فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
چکیده
فهرست شکلها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………3
فهرست جداول…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….5
فهرست علائم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….6
فصل اول- کلیات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8
1-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….8
1-2 مروری بر تحقیقات پیشین………………………………………………………………………………………………………………………………………….9
1-2-1 انتقال حرارت جابجایی طبیعی…………………………………………………………………………………………………………………….10
1-2-2 برهمکنش بین سیال و جامد………………………………………………………………………………………………………………………..13
1-3جایگاه پژوهش حاضر………………………………………………………………………………………………………………………………………………..15
فصل دوم- بیان مسئله و معادلات حاکم بر آن…………………………………………………………………………………………………………17
2-1 بيان مسئله………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..17
2-2 انتخاب چهارچوب مرجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………..18
2-2-1 دیدگاه اویلری - لاگرانژی دلخواه…………………………………………………………………………………………………………………19
2-3معادلات اساسی حاکم………………………………………………………………………………………………………………………………………………20
2-3-1 معادلات حاکم بر میدان سیال……………………………………………………………………………………………………………………..21
2-3-2 قانون بقای هندسی………………………………………………………………………………………………………………………………………22
2-3-3 معادلات حاکم بر میدان جامد………………………………………………………………………………………………………………………22
2-3-4 معادلات حاکم بر مرز مشترک……………………………………………………………………………………………………………………..23
2-4بیبعد سازی معادلات حاکم……………………………………………………………………………………………………………………………………..23
2-4-1 معادلات بیبعد میدان سیال و شبکه…………………………………………………………………………………………………………….23
2-4-2 معادلات بیبعد میدان جامد…………………………………………………………………………………………………………………………26
فصل سوم- روش حل عددی معادلات……………………………………………………………………………………………………………………….28
3-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….28
3-2 روشیکپارچه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………29
3-3روشتفکیکشده…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….29
3-3-1 اتصالیکطرفه……………………………………………………………………………………………………………………………………………30
3-3-2 اتصالدوطرفه……………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
3-3-2-1 اتصال دو طرفه ضعیف………………………………………………………………………………………………………………………32
3-3-2-2 اتصال دو طرفه قوی………………………………………………………………………………………………………………………….33
3-4حلعددیمعادلاتدیفرانسیلپارهای……………………………………………………………………………………………………………………..33
3-5 بهروزرسانی شبکه محاسباتی……………………………………………………………………………………………………………………………………34
3-6فرآیندحل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………36
3-6-1 حلگر فلوئنت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………36
3-6-1-1 گسسته سازی مکانی و زمانی……………………………………………………………………………………………………………36
3-6-2 حلگر مکانیکال……………………………………………………………………………………………………………………………………………..37
3-6-3 سیستم جفت کننده……………………………………………………………………………………………………………………………………..37
3-6-3-1 انتقالاطلاعات………………………………………………………………………………………………………………………………….38
فصل چهارم- نتايج………………………………………………………………………………………………………………………………………………………40
4-1اعتبارسنجیعملکردنرمافزار……………………………………………………………………………………………………………………………………40
4-1-1محفظه بدون پره در حالت پایا……………………………………………………………………………………………………………………..41
4-1-2 محفظه بدون پره در حالت گذرا……………………………………………………………………………………………………………………41
4-1-3 محفظه پرهدار در حالت گذرا………………………………………………………………………………………………………………………..41
4-2 انتخاب شبکه محاسباتی…………………………………………………………………………………………………………………………………………..43
4-3 مشخصههای زمانی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………45
4-3-1گذار به جریان نوسانی القایی………………………………………………………………………………………………………………………..50
4-3-2زمان حالت پایا……………………………………………………………………………………………………………………………………………..55
4-4 بررسی اثر طول پره……………………………………………………………………………………………………………………………………………………56
4-5 بررسی اثر موقعیت پره………………………………………………………………………………………………………………………………………………59
4-6 جمعبندی نتایج………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..61
4-7 پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………63
مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………64
چکیده انگلیسی
فهرست شکلها
عنوان شماره صفحه
شکل 2-1 محفظهپرشدهازهواباپرهارتجاعی………………………………………………………………………………………………………………18
شکل 2-2 حرکت ماده و شبکه در طی زمان در دیدگاه لاگرانژی…………………………………………………………………………………19
شکل 2-3 حرکت ماده و شبکه در طی زمان در دیدگاه اویلری…………………………………………………………………………………….19
شکل 2-4 حرکت ماده و شبکه در طی زمان در دیدگاه اویلری - لاگرانژی دلخواه………………………………………………………20
شکل 2-5 حوزه ترکیبی از سیال و جامد در زمان دلخواه ………………………………………………………………………………………….20
شکل 3-1 الگوی روش یکپارچه در مسائل برهمکنش بین سیال و جامد……………………………………………………………………..29
شکل 3-2 الگوی روش تفکیک شده در مسائل برهمکنش بین سیال و جامد………………………………………………………………30
شکل 3-3 نمایی کلی از اتصالهای یک طرفه (سمت چپ) و دو طرفه (سمت راست)………………………………………………..31
شکل 3-4 روند حل در روش تفکیک شده با اتصال یک طرفه………………………………………………………………………………………31
شکل 3-5 روند حل در روش تفکیک شده با اتصال دو طرفه ضعیف…………………………………………………………………………….32
شکل 3-6 روند حل در روش تفکیک شده با اتصال دو طرفه قوی………………………………………………………………………………..34
شکل 3-7 نمایی از محیط کاری نرمافزار انسیس…………………………………………………………………………………………………………..39
شکل 4-1محفظه مورد استفاده در مرجع [17]……………………………………………………………………………………………………………42
شکل 4-2مقایسه نتایج با محفظه مربعی پرهدار در حالت گذرا و در 106×4 …………………………………………………….42
شکل4-3تأثیر تعداد المانهای شبکه بر نتایج حل (50/0 ، 25/0 ، 106 )……………………………..43
شکل4-4نمونهای از شبکه تولید شده اولیه………………………………………………………………………………………………………………….44
شکل4-5بررسی عملکرد سیستم جفت کننده از طریق مقایسه عدد ناسلت متوسط بین دو حالت پره صلب و
پره ارتجاعی با رفتار صلب………………………………………………………………………………………………………………………………44
شکل 4-6خطوط همدما در محفظه با پره صلب (ستون چپ) و ارتجاعی (ستون راست) در طی زمانهای
مختلف ودر 105 …………………………………………………………………………………………………………………………………46
شکل 4-7خطوط همدما (ستون چپ) و خطوط جریان (ستون راست) در محفظه با پره ارتجاعی در طی
زمانهای مختلف و در 106 …………………………………………………………………………………………………………………47
شکل 4-8 اثر پره ارتجاعی بر عدد ناسلت متوسط دیواره سرد در طول زمان
(75/0 ، 75/0 ، 105 )…………………………………………………………………………………………………48
شکل 4-9 خطوط جریان در محفظه با پره صلب (ستون چپ) و ارتجاعی (ستون راست) در زمان تغییر شکل
بیشینه پرهها و اعداد رایلی مختلف……………………………………………………………………………………………………………….49
شکل 4-10 تغییرات عدد ناسلت متوسط دیواره سرد بر حسب عدد رایلی در زمان تغییر شکل بیشینه پره
(75/0 ، 75/0 )………………………………………………………………………………………………………………….50
شکل 4-11 اثر پره ارتجاعی بر ایجاد نوسان در جریان در طول زمان(50/0 ، 50/0 ، 105 )…..51
شکل 4-12 اثر پره ارتجاعی بر ایجاد نوسان در طول زمان و گذار به جریان ناپایدار
(50/0 ، 50/0 ، 106 )……………………………………………………………………………………………..51
شکل 4-13 تاریخچه دمایی نقطه (750/0 , 008/0) P2 برای هر دو حالت پره صلب و ارتجاعی
(50/0 ، 50/0 ، 106 )……………………………………………………………………………………………..52
شکل 4-14 تاریخچه دمایی نقطه P2 در محفظه موجود در مرجع [17] و در عدد رایلی 106×4 برای حالات
محفظه با پره عایق و صلب (a)، و محفظه بدون پره(b)……………………………………………………………………………53
شکل 4-15 عدد ناسلت متوسط دیواره گرم و سرد برحسب زمان بیبعد برای پره صلب و ارتجاعی
(25/0 ، 75/0 ، 105 )………………………………………………………………………………………………54
شکل 4-16 خطوط همدما در محفظه با پره صلب (ردیف بالا) و ارتجاعی (ردیف پایین) در حالت پایا
و در 105 …………………………………………………………………………………………………………………………………………..57
شکل 4-17 تغییرات عدد ناسلت متوسط دیواره سرد بر حسب عدد رایلی در حالت پایا(50/0 )………………….58
شکل 4-18 خطوط جریان در محفظه با پره ارتجاعی در حالت پایا و اعداد رایلی مختلف…………………………………………..58
شکل 4-19 خطوط همدما (ردیف بالا) و خطوط جریان (ردیف پایین) در محفظه با پره ارتجاعی در حالت پایا
و در 104 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………59
شکل 4-20 پروفیل درصد تغییرات عدد ناسلت موضعی دیواره گرم در حالت پایا (75/0 ، 104 )…………60
فهرست جداول
عنوان شماره صفحه
جدول 4-1 اعتبارسنجی نتایج با محفظه مربعی بدون پره در حالت پایا……………………………………………………………………….41
جدول 4-2 اعتبارسنجی نتایج با محفظه مربعی بدون پره در حالت گذرا……………………………………………………………………..41
جدول 4-3 رفتار جریان با گذر زمان در محفظه با پره ارتجاعی……………………………………………………………………………………55
جدول 4-4 مقادیر بیبعد زمان رسیدن به حالت پایا به ازای اعداد رایلی مختلف در طول و موقعیتهای
متفاوت پره صلب………………………………………………………………………………………………………………………………………….55
جدول 4-5 مقادیر بیبعد زمان رسیدن به حالت پایا به ازای اعداد رایلی مختلف در طول و موقعیتهای
متفاوت پره ارتجاعی……………………………………………………………………………………………………………………………………..56
جدول 4-6 مقادیرNum,ssبهازایاعدادرایلیمختلفدرطولوموقعیتهایمتفاوتپرهارتجاعی…………………………..60
جدول 4-7 درصدتغییراتمقادیرNum,ssدرمحفظهباپرهارتجاعینسبتبهپرهصلببهازایاعدادرایلی
مختلفدرطولوموقعیتهایمتفاوتپره…………………………………………………………………………………………………61
فهرست علائم
طول ضلع محفظه (m) |
|
بردار جابجایی (m) |
|
بردار جابجایی بیبعد |
|
تانسور گرادیان جابجایی |
|
انرژی داخلی سیال بر واحد جرم آن (m2s-2) |
|
ضریب الاستیسیته (Pa) |
|
تانسور کرنش گرین - لاگرانژ |
|
بردار نیروهای حجمی اعمال شده بر واحد حجم(Nm-3) |
|
تانسور گرادیان تغییر شکل |
|
شتاب گرانش (ms-2) |
|
عدد گراشف |
|
بردار کشش بر روی مرز (Nm-1) |
|
فاصله پره از دیواره پایینی محفظه (m) |
|
ماتریس واحد |
|
ضریب هدایت حرارتی (NK-1s-1) |
|
طول پره (m) |
|
بردار یکه عمود بر مرز (m) |
|
مؤلفههایبردار در راستای و (m) |
|
بردار یکه بیبعد عمود بر مرز |
|
مؤلفههایبردار در راستای و |
|
عدد ناسلت موضعی |
|
فشار سیال (Pa) |
|
فشار کاهش یافته سیال (Pa) |
|
فشار بیبعد سیال |
|
عدد پرانتل |
|
نرخ شار انتقال حرارت بر روی مرز (Nm-1s-1) |
|
عدد رایلی |
|
دومین تانسور تنش پیولا-کیرشهف (Pa) |
|
جملات چشمه |
|
سطح بیبعد هر یک از المانهای تشکیل دهنده شبکه |
|
زمان (s) |
|
دمای سیال (K) |
|
بردار سرعت (ms-1) |
|
مؤلفههای بردار سرعت در راستای و (ms-1) |
|
مؤلفههای بیبعد بردار سرعت در راستای و |
|
حجم هر یک از المانهای تشکیل دهنده شبکه بر واحد حجم سیال |
|
مختصات کارتزین (m) |
|
مختصات بیبعد |
|
علائم یونانی |
|
ضریب پخش حرارتی سیال (m2s-1) |
|
ضریب انبساط حرارتی سیال (K-1) |
|
ضریب پخش |
|
مرز دیریکله |
|
مرز مشترک سیال و جامد |
|
مرز نیومن |
|
دمای بیبعد سیال |
|
ضریب پواسون |
|
ثابت اول لامه (Pa) |
|
لزجت دینامیکی سیال (Pa.s) |
|
ثابت دوم لامه (Pa) |
|
لزجت سینماتیکی سیال (m2s-1) |
|
چگالی (kgm-3) |
|
تانسور تنش کوشی (Pa) |
|
زمان بیبعد |
|
فضای اشغال شده توسط ماده |
|
بیشینه ورتیسیته بی بعد سیال |
|
بالانویسها |
|
سیال |
|
شبکه |
|
جامد |
|
بی بعد |
|
زیرنویسها |
|
دیواره سرد |
|
دیواره گرم |
|
متوسط |
|
شمارنده گام زمانی |
|
حالت پایا |
|
متوسط زمانی |
|
خاصیت مرجع |
|
Nqcnju –
best allergy medications over the counter generic allergy medication list best off counter seasonal allergy