فرمت فایل : word (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحه : 4
طبق طبقه بندی سیالات انجام شده دیدیم که سیالات غیر نیوتنی به 3 دسته :1- سیالات مستقل از زمان 2- سیالات وابسته به زمان 3- سیالات ویسکوالاستیک طبقه بندی می شوند
جزوه مکانیک سیالات 1دکتر باستانی دانشگاه صنعتی شریف
جدیدترین جزوه مکانیک سیالات دکتر داریوش باستانی
جزوه دستنویس (کیفیت خوب) + فایل PDF.PPT
مقدمه:
در طراحی کنونی توربو ماشینها، و بخصوص برای کاربردهای مربوط به موتورهای هواپیما، تاکید اساسی بر روی بهبود راندمان موتور صورت گرفته است. شاید بارزترین مثال برای این مورد، «برنامه تکنولوژی موتورهای توربینی پر بازده مجتمع» (IHPTET) باشد که توسط NASA و DOD حمایت مالی شده است.
هدف IHPTET، رسیدن به افزایش بازده دو برابر برای موتورهای توربینی پیشرفته نظامی، در آغاز قرن بیست و یکم می باشد. بر حسب کاربرد، این افزایش بازده از راههای مختلفی شامل افزایش نیروی محوری به وزن، افزایش توان به وزن و کاهش معرف ویژه سوخت (SFC) بدست خواهد آمد.
وقتی که اهداف IHPTET نهایت پیشرفت در کارآیی را ارائه می دهد، طبیعت بسیار رقابتی فضای کاری کنونی، افزایش بازده را برای تمام محصولات توربو ماشینی جدید طلب می کند. به خصوص با قیمتهای سوخت که بخش بزرگی از هزینه های مستقیم بهره برداری خطوط هوایی را به خود اختصاص داده است، SFC، یک فاکتور کارایی مهم برای موتورهای هواپیمایی تجاری می باشد.
اهداف مربوط به کارایی کلی موتور، مستقیما به ملزومات مربوط به بازده آیرودینامیکی مخصوص اجزاء منفرد توربو ماشین تعمیم می یابد. در راستای رسیدن به اهداف مورد نیازی که توسط IHPTET و بازار رقابتی به طور کلی آنها را تنظیم کرده اند، اجزای توربو ماشینها باید به گونه ای طراحی شوند که پاسخگوی نیازهای مربوط به افزایش بازده، افزایش کار به ازای هر طبقه، افزایش نسبت فشار به ازای هر طبقه، و افزایش دمای کاری، باشند.
بهبودهای چشمگیری که در کارایی حاصل خواهد شد، نتیجه ای از بکار بردن اجزایی است که دارای خواص آیرودینامیکی پیشرفته ای هستند. این اجزا دارای پیچیدگی بسیار بیشتری نسبت به انواع قبلی خود هستند که شامل درجه بالاتر سه بعدی بودن، هم در قطعه و هم در شکل مسیر جریان می باشد.
میدان های جریان مربوط به این اجزا نیز به همان اندازه پیچیده و سه بعدی خواهد بود. از آنجایی که درک رفتار پیچیده این جریان، برای طراحی موفق چنین قطعاتی حیاتی است، وجود ابزارهای تحلیلگر کارآتری که از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) بهره می برند، در پروسه طراحی، اساسی می باشد.
در گذشته، طراحی قطعات توربو ماشین ها با استفاده از ابزارهای ساده ای که بر اساس مدلهای جریان غیر لزج دو بعدی بودند کفایت می کرد. اگرچه با روند کنونی به سمت طراحی ها و میدانهای جریان پیچیده تر، ابزارهای پیشین دیگر برای تحلیل و طراحی قطعات با تکنولوژی پیشرفته مناسب نیستند. در حقیقت جریانهایی که با این قطعات برخورد می کنند، به شدت سه بعدی (3D)، ویسکوز، مغشوش و اغلب با سرعت ها ، در حد سرعت صوت می باشند. این جریان های پیچیده، قابل فهم و پیش بینی نیستند، مگر با بکار بردن تکنیک های مدلسازی که به همان اندازه پیچیده هستند. برای پاسخگویی به نیاز طراحی چنین قطعاتی، ابزارهای CFD پیشرفته ای لازم است که قابلیت تحلیل جریانهای سه بعدی، لزج و در محدوده صوتی، مدل سازی اغتشاش و انتقال حرارت و برخورد با پیکربندی های هندسی پیچیده را داشته باشد. علاوه بر این، جریانهای گذرا (ناپایا) و تعامل ردیفهای چندگانه تیغه ها باید مورد ملاحظه قرار گیرد.
هدف این فصل این است که بازنگری مختصری از مشخصات جریان در انواع مختلف قطعات توربوماشینها ارائه داده و نیز خلاصه ای از قابلیتهای تحلیلی CFD که مورد نیاز برای مدل کردن چنین جریانهایی هستند را بیان کند.
این باید به خواننده، درک بهتری در مورد تاثیر جریان بر طراحی چنین اجزایی و میزان کارایی مدل سازی مورد نیاز برای آنالیز اجزاء بدهد. تمرکز بر روی کاربردهای موتورهای هواپیما خواهد بود، ولی دهانه های ورودی، نازلها و محفظه های احتراق مورد توجه خواهند بود. به علاوه یک بررسی از هر دو گرایش طراحی قطعات و ابزارهای تحلیل CFD را شامل می شود. به علت پیچیدگی این موضوعات، تنها یک بحث گذرا ارائه خواهد شد. اگرچه مراجع فراهم شده اند تا به خواننده اجازه دهد این مباحث را با جزئیات بیشتر جستجو کند.
ویژگیهای میدان های جریان در توربو ماشین ها:
در این قسمت از فصل، خصوصیات اولیه میدانهای جریان توربو ماشینها بررسی خواهد شد. اگرچه بحث اساسا کاربرد موتورهای هواپیما را مورد توجه قرار خواهد داد، ولی بسیاری از خصوصیات جریان برای توربو ماشینها عمومیت دارند علاوه بر بازنگری مختصر بر ویژگیهای میدانهای جریان عمومی، طبیعت جریانهای خاص در انواع گوناگون اجزاء مورد توجه قرار خواهد گرفت.
ویژگیهای اساسی جریان:
میدان های جریان در توربو ماشین های ذاتا بسیار پیچیده و سه بعدی است. در بسیاری از موارد، جریان ها تراکم پذیرند و ممکن است از مادون صوت به جریان با سرعت صوت و به فراصوتی تغییر کنند. در مسیر جریان ممکن است شوک وجود داشته باشد و تعامل شوک و لایه مرزی ممکن است اتفاق بیفتد که باعث افت بازده می شود. گرادیان فشارهای قابل توجه، در هر جهتی می تواند وجود داشته باشد.
همچنین چرخش، یک فاکتور مهم است که رفتار جریان را تحت تاثیر قرار می دهد.
جریانها اکثرا لزج و مغشوش هستند، اگرچه ناحیه هایی با جریان لایه ای و انتقالی نیز وجود دارد. اغتشاش و تلاطم در میدان جریان می تواند در لایه مرزی و جریان آزاد اتفاق بیفتد، جایی که میزان اغتشاش، بسته به شرایط جریان بالادست، تغییر می کند. برای مثال جریان پایین دست یک محفظه احتراق یا کمپرسور چند طبقه می تواند اغتشاش جریان آزاد بسیار بیشتری نسبت به جریان ورودی به یک فن داشته باشد.
تنش های پیچیده و کاهش کارآیی می تواند ناشی از پدیده های جریان لزج، مثل لایه های مرزی سه بعدی، اثر متقابل بین لایه مرزی تیغه و دیواره، حرکت جریان نزدیک دیوار، جریان جدا شده، گردابه های مربوط به لقی نوک پره، گردابه های لبه فرار، دنباله ها، و اختلاط باشد. علاوه بر این، حرکت نسبی دیواره و انتقال بین دیواره های دوار و ثابت می تواند رفتار لایه مرزی را تحت تاثیر قرار دهد. جریان ناپایدار می تواند در اثر تغییرات شرایط بالادست جریان با زمان، گردابه های رها شده از لبه فرار تیغه ها، جدایی جریان و یا اثر متقابل بین ردیف پره های دوار و ثابت، ایجاد شود، که می تواند منجر به بارگذاری ناپایدار بر روی تیغه ها شود.
شامل 188 صفحه word
فرمت فایل : power point (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد اسلایدها 24 اسلاید
فهرست :
موضوعات:
شناوری
افت فشار
شدت جریان
پمپ ها
راهنما
مقالات
آزمایش شماره 1 - شناوری
عنوان آزمایش: نیروهای وارد بر یک جسم غوطه‌ور در مایع ساکن
هدف آزمایش: بررسی فرمولهای مربوط به نیروی وارد بر یک سطح مغروِق و تعیین مرکز فشار.
مقدمه آزمایش: در حالتی که قسمتی از جسم داخل مایع و قسمتی دیگر خارج از مایع باشد جسم را غوطه‌ور گویند و نیروی برآیند وارده از طرف یک سیال ساکن بر جسمی که داخل آن فرو رفته و شناور است را نیروی شناوری گویند نیروی شناوری داخل مولفه افقی نیست چون تصویر جسمی که غوطه‌ور باشد بروی سطح قائم همیشه صفر است. اگر سطح آزاد سیال را که با هوا تماس دارد را در المان حجمی استوانه‌ایی غوطه‌ور است را در نظر بگیریم سطح بالایی 0 h عمق کمتری نسبت به 2 h دارد در این صورت داریم:
تئوری آزمایش:
نیروی برآیندی را که یک سیال ساکن بر جسم شناور یا غوطه‌ور در خودش وارد می‌کند نیروی شناوری می‌گویند. نیروی شناوری همواره قائم و به طرف بالاتر اثر می‌کند. نیروی شناوری موله افقی ندارد زیرا تصویر جسم غوطه‌ور یا بخش غوطه‌ور از جسم در روی صفحه قائم همواره صفر است.
برای درک بهتر نیروی شناوری شکل زیر را در نظر بگیرید. نیروی شناوری وارد بر جسم شناور برابر است با مولفه قائم نیروی فشاری وارد بر سطح فوقانی آن (ADC) منهای مولفه قائم نیروی فشار وارد بر سطح تحتانی آن (ABC) .
در شکل زیر نیروی رو به بالای وارد بر سطح تحتانی برابر با وزن مایع خیالی یا واقعی موجود در بالای سطح (ABC) می‌باشد. حجم این مایع در شکل با ABC EFA نشان داده شده است. نیروی رو به پائین وارد بر سطح بالایی (ADC) برابر با وزن مایع محصور ADC EFA است. تفاضل این دو نیرو، نیروی رو به بالایی است از وزن مایع جابجا شده که توسط حجم شناور ناشی می‌شود مایع جابجا شده توسط جسم را در شکل با ABCD نشان داده‌ایم. بناباین خواهیم داشت:
در رابطه بالا F(B) نیروی شناوری، V حجم مایع جابجا شده و وزن ویژه سیال است.
همین فرمول در مورد اجسام شناور نیز صادِق است به شرطی که V را به عنوان حجم مایع جابجا شده در نظر بگیریم. این موضوع با بررسی جسم شناور در شکل زیر آشکار می‌شود.
در شکل زیر نیروی قائم وارد بر یک عنصر کوچک از جسم شناور نشان داده شده است. این عنصر به شکل منشور بوده و مساحت مقطع آن می‌باشد. بنابراین می‌توانیم بنویسیم:
این رابطه حجم عنصر منشوری است با انتگرال‌گیری در محدوده کل جسم، می‌توانیم بنویسیم:
در رابطه بالا g در سراسر جسم ثابت فرض شده است:
همچنین به بیان دیگر:
در یک سیال ساکن نیروی وارد بر هر المان سطح dA یعنی dF عمود بر آن سطح است اگر چنین نیرویی بر یک سطح صاف وارد شود کلیه نیروهای وارد بر سطح با هم موازیند و همچنین مقدار آنها را می‌توان تنها با یک نیرو به نام نیروی برآیند که در نقطه‌ایی به نام مرکز فشار اثر می‌کند نشان داد. در حالتی که سطح بصورت خمیده باشد وضع تفاوت می‌کند بسته به طرِ مختلف قرارگیری یک سطح دلخواه در یک سیال، سه حالت زیر را در نظر می‌گیریم.
1 - سطح صاف تحت فشار یکنواخت باشد:
نمونه‌ایی از این مدل سطح صافی است که بطور افقی در زیر سطح مایعی قرار دارد در این صورت نیروی وارد بر سطح برابر می‌باشد که A مساحت صفحه و h فاصله عمودی صفحه از سطح مایع است و محل اثر آن در مرکز سطح صفحه می‌باشد.
2 - سطح صاف تحت فشار غیریکنواخت باشد:
نمونه‌ایی از این مدل صفحه صافی است که تحت زاویه دلخواهی در زیر سطح قرار گرفته است (همانند شکل پائین). دراین سطح مقدار نیروی عمود بر سطح برابر است با: که در آن A سطح جسم و h فاصله قائم سطح آزاد تا مرکز سطح جسم است. محل اعمال این نیرو عبارت است از:
اگر سطح نسبت به محور y ها تقارن داشته باشد I(x,y) صفر و در نتیجه است.
باتوجه به اینکه در مقدار مثبت است، همیشه بزرگتر از y است یعنی مرکز فشار همیشه پائین‌تر از مرکز سطح قرار دارد از آنجا که جسم مورد بررسی دارای تقارن نسبت به محور y هاست پس I(x,y) در فرمول X(Cp)صفر است و امتداد مرکز فشار در راستای قائم منطبق برراستای قائم مرکز سطح است برای حالت غوطه‌وری جزئی مقدار برابر است با Y-d/2 با گشتاورگیری حول نقطه تعادل خواهیم داشت:
در حالت غوطه‌وری کامل مقدار برابر است با 2/ y - d و با گشتاورگیری حول نقطه تعادل خواهیم داشت:
شرح دستگاه:
دستگاه مورد آزمایش از یک تانک معکب مستطیل شکل با سطوح جانبی شفاف در یک جسم معلق به شکل ربع حلقه تشکیل شده است با اهرم‌بندی انجام شده می‌توان مقدار نیروها را حساب کرد. در گشتاورگیری نیروها حول لولا (نقطه تعادل) تنها، نیروی وارد بر سطح مستطیل شکل به حساب می‌آید مقدار این نیرو برابر است با:
که h فاصله از سطح آزاد تا مرکز سطح است. بنابراین دو حالت کلی پیش می‌آید:
الف - غوطه‌وری جزئی ب - غوطه‌وری کلی
روش انجام آزمایش:
ابتدا با تغییر موقعیت وزنه تعادل، شاخص را در موقعیت افقی، قرار می‌دهیم سپس وزنه 450 گرمی را روی کفه بالانس قرار می‌دهی. و آنقدر آب داخل ظرف می‌ریزم تا شاخص دوباره به حالتافقی بر گردد. سپس مقدار جرم وزنه‌ها و ارتفاع آب را مشخص می‌کنیم. سپس مقدار جرم را با توجه به جدول، کاهش داده و با کاهش دادن آب از طریق شیر تخلیه دوباره شاخص را در موقعیت افقی قرار داده و مجدداً جرم و ارتفاع آب را یادداشت می‌کنیم.
شامل 130 اسلاید powerpoint