پایان نامه ارشد مطالعه تحلیلی و عددی جهت دهی بردار پیشران به روش سیال غیر همراستا

پایان نامه ارشد مطالعه تحلیلی و عددی جهت دهی بردار پیشران به روش سیال غیر همراستا
مقطع : کارشناسی ارشد مکانیک – تبدیل انرژی
چکیده
جهت دهی بردار پیشران سیالی به عنوان یک تکنولوژی مهم برای عملکرد بالا وسایل نقلیه هوایی پدیدار شده است. این تکنولوژی می تواند قدرت مانور هواپیما را با تغییر جریان نازل و انحراف آن از جهت محوری خود بهبود بخشد. هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات جریان مکشی ثانویه در جریان اصلی خروجی از یک موتور جت کوچک که با یک داکت استوانه ای شکل و یک شیپوره واگرا یکپارچه شده است، و همچنین بررسی اثر پارامترهای سیالی و هندسی و ارزیابی عملکرد جهت دهی بردار پیشران سیالی می باشد. مطالعات عددی و تحلیلی جهت دهی بردار پیشران برای اولین بار به صورت جریان غیر همراستا بر روی این نازل انجام شد و سپس یک سری از تحقیقات و بررسی ها در جهت بهینه¬سازی هندسی با کمک تحلیلهای عددی انجام شد. محاسبات عددی برای شرایط مختلف جریان با و بدون مکش جریان ثانویه و در ارتفاع های متفاوت شکاف ثانویه و شعاع های انحنای متفاوت کولار بررسی شده است. شبیه سازی عددی جریان نازل با حل معادلات ناویر استوکس انجام شده است، و پارامترهای ورودی به منظور مطابقت بیشتر با شرایط تجربی تنظیم شده اند. این مطالعات در نرخ جریان جرمی اولیه و فشارهای مکشی متفاوت برای سه ارتفاع شکاف ثانویه 1، 5/1 و 2 میلیمتر و سه شعاع انحنای کولار 106، 120 و 300 میلیمتر و زاویه قطع کمان 42 درجه بررسی شده است. اثر این پارامترهای سیالی و هندسی در جهت دهی بردار پیشران و عملکرد نازل بحث شده است و نتایج نشان می دهد که این پارامترها اثر مستقیم بر عملکرد جهت دهی و کنترل بردار پیشران دارند. در مطالعات تحلیلی دو روش نوین توسعه یافته به منظور تحلیل بهتر این پدیده در شیپوره ارائه گردیده است. درروش اول با در نظر گرفتن یک حجم کنترل و مطابق با قوانین ممنتوم خطی و یک سری فرضیات روابط ساده شده‌ای توسعه داده شده است و در روش دوم تحلیل این پدیده با استفاده از معادلات حرکت جریان بر روی دیواره های موج دار یا سینوسی تحقق پیدا کرده است.
کلید واژه ها : جهت دهی نیروی پیشران، جریان غیرهمراستا، سطح کواندا، دیواره موج دار، دینامیک سیالات محاسباتی

فهرست
چکیده : ‌د
فصل 1: پیشگفتار 1
1-1- اهداف و انگیزه ها ی پژوهشی 2
1-2- معرفی کنترل بردار نیروی پیشران و پیشرفت های این تکنولوژی 2
1-2-1- محدودیت هایی از سیستم های کنترل سنتی 3
1-2-2- مزایای کنترل بردار پیشران 4
1-2-3- روش مکانیکی جهت دهی بردار نیروی پیشران 5
1-2-3-1- نسل اول 5
1-2-3-2- نسل دوم 7
1-2-4- روش سیالی جهت دهی بردار نیروی پیشران 9
1-2-4-1- روش کنترل به وسیله موج شوک 12
1-2-4-2- روش اُریب کردن گلوگاه 14
1-2-4-3- روش جت ترکیبی (دیافراگم نوسانی) 16
1-2-4-4- روش جریان همراستا 18
1-2-4-5- روش جریان غیر همراستا 19
1-3- تعریف مسئله 28
1-4- بازنگری تاریخچه و تحقیقات پیشین 30
1-5- طرح کلی و ساختار تحقیق حاضر 33
فصل 2: معادلات حاکم بر میدان جریان 34
2-1- مقدمه 35
2-2- معادلات ناویر – استوکس 35
2-3- مدلسازی نوسانات میدان سیال 37
2-3-1- آشفتگی 37
2-3-2- روش میانگین گیری رینولدز 39
2-3-2-1- روش بوزینسک 41
2-3-2-2- روش انتقالی تنش رینولدز 41
2-3-3- روش شبیه سازی گردابه های بزرگ 42
2-4- مدل های آشفتگی 42
2-4-1- مدل های صفر معادله ایی 43
2-4-2- مدل های یک معادله ای روش اسپالارت آلماراس 43
2-4-3- مدل های دو معادله ایی 44
2-4-3-1- مدل k-ε استاندارد 44
2-4-3-2- مدل k-ε RNG 45
2-4-3-3- مدل k-ε Realizable 46
2-4-3-4- مدل k-ω استاندارد 46
2-4-3-5- مدل انتقال برشی k-ω 46
2-4-4- مدل تنش رینولدز 47
2-5- انتخاب مدل آشفته 48
فصل 3: روش حل عددی و تحلیلی جهت دهی سیالی به روش جریان غیر همراستا 49
3-1- تحلیل عددی جهتدهی سیالی به روش جریان غیرهمراستا 50
3-1-1- دینامیک سیالات محاسباتی 50
3-1-2- شبکه بندی 53
3-1-2-1- بررسی شبکه بندی نزدیک دیواره در جریان های آشفته محصور 55
3-1-2-2- توصیف شبکه بندی مجموعه نازل مورد نظر برای مسئله جهت دهی سیالی 58
3-1-3- طراحی توسط نرم افزار گمبیت و استفاده از روش ژورنالی 59
3-1-3-1- معرفی گمبیت 59
3-1-3-2- محیط ژورنال نویسی 60
3-1-4- پارامتر های هندسی تاثیر گذار 61
3-1-5- شبکه محاسباتی 63
3-1-6- تحلیل عددی با کمک نرم‌افزار فلوئنت 65
3-1-6-1- معرفی فلوئنت 65
3-1-6-2- پارامترهای سیالی تأثیر گذار 65
3-1-6-3- تنظیم شرایط مرزی و پارامترهای حل 66
3-1-6-4- روش حل عددی 70
3-2- روش تحلیلی جهت دهی سیالی به روش جریان غیر همراستا 71
3-2-1- تحلیل حجم کنترل 71
3-2-2- تحلیل با استفاده از معادلات حرکت جریان بر روی یک دیواره موج دار 76
فصل 4: بررسی نتایج 81
4-1- مقدمه 82
4-2- مشخص نمودن سطوح جهت نمایش گرافیکی نتایج 82
4-3- نتایج کیفی تحلیل عددی 84
4-3-1- همگرایی باقیمانده ها 84
4-3-2- بررسی کانتورهای دما، سرعت و فشار 85
4-3-3- بررسی خطوط مسیر و بردار های سرعت 92
4-4- نتایج کمی تحلیل عددی 94
4-4-1- تغییرات زاویه جهت دهی با پارامترهای هندسی در فشار های متفاوت 94
4-4-2- تغییرات زاویه جهت دهی با نرخ جریان جرمی ثانویه به اولیه متفاوت 97
4-4-3- تلفات تراست و تغییرات نسبت تراست برآیند با پارامترهای هندسی و سیالی 100
4-5- اعتبار سنجی 102
4-6- جمع بندی و ارائه پیشنهادات 106
4-6-1- نتیجه گیری 106
4-6-2- پیشنهادات ادامه پژوهش 108
فهرست مراجع 109
پیوست 113
پیوست الف ) توسعه فایل متنی در محیط گمبیت ( ژورنال فایل ) 114
پیوست ب ) انواع الگوریتم های حل عددی در نرم افزار فلوئنت 124
پیوست ج) تنظیمات نرم افزار فلوئنت 127
پیوست د) جزئیات حل معادلات جریان زیر صوت بر روی یک دیوار سینوسی 130

–
تعداد صفحه :150

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند