بررسی تاثیرات مکش و دمش در لایه های مرزی آرام و درهم – مکانیک

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:سمینار
تعداد صفحات:74
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

بررسی تاثیرات مکش و دمش در لایه های مرزی آرام و درهم – مکانیک

شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

چکیده

فهرست مطالب

چکیده ۹
مقدمه ۱۱
بخش ۱- کنترل لایه مرزی در جریان آرام ۱۳
الف- روشهای کنترل لایه مرزی ۱۳
۱- حرکت جداره جامد ۱۴
۲- شتاب لایه مرزی(دمش) ۱۵
۳- مکش ۱۷
۴- تزریق یک گاز متفاوت(لایه های مرزی دوگانه) ۱۸
۵- جلوگیری از رسیدن به حالت جریان درهم، بوسیله تهیه اشکال
مناسب (ایرفویلهای لایه ای) ۱۸
۶- خنک سازی جداره ۱۹
ب- مکش لایه مرزی ۱۹
۱- نتایج نظری ۱۹
۱٫۱- معادلات اساسی ۱۹
۲٫۱- راه حلهای دقیق ۲۱
عنوان صفحه
۳٫۱- راه حلهای تقریبی ۳۲
۲- نتایج تجربی در مورد مکش ۳۶
۱٫۲- افزایش در لـیـفــت ۳۷
۲٫۲- کاهش در دراگ ۳۹
ج- تزریق یک گاز متفاوت (لایه های مرزی دوگانه) ۴۲
۱- نتایج نظری ۴۲
۱٫۱- معادلات اساسی ۴۲
۲٫۱- راه حلهای دقیق ۴۵
۳٫۱- راه حلهای تقریبی ۴۶
۲- نتایج تجربی ۴۶
بخش ۲- اثر مکش بر حالت گذرا در یک لایه مرزی ۴۸
بخش ۳- لایه های مرزی درهم با مکش و تزریق ۵۵
نتیجه گیری ۵۸
فهرست منابع و ماخذ ۶۰

چکیده
مقاله حاضر، همانگونه که از عنوان آن پیداست، تحقیقی در حوزه تاثیرات پدیده های مکش و دمش در لایه های مرزی دارای حالات آرام و درهم است. تئوریهای موجود در حیطه لایه مرزی، دارای محدوده ای بس وسیع است و به جرات، میتوان گفت که بیشتر نتایج موجود، از کارهای پراندتل و همکاران وی در دو دهه نخست قرن بیستم، در حیطه دانش دینامیک سیالات بدست آمده است. آنچه در پی می آید، نگاهی است به موضوع فوق، و تلاشی است در جهت درک بهتر آنچه در دهه های اخیر در جریان آزمایشها و تجربیات متعدد در لایه های مرزی (بوجود آمده در سیالات جریان یافته حول اجسام جامد) به عنوان نتایج قابل قبول ثبت گردیده اند. از اینرو، میتوان این دانش را بشدت وابسته به تحقیقات تجربی دانست که بسیاری از تقریبهای بکار رفته، در مسیر درک قوانین حاکم بر سیالات دارای حالات دینامیکی متعدد، کار را برای بررسی وقایع موجود در دنیای واقع، کاربردی تر نموده است.
بحث خود را در طی چهار بخش دنبال خواهیم کرد:
در بخش نخست، در مسیر جریانـهای آرام، روند کنتـرل لایه مـرزی مورد بررسی قرار گرفته است. در اینجا، در ابتدا روشهای کنترل لایه مرزی را مورد بررسی قرار خواهیم داد که شامل حرکت جداره جامد، شتاب لایه مرزی (پدیده دمش)، پدیده مکش، لایه های مرزی دوگانه که توسط تزریق یک گاز متفاوت بدست می آید، کاربرد روش تهیه شکلهای مناسب یا ایرفویلهای لایه ای برای جلوگیری از رسیدن به حالت جریان درهم، و نیز کاربرد روش خنک سازی دیواره در کنترل لایه مرزی است. سپس، پدیده مکش را در لایه مرزی، از دیدگاه نظری بررسی خواهیم نمود که خود شامل بررسی معادلات اساسی بکار رفته در مورد این پدیده و همچنین بررسی راه حلهای کامل و تقریبی برای حل مسائلی از این دست میباشد. آنگاه نگاهی خواهیم انداخت به نتایج تجربی در مورد پدیده مکش، شامل افزایش در لیفت و کاهش در دراگ. پس از بررسی مراحل فوق، حالت لایه مرزی دوگانه شامل تزریق یک گاز متفاوت را مطالعه خواهیم نمود. در این قسمت نیز در ابتدا به نتایج نظری بدست آمده شامل معادلات اساسی و راه حلهای کامل و تقریبی موجود و سپس به نتایج تجربی بدست آمده نظر خواهیم انداخت.
در بخش دوم، اثر مکش را بر حالت جریان گذرا در یک لایه مرزی مورد بررسی، تشریح خواهیم کرد. در اینجا تلاشهای بکار رفته برای جلوگیری از تبدیل جریان سیال به حالت درهم بررسی خواهد شد.
بخش سوم، لایه های مرزی بوجود آمده در حالت درهم را تحت اثرات مکش و تزریق بررسی خواهد کرد. در اینجا، آرایش بهینه برای ناحیه مکش، و نیز کاربرد تزریق یک گاز سبک با سرعت بالا برای افزایش حداکثر بالابری بررسی شده است.
در تمامی موارد بررسی شده، هیچگونه بررسی تئوریهای آماری در حالات جریان درهم انجام نگرفته است، زیرا آنگونه که از مراجع اصلی بر می آید، اینگونه تئوریها در عمل کمک چندانی به روند حل مسائل اصلی برای جامعه مهندسین نکرده اند.

مقدمه
تئوری لایه مرزی، کاربرد خود را بیشتر در محاسبه دراگ پوسته ای به نمایش میگذارد که بر روی یک جسم متحرک درون یک مایع اثر می گذارد. به عنوان چند مثال، میتوان به پدیده دراگ آزمایش شده توسط یک صفحه مسطح در زاویه برخورد صفر، پدیده دراگ درون یک کشتی، یا بال یک هواپیما، و یا درون تیغه های یک توربین اشاره نمود. جریان لایه مرزی، دارای رفتارهای ویژه ای است که تحت شرایط خاص، جریان در همسایگی بسیار نزدیک به جسم جامد در جهت مخالف ادامه می یابد، که باعث جدائی لایه مرزی از بدنه جسم میشود. این پدیده، معمولا همراه با شکل دهی به جریانهای گردابی کوچک در همسایگی بدنه جسم جامد است. بنابراین، توزیع فشار تغییر می یابد و بطور قابل توجهی با توزیع فشار در حالتی که اصطکاک وجود ندارد، متفاوت است. این انحراف از حالت ایده آل در توزیع فشار، باعث ایجاد حالت دراگ میشود، و محاسبه آن توسط تئوری لایه مرزی قابل انجام است.
تئوری لایه مرزی پاسخهای مناسبی برای سوال زیر بدست آورده است: جسم جامد باید دارای چه شکلی باشد تا حالت جدائی رخ ندهد؟ پدیده جدائی میتواند همچنین در یک جریان داخلی موجود در یک کانال رخ دهد و تنها محدود به جریانهای خارجی سیال عبوری از روی یک جسم جامد نمی شود. همچنین مسائل مربوط به انتقال گرما بین یک جسم جامد و سیالی که در اطراف آن در جریان است، در حیطه تئوری لایه مرزی، و قوانین حاکم بر پدیده های مکش و دمش و دراگ، قابل بررسی است.
در ابتدا، تئوری لایه مرزی برای بررسی حالت جریان آرام در یک سیال تراکم ناپذیر توسعه یافت. در این حالت، فرضیه پدیده شناسی برای تنش برشی، از قبل به شکل قانون استوکس وجود دارد. این قانون آنچنان مورد آزمایش، بررسی و توسعه قرار گرفت که اکنون میتوان مسائل وابسته به جریانهای آرام را بطور کامل از طریق این قانون و توسعه های آن بررسی و حل نمود. بعدها این قانون آنچنان توسعه یافت که بتواند حالات جریانهای درهم با لایه های مرزی تراکم ناپذیر را نیز در بر گیرد، که اینگونه مسائل، از دیدگاه کاربردی دارای اهمیت بیشتری هستند. تئوری طول اختلاط پراندتل در سال ۱۹۲۵ به همراه آزمایشات متعدی که انجام گرفت، پیشرفت بزرگی در حل مسائل وابسته به جریانهای درهم در تئوری لایه مرزی بوجود آورد. در زمانهای بعد، تمرکز آزمایشها و تحقیقات در لایه مرزی، بیشتر بر روی جریانهای تراکم پذیر بوده است، که بخش بزرگی از انگیـزه موجود در پشت این تحقیقات، نیاز برای دست یابی به سرعتهای بسیار بالا در هواپیماهای مافوق صوت، و در سیستمهای موشکی، و ماهواره ها بوده است. بعلاوه، در لایه های مرزی سرعتی فوق، مسئله ایجاد لایه مرزی گرمائی و اثرات شدید آن بر انتقال گرمای بین جسم جامد و سیال در حال جریان اطراف آن، مطرح است. در سرعتهای بالای اعداد ماخ، سطح بدنه جسم جامد دارای دمای فوق العاده بالایی می گردد که بعلت وجود اثر گرمای اصطکاکی(حصار گرمائی) میباشد.
پدیده گذار از حالت جریان آرام به جریان درهم، که پایه اساسی دانش دینامیک سیالات می باشد، ابتدا توسط رینولدز در قرن نوزده بررسی شد، و پراندتل در قرن بیستم در طی تجربیات معروف خود بر روی سطوح کره ای، نشان داد که جریان در یک لایه مرزی میتواند آرام یا درهم باشد، و مسئله جدائی و محاسبه دراگ، تحت کنترل این حالت گذار است. تئوری پایداری، که در ابتدا توسط تولمین بنا نهاده شد، و بعدها مورد آزمایش و تایید قرار گرفت، قادر به بیان قوانین حاکم بر اثر تعدادی از پارامترها بر روی حالت گذار میباشد. این پارامترها شامل گرادیان فشار، پدیده مکش، عدد ماخ، و انتقال گرما است. این تئوری دارای کاربردهای بسیاری در طراحی ایرفویلهای دارای دراگ کم( ایرفویلهای لایه ای آرام) است.

نتیجه گیری
از آنچه گفته شد، میتوان نتایج زیر را برداشت نمود:
۱- با توجه به اینکه اغلب مطلوب است که از پدیده جدائی جلوگیری گردد، لذا بایستی به نوعی لایه مرزی را تحت کنترل خود در آوریم. از این رو روشهای زیر جهت کنترل جریان در لایه مرزی مورد استفاده قرار می گیرند: حرکت جداره جامد، شتاب لایه مرزی(دمش) مکش تزریق یک گاز متفاوت(لایه های مرزی دوگانه)  جلوگیری از رسیدن به حالت جریان درهم، بوسیله تهیه اشکال مناسب (ایرفویلهای لایه ای) خنک سازی جداره
۲- هدف از دمش در ناحیه مرزی، استفاده از انرژی اضافی برای ذراتی از سیال که از حرکت باز مانده اند می باشد.
۳- هدف از مکش، حذف ذرات سیال آهسته شده از لایه مرزی است که می تواند باعث جدائی شود.
۴- هر چه عبارت ۲u /∂y2 ∂ منفی تر شود، لایه مرزی پایدارتر بوده و بهتر میتواند در برابر جدائی مقامت کند.
۵- مکش در لایه مرزی باعث افزایش در نیروی لیفت کاهش نیروی دراگ کاهش ضریب اصطکاک پوسته ای افزایش ضریب انتقال حرارت جابجائی می شود.
۶- شدت مکش، آرایش، و گستردگی شکافها، و شکل شکافها، و میزان دبی مکش شده، مستقیما در لایه مرزی تاثیر دارد.
۷- مکش باعث کاهش ضخامت لایه مرزی می شود، از طرفی لایه مرزی نازک تمایل کمتری به جریان درهم دارد.
۸- مکش یک پروفیل سرعت آرام ایجاد می کند مه محدوده وسیع تری از پایداری را شامل می شود.
۹- در حالت وجود مکش، تنش برشی در جداره مستقل از ویسکوزیته می باشد.
۱۰- مکش بهینه، مکشی است که در آن می توان با کمترین مکش سیال، بتوان جریان سیال را لایه ای نگه داشت.

نحوه خرید

دانلود رایگان فایل
شما میتوانید تنها با یک کلید به راحتی فایل مورد نظر را دریافت کنید. 🙂

برای دسترسی به این فایل ابتدا باید اشتراک خریداری کنید. برای خرید اشتراک بر روی لینک زیر کلیک کنید.

ارتقاء عضویت

در صورت بروز هر گونه مشکل در روند خرید اینترنتی، بخش پشتیبانی کاربران آماده پاسخگویی به مشکلات و سوالات شما می باشد

راهنمای سایت

برخلاف سایت های دیگر که فایل ها را به صورت تکی می فروشند روال سایت ما این است که شما با عضویت در سایت ما میتوانید از تمام فایل های موجود استفاده کنید.

تمام مطالب سایت فقط برای اعضای سایت رایگان است.

نحوه عضویت در سایت

آخرین مطالب

مطالب مرتبط