دانلود پاورپوینت آزمایشگاه مکانیک سیالات

اختصاصی از فی ژوو دانلود پاورپوینت آزمایشگاه مکانیک سیالات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

موضوعات:

شناوری

افت فشار

شدت جریان

پمپ ها

راهنما

مقالات

 آزمایش‌ شماره‌ 1 - شناوری‌

 عنوان‌ آزمایش‌:  نیروهای‌ وارد بر یک‌ جسم‌ غوطه‌ور در مایع‌ ساکن‌

 هدف‌ آزمایش‌:  بررسی‌ فرمولهای‌ مربوط‌ به‌ نیروی‌ وارد بر یک‌ سطح‌ مغروِق و تعیین‌ مرکز فشار.

 مقدمه‌ آزمایش‌:  در حالتی‌ که‌ قسمتی‌ از جسم‌ داخل‌ مایع‌ و قسمتی‌ دیگر خارج‌ از مایع‌ باشد جسم‌ را غوطه‌ور گویند و نیروی‌ برآیند وارده‌ از طرف‌ یک‌ سیال‌ ساکن‌ بر جسمی‌ که‌ داخل‌ آن‌ فرو رفته‌ و شناور است‌ را نیروی‌ شناوری‌ گویند نیروی‌ شناوری‌ داخل‌ مولفه‌ افقی‌ نیست‌ چون‌ تصویر جسمی‌ که‌ غوطه‌ور باشد بروی‌ سطح‌ قائم‌ همیشه‌ صفر است‌. اگر سطح‌ آزاد سیال‌ را که‌ با هوا تماس‌ دارد را در المان‌ حجمی‌ استوانه‌ایی‌ غوطه‌ور است‌ را در نظر بگیریم‌ سطح‌ بالایی‌  0 h  عمق‌ کمتری‌ نسبت‌ به‌  2 h  دارد در این‌ صورت‌ داریم‌:

  تئوری‌ آزمایش‌:

   نیروی‌ برآیندی‌ را که‌ یک‌ سیال‌ ساکن‌ بر جسم‌ شناور یا غوطه‌ور در خودش‌ وارد می‌کند نیروی‌ شناوری‌ می‌گویند. نیروی‌ شناوری‌ همواره‌ قائم‌ و به‌ طرف‌ بالاتر اثر می‌کند. نیروی‌ شناوری‌ موله‌ افقی‌ ندارد زیرا تصویر جسم‌ غوطه‌ور یا بخش‌ غوطه‌ور از جسم‌ در روی‌ صفحه‌ قائم‌ همواره‌ صفر است‌.

   برای‌ درک‌ بهتر نیروی‌ شناوری‌ شکل‌ زیر را در نظر بگیرید. نیروی‌ شناوری‌ وارد بر جسم‌ شناور برابر است‌ با مولفه‌ قائم‌ نیروی‌ فشاری‌ وارد بر سطح‌ فوقانی‌ آن‌  (ADC)  منهای‌ مولفه‌ قائم‌ نیروی‌ فشار وارد بر سطح‌ تحتانی‌ آن‌  (ABC) .

  در شکل‌ زیر نیروی‌ رو به‌ بالای‌ وارد بر سطح‌ تحتانی‌ برابر با وزن‌ مایع‌ خیالی‌ یا واقعی‌ موجود در بالای‌ سطح‌  (ABC)  می‌باشد. حجم‌ این‌ مایع‌ در شکل‌ با  ABC EFA  نشان‌ داده‌ شده‌ است‌. نیروی‌ رو به‌ پائین‌ وارد بر سطح‌ بالایی‌  (ADC) برابر با وزن‌ مایع‌ محصور  ADC EFA  است‌. تفاضل‌ این‌ دو نیرو، نیروی‌ رو به‌ بالایی‌ است‌ از وزن‌ مایع‌ جابجا شده‌ که‌ توسط‌ حجم‌ شناور ناشی‌ می‌شود مایع‌ جابجا شده‌ توسط‌ جسم‌ را در شکل‌ با  ABCD  نشان‌ داده‌ایم‌. بناباین‌ خواهیم‌ داشت‌:

   در رابطه‌ بالا  F(B)  نیروی‌ شناوری‌،  V  حجم‌ مایع‌ جابجا شده‌ و     وزن‌ ویژه‌ سیال‌ است‌.

همین‌ فرمول‌ در مورد اجسام‌ شناور نیز صادِق است‌ به‌ شرطی‌ که‌  V را به‌ عنوان‌ حجم‌ مایع‌ جابجا شده‌ در نظر بگیریم‌. این‌ موضوع‌ با بررسی‌ جسم‌ شناور در شکل‌ زیر آشکار می‌شود.

   در شکل‌ زیر نیروی‌ قائم‌ وارد بر یک‌ عنصر کوچک‌ از جسم‌ شناور نشان‌ داده‌ شده‌ است‌. این‌ عنصر به‌ شکل‌ منشور بوده‌ و مساحت‌ مقطع‌ آن‌       می‌باشد. بنابراین‌ می‌توانیم‌ بنویسیم‌:

این‌ رابطه‌       حجم‌ عنصر منشوری‌ است‌ با انتگرال‌گیری‌ در محدوده‌ کل‌ جسم‌، می‌توانیم‌ بنویسیم‌:

در رابطه‌ بالا   g در سراسر جسم‌ ثابت‌ فرض‌ شده‌ است‌:

 همچنین‌ به‌ بیان‌ دیگر:

   در یک‌ سیال‌ ساکن‌ نیروی‌ وارد بر هر المان‌ سطح‌  dA  یعنی‌  dF  عمود بر آن‌ سطح‌ است‌ اگر چنین‌ نیرویی‌ بر یک‌ سطح‌ صاف‌ وارد شود کلیه‌ نیروهای‌ وارد بر سطح‌ با هم‌ موازیند و همچنین‌ مقدار آنها را می‌توان‌ تنها با یک‌ نیرو به‌ نام‌ نیروی‌ برآیند که‌ در نقطه‌ایی‌ به‌ نام‌ مرکز فشار اثر می‌کند نشان‌ داد. در حالتی‌ که‌ سطح‌ بصورت‌ خمیده‌ باشد وضع‌ تفاوت‌ می‌کند بسته‌ به‌ طرِ مختلف‌ قرارگیری‌ یک‌ سطح‌ دلخواه‌ در یک‌ سیال‌، سه‌ حالت‌ زیر را در نظر می‌گیریم‌.

 1 - سطح‌ صاف‌ تحت‌ فشار یکنواخت‌ باشد:

   نمونه‌ایی‌ از این‌ مدل‌ سطح‌ صافی‌ است‌ که‌ بطور افقی‌ در زیر سطح‌ مایعی‌ قرار دارد در این‌ صورت‌ نیروی‌ وارد بر سطح‌ برابر   می‌باشد که‌  A مساحت‌ صفحه‌ و  h  فاصله‌ عمودی‌ صفحه‌ از سطح‌ مایع‌ است‌ و محل‌ اثر آن‌ در مرکز سطح‌ صفحه‌ می‌باشد.

 2 - سطح‌ صاف‌ تحت‌ فشار غیریکنواخت‌ باشد:

   نمونه‌ایی‌ از این‌ مدل‌ صفحه‌ صافی‌ است‌ که‌ تحت‌ زاویه‌ دلخواهی‌ در زیر سطح‌ قرار گرفته‌ است‌ (همانند شکل‌ پائین‌). دراین‌ سطح‌ مقدار نیروی‌ عمود بر سطح‌ برابر است‌ با:                          که‌ در آن‌  A  سطح‌ جسم‌ و  h  فاصله‌ قائم‌ سطح‌ آزاد تا مرکز سطح‌ جسم‌ است‌. محل‌ اعمال‌ این‌ نیرو عبارت‌ است‌ از:

   اگر ‌ سطح‌ نسبت‌ به‌ محور  y ها تقارن‌ داشته‌ باشد  I(x,y)  صفر و در نتیجه‌             است‌.

   باتوجه‌ به‌ اینکه‌ در           مقدار                 مثبت‌ است‌،          همیشه‌ بزرگتر از  y  است‌ یعنی‌ مرکز فشار همیشه‌ پائین‌تر از مرکز سطح‌ قرار دارد از آنجا که‌ جسم‌ مورد بررسی‌ دارای‌ تقارن‌ نسبت‌ به‌ محور  y هاست‌ پس‌      I(x,y)  در فرمول‌      X(Cp)صفر است‌ و امتداد مرکز فشار در راستای‌ قائم‌ منطبق‌ برراستای‌ قائم‌ مرکز سطح‌ است‌ برای‌ حالت‌ غوطه‌وری‌ جزئی‌ مقدار      برابر  است با  Y-d/2 با گشتاورگیری‌ حول‌ نقطه‌ تعادل‌ خواهیم‌ داشت‌:

 در حالت‌ غوطه‌وری‌ کامل‌ مقدار     برابر است‌ با 2/ y - d  و با گشتاورگیری‌ حول‌ نقطه‌ تعادل‌ خواهیم‌ داشت‌:

 شرح‌ دستگاه‌:

  دستگاه‌ مورد آزمایش‌ از یک‌ تانک‌ معکب‌ مستطیل‌ شکل‌ با سطوح‌ جانبی‌ شفاف‌ در یک‌ جسم‌ معلق‌ به‌ شکل‌ ربع‌ حلقه‌ تشکیل‌ شده‌ است‌ با اهرم‌بندی‌ انجام‌ شده‌ می‌توان‌ مقدار نیروها را حساب‌ کرد. در گشتاورگیری‌ نیروها حول‌ لولا (نقطه‌ تعادل‌) تنها، نیروی‌ وارد بر سطح‌ مستطیل‌ شکل‌ به‌ حساب‌ می‌آید مقدار این‌ نیرو برابر است‌ با:

 که‌  h  فاصله‌ از سطح‌ آزاد تا مرکز سطح‌ است‌. بنابراین‌ دو حالت‌ کلی‌ پیش‌ می‌آید:

 الف‌ - غوطه‌وری‌ جزئی‌    ب‌ - غوطه‌وری‌ کلی‌

روش‌ انجام‌ آزمایش‌: 

  ابتدا با تغییر موقعیت‌ وزنه‌ تعادل‌، شاخص‌ را در موقعیت‌ افقی‌، قرار می‌دهیم‌ سپس‌ وزنه‌ 450 گرمی‌ را روی‌ کفه‌ بالانس‌ قرار می‌دهی‌. و آنقدر آب‌ داخل‌ ظرف‌ می‌ریزم‌ تا شاخص‌ دوباره‌ به‌ حالتافقی‌ بر گردد. سپس‌ مقدار جرم‌ وزنه‌ها و ارتفاع‌ آب‌ را مشخص‌ می‌کنیم‌. سپس‌ مقدار جرم‌ را با توجه‌ به‌ جدول‌، کاهش‌ داده‌ و با کاهش‌ دادن‌ آب‌ از طریق‌ شیر تخلیه‌ دوباره‌ شاخص‌ را در موقعیت‌ افقی‌ قرار داده‌ و مجدداً جرم‌ و ارتفاع‌ آب‌ را یادداشت‌ می‌کنیم‌.

 شامل 130 اسلاید powerpoint

گزارش کار اموزی آزمایش دبی سنجی سیالات

اختصاصی از فی ژوو گزارش کار اموزی آزمایش دبی سنجی سیالات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

 تعداد صفحه14

شرایط آزمایشگاه : دما: 23°C  رطوبت: % 52  فشار: mmHg 641

روشهای اندازه گیری :

1) روش مستقیم :

این روش،روش دقیقی برای محاسبه دبی سیالات می باشد،ولی کاربردش محدود است.(روش آزمایشگاهی است)در کالیبره کردن دبی سنجها استفاده می شود.

2) روش غیر مستقیم :

الف) بر اساس اختلاف فشار موضعی در جریان سیال (در لوله هایی که در طولشان دارای مقاوم موضعی هستند.)

الف-1) روزنه ها (Orifice):دارای انقباض و فوران هستند.

الف-2) شیپوره ها:در شیپوره بر خلاف روزنه،فوران و انقباض نداریم.

الف-3) قطعات همگرا- واگرا- لوله وانتوری (Venturi Tube) : در این روش افت انرژی زیاد است.

الف-4) زانویی (Elbow meter) : در این روش تلفات انرژی به صورت افت فشار ظاهر می شود.

ب) استفاده از وسایل اندازه گیری سرعت جریان در مقطع

ب-1) اندازه گیری دبی از طریق پروفیل سرعت

ب-2) سرعت موضعی در مقطع

ج) استفاده از موانع داخل جریان

ج-1) دبی سنجهای توربینی

ج-2) دبی سنجهای پسایی (از نوع دراگ هستند.)

تعیین سرعت موضعی یا سرعت متوسط در مقطع:

در این روش سرعت عبوری سیال را در هر مقطع مشخص می کنند و پروفیل کامل سرعت را رسم می کنند(پرو فیل سرعت را با وارد کردن سیال رنگی به داخل جریان برای نمایان شدن سرعت سیال مشخص می کنند) سپس با استفاده از فرمول زیر دبی را می یابند:

این روش چون زمان بر است فقط در کارهای دقیق تحقیقاتی کار برد دارد.

اندازه گیری سرعت موضعی به کمک لوله ی پیتو:

لوله پیتو یک وسیله با دوام و یک روش بسیار دقیق برای اندازه گیری سرعت است.اگر سرعت یک نقطه ی را  بیابیم و در فرمول زیر بگذاریم دیگر زمان زیادی لازم نیست و این روش عملیاتی می شود.در تمامی شیوه های این روش از یک سطح جریان به کمک پیزو متر،فشار استاتیکی جریان وتوسط لوله ی پیتو٬ فشار مطلق داخل جریان را اندازه می گیرند و اختلاف این دو فشار، فشار دینامیکی جریان  را نشان می دهد که با در دست داشتن آن می توان دبی جریان را محاسبه کرد. نقطه ی S نقطه ی توقف است بین دو نقطه یS وM معادله ی برنولی را می نویسیم اگر لوله ی پیتو عمود نباشد جریان را کاملا متوقف نمی کند و خطای زیادی ناشی از مولفه های سرعت خواهیم داشت.

انواع لوله های پیتو:

فلومتر پیتو:

در این دستگاه از 4 نقطه فشار دینامیکی و فشار کل سیال را اندازه می گیریم که باعث افزایش دقت آزمایش می شود.و خطای ناشی از عمود نبودن لوله ی پیتو تقلیل می یابد.

لوله ی پیتو- پرانتل:

در این دستگاه نیز می توان لوله ی پیتو و استاتیک را یکی گرفت. در مقطع نشان داده شده 8 سوراخ موجود است که فشار استاتیک را با آنها اندازه می گیرند.

نحوه انجام آزمایش:

پیتومتررا وارد مدار می کنیم.این دستگاه شامل یک شبکه  لوله است که آب در آن توسط پمپی که به یک مخزن متصل است به گردش در می آید و در مسیر لوله ها  روزنه،شیپوره ، قطعه ی هم گرا- واگرا و یک پیتو متر موجود است . می توان بالا دست و پایین دست هر یک از این قطعات را به دو لوله ی پیزو متر که در دستگاه تعبیه شده است وصل کرده و از این طریق اختلاف فشار آنها را بدست آورد قبل از آزمایش پیزومتر هواگیری می‌شود بدین‌ترتیب که ابتدا شیر بالای پیزومتر باز شده و از پایین فشار آب باعث می‌شود که سطح آب بالا رود و هوا را از شیر بالای مخزن خارج کند بعد از هواگیری کامل شیر مخزن بسته شده و هوای فشرده مجدداً دمیده می‌شود. این هوای فشرده باعث می‌شود که از بالا به سطح سیال فشار وارد آید اگر از این هوای فشرده استفاده نشود نیاز به لوله بلندی است که بازای هر یک اتمسفر اختلاف فشار باید 10m لوله استفاده کرد که این کار عملاً غیرممکن است. چون اساس کار دبی سنجی بر اختلاف فشار است و این هوا بر هر دو طرف لوله پیزومتر به یک اندازه فشار وارد می‌کند پس خطای اندازه‌گیری در پی نخواهد داشت.

پمپ را روشن می کنیم و توسط فلکه ای که در مسیر موجود است دبی هایی را به شبکه وارد کرده و حجم سیال شارش شده به کمک آب‌نما اندازه‌گیری می‌شود وقتی که سطح آب به صفر رسید کرونومتر را استارت کرده و وقتی سطح آن به ده رسید متوقف می‌شود. پس حجم سیال برابر با Lit 10 است از حاصل تقسیم حجم بر زمان شارش دبی واقعی محاسبه می‌شود. این کار با باز شدن فلکه آب چند بار تکرار می‌شود. به ازای هر بازشدگی فلکه دبی و ارتفاع یک باراندازه‌گیری می‌شود و مقدار  آنها در فرمول جاگذاری می‌گردد.با به دست آوردن کمیتهای لازم ٬ می توان  را با فرمول های زیر بدست آورد جدول زیر نشان دهنده ی اطلاعات بدست آمده برای لوله ی پیتو می باشد :

با نوشتن معادله برنولی بین نقاط 1 و 2 داریم :

   

 ,   ,

      

1. 99
2. 179
3. 0025
4. 676

   

365

4

جزوه آموزشی مجموعه فرمولهای مکانیک سیالات

اختصاصی از فی ژوو جزوه آموزشی مجموعه فرمولهای مکانیک سیالات دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

این فایل حاوی جزوه آموزشی مجموعه فرمولهای مکانیک سیالات می باشد که به صورت فرمت PDF در 62 صفحه در اختیار شما عزیزان قرار گرفته است، در صورت تمایل می توانید این محصول را از فروشگاه خریداری و دانلود نمایید.

فهرست
فصل1: خواص سیال
فصل 2:استاتیک سیالات
فصل 3: دینامیک سیالات غیر لزج
فصل 4: آنالیز ابعادی و تشابه
فصل 5: جریان های داخلی تراکم ناپذیر و لزج
فصل 6: جریانهای خارجی
فصل 7: توربو ماشین ها
فصل 8: جریان سیال ایده آل
فصل 9: جریانهای تراکم پذیر
فصل 10: جریان در بسترهای پر شده

تصویر محیط برنامه

دانلود فایل ورد Word بررسی دینامیک سیالات و روشهای تست کارایی در توربو ماشینها

اختصاصی از فی ژوو دانلود فایل ورد Word بررسی دینامیک سیالات و روشهای تست کارایی در توربو ماشینها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت: ورد || دسته: مکانیک || || تعداد صفحه: 180

توربو ماشین ها، بویژه توربین گاز و موتور جت، امروزه نقش به سزایی در زمینه  های مختلف صنعتی، تولید نیرو و کاربردهای هوا و فضا و حمل و نقل هوایی و کاربردهای نظامی پیدا کرده است. از طرفی با افزایش تقاضا و همچنین افزایش هزینه های مربوط به تأمین سوخت بر این توربو ماشینها، و نیاز به طراحی ماشینهایی کاراتر، کوچکتر، سبکتر، وبا مصرف سوخت کمتر، تحقیقات مختلفی در این راستا شکل گرفته است. به ویژه با پیشرفت های چشمگیر تکنولوژی در زمینه های مختلف از جمله تکنیکهای جدید محاسبات عددی و کامپیوتری، مدلسازی و محاسبات سه بعدی، این گونه تحقیقات شتاب بیشتری گرفته است. در این مقاله که در دو بخش ارائه می شود، سعی شده است که اطلاعاتی در مورد مشخصات کلی این توربو ماشینها و میدانهای جریان موجود در آنها ارائه گردد. 

فهرست مطالب

پیش گفتار
۱- بخش اول
۱-۱ دینامیک سیالات در توربوماشینها
۲-۱ مقدمه
۳-۱ ویژگیهای میدانهای جریان در توربوماشینها
۴-۱ ویژگیهای اساسی جریان
۵-۱ جریان در دستگاههای تراکمی
۶-۱ جریان در فن ها و کمپرسورهای محوری
۷- ۱جریان در کمپسورهای سانتریفیوژ
۸-۱ جریان در سیستمهای انبساطی
۹-۱ جریان در توربینهای محوری
۱۰-۱ جریان در توربینهای شعاعی
۱۱-۱ مدلسازی میدانهای جریان توربوماشینها
۱۲-۱ مراحلمختلف مدلسازی مرتبط با فرآیند طراحی
۱۳-۱ مدلسازی جریان برای پروسس طراحی ابتدائی
۱۴-۱ مدلسازی جریان برای پروسس طراحی جز به جز
۱۵-۱ قابلیتهای حیاتی برای تجهیزات آنالیز جریان در توربوماشینها
۱۶-۱ مدلسازی فیزیک جریان
۱۷-۱ معادلات حاکم و شرایط مرزی
۱۸-۱ مدلسازی اغتشاش وانتقال
۱۹-۱ تحلیل ناپایداری و اثر متقابل ردیف پره ها
۲۰-۱تکنیک های حل عددی
۲۱-۱ مدلسازی هندسی
۲۲-۱ عملکرد ابزار تحلیلی
۲۳-۱ ملاحظات مربوط به قبل و بعد از فرآیند
۲۴-۱ انتخاب ابزار تحلیلی
۲۵-۱ پیش بینی آینده
۲۶-۱ مسیرهای پیش رو در طراحی قطعه
۲۷-۱ مسیرهای پیش رو در قابلیتهای مدلسازی
۲۸-۱ خلاصه
مراجع
۲- بخش دوم
۱-۲ آزمونهای کارآیی توربو ماشینها
۲-۲ آزمونهای کارآیی آئرودینامیکی
۳-۲ اهداف فصل
۴-۲ طرح کلی بخش
۵-۲ تست عملکرد اجزا
۶-۲ تأثیر خصوصیات عملکردی بر روی بازده
۷-۲تست عملکرد توربو ماشینها
۸-۲ روش تحلیل تست
۹-۲ اطلاعات عملکردی مورد نیاز
۱۰-۲ اندازه گیریهای مورد نیاز
۱۱-۲ طراحی ابزار و استفاده از آنها
۱۲-۲ اندازه گیری فشار کل
۱۳-۲ اندازه گیری های فشار استاتیک
۱۴-۲ اندازه گیریهای درجه حرارت کل
۱۵-۲ بررسی های شعاعی
۱۶-۲ Rake های دنباله
۱۷-۲ سرعتهای چرخ روتور
۱۸-۲ اندازه گیریهای گشتاور
۱۹-۲ اندازه گیریهای نرخ جریان جرم
۲۰- ۲اندازه گیریهای دینامیکی
۲۱-۲ شرایط محیطی
۲۲-۲ سخت افزار تست
۲۳-۲ ملاحظات طراحی وسایل
۲۴-۲ نیازهای وسایل
۲۵-۲ ابزارآلات بازده
۲۶-۲ اندازه گیریهای فشار
۲۷-۲ اندازه گیریهای دما
۲۸-۲ اندازه گیریهای زاویه جریان
۲۹-۲ روشهای تست و جمع آوری اطلاعات
۳۰-۲پیش آزمون
۳۱-۲ فعالیت های روزانه قبل از آزمون
۳۲-۲ در طی آزمون
۳۳-۲ روشهای آزمون
۳۴-۲ ارائه اطلاعات
۳۵-۲ تحلیل و کاهش اطلاعات
۳۶-۲ دبی اصلاح شده
۳۷-۲ سرعت اصلاح شده
۳۸-۲ پارامترهای بازده
۳۹-۲ ارائه اطلاعات
۴۰-۲ نقشه های کارآیی
۴۱-۲ مشخص کردن حاشیه استال (stall margin)
مراجع

دینامیک سیالات در توربو ماشین ها

اختصاصی از فی ژوو دینامیک سیالات در توربو ماشین ها دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دسته بندی : فنی مهندسی _ مواد و متالوژی

فرمت فایل:   doc 
حجم فایل:  (در قسمت پایین صفحه درج شده)
تعداد صفحات فایل:  80

 فروشگاه کتاب : مرجع فایل

 قسمتی از محتوای متن Word 

بخش اول

دینامیک سیالات در توربو ماشین ها

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 تام 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 تلحیل 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، 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 نیزا 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 ورودیف 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 مشاینها 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.

اثرات حرارت و انتقال حرارت می تواند فاکتور مهمی باشد، بخصوص در قسمتهای داغ موتور. گازهای داغ محفظه احتراق از میان توربین عبور می کنند و رگه های داغی را بوجود می آورند که توسط میدان جریان توربین منتقل می شوند. برای حفاظت از اجزائی که در معرض بالاترین دما قرار دارند، جریانهای خنک کننده از میان سوراخهای موجود در تیغه های توربین به مسیر گازهای داغ اولیه تزریق می شود و برای سطوح تیغه ها خنک کنندگی لایه ای را فراهم می آورد. به طور مشابه، جریانهای خنک کننده ممکن است به جریان اصلی در طول دیواره نیز تزریق شود.

بیشتر پیچیدگی میدانهای جریان سیال در توربو ماشین ها مستقیما تحت تاثیر مسیر جریان و هندسه اجزاء می باشد. ملاحظات هندسی شامل منحنی و شکل endwall مسیر جریان، فاصله بین ردیف های تیغه ها، گام تیغه، stagger می شود. موارد دیگری از هندسه مسیر جریان شامل پیکربندی ردیفهای تیغه ها، از قبیل استفاده از «tandem blades»، تیغه های جداکننده، دمپرهای midspan وعملیات روی نوک تیغه ها می باشد. جزئیات بیشماری مربوط به شکل تیغه، مثل توزیع ضخامت، خمیدگی، جهت، قوس، به عقب برگشتگی، حلزونی، پیچ خوردگی، ضریب شکل، صلبیت، نسبت شعاع توپی به نوک، شعاع لبه حمله تیغه و لبه فرار تیغه، اندازه فیلت و فاصله نوک تیغه نیز از همان اهمیت برخوردارند. خنک کاری تیغه ها نیز دارای اهمیت هستند، اندازه و موقعیت سوراخهای خنک کننده درون تیغه، مسیر اولیه گاز را تحت تاثیر قرار می دهد.

بنابراین، رفتار جریان در اجزای توربو ماشینها نیز کاملا پیچیده بوده و بسیار متاثر از هندسه های مسیر جریان است. یک فهم عمیق از اثرات هندسه مسیر جریان و اجزا و قطعات، به طراح اجازه خواهد داد تا از جریانی که حاصل شده، سود ببرد. برای رسیدن به این درک و برای انجام تحلیلهای لازم برای بهینه کردن رفتار بسیار پیچیده جریان لازم است از تکنولوژی پیشرفته مدلسازی جریان استفاده شود.

جریان در دستگاههای تراکمی:

سیستم های تراکمی توربو ماشینی در موتورهای هواپیما، می توانند از ترکیب های گوناگونی از اجزای محوری و یا شعاعی (سانتریفوژ) بهره ببرند. در موتورهای توربو فن معمولی، یک فن محوری در ورودی جریان قرار گرفته و بدنبال آن یک جداکننده جریان قرار دارد که جریانهای مرکزی و کنارگذر (بای پس) را از هم جدا می کند.

یک کمپرسور محوری چند طبقه در پایین دست جریان درون هسته (جریان مرکزی) قرار داده شده است و ممکن است به دنبال آن کمپرسور سانتریفوژ نیز قرار گیرد. اختصاصا در کاربردهای مربوط به موتور هواپیما و توربین گاز، اغلب از کمپرسورهای سانتریفوژ بهره برده می شود.

تمامی پیکربندی های سیستمهای تراکمی دارای جریانهای پیچیده و سه بعدی، با گرادیان فشار معکوس هستند که می توانند باعث جدایی جریان شوند. علاوه بر این چرخش، حرکت نسبی shroud، جریان های نشستی لبه ها، شوک ها، اثر متقابل شوک و لایه مرزی، اثر متقابل تیغه و endwall و نیز تاثیر متقابل ردیف ها تیغه ها همگی در ساختار میدان جریان کمپرسور نقش دارند. جزئیات مربوط به رفتار جریان بخصوص در مورد کمپرسورهای سانتریفوژ و محوری در بخش بعدی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

(توضیحات کامل در داخل فایل)

 

متن کامل را می توانید دانلود نمائید چون فقط تکه هایی از متن در این صفحه درج شده به صورت نمونه

ولی در فایل دانلودی بعد پرداخت، آنی فایل را دانلود نمایید