تولید شبکه و تحلیل جریان پتانسیل درون مجاری یک تونل باد آموزشی با ماخ جریان آزمون کمتر از 4/0

فهرست مطالب

فصلاول-مقدمه.. 3

1-1           اهدافپروژه.. 6

1-2           تاریخچه.. 8

فصلدوم-آشنایی با انواع جریان.. 11

2-1           انواعشرایطجریان.. 12

2-2           میدانجریان.. 20

2-3           متغیرهایمهمدرمیدانجریان.. 22

2-4           روشهایحلمیدانجریان.. 23

2-5           دستهبندیمعادلاتدیفرانسیلپارهای.. 23

2-6           روشهایحلمعادلات.. 26

2-7           تقسیمبندیمیدانجریان.. 27

2-8           اثرلزجتوانجاماندرکنشضعیف.. 28

فصلسوم – شبکهسازیباسازمان …... 35

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………35

3-2           شبکهبندیبهروشجبری.. 36

3-2-1           تبدیلدستگاهمعادلاتحاکمازفضایفیزیکیبهفضایمحاسباتی.. 38

3-2-2                                            شبکهبندیجبریمتراکمبررویمرزدیواره.. 40

3-3           شبکهبندیﺑﺎاﺳﺘﻔﺎدهازﻣﻌﺎدﻻتدﯾﻔﺮاﻧﺴﯿﻞﭘﺎرهاي.. 43

3-3-1                                   شبکهسازیبهروشبیضویلاپلاس.. 43

3-3-2                                   شبکهسازیبهروشبیضویپوآسون.. 46

3-3-3                            شبکهبندیباروشهذلولوی.. 52

3-3-4                شبکهسازیسهموی.. 53

3-4           شبکهسازیبااستفادهازنرمافزارگمبیت.. 54

فصلچهارم- حلجریانپتانسیلتراکمپذیرزیرصوتتقارنمحوری ... 57

4-1           معادلاتحاکم.. 57

4-2           گسستهسازیمعادلاتدرسیستم (x-r).. 60

4-3           انتقالمعادلاتازسیستمفیزیکی بهسیستممحاسباتی ( ).. 65

4-4           گسستهسازیمعادلاتدرسیستم ……….. 68

4-5           تصحیحاثررشدلایهمرزیدرآنالیزجریانداخلنازل.. 72

بررسیوتحلیلجریاندرونمجرایتونلبادبادیوارههایمختلف.. 75

5-1           نتایجدرسیستم شبکه فیزیکی ……… 75

5-1-1                                                                                 وابستگیحلجریانبهشبکه.. 77

5-2           عدموابستگیحلبهتعدادنقاطشبکه.. 77

5-2-1                               بررسینتایجدرسیستممحاسباتی :.. 81

5-3           مقایسهنتیجهدرسیستم و ………. 82

فصلششم-اعتبار سنجی با استفاده از نرم افزار شبیه ساز جریان.. 84

6-1           اعتبارسنجیبافلوئنت.. 85

6-2           اعتبارسنجیبامرجع]2[ 87

فصلهفتم-بررسی و تحلیل دیواره منتخب.. 90

7-1           کانالمستقیماولیه.. 92

7-2           نازلهمگرا.. 93

7-3           مقطعآزمون.. 96

7-4           دیفیوزر.. 97

7-5           کانالمستقیمخروجی.. 99

7-6           بررسیسرعتوفشاربررویدیوارهومحورتقارن.. 100

7-7 اثرجریانلزجبرحلجریانغیرلزجبااستفادهازاندرکنشضعیفلایهمرزیباجریانغیرلزج   102

7-8           فیزیکجریانوتحلیلنهاییهندسهمنتخب.. 104

فصلهشتم: جمعبندی.. 105

مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………………..106

 

فهرست شکلها

فصل اول– مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………..3

1-1 ناحیه بندی جریان ………………………………………………………………………………………………………………………….5

1-2 جریان لزج و غیر لزج  ……………………………………………………………………………………………………………………9

1-3 ناحیه بندی جریان …………………………………………………………………………………………………………………………10

فصل دوم-آشنایی با انواع جریان …………………………………………………………………………………………….11

2-1 جریان دائم و غیر دائم …………………………………………………………………………………………………………………. 13

2-2 نبود مانع بر جریان ………………………………………………………………………………………………………………………. 14

2-3 وجود مانع بر جریان ……………………………………………………………………………………………………………………. 14

2-4 جریان آرام و آشفته  ……………………………………………………………………………………………………………………. 16

2-5 جریان لایه ای …………………………………………………………………………………………………………………………….. 16

2-6 تاثیر لزجت ………………………………………………………………………………………………………………………………… 17

2-7 تاثیر افزایش رینولدز بر جریان ……………………………………………………………………………………………………….. 17

2-8  نمونه ای از جریان داخلی در یک نازل …………………………………………………………………………………………… 21

2-9 نمونه ای از جریان داخلی ……………………………………………………………………………………………………………….21

2-10 توزیع هدایت گرما بر میله …………………………………………………………………………………………………………….25

2-11 دسته بندی معادلات حاکم بر جریان سیال ………………………………………………………………………………………..25

2-12 ناحیه بندی جریان لزج و غیر لزج …………………………………………………………………………………………………..27

2-13 شکل لایه مرزی …………………………………………………………………………………………………………………………29

فصل سوم-  شبکه بندی با سازمان …………………………………………………………………………………………… 35

3-1 شبکه جبری ساده در قلمرو مستطیلی ………………………………………………………………………………………………..37

3-2 شبکه بندی جبری ساده در قلمرو غیر مستطیلی  ………………………………………………………………………………… 37

3-3 شبکه بندی جبری در سیستم محاسباتی و فیزیکی ……………………………………………………………………………….38

3-4 شبکه بندی جبری با انتقال سیستم فیزیکی به محاسباتی ………………………………………………………………………. 40

3-5 شبکه بندی جبری پیوسته بر روی دیواره 2 ………………………………………………………………………………………..41

3-6  شبکه جبری متراکم شده بر روی مرز در دیواره شماره 2 …………………………………………………………………… 41

3-7   شبکهبندی جبری بر روی مرز بالا و پایین  …………………………………………………………………………………….. 42

3-8 شبکه بندی به روش بیضوی لاپلاس ……………………………………………………………………………………………….. 45

3-9 شبکه بندی پوآسون بر روی دیواره 1 ………………………………………………………………………………………………50

3-10 شبکه بندی جبری بر روی دیواره 2 ……………………………………………………………………………………………….50

3-11 شبکه بندی جبری پوآسون بر دیواره 3 …………………………………………………………………………………………..50

3-12 شبکه بندی جبری بر روی دیواره 30 ……………………………………………………………………………………………..51

3-13 شبکه تولید شده توسط گمبیت بر روی دیواره شماره 1 …………………………………………………………………….54

3-14 شبکه تولید شده توسط گمبیت بر روی دیواره 3 ………………………………………………………………………………55

3-15 شبکه بندی با استفاده از نرم افزار گمبیت بر روی دیواره 30 ……………………………………………………………….55

فصل پنجم – بررسیوتحلیلجریاندرونمجرایتونلبادبادیوارههایمختلف …………………………. 75

5-1 نمودار سرعت بر روی دیواره شماره 1………………………………………………………………………………………… 76

5-2 نمودار سرعت بر روی محور تقارن دیواره شماره 1………………………………………………………………………… 76

5-3 وابستگی حل به تعداد نقاط ……………………………………………………………………………………………………… 77

5-4 نمودار سرعت بر روی دیواره با تعداد نقاط متفاوت در راستای x  ……………………………………………………..78

5-5 نمودار سرعت با ابعاد شبکه مختلف در راستای r بر روی دیواره شماره 3 ……………………………………………78

5-6 نمودار سرعت بر روی دیواره شماره 3 …………………………………………………………………………………………80

5-7 نمودار سرعت بر روی خط مرکزی دیواره شماره 3 ………………………………………………………………………..80

5-8 نمودار سرعت بر روی دیواره و نازل شماره 3 …………………………………………………………………………………81

5-9 نمودار توزیع فشار بر روی دیواره شماره 3 ……………………………………………………………………………………..82

5-10 نمودار توزیع سرعت بر روی محور تقارن دیواره شماره 3 ……………………………………………………………….82

5-11 مقایسه نمودار سرعت در دو سیستم فیزیکی و محاسباتی ………………………………………………………………….83

5-12 نمودار سرعت بر روی دیواره و خط تقارن با دیفیوزر کوتاهتر ………………………………………………………….83

فصلششم-اعتبار سنجی با استفاده از نرم افزار شبیه ساز جریان …………………………………………………….. 84

6-1   نمودار اعتبار سنجی سرعت بر روی دیواره شماره 3  ……………………………………………………………………. 86

6-2  نمودار اعتبار سنجی فشار بر روی دیواره شماره 3  …………………………………………………………………………. 86

6-3 نمودار سرعت در طول نازل اعتبار سنجی با مرجع 2 ………………………………………………………………………….87

6-4 نمودار سرعت بر روی محور تقارن اعتبار سنجی با مرجع 2 ………………………………………………………………..87

6-5 بردار سرعت در نازل مرجع 2 ……………………………………………………………………………………………………….88

6-6 بردار سرعت با استفاده از کد حل جریان پتانسیل ………………………………………………………………………………88

6-7 نمودار اعتبار سنجی سرعت با مرجع شماره 17و2 …………………………………………………………………………….89

فصلهفتم- بررسی و تحلیل دیواره منتخب ………………………………………………………………………………. 90

7-1 کانتور ماخ درون تونل باد شماره 30 ………………………………………………………………………………………….. 91

7-2  شمایل کلی دیواه شماره 30   ………………………………………………………………………………………………….. 92

7-3  بردار سرعت در ورودی کانال …………………………………………………………………………………………………. 92

7-4 نمودار سرعت با اعتبار سنجی در 0x= …………………………………………………………………………………….. 93

7-5 نمودار سرعت و فشار در طول شیپوره همگرا  ……………………………………………………………………………… 93

7-6  خطوط جریان داخل تونل شماره 30 …………………………………………………………………………………………. 94

7-7 نمودار توزیع سرعت در وسط نازل 25/2x= ………………………………………………………………………………..94

7-8  نمودار سرعت در خروجی نازل 5/3x=…………………………………………………………………………………….. 95

7-9 نمایش بردار سرعت در طول نازل همگرا دیواره 30 ………………………………………………………………………..95

7-10 نمودار سرعت در 25/4x= ………………………………………………………………………………………………………96

7-11 بردار سرعت در محل آزمون …………………………………………………………………………………………………….97

7-12 نمودار توزیع سرعت در 5x= ……………………………………………………………………………………………………97

7-13 نمودار توزیع سرعت در 8x= ……………………………………………………………………………………………………98

7-14 نمودار توزیع سرعت در 11x= ………………………………………………………………………………………………….98

7-15 بردار سرعت در طول دیفیوزر …………………………………………………………………………………………………….99

7-16 نمودار سرعت در خروجی نازل ………………………………………………………………………………………………….99

7-17 نمودار سرعت و فشار در دیفیوزر ………………………………………………………………………………………………..100

7-18 نمودار سرعت بر روی دیواره ……………………………………………………………………………………………………..100

7-19 نمودار فشار بر روی دیواره 30 ……………………………………………………………………………………………………101

7-20 نمودار توزیع سرعت بر روی محور تقارن …………………………………………………………………………………….101

7-21 تغییرات سرعت بر روی دیواره با انجام اندرکنش ……………………………………………………………………………102

7-22 سرعت تصحیح شده بر روی دیواره با انجام اندرکنش ……………………………………………………………………..103

7-23 بزرگنمایی تغییرات سرعت با انجام اندرکنش …………………………………………………………………………………103

7-24 نمودار ماخ و ضریب فشار بر دیواره 30 پس از انجام 5 مرحله اندرکنش ……………………………………………..104

7-25  نمودار سرعت بر روی محور تقارن با انجام 5 مرحله اندرکنش …………………………………………………………104