جزوه مکانیک سیالات 1دکتر باستانی دانشگاه صنعتی شریف
جدیدترین جزوه مکانیک سیالات دکتر داریوش باستانی
جزوه دستنویس (کیفیت خوب) + فایل PDF.PPT
جزوه مکانیک سیالات 1دکتر باستانی دانشگاه صنعتی شریف
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
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه14
مقدمه
آب اولین سیالی است که از آن برای انتقال قدرت استفاده شده است.آب گرچه دارای خواص خوبی چون دسترسی آسان،قیمت پائین و مقاومت در مقابل آتش می باشد ولی خواص ضعیف روانکاری،محدودة کم درجه حرارتهای کاری و ایجاد زنگ زدگی،استفاده از آن را در سیستمهای پیشرفته و جدید محدود می نماید.
روغنهای معدنی از ابتدای قرن بیستم در دسترس بوده اند اما استفاده از مواد افزودنی جهت بهبود بخشیدن خواص شیمیایی و فیزیکی روغنهای هیدرولیک در سال 1940 آغاز شد.این روغنها،به شدت قابل اشتغال بوده و هنگام کاربرد در درجه حرارتهای بالا،احتمال جدی بروز خطر وجود دارد،لذا استفاده از سیالات مقاوم به آتش که اساساً با پایة آبی و بصورت محلول در آب عرضه می شوند گسترش یافته است.
سیالات هیدرولیک با توجه به ترکیب و خواص،بصورت استاندارد توسط یک سری حروف(جدول ضمیمة 17)از یکدیگر متمایز می شودندو
نسبت حجم مشخصی از سیال در دمای معین به وزن همان مقدار حجم آب را چگالی نسبی یا وزن مخصوص می نامند.چگالی نسبی روغنهای معدنی در حدود 9/0 است.(مقادیر دقیق با توجه به روغن پایه و افزودنی های مورد استفاده محاسبه می گردد).
مواد مصنوعی دارای چگالی بالای یک هستند.اطلاع از چگالی نسبی سیال هیدرولیک هنگام طراحی و برای محاسبات مربوط به فشار استاتیکی (در ورودی پمپ)لازم می باشد.
لزجت
لزجت عبارتست از اصطکاک داخلی سیال و یا به عبرات دیگر،مقاومت سیال در مقابل جریان یافتن است.لزجت یکی از مهمترین خواص سیال هیدرولیک بوده که پائین بودن بیش از حد آن موجب بروز مشکلاتی در سیستم آب بندی شده و سبب بوجود آمدن نشتی های خارجی زیاد و کاهش بازده حجمی می گردد.از طرف دیگر،افزایش بیش از حد لزجت نیز از خاصیت روانی سال می کاهد.در صورت استفاده از یک سیال با لزجت بالا،به نیروی بیشتری جهت غلبه بر اصطکاک های داخلی نیاز می باشد،که خود موجب اتلاف انرژی و افزایش گذما می شود.
لزجت به دو صورت دینامیکی یا سینماتیکی بیان می گردد.واحد لزجت سیناتیکی در سیستم SI برحسب mm2/sec می باشد و تحت عنوان سانتی استوک(Cst)بیان می شود.
چون لزجت سیالات نسبت به دما تغییر می کند،لذا مقدار آن در شرایط و درجه حرارت استاندارد(40 درجه سانتیگراد)بیان می گردد.
شاخص لزجت
لزجت همة روغن ها با افزایش درجه حرارت کاهش یافته و با کاهش آن،افزایش می یابد.شاخص لزجت میزان جدی بودن این تغییرات را نشان می دهد.به روغنی که میزان تغییرات لزجت ان با افزایش درجه حرارت کم باشد،اصطلاحاً،روغن دارای شاخص لزجت بالا گفته می شود.محدودة متوسط شاخص بین 40 و 80 می باشد.بیشتر روغنهای هیدرولیک دارای شاخص لزجت بالای 80 هستند.شاخص لزجت روغنهای معدنی اساساً وابسته به روغن پایه است.در بعضی از سیستمهای هیدرولیک که به شاخص های لزجت بالاتز نیاز باشد،باید از مواد پایه و افزودنی های لازم جهت بهبود شاخص استفاده کرد.
منحنی های لزجت دما برای چند نمونه روغن هیدرولیک،با شاخص لزجت متفاوت در شکل(1 – 7 الف)نشان داده شده است.
لزجت روغن هیدورلیک با افزایش فشار،افزایش می یابد.انتخاب سیال هیدورلیک در سیستم های با فشار کاری بالا بسیار حاوز اهیت است.(مانند پرسهای با فشار کاری bar 1000)
در یک فشار بسیار بالا،امکان بروز تغییر در مشخصات روغن وجود دارد و حتی ممکن است که روغن بصورت یک جسم صلب درآید.منحنی های لزجت دما برای یک نوع روغن هیدورلیک به ازاء فشارهای مختلف در شکل(1 – 7 ب)نشان داده شده است.
پایداری برشی
در بسیاری از سیسمتهای هیدورلیک مقاطعی وجود دارند که سیال تحت تأثیر نرخهای بالایی از برش قرار می گیردواز این مقاطع می توان نقاط تیز پره ها در یک پمپ پره ای و یا لقی های طریف در گلوگاههای شیرهای کنترل را نام برد.
تأثیر نرخ بالای برش بر روغن و افزودنی های شاخص لزجت به دو طریق زیر است:
روغنی که در محدودة نرم برش بالا قرار داشته باشد بصورت موضعی دچار افت لزجت گشته و به محض خروج از محدودة مذکور به حالت اولیه باز می گردد.اما افزودنی های شاخص لزجت پس از عبور از منطقة با نزخ برش بالا،در نتیجة کاهش تدریجی لزجت در طی چند ساعت اولیة کار سیستم،دچار تغییر دائمی می گردند.پس از شکست اولیه،مقدار لزجت در سطح معینی ثابت باقی می ماند،ولی لزجت از دست رفته هرگز جبران نخواهد شد.
مشخصة ایجاد کف
همة سیالات حاوی مقادیری هوای غیر محلول بوده که مقدار آن به دما و فشار بستگی دارد.بطور کلی روغنهای با پایة معدنی می توانند تا 10% حجم خود هوای غیر محلول داشتهباشند.با افزایش دما یا کاهش فشار،هوا از درون محلول خارج شده و چنانچه این حالت در ورودی پمپ حاصل شود،نتیجه آن کاویتاسیون خواهد بود.
نفوذ هوا در روغن بصورت حبابهای مجزا را نباید با هوای غیر محلول اشتباه نمود.زیرا نفوذ هوا موجب افز
یکی از کامل ترین و بهترین جزوات مکانیک سیالات این جزوه می باشد که بازهم یک جزوه بسیار عالی از دکتر بابا علی که جزوه ایشان تقریبا معروف هم هست و نویسنده جزوه که آقای علی خدابخشی هستند نیز جزوه را درحد مطلوب نوشته اند و دراختیار بچه های عمران قرار داده اند .
این پکیج شامل 7 فایل می باشد و با قیمت فوق العاده برای شما عزیزان قرار داده ایم...
نوع فایل: word
قابل ویرایش 180 صفحه
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.
فهرست مطالب:
پیش گفتار
1- بخش اول
1-1 دینامیک سیالات در توربوماشینها
2-1 مقدمه
3-1 ویژگیهای میدانهای جریان در توربوماشینها
4-1 ویژگیهای اساسی جریان
5-1 جریان در دستگاههای تراکمی
6-1 جریان در فن ها و کمپرسورهای محوری
7- 1جریان در کمپسورهای سانتریفیوژ
8-1 جریان در سیستمهای انبساطی
9-1 جریان در توربینهای محوری
10-1 جریان در توربینهای شعاعی
11-1 مدلسازی میدانهای جریان توربوماشینها
12-1 مراحلمختلف مدلسازی مرتبط با فرآیند طراحی
13-1 مدلسازی جریان برای پروسس طراحی ابتدائی
14-1 مدلسازی جریان برای پروسس طراحی جز به جز
15-1 قابلیتهای حیاتی برای تجهیزات آنالیز جریان در توربوماشینها
16-1 مدلسازی فیزیک جریان
17-1 معادلات حاکم و شرایط مرزی
18-1 مدلسازی اغتشاش وانتقال
19-1 تحلیل ناپایداری و اثر متقابل ردیف پره ها
20-1تکنیک های حل عددی
21-1 مدلسازی هندسی
22-1 عملکرد ابزار تحلیلی
23-1 ملاحظات مربوط به قبل و بعد از فرآیند
24-1 انتخاب ابزار تحلیلی
25-1 پیش بینی آینده
26-1 مسیرهای پیش رو در طراحی قطعه
27-1 مسیرهای پیش رو در قابلیتهای مدلسازی
28-1 خلاصه
مراجع
2- بخش دوم
1-2 آزمونهای کارآیی توربو ماشینها
2-2 آزمونهای کارآیی آئرودینامیکی
3-2 اهداف فصل
4-2 طرح کلی بخش
5-2 تست عملکرد اجزا
6-2 تأثیر خصوصیات عملکردی بر روی بازده
7-2تست عملکرد توربو ماشینها
8-2 روش تحلیل تست
9-2 اطلاعات عملکردی مورد نیاز
10-2 اندازه گیریهای مورد نیاز
11-2 طراحی ابزار و استفاده از آنها
12-2 اندازه گیری فشار کل
13-2 اندازه گیری های فشار استاتیک
14-2 اندازه گیریهای درجه حرارت کل
15-2 بررسی های شعاعی
16-2 Rake های دنباله
17-2 سرعتهای چرخ روتور
18-2 اندازه گیریهای گشتاور
19-2 اندازه گیریهای نرخ جریان جرم
20- 2اندازه گیریهای دینامیکی
21-2 شرایط محیطی
22-2 سخت افزار تست
23-2 ملاحظات طراحی وسایل
24-2 نیازهای وسایل
25-2 ابزارآلات بازده
26-2 اندازه گیریهای فشار
27-2 اندازه گیریهای دما
28-2 اندازه گیریهای زاویه جریان
29-2 روشهای تست و جمع آوری اطلاعات
30-2پیش آزمون
31-2 فعالیت های روزانه قبل از آزمون
32-2 در طی آزمون
33-2 روشهای آزمون
34-2 ارائه اطلاعات
35-2 تحلیل و کاهش اطلاعات
36-2 دبی اصلاح شده
37-2 سرعت اصلاح شده
38-2 پارامترهای بازده
39-2 ارائه اطلاعات
40-2 نقشه های کارآیی
41-2 مشخص کردن حاشیه استال (stall margin)
مراجع
منابع و مأخذ:
به صورت فایل عکس درون فابل موجود است.