هنگامی که شیر آب آشپزخانه خود را باز می کنید حتماً مشاهده کرده اید که وقتی آب از شیر خارج شده و به کف ظرفشویی برخورد می کند، یک دایره زیبا بر روی کف نقش می بندد. به این پدیده پرش هیدرولیکی دایروی (circular hydraulic jump) گویند که بررسی عددی و آزمایشگاهی آن موضوع این پایان نامه است. از نظر علمی هنگامی که یک جت عمودی سیال به یک صفحه افقی برخورد می کند، سیال بر روی صفحه بصورت شعاعی منتشر می شود تا اینکه در یک شعاع خاص که شعاع پرش هیدرولیکی نامیده می شود، ضخامت فیلم سیال ناگهان افزایش می یابد و اصطلاحاً یک پرش هیدرولیکی دایروی شکل می گیرد. همواره و در همه تحقیقات علمی در این زمینه، مهمترین هدف یافتن محل وقوع پرش هیدرولیکی دایروی و به عبارتی یافتن شعاع پرش است. در این پایان نامه این پدیده با استفاده از روش نسبت حجمی سیال (vof) بصورت عددی شبیه سازی شده است. به علاوه با طراحی و ساخت دستگاهی در آزمایشگاه مکانیک سیالات دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد، این پدیده بصورت آزمایشگاهی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی پرش و انواع آن، تاثیر پارامترهای مختلف همچون دبی حجمی، ارتفاع پایین دست، لزجت، شتاب جاذبه و نوع سیال بر روی شعاع پرش و سایر ویژگی های آن از مواردی هستند که در این پایان نامه به آن ها پرداخته شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهند که افزایش دبی حجمی موجب افزایش شعاع پرش شده، در حالیکه افزایش ارتفاع پایین دست، شعاع را کاهش می دهد. همچنین افزایش لزجت سبب کاهش شعاع پرش شده و کاهش شتاب جاذبه علاوه بر افزایش شعاع پرش، پرش را تدریجی تر می کند. شبیه سازی های عددی برای دو سیال آب و اتیلن گلیکول انجام گرفته اند و نتایج حاکی از آن هستند که پرش های مربوط به اتیلن گلیکول دارای پایداری بیشتری بوده و به ازای دبی های زیاد و نیز ارتفاع های پایین دست بزرگ همچنان پرش های پایا و پایداری را تشکیل می دهند، در حالیکه در مورد آب این اتفاق نمی افتد. در نهایت مشاهده شد که تطابق خوبی میان نتایج عددی و آزمایشگاهی ما و نیز نتایج تجربی دیگران وجود دارد. همچنین کلیه نتایج عددی و تجربی از مطابقت خوبی با تئوری پرش هیدرولیکی دایروی (تئوری واتسون) برخوردارند.

یکی از اساسی ترین دغدغه ها در زمینه بهره گیری از انرژی باد، تخمین کارایی و رفتار پره توربین باد در شرایط مختلف محیطی و پاسخ آن به این شرایط می باشد. پایان نامه حاضر به بررسی آزمایشگاهی عملکرد یک مدل از پره توربین باد پرداخته است. جهت مطالعه جریان در اطراف پره از یک مدل با مقیاس واقعی از پره با طول 12 سانتی متر و دستگاه تونل بادی با بازه سرعت 30-3 متر بر ثانیه استفاده گردیده است. این دستگاه مجهّز به یک سنسور جهت اندازه گیری سرعت جریان باد و فرکانس های تغییر آن می باشد که جریان سنج سیم داغ نام دارد. یک موتور- ژنراتور نیز به وسیله کوپلینگ به پره متّصل شده که به وسیله پره چرخانده و انرژی الکتریکی تولید می نماید. در این تحقیق انرژی استحصال شده توسط پره توربین باد و رفتار آن در شرایط مختلف محیطی به دو روش محاسبه و ارزیابی گردیده است. در روش اول انرژی استحصالی از جریان سیال توسط پره مستقیما با اندازه گیری سرعت جریان در پشت پره تخمین زده می شود. در روش دوم این کار با اندزه گیری توان الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور کوپل شده با پره انجام می شود.

سیال فوق بحرانی نقش مهمی در صنایع ایفا می نماید. اخیراً تحقیقات زیادی به صورت تئوری و آزمایشگاهی درباره ی پدیده های انتقال حرارت در سیال فوق بحرانی(supercritical fluid) انجام شده است. پیچیدگی انتقال حرارت جابجایی در ناحیه بحرانی از آنجا است که تغییرات شدید خواص را در این منطقه شاهد هستیم که بر انتقال مومنتم و حرارت اثر قابل توجهی به جای می گذارند، بطورکلی ضریب انتقال حرارت در مجاورت دمای شبه بحرانی حداکثر می گردد. در این تحقیق برای تعیین ضریب انبساط حرارتی (?) معادله حالت واندروالس مورد استفاده قرار گرفته و بدین ترتیب رابطه ی برای ضریب انبساط حرارتی سیال فوق بحرانی ایجاد شده است که تابع دما ، فشار و ضریب تراکم پذیری می باشد. رفتار منحنی های حاصل از این رابطه، در مقایسه با مقادیر جداول خواص ترمودینامیکی مشابه بوده و در نقطه بحرانی واگرا می شود که این ویژگی صحت رابطه را تایید می نماید. به منظور ارزیابی انتقال حرارت در شرایط فوق بحرانی به کمک رابطه ی جدید، جابجایی آزاد روی یک دیواره تحت شار ثابت و متغیر در سیال فوق بحرانی به صورت عددی و با روش اختلاف محدود حل شده است. نتایج حاصله موید بهبود انتقال حرارت در شرایط فوق بحرانی نسبت به شرایط مادون بحرانی می باشد. همچنین با بررسی نمودار شارهای حرارتی متغیر مختلف پی به ویژگی و مشخصات انتقال حرارتی خاص آنها برده و اثر افزایش و کاهش شیب نمودار شار حرارتی متغیر، مورد بررسی قرار گرفته است. ضمنآ مشاهده می گردد ضریب انتقال حرارت و ناسلت محلی در حالت شار حرارتی افزاینده بیشتر از شارهای حرارتی ثابت و کاهنده است. با کاهش شیب نمودار شارهای حرارتی کاهنده و افزاینده از سطح، نرخ انتقال حرارت و ناسلت محلی به رابطه تجربی که مربوط به شرایط شار ثابت است نزدیک می گردد.

بررسی جریان بخار همراه با قطرات آب در بسیاری از جنبه های مهندسی از جمله در گذرگاه پره های طبقات کم فشار توربین های بخار حائز اهمیت می باشد. جریان بخار به واسطه انبساط سریع خط اشباع را قطع و شرایط فوق سرد را احراز می-کند و در نهایت با ایجاد چگالش خودبخودی موجب افزایش فشار می شود. این افزایش فشار می تواند شدید باشد که شوک چگالشی نامیده می شود. در این تحقیق جریان چگالشی بخار دوبعدی با احتساب لزجت به صورت آرام و مدل مغشوش بالدوین-لوماکس در بین پره های توربین شبیه سازی شده است. معادلات حاکم بر تشکیل فاز مایع با معادلات بقاء ترکیب و با روش تایم مارچینگ جیمسون مبتنی بر حجم کنترل حل شده است. در مدلسازی جوانه زایی از معادله کلاسیک جوانه زایی همراه با تصحیح مناسب استفاده شده است. جهت بررسی اعتبار روش تدوین شده توزیع فشار در امتداد مسیر نازل و نیز گذرگاه پره های یک توربین و همچنین اندازه قطرات، با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده اند که انطباق مطلوبی بین نتایج مدل عددی و داده های تجربی می باشد. با احتساب لزجت و لحاظ نمودن جریان مغشوش، اندازه قطرات به میزان پنجاه درصد بهبود یافته است و همچنین امکان محاسبه ضریب اصطکاک، ضخامت لایه مرزی و پروفیل های دوبعدی سرعت مقدور شده، که این مقادیر در مطالعات غیر لزج قابل بررسی و گزارش نبوده اند. با استفاده از روش توسعه داده شده، پاشش قطرات آب در ابتدای جریان بخار در نازل به منظور کنترل شدت شوک-چگالش و موقعیت آن، به صورت تئوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن می باشند که تزریق قطرات موجب تضعیف و به تعویق افتادن شوک چگالش در نازلها می شود. از آنجایی که شوک مذکور عامل تلفات آئرودینامیکی و ترمودینامیکی می باشد. این ایده می تواند در بهبود عملکرد نازلهای بخار موثر واقع شود. همچنین برای شبیه سازی حضور قطرات در ابتدای پره توربین از یک شیپوره همگرا به جهت تولید آن قطرات کمک گرفته شده است، نتایج نشان می دهد که حضور قطرات ورودی مناسب به کسکید موجب حذف شوک چگالش در گذرگاه پره ها می شود.

در این رساله عملکرد یک موتور توربوپراپ که ملخ آن از نوع clark y 5868-r9 است در شرایط نقطه طرح (on- design) و خارج از نقطه طرح (off- design) مورد مطالعه قرار گرفته شده است. موتور توربوپراپ یکی از انواع موتور جت در تراست بالا و مصرف مخصوص سوخت پایین است که عدد ماخ پروازی آن هرگز از 8/. تجاوز نمی کند. دور موتور های توربوجت به حدی زیاداست که در صورت اتصال مستقیم به ملخ، سرعت نوک تیغه های ملخ به سرعتی بیش از سرعت صوت می رسند، لذا همیشه از یک جعبه دنده جهت کاهش دور استفاده می شود. در این موتورها هوای خروجی بیشتر انرژی خود را به شفت موتور داده و این شفت انرژی مازاد بر چرخش کمپرسور را از طریق جعبه دنده به ملخ می دهد. سهم ایجاد نیروی جلوبرندگی برای هوای خروجی از موتور تقریبا ناچیز است و اکثر نیروی پیشرانش را ملخ تولید می نماید. موتور توربوپراپ مورد بحث در این رسااله، دور ثابت بوده و دارای ملخ با زاویه گام متغیر است. هنگامی که زاویه گام پره ها تغییر می کند، مقدار جرم هوای عبوری و در نتیجه مسافت طی شده و در نهایت نیروی پیشرانش نیز تغییر می کند. به همین دلیل در بعضی شرایط از گام کم و در بعضی شرایط از گام زیاد استفاده می شود. با تغییر زاویه گام، شرایط خارج از نقطه طرح (off-design) بوجود می آید. در طراحی موتور های جت از جمله موتور توربوپراپ، ملاک طراحی بر اساس شرایط off-design است. در این شرایط پارامترهای اساسی موتور از جمله تراست مخصوص، مصرف مخصوص سوخت، نسبت فشار توربین های فشار بالا و فشار پایین و راندمان حرارتی موتور در آن شرایط محاسبه شده و بدین ترتیب می توان اجزائ موتور جت را به گونه ای طراحی کرد که این موتور در نقطه طراحی به خوبی عمل کند. این شرایط که مهمترین آنها عدد ماخ پروازی و ارتفاع پروازی است، مبنای طراحی موتور توربوپراپ می باشد. در همین راستا ابتدا به منظور تعیین عملکرد ملخ، ضرایب تراست و توان و همچنین راندمان ملخ با استفاده از تئوری گردابه ها توسط یک بسته کامیوتری محاسبه شده اندکه پارامتر های کلیدی در این محاسبات عدد ماخ و ارتفاع پروازی می باشد. با تراست بدست آمده در این قسمت تحلیل موتور در شرایط on-design و off-design امکان پذیر می باشد. در شرایط نقطه طرح هدف از تحلیل، تعیین تخمین هایی برای عملکرد موتور بر حسب برخی از پارامتر های طراحی مانند شرایط پروازی، و انتخاب های طراحی است. در این قسمت پارامترهای کلیدی همچون تراست تولیدی و مصرف مخصوص سوخت در شرایط نقطه طرح محاسبه می شوند که با استفاده از این دو پارامتر، نسبت فشار بهینه کمپرسور تعیین می گردد. تحلیل در شرایط خارج از نقطه طرح به منظور تعیین تخمین هایی برای عملکرد موتور در حالیکه انتخابهای طراحی قبلا انجام شده اند، صورت می گیرد. لازم به ذکر است که پارامتر های بدست آمده در تحلیل off-design مانند مصرف مخصوص سوخت، نسبت فشار کمپرسور، راندمان حرارتی موتور و بسیاری پاراترهای دیگر، ملاک طراحی موتور های توربوپراپ می باشند. سپس با استفاده از اطلاعات بدست آمده از توربین فشار پایین، نازل موتور که یک نازل همگرا و مادون صوت است در نرم افزار fluent مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و سهم تراست تولیدی توسط نازل از تراست کل تعیین می شود. در انتها با تغییر در سیکل ترمودینامیکی موتور توربوپراپ، عملکرد موتور مورد ارزیابی مجدد قرار گرفته و با نتایج سیکل ساده مقایسه می شوند.

هدف از این تحقیق بررسی مدلسازی عددی دو پرتابه دو بعدی با هندسه های متفاوت است که با ماخهای متفاوت در یک راستا حرکت می کنند. در این تحقیق از کد جیمسون استفاده شده است که یک روش حجم محدود بوده و از دقت مرتبه دو برخوردار است. جریان سیال را لزج، مغشوش و قابل تراکم در نظر گرفته و از مدل اغتشاشی بولدوین- لومکس استفاده شده و برای حل از روش چند بلوکی استفاده شده است. برای حل این مسئله، پرتابه اول را که سرعت پایینتری دارد در محیطی برابر با ماخ حرکت آن ثابت در نظر می گیریم و پرتابه دوم را با ماخی نسبی به آن نزدیک می کنیم. لازم به ذکر است که هر دو پرتابه با سرعت مافوق صوت حرکت میکنند. در ادامه برای مدلسازی دوباره این پژوهش از روش شبکه دینامیکی و حل کننده شش درجه آزادی در نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. با استفاده از روش تولید شبکه مجدد و روش هموارسازی شبکه دینامیکی، پرتابه دوم را به حرکت در آوردیم. نتایج به دست آمده از فلوئنت و کد جیمسون انطباق قابل قبولی با هم دارند که این مسئله صحت مدلسازی دو پرتابه مذکور را در کد و فلوئنت نشان میدهد. نتایج به دست آمده از این دو روش نشان میدهد در حالتی که دو پرتابه به قدر کافی از هم دور هستند، جریان پرتابه اول و ناحیه ویک پشت آن بر روی حرکت پرتابه دوم هیچ تاثیری نمیگذارد ولی هنگامی که پرتابه دوم نزدیک ویک پرتابه اول قرار می گیرد، ضریب درگ افت ناگهانی دارد و شوک ضعیفتری در جلوی پرتابه دوم تشکیل میشود

ورتکس تیوب وسیله ای است که امکان جدا سازی گاز گرم و سرد را از گاز فشرده ورودی که به صورت مماسی وارد میشود امکان پذیر میکند. این وسیله در ابتدا توسط رانک، متالوژیست و فیزیکدان در سال 1932 اختراع شد. ورتکس تیوب در جاهایی که نیاز به دمای پایین وجود دارد مانند :قطعات ماشین آلات ساپورت دستگاهها کاربرد دارد. در پایان نامه حاضر ابتدا جریان در داخل ورتکس تیوب به کمک نرم افزار فلوئنت مورد بررسی قرار میگیرد . برای این منظور در ابتدا ورتکس تیوب بررسی شده در کار عددی پروموونگ (2007) شبیه سازی شده و نتایج با نتایج ایشان و کارهای آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. سپس تاثیر ابعاد ورتکس تیوب و نوع گاز بر جدایش انرژی در ورتکس تیوب مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین در ادامه ورتکس تیوب مورد مطالعه در کار عددی-آزمایشگاهی اسکای(2006) شبیه سازی شده و نتایج حاصله با نتایج اسکای مقایسه شده است. به عنوان بخش اصلی کار حاضر، از کد عددی جیمسون برای تحلیل جریان داخل ورتکس تیوب استفاده شده تا قابلیت این کد در ارزیابی چنین جریان پیچیده ای مورد آزمون قرار گیرد. لازم به ذکر است که کد مربوطه یک حل کننده جریانهای تراکم پذیر آرام در مختصات کارتزین می باشد. از آنجاکه هندسه مورد بررسی در پایان نامه حاضر، یک هندسه دو بعدی دارای تقارن محوری به همراه چرخش جریان کاملا آشفته می باشد، لذا ابتدا معادله چرخش و همچنین معادله ای برای تحلیل جریان درهم به کد مربوطه اضافه گردیده است. برای این منظور مدل درهم اسپالارت آلماراس که یک مدل درهم یک معادله ای است به کد اضافه شده است. در انتها به منظور ارزیابی کد عددی تکمیل شده، نتایج گرفته شده از آن با نتایج بدست آمده از کار پروموونگ و فلوئنت مقایسه شده است.

تشکیل قطرات مایع در طبقات کم فشار توربین های بخار تولید برق تحت تاثیر پدیده جوانه زایی و پیامدهای آن از قبیل افزایش ناگهانی فشار یا اصطلاحا شوک میعان می باشد که به علت انتقال حرارت داخلی بازگشت ناپذیر موجب افت بازده این تجهیزات می گردد. بعلاوه وجود فاز مایع سبب خوردگی پره های توربین شده و نتیجتا موجب خسارتهای پر هزینه مکانیکی می گردد. لذا ارائه راهکاری جهت کاهش اثرات ناخواسته ترمودینامیکی و مکانیکی این پدیده مطلوب می باشد. تحلیل هایی که تاکنون از این جریان ارائه شده اند همگی آدیاباتیک بوده و اغلب از تاثیرات لزجت صرفنظر می کنند. در این رساله جریان فراصوت دوفازی بخار – مایع آب در یک نازل لاوال به کمک یک روش تحلیلی یک بعدی لاگرانژی – اویلری، در حالت غیر آدیاباتیک مدل شده است. همچنین تاثیرات وجود لزجت به کمک یک الگوریتم تداخلی لزج – غیر لزج، مورد سنجش قرار گرفته است. بعلاوه مدل های مختلف جوانه زایی مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد انتقال حرارت کنترل شده به جریان و یا خارج نمودن حرارت از آن می تواند خسارت های ناشی از دوفازی شدن جریان را کاهش دهد. همچنین نتیجه گیری می شود که تاثیر لایه مرزی در جریان مافوق صوت به علت کوچک بودن ضخامت لایه مرزی محدود است. ولی برای جریان مادون صوت تاثیر آن به مراتب بیشتر خواهد بود.

هدف این تحقیق بررسی ویژگیهای سیال تحت تاثیر جریان شتاب دار آشفته است. در این پایان نامه، جریان شتاب دار آشفته در یک لوله برای اعداد رینولدز، از 7000 تا 45200 (بر پایه سرعت متوسط و قطر) بوسیله شش مدل معمول جریان متلاطم شبیه سازی می شود. زمان دوره شتابدهی از 5 ثانیه تا 45 ثانیه است. مدلهای مفروض شامل مدل جبری بالدوین-لومکس (bl)، مدل تک معادله ای اِسپالارت-آلماراس (sa)، مدلk-e با تصحیح دیواره لام-برِمهارست (ke)، مدل k-w ویلکاکس (kw) ، مدل تنش برشی انتقالی مِنتِر (sst) و مدل kev2 دوربین (kev2) می باشند. نتایج حاصل از این مدل ها با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده اند. برای تحلیل بهینه جریان در لوله، سه حالت یک بعدی و دو بعدی و سه بعدی بررسی شد و با مقایسه نتایج، استفاده از مدل یک بعدی برای تحلیل این نوع رژیم جریان مناسب تشخیص داده شد. برای تحلیل عددی در این رساله از روش گسسته سازی کرانک-نیکلسون استفاده شده است و معادلات توسط روش ماتریس سه قطری حل شده اند. یکی از ویژگی های متمایز کننده جریان مورد مطالعه با جریان آشفته غیر شتاب دار، میزان طول توسعه یافتگی در لوله می باشد که از رابطه طول توسعه یافتگی معمول تبعیت نمی کند. طول توسعه یافتگی در جریان آشفته شتاب دار بیش از طول معادل در حالت بدون شتاب محاسبه می گردد. یکی دیگر از وجوه تمایز جریان شتاب دار آشفته با جریان غیر شتاب دار، ظهور پدیده ای موسوم به تأخیر زمانی است که در مشخصه های سیال بروز پیدا می کند. بطوری که هر یک از مشخصه های جریان از جمله انرژی جنبشی تلاطمی، شدت آشفتگی، نوسانات سرعت و ... با تأخیر زمانی نسبت به جریان بدون شتاب (جریان شبه پایا) شروع به تغییر می کنند. زمان تأخیری انرژی جنبشی جریان متلاطم محاسبه شده در نزدیکی خط مرکزی لوله که توسط مدل kev2 محاسبه می گردد به نتایج آزمایشگاهی نزدیک است. مدل kev2 بهترین نتایج را نسبت به سایر مدل های انتخاب شده به خصوص در ناحیه دور از دیواره بدست می دهد. در انتهای رساله، مدل kev2 با استفاده از مشخصه v2 برای جریان شتابدار اصلاح می شود. اصلاح صورت گرفته نشاندهنده تاثیر مثبت آن بر روی همه مشخصه ها می باشد. این اصلاح برای دوره های مختلف شتابدهی مورد بررسی قرار گرفت که نشاندهنده تاثیر مثبت آن بر نتایج در زمانهای مختلف دوره شتابدهی می باشد.

در این پایان نامه با استفاده از مدل یک بعدی ، جریان چگالشی بخار در یک شیپوره همگرا- واگرای مادون صوت شبیه سازی شده است و رفتار این جریان را مورد مطالعه قرار می دهد . ترکیب تئوری های جوانه زایی و رشد قطرات به همراه معادلات یک بعدی دینامیک گاز انتگرال گیری عددی را جهت حل می طلبد . در این پایان نامه ضمن بررسی جریان چگالشی بخار در شیپوره مادون صوت ، تلفات ترمودینامیکی ناشی از انتقال حرارت میان دو فاز مورد بررسی قرار گرفته است . در ادامه تأثیر دمای سکون بخار ورودی و ضریب اصطکاک جداره شیپوره را بر خواص جریان و تخریب اگزرژی ناشی از تغییر فاز مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته است .

در این پروژه، به تحلیل حرارت سیالاتی جریان سیال در یک کسکید از پره های توربین پرداخته شده است. تحلیل حرارت سیالاتی شامل حل جریان سیال غیرلزج و حل معادلات لایه مرزی سیالاتی و حرارتی در یک کسکید از پره های توربین می باشد. معادلات ناپایای اویلر به عنوان معادلات حاکم بر رفتار سیال تراکم پذیر غیرلزج به کار رفته و با روش تایم مارچینگ جیمسون براساس فرمول بندی رأس سلولی حل شده است. نتایج بدست آمده از این حل با نتایج آزمایشگاهی موجود مقایسه شده، سپس با استفاده از نتایج حل جریان غیرلزج و حل معادلات لایه مرزی سیالاتی و حرارتی به روش انتگرالی، مشخصات لایه مرزی حرارتی بدست آمده است. با استفاده از روش توئیتس برای ناحیه آرام سیالاتی و همچنین روش های هورتون و ابوقنام، محل شروع و پایان ناحیه گذار سیالاتی بدست آمده، سپس معادلات لایه مرزی حرارتی با استفاده از روش انتگرالی حل شده است. برای ناحیه آرام حرارتی از روش اسمیت و اسپالدینگ، ناحیه گذار و درهم حرارتی از روش آمبروک استفاده شد. برای بررسی دقت نتایج، از روش های مذکور برای صفحه تخت بهره گرفته و نتایج با مراجع معتبر مقایسه شده است. درنهایت با استفاده از روش های فوق به بررسی تأثیر فشار خروجی بر انتقال حرارت به پره ها با مقایسه ضریب انتقال حرارت مربوط به هر فشار خروجی از کسکید پرداخته شده است. فهمیدیم که افزایش فشار خروجی از کسکید منجر به کاهش ضریب انتقال حرارت به پره ها می شود.

در این تحقیق، برخورد یک جت سیال لزج عمودی و متقارن محوری به یک سطح افقی و صلب به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار خواهد گرفت . در اثر برخورد این جت سیال عمودی به صفحه مذکور، سیال بر روی سطح افقی بصورت شعاعی منتشر می شود تا اینکه در یک فاصله خاص، ارتفاع فیلم سیال بطور ناگهانی افزایش می یابد و اصطلاحا یک پرش هیدرولیکی رخ می دهد. برخلاف پیش بینی اولیه، شکل حاصل از پرش هیدرولیکی در این پدیده همواره به صورت یک دایره نخواهد بود؛ بلکه به علت لزجت زیاد سیال عامل در این حالت وقوع پرش های چندضلعی نیز باید مد نظر باشد. کاربرد این پدیده در تمامی مواردی است که در آن ها یک جت سیال لزج به یک صفحه افقی برخورد می کند که از این موارد می توان به فرآیندهای خنک کاری تجهیزات صنعتی، برخی از فرآیندهای تولید مواد، آینه های لیزری، پاشش القایی و غیره اشاره کرد. با توجه به تحقیقات اندک انجام گرفته در رابطه با پرش های چندضلعی که به جرأت می توان گفت تاکنون تعداد مطالعات صورت گرفته در این رابطه در مراکز علمی و تحقیقاتی دنیا از چندین مورد محدود فراتر نمی رود، هدف از اجرای این تحقیق، بررسی پرش های هیدرولیکی با ساختارهای چندضلعی، به صورت آزمایشگاهی قرار داده شده است. در این تحقیق، یک دستگاه آزمایش مناسب به منظور بررسی تجربی این پدیده در آزمایشگاه مکانیک سیالات دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد با استفاده از امکانات موجود ساخته شده است. با استفاده از دستگاه ساخته شده پدیده پرش هیدرولیکی چندضلعی به خوبی قابل مشاهده می باشند پس از ایجاد پرش های هیدرولیکی پایدار، آزمایشات بر روی دستگاه به ازای دبی های حجمی، ارتفاع های پایین دست و قطر جت های مختلف صورت گرفت. در هر آزمایش از پرش مشاهده شده با دوربین دیجیتال عکسبرداری شده است. ثبت مشخصات ظاهری و کیفی از هر پرش از قسمت زیرین صفحه هدف که به همین منظور در دستگاه تعبیه شده است، انجام گرفته است. با استفاده از تصاویر گرفته شده، اطلاعات کمّی مربوط به هر پرش همچون شعاع دوایر محاطی و محیطی، شعاع متوسط پرش به کمک فرآیند پردازش تصاویر به دست آمده است. در این تحقیق، نتایج مربوط به ابعاد پرش های چندضلعی بر اساس اعداد بدون بعد رینولدز و وبر ارائه شده و تاثیر عوامل حاکم مانند دبی حجمی، ارتفاع پایین دست و قطر جت بر این نوع پرش های غیر دایروی بررسی شده است. با تعریف ناحیه ماندگاری برای این نوع پرش ها، وابستگی این ناحیه به دبی حجمی جریان و ارتفاع پایین دست بر اساس حاصلضرب اعداد بدون بعد رینولدز و وبر پرش مشخص شده است. در این پژوهش علاوه بر پرش های چندضلعی که قبلا معرفی شده است، یک نوع جدید از پرش های غیر دایروی که برای اولین بار در این تحقیق مشاهده شده است نیز با عنوان پرش های چرخشی ارائه خواهد شد. در نهایت شعاع متوسط پرش ها با تئوری پرش دایروی واتسون مقایسه شده است تا میزان تطابق این نوع پرش ها با این تئوری مشخص شود.

جریان های دارای اغتشاشاتکاربرد های فراوانی در صنعت داشته و به همین خاطر از اهمیت بالایی برخوردار می باشند، برای اندازه گیری مولفه های این جریانها نیاز به دستگاه هایی با پاسخ فرکانسی بالا داریم تا بتوان تغییرات مولفه های جریان را اندازه گیری نمود. دستگاه جریان سنج سیم داغ با سنسور سیم داغ یکی از این دستگاه های اندازه گیری می باشد. در این تحقیق با استفاده از یک تونل باد مادون صوت و به کمک شبکه های توربولانس سازی که در دهانه ورودی محفظه آزمایش قرار داده ایم جریان را آشفته نموده و به وسیله دستگاه جریان سنج سیم داغ با سنسور سیم داغبه بررسی اثر گرم کردن سیلندر بر روی پارامترهای دنباله سیلندر استوانه ای شامل سرعت متوسط و اغتشاشات جریان پایین دست و نیز بررسی تاثیر فاصله از مرکز استوانه و شدت اغتشاشات جریان ورودی روی مشخصات جریان پایین دست استوانه در اعداد رینولدز زیر بحرانیمی پردازیم. سپس به بررسی اثر افزایش شدت اغتشاشات جریان ورودی و داغ نمودن سیلندر استوانه ای بر روی ضریب پسای استوانه پرداخته و در نهایت انتقال حرارت از سیلندر استوانه ای را در اعداد رینولدز و شدت اغتشاشات جریان ورودی مختلف مورد بررسی قرار می دهیم. در آزمایش های صورت گرفته، از یک مدل استوانه ای استفاده شده، این مدل از جنس فولاد زنگ نزن بوده و دارای سطحی صاف است و می توان از اثرات زبری سطح چشم پوشی نمود. دادهبرداری هابرای شدت اغتشاشات ورودی مختلف و در سه موقعیت طولی از پشت سیلندر و در موقعیت هایعرضی متفاوتانجام گرفته است. مشاهده می شود پروفیل های سرعت برای استوانه سرد و استوانه داغ تفاوت های چشم گیری دارند از جمله نا متقارن شدن توزیع سرعت و ایجاد جریان برگشتی را برای استوانه داغ می توان نام برد. ضمنا با افزایش اغتشاشات جریان ورودی با تعبیه شبکه های مناسب در ورودی محفظه آزمایش، از اثرات دما بر پروفیل های سرعت کاسته شده و جریان های برگشتی تضعیف و بعضا حذف شده اند. با افزایش شدت اغتشاشات جریان ورودی، ناحیه ویک پشت استوانه کوچک می شود و با کوچک شدن ناحیه ویک ضریب پسا کاهش می یابد اما داغ نمودن استوانه به ازای تمام شدت اغتشاشات ورودی باعث افزایش ضریب پسا می شود و با افزایش شدت اغتشاشات جریان ورودی از شدت افزایش ضریب پسا بر اثر داغ نمودن استوانه، کاسته می شود. با افزایش عدد رینولدز سرعت جریان هوای عبوری از روی استوانه افزایش یافته و انتقال حرارت از استوانه افزایش پیدا می کند و دمای متوسط سطح آن کاهش می یابد. هم چنین با افزایش شدت اغتشاشات جریان ورودی در عدد رینولدز ثابت میزان آشفتگی جریان هوای عبوری از روی استوانه افزایش یافته و عدد ناسلت یا به عبارتی انتقال حرارت از روی سطح استوانه افزایش می یابد.

اهمیت پژوهش پیرامون خصوصیات سیالات فوق بحرانی با درنظر گرفتن افزایش کاربرد آن ها در صنایع مختلف غذایی، شیمیایی، پلیمر، نفت و گاز بیش از پیش آشکار می گردد. یکی از مهم ترین خصوصیات این گونه سیالات که پژوهش های اندکی درباره آن صورت گرفته، ضریب انبساط حرارتی (?) می باشد. در اکثر فرایندهایی که این مولفه در آن ها کاربرد دارد، از فرض گاز ایده ال استفاده شده است. ضعف این مدل آن است که در محدوده نقطه بحرانی، قادر به پیش بینی صحیح ضریب انبساط حرارتی نمی باشد. به همین دلیل در پژوهش حاضر به منظور تعیین ضریب انبساط حرارتی، از معادله حالت ردلیش کونگ استفاده گردیده و رابطه ا ی جدید که تابع دما، فشار و ضریب تراکم پذیری می باشد، استخراج شده است. مقایسه رفتار منحنی های حاصل از این رابطه با مقادیر تجربی مطابقت خوبی را نشان می دهد. علاوه بر این انتقال حرارت جابجایی طبیعی سیال فوق بحرانی در کانال عمودی در دو حالت دیواره های دما ثابت و شار ثابت به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و بر پایه الگوریتم سیمپل حل گردیده و پس از اعتبارسنجی با مطالعات پیشین، مشخصه های جریان و انتقال حرارت بدست آمده اند. در ادامه به مقایسه مشخصه های جریان و انتقال حرارت به ازای ضریب انبساط حرارتی بدست آمده با فرض گاز ایده آل و مدل بهینه بدست آمده در قسمت قبل، که مبتنی بر معادله حالت ردلیش کونگ است پرداخته شده است. در انتها روند تغییرات ضریب انتقال حرارت با فاصله گرفتن سیال از نقطه بحرانی مورد مطالعه قرار گرفته است.

با ورود بخار به کانال همگرا واگرا و انبساط سریع آن به ویژه در ناحیه مافوق صوت، بخار فوق سرد شده و وارد منطقه دوفازی می گردد ولی به صورت تک فاز تا نقطه ویلسون پیش می رود. در این حالت بخار غیرتعادلی ناپایدار می باشد و پس از جوان زایی و ایجاد فاز مایع و رشد سریع قطرات که همراه با افزایش فشار ناگهانی و یا شوک میعان می باشد، به حالت دوفازی و تعادل برمی گردد. در این تحقیق برای اولین بار جریان دوفازی بخار-مایع آب با بودن شوک عمودی آئرودینامیکی در درون کنال همگرا واگرای یک بعدی به روش تحلیلی (ریاضی) مدل سازی شده است. همانگونه که انتظار می رود وجود شوک عمودی در جریان چگالشی تاثیر قابل ملاحظه ای بر پارامترها و خواص جریان دوفازی می گذارد که به عنوان نمونه می توان کاهش 30 درصدی رطوبت و کاهش 23 درصدی شعاع متوسط قطرات شاهد بود و چون با روش دقیق(ریاضی) این پدیده ی نسبتا پیچیده مدل شده است دارای خطاهای عددی مرسوم در روشهای عددی ، نمی باشد.

روش های موجود برای تعیین ضریب هدایت حرارتی ظاهری عایق های مرطوب گران و وقت گیرند و انجام آنها در خارج از آزمایشگاه امکان پذیر نیست. اگر رابطه بین ضریب هدایت حرارتی ظاهری و مقاومت مخصوص الکتریکی به دست آید، ضریب هدایت حرارتی ظاهری عایق مرطوب با اندازه گیری سریع و ارزان مقاومت مخصوص آن امکان پذیر خواهد بود. هدف پژوهش حاضر بررسی اثر رطوبت بر ضریب هدایت حرارتی ظاهری و مقاومت مخصوص الکتریکی و تعیین رابطه بین آنهاست. بدین منظور، مجموعه ای از آزمایش ها انجام شده است. در این آزمایش ها با تغییر مقدار رطوبت یک نمونه عایق، ضریب هدایت حرارتی و مقاومت مخصوص الکتریکی اندازه گیری شده است. برای اندازه گیری ضریب هدایت از روش اندازه گیری شار حرارتی و برای مقاومت از یک مدار ساده استفاده شده است. نمودار هدایت حرارتی و مقاومت الکتریکی بر حسب مقدار رطوبت رسم گردیده و در نتیجه رابطه بین ضریب هدایت حرارتی ظاهری و مقاومت مخصوص الکتریکی برای محیط متخلخل مرطوب به عنوان نمونه به دست آمده است.

انرژی جنبشی آشفتگی از سه ترم تولید، پخش و اتلاف تشکیل شده است که این سه ترم دائما در حال بر هم کنش با یکدیگر می باشند. در این پایان نامه اثر جریان شتابدار بر سهم ترم های مختلف انرژی جنبشی آشفتگی درون لوله و کانال بررسی شده است. بدین منظور از یک برنامه رایانه ای مخصوص استفاده شده است. اساس حل عددی را بر مبنای مدل آشفتگی k-?-v2 قرار داده ایم. هندسه مورد بررسی لوله و کانالی به قطر و ارتفاع 2 اینچ می باشد. در این بررسی مشخص گردید که سهم ترم تولید در نواحی نزدیک به دیواره بیشتر از سهم سایر ترم هاست و جریان شتابدار داخل کانال دارای قدرت بیشتری برای به تعویق انداختن رشد سهم ترم های مختلف انرژی جنبشی آشفتگی نسبت به لوله است ولی از طرف دیگر پس از شکسته شدن مقاومت جریان در برابر تمایل به رشد سهم ترم های مختلف، این ترم ها با شیب های نسبتا شدیدی شروع به رشد کرده و به مقادیر بالاتری نسبت به آنچه برای لوله بدست می آید، می رسند. در آخرین بخش از پایان نامه به بررسی کاربردهایی عملی از این نوع از جریان ها در دستگاه های هواساز و یا دیگهای بخار پرداخته شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

معمولاً سرمایش مغناطیسی بر اساس تغییر آنتروپی ، بوسیله اثر یک میدان مغناطیسی بر یک ماده پارامغناطیسی یا مغناطیسی تولید می گردد. در این مقاله یک مدل فیزیکی برای بستری از یک سیستم سرمایش مغناطیسی ارائه شده است. سیستم های گوناگونی برای استفاده عملی از این پدیده ابداع شده است که یکی از مهم ترین آنها سرمایش مغناطیسی فعال تجدید شونده می باشد. بستر مورد اشاره جامد متخلخلی بوده که سیال انتقال حرارت درون آن جاری است و برای ساده سازی مسئله دو محیط جامد و سیال بصورت دو لایهً مجزای همجوار مدل سازی و بر این اساس معادلات حاکم به صورت یک بعدی تدوین شده اند که شامل دو معادله انرژی به هم وابسته می باشند. برای حل معادلات حاصل از انفصال روش تکرار به خدمت گرفته شده و در نهایت توزیع دما در هر محیط طی یک دوره از سیکل حاصل شده است. با این مدل سایر پارامتر های سیستم مثل بار سرمایشی و ضریب عملکرد پیش بینی و نتایج حاصل از محاسبات در حد امکان با اطلاعات تجربی موجود مقایسه شده اند. در مرحله بعد فرض جدیدی جهت جایگزینی محیط متخلخل با یک بستر غیر متخلخل چند لوله ای مطرح شده است. پس از جایگذاری روابط مناسب بر جریان و بستر چند لوله ای به مقایسه نتایج حاصل با نتایج بستر متخلخل پرداخته شده که با افت کارکرد و ظرفیت سرمایش در بستر غیر متخلخل، با توجه به کاهش سطح تبادل حرارت و باالطبع کاهش میزان انتقال حرارت ناشی می گردد، که گزارش شده اند.

در پایان نامه ی حاضر, تحلیل آیرودینامیکی و دینامیکی سه فشنگ رایج از تفنگ های بادی در جریان گذر صوت مورد توجه قرار گرفته است. این فشنگ ها دارای کالیبر یکسانی هستند امّا دماغه ی آنها با یکدیگر متفاوت است. پس از یک عملیات عکس برداری دقیق, فشنگ ها به کمک کامپیوتر مدلسازی هندسی شدند تا نقشه ی صنعتی آنها بدست آید. سپس, این نقشه ها برای استخراج تعداد مناسبی از نقاط مبیّن هندسه که در مش بندی حوزه ی حل کاربرد دارند, بکار گرفته شدند. حوزه ی حل, همانند کار حاضر, معمولاً به صورت ناحیه ای دایره ای شکل به شعاع پانزده برابری شعاع فرضی پرتابه ی مورد نظر, تعریف می شود. پس از طی این مراحل, معادلات کامل ناویر - استوکس, به عنوان معادلات حاکم بر میدان جریان سیال, با استفاده از روش جیمسون که یک روش عددی است, حل شدند. نتایج آیرودینامیکی حاصله شامل خطوط جریان, ضرایب درگ و فشار و همچنین کانتورهای عدد ماخ و فشار هستند. این نتایج چگونگی تغییرات ضریب درگ بر حسب عدد ماخ جریان آزاد را نشان می دهند. در گام بعد, معادلات حاکم بر مسیر حرکت پرتابه که به تغییرات ضریب درگ وابسته اند استخراج شدند و همانند معادلات آیرودینامیکی حاکم در اعداد ماخ کمتر, مساوی و بیشتر از یک حل شدند. نتایج دینامیکی بدست آمده در جریان گذر صوت مورد بحث و بررسی قرار گرفتند. این نتایج شامل نمودارهای مسیر حرکت, افت سرعت بر حسب زمان, افت ماخ جریان آزاد بر حسب مکان, مومنتوم آغازین و انتهایی و ... می باشد. براساس تحلیل های انجام شده, از نقطه نظر آیرودینامیکی فشنگ نوع سوم در گستره ی قابل توجهی از عدد ماخ جریان آزاد, فشنگ برتر بوده و غالباً بهترین شرایط دینامیکی را احراز نموده, لیکن در مورد فشنگ های نوع اول و دوم, تعیین فشنگ برتر به لحاظ دینامیکی منوط به گستره ای از عدد ماخ می شود که در آن پرتابه برد مؤثر خود را می پیماید. بر اساس نتایج اخذ شده, فشنگ نوع اول در اعداد ماخ پایین , پرواز بهتری نسبت به فشنگ نوع دوم از خود به نمایش می گذارد, در حالی که برای اعداد ماخ نزدیک به یک و بالاتر از آن برتری از آن فشنگ نوع دوم است. همچنین با انجام چندین شلیک آزمایشی اعتبار تحلیل های دینامیکی صورت گرفته مورد تأیید قرار گرفته است.