دانشگاه صنعت آب و برق(شهید عباسپور) دانشکده مکانیک و انرژی پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک- تبدیل ...

۳-۲-۱- مدلسازی زیردریایی درنرم افزارSolid Work 55
۳-۲-۲-      مش زنی مدل درنرم افزارGambit 58
۳-۲-۳-      شبیه سازی جریان درنرم افزارFluent 62
۳-۲-۴-      تکرارمراحل فوق برای رسیدن به بهینه ترین دماغه ممکن ۶۴
فصل ۴-  فصل چهارم ۶۶
۴-۱-     نتایج وبررسی ۶۷
فهرست اشکال
شکل ۱. مدلکردنرفتارجریاندررینولدزهایمتفاوتدرپشتیکسیلندر ۱۹
شکل ۲. ضخانتلایهمرزیدردوسمتیکصفحهمثلثی ۲۲
شکل ۳. افزایشضخامتلایهمرزیبرروییکصفحهیتخت ۲۲
شکل ۴. بدنهیمدلزیردریاییبهنامSTANDARD DREAR 29
شکل ۵. تصویرسه بعدی ازمحیط مش خورده ۶۰
شکل ۶. تصویردوبعدی ازدماغه جسم ۶۰
شکل ۷.تصویردوبعدی ازانتهای جسم ۶۱
شکل ۸. شرایط مرزی ۶۱
شکل ۹. توزیع فشار ۶۳
شکل ۱۰. توزیع سرعت ۶۳
شکل ۱۱. ترسیمی ساده ازنحوه تغییرات n 64
شکل ۱۲. تمامی دماغه های مختلف راکه دراین پایان نامه مدل شده است رانشان میدهد. ۶۵
شکل ۱۳. نقطه ای فرضی که نشان دهنده ی شروع شدن جریان توربولانسی است. ۷۰
شکل ۱۴. توزیع فشاربرروی سطح جسم درحالت پایه ۷۱
شکل ۱۵. توزیع سرعت برروی سطح جسم درحالت پایه ۷۲
شکل ۱۶. تغییرات تنش برشی برروی سطح جسم درحالت پایه ۷۲
شکل ۱۷. تغییرات ضریب درگ برروی سطح جسم درحالت پایه ۷۳
شکل ۱۸. توزیع سرعت برروی جسم درحالت بهینه ضریب درگ ۷۳
شکل ۱۹. توزیع فشاراستاتیکی برروی جسم درحالت بهینه ضریب درگ ۷۴
شکل ۲۰. تغییرات تنش برشی برروی بدنه درحالت بهینه ۷۴
شکل ۲۱. تغییرات ضریب فشاربرروی جسم درحالت بهینه ۷۵
شکل ۲۲. توزیع سرعت برای حالتn=1 75
شکل ۲۳.توزیع ترم توربولانس جنبشی درجریانn=1/5 76
شکل ۲۴. توزیع ترم توربولانس جنبشی درجریانn=3 76
شکل ۲۵. توزیع ترم سینتیک توربولانس درجریانn=2/5 77
شکل ۲۶. توزیع ترم سینتیک توربولانس درجریانn=1/75 77
شکل ۲۷. توزیع ترم سینتیک توربولانس درجریانn=2/125 78
فهرست جداول
 
جدول ۱. وابستگی جواب به تعداد مش ۵۹
جدول ۲. ضرایب درگ بدست آمده از روش های متفاوت در و . ( ) ۶۹
جدول ۳. تغییرات ضریب درگ بر اساس مقادیر مختلف n که دماغه های مختلف را ایجاد میکند. ۶۹
جدول ۴. مقادیر مختلف درگ برای مقادیر متفاوت n 70
جدول ۵. مقدار ضریب درگ محاسبه شده بر روی جسم مورد نظر با بهره گرفتن از مدلهای توربولانسی متفاوت در عدد رینولدز ۷۱
 
نمادها
CDضریب درگ
Cp ضریب فشار

D قطر جسم
Df درگ اصطکاکی پوسته
Dpدرگ فشاری
Dωترم پخش

مطلب دیگر :

بانک مقالات و پایان نامه ها

F نیروهایی که به بدنه وارد می­شوند
تولید انرژی سینتیک توربولانسی به سبب گرادیان سرعت متوسطه
ترم تولید
K انرژی جنبشی
L </stron
g>طول جسم
pفشار استاتیکی
p∞ فشار جریان آزاد
Re عدد رینولدز
فاصله از محور سطح جسم
ترم منبع
ترم منبع تعریف شده توسط کاربر
سرعت اصطکاکی
سرعت جریان آزاد
سرعت­های شعاعی و محوری
xمختصات محوری و شعاعی
پراکندگی ترم­های توربولانسیK و
ترم بی بعد شده برای فاصله از بده جسم
εترم اتلاف
ωترم پراکندگی ویژه
νویسکوزیته سینماتیکی
Гk ضریب پخش موثرK
Гω ضریب پخش موثر
ضخامت جا به جایی
سرعت بدون بعد
سرعت متوسطه
فرکانس ریزش گردابه
Qفشار دینامیکی

چکیده
یکی از راه های کاهش مصرف انرژی برای وسایل زیر آبی، کاهش درگ وارده بر این وسایل است. دماغه اجسام زیر آبی یکی از مهم­ترین قسمت­های این اجسام در برخورد با شاره­ها است. با بهینه سازی این قسمت می­توان درگ را از طریق کنترل بر لایه مرزی سیال، با کاهش آشفتگی جریان و حتی جلوگیری از تشکیل جریان توربولانسی در لایه مرزی، کاهش داد. در این پایان نامه برای رسیدن به بهترین دماغه ممکن سعی بر آن شده از فرمولی ریاضی استفاده شو
د، تا تمامی منحنی­های ممکن را پوشش دهد و از بین این منحنی­ها بهترین منحنی انتخاب شود که دارای کمترین درگ است. سپس درگ بدست آمده از حالت بهینه با مدلی که از آزمایشگاه در دست است، مقایسه کرده و به نتایج جالبی در این زمینه می­رسیم. در این بررسی شبیه سازی بر پایه­ علم مکانیک سیالات محاسباتی برای مدلی با زاویه صفر درجه در که دارای سرعت است، انجام شده است. برای شبیه سازی جریان توربولانسی از مدل توربولانسی SST K-ω استفاده شده است. که در پایان مقایسه­ای نیز با مدل­های مختلف توربولانسی انجام گرفته و مقدار درگ بدست آمده با هم مقایسه شده است. لازم بذکر است که در این بهینه سازی تاثیرات پره­ها که در قسمت دم این وسایل وجود دارند و برای ایجاد نیروی رانش هستند، دیده نشده است.
کلمات کلیدی: اجسام متقارن، مدل توربولانس، ضریب درگ، دینامیک سیالات محاسباتی

فصل ۱-            فصل اول

مقدمه

۱-۱-         مقدمه

جریان سیال نقش مهمی در صنایع پیرامون ما همچون توربوماشین­ها، سیستم­های هیدرودینامیکی ، صنایع هوا و فضا، صنایع نفت و گاز و بسیاری موارد دیگر ایفا می کند. از آن جا که در اکثر صنایع و سیستم ها، رژیم جریان به صورت آشفته است، بنابراین این نوع جریان از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد. دلیل اهمیت آن این است که جریان آشفته نقش مهمی در انتقال اندازه حرکت ( ممنتوم)، انتقال حرارت و جرم، تلفات انرژی و اصطکاک در سیستم های سیالات دارد. بنابراین به منظور طراحی بهینه و مطلوب سیستم های سیالات در صنایع مختلف ، نیاز است تا جریان های آشفته را شناخته و کمیتهای آن را مشخص نمود. تعیین این کمیتها توسط روش های عددی و تجربی انجام می پذیرد.
در روش های عددی با بهره گرفتن از شبیه سازی و حل معادله های حاکم بر جریان سیال نظیر معادله های پیوستگی، اندازه حرکت و انرژی ، کمیتهای جریان را در شرایط مختلف به دست آورده و با توجه به نتایج به دست آمده، سیستم های مورد نظر طراحی ویا بهینه می شوند . در روش های تجربی با بهره گرفتن از تجهیزاتی نظیر تونل باد، تونل آب و . مدل را در شرایط آزمایش قرار داده و با بهره گرفتن از دستگاه های اندازه گیری ، کمیتهای مختلف جریان سیال اندازه گیری شده در نتیجه می توان پدیده های فیزیکی را درک و سیستم های سیالاتی را طراحی و بهینه نمود. دو روش فوق دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشند که پژوهشگران و طراحان باید از مزایای این دو روش به نحو مطلوبی استفاده  نمایند .
در روش های تجربی نیاز به مدل، تجهیزات آزمایش و دستگاه های اندازه گیری است و معمولاً پرهزینه تر از روش های عددی است. با توجه به مشکلات اندازه گیری برخی از کمیتهای جریان سیال و یا جریانهای ناپایا در زمانهای بسیار کوتاه، نظیر بررسی جریان اطراف یک جسم آیرودینامیکی از لحظه صفر تا زمان شکل گیری لایه مرزی، استفاده از روش های تجربی بسیار پیچیده و مشکل است. در روش های عددی، معادله های حاکم بر جریان سیال از روش های مختلف حل می شوند. در این روشها با توجه به ساده سازی معادله­های حاکم بر جریان سیال، خطای ناشی از مدل آشفتگی و یا تأثیر شرایط مرزی، امکان خطا درنتایج به دست آمده وجود دارد، که بهتر است صحت نتایج حاصله با نتایج حاصل از روش های تجربی مقایسه و کدهای نوشته شده را اصلاح نمود. در حال حاضر با توجه به هزینه های پژوهش بهتر است ازدو روش عددی و تجربی به طور مکمل، استفاده نمود[۱].

۱-۲-        کمیتهای مهم جریان سیال

برای بررسی جریان سیال و نحوه تأثیر آن بر محیط و کنترل رفتار آن، نیاز به اندازه گیری کمیتهای جریان سیال است. برای مثال در مهندسی سازه برای تعیین نحوه بارگذاری حاصل از نیروی باد و یا شناخت جریان هوا در اطراف سازه هایی نظیر ساختمانها، پلها استادیومها و نیاز به مشخص نمودن توزیع فشار، توزیع سرعت، طیف اغتشاشهای جریان هوا و