تحقیق جريان آرام سيال تراكم ناپذير بر روي چهار استوانه بيضوي به روش اجزا محدود

دانلود تحقیق جريان آرام سيال تراكم ناپذير بر روي چهار استوانه بيضوي به روش اجزا محدود،
فرمت فایل : Word قابل ویرایش.
تعداد صفحه: 10 

استوانه بیضوی به¬عنوان یک هندسه کاملا پیچیده شناخته می¬شود و حل میدان جریان خارج آن به منظور شناسایی رفتار جریان و محاسبه نیروهای وارده بر هر استوانه، از اهمیت خاصی در طراحی مبدل¬ها¬ی حرارتی، رآکتور¬های هسته¬ای و دیگر تجهیزات صنعتی برخوردار است. در اين تحقيق جريان سيال تراكم ناپذير بر روي چهار لوله بيضوي در حالت دو بعدي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته است. از روش اجزاء محدود براي حل جريان دو بعدي اطراف لوله استفاده شده است. محاسبات براي اعداد رينولدز 50 الي 200 به روش پتروف-گلركين صورت مي¬گيرد. اثر تغيير اعداد رينولدز به روي ميدان جريان اطراف لوله¬ها، توزيع فشار و ضريب درگ مورد تجزيه و تحليل قرار مي¬گيرد. نتایج بیانگر آن هستند كه درگ اصطكاكي با افزايش عدد رينولدز كاهش مي¬يابد كه دليل آن تشكيل لايه مرزي و كوچك شدن ضخامت آن با افزايش عدد رينولدز است، در عین حال به علت کاهش گرادیان سرعت لوله دوم در مقایسه با لوله اول، ضریب درگ اصطکاکی لوله دوم کمتر از لوله اول می¬باشد. درگ فشاری لوله دوم نیز کمتر از لوله اول است. دلیل این موضوع یکنواختی فشار در بخش بزرگی از محیط لوله دوم می¬باشد، در حالی که تغییرات فشار اطراف لوله اول در مقایسه با لوله دوم شدیدتر است. به این ترتیب ضریب درگ کلی لوله  اول بیش از لوله دوم است. در عین حال در این محدوده رینولدز نقطه جدایی با تغییر رینولدز چندان قابل ملاحظه نیست و درگ با افزایش رینولدز کاهش می¬یابد.

مقدمه

حل معادلات حاکم در مکانیک سیالات یکی از مطرح ترین مسائل در علوم مهندسی است. در اغلب موارد فرمول بندی قوانین پایه به صورت معادلات دیفرانسیل پاره¬ای در می¬آیند. بیشتر معادلات دیفرانسیل پاره ای مرتبه دوم ظاهر می¬شوند و بنابراین در مکانیک سیالات و انتقال حرارت از اهمیت ویژه¬ای برخوردارند. عموما معادلات حاکم بر جریان سیالات یک مجموعه معادلات دیفرانسیل پاره¬ای غیر خطی و وابسته را ایجاد می¬کنند که باید در یک قلمرو ناهموار با شرایط اولیه و مرزی مختلف حل شوند.

بررسی جریان حول لوله یا یک دسته لوله از اهمیت بسزایی برخوردار است و در بسیاری از پدیده¬های مهندسی همانند طراحی مبدل¬های حرارتی، رآکتور¬های هسته¬ای و شیمیایی، پره¬های توربین و کمپرسور و غیره کاربرد وسیعی دارد. به همین جهت موضوع مهمی برای تحقیق در مکانیک سیالات و انتقال حرارت می¬باشد. هرکدام از دستگاه¬های فوق کاربرد فراوانی در صنعت خواهد داشت و واضح است که اکثرا با یک دسته لوله سروکار خواهیم داشت که می¬تواند آرایش-های مختلفی داشته باشد، مثلا در مبدل¬های حرارتی که یکی از اجزاء مهم در نیروگاه¬ها، صنایع فرآیندی و شیمیایی، گرمایش، تهویه مطبوع، تبرید، خنک کاری سیستم¬های الکترونیکی و غیره می¬باشد، انتقال گرما به یا از مجموعه لوله¬های عمود بر جریان وجود دارد که می¬تواند تولید بخار در دیگ بخار، چگالش بخار در کندانسور و سرمایش هوا در یک دستگاه تهویه مطبوع باشد. در این راستا در طراحی مبدل¬های حرارتی پارامترهای متعددی شامل ظرفیت تبادل گرما، تعداد لوله¬ها با طول و قطرهای مختلف، ابعاد هندسی مبدل، آرایش لوله¬ها و صفحات نگهدارنده آن و سیالاتی که وظیفه انتقال حرارت را به عهده دارند دخالت داشته و بنابراین گزینه¬های مختلفی مطرح می¬گردند. بنابراین اهمیت محاسبات کاملا مشهود می¬باشد و در گذشته که امکان استفاده از روش¬های عددی میسر نبود به کمک روش¬های تجربی نتایج به دست می¬آمد. واضح است روش¬های تجربی علاوه بر اینکه محدودیتی در تعداد آزمایشات دارد از نظر اقتصادی هم مقرون به صرفه نیست