دانلود پایان نامه هندسه جريان حول اجسام با سطح مقطع دايره اي و مربعي

101 صفحه

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…………………………………………………………………………………

1-1- 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….

-1-هدف پروژه

بر اساس مباحثي كه در فصول آينده آورده شده است هدف از انجام اين پروژه، بررسي تحريكي مانع دوبعدي مربعي بر عدد ناسلت، ميزان انتقال حرارت ،ضرايب درگ وبراوضريب اصطكاك،تاثير تغييرات فاصله مانع از ديواره كانال بر ميزان انتقال حرارت و هم‌‌چنين اثر تغييرات عدد رينولدز بر اين ضرايب‌ مي‌باشد.

با توجه به نوع پديده و عدد رينولدز جريان معادلات جريان در شكل ناپايدار و لزج غيرقابل….

-2-طرح QUICK

طرح درون‌يابي بالادست مرتبه دوم سرعت جابه‌جايي (QUICK)، از يك درونيابي درجه دوم تعديل شده بالادست سه نقطه‌اي براي مقادير سطح سلول استفاده مي‌كند. مقدار  روي سطح از يك تابع درجه دوم گذرنده از دو گروه همسايه سطح و يك گره در سمت بالا به دست مي‌آيد.

شكل (1-2) اساس اين طرح را براي به دست آوردن  هنگامي كه  مثبت (به سمت راست) است…

4-8-2-ضرايب جبري معادله انفصال

معادله حاكم ديفرانسيلي (34-2) را به صورت زير منفصل مي‌كنيم:

-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=l_u)، فاصله پایین دست کانال(m024/0l_d= ) وارتفاع کانال (0727/0=H) ثابت درنظرگرفته شده است.

مطابق هندسه میدان حل بصورت دوصفحه موازی درنظر گرفته شده است, وشرایط مرزی بالا وپائین هردودراینجا دیوار(wall) درنظرگرفته شده است.

بایدتوجه داشت که هندسه تولیدی باید این قابلیت را داشته باشد که مش بندی صورت گرفته ازجهات مختلف به سمت دیواره ها ومانع ریزتر شود. بعدازتولیدهندسه های بسیاروکسب….

1-4- بررسي نتايج حاصله از هندسه اول:

1-1-4 بررسي توزيع عدد ناسلت موضعي درسطوح مختلف مانع مربعي:

همان گونه كه قبلا” ذكركرديد شكل (1-4) هندسه جريان مورد بررسي را نشان مي دهد. نظر به اينكه محاسبات موجود براي اعداد رينولدز بزرگتر از 100 صورت گرفته و اين عدد رينولدز بيشتر از مقدار بحراني است، لذا جريان مورد بررسي در اين محدوده اعداد رينولدز غير دائمي است ]5و13[.

دربررسي انتقال حرارت ازاستوانه مربعي شكل پارامترمهم عدد ناسلت است كه نشان دهنده ضريب انتقال حرارت جابجايي بصورت بدون بعد است. عدد ناسلت از رابطه 1-4 بدست مي آيد:….

-2-4-تاثیرافزایش عددرینولدزبرناسلت متوسط

درادامه بررسی ها مقدارناسلت متوسط را دررینولدزهای مختلف (Re=100  وRe=500 وRe=1000 )با توجه به فاصله قرارگیری مانع ازصفحات کانال محاسبه نمودیم.درهررینولدزسه حالت قرارگیری مانع موردبررسی قرارگرفت که نهایتا” نتایج را برحسب افزایش رینولدزدرنمودارهای 27-4 و28-4 و29-4 نمایش دادیم.چنانچه مشاهده می شود،باافزایش رینولدزناسلت متوسط نیزافزایش می یابد…..

-3-4-مقايسه ضرايب درگ وبرابراي موانع مربعي:

درشكل45-4 توزيع لحظه اي ضريب درگ هردوسيلندردرعددرينولدز100وβ=3 نشان داده شده اسن. به علت نوسانات ناشي ازسيلندربالا دست ،نواسانات ضريب درگ پايين دست بيشترازبالا دست است. درحاليكه متوسط ضريب درگ براي سيلندربالا دست بيشترازپايين دست است درواقع سيلندرپايين دست درناحيه گردابه اي سيلندربالا دست واقع مي شودلذااختلاف فشاردوطرف سيلندرزيادنيست ولي درسيلندربالا دست،بعلت تشكيل ناحيه سكون درجلوي…

فهرست مراجع

]1[  مكانيك سيالات-استريتر،وايلي،ترجمه مهندس ملك زاده،مهندس كاشاني حصار،نشرعلوم دانشگاهي-1371

[2] Schlicting,H. Gersten,K,. “Boundry layer theory”,8^th Edition,springerverlag Berlin Heidl berg,2000

[3] k.M.kelkar.S.V .patankar,”numerical perdiction of vortex shedding behind a square cylinder”,Inter.j.Numerical Methods for fluids.14,pp 327-341.1997

[4] k.suzuki,H.suzuki,”Unsteady heat transfer in a channel obstructed by an immersed body”,Ann .Rev.Heat Transfer,5,pp,174-206,1994.

[5] Turki ,S.,Abbassi,H.,”Two Dimensional Fluid Flow and Heat Transfer in a Channel with A Built in Square Cylinder”,Int.J.Thermal sciences,42,PP.1105-1113.2003.

[6] A.ortega ,J.L.rosales”A numerical investigation Of the convective heat transfer in unsteady laminar flow in a channel “,Vol.1,Heisphere,Newyork,2000.

[7] battacharyya S. , M aiti D.k. ,”Shear flow past a square cylinder near a wall” , Indian in statute of Technology- kharagpur,2004.

[8] R.L.Roy and R.T.Tatsutani ” Numerical simulation of laminar and turbulent flows around a square cylinder “Int .J.Methods Fluids,Vol.15,pp.999-1012,2004.

]9[ دكتركهرم، علي فرهبد”تحريك لايه مرزي توسط تركيبي ازجت وويك واثرآن برضريب انتقال حرارت ازصفحه”، پايان نامه كارشناسي ارشد،دانشگاه فردوسي مشهد، تابستان 1382

]10[ دكتر كهرم،خاكپور”اثرتحريك لايه مرزي توسط سيلندرمربعي برضريب انتقال حرار ت وضريب اصطكاك جريان ناپايدارروي صفحه تخت”و پايان نامه كارشناسي ارشد،دانشگاه فردوسي مشهد، 1384

[11] Tatsutani,R.,Devarakonda,R.”Unsteady flow and heat transfer for cylinder pairs in a channel .”Int.J.heat mass transfer,Vol.36,pp.311-3328-1993.

[12] Valencia .A.,”Unsteady flow and heat transfer in a channel with a Built in tandem of rectangular cylinders ” heat and mass transfer ,Vol.33.pp.465-470,1998.

[13] okajima,A.,”Strouhal Number of rectangular cylinders,”J.Fluid Mech.123,pp,379-398,1982

]14[انتقال حرارت-هولمن،ترجمه مهندس ملك زاده،مهندس كاشاني حصار-انتشارات نما،1377 .

]15[ محاسبات عددي –كامپيوتري انتقال حرارت وحركت سيالات ،پتنكار.س،مترجم دكترمحمد مقيمان-انتشارات دانشگاه فردوسي مشهد،1381.

]16[ دكتركهرم،خداداد زاده “اثرنسبت ابعادي يك مقطع مستطيلي برعدداشتروهال وتاثيرآن درتحريك لايه مرزي روي يك صفحه تخت”، پايان نامه كارشناسي ارشد، دانشگاه فردوسي مشهد،بهار1385.

[17]N.Djilai’,Forced laminar convection in An Array of stacked plates.

Numerical heat transfer,Part A,25 pp 393-108,1994.

[18] Chia-hung,L.,and jerry M,”observations of Hysteresis in Flow around two square cylinders in a Tandem arrangement.”J.Wind Eng.Int.Aerodyn.,Vol.92,pp.1019-1050,2002.