مشخصات این فایل
عنوان: مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 42
این مقاله درمورد مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل می خوانید :
فصل اول- تعاریف مفاهیم به کار رفته در این گزارش
ضریب درگ: نیروی درگ یا مقاوم وارد شده بر جسم برابر است با مجموع درگ فشاری یا شکلی و درگ اصطکاکی یا پوسته ای
(1-1)
(2-2)
نیروی درگ پوسته ای یا اصطکاکی: نیروی درگ اصطکاکی به علت وجود تنش روی سطح حاصل می‌گردد و نیرویی است که توسط سیال بر روی جامداتی که در مسیر جریان قرار می گیرند اعمال می‌شود. انتقال ممنتوم عمود بر سطح ناشی از این نیرو است که موازی با مسیر جریان بر سطح وارد می‌شود.
نیروی درگ شکلی: هر گاه سیال به موازات سطح جریان نداشته باشد به طوری که جهت عبور از جسم جامد ناگزیر به تغییر مسیر گردد (مانند کره) علاوه بر نیروی درگ اصطکاکی نیروی درگ فشاری هم حاصل خواهد شد.
درگ فشاری از اختلاف فشار زیاد در ناحیه ی سکون جلوی جسم و ناحیه کم فشار در قسمت جدا شده پشت جسم در حالتی که دنباله تشکیل شود، ناشی می‌شود. در حالی که درگ اصطکاکی به علت وجود تنش برشی روی سطح ایجاد می‌گردد. سهم هر کدام از دو نوع درگ در نیروی درگ کل، به شکل جسم و به خصوص ضخامت آن وابسته است. به طوری که هرگاه ضخامت جسم صفر باشد یعنی یک صفحه مسطح داشته باشیم، درگ فشاری صفر است و درگ کل برابر است با درگ اصطکاکی.
ضریب درگ از تقسیم زیر به دست می‌آید.
(1-3)
که A سطح جسم عمود بر جهت جریان است.
نیروی لیفت: نیروی لیفت، مولفه عمود بر جریان نیروی وارد شده از طرف سیال بر جسم است. با توجه به تعریف نیروی لیفت، ضریب لیفت را می‌توان به شکل زیر نوشت:
(1-4)
ضریب لیفت تابعی از عدد رینولند و زاویه حمله است یعنی
(1-5)
توجه داشته باشید که زاویه حمله، زاویه بین وترایرفویل وا متداد جریان آزاد سیال است.
استال: با افزایش زاویه حمله، ضریف لیفت در یک زاویه حمله، کاهش و ضریب درگ همچنان افزایش می یابد. به این پدیده استال و به زاویه حمله ای که این پدیده در آن رخ می‌دهد زاویه استال گویند.
جدایی جریان:
اگر فشار در جهت جریان افزایش یابد یعنی ،گویم گرادیان فشار معکوس یا نامطلوب است و اگر فشار در جهت جریان کاهش یابد یعنی گوئیم گرادیان فشار مطلوب است.
در صورتی که فشار در طول صفحه افزایش پیدا کند نیروی مقاوم در برابر حرکت سیال در داخل لایه مرزی علاوه بر نیروی اصطکاکی، شامل نیروی فشار هم خواهد بود. بنابراین سرعت سیال کاهش می یابد. در صورتی که تغییرات فشار زیاد باشد، کاهش ممنتوم هم شدید بوده و ممکن است به صفر برسد و منفی هم بشود که در این حالت، لایه مرزی از مرز جدا شده، جریان سیال معکوس می‌شود که این ناحیه را ناحیه ی جدایی و نقطه شروع این ناحیه را نقطه جدایی جریان می نامیم. ناحیه پایین دست خط جریان جدا شده از مرز را دنباله می نامیم در نقطه جدایی جریان، تغییرات سرعت در جهت عمود بر سطح صفحه صفر است یعنی:
در اثر پدیده جدایش، درگ افزایش یافته و نیروی لیفت کاهش می یابد که به هیچ وجه حالت مطلوب نیست، لذا بایستی تا حد امکان از ایجاد جدایی جریان ممانعت بعمل آورد.
نمایی از جدایی جریان روی یک ایرفویل را در شکل (1-1) می بینید.
شکل 1-1 نمایی از جدایی جریان بر روی یک ایرفویل
فصل دوم: روش های حل معادلات توربولانس
در این مقال، به بررسی مدل های مختلف حل معادلات توربولانس بر پایه ی روش می‌پردازیم.
این روش شامل مدل های استاندارد ، RNG و مدل هوشمند می‌باشد.
هر سه مدل دارای فرم های یکسان هستند که شامل معادلات می‌باشند.
تفاوت های عمده میان این سه مدل به شرح زیر است:
نحوه محاسبه لزجت مغشوش
اعداد پرانتل مغشوش که پخش اغتشاشی را کنترل می‌کنند.
ترم های تولید یا اتلاف در معادله
معادلات حامل، روش های محاسبه از جهت مغشوش و همچنین ثابت های مدل برای هر یک از این مدل‌ها ارائه گردیده است. ویژگی های اساسی این مدل ها، شامل تولید اغتشاش، تولید ناشی از شناوری، تاثیرات تراکم پذیری و مدلسازی حرارتی و انتقال جرم می‌باشند.
2-1 روش استاندارد
ساده ترین مدل های توربولانس مدل های دو معادله ای بوده که حل معادلات حامل در آن ها، محاسبه سرعت جریان مغشوش و مقیاس های طولی را به صورت جداگانه ممکن می‌سازد.
مدل استاندارد در Fluent از جمله این مدل هاست و از زمانی که توسط لاندر و اسپالدینگ ارائه شد، به معمول ترین روش برای محاسبات جریان در مهندسی تبدیل شده است.
صلابت، توجیه اقتصادی و دقت قابل ملاحظه‌ی این مدل برای طیف وسیعی از جریان های مغشوش عمومیت یافتن این مدل را در صنعت و مدل سازی حرارتی توجیه می‌کند.
این مدل یک مدل نیمه تجربی بوده که منشا معادلات آن ملاحظات پدیده و نتایج تجربی است.
از آنجایی که نقاط قوت و ضعف مدل استاندارد ، شناخته شده است اصطلاحاتی بر روی آن انجام گرفته تا عملکرد آن بهبود یابد. انواع دیگر این مدل که در نرم افزار Fluent قابل دسترسی می‌باشند مدل RNG و هوشمند است.
مدل استاندارد یک مدل نیمه تجربی بر اساس معادلات حاوی انرژی سینتیک اغتشاش (k) و میزان پراکندگی آن است. معادلات حامل این مدل برای k از معادله دقیق ناشی می‌شود، در حالی که معادله حامل از توجیهات فیزیکی ناشی شده و شباهت ناچیزی به معادله ریاضی و دقیق خود دارد.
در به دست آوردن مدل فرض بر آن است که جریان کاملاً مغشوش است و تاثیرات از جهت مولکولی قابل اغماض می‌باشد. بنابراین مدل استاندارد تنها برای جریان های کاملاً مغشوش قابل استفاده می‌باشد.
-2 مدل RNG
مدل RNG از تکنیک های پیچیده آماری حاصل شده است. این مدل شباهت زیادی به مدل استاندارد داشته، اما اصلاحات زیر در آن انجام گرفته است.
مدل RNG ترمی اضافی در معادله دارد که دقت محاسبه را برای جریانهای با سرعت بالا، افزایش می‌دهد.
اثر چرخش بر روی اغتشاش، در مدل RNG مد نظر قرار گرفته شده است که دقت را در جریان های چرخشی افزایش می‌دهد.
تئوری مدل RNG برای اعداد پرانتل مغشوش، فرمولی تحلیلی ارائه می‌دهد در حالی که مدل استاندارد از ثابت ها و مقادیر تعریف شده توسط کاربر استفاده می نماید.
در حالی که مدل استاندارد برای اعداد زینولدز بالا قابل استفاده است، تئوری RNG راه حل تحلیلی برای جریان های با اعداد نیولدز پائین ارائه می نماید.
این خصوصیات مدل RNG را دقیق تر و کاربردی تر از مدل استاندارد و برای طیف وسیع تری از جریان ها نشان می‌دهد.
مدل RNG اساساً از معادلات نویر- استوکس به دست می‌آید که برای این منظور از تکینک های ریاضی به نام renormalization group یا به اختصار روش RNG استفاده می‌گردد.
حل تحلیلی باعث شده است این مدل، مدلی با ثابت های متفاوت نسبت به مدل استاندارد بوده و دارای ترم ها و توابع بیشتری در معادلات باشد.
....
بخشی از فهرست مطالب مقاله مطالعه عددی تاثیر میدانهای الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل
مقدمه
فصل اول- تعاریف مفاهیم به کار رفته در این گزارش
فصل دوم: روش های حل معادلات توربولانس
2-1 روش استاندارد
2-1-1 معادلات حامل در مدل استاندارد
2-1-2 مدل سازی لزجت مغشوش در مدل استاندارد
2-2-3 ثابت‌های مدل استاندارد
2-2 مدل RNG
2-2-1 معادلات حامل در مدل RNG
2-2-2 مدل سازی لزجت موثر در مدل RNG
2-2-3 اصلاح چرخش در مدل RNG
2-2-4 محاسبه اعداد پرانتل معکوس موثر در مدل RNG
2-2-5 ترم در معادله
2-2-6 ثابت های مدل RNG
2-3 مدل هوشمند
2-3-1 معادلات حامل برای مدل هوشمند
2-3-2 مدل سازی لزجت مغشوش در مدل هوشمند
2-3-3 ثابت های مدل هوشمند
فصل سوم: تئوری مدل MHD
3-1 روش القای مغناطیس
3-2 روش پتانسیل الکتریکی
فصل چهارم: حل جریان و تاثیر نیروی لورنتس
4-1 ساده سازی معادلات ماکسول
4-2 نحوه ایجاد نیروی لورنتس موازی با جریان
4-3 شرایط مسئله و حل جریان
4-4 بررسی نتایج
جمع بندی و پیشنهادات
مراجع
دانلود مقاله مطالعه عددی تاثیر میدان های الکترو مغناطیس بر روی جدایی جریان در ایرفویل
