لایه مرزی و نیروی پسا و برآ در جریان سیال اطراف جسم و روش های کاهش نیروی پسا – مکانیک

مشخصات فایل

مقطع:کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی:مهندسی مکانیک
نوع ارائه:سمینار
تعداد صفحات:153
قالب بندی:word قابل ویرایش

نحوه خرید

لایه مرزی و نیروی پسا و برآ در جریان سیال اطراف جسم و روش های کاهش نیروی پسا – 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

۱ چکیده
۲ مقدمه
۳ فصل اول : شناخت لایه مرزی در جریان اطراف اجسام
۴ ۱ -۱ تاریخچه
۸ ۱ -۲ مفهوم لایه مرزی
۹ ۱ -۳ عدد رینولدز
۱۰ ۱ -۴ مفهوم جریان های آرام (لایه ای) و درهم
۱۴ ۱ -۵ انواع ضخامت های لایه مرزی
۱۴ ۱ -۵-۱ ضخامت لایه مرزی ( δ )
۱۴ ۱ -۵ -۲ ضخامت جابجایی ( ∗ )
۱۵ ۱ -۵-۳ ضخامت ممنتوم ( )
۱۶ ۱ -۵-۴ ضخامت انرژی ( )
۱۶ ۱ -۵-۵ خلاصه روابط برای صفحه ای با زاویه حمله صفر
۱۷ ۱ -۶ معادلات لایه مرزی
۱۸ ۱ -۷ نمونه از حل معادلات لایه مرزی (جریان بلازیوس)
۱۹ ۱ -۷-۱ روش دقیق
۲۱ ۱ -۷-۲ روش تقریبی (معادله انتگرال ممنتوم فون کارمن)
۲۳ ۱ -۸ انتقال در جریان روی صفحه
۲۶ ۱ -۹ استفاده از روش انتگرال ممنتوم در جریان درهم روی صفحه
۲۸ ۱ -۱۰ پدیده جدایی لایه های مرزی
فصل دوم : بررسی نیروهای وارد بر جسم از طرف جریان سیال اطراف جسم ۳۱
۲ -۱ اثرات جریان سیال بر روی اجسام (نیروی لیفت و درگ) ۳۲
۲ -۲ نیروی لیفت و نیروی درگ ۳۴
۲ -۳ بررسی ضرایب بدون بعد حاصل از نیروی کل وارد شده بر روی یک ۳۶
جسم از طرف سیال
۲ -۴ نیروی لیفت تولید شده توسط دوران جسم(لیفت بواسطه سیرکولاسیون) ۴۰
۲ -۵ بررسی دقیق جریان اطراف استوانه با سیرکولاسیون (ترکیب جریان ۴۱
اطراف استوانه و یک ورتکس منفی)
۲ -۶ آیروفویل و هیدروفویل ۴۷
۲ -۶-۱ حالات شرط کاتا ۴۸
۲ -۷ جریان پتانسیل اطراف یک ایروفویل که مشابه جریان حقیقی باشد ۴۹
۲ -۸ برخی اصطلاحات مربوط به آئروفویل ها ۵۰
۲ -۹ آیروفویل های متقارن و نامتقارن ۵۱
۲ -۱۰ توزیع فشار و گشتاور پیچشی ۵۳
۵۵ (Pitching moment) گشتاور پیچشی ۱۱- ۲
۵۷ (Aerodynamic center or AC)مرکز آیرودینامیک ۱۲- ۲ 
۵۷ (Center of pressure or CP)مرکز فشار ۱۳- ۲ 
۲ -۱۴ بازدارندگی یا استال( Stall ) 59
۲ -۱۵ برآ افزاها (Flaps) 62
۲ -۱۶ کاربرد شکاف ها (Slots) در لبه حمله و تیغه های لبه حمله(Slats) 65
۲ -۱۷ اثرات محدود بودن بال ۶۶
۲ -۱۸ ضریب منظر یا نسبت منظری(Aspect ratio) 67
۲ -۱۹ درگ یا پسا و انواع آن ۶۹
۲ -۲۰ پسای اصطکاکی یا پسای اصطکاک پوسته ایSkin friction Drag 70
۷۱ (Pressure Drag) پسای فشاری ۲۱- ۲
۲ -۲۲ صفحه تحت زاویه α ۷۲
۲ -۲۳ تأثیر انتقال از جریان آرام به درهم در لایه مرزی بر پسا ۷۳
۲ -۲۴ تأثیر زبری بر پسا ۷۴
۷۶ ( Induced Drag ) پسای القایی۲۵- ۲
۲ -۲۵ -۱ برخی روابط مربوط به پسای القایی ۷۹
۲ -۲۶ پسای کل هواپیما ۸۰
۸۲ (Profile drag)و پروفیل درگ (Form drag) درگ شکل ۲۷- ۲
۸۲ ( Wave drag ) پسای موج ۲۸- ۲
۸۴ (Wave- making drag)پسای موج سازی ۲۹- ۲
۸۵ (Spray drag) پسای اسپری ۳۰- ۲
۸۶ (Interference drag) پسای تداخل ۳۱-۲
۸۶ (Drag between pairs of bodies)درگ میان جفتی از اجسام ۳۲- ۲
۸۷ فصل سوم : روشهای کاهش پسا
۳ -۱ بیان اهمیت کاهش نیروی پسا ۸۸
۳ -۲ روش های کاهش درگ اصطکاکی و فشاری ۸۹
۳ -۲-۱ کنترل لایه مرزی ۸۹
۹۲ (Streamlining)خط جریانی کردن ۲-۲- ۳
۹۴ ۳ -۲-۳ پوششهای کاهش دهنده نیروی پسا
۹۵ ۳ -۲-۳-۱ پوششهای کاهش دهنده نیروی اصطکاک ( ) جهت استفاده در شناورها
۳ -۲-۴ کاهش نیروی پسا توسط میکرو حباب ها ۹۷
۳ -۲-۵ کاهش نیروی پسا با استفاده از پدیده سوپرکاویتاسیون ۱۰۱
۳ -۲-۶ کاهش نیروی پسا با استفاده از گرمایش سطح مجاور لایه مرزی ۱۰۶
۳-۲-۷ کاهش نیروی پسا با استفاده از ریبلت ها (Riblets)ص ۱۱۳
۳ -۳ کاهش پسای القایی ۱۱۵
۳-۳-۱ بال های بیضی شکل ۱۱۵
۳-۳-۲ صفحه کوچک ( بالچه ) در انتهای بال ۱۱۶
۳-۳-۳ اثر زمین ۱۱۶
۳-۴ کاهش پسای موج ۱۱۸
۳-۴-۱ کاهش درگ موج در هواپیماها ۱۱۸
۱۲۰ (Vortex generator) تولید کننده گردابه ۲-۴-۳
۳-۵ کاهش پسای موج سازی ۱۲۱
فصل چهارم : نتیجه گیری و پیشنهاد ۱۲۳
۱۲۴ نتیجه گیری
۱۲۵ پیشنهادات
منابع و ماخذ ۱۲۶
۱۲۶ فهرست منابع فارسی
۱۲۶ فهرست منابع لاتین
۱۲۷ سایت های اطلاع رسانی

چکیده:
در اواخر قرن نوزدهم، مکانیک سیالات به دو شاخه مجزا تقسیم شده بود که هیچ وجه مشترکی نداشتند . در یک سو علم “هیدرودینامیک تئوری” وجود داشت که از معادلات حرکت اولر بدست آمده بود که تا حد بالایی از تکامل پیشرفت کرده بود. اما این شاخه از لحاظ عملی کاربرد اندکی داشته است، چون نتایج حاصل از آن که روابط کلاسیک هیدرودینامیک را سبب می شدند به روشنی با تجربیات روزانه در تضاد بودند. در جبهه مقابل، مهندسان که با مسائل عملی مکانیک سیالات در تماس بودند شاخه دیگر مکانیک سیالات یعنی “هیدرولیک” را بوجود آوردند.
این بخش بر دامنه وسیعی از آزمایشات استوار بود و در مدل ها و اهداف از هیدرودینامیک فاصله زیادی گرفت. این موفقیت بزرگ پراندل در اوایل قرن بیستم بود که این دو شاخه واگرای مکانیک سیالات را به هم متصل کرد. پراندل نشان داد که جریان عبور کننده از روی یک جسم را می توان به دو قسمت تقسیم کرد. یک لایه بسیار نازک که به جسم متصل است ( لایه مرزی ) و در آن لزجت دارای اهمیت است، و بقیه جریان که در آن می توان از لزجت صرفنظر کرد..
یکی از مهمترین کاربردهای تئوری لایه مرزی، محاسبه نیروی پسا بر روی اجسام مختلف، نظیر یک صفحه مسطح با زاویه حمله صفر، یک کشتی، بال یک هواپیما، بدنه هواپیما یا پره های یک توربین می باشد. پروسه ای که در آن یک بال، مقدار ماکزیمم نیروی برآ را خواهد داشت که در این حالت احتمال جدایی جریان نیز وجود دارد نیز تنها با به کارگیری تئوری لایه مرزی قابل بررسی است.
در این سمینار، در ابتدا برخی از مفاهیم مربوط به لایه مرزی تشریح گردیده است و پس از آن به بررسی نیروهای وارد بر اجسام در حین عبور سیال از اطراف آنها، یعنی نیروی برآ و نیروی پسا پرداخته شده است و درآخر به دلیل اهمیت کاهش پسا، برخی از روش های کاهش پسا ارائه شده اند .
کلمات کلیدی:
لایه مرزی، عدد رینولدز، جریان آرام و درهم، انتقال جریان، جدایی لایه مرزی، نیروی برآ، ضریب برآ، سیرکولاسیون، آیروفویل، نیروی پسا، ضریب پسا، پسای اصطکاکی، پسای فشاری ، پسای القایی، پسای تداخلی، پسای شکلی، پسای موج، پسای اسپری، پسای موج سازی، کاهش پسا

مقدمه:
نیروی برآ را می توان با کاربرد آن در صنایع هوایی بهتر درک کرد. ویژگی بارز هواپیما در مقایسه با سایر وسایل نقلیه، توانایی پرواز آن در هوا می باشد که نیروی مخالف این عمل نیروی جاذبه می باشد. نیروی جاذبه بر تمام اجسامی که بر روی سطح زمین یا نزدیک آن قرار گرفته باشند اثر می کند، اما هنگامی که جسمی می خواهد از زمین بلند شود، نمود بیشتری می یابد. بنابراین برای آنکه جسمی به هوا بلند شود، باید نیرویی برابر یا بزرگتر از وزن آن در جهت مخالف به آن وارد شود که این نیرو نیروی برا نام دارد. برای آنکه هواپیما در حالت افقی به پرواز ادامه دهد، بایستی نیرویی برآیی برابر وزن آن توسط بال های آن تولید شود. که در این سیمنار در مورد آن توضیح داده شده است.
نیروی پسای وارد بر اجسام یا نیروی مقاوم را نیز زمانی می توان بهتر درک کرد که به این مسئله توجه کنیم که مساله کاهش نیروی مقاوم در برابر حرکت اجسام داخل یک سیال، و درنتیجه، امکان دستیابی به سرعت های بالاتر و نیز کاهش مصرف سوخت، یا منابع مورد نیازانرژی برای حرکت جسم، از دیر باز مورد توجه دانشمندان ومحققان بوده است. از سوی دیگرکاهش نیروی مقاوم یا درگ، علاوه بر موارد فوق، امکان طی مسافتهای بیشتر به ازای دفعاتکمتر سوخت گیری ، میزان آلودگی کمتر محیط، همچنین بالا رفتن عمر کارکرد تجهیزات را بهدنبال دارد. امروزه این زمینه تحقیقاتی که در کاهش سوخت، افزایش سرعت متحرک و پاکیزگیمحیط زیست موثر است، رو به گسترش می باشد
بطور مثال برای اجسام شناور می توان گفت که ، مقاومت در مقابل حرکت اجسام شناوربه شکل های مختلفی وجود دارد و دسته بندی می شود ،لیکن در یک سیال تراکم ناپذیر نظیرآب مقاومت سیال در برابر حرکت عبارت است از مقاومت موج سازی، اصطکاک پوسته ای ومقاومت فشاری .
برای اجسام پرنده نیز می توان گفت که مزایای کاهش نیروی پسا در اجسام پرنده آشکار است . کاهش نیروی پسا در تمام پارامترهای عملکرد ، مثل ماکزیمم سرعت ، شتاب گیری سریع تر، کمتر کردن فاصله برخاست و میزان سوخت مصرفی مؤثر می باشد.

نتیجه گیری
در فصل اول، ابتدا تاریخچه ای از تلاش های صورت گرفته در زمینه سیالات و لایه مرزی ارائه شد و پس از آن به بررسی مفهوم لایه مرزی و برخی پارامتراها و مفاهیم مهم و تأثیر گذار در رفتار لایه مرزی از جمله عدد رینولز، جریان آرام و درهم، انتقال جریان از آرام به درهم، جدایش جریان و . . . پرداختیم. که در این میان، حل معادلات لایه مرزی برای یک حالت ساده یعنی صفحه تخت را نیز بررسی کردیم.
در فصل دوم، نیروهای وارد بر اجسام (نیروهای پسا و برآ) در اثر حرکت سیال اطراف آنها را بررسی کردیم و ضرایب بدون بعدی که برای محاسبه این نیرو ها به کار می روند را ارائه نمودیم و بعد از آن، چگونگی تولید نیروی برآ و اجسامی که برای تولید نیروی برآ مناسب هستند یعنی آیروفویل ها و هیدروفویل ها و برخی مفاهیم مربوط به آیروفویل ها، به عنوان مثال پدیده استال یا واماندگی ، اثرات دهانه بال و . . . را تشریح کردیم . پس از پایان مطالب مربوط به برآ به بیان انواع پسا یعنی پسای اصطکاکی، پسای فشاری ، پسای القایی، پسای تداخلی، پسای شکلی، پسای موج، پسای اسپری، پسای موج سازی و مکانیزم های ایجاد آنها و برخی عوامل مؤثر در افزایش یا کاهش آنها از جمله محل رخ دادن جدایش و . . . پرداختیم.
در فصل سوم هم سعی شد که به طور کلی، شناخته شده ترین روش های کاهش انواع پسا و ساز وکار این روش ها مانند کنترل لایه مرزی، خط جریانی کردن، استفاده از پوشش های سطح، تزریق میکرو حبابها، استفاده از ریبلت ها و . . . بیان شوند.
در آخر باید بیان کنیم که با توجه به اهمیت بسیار زیاد کاهش پسا و تاثیر آن بر بسیاری از جنبه های زندگی امروز بشر از نظر اقتصادی، زیست محیطی و . . . ، در تمام دنیا همچنان تلاش های فراوانی برای کشف روش های جدید کاهش پسا و کارآمد تر کردن روش های موجود در حال انجام می باشد و زمینه های زیادی برای انجام تحقیقات راجع به این موضوع وجود دارد.

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