- جمع بندي و نتايج
5-4- پیشنهادات و کار های آینده
6-4- فهرست مراجع
1-1- 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 مي يابد، ضخامت لايه مرزي به سرعت زياد مي شود. 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 مي شوند كه اين پديده را جدايش مي نامند. خطوط جريان مرزي در نقطه جدايش از مرز مربوطه جدا مي شوند و در پايين دست اين نقطه گراديان فشار معكوس باعث برگشت جريان در مجاورت جداره مي شود. ناحيه پايين دست خطوط جريان كه از مرز جدا مي شود موسوم به جريان برگشتي است. اثر جدايش، كاستن از مقدار خالص كاري است كه يك جزء سيال مي تواند بر سيال احاطه كننده خود با صرف نيروي جنبشي انجام دهد و در نهايت بازيافت فشار كامل نبوده و اتلافات (كشش) نيز افزايش مي يابد.
همان گونه كه مي دانيم نيروهاي كشش و برآ دو مولفه دارند نيروي كشش ناشي از شكل و نيروي كشش ناشي از اصطكاك پوسته اي 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
ماهيت هاي لايه هاي مرزي آرام- درهم نيز تأثير مهمي بر موقعيت نقطه جدايش دارند در لايه مرزي درهم كه انتقال اندازه حركت بزرگ تر است براي ايجاد جدايش بايد گراديان فشار معكوس بيشتر از لايه مرزي آرام باشد. به عنوان مثال رفتار جريان بر روي سيلندر استوانه اي در اعداد رينولدز بسيار كم جريان بدون آن كه از روي استوانه جدا شود و تشكيل گردابه دهد از روي آن عبور مي كند. در مقادير رينولدز پايين جدايش در لايه مرزي آرام اتفاق مي افتد و يك جفت گردابه به صورت متقارن در پشت مانع تشكيل مي شود. با افزايش عدد رينولدز رها شدن متناوب گردابه در پشت مانع به وجود مي آيد و خيابان گردابه اي ون كارمن در پشت استوانه شكل مي گيرد و سبب افزايش فشار منفي در پشت مانع مي شود. در عدد رينولدز زير بحراني فركانس رهايي گردابه ها مستقل از عدد رينولدز است. اين فركانس را با يك عدد بدون بعد به نام عدد اشتروهال نشان مي دهند2:
كه در آن f فركانس، d قطر استوانه و V سرعت جريان مي باشد. با افزايش عدد رينولدز لايه مرزي آشفته مي شود و جدايش در نقطه اي نزديك تر روي استوانه اتفاق مي افتد.
در اين پروژه هندسه اي كه مورد بررسي قرار گرفته مانع مربعي واقع در كانال مي باشد 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 مي باشد ولي مشكل اصلي در اين موارد محدوديت كاهش يا افزايش سطح است. در چنين مواردي راه حل مناسب ايجاد تغييرات در ضريب انتقال حرارت است. ضريب انتقال حرارت جابه جايي به خواص سيال و ويژگي هاي جريان سيال بستگي دارد. در خيلي از موارد نوع سيال قابل تغيير نيست و تنها عاملي كه مي تواند براي كنترل انتقال حرارت به كار رود ويژگي هاي سيال مي باشد. همان طور كه مي دانيم به علت وجود لزجت در كنار سطح جامد لايه مرزي تشكيل مي شود. اين لايه نقش يك لايه مقاوم در برابر انتقال حرارت را ايفا مي كند. با تغييراتي جريان درون لايه مرزي مي توان ضريب انتقال حرارت را تغيير داد.
روش هاي 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 مي شود. از جمله پارامترهاي مهم ديگري كه از تحريك لايه مرزي براي ايجاد تغييرات در آن بهره گيري مي شود، ضريب اصطكاك مي باشد.
اساس تحريك لايه مرزي بهره گيري از پديده هاي مختلف سيالاتي نظير نقطه سكون، گردابه جدايش لايه مرزي، ايجاد جت سيال درون لايه مرزي و ... مي باشد. با استفاده از اين پديده ها الگوي جريان درون لايه مرزي به هم خورده و ضخامت لايه مرزي تغيير مي كند. يك روش عمده براي ايجاد اين پديده ها استفاده از موانع خارجي درون لايه مرزي و يا ايجاد برجستگي ها و فرورفتگي ها بر روي خود سطح مي باشد. بسته به هندسه مورد استفاده مي توان يك يا تركيبي از اين پديده هاي سيالي را به وجود آورد. هر يك از اين پديده ها اثر خاصي بر ميزان ضريب انتقال حرارت، ضريب درگ مانع و هم چنين صفحه اي 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 مي باشد ضريب انتقال حرارت و يا ضريب درگ مانع و هم چنين صفحه اي كه مانع بر روي آن قرار گرفته تغيير داده شود.
در اين پروژه با قرارگيري يك مانع مربعي در فواصل مختلف از ديواره يك كانال، روند تغييرات عدد ناسلت، ضريب درگ، اصطكاك موضعي و ساير پارامترهاي مؤثر بررسي مي گردند. در ادامه تاريخچه اي از اين مطالعات آورده مي شود.