سایت در حال بارگذاری است ...

پایان نامه بررسي نيروي دراگ و لايه هاي جريان اطراف يک موشک سه بعدي توسط نرم افزار FLUENT، مهندسی مکانيک

عنوان: پایان نامه بررسي نيروي دراگ و لايه هاي جريان اطراف يک موشک سه بعدي توسط نرم افزار FLUENT، مهندسی مکانيک

رشته:  پروژه تخصصی دوره کارشناسی‌،مهندسی مکانيک گرايش حرارت و سيالات

فرمت فایل: WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحه: 86

 

 

چکیده:

در اين مقاله سعي شده است تا با استفاده از روش هاي عددي، جريان سيال بر روي بدنة یک موشک سه بعدي حل شود و قسمت هايي که اثرات مهمتري در نيروهاي  پسا  و برا  دارند، بررسي شده که عبارتند از قسمت دماغه موشک و همچنین سیلندر و قسمت انتهایی موشک. در شبيه سازي عددي از روش حجم محدود براي شبکه‌هاي بي سازمان و يک الگوريتم فشار مبنا براي حل معادلات ناويراستوکس استفاده شده و اثر مدل هاي مختلف توربولانس به منظور شبيه سازي آشفتگي نيز بررسي گرديده است

براي انجام اين كار با استفاده از نرم افزار فلوئنت، معادلات حاكم بر جريان سيال به همراه مدل K-ε استاندارد بااستفاده از شرايط مرزي مناسب حل گرديده اند . با مطالعة نتايج حاصل از اين تحقيق و مشاهدة خطوط جريان، گردابه هاي ايجاد شده در اطراف موشک و توزيع فشار، مي توان منطقه هايي را كه باعث افزايش پسا مي گردند، مشخص كرده و با توجه به آن ها، روش هايي را براي كاهش 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

1-1  مقدمه :

1-2 بررسي خطاهاي موجود در روش CFD..

1-2-1 خطاي رايانه.

1-2-2 خطاي گسسته  سازي..

1-2-3 خطاي مدلسازي..

1-2-4 خطاي همگرايي

1-3 مراحل كاري CFD به طور كلي..

1-4 مراحل كاري يك برنامهCFD در يك نگاه

1-4-1  مدلسازي هندسي..

1-4-2  توليد شبكه مناسب..

1-4-3 انتخاب  معادلات  مناسب  جهت  حل.

1-4-4 تعريف شرايط مرزي.

1-4-5 گسسته سازي معادلات حل..

1-4-6  اجراي برنامه.

1-4-7 نتايج آماري  و نموداري.

1-5 نرم افزارهاي CFD..

1-6 معرفي و كاربرد نرمافزار Fluent

1-6-1 تعریف کردن هدفهای شبیه سازی..

1-7 تعريف علم آيروديناميک :

1-8 نیروی آیرودینامیکی:

1-8-1 نیروهای وارد بر موشک..

1-8-2 گشتاورهای میرا کننده خارجی..

فصل دوم

نرم افزار گمبیت

2-1 مقدمه:

2-2 ساختار برنامه.

2-2-1 تولید هندسه.

2-2-2 تولید شبکه.

2-2-3 تعریف کردن نواحی مختلف برای حلال های مختلف…

2-3 اشنایی با منوهای برنامه.

فصل سوم

بررسی ضرائب دراگ و لایه های جریان اطراف یک موشک سه بعدی توسط نرم افزار  Fluent

3-1 مقدمه ای بر فلوئنت…

3-2 فرمان :File.

3-2-1 خواندن فایلهای Mesh.

3-3 فرمان :Grid.

3-3-1 بررسی کردن شبکه.

3-3-2 نمایش شبکه و اجزا منوی Display.

3-4 فرمان Define:

3-4-1 منویModels:

3-4-2 منوی Materials.

3-4-3 تعریف شرایط سرعت ورودی سیال Velocity-inlet

3-5 فرمان Solver.

3-5-1 قرار دادن مقادیر اولیه.

3-5-2 انجام محاسبات..

3-5-3 نمایش مانده ها 4

3-5-4 نمایش نیروها و مومنتمها

3-6 فرمان Surface.

3-7 فرمان Display.

3-7-1 مراحل تولید کانتورها و پروفیلها

3-7-2 ترسیم کانتور سرعت…

3-7-3 ترسیم کانتور فشار

3-7-4 ترسیم بردارهای سرعت…

3-7-5 مراحل برای تولید بردارهای سرعت…

3-7-6 کاربرد تطبیق و بهینه سازی..

3-7-7 مراحل انجام تطبیق مرزی..

فصل چهارم

نيروي آيرو ديناميک

4-1 مقدمه:

4-2 تعیین ضرائب ایرودینامیکی..

نتیجه نهایی:

منابع :

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                       

شکل 1-1 خطاي مدلسازي..

شکل1-2 مراحل كاري يك برنامهCFD در يك نگاه

شکل 1-3 نیروی ایرودینامیکی..

شکل 1-4 گشتاورهای میرا کننده خارجی.

شکل 1-5 نمونه تغییرات ضریب برحسب عدد ماخ برای یک موشک دم دار

شکل 2-1 اشنایی با منوهای برنامه.

شکل 2-2 صفحه ابزارهای کاربردی..

شکل 2-3 دسته ابزار های اصلی operation.

شکل 2-4 دسته ابزارهای زیر گروه

شکل 2-5 دسته ابزارهای کنترل کننده محلی..

شکل 2-6 پنجره توضیحات..

شکل 2-7 پنجره Transcripe.

شکل 2-8 ایجاد هندسه در سالیدورک..

شکل 2-9 کم کردن حجم موشک از تونل باد.

شکل 2-10 مش بندی هندسه در گمبیت…

شکل 2-11 فراخوانی توسط نرم افزار GAMBIT. 23

شکل 2-12 یکپارچه ساختن صفحات برای ایجاد یک هندسه واحد.

شکل 2-13 مش بندی هندسه ایجاد شده

شکل 2-14 مش بندی هندسه ایجاد شده

شکل 2-15 نواحی پیوستگی..

شکل 2-16 انتخاب ورودی تونل باد.

شکل 2-17 انتخاب خروجی تونل باد.

شکل 2-18 انتخاب دیواره های تونل باد.

شکل 2-19 انتخاب نوع شرایط مرزی موشک…

شکل 2-20 انتخاب ناحیه پیوستگی..

شکل 2-21 آماده سازي براي فراخوانی توسط نرم افزار فلوئنت…

شکل 3-1 گزینه Run.

شکل 3-2 پنجره  اصلی نرم افزار Fluent

شکل 3-3 خواندن فرمت فایل های شبکه در برنامه.

شکل 3-4 بررسی کردن شبکه.

شکل 3-5 نمایش شبکه و اجزا منوی Display.

شکل 3-6 پنجرهgrid.

شکل 3-7 اجزا مورد نمایش درsurfaces.

شکل 3-8 فرمان Define.

شکل 3-9 منویModels.

شکل 3-10 Viscous.

شکل 3-11 منو Viscous.

شکل 3-12 تعریف شرایط کاری..

شکل 3-13 Gravity.

شکل 3-14 تعریف شرایط مرزی..

شکل 3-15 Boundary Conditions.

شکل 3-16 Boundary conditions.

شکل 3-17 قرار دادن مقادیر اولیه.

شکل 3-18 Initialize.

شکل 3-19 انجام محاسبات..

شکل 3-20 شروع فرایند.

شکل 3-21 نمایش مانده ها

شکل 3-22 Residual

شکل 3-23 نمایش نیروها و مومنتمها

شکل 3-24 Force.

شکل 3-25 ترسیم نیروی دراگ…

شکا 3-26 فرمان Surface.

شکل 3-27 Iso-Surface.

شکل 3-28 فرمان Display.

شکل 3-29 مراحل تولید کانتورها و پروفیلها

شکل 3-30 ترسیم کانتور سرعت…

شکل 3-31 ترسیم با فعال بودن گزینه Filled.

شکل 3-32 ترسیم با غیرفعال کردن گزینه Filled.

شکل 3-33 ترسیم کانتور فشار

شکل 3-34 ترسیم کانتور فشار با فعال بودن Filled.

شکل 3-35 ترسیم کانتور فشار با غیر فعال کردن صفحه Coordinate -Z.

شکل 3-36 ترسیم بردارهای سرعت…

شکل 3-37 مراحل برای تولید بردارهای سرعت…

شکل 3-38 ترسیم Display.

شکل 3-39 مراحل انجام تطبیق مرزی..

شکل 3-40 محله اول تطبیق مرزی..

شکل 3-41 مرحه دوم تطبیق مرزی..

شکل 3-42 مرحه سوم تطبیق مرزی..

شکل 3-43 مرحله چهارم تطبیق مرزی..

شکل 3-44 مرحله پنجم تطبیق مرزی..

شکل 3-45 کانتور سرعت.

شکل 3-46 نمایش کانتور سرعت با فعال بودن Draw grid.

شکل 4-1 تجزیه نیرو

شکل 4-2 دو حالت…

شکل 4-3 عبور جریان از روی سطح منحنی..

شکل 4-4 تونل باد بالني..

شکل 4-5 شمای کلی بالانس ها 72

 

مقدمه

براي تحليل رفتار سيالات مي­توان مطالعات آزمايشگاهي­ و تجربي را به كار برد­. از سا لها و قرن­هاي ­گذشته دانشمندان زيادي از جمله اولر، ليبينيز ، نيوتن ،رينولدز ، پرانتل ، استوكس ، ناوير و … تلاش­هاي فراواني  جهت مطالعه ، بررسي و شناخت  رفتار جريان هاي سيالات  و در طول دوران هاي مختلف انجام دادند. اين تلاشها  منجر به پيدايش مكانيك سيالات  Fluidd  Mechanic گرديد. به عبارت ديگر مكانيك سيالات شالوده نتايج و يافته­هاي مطالعه شده مي­باشد  كه به صورت ­آزمايشگاهي  و در اثر سعي و خطا و تكرار گسترده به دست آمده است. با استفاده از نتايج حاصل شده از آزمايشات  مختلف  و استفاده گسترده معادلات ديفرانسيل  و روابط رياضي معادلات – حاكم تئوري – كاربردي و امروزي به دست آمدند . بسياري از دانشمندان به جمع آوري و تعميم معادلات مكانيك سيالات پرداختند . پس بطور كلي  براي تحليل رفتار سيالات دو روش  موجود ميباشد.

1-روش آزمايشگاهي  وتجربي

2- روش تئوري (استفاده از معادلات حاكمه )

همانطور كه اشاره  گرديد روش هاي تئوري ازمطالعات آزمايشگاهي و واقعي پديده هاي علمي به دست مي­آيند . با استفاده از روش هاي رياضي مي توان به حل معادلات  تئوري دست يافت­. جواب هاي تحليلي، معادلات رياضي ، جواب هاي بسيار دقيقي هستند به شرط آنكه معادله مورد نظر با توجه به هندسه مسئله توسط روش تحليلي قابل حلباشد . شرايط  مسئله  مانند دو بعد ي يا سه بعدي  بودن هندسه­، شرايط مرزي، دوفازي بودن مسئله ، بزرگ يابعاد  هندسي ­مسئله و …با عث استفاده از روش هاي عددي جهت حل معادلات  گرديد . روشهاي عددي به صورت المان محدود و با  تقريب  مناسب به حل مسئله پرداخته  و جواب هاي ايده آلي و قابل قبولي را به ما مي دهند .توسعه و پيشرفت علوم كامپيوتر و استفاده از زبانهاي برنامه نويسي منشاء پيدايش ديناميك سيالات­ محاسباتي، جهت حل عددي معادلات مكانيك سيالات در قرن حاضر گرديد­ . به بيان ديگرCFD  يا روش­ عددي ، يك روش جديد ، سريع  وكار بردي در دنياي امروز است كه به حل معادلات  مكانيك سيالات مي پردازد.

 

 

این پایان نامه با آیین نامه نحوه نگارش و تدوین پایان نامه تهیه شده و آماده ارائه میباشد.

 

 

مطلب مفیدی برای شما بود ؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان
درباره این مطلب نظر دهید !

محصولات مرتبط ...

محصولات زیرا حتما ببینید ...