فایل مارکت

مقاله مطالعه عددي تاثير ميدانهاي الكترو مغناطيس بر روي جدايي جريان در ايرفويل

چکيده

در کار حاضر هدف ما بررسي تاثير نيروي لورتنس ناشي از تداخل ميدان هاي الكترومغناطيسي و ميدان جريان سيال، بر روي جريان سيال يونيزه آب نمک از روي ايرفويل NACA0015 مي‌باشد. در اثر تاثير اين نيروها ديده مي‌شود که ضريب ليفت افزايش و ضريب درگ کاهش مي يابد و همچنين زاويه استال افزايش مي يابد.

با توجه به اثرات مثبت اين پديده بر جريان سيال، تحقيقات گسترده اي بر روي اين روش انجام شده و در صنعت ساخت هواپيما و زير دريايي مي‌تواند گره گشاي برخي نواقص باشد.

عنوان ………………………………………………………………………………………………… صفحه

مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………….

فصل اول- تعاريف مفاهيم به کار رفته در اين گزارش…………………………………………………………..

فصل دوم: روش هاي حل معادلات توربولانس……………………………………………………………………….

2-1 روش استاندارد ……………………………………………………………………………………………

2-1-1 معادلات حامل در مدل استاندارد ………………………………………………….

2-1-2 مدل سازي لزجت مغشوش در مدل استاندارد …………………………….

2-2-3 ثابت‌هاي مدل استاندارد …………………………………………………………………

2-2 مدل RNG………………………………………………………………………………………………………………

2-2-1  معادلات حامل در مدل RNG…………………………………………………………………

2-2-2 مدل سازي لزجت موثر در مدل RNG…………………………………………………….

2-2-3 اصلاح چرخش در مدل RNG………………………………………………………………….

2-2-4 محاسبه اعداد پرانتل معکوس موثر در مدل RNG…………………………………

2-2-5 ترم  در معادله ……………………………………………………………………………….

2-2-6 ثابت هاي مدل RNG………………………………………………………………………………..

2-3 مدل هوشمند  ……………………………………………………………………………………………

2-3-1 معادلات حامل براي مدل هوشمند…………………………………………………………….

2-3-2 مدل سازي لزجت مغشوش در مدل هوشمند…………………………………………..

2-3-3 ثابت هاي مدل هوشمند……………………………………………………………………………..

فصل سوم: تئوري مدل MHD………………………………………………………………………………………………

3-1 روش القاي مغناطيس………………………………………………………………………………………………

3-2 روش پتانسيل الکتريکي ………………………………………………………………………………………….

فصل چهارم: حل جريان و تاثير نيروي لورنتس……………………………………………………………………..

4-1 ساده سازي معادلات ماکسول………………………………………………………………………………….

4-2 نحوه ايجاد نيروي لورنتس موازي با جريان…………………………………………………………….

4-3 شرايط مسئله و حل جريان……………………………………………………………………………………..

4-4 بررسي نتايج………………………………………………………………………………………………………………

جمع بندي و پيشنهادات…………………………………………………………………………………………………………

مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………………………

مقدمه

کنترل جريان بصورت دستکاري کردن ميدان جريان براي ايجاد يک تغيير مطلوب تعريف مي شود. جريان از روي يک جسم مانند سطح بيروني هواپيما يا زير در يايي را مي­توان براي اهداف زير دستکاري کرد:

1-به تاخير انداختن گذار

2- به تعويق انداختن جدايش

3-افزايش ليفت

4- کاهش درگ فشاري و اصطکاک پوسته­اي

روشهايي که براي نائل شدن به اهداف بالا مورد استفاده قرار مي­گيرد را روشهاي کنتر ل جريان مي­نامند. دسته بندي‌هاي مختلفي براي روشهاي کنترل جريان وجود دارد. گد-ال-هک [1] روشهاي کنترل جريان را در چند بخش  تقسيم بندي کرده است. كه براي مثال مي توان به روشهاي زير اشاره كرد :

روشهايي که روي ديوار يا دور از آن اعمال مي شود:

وقتي کنترل جريان روي ديوار اعمال مي شود پارامترهاي سطح شامل زبري، شکل سطح، تحدب، جابجايي ديوار، دما و تخلخل سطح براي ايجاد مکش ودمش مي تواند روي نتايج نهايي که در بالا ذکر شد تاثير بگذارد.گرم وسرد کردن سطح نيز مي­تواند از طريق ايجاد گراديانهاي دانسيته و ويسکوزيته روي جريان تاثير گذار باشد. همچنين روشهايي که دور از ديوار (سطح) اعمال مي شوند  مانند بمباران کردن لايه­هاي برشي از طريق امواج آکوستيک از بيرون سطح، شکست اديهاي بزرگ بوسيله وسايلي که دور ازديوارند روشهاي مفيد و سودمندي هستند.

روشهاي اکتيو و پسيو:

روش دومي که براي دسته بندي روشهاي کنترل جريان وجود دارد به روشهاي اکتيو و پسيو موسومند. روشهاي پسيو مانند توليد کننده هاي ورتکس، فلپ ها، ريبلت ها نيازمند مصرف انرژي نيستند. ولي روشهاي اکتيو نياز به انرژي مصرفي دارند مانند مکش و دمش، سطوح متحرک. روش اکتيو ديگري که براي کنترل جريان اطراف ايرفويل استفاده مي شود هيدرو ديناميک مغناطيسي يا به اختصار MHD است که باعث افزايش ليفت و کاهش درگ مي شود. جريان يک سيال الکتروليت در  داخل ميدان­هاي الکتريکي و مغناطيسي باعث اعمال نيروهاي حجمي (نيروهاي لورنتس ) به ذرات سيال مي گردد.

از آغاز دهه 50 ميلادي به بعد، نحوه بکار بستن اين نيرو در صنعت هوافضا و مکانيک به عنوان يک بحث جدي موضوع تحقيقات جدي محافل علمي بوده است. ايجاد نيروي پيشران براي يک زير دريايي و يا کشتي، ايجاد نيروي پيشران در جريان مافوق صوت و ماوراي صوت، کنترل شوک جريان در دهانه ورودي جت، کنترل پديده­هاي پيچيده در جريان سيال در مجاورت ديواره از قبيل لايه مرزي، توربولانس، گردابه جريان، و جدايش از جمله کاربردهاي اين علم به شمار مي رود.

فصل اول- تعاريف مفاهيم به کار رفته در اين گزارش

ضريب درگ: نيروي درگ يا مقاوم وارد شده بر جسم برابر است با مجموع درگ فشاري يا شکلي  و درگ اصطکاکي يا پوسته اي

(1-1)

(2-2)

نيروي درگ پوسته اي يا اصطکاکي: نيروي درگ اصطکاکي به علت وجود تنش روي سطح حاصل مي‌گردد و نيرويي است که توسط سيال بر روي جامداتي که در مسير جريان قرار مي گيرند اعمال مي‌شود. انتقال ممنتوم عمود بر سطح ناشي از اين نيرو است که موازي با مسير جريان بر سطح وارد مي‌شود.

نيروي درگ شکلي:  هر گاه سيال به موازات سطح جريان نداشته باشد به طوري که جهت عبور از جسم جامد ناگزير به تغيير مسير گردد (مانند کره) علاوه بر نيروي درگ اصطکاکي نيروي درگ فشاري هم حاصل خواهد شد.

درگ فشاري از اختلاف فشار زياد در ناحيه ي سکون جلوي جسم و ناحيه کم فشار در قسمت جدا شده پشت جسم در حالتي که دنباله تشکيل شود، ناشي مي‌شود. در حالي که درگ اصطکاکي به علت وجود تنش برشي روي سطح ايجاد مي‌گردد. سهم هر کدام از دو نوع درگ در نيروي درگ کل، به شکل جسم و به خصوص ضخامت آن وابسته است. به طوري که هرگاه ضخامت جسم صفر باشد يعني يک صفحه مسطح داشته باشيم، درگ فشاري صفر است و درگ کل برابر است با درگ اصطکاکي.

ضريب درگ از تقسيم زير به دست مي‌آيد.

(1-3)

که A سطح جسم عمود بر جهت جريان است.

نيروي ليفت: نيروي ليفت، مولفه عمود بر جريان نيروي وارد شده از طرف سيال بر جسم است. با توجه به تعريف نيروي ليفت، ضريب ليفت را مي‌توان به شکل زير نوشت:

(1-4)

ضريب ليفت تابعي از عدد رينولند و زاويه حمله است يعني

(1-5)

توجه داشته باشيد که زاويه حمله، زاويه بين وترايرفويل وا متداد جريان آزاد سيال است.

استال: با افزايش زاويه حمله، ضريف ليفت در يک زاويه حمله، کاهش و ضريب درگ همچنان افزايش مي يابد. به اين پديده استال و به زاويه حمله اي که اين پديده در آن رخ مي‌دهد زاويه استال گويند.

جدايي جريان:

اگر فشار در جهت جريان افزايش يابد يعني ،گويم گراديان فشار معکوس يا نامطلوب است و اگر فشار در جهت جريان کاهش يابد يعني گوئيم گراديان فشار مطلوب است.

در صورتي که فشار در طول صفحه افزايش پيدا کند نيروي مقاوم در برابر حرکت سيال در داخل لايه مرزي علاوه بر نيروي اصطکاکي، شامل نيروي فشار هم خواهد بود. بنابراين سرعت سيال کاهش مي يابد. در صورتي که تغييرات فشار زياد باشد، کاهش ممنتوم هم شديد بوده و ممکن