دانشگاه هرمزگان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی مکانیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک

 تبدیل انرژی

 عنوان :

مطالعه تحلیلی و عددی جهت دهی بردار پیشران به روش سیال غیر همراستا

استاد راهنما :

دکتر سعید نیازی

 استاد مشاور :

دکتر افشین بناءزاده

چکیده :

 جهت دهی بردار پیشران سیالی به عنوان یک تکنولوژی مهم برای عملکرد بالا وسایل نقلیه هوایی پدیدار شده است. این تکنولوژی می تواند قدرت مانور هواپیما را با تغییر جریان نازل و انحراف آن از جهت محوری خود بهبود بخشد. هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات جریان مکشی ثانویه در جریان اصلی خروجی از یک موتور جت کوچک که با یک داکت استوانه ای شکل و یک شیپوره واگرا یکپارچه شده است، و همچنین بررسی اثر پارامترهای سیالی و هندسی  و ارزیابی عملکرد جهت دهی بردار پیشران سیالی می باشد. مطالعات عددی و تحلیلی جهت دهی بردار پیشران برای اولین بار به صورت جریان غیر همراستا بر روی این نازل انجام شد و سپس یک سری از تحقیقات و بررسی ها در جهت بهینه­سازی هندسی با کمک تحلیلهای عددی انجام شد. محاسبات عددی برای شرایط مختلف جریان با و بدون مکش جریان ثانویه و در ارتفاع های متفاوت شکاف ثانویه و شعاع های انحنای متفاوت کولار[1] بررسی شده است. شبیه سازی عددی جریان نازل با حل معادلات ناویر استوکس انجام شده است، و پارامترهای ورودی به منظور مطابقت بیشتر با شرایط تجربی تنظیم شده اند. این مطالعات در نرخ جریان جرمی اولیه و فشارهای مکشی متفاوت برای سه ارتفاع شکاف ثانویه 1، 5/1 و 2 میلیمتر و سه شعاع انحنای کولار 106، 120 و 300 میلیمتر و زاویه قطع کمان 42 درجه بررسی شده است. اثر این پارامترهای سیالی و هندسی در جهت دهی بردار پیشران و عملکرد نازل بحث شده است و نتایج نشان می دهد که این پارامترها اثر مستقیم بر عملکرد جهت دهی و کنترل بردار پیشران دارند. در مطالعات تحلیلی دو روش نوین توسعه یافته به منظور تحلیل بهتر این پدیده در شیپوره ارائه گردیده است. درروش اول با در نظر گرفتن یک حجم کنترل و مطابق با قوانین ممنتوم خطی و یک سری فرضیات روابط ساده شده‌ای توسعه داده شده است و در روش دوم تحلیل این پدیده با استفاده از معادلات حرکت جریان بر روی دیواره های موج دار یا سینوسی تحقق پیدا کرده است.

کلید واژه ها : جهت دهی نیروی پیشران، جریان غیرهمراستا، سطح کواندا، دیواره موج دار، دینامیک سیالات محاسباتی

فهرست مطالب

چکیده : ‌د

فصل 1: پیشگفتار  1

1-1- اهداف و انگیزه ها ی پژوهشی… 2

1-2- معرفی کنترل بردار نیروی پیشران و پیشرفت های این تکنولوژی… 2

1-2-1- محدودیت هایی از سیستم های کنترل سنتی… 3

1-2-2- مزایای کنترل بردار پیشران… 4

1-2-3- روش مکانیکی جهت دهی بردار نیروی پیشران… 5

1-2-3-1- نسل اول… 5

1-2-3-2- نسل دوم.. 7

1-2-4- روش سیالی جهت دهی بردار نیروی پیشران… 9

1-2-4-1- روش کنترل به وسیله موج شوک…. 12

1-2-4-2- روش اُریب کردن گلوگاه. 14

1-2-4-3- روش جت ترکیبی (دیافراگم نوسانی). 16

1-2-4-4- روش جریان همراستا. 18

1-2-4-5- روش جریان غیر همراستا. 19

1-3- تعریف مسئله.. 28

1-4- بازنگری تاریخچه و تحقیقات پیشین… 30

1-5- طرح کلی و ساختار تحقیق حاضر.. 33

فصل 2: معادلات حاکم بر میدان جریان   34

2-1- مقدمه.. 35

2-2- معادلات ناویر – استوکس….. 35

2-3- مدلسازی نوسانات میدان سیال… 37

2-3-1- آشفتگی… 37

2-3-2- روش میانگین گیری رینولدز. 39

2-3-2-1- روش بوزینسک….. 41

2-3-2-2- روش انتقالی تنش رینولدز. 41

2-3-3- روش شبیه سازی گردابه های بزرگ…. 42

2-4- مدل های آشفتگی… 42

2-4-1- مدل های صفر معادله ایی… 43

2-4-2- مدل های یک معادله ای روش اسپالارت آلماراس….. 43

2-4-3- مدل های دو معادله ایی… 44

2-4-3-1- مدل k-ε استاندارد.. 44

2-4-3-2- مدل k-ε RNG… 45

2-4-3-3- مدل k-ε Realizable. 46

2-4-3-4- مدل k-ω استاندارد.. 46

2-4-3-5- مدل انتقال برشی k-ω… 46

2-4-4- مدل تنش رینولدز. 47

2-5- انتخاب مدل آشفته.. 48

فصل 3: روش حل عددی و تحلیلی جهت دهی سیالی به روش جریان غیر همراستا 49

3-1- تحلیل‌ عددی جهتدهی سیالی به روش جریان غیرهمراستا. 50

3-1-1- دینامیک سیالات محاسباتی… 50

3-1-2- شبکه بندی… 53

3-1-2-1- بررسی شبکه بندی نزدیک دیواره در جریان های آشفته محصور. 55

3-1-2-2- توصیف شبکه بندی مجموعه نازل مورد نظر برای مسئله جهت دهی سیالی… 58

3-1-3- طراحی توسط نرم افزار گمبیت و استفاده از روش ژورنالی… 59

3-1-3-1- معرفی گمبیت…. 59

3-1-3-2- محیط ژورنال نویسی… 60

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید