مطالعه و بررسی جریان سیال و انتقال حرارت

فایل بصورت ورد (قابل ویرایش) و در 215 صفحه می باشد

مقدمه

1-1  جدایش جریان

محدوده مقادیر لزجت در سیالات مختلف بسیار وسیع است. مثلاً لزجت هوا در فشارها و درجه حرارت­های معمول، نسبتاً کوچک است. این مقدار کوچک لزجت در بعضی شرایط، نقش مهمی در توصیف رفتار جریان ایفا می­کند. یکی از اثرات مهم لزجت سیالات در تشکیل لایه­ مرزی[1] است.

جریان سیالی که بر روی یک سطح صاف و ثابت حرکت می­کند را در نظر بگیرید. به تجربه ثابت شده است که سیال در تماس با سطح به آن می­­چسبد (شرط عدم لغزش[2]). این پدیده باعث می­شود که حرکت سیال در یک لایه نزدیک به سطح کند شود و ناحیه­ای به ­نام لایه ­­­مرزی بوجود می­آید. در داخل لایه مرزی سرعت سیال از مقدار صفر در سطح به مقدار کامل خود افزایش    می­یابد، که معادل سرعت جریان در خارج از این لایه است. بعبارت دیگر، در لایه ­مرزی سرعت افقی در امتداد عمود بر سطح تغییر می­کند، که این تغییرات در نزدیکی سطح بسیار شدید است.

[1]. Boundary Layer

[2]. No-Slip Condition

فصل اول: مقدمه                                                                                                             1

      1-1 جدایش جریان   .......................................................................................................................................................................................... 1

1-2 نحوه تشکیل و پخش گردابه ........................................................................................................................................................... 7

1-3 کاربرد جریان­بندها در مهندسی ............................................................................................................................................... 18

فصل دوم: مروری بر فعالیت­های تحقیقاتی گذشته                                                       21

2-1 مقدمه ....................................................................................................................................................................................................... 21

2-2  هندسه یک سیلندری در جریان آرام ........................................................................................................................... 21

2-3  هندسه یک سیلندری در جریان مغشوش ................................................................................................................ 31

2-4  هندسه چند سیلندری در جریان آرام  .......................................................................................................................... 39

2-5  هندسه چند سیلندری در جریان مغشوش  .............................................................................................................. 48

فصل سوم: بیان مسأله مورد نظر و معادلات حاکم بر آن                                               59

3-1  طرح مسأله فعلی و جایگاه آن  ............................................................................................................................................ 59

3-2  هندسه مسأله  ................................................................................................................................................................................... 62

3-3  معادلات حاکم در جریان آرام   ............................................................................................................................................ 63

3-3-1 میدان جریان سیال  ........................................................................................................................................................ 63

3-3-2 میدان دما و انتقال حرارت ........................................................................................................................................ 67

3-4 معادلات حاکم در جریان مغشوش .................................................................................................................................... 69

 3-4-1 میدان جریان سیال و دما ........................................................................................................................................ 69

3-5  جمع­بندی معادلات  ..................................................................................................................................................................... 72

3-6  روش حل مسأله  ............................................................................................................................................................................. 74

3-7  شرایط مرزی و نحوه اعمال آنها ......................................................................................................................................... 87

3-7-1  مقدمه  ..................................................................................................................................................................................... 87

3-7-2  شرط مرزی ورودی ...................................................................................................................................................... 87

3-7-3  شرط مرزی خروجی  ................................................................................................................................................... 89

3-7-4  شرط مرزی دیوار  ........................................................................................................................................................... 90

3-7-5  شرط مرزی تقارن   ........................................................................................................................................................ 92

فصل چهارم: نتایج جریان آرام                                                                                                                                          94

4-1 مقدمه ...................................................................................................................................................................................................... 94

4-2 مقایسه نتایج بدست آمده برای هندسه یک سیلندری با نتایج موجود ................................................ 95

4-3 مطالعه شبکه ..................................................................................................................................................................................... 99

4-4 مطالعه نسبت انسداد ................................................................................................................................................................  105

4-5 تحلیل نتایج رژیم جریان آرام ...........................................................................................................................................  118

    4-5-1 تحلیل نتایج جریان سیال برای فاصله بین سیلندری ثابت G=5 ........................................  118

    4-5-2 تحلیل نتایج جریان سیال برای فواصل بین سیلندری مختلف ................................................  138

    4-5-3 تحلیل نتایج انتقال حرارت و میدان دما ..................................................................................................... 147

فصل پنجم: نتایج جریان مغشوش                                                                                                                                     161

5-1 مقدمه ..................................................................................................................................................................................................... 161

5-2 تحلیل نتایج بدست آمده برای جریان سیال ..........................................................................................................  162

         5-3 تحلیل نتایج میدان دما و انتقال حرارت ................................................................................................................... 178

جمع­بندی نتایج و ارائه پیشنهادات                                                                           183

پیوستها

        پیوست الف: متن کامل مقاله ارائه شده در دهمین کنفرانس دینامیک شاره­ها 1385 ..................... 186

        پیوست ب: متن کامل مقاله پذیرفته شده جهت ارائه در کنفرانسISME2007 .............................. 197

        پیوست ج: استخراج معادلات حاکم بر جریان و نحوه بی­بعد کردن آنها ....................................................... 203

        پیوست د: محاسبه مشتق اول با دقت مرتبه دوم در یک نقطه در شبکه غیر یکنواخت ................... 212

فهرست منابع                                                                                                            215