انتخاب صفحه

 مقدمه:

هدف از این مطالعه، بررسی و تحلیل اثر تغییر نوع شبکه بندی بر روی دقت و سرعت همگرایی محاسبات مربوط به موج ضربه ای می باشد. حل دقیق عددی موج ضربه ای نیاز به شبکه محاسباتی دارد که بطور همزمان انحنای جسم و موج ضربه ای را در بر گیرد. اگرچه در تمامی کارهای عددی ریز کردن سلول های شبکه، روشی مناسب جهت نشان دادن عدم وابستگی جواب نهایی به نوع شبکه است اما ساختار شبکه سازی نیز می تواند در دقت حل و همگرائی اثر گذار باشد. نحوه قرارگیری ایرفویل درمیدان جریان در تولید شبکه، سلولهای شبکه باسازمان را از نوع مربعی و سلولهای شبکه بیسازمان از نوع مثلثی در نظر گرفته شدند. در هر سه نوع شبکه C ، HوO ایرفویل در محلی قرار داده شده است که اثرات موج ضربهای نتواند به مرز خروجی برسد. برای این کار میدان محاسباتی حول ایرفویل را به اندازه کافی بزرگ در نظر گرفتیم تا مرزها نتوانند روی نتایج نهایی تاثیر بگذارند.در تمامی شبکه ها ایرفویل را موازی محور افقی قرار داده شده است و برای ایجاد زاویه حمله ی 30 درجه، سیال با زاویه ی 30 درجه نسبت به افق (زیر خط افق) به سمت ایرفویل جریان می یابد.شرایط مرزیدر تمامی شبیه سازی ها هوا به عنوان گاز ایده ال در نظر گرفته شده است. در جریان تراکم پذیر در مرز ورودی باید چهار پارامتر مستقل مشخص شود. در تمامی حالتها سرعت در راستای افقی، سرعت در راستای عمودی، فشار و دما را بعنوان چهار پارامتر مستقل در ورودی به شبکه دادیم. با توجه به فاصله ی موجود بین ایرفویل و مرز خروجی تمام پارامترهای از مرز داخل درون یابی شده اند.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست مطالب

چکیده …………………………………………………………………………………………………………… 1
مقدمه …………………………………………………………………………………………………………… 2

فصل اول: مکانیک سیالات محاسباتی

CFD (1-1 مفهوم و کاربرد آن …………………………………………………………………………………. 4

دینامیک سیالات محاسباتی با CFD عبارت از تحلیل سیستمهای شامل جریان سیال، انتقال حـرارت و پدیده های همراه نظیر واکنشهای شیمیایی ، بر اساس شبیه سازی کامپیوتری اسـت.CFD روش بسـیارتوانائی میباشد بطوریکه طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و غیرصنعتی را در بر میگیرد. برخی مثال هـاعبارتند از :
آئرودینامیک هواپیما و وسائط نقلیه، برآ و پسا . هیدرودینامیک کشتیها.
نیروگاه: احتراق در موتورهای IC و توربینهای گاز
توربو ماشین: جریانهای داخل گذرگاههای دوار، پخش کنندهها و غیره
مهندسی برق و الکترونیک: خنک کاری دستگاههایی که دارای مدارهای ریز میباشند.
مهندسی فرآیند شیمیایی: اختلاط، جداسازی، شکل گیری پلیمر
محیط خارجی و داخلی ساختمانها: بارگذاری باد و گرمایش / تهویه
مهندسی دریا: بارهای روی ساختمانهای ساحلی
مهندسی محیط زیست: توزیع آلودگی و جریانهای گذرا.
آبشناسی و اقیانوس: جریانهای درون رودخانهها، خورها (خلیج ها) واقیانوسها
هواشناسی: پیش بینی هوا
مهندسی پزشکی: جریان خون عبوری از سرخرگها و سیاهرگها
از سالهای 1960 به بعد صنعت هوافضا روشهای CFD را در طراحی ، تحقیق، توسعه و ساخت موتورهای هواپیما و جت به کار گرفته است. اخیراً روشهایی برای طراحی موتورهای احتراق داخلـی و محفظـه هـای احتراق توربینهای گاز و کورهها بکار میرود. بعـلاوه ، سـازندگان موتورهـای وسـائط نقلیـه همـه روزه بـا استفاده از CFD نیروهای مقاوم ناشی از جریان هوا روی بدنه و محیط داخل اتومبیل را پیش بینی می کنند. لذا CFD بطور فزایندهای بصورت یک جزء اساسی در طراحی تولیدات صنعتی و فرآیندها در آمده است. هدف نهائی توسعه و پیشـرفت در زمینـه CFD رسـیدن بـه توانـایی قابـل مقایسـه بـا ابزارهـای CAEمهندسی به کمک کامپیوتر نظیر برنامههای تحلیل تنش میباشد. دلیل اصلی اینکه چرا CFD به کندی پیشرفت کرده است، در حقیقت پیچیدگی زیاد رفتار اساسی آن و عدم بحث جریـان سـیال در رابطـه بـامسائل اقتصادی ومقرون به صرفه بودن آن است

1-2) برنامه CFD چگونه مسئله حل می کند؟ ……………………………………………………………. 5
1-3) حل مساله بوسیله CFD ……….ا…………………………………………………………………….. 9

 

کانتور فشار

کانتور فشار

فصل دوم: گمبیت

مقدمه
دینامیک سیالات محاسباتی برای حل معادلات غیرخطی که بطورمعمولی با اسـتفاده ازروش تحلیلـی نمیتوان آنرا حل نمود، بکار برده میشود. اما به هرصورت با استفاده از روشهای عددی گوناگون میتوان این معادلات را حل کرد. بطورکلی روشهای عـددی تفاضـل محـدود، حجـم محـدود والمـان محـدود ازمهمترین راههای حل معادلات دینامیک سیالات محاسباتی میباشد. برای استفاده از این روشها لازم است که میدان جریان را با استفاده از شـبکه، گسسـته سـازی نمـود.گسسته سازی دامنه محاسباتی را میتوان مستقیماً درفضای فیزیکی ویا فضای نگاشـته شـده محاسـباتیانجام داد که انتخاب آن تابعی ازروش عددی بکار رفته و قلمرو حل است. برای شبیه سازی میدان جریان باید دامنه محاسباتی را به المانهای کوچکی تقسیم بند(شبکهبندی) نمـود تـا بتـوان معـادلات گسسـتهسازی را درآنها حل کرد. به طور دونوع شبکه وجود دارد، که یکی شبکه با سازمان ودیگـری شـبکه بـی-سازمان است. انواع دیگر شبکه ها زیرمجموعه دو شبکه یاد شده میباشد.
در شبکه با سازمان مشخصات تمام نقاط و المانهای اطراف یـک نقطـه را مـیتـوان حـدس زد. امـادرشبکه بیسازمان شماره نقاط و المانهای همسایه هیچ ارتباطی با هم ندارند. مهمترین مزیت شبکه بـاسازمان، تولید آسان و استفاده سریع وآسان از سازمان اطلاعات آن است. درحالی که تولید این شبکه بـرروی مرزهای پیچیده به راحتی امکان پذیرنیست. مهمترین ویژگی شبکه بیسازمان تطبیق خـوب آن بـامرزها و امکان متراکم نمودن شبکه در نواحی دارای گردیانهای بالای جریان است. البته تولید این شبکه مشکل، سازمان اطلاعات آن پیچیده و دسترسی به اطلاعات آن به کندی انجام میشود.

 2-1) انواع شبکه ها ……………………………………………………………………………………………. 15

درروش CFD از شبکه های مختلفی برای تولید دامنه محاسباتی استفاده شده اسـت . ایـن شـبکه هـاشامل شبکههای با سازمان، بی سازمان، تطبیقی، شبکه های منطبق بر بدنه، چند بلوکی وغیره مـی باشـد . هرکدام از شبکههای یاد شده از نقاط ضعف و قوت مختلفی برخورداراست. همچنین برای تولید هرکدام از این شبکه ها از روشهای گوناگونی استفاده میشود.
2-2) شبکه های با سازمان ……………………………………………………………………………………………… 16
2-3) شبکه های بی سازمان ………………………………………………………………………………………………. 19
2-4) شبکه های تطبیقی ………………………………………………………………………………………………… 21
2-5) شبکه های منطبق بربدنه ………………………………………………………………………………………….. 22
2-6) نرم افزارهای تولید شبکه ……………………………………………………………………………………………. 25
2-7) شبکه بندی به روش Quad-Map …………..ا……………………………………………………………………… 29
Quad/Tri -Map شبکه بندی به روش …………………….ا………………………………………………………………31
2-9) شبکه بندی به روش SubMap …………..ا………………………………………………………………………… 32
2-10) شبکه بندی به روش Quad-Pave ……ا…………………………………………………………………………. 32
2-11) شبکه بندی به روش Tri-Pave ……..ا…………………………………………………………………………… 33
2-14) هموارسازی شبکه ………………………………………………………………………………………………… 36

برای هموارسازی شبکه تولید شده روی یک سطح ازدستور Mesh Face Smooth استفاده میشود. درنرمافزار گمبیت روشهای مختلفی برای هموارسازی شبکه های تولید شده درنظرگرفته شده است. طبق پیش فرض در هموارسازی شبکه های سطحی، گره های شبکه که روی لبه هـای سـطح قـرار دارد جابجا نمیشود. برای اینکه مکان گرههای شبکه روی لبه های مرزی سـطح نیزبهینـه سـازی گـردد، بایـدگزینهEdges Smooth درفرم Mesh Face Smooth فعال شود. با کلیک کردن روی سوییچ فرمـانMesh Smooth درزیرصفحه Face/Mesh فرم مذکور باز میشود

شبکه بندی مورد مطالعه

شبکه بندی مورد مطالعه

فصل سوم: مفهوم فیزیکی موج ضربه ای

جریان زیر صوت و فراصوت گفته شد که وجود یک اغتشاش کوچک در یک سیال توسط موجی که با سرعت صوت نسبت بـه سـیال حرکت می کند به تمام سیال اطلاع داده می شود. چنانچه جسمی در داخل یک سیال با سرعتی بیشتر از سرعت صوت حرکت کند ، سیالی که پیش روی جسم قرار دارد ، قادر نخواهد بـود کـه حضـور جسـم را احساس کند و با عبور سیال از روی جسم تغییرات ناگهانی در خواص سیال رخ می دهد . اگر جسمی در داخل یک سیال با سرعتی کمتر از سرعت صوت حرکت کند ، حضور جسم به سیالی کـهدر بالادست جسم واقع است اطلاع داده می شود و سیال قادر خواهد بود خود را با حضور جسـم یـا مـانعتطبیق دهد و در نتیجه تغییر در خواص سیال همراه با تغییرات پیوسته و ملایم خطوط جریان ، تدریجی خواهد بود . حالت ساده شده این بحث را می توان به صورت زیر بیان کرد . حالتی را در نظر بگیرید که گلوله کـوچکیبه عنوان یک اغتشاش کوچک با سرعت V وارد سیال ساکنی می شد . اغتشاش ، یک موج تراکمی تولیـد می کند که با سرعت صوت در تمام جهتها در داخل سـیال منتشـر مـی شـود. چنانچـه سـرعت گلولـه ازسرعت صوت کمتر باشد، به مرور زمان موج فاصله بیشتری از گلوله خواهد گرفت .در شکل (1) که بیانگر این وضعیت است ، گلوله با سرعت V برابر با نصف سرعت صوت به سمت راسـت حرکت می کند . موقعیت گلوله و موج صادره از آن در یک ، دو و سه فاصله زمانی مساوی بعد از صدور موج از گلوله نشان داده شده است . موج کروی حاصل با سرعت بیشتری از گلوله در سیال پیش می رود و بـا گذشـت زمـانفاصله میان گلوله و موج بیشتر می شود . نهایتاً ، تمام سیال که جلو گلوله واقـع شـده مـی توانـد حرکـتگلوله را احساس کند و خود را با آن تطبیق دهد . چنانچه گلوله با سرعتی بیشتر از سرعت صوت حرکت کند ، دایماً در سیالی حرکـت خواهـد کـرد کـه ازحضور گلوله بی اطلاع است . در هر لحظه ، گلوله باید سیال بی اطلاع از گلوله را بشـکافد. ایـن حالـت درشکل(2) نشان داده شده است . فرض کنید گلوله با سرعت دو برابر سرعت صـوت بـه سـمت راسـت حرکـت کنـد ، نقـاط 0 ، 1 ، 2 و 3 نشان دهنده موقعیت گلوله بعد از 0 ، 1 ، 2 و 3 فاصله زمانی مساوی هستند .

3-1) جریان زیر صوت و فراصوت ………………………………………………… 39
3-2) عدد ماخ ………………………………………………………………….. 43
3-3) خلاصه مطالب …………………………………………………………… 43

وقتی جسمی در داخل سیال ساکتی به حرکت در میآید ، از هر نقطـه روی بدنـه جسـم امـواجی صـادر میشود که با سرعت صوت منتشر می شوند . در یک سیال تراکم ناپذیر، سرعت صوت بینهایت اسـت ، از این رو تمام نقاط سیال قادرند به طور همزمان حرکت یک جسم در داخل آن را احساس کنند .  در یک سیال تراکم پذیر ، سرعت صوت مقدار محدودی است . اگر جسـمی بـا سـرعتی کمتـر از سـرعت صوت در داخل یک سیال تراکم پذیر حرکت کند ، امـواج صـادره از جسـم ، سـریعتر و پیشـاپیش جسـم حرکت میکنند و سیال را مطلع میکنند تا خود را با حضور و حرکت جسم وفق دهد .  اگر جسمی با سرعتی بیشتر از سرعت کمتر از صوت در داخل یک سیال تراکمپذیرحرکت کنـد ، امـواج صادره از جسم سریعتر و پیشاپیش جسم حرکت میکنند و سیال را مطلع میکنند تا خود را با حضـور و حرکت جسم وفق دهد . اگر جسمی با سرعتی بیشتر از سرعت صوت حرکت کند ، امواج نمیتوانند سیال را در پیشاپیش جسم مطلع کنند ، در جریان زیر صوت ، سیال قادر است تدریجاً خود را با جسم متحرک تنظیم کند و خطوط جریان زیر صوت پیوسته و ملایم تغییر خواهند کرد . در جریـان فراصـوت ، جریـان باید به صورت ناگهانی و فوری خود را با جسم متحرک تنظیم کند در نتیجـه امـواج ضـربه ای بـه وجـود خواهند آمد و تغییر در خواص سیال ناپیوسته خواهد بود . اهمیت عدد ماخ در جـراین تـراکم پـذیر بیـانشد

فصل چهارم:نتایج و بحث

اولین قدم در استخراج نتایج اطمینان از مستقل بودن از شبکه می باشـد . معیـار بررسـی عـدم وابسـتگینتایج به شبکه بندی را ضرایب برا و پسا در نظر گرفته شده است. برای بررسی این موضوع در هر یـک ازشبکه ها گام های زیر طی شده است: ابتدا سلول های شبکه را بصورت درشت در نظر گرفته شده است(این حالت متناظر با تعداد سـلولهای کـممی باشد) در این حالت ضریب برا (یا پسا) را به وسیله ی روش عـددی اسـتفاده شـده، مـی یـابیم . سـپسسلولهای شبکه را ریزتر کرده (پس تعداد سلولها افزایش می یابد) و دوباره ضریب برا (یـا پسـا) یافتـه مـیشود این عملیات تا جایی ادامه پیدا نموده تا نتایج دو شبکه متوالی مشابه هم باشد. برای تمامی شبکه ها اعم از با سازمان (از نوع (O، C ، Hو بی سازمان تمامی مراحل ذکر شده انجام شده است. در این تحقیق از هر نوع شبکه بندی تنها دو شبکه بعنوان نمونه آورده شده است. در جدول شماره ی1 نتایج استخراجی برای تمام شبکه را به همراه تعداد سلولهای استفاده شده نشان می دهد.  مانطور کـه از نتـایج مشـخصمی باشد نوع شبکه بندی تاثیر مستقیمی بر روی جوابها دارد. با مقایسه ی نتایج با مرجع [2] می توان گفت که شبکه بندی نـوعH باسـازمان بـا سـلولهای مربعـی درمقایسه با سایر شبکه ها نتایج بهتری را داده است. دلیل چنین رفتاری را می توان در پوشش خوب و قابل قبول شبکه بندی نوع H باسازمان در نقاط گوشه ایرفویل دانست. البته شـبکه هـای بـی سـازمان بـا مـرزخارجی O ، H و C با سلولهای مثلثی و شبکه بندی نوع C باسازمان با سلولهای مربعـی نیـز جواب هـایی نزدیک به هم و قابل قبولی دارند. در مقابل شبکه O با سازمان بـا سـلول های مربعـی نتـایج ضـعیفتری رانسبت به سایر شبکه ها در مقایسه با نتایج مرجع [2] نشان می دهد.

شبکه بی سازمان H با422086 سلول در مقابل شبکه بیسازمان O با 194724 سلول

شبکه بی سازمان H با422086 سلول در مقابل شبکه بیسازمان O با 194724 سلول

فصل پنجم: مراجع و منابع

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جدول ها

4-1 : جدول ضرایب درگ و لیفت محاسبه شده برای انواع شبکه …………………………………………………….47

کانتور های فشار با انواع محتلف شبکه بندی

کانتور های فشار با انواع محتلف شبکه بندی

فهرست شکل ها

4-1 : شبکه یC با 432789 سلول و1.88 Cd= و 1.66Cl= ………ا………………………………………………… 49
4-2 : شبکه یC با 483149 سلول و1.88 Cd= و 1.66Cl= ……….ا………………………………………………. 51
4-3: شبکه یO با 360000 سلول و1.90Cd= و 1.53Cl= …….ا…………………………………………………… 53
4-4: شبکه یO با 400000 سلول و1.90Cd= و 1.53Cl= …..ا…………………………………………………….. 55
4-5: شبکه یH با 419400 سلول و1.96 Cd= و 1.67Cl= …..ا……………………………………………………. 57
4-6: شبکه یH با 509943 سلول و1.96Cd= و 1.67Cl= …ا………………………………………………………. 59
4-7 : شبکه ی بی سازمانO با164098 سلول و1.87 Cd= ………ا………………………………………………..61
4-8 : شبکه ی بی سازمانO با 194724 سلول و1.87 Cd= ……ا…………………………………………………. 63
4-9 : شبکه یC بی سازمان با 288332 سلول 1.87 Cd= و 1.68Cl= ………..ا…………………………………..65
4-10 : شبکه ی بی سازمان H با 422086 سلول 1.88 Cd= و 1.64Cl= ………ا………………………………….67
4-11 : شبکه باسازمان C با 432789 سلول در مقابل شبکه بی سازمان با مـرز C ………………..ا……………. 69
4-12 : شبکه بی سازمانH با 422086 سلول در مقابل شبکه بـی سـازمانO بـا ………………………………… 69

 


مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود


خرید فایل pdf

قیمت 25 هزار تومان

قیمت:35هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword