بررسی جریان سیالات

مقاله بررسی جریان سیالات در 14 صفحه ورد قابل ویرایش

بررسی جریان سیالات

- مقدمه

پدیده های مربوط به جریان سیالات در علوم مهندسی و در طبیعت بسیار رخ می دهند و مهم می باشند. در اغلب موارد این پدیده ها همراه با جریانهای نقوش (TURBU LENT) و علی الخصوص جریانهای نقوش برشی (Turbulent Shear flow) می باشد. تخمین درست از مشخصات این جریانها نه تنها در مطالعه مكانیسم جریان بلكه برای طراحی انواع وسایل مهندسی حائز اهمیت است.

روش های تجربی تنها راه اصولی برای حل مسائل جریانهای مغشوش برشی بوده است. مقادیر زیادی اطلاعات در مورد انواع جریانها جمع آوری شده است كه برای فهم توربلانس و طراحی وسائل مهندسی از آنها استفاده شده است. بوسیله كامپیوترهای سریع و پیشرفته امروزی و حافظه بالای آنها، شبیه سازی كامپیوتری نیز به روش سومند برای حل جریانهای مغشوش تبدیل گردیده است.

اما در عین حال باید به این نكته توجه زیادی داشت كه انواع مقیاسهای (Scal) زیادی در جریان توربلا وجود دارد و در نتیجه ما نمی توانیم این مقیاسها را حتی بوسیله كامپیوترهای قوی امروزی حل نمائیم و ساختن مدلهایی برای مقیاسهای كوچك نوسانات كه مرتبط با پروسه پخش انرژی می باشد غیر قابل صرف نظر می باشد.

برای شبیه سازی جریانهای مغشوش بوسیله حل عددی معادلات ناویر – استوك و پیوستگی و با توجه به تئوری توربلانس همگن مقیاس پخش انرژی ld برابر است با :

 همان نرخ پخش انرژی بر واحد جرم سیال می باشد. آزمایشات نشان می دهد كه  توسط طول مشخصه L و سرعت مشخصه v جریان معین می گردد:

از  بالا داریم:

     ,     عدد

حال سعی می كنیم كه تعداد نقاط مش (meshpoints) (N) كه در شبیه سازی جریان های مغشوش با استفاده از روش F.D (المان محدود) و معادلات ناویر استوك و پیوستگی لازم می باشد را حدس بزنیم

از معادلات بالا:

در پدیده های طبیعی عدد Re عموماً بسیار بزرگ می باشد به طور مثال برای عدد ایندارز از مرتبه  كه غیر معمول هم نیست N از مرتبه  بدست می آید اگر بخواهیم مستقیماً مسئله را حل كنیم لذا روش (Direct Numerial Simulaton)  DNS حتی با كامپیوترهای امروزی در حل مسائل توربلانست كاربردی به نظر نمی رسد.

2- ایده اصلی LES:

فرض كنید كه كسی بخواهد از روش DNS مسئله ای را حل نماید ولی تعداد مش مورد نیاز او از ظرفیت كامپیوتر تجاوز ننماید بنابراین وی مش درشت تری انتخاب می كند. این مش درشت تر می تواند ادی (eddy) های بزرگ را حل نماید ولی نمی تواند آنهایی كه از یك یا دو سلول شبكه كوچكتر هستند را حل نماید. با توجه به این نكته حل شبكه بزرگتر بدون در نظر گرفتن تأثیر ادی های كوچكتر بر روی بزرگترها غلط می باشد. از 1 مدل ریز شبكه (Subgrid Sode) كه بعداً مفصلاً توضیح می دهیم بوجود می آید.

پس در این مدل تنها كوچكترها مدل می شوند و روی های بزرگتر مستقیماً بدون مدل كردن بدست می آید مزیت این روش نسبت به روشهایی كه كل میدان حل را مدل می كنند مثل روش متوسط گیری رینواند معادله نواویر استوك (PANS) در همین است چون این روشها در مسائل خاص مثل چرخش و  با مشكلاتی مواجه هستند . اما روش LES به ما امكان حل مسائل پیچیده غیر همگن و ناپایدار را می دهد.

3- Filtering:

با توجه به ایده اصلی LES كه در بخش قبل بیان گردید نیازمند آن هستیم كه به گونه ای بین ساختارهای كوچك كه حل نمی شوند و ساختارهای بزرگ كه حل می گردند تمایز قائل شویم و در نهایت بتوانیم از U به  (متوسط سرعت) برسیم.

برخلاف متوط گیری زمانی رینواند  این یك عملگر مكانی می باشد.

در واقع روشهای RANS و LES متوسط گیری را در بعدهای مختلفی انجام دهیم می دهند. این اختلاف مانع از آن می شود كه بتوان آنها را به راحتی به هم مرتبط كرد. كوششهای متعددی در این رابطه انجام گرفته است كه بعداً به آن می پردازیم:

1-3) Schumann’s approach :

(b- 22)                                                                        

(-c22)                             

از این دو ترم به عنوان تأثیر ریز شبكه های حل نشده بر روی شبكه های شده نیز یاد می شود. از دیدگاه ریاضی این ترمها به علت غیرخطی بودن ترم جابه جایی (conv) و ناسازگاری آن با عملگر فیلتر كننده كه خطی می باشد بوجود می آیند.

خاصیت مهم  آن است كه وابسته به زمان می باشد و در نتیجه رروش LES هم به ناچار ناپایدار می شود.

به علاوه  همیشه وابسته به سه بعد مكانی می باشد (مگر در موارد خیلی خاص ) نكته دیگر اینكه اگر در حد  سیل نماید این ترمها هم به صفر سیل می كنند و  هم به سمت u سیل می نماید و تمام مقیاسهای كوچك و بزرگ به صورت دقیق حل می شود این یعنی LES به سمت DNS حركت می‌كند.

باید به این نكته اشاره كرد كه فیلترینگ كه در معادله 7 توضیح دادیم به راحتی با شرایط مرزی سازگار نمی گردد و در نزدیكی دیواره ها و مرزها مسائل زیادی بوجود می آید كه موضوع بحث های گوناگونی است از آن جمله مقاله (Ghosal Moin 1995) می باشد.

Sub grid-Scale modelling                   (SGS)

مدل مقیاس ریز شبكه ای (SGS) مختص به روش LES می باشد و به نوعی وجه تمایز این روش با دیگر روشهای موجود است. همانطور كه می دانید انرژی از ساختارهای بزرگ مقیاس به سمت ساختارهای كوچك مقیاس سرازیر (Cas cade) می شود. بنابراین اولین وظیفه SGS آن است كه مطمئن شود مقدار انرژی تخلیه شده در LES برابر مقدار انرژی سرازیر شده در حالتی است كه مسئله به طور كامل و دقیق به روش DNS حل می شود. باید توجه داشت كه سرازیر شدن انرژی فرآیندی است كه باید متوسط گیری شود. در یك جریان آشفته امكان دارد كه به صورت محلی یا آنی حركت انرژی خیلی بیشتر با كمتر از مقدار متوسط آن و یاحتی بر عكس جریان انجام گیرد.

لذا ایده آل آن است كه SGS بتواند این تغییرات محلی و آنی را هم به حساب بیاورد. اگر مقیاس شبكه خیلی ریزتر از مقیاس قالب جریان باشد یك مدل خام و ساده برای نشان دادن رفتار صحیح جریان كافی است و نیازی به مدلهای پیچیده نداریم به عبارت دیگر اگر مقیاس شبكه درشت باشد و جریان پر انرژی ،‌ناهمگن و غیر ایزوتروپیك باشد مدل SGS باید با كیفیت بهتری طراحی گردد. بدیهی است دو راه حل موجود می باشد، اول آنكه مدل SGS را تثبیت كنیم و شبكه را ریزتر كنیم كه در حد نقش SGS از بین می رود و LES به DNS تبدیل می شود. ریز كردن شبكه بوسیله سرعت كامپیوترها و افزایش هزینه زمانی محاسبات محدود می گردد. در استراتژی دوم به طور مثال یك معادله  دیگر با مدل پیچیده تر SGS حل می گردد كه می تواند در مقایسه با راه اول هزینه كمتری داشته باشد.

اگر به مسئله از دیدگاه عددی نگاه كنیم مسئله اختلاف بین معادله دیفرانسیل دقیق و مقادیر دیفرنس شده و جدا شده آن مطرح می گردد. این اختلاف در نزدیكی حدود بیشتر هم میشود. در روش DNS مسئله چندان نگران كننده نیست اما در LES این مقیاسها تأثیر عمیقی روی مدل SGS می گذارد كه بعداً توضیح داده می شود. لذا در LES روش جدا سازی معادله و مدل SGS باید با هم دیده شوند. بعضی روشها مثل روشهای مرتبه پایین Pwined موجب ایجاد خطای بخش عددی قابل توجهی می شوند.

برچسب ها : بررسی جریان سیالات , تحقیق بررسی جریان سیالات , پروژه بررسی جریان سیالات , مقاله بررسی جریان سیالات , دانلود تحقیق بررسی جریان سیالات , پروژه , پژوهش , مقاله , جزوه , تحقیق , دانلود پروژه , دانلود پژوهش , دانلود مقاله , دانلود جزوه , دانلود تحقیق

بررسی جریان سیالات

مقاله بررسی جریان سیالات در 14 صفحه ورد قابل ویرایش

بررسی جریان سیالات

- مقدمه

پدیده های مربوط به جریان سیالات در علوم مهندسی و در طبیعت بسیار رخ می دهند و مهم می باشند. در اغلب موارد این پدیده ها همراه با جریانهای نقوش (TURBU LENT) و علی الخصوص جریانهای نقوش برشی (Turbulent Shear flow) می باشد. تخمین درست از مشخصات این جریانها نه تنها در مطالعه مكانیسم جریان بلكه برای طراحی انواع وسایل مهندسی حائز اهمیت است.

روش های تجربی تنها راه اصولی برای حل مسائل جریانهای مغشوش برشی بوده است. مقادیر زیادی اطلاعات در مورد انواع جریانها جمع آوری شده است كه برای فهم توربلانس و طراحی وسائل مهندسی از آنها استفاده شده است. بوسیله كامپیوترهای سریع و پیشرفته امروزی و حافظه بالای آنها، شبیه سازی كامپیوتری نیز به روش سومند برای حل جریانهای مغشوش تبدیل گردیده است.

اما در عین حال باید به این نكته توجه زیادی داشت كه انواع مقیاسهای (Scal) زیادی در جریان توربلا وجود دارد و در نتیجه ما نمی توانیم این مقیاسها را حتی بوسیله كامپیوترهای قوی امروزی حل نمائیم و ساختن مدلهایی برای مقیاسهای كوچك نوسانات كه مرتبط با پروسه پخش انرژی می باشد غیر قابل صرف نظر می باشد.

برای شبیه سازی جریانهای مغشوش بوسیله حل عددی معادلات ناویر – استوك و پیوستگی و با توجه به تئوری توربلانس همگن مقیاس پخش انرژی ld برابر است با :

 همان نرخ پخش انرژی بر واحد جرم سیال می باشد. آزمایشات نشان می دهد كه  توسط طول مشخصه L و سرعت مشخصه v جریان معین می گردد:

از  بالا داریم:

     ,     عدد

حال سعی می كنیم كه تعداد نقاط مش (meshpoints) (N) كه در شبیه سازی جریان های مغشوش با استفاده از روش F.D (المان محدود) و معادلات ناویر استوك و پیوستگی لازم می باشد را حدس بزنیم

از معادلات بالا:

در پدیده های طبیعی عدد Re عموماً بسیار بزرگ می باشد به طور مثال برای عدد ایندارز از مرتبه  كه غیر معمول هم نیست N از مرتبه  بدست می آید اگر بخواهیم مستقیماً مسئله را حل كنیم لذا روش (Direct Numerial Simulaton)  DNS حتی با كامپیوترهای امروزی در حل مسائل توربلانست كاربردی به نظر نمی رسد.

2- ایده اصلی LES:

فرض كنید كه كسی بخواهد از روش DNS مسئله ای را حل نماید ولی تعداد مش مورد نیاز او از ظرفیت كامپیوتر تجاوز ننماید بنابراین وی مش درشت تری انتخاب می كند. این مش درشت تر می تواند ادی (eddy) های بزرگ را حل نماید ولی نمی تواند آنهایی كه از یك یا دو سلول شبكه كوچكتر هستند را حل نماید. با توجه به این نكته حل شبكه بزرگتر بدون در نظر گرفتن تأثیر ادی های كوچكتر بر روی بزرگترها غلط می باشد. از 1 مدل ریز شبكه (Subgrid Sode) كه بعداً مفصلاً توضیح می دهیم بوجود می آید.

پس در این مدل تنها كوچكترها مدل می شوند و روی های بزرگتر مستقیماً بدون مدل كردن بدست می آید مزیت این روش نسبت به روشهایی كه كل میدان حل را مدل می كنند مثل روش متوسط گیری رینواند معادله نواویر استوك (PANS) در همین است چون این روشها در مسائل خاص مثل چرخش و  با مشكلاتی مواجه هستند . اما روش LES به ما امكان حل مسائل پیچیده غیر همگن و ناپایدار را می دهد.

3- Filtering:

با توجه به ایده اصلی LES كه در بخش قبل بیان گردید نیازمند آن هستیم كه به گونه ای بین ساختارهای كوچك كه حل نمی شوند و ساختارهای بزرگ كه حل می گردند تمایز قائل شویم و در نهایت بتوانیم از U به  (متوسط سرعت) برسیم.

برخلاف متوط گیری زمانی رینواند  این یك عملگر مكانی می باشد.

در واقع روشهای RANS و LES متوسط گیری را در بعدهای مختلفی انجام دهیم می دهند. این اختلاف مانع از آن می شود كه بتوان آنها را به راحتی به هم مرتبط كرد. كوششهای متعددی در این رابطه انجام گرفته است كه بعداً به آن می پردازیم:

1-3) Schumann’s approach :

(b- 22)                                                                        

(-c22)                             

از این دو ترم به عنوان تأثیر ریز شبكه های حل نشده بر روی شبكه های شده نیز یاد می شود. از دیدگاه ریاضی این ترمها به علت غیرخطی بودن ترم جابه جایی (conv) و ناسازگاری آن با عملگر فیلتر كننده كه خطی می باشد بوجود می آیند.

خاصیت مهم  آن است كه وابسته به زمان می باشد و در نتیجه رروش LES هم به ناچار ناپایدار می شود.

به علاوه  همیشه وابسته به سه بعد مكانی می باشد (مگر در موارد خیلی خاص ) نكته دیگر اینكه اگر در حد  سیل نماید این ترمها هم به صفر سیل می كنند و  هم به سمت u سیل می نماید و تمام مقیاسهای كوچك و بزرگ به صورت دقیق حل می شود این یعنی LES به سمت DNS حركت می‌كند.

باید به این نكته اشاره كرد كه فیلترینگ كه در معادله 7 توضیح دادیم به راحتی با شرایط مرزی سازگار نمی گردد و در نزدیكی دیواره ها و مرزها مسائل زیادی بوجود می آید كه موضوع بحث های گوناگونی است از آن جمله مقاله (Ghosal Moin 1995) می باشد.

Sub grid-Scale modelling                   (SGS)

مدل مقیاس ریز شبكه ای (SGS) مختص به روش LES می باشد و به نوعی وجه تمایز این روش با دیگر روشهای موجود است. همانطور كه می دانید انرژی از ساختارهای بزرگ مقیاس به سمت ساختارهای كوچك مقیاس سرازیر (Cas cade) می شود. بنابراین اولین وظیفه SGS آن است كه مطمئن شود مقدار انرژی تخلیه شده در LES برابر مقدار انرژی سرازیر شده در حالتی است كه مسئله به طور كامل و دقیق به روش DNS حل می شود. باید توجه داشت كه سرازیر شدن انرژی فرآیندی است كه باید متوسط گیری شود. در یك جریان آشفته امكان دارد كه به صورت محلی یا آنی حركت انرژی خیلی بیشتر با كمتر از مقدار متوسط آن و یاحتی بر عكس جریان انجام گیرد.

لذا ایده آل آن است كه SGS بتواند این تغییرات محلی و آنی را هم به حساب بیاورد. اگر مقیاس شبكه خیلی ریزتر از مقیاس قالب جریان باشد یك مدل خام و ساده برای نشان دادن رفتار صحیح جریان كافی است و نیازی به مدلهای پیچیده نداریم به عبارت دیگر اگر مقیاس شبكه درشت باشد و جریان پر انرژی ،‌ناهمگن و غیر ایزوتروپیك باشد مدل SGS باید با كیفیت بهتری طراحی گردد. بدیهی است دو راه حل موجود می باشد، اول آنكه مدل SGS را تثبیت كنیم و شبكه را ریزتر كنیم كه در حد نقش SGS از بین می رود و LES به DNS تبدیل می شود. ریز كردن شبكه بوسیله سرعت كامپیوترها و افزایش هزینه زمانی محاسبات محدود می گردد. در استراتژی دوم به طور مثال یك معادله  دیگر با مدل پیچیده تر SGS حل می گردد كه می تواند در مقایسه با راه اول هزینه كمتری داشته باشد.

اگر به مسئله از دیدگاه عددی نگاه كنیم مسئله اختلاف بین معادله دیفرانسیل دقیق و مقادیر دیفرنس شده و جدا شده آن مطرح می گردد. این اختلاف در نزدیكی حدود بیشتر هم میشود. در روش DNS مسئله چندان نگران كننده نیست اما در LES این مقیاسها تأثیر عمیقی روی مدل SGS می گذارد كه بعداً توضیح داده می شود. لذا در LES روش جدا سازی معادله و مدل SGS باید با هم دیده شوند. بعضی روشها مثل روشهای مرتبه پایین Pwined موجب ایجاد خطای بخش عددی قابل توجهی می شوند.

برچسب ها : بررسی جریان سیالات , تحقیق بررسی جریان سیالات , پروژه بررسی جریان سیالات , مقاله بررسی جریان سیالات , دانلود تحقیق بررسی جریان سیالات , پروژه , پژوهش , مقاله , جزوه , تحقیق , دانلود پروژه , دانلود پژوهش , دانلود مقاله , دانلود جزوه , دانلود تحقیق

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

جریان سیال - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
https://fa.wikipedia.org/wiki/جریان_سیال
جابجایی ذرات سیال که موجب حرکت کلی سیال گردد را جریان یافتن سیال می‌نامند.و در زیر بخشی خاصی از مکانیک سیالات به نام دینامیک سیالات بررسی می‌شود که به دو ...
دانلود فایل ( مقاله بررسی جریان سیالات)
3imi81.prodownload.site/
به صفحه دانلود فایل(مقاله بررسی جریان سیالات)خوش آمدید برای دانلود به ادامه مطلب بروید.شما پس از پرداخت هزینه ای ناچیز فایل{مقاله بررسی جریان سیالات}را دانلود ...
آزمایش : بررسی جریان آرام و آشفته در لوله ها ( آزمایش رینولدز) - ...
4txt.ir/آزمایش-بررسی-جریان-آرام-و-آشفته-در-لول/
بنام خدا آزمایش : بررسی جریان آرام و آشفته در لوله ها ( آزمایش رینولدز) هدف : محاسبه ی ضریب ... تبدیل جریان آرام به مغشوش در لوله‌ها تابعی از سرعت سیال می‌باشند.
انواع جریان سیالات - سایت علمی دانشجویان ایران
www.daneshju.ir/forum/f1511/t188122.html
۹ شهریور ۱۳۹۲ ه‍.ش. - به دلیل اینکه مایعات به سختی متراکم می شوند معمولآ آن ها را ، در همه ی موارد جریان پایدار ، به عنوان سیال تراکم ناپذیر مورد بررسی قرار می دهند.
[PPT]مکانیک سیالات
www.ssu.ac.ir/cms/fileadmin/user_upload/...va/1460mecanec_sayalst..ppt.ppt
در مکانیک جامدات معمولا حرکت اجسامی با جرم و ابعاد مشخص بررسی میشود ولی در مکانیک سیالات مطالعه ی حرکت پیوسته ی سیال , به صورت یک جریان مورد نظر می باشد.
مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی ... ...
www.civilica.com/Paper-CFD11-CFD11_134=بررسی-جریان-سیال-در-میکرو-کانال-...
مقاله بررسی جریان سیال در میکرو کانال تحت تاثیر نیروی الکترومغناطیسی, در یازدهمین کنفرانس دینامیک شاره ها (11th Conference of Fluid Dynamics) توسط آزاده ...
مقاله بررسی عددی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی آزاد در ...
www.civilica.com/Paper-EASTTEHRANMECH02-EASTTEHRANMECH02_040=بر...
مقاله بررسی عددی جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی آزاد در میکروکانال های مستطیلی, در همایش ملی مهندسی مکانیک (National Conference on Mechanical Engeering) ...
بررسي جريان آرام سيال در خمهاي با مقطع مربعي-مستطيلي
fa.journals.sid.ir/ViewPaper.aspx?id=16417
توسط عظيميان احمدرضا
در اين مقاله جريان آرام سيال در خمهاي مختلف در يک کانال با سطح مقطع مربع - مستطيل به صورت عددي شبيه سازي شده است. در شبيه سازي جريان در اين خمها نقش زاويه خم و ...
بررسي عددي جريان سيال و انتقال حرارت در محيط متخلخل بين ...
fa.journals.sid.ir/ViewPaper.aspx?id=195385
توسط كيهاني محمدحسن
در اين مقاله، جريان جابه جايي اجباري و انتقال حرارت بين دو صفحه موازي که به صورت جزئي با محيط متخلخل پر شده، به صورت عددي با استفاده از روش شبکه بولتزمن ...
دانلود فایل ( مقاله بررسی جریان سیالات) | نوین فایل
novindpfile.ir/?p=11396
۵ شهریور ۱۳۹۵ ه‍.ش. - کاربران گرامی درود بر شما.به سایت خودتان خوش آمدید به صفحه دانلود فایل(مقاله بررسی جریان سیالات)خوش آمدید برای دانلود به ادامه مطلب بروید.
جستجوهای مربوط به بررسی جریان سیالات

انواع جریان در سیالات

انواع جریان در مکانیک سیالات

جریان توسعه یافته چیست؟

جریان آرام

جریان آشفته

جریان گذرا

جریان آرام و آشفته

عدد رینولدز در جریان آرام