دانلود پایان نامه طراحي بدنه ايرشيپ‌ها و زير دريائي‌ها

110 صفحه WORD

 فهرست مطالب 

فهرست علائم

فهرست جداول

فهرست اشكال

چكيده

فصل اول

مقدمه و مطالعات پيشين

1-1 مقدمه و مروري بر تحقيقات گذشته

1-1-1 مدل آيروديناميكي

فصل دوم

معادلات حاكم و روش حل عددي

2-1 مقدمه

2-2 محاسبات لايه مرزي

2-2-1 محاسبات لايه مرزي آرام

   2-2-2 محاسبات ناحيه گذرا

   2-2-3 محاسبات لايه مرزي درهم

   2-2-4 روش محاسبه درگ

   2-2-5 معيار جدايش

فصل سوم

الگوريتم و برنامه به همراه ورودي و خروجي های برنامه

3-1 روند محاسبه درگ

3-2 الگوريتم محاسبات لايه مرزي آرام

3-3 الگوريتم محاسبات ناحيه گذرا

3-4 الگوريتم محاسبات لايه مرزي درهم و ضريب درگ

3-5 برنامه كامپيوتري به زبان فرترن

3-6 ورودی و خروجی های برنامه برای پروفیل های بدنه شماره 1 تا 7

3-6-1 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1

3-6-2 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1

3-6-3 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2

3-6-4 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2

3-6-5 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3

3-6-6 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3

3-6-7  ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4

3-6-8 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4

3-6-9  ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5

3-6-10  خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5

3-6-11 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 6

3-6-12 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 7

3-6-13 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 6و7

فصل چهارم

ارائه نتايج و بحث و مقايسه

 4-1 مقدمه

4-2 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 1

4-3 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 2

4-4 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 3

4-5 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 4

4-6 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 5

4-7 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 6و7

4-8 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 1

4-9 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 2

4-10 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 3

4-11 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 4

4-12 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 5

4-13 مقايسه ضريب درگ

فصل پنجم

نتيجه گيري و پيشنهادات

5-1 نتيجه گيري

5-2 پيشنهاداتي براي تحقيقات آينده

فهرست مراجع

خلاصه فایل

-1 مقدمه و مروري بر تحقيقات گذشته

در طراحي بدنه ايرشيپ‌ها و زير دريائي‌ها نكات زيادي مورد توجه قرار مي‌گيرد كه مهمترين آنها قدرت جلوبرندگي است كه به مقدار زيادي بستگي به درگ اصطكاكي روي بدنه  ايرشيپ دارد و 3/2 درگ كل را شامل مي‌شود. كاهش كوچكي در اين درگ باعث صرفه جويي قابل توجهي در سوخت مي‌شود و يا مي‌تواند باعث افزايش ظرفيت حمل و ابعاد ايرشيپ شود.

اولين بهينه سازي عددي شكل، توسط  پارسنز [1] انجام شده است. روش محاسبه در قالب يك پنل كد[2] مي‌باشد  كه با يك  روش لايه مرزي كوپل شده است. زدان [3] يك توزيع محوري از چشمه و چاه را براي نشان دادن ميدان جريان اطراف يك جسم معرفي  مي‌كند. قدرت (شدت) به صورت خطي روي  هر المان طول توزيع مي‌شود.

در روند محاسباتي آيروديناميكي ابتدا يك بدنه دوار با ماكزيمم قطر ثابت و نسبت فايننس [4]  ثابت تعريف مي‌شود.پروفيل بدنه و توزيع سرعت  جريان غير لزج توسط روشهاي غير مستقيم حل جريان پتانسيل بدست مي‌آيد. پروفيل اين بدنه بايد  به گونه‌اي باشد كه در جريان يكنواخت موازي با  محور بدنه، لايه مرزي دچار جدايش نشود.

با اين قيد، درگ توسط تغيير در شكل پروفيل بدنه كاهش مي‌يابد. محدوديت در عدم جدايش لايه مرزي باعث حذف درگ  فشاري مي‌شود و درگ كلي منحصر به نيروهاي ويسكوز در لايه مرزي مي‌شود. لايه مرزي به سه ناحيه آرام گذرا [5]  و درهم تقسيم مي‌شود. براي محاسبه لايه مرزي آرام از  متد توويتس[6]  استفاده شده كه  بر اساس رابطۀ مومنتوم مي‌باشد.

ناحيه گذرا در محاسبات به صورت  يك نقطه در نظر گرفته مي‌شود كه در آن ضريب شكل به طور ناگهاني از آخرين مقدار در ناحيه آرام به اولين مقدار  در ناحيه درهم تغيير مي‌كند. از آنجا كه محل گذر به عواملي مانند: زبري سطحي، سر و صدا، لرزش و غيره بستگي دارد كه كنترل آنها مشكل است در بيشتر تحقيقات اين ناحيه را به  صورت دلخواه بين سه تا ده درصد طول بدنه در نظر مي‌گيرند.

محاسبات لايه مرزي مغشوش بر اساس يك روش ساده انتگرالي معادله مومنتوم بنا شده است، كه توسط شينبروك [7]  و سامنر [8]  براي جريان با تقارن محوري بدست آمده است. از آنجا كه لايه مرزي مجاز به جدايش نيست درگ از نقصان مومنتوم در انتهاي لايه مرزي  محاسبه مي‌شود.

حل اين مسأله در ساخت اژدرها، زير دريائي‌ها و ايرشيپ‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بعضي از اين گونه‌ها پروفيل بدنه را به صورت يك يا دو چند

3-2 الگوریتم محاسبات لايه مرزي آرام:

• برنامه براي لايه مرزي آرام روي اجسام با تقارن محوري رابطه انتگرالي زيررا با روش ذوزنقه براي به دست آوردن حل مي‌كند:

با استفاده از روش انتگرال گيري ذوزنقه رابطه فوق به صورت زير تبديل مي‌شود

• مقدار اوليه در نقطه سكون (0=)از رابطه زير و با استفاده از فرمول مشتق به صورت تفاضل مركزي به دست مي‌آيد:
• هر بار كه محاسبه مي‌شود رابطه زير مقداري براي λ را توليد مي‌كند:
• رابطه زيربراي محاسبه بكار مي‌رود:
• انتگرال گيري در سه مرحله روي محور بدنه انجام مي‌شود كه هر مرحله يك درصد طول بدنه را شامل مي‌شود با فرض اينكه قطعات بدنه مستقيم هستند از رابطه زير استفاده مي‌گردد:

3-3 الگوریتم محاسبات ناحیه گذرا

پروسه محاسبات براي   و   قبل از لايه…

-6 ورودي‌ها و خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل‌هاي 1بدنه شماره1 تا 7

ورودي‌هاي برنامه، كه از برنامه مربوط به حل جريان پتانسيل و در قالب پايان نامه كارشناسي ارشد رضا حسن  بدست آمده‌اند كه شامل پروفيل بدنه به صورت دو مولفه شعاع و طول  بدنه بر حسب سانتي متروسرعت روي لبه لايه مرزي  سرعت جريان آزاد هر دو بر حسب سانتيمتر بر ثانيه و ويسكوزيته هوا ، در دماي 25 درجه سانتی گراد وطول كلي بدنه وشعاع ماكزيمم بدنه  هر دو بر حسب سانتيمتر مي‌باشد.اين ورودي‌ها در قالب فايل‌هاي ورودي  UESTAR براي سرعت بدون بعد روي لبه لايه مرزي(كه با تقسيم بر سرعت جريان آزاد بدون بعد شده است)و فايل XSTAR براي طول بدون بعد بدنه و همچنين فايلRSTAR،براي شعاع بدون بعد بدنه(كه هر دو با تقسيم بر طول كلي بدنه بدست مي‌آيند).ساير مقادير ورودي به صورت دستي در ابتداي برنامه وارد مي‌شوندوقابل تغييراند.

خروجی های اصلی برنامه درناحیه آرام شامل ضریب شکل  وضخامت مومنتوم  می باشد که درروند محاسبات درگ استفاده نمی شوند وفقط به عنوان نقطه ابتدایی ناحیه گذرا مورد استفاده قرارمیگیرند. درناحیه گذرا که به صورت یک…

فصل پنجم

1- 5 نتيجه گيري

• براي بهينه سازي شكل پروفيل بدنه ايرشيپ‌ها نيازمند روش مناسب و ويژه‌اي براي حل لايه مرزي مي‌باشيم كه در ضمن داشتن دقت در محاسبه از سرعت بالا و محاسبات كامپيوتري كمتري برخوردار باشد.
• به دليل شكل خاص اير شيپ كه يك شكل آيروديناميكي و با تقارن محوري مي‌باشد بايد از روشهاي خاص لايه مرزي استفاده گردد كه اثرات شعاع انحناع متقاطع  در آنها لحاظ شده باشد.
• لايه مرزي به سه قسمت آرام، گذرا و در هم تقسيم مي‌گردد و هر قسمت با روابط خاص خود به صورت جداگانه محاسبه مي‌شود و درنهايت درگ در انتهاي شكل و توسط فرمول يانگ محاسبه مي‌گردد.
• جهت بهينه سازي شكل از پروفيلهايي كه منجر به جدايش و در نتيجه افزايش قابل ملاحظه درگ مي‌شوند صرف نظر مي‌گردد.
• خطاي موجود در اين روش ناشي از رشد بيش از حد لايه مرزي است كه در بيست درصد انتهايي طول ايرشيپ رخ مي‌دهدودر مقابل حجم محاسباتي كم اين روش و به عنوان يك معيار مقايسه قابل قبول ميباشد.

2-5 پيشنهادات

چون هدف بهينه سازي شكل ميباشد و حجم محاسبات در هر نسل توليد شكل پروفيل زياد ميباشد لذا شايد لازم باشد كه ده هزار تكرار داشته باشيم واگر قرار باشد هر كدام را با روشهاي  حل كنيم حجم محاسبات بسيار زياد مي‌شود.بنابراين از روش ساده انتگرالي با خطاهاي موجوددر انتهاي پروفيل كه حدود بيست درصد طول را شامل مي‌شودو جوابهاي قابل قبولي..