مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت دارای ۲۷۱ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

این پروژه توسط مرکز مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت۲ ارائه میگردد

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت :

مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت

مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت
فهرست مطالب

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه ۱

۱-۱ جدایش جریان …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۱

۱-۲ نحوه تشکیل و پخش گردابه ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۷

۱-۳ کاربرد جریان­بندها در مهندسی …………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۸

فصل دوم: مروری بر فعالیت­های فایلاتی گذشته ۲۱

۲-۱ مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ۲۱

۲-۲ هندسه یک سیلندری در جریان آرام …………………………………………………………………………………………………………… ۲۱

۲-۳ هندسه یک سیلندری در جریان مغشوش …………………………………………………………………………………………………. ۳۱

۲-۴ هندسه چند سیلندری در جریان آرام ………………………………………………………………………………………………………….. ۳۹

۲-۵ هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش ……………………………………………………………………………………………….. ۴۸

فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن ۵۹

۳-۱ طرح مسأله فعلی و جایگاه آن ………………………………………………………………………………………………………………………….. ۵۹

۳-۲ هندسه مسأله …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۲

۳-۳ معادلات حاکم در جریان آرام ………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۳

۳-۳-۱ میدان جریان سیال …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۶۳

۳-۳-۲ میدان دما و انتقال حرارت ………………………………………………………………………………………………………………………. ۶۷

۳-۴ معادلات حاکم در جریان مغشوش …………………………………………………………………………………………………………………… ۶۹

۳-۴-۱ میدان جریان سیال و دما ………………………………………………………………………………………………………………………. ۶۹

۳-۵ جمع­بندی معادلات ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۷۲

۳-۶ روش حل مسأله ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۷۴

۳-۷ شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها ……………………………………………………………………………………………………………………….. ۸۷

۳-۷-۱ مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ۸۷

۳-۷-۲ شرط مرزی ورودی …………………………………………………………………………………………………………………………………… ۸۷

۳-۷-۳ شرط مرزی خروجی ………………………………………………………………………………………………………………………………… ۸۹

۳-۷-۴ شرط مرزی دیوار ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۹۰

۳-۷-۵ شرط مرزی تقارن …………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۹۲

فصل چهارم: نتایج جریان آرام ۹۴

۴-۱ مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ۹۴

۴-۲ مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود ………………………………………… ۹۵

۴-۳ مطالعه شبکه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ۹۹

۴-۴ مطالعه نسبت انسداد ……………………………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۰۵

۴-۵ تحلیل نتایج رژیم جریان آرام …………………………………………………………………………………………………………………………. ۱۱۸

۴-۵-۱ تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5 …………………………………. 118

۴-۵-۲ تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف ………………………………………… ۱۳۸

۴-۵-۳ تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما ……………………………………………………………………………………….. ۱۴۷

فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش ۱۶۱

۵-۱ مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ۱۶۱

۵-۲ تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال ……………………………………………………………………………………………. ۱۶۲

۵-۳ تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت ……………………………………………………………………………………………………. ۱۷۸

جمع­بندی نتایج و ارائه پیشنهادات ۱۸۳

پیوستها

پیوست الف: متن کامل ارائه شده در دهمین کنفرانس دینامیک شاره­ها ۱۳۸۵ ………………… ۱۸۶

پیوست ب: متن کامل پذیرفته شده جهت ارائه در کنفرانسISME2007 ………………………… 197

پیوست ج: استخراج معادلات حاکم بر جریان و نحوه بی­بعد کردن آنها ………………………………………………. ۲۰۳

پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یک نقطه در شبکه غیر یکنواخت ………………. ۲۱۲

مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت
فهرست منابع ۲۱۵

مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت
فهرست جداول

عنوان صفحه

فصل اول: مقدمه ۱

فصل دوم: مروری بر فعالیت­های فایلاتی گذشته ۲۱

جدول ۲-۱ تأثیر فاصله پایین­دست سیلندر در رینولدز ۱۰۰ و نسبت انسداد ۷% ……………………………… ۲۲

جدول ۲-۲ مقایسه نتایج حاصل از استفاده از شرط مرزی خروجی مختلف …………………………………………..۲۴

جدول ۲-۳ مقایسه نتایج بدست آمده برای سیلندرهایی با نسبت منظرهای متفاوت ……………………….۳۴

فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن ۵۹

جدول ۳-۱ مقادیر بی­بعد ابعاد هندسی……………………………………………………………………………………………………………………… ۶۲

جدول ۳-۲ ترم­های مختلف معادلات بی بعد شده جاکم بر مسأله ………………………………………………………………..۷۳

فصل چهارم: نتایج جریان آرام ۹۴

جدول ۴-۱ مقایسه نتایج بدست آمده از شبکه­بندی­هایی متفاوت در نسبت انسداد۱۰% ………….. ۱۰۰

جدول ۴-۲ مقایسه نتایج بدست آمده از شبکه­بندی­هایی متفاوت در نسبت انسداد ۵% ……………. ۱۰۰

جدول ۴-۳ مقایسه نتایج بدست آمده پارامترهای جریان در نسبت انسدادهای مختلف …………….. ۱۰۶

جدول ۴-۴ مقایسه نتایج بدست آمده عدد نوسلت سیلندرها در نسبت انسدادهای مختلف ۱۰۷

جدول ۴-۵ مقادیر پارامترهای مختلف جریان در اعداد رینولدز متفاوت برای G=5 …………………… 134

جدول ۴-۶ پارامترهای مختلف محاسبه شده جریان در فواصل بین سیلندری مختلف ……………… ۱۴۳

جدول ۴-۷ مقادیر محاسبه شده عدد نوسلت سیلندرها در فواصل بین سیلندری مختلف ……….. ۱۵۳

فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش ۱۶۱

جدول ۵-۱ مقادیر عدد نوسلت وجوه مختلف سیلندرها در اعداد رینولدز متفاوت ………………………… ۱۸۲

==================================

مقدمه

۱-۱ جدایش جریان

محدوده مقادیر لزجت در سیالات مختلف بسیار وسیع است. مثلاً لزجت هوا در فشارها و درجه حرارت­های معمول، نسبتاً کوچک است. این مقدار کوچک لزجت در بعضی شرایط، نقش مهمی در توصیف رفتار جریان ایفا می­کند. یکی از اثرات مهم لزجت سیالات در تشکیل لایه­ مرزی[۱] است.

جریان سیالی که بر روی یک سطح صاف و ثابت حرکت می­کند را در نظر بگیرید. به تجربه ثابت شده است که سیال در تماس با سطح به آن می­­چسبد (شرط عدم لغزش[۲]). این پدیده باعث می­شود که حرکت سیال در یک لایه نزدیک به سطح کند شود و ناحیه­ای به ­نام لایه ­­­مرزی بوجود می­آید. در داخل لایه مرزی سرعت سیال از مقدار صفر در سطح به مقدار کامل خود افزایش می­یابد، که معادل سرعت جریان در خارج از این لایه است. بعبارت دیگر، در لایه ­مرزی سرعت افقی در امتداد عمود بر سطح تغییر می­کند، که این تغییرات در نزدیکی سطح بسیار شدید است. یک نمونه از توزیع سرعت در لایه مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم در شکل ۱-۱ نشان داده شده است.

شکل ۱-۱ نمایش توزیع سرعت در لایه ­مرزی تشکیل شده بر روی سطح یک جسم

لایه ­مرزی نزدیک یک صفحه تخت در جریان موازی با زاویه صفر نسبت به امتداد جسم، بعلت اینکه فشار استاتیکی در کل میدان جریان ثابت باقی می­ماند، نسبتاً ساده است. از آنجا که خارج از لایه­ مرزی سرعت ثابت باقی می­ماند و همچنین به خاطر اینکه در جریان بدون اصطکاک معادله برنولی معتبر است، فشار نیز ثابت باقی خواهد ماند. بنابراین فشار در امتداد لایه ­مرزی هم اندازه با فشار در خارج از لایه ­مرزی، ولی در فواصل مشابه است. بعلاوه در فاصله x مشخص از ابتدای صفحه، فرض می­شود که فشار در امتداد ضخامت لایه ­مرزی ثابت باقی می­ماند. این اتفاق بطور مشابه برای هر جسمی با شکل دلخواه، زمانی که فشار خارج لایه ­مرزی در امتداد طول جسم تغییر کند نیز رخ می­دهد. بعبارتی می­توان گفت فشار خارجی بر لایه­ مرزی اثر می­گذارد. بنابراین برای حالتی که جریان عبوری از یک صفحه تخت داریم، فشار در سرتاسر لایه ­مرزی ثابت باقی می­ماند.

دو اثر بسیار مهم در جریان سیال، اثرات اینرسی و لزجت است. رابطه بین این دو اثر با یکدیگر مشخص کننده نوع جریان است. این رابطه بصورت پارامتر بدون بعد Re یا عدد رینولدز که برابر با اندازه نسبت نیروهای اینرسی به لزجتی است، تعریف می­شود. نسبت نیروی اینرسی به نیروی لزجت برای یک المان سیال با بعد سطح، به وسیله رابطه زیر که همان عدد رینولدز است تعریف می­شود: (۱-۱)

بنابراین وقتی عدد رینولدز بزرگ است، اثرات اینرسی حاکم می­شود و زمانی که کوچک است، اثرات لزجت قوی­تر است. شایان ذکر است که مفهوم عدد رینولدز در رابطه با مرزها که بر جریان اثر می­گذارد، یک کمیت موضعی است، بعبارتی انتخاب­­های مختلف طول مشخصه L در محاسبه عدد رینولدز، منجر به مقادیر مختلفی برای این پارامتر خواهد شد. بنابراین جریان بر روی یک جسم ممکن است که محدوده وسیعی از اعداد رینولدز را شامل شود که بستگی به محلی دارد که مطالعه بر روی آن انجام می­شود. بنابراین در بحث جریانی که از روی یک جسم عبور می­کند، معمولاً طول مشخصه L بگونه­ای انتخاب می­شود که نمایانگر یک بعد کلی از جسم باشد.

---

[۱]. Boundary Layer

[۲]. No-Slip Condition

…

فصل دوم

مروری بر فعالیت­های فایلاتی گذشته

۲-۱ مقدمه

در فصل گذشته مفاهیم مقدماتی از قبیل جدایش جریان، نحوه تشکیل گردابه و پخش آن بررسی شد. در این فصل مطالعه­ای گذرا بر فعالیت­های فایلاتی آزمایشگاهی و عددی انجام شده در ارتباط با مفاهیم مورد نظر و همچنین در راستای اهداف فایل حاضر انجام شده است. بدین منظور در بخش­های جداگانه به مطالعه و بررسی فعالیت­های فایلاتی سایر محققین و ارائه دستآوردهای مهم آنها پرداخته خواهد شد. ضمناً بخش­های مختلف، بر اساس هندسه مسأله و رژیم جریان (آرام یا مغشوش بودن جریان) تقسیم­بندی شده است.

۲-۲ هندسه یک سیلندری در جریان آرام

سوهانکار و همکاران [۵] حل عددی جریان ناپایای دوبعدی حول یک سیلندر مربعی با زاویه حمله صفر در محدوده اعداد Re=45-250 را انجام داده­اند. آنها نشان دادند در اعداد رینولدز بزرگ­تر از ۵۰، گردابه­های نامتقارن[۱] با فرکانس پخش مشخصی از جسم جدا شده و در ناحیه پشت جسم پخش می­شوند. آنها در فایل خود با استفاده از یک کد حجم محدود غیرقابل­تراکم مبتنی بر الگوریتم سیمپل­سی[۲] و شبکه جابجا نشده، به شبیه­سازی مسأله پرداخته و با بکارگیری روش کوئیک[۳] مرتبه سه و روش ون لیر[۴] مرتبه دو، ترم جابجایی را شبیه­سازی عددی کردند. همچنین در آنجا گسسته­سازی ترم زمانی بصورت ضمنی و با اعمال روش کرانک- نیکلسون انجام شده است.

از جمله مطالعات انجام شده در مرجع [۵]، بررسی تأثیر محل مرز جریان ورودی، خروجی و نسبت انسداد[۵] بر ویژگی­های جریان در عدد Re=100، همچنین تعیین ضرایب برآ، پسا و فشار است. تأثیر نسبت انسداد در عدد Re=100 بطور کیفی بعنوان اثر افزایش در سرعت جریان ورودی بیان شده است. در نسبت انسداد ۵%، آنها مشاهده نمودند که پخش گردابه از سیلندرها در محدوده اعداد رینولدز ۵۰ تا ۵۵ آغاز می­شود. مقدار دقیق آغاز پخش گردابه با آنالیز پایداری عددی انجام شده توسط کلکار و پاتانکار[۶] [۶] برابر با مقدار ۵۳ گزارش شده است. در مرجع [۵] نشان داده شده است که نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد. در همین مرجع پیشنهاداتی برای ابعاد دامنه محاسبات، توزیع شبکه، گام زمانی و ابعاد شبکه در نزدیکی جسم در Re=100 ارائه شده است. بخشی از نتایج این فایل در جدول ۲-۱ آمده است.

---

[۱]. Von-karman Vortex Street

۱ . سیمپل سازگار (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations)

[۳]. Quick

[۴]. Van Leer

۴ . نسبت انسداد یا همان Blockage Ratio برابر با نسبت ارتفاع میله به ارتفاع میدان حل است.

[۶]. Kelkar and Patankar