پایان نامه بررسی نیروی دراگ و لایه های جریان اطراف یک موشک سه بعدی توسط نرم افزار FLUENT، مهندسی مکانیک
عنوان: پایان نامه بررسی نیروی دراگ و لایه های جریان اطراف یک موشک سه بعدی توسط نرم افزار FLUENT، مهندسی مکانیک
رشته: پروژه تخصصی دوره کارشناسی،مهندسی مکانیک گرایش حرارت و سیالات
فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحه: ۸۶
چکیده:
در این مقاله سعی شده است تا با استفاده از روش های عددی، جریان سیال بر روی بدنه یک موشک سه بعدی حل شود و قسمت هایی که اثرات مهمتری در نیروهای پسا و برا دارند، بررسی شده که عبارتند از قسمت دماغه موشک و همچنین سیلندر و قسمت انتهایی موشک. در شبیه سازی عددی از روش حجم محدود برای شبکه‌های بی سازمان و یک الگوریتم فشار مبنا برای حل معادلات ناویراستوکس استفاده شده و اثر مدل های مختلف توربولانس به منظور شبیه سازی آشفتگی نیز بررسی گردیده است
برای انجام این کار با استفاده از نرم افزار فلوئنت، معادلات حاکم بر جریان سیال به همراه مدل K-ε استاندارد بااستفاده از شرایط مرزی مناسب حل گردیده اند . با مطالعه نتایج حاصل از این تحقیق و مشاهده خطوط جریان، گردابه های ایجاد شده در اطراف موشک و توزیع فشار، می توان منطقه هایی را که باعث افزایش پسا می گردند، مشخص کرده و با توجه به آن ها، روش هایی را برای کاهش پسا ارائه نمود .
بدین منظور در این مقاله سعی شده است تا یک هندسه موزون را توسط نرم افزار سالیدورک ایجاد کرده سپس با نرم افزار گمبیت به مشبندی ان پرداخته و برای بررسی در نرم افزار فلوئنت مهیا کرد.
در پایان به نتیجه گیری اجمالی برای کاهش نیروی پسا پرداخته ایم.
فهرست مطالب
عنوان
فصل اول
مقدمه
۱-۱ مقدمه :
۱-۲ بررسی خطاهای موجود در روش CFD..
۱-۲-۱ خطای رایانه.
۱-۲-۲ خطای گسسته سازی..
۱-۲-۳ خطای مدلسازی..
۱-۲-۴ خطای همگرایی
۱-۳ مراحل کاری CFD به طور کلی..
۱-۴ مراحل کاری یک برنامهCFD در یک نگاه
۱-۴-۱ مدلسازی هندسی..
۱-۴-۲ تولید شبکه مناسب..
۱-۴-۳ انتخاب معادلات مناسب جهت حل.
۱-۴-۴ تعریف شرایط مرزی.
۱-۴-۵ گسسته سازی معادلات حل..
۱-۴-۶ اجرای برنامه.
۱-۴-۷ نتایج آماری و نموداری.
۱-۵ نرم افزارهای CFD..
۱-۶ معرفی و کاربرد نرمافزار Fluent
۱-۶-۱ تعریف کردن هدفهای شبیه سازی..
۱-۷ تعریف علم آیرودینامیک :
۱-۸ نیروی آیرودینامیکی:
۱-۸-۱ نیروهای وارد بر موشک..
۱-۸-۲ گشتاورهای میرا کننده خارجی..
فصل دوم
نرم افزار گمبیت
۲-۱ مقدمه:
۲-۲ ساختار برنامه.
۲-۲-۱ تولید هندسه.
۲-۲-۲ تولید شبکه.
۲-۲-۳ تعریف کردن نواحی مختلف برای حلال های مختلف…
۲-۳ اشنایی با منوهای برنامه.
فصل سوم
بررسی ضرائب دراگ و لایه های جریان اطراف یک موشک سه بعدی توسط نرم افزار Fluent
۳-۱ مقدمه ای بر فلوئنت…
۳-۲ فرمان :File.
۳-۲-۱ خواندن فایلهای Mesh.
۳-۳ فرمان :Grid.
۳-۳-۱ بررسی کردن شبکه.
۳-۳-۲ نمایش شبکه و اجزا منوی Display.
۳-۴ فرمان Define:
۳-۴-۱ منویModels:
۳-۴-۲ منوی Materials.
۳-۴-۳ تعریف شرایط سرعت ورودی سیال Velocity-inlet
۳-۵ فرمان Solver.
۳-۵-۱ قرار دادن مقادیر اولیه.
۳-۵-۲ انجام محاسبات..
۳-۵-۳ نمایش مانده ها ۴
۳-۵-۴ نمایش نیروها و مومنتمها
۳-۶ فرمان Surface.
۳-۷ فرمان Display.
۳-۷-۱ مراحل تولید کانتورها و پروفیلها
۳-۷-۲ ترسیم کانتور سرعت…
۳-۷-۳ ترسیم کانتور فشار
۳-۷-۴ ترسیم بردارهای سرعت…
۳-۷-۵ مراحل برای تولید بردارهای سرعت…
۳-۷-۶ کاربرد تطبیق و بهینه سازی..
۳-۷-۷ مراحل انجام تطبیق مرزی..
فصل چهارم
نیروی آیرو دینامیک
۴-۱ مقدمه:
۴-۲ تعیین ضرائب ایرودینامیکی..
نتیجه نهایی:
منابع :
فهرست اشکال
عنوان
شکل ۱-۱ خطای مدلسازی..
شکل۱-۲ مراحل کاری یک برنامهCFD در یک نگاه
شکل ۱-۳ نیروی ایرودینامیکی..
شکل ۱-۴ گشتاورهای میرا کننده خارجی.
شکل ۱-۵ نمونه تغییرات ضریب برحسب عدد ماخ برای یک موشک دم دار
شکل ۲-۱ اشنایی با منوهای برنامه.
شکل ۲-۲ صفحه ابزارهای کاربردی..
شکل ۲-۳ دسته ابزار های اصلی operation.
شکل ۲-۴ دسته ابزارهای زیر گروه
شکل ۲-۵ دسته ابزارهای کنترل کننده محلی..
شکل ۲-۶ پنجره توضیحات..
شکل ۲-۷ پنجره Transcripe.
شکل ۲-۸ ایجاد هندسه در سالیدورک..
شکل ۲-۹ کم کردن حجم موشک از تونل باد.
شکل ۲-۱۰ مش بندی هندسه در گمبیت…
شکل ۲-۱۱ فراخوانی توسط نرم افزار GAMBIT. 23
شکل ۲-۱۲ یکپارچه ساختن صفحات برای ایجاد یک هندسه واحد.
شکل ۲-۱۳ مش بندی هندسه ایجاد شده
شکل ۲-۱۴ مش بندی هندسه ایجاد شده
شکل ۲-۱۵ نواحی پیوستگی..
شکل ۲-۱۶ انتخاب ورودی تونل باد.
شکل ۲-۱۷ انتخاب خروجی تونل باد.
شکل ۲-۱۸ انتخاب دیواره های تونل باد.
شکل ۲-۱۹ انتخاب نوع شرایط مرزی موشک…
شکل ۲-۲۰ انتخاب ناحیه پیوستگی..
شکل ۲-۲۱ آماده سازی برای فراخوانی توسط نرم افزار فلوئنت…
شکل ۳-۱ گزینه Run.
شکل ۳-۲ پنجره اصلی نرم افزار Fluent
شکل ۳-۳ خواندن فرمت فایل های شبکه در برنامه.
شکل ۳-۴ بررسی کردن شبکه.
شکل ۳-۵ نمایش شبکه و اجزا منوی Display.
شکل ۳-۶ پنجرهgrid.
شکل ۳-۷ اجزا مورد نمایش درsurfaces.
شکل ۳-۸ فرمان Define.
شکل ۳-۹ منویModels.
شکل ۳-۱۰ Viscous.
شکل ۳-۱۱ منو Viscous.
شکل ۳-۱۲ تعریف شرایط کاری..
شکل ۳-۱۳ Gravity.
شکل ۳-۱۴ تعریف شرایط مرزی..
شکل ۳-۱۵ Boundary Conditions.
شکل ۳-۱۶ Boundary conditions.
شکل ۳-۱۷ قرار دادن مقادیر اولیه.
شکل ۳-۱۸ Initialize.
شکل ۳-۱۹ انجام محاسبات..
شکل ۳-۲۰ شروع فرایند.
شکل ۳-۲۱ نمایش مانده ها
شکل ۳-۲۲ Residual
شکل ۳-۲۳ نمایش نیروها و مومنتمها
شکل ۳-۲۴ Force.
شکل ۳-۲۵ ترسیم نیروی دراگ…
شکا ۳-۲۶ فرمان Surface.
شکل ۳-۲۷ Iso-Surface.
شکل ۳-۲۸ فرمان Display.
شکل ۳-۲۹ مراحل تولید کانتورها و پروفیلها
شکل ۳-۳۰ ترسیم کانتور سرعت…
شکل ۳-۳۱ ترسیم با فعال بودن گزینه Filled.
شکل ۳-۳۲ ترسیم با غیرفعال کردن گزینه Filled.
شکل ۳-۳۳ ترسیم کانتور فشار
شکل ۳-۳۴ ترسیم کانتور فشار با فعال بودن Filled.
شکل ۳-۳۵ ترسیم کانتور فشار با غیر فعال کردن صفحه Coordinate -Z.
شکل ۳-۳۶ ترسیم بردارهای سرعت…
شکل ۳-۳۷ مراحل برای تولید بردارهای سرعت…
شکل ۳-۳۸ ترسیم Display.
شکل ۳-۳۹ مراحل انجام تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۰ محله اول تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۱ مرحه دوم تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۲ مرحه سوم تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۳ مرحله چهارم تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۴ مرحله پنجم تطبیق مرزی..
شکل ۳-۴۵ کانتور سرعت.
شکل ۳-۴۶ نمایش کانتور سرعت با فعال بودن Draw grid.
شکل ۴-۱ تجزیه نیرو
شکل ۴-۲ دو حالت…
شکل ۴-۳ عبور جریان از روی سطح منحنی..
شکل ۴-۴ تونل باد بالنی..
شکل ۴-۵ شمای کلی بالانس ها ۷۲
مقدمه
برای تحلیل رفتار سیالات میتوان مطالعات آزمایشگاهی و تجربی را به کار برد. از سا لها و قرنهای گذشته دانشمندان زیادی از جمله اولر، لیبینیز ، نیوتن ،رینولدز ، پرانتل ، استوکس ، ناویر و … تلاشهای فراوانی جهت مطالعه ، بررسی و شناخت رفتار جریان های سیالات و در طول دوران های مختلف انجام دادند. این تلاشها منجر به پیدایش مکانیک سیالات Fluidd Mechanic گردید. به عبارت دیگر مکانیک سیالات شالوده نتایج و یافتههای مطالعه شده میباشد که به صورت آزمایشگاهی و در اثر سعی و خطا و تکرار گسترده به دست آمده است. با استفاده از نتایج حاصل شده از آزمایشات مختلف و استفاده گسترده معادلات دیفرانسیل و روابط ریاضی معادلات – حاکم تئوری – کاربردی و امروزی به دست آمدند . بسیاری از دانشمندان به جمع آوری و تعمیم معادلات مکانیک سیالات پرداختند . پس بطور کلی برای تحلیل رفتار سیالات دو روش موجود میباشد.
۱-روش آزمایشگاهی وتجربی
۲- روش تئوری (استفاده از معادلات حاکمه )
همانطور که اشاره گردید روش های تئوری ازمطالعات آزمایشگاهی و واقعی پدیده های علمی به دست میآیند . با استفاده از روش های ریاضی می توان به حل معادلات تئوری دست یافت. جواب های تحلیلی، معادلات ریاضی ، جواب های بسیار دقیقی هستند به شرط آنکه معادله مورد نظر با توجه به هندسه مسئله توسط روش تحلیلی قابل حلباشد . شرایط مسئله مانند دو بعد ی یا سه بعدی بودن هندسه، شرایط مرزی، دوفازی بودن مسئله ، بزرگ یابعاد هندسی مسئله و …با عث استفاده از روش های عددی جهت حل معادلات گردید . روشهای عددی به صورت المان محدود و با تقریب مناسب به حل مسئله پرداخته و جواب های ایده آلی و قابل قبولی را به ما می دهند .توسعه و پیشرفت علوم کامپیوتر و استفاده از زبانهای برنامه نویسی منشاء پیدایش دینامیک سیالات محاسباتی، جهت حل عددی معادلات مکانیک سیالات در قرن حاضر گردید . به بیان دیگرCFD یا روش عددی ، یک روش جدید ، سریع وکار بردی در دنیای امروز است که به حل معادلات مکانیک سیالات می پردازد.
این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.
دیدگاه ها