در این رساله تجربی، تاثیر نیروی باد بر کابل ها یا سیم های استاندارد به عنوان هدایت کننده های الکتریکی در خطوط انتقال ویا تجهیزات نگهداری آنتن های رادیویی در شرایط طوفانی مورد بررسی قرار گرفته است. هرکدام از این سیم های بدون روکش، از چندین رشته بهم تنیده تشکیل شده است. هنگام عبور جریان باد از روی آن ها، نیروهای آیرودینامیکی به تکیه گاه فشار وارد می کند. مشخصات آیرودینامیکی شیارهای مارپیچ اطراف مدل ها، در تونل باد مورد مطالعه قرار گرفته و پروفیل های سرعت و اغتشاشات جریان، عدد استروهال، ضریب پسا، فرکانس گردابه هوای عبوری از کابل ها و پارامترهای دیگر بوسیله جریان سنج سیم داغ در اتاقک آزمون تونل باد بررسی شده است. این کابل ها، مانند استوانه ای با زبری مارپیچ عمل می کنند که موجب اغتشاش جریان می شوند و با توجه به تغییر گام و قطر رشته های کوچک، ارتفاع زبری، متغیر است. در این تحقیق از چهار نوع کابل: 20 کیلوولت و 63 کیلوولت، سیم نگهدارنده دکل ها و کابل روکش دار استفاده شده است که هرکدام قطر و زبری متفاوتی دارند. اغتشاش موجب می شود ضریب پسا در سرعت 24متربرثانیه کمتر از17متربرثانیه باشد. در این محدوده سرعت مقدار ضریب پسا در سیم 20 کیلوولت کمترین مقدار را دارد.

بررسی آبشار در یک تونل باد ، اطلاعاتی را در رابطه با عملکرد یک سری پره های مشابه و موازی به دست می دهد . این اطلاعات صرفاً در مورد جریان دو بعدی در اطراف یک ردیف پره های موازی با ابعاد و فواصل مشابه بنام آبشار صادق است و نمی تواند مستقیما ً برای پره های واقعی که بر روی سطح جانبی یک استوانه قرار دارند و دارای مقاطع مختصر در ارتفاع پره اند و فواصل پره ها از ریشه پره تا نوک آنها از یکدیگر متفاوت است، مورد استفاده دقیق قرار گیرد. به همین دلیل برای بررسی دقیقتر، لازم است آزمایشات دو بعدی مورد نیاز در بررسی یک توربوماشین را برای حداقل سه مقطع نوک، وسط و ریشه پره ها به طور جداگانه به عمل آورد و رفتار پره ها را از طریق آزمایشهای دو بعدی تخمین زد. سپس با به حساب آوردن اثرات سه بعدی جریان می توان جواب های معقولی برای عملکرد پره ها به دست آورد. در این زمینه کارهای عددی و تجربی بسیاری توسط محققان انجام شده است.اولین هدف این تحقیق، بررسی جریان دنباله ی یک آبشار کمپرسور خطی در زوایای حمله ی مختلف است. برای این کار از یک دستگاه جریان سنج سیم داغ یک مولفه ای استفاده شده است. دومین هدف، بررسی زاویه ی جریان خروجی از پره های آبشار کمپرسور است. بدین منظور پراب 5 سوراخ را به یک مانومتر 25 شاخه وصل کرده و فشار کل را در نقاط مختلف بدست می آوریم. هدف سوم بررسی مقدار افت فشار در آبشار کمپرسور است. برای محاسبه ی فشار استاتیک و فشار کل از یک فشار سنج rake flow 18 شاخه در ورودی و خروجی جریان آبشار استفاده شده است. چهارمین هدف نیز، بررسی اثر نصب سیم اغتشاش ساز روی پره های کمپرسور بر پارامترهای دنباله جریان آبشار است. این سیم ها در دو سمت پره ها قرار داده شده و در زوایای حمله مختلف و در re=45500 دنباله جریان با استفاده از جریان سنج سیم داغ اندازه گیری شده است. مهمترین هدف در این تحقیق، یافتن بازه ی کاری کمپرسور است که از بررسی نتایج افت فشار و ضرایب آیرودینامیکی حاصل می گردد. در این تحقیق، جریان در اطراف پره های آبشار خطی یک کمپرسور بصورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آبشار مورد آزمایش دارای 3 پره از نوع naca6409 بوده که با زاویه ی نصب اولیه 60 درجه در تونل باد مورد نظر نصب شده است. نتایج بدست آمده از آزمایشات صورت گرفته بر روی آبشار، توسط جریان سنج سیم داغ، فشار سنج های 5-سوراخ و rake wake مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است.آزمایشات در دو رینولدز متفاوت(re=22750,45500) و چند زاویه برخورد مختلف انجام شده و سرعت متوسط بی بعد و شدت اغتشاشات جریان، ضرایب برآ و پسا، ضریب افت فشار، فرکانس گردابه ای و عدد استروهال آبشار مورد نظر در نمودارهای جداگانه ای به نمایش درآمده است. با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایشات می توان به این نتیجه رسید که محدوده ی کاری کمپرسور بین i=-30 و i=-40 می باشد، که با انجام بررسی دقیقتر(با استفاده از وسایل اندازه گیری دیجیتال) بین این دو زاویه برخورد می توان به زاویه برخورد مناسب دست یافت. - افزایش عدد رینولدز سبب کاهش ماکزیمم شدت اغتشاشات شده و عرض پروفیل را نیز کاهش داد. با افزایش عدد رینولدز از 22750 به 44500، پروفیل اغتشاشات بطور محسوسی تغییر کرد، اما با افزایش عدد رینولدز به 68250، تغییرات کمتری را در طول پروفیل شاهد بودیم و تنها عرض پروفیل بود که کاهش یافت. - روند تغییرات زاویه خروج سیال با تغییر زاویه برخورد منظم نبوده و محدوده تغییرات زاویه خروج سیال حدودا 10 درجه بود. یعنی همانطور که انتظار می رفت، زاویه خروج سیال نباید با تغییر زاویه برخورد تغییر قابل توجهی داشته باشد. همچنین مشاهده شد که زاویه ی خروج سیال در هر دو آزمایش با افزایش عدد ماخ تغییرات اندکی دارد. - تغییرات ضریب افت فشار کل، با افزایش زاویه برخورد در جهت منفی، روندی نامنظم داشته، اما می توان بطور تقریبی محدوده ی کاری کمپرسور را بین زوایای برخورد i=-20 تا i=-40 دانست. - روند تغییرات ضریب پسا نیز مشابه تغییرات ضریب افت فشار در آبشار بوده و در محدوده ی بین زاویه ی برخورد i=-20 تا i=-40 شاهد کمترین ضریب پسا هستیم. - با تغییر زاویه برخورد از i=-40 به i=30 ، ضریب برآی تقریبی آبشار نیز افزایش یافته است و می توان گفت این تغییرات تا i=0 شیب کندی داشته و از آن بعد سریعتر صعود کرده است. - بهترین زاویه آن است که در آن ضریب cl/cd ماکزیمم باشد و در این تحقیق، ماکزیمم مقدار این نسبت در محدوده ی افت فشار مینیمم (i=-20 تا i=-40) اتفاق افتاده است.

در این پایان نامه، در ابتدا به جمع آوری اطلاعات درباره انواع جریان سنج ها پرداخته شده است. پس از آن به طور خاص به مطالعه جریان سنج سیم داغ و اصول عملکرد آن توجه گردیده است. در این زمینه انواع پراب ها و مدارات الکترونیکی جریان سنج سیم داغ، نحوه جمع آوری اطلاعات و ... بررسی گردیده است. سپس به مطالعه نرم افزار rake flow ware که ارتباط دهنده دستگاه جریان سنج سیم داغ و تونل باد است، پرداخته شده است.بعد از آن به مطالعه اثر تحریک لایه مرزی آشفته توسط موانع دایره ای، نیم دایره ای، مثلثی و مربعی با ارتفاع های یکسان توجه شده است. پارامترهای بررسی شده عبارتند از: • پروفیل سرعت در پشت چهار مانع • پروفیل شدت اغتشاشات در پشت چهار مانع • چولگی • صافی یا برجستگی در کنار بررسی این پارامترها، بعضی دیگر از پارامترهای لایه مرزی مثل ضخامت لایه مرزی، ضخامت جابجاشده، ضخامت مومنتوم و ضریب شکل و محل رخ دادن ماکزیمم شدت اغتشاشات ارزیابی گردیده است.همچنین مقادیر تجربی ضریب صافی با مقادیر بدست آمده از یک رابطه آماری مقایسه گردیده است. در این بررسی، ارتفاع چهار مانع یکسان در نظر گرفته شده است و برای تاثیرگذاری در لایه مرزی آشفته، ارتفاع آنها کوچک و برابر 8 میلیمتر انتخاب گردیده است. تونل باد استفاده شده در این کار تجربی از نوع دمنده و مدار باز بوده است و قسمت آزمون تونل دارای ابعاد40*40 سانیمتر مربع بوده و از لحاظ نسبت انسداد و نسبت منظری برای این کار مناسب بوده است. در این تحقیق، اندازه گیری ها در شانزده ایستگاه در پشت موانع به فاصله 8 میلیمتر از یکدیگر انجام گردیده است و سیال هوا با سرعت 22 متر بر ثانیه مورد آزمایش قرار گرفته است و اثر موانع مختلف روی انواع مشخصات لایه مرزی مقایسه شده است.

در این تحقیق به بررسی اثر میله نصب شده در بالادست جریان بر ضریب پسای سیلندر دایروی در یک تونل باد مادون صوت و با استفاده از جریان سنج سیم داغ پرداخته شده است. برای این کار از میله هایی با قطرهای مختلف در زوایای نسبی متفاوت در بالادست سیلندر استفاده شده است. پروفیل سرعت بی بعد و شدت اغتشاشات جریان مورد بررسی قرار گرفته و ضریب پسا با استفاده از روش تجربی ویک- سروی (wake-survey method) برای دو عدد رینولدز متفاوت محاسبه و با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است. مشخص شده است که به ازای تمامی قطرها، ضریب پسا تا یک مقدار مینیمم در نسبت فواصل کوچک بین سیلندر و میله کاهش یافته و سپس با زیاد شدن نسبت فاصله افزایش می یابد. برای هر میله با قطر خاص نسبت فاصله ای خاص و مشخص (نسبت فاصله بحرانی) وجود دارد که ضریب پسا تا این نسبت فاصله کاهش و پس از آن افزایش می یابد. برای نسبت فواصل بزرگتر از مقدار بحرانی، ضریب پسای کل تقریباً ثابت می ماند. اما در هر حال اندازه (بزرگی) آن از مقدار حالت بدون میله کوچکتر است، که نشان دهنده کاهش جزئی ضریب پسای کل می باشد. بنابراین هنگامی استفاده از یک میله در بالادست باعث کاهش ضریب پسای سیلندر دایروی خواهد شد که در نسبت فاصله بحرانی و یا نسبت فواصل کوچکتر از آن نصب شود. همچنین مشخص شده است که شرایط بهینه برای دست یابی به کمترین ضریب پسا علاوه بر نسبت قطر و فاصله به عدد رینولدز جریان ورودی نیز بستگی دارد. با افزایش عدد رینولدز، ضریب پسا تا زوایای بزرگتر و به مقدار بیشتری کاهش می یابد.

برای بهبود عملکرد آیرودینامیکی پل های جعبه ای، ابزارات گوناگونی روی عرشه استفاده می شود. از جمله این ابزارات، پره راهنما و بال راهنما می باشد. دلیل استفاده از پره راهنما، کاهش گردابه های پایین دست عرشه و به تبع آن کاهش ارتعاش عرشه ناشی از دفع گرداب می باشد. دلیل استفاده از بال راهنما، آرام کردن جریان در امتداد عرشه می باشد که این، می تواند باعث افزایش سرعت بحرانی ارتعاش گردد. در این تحقیق، تاثیر پره و بال راهنما روی فرکانس گردابه های پایین دست عرشه، عدد استروهال و ضریب پسا بصورت تجربی بررسی می شود. ابتدا، تاثیر عدد رینولدز روی پارامترهای مذکور بررسی شد. نتایج نشان داد که تغییرات عدد رینولدز، تاثیری در مشخصات آیرودینامیکی عرشه پل ندارد. بنابراین می توان نتایج آزمایشگاهی روی مدل را با نتایج واقعی مطابقت داد. پس از بررسی تاثیر پره راهنما، نتایج نشان دهنده ی این مطلب می باشد که مدل عرشه بدون پره، مینیمم مقدار ضریب پسا را دارد. با قرار دادن پره روی مدل، ضریب پسا افزایش می یابد و هر چه به تعداد پره ها افزوده شود، مقدار ضریب پسا افزایش می یابد. در دو حالتی که پره در زیر مدل عرشه قرار داده می شود، فرکانس گردابه و به تبع آن عدد استروهال کاهش می یابد. در حالتی که یک جفت پره در زیر مدل قرار داده می شود، فرکانس گردابه و عدد استروهال حدود 20 % و در حالتی که دو جفت پره در زیر مدل قرار داده می شود، فرکانس گردابه و عدد استروهال حدود 50 % کاهش می یابد. در مودهای بالاتر، فرکانس های طبیعی عرشه به یکدیگر نزدیک می شود و ممکن است در یک مود، دو فرکانس با هم برابر شود. حال اگر فرکانس دفع گرداب افزایش یابد، باعث نزدیک شدن به فرکانس عرشه در مودهای بالاتر می شود و اگر این اتفاق بیفتد، ارتعاش عرشه همزمان در دو مود رخ خواهد داد که این خطرناک ترین حالت برای پل می باشد. قرارگیری بال در لبه های عرشه، باعث کاهش ضریب پسا می شود. در حالتی که بال در لبه ی جلویی و عقبی عرشه قرار می گیرد، بیشترین کاهش ضریب پسا بدست می آید که در این حالت، ضریب پسا نسبت به عرشه بدون بال، تا 51 % هم کاهش می یابد. وجود بال اگرچه باعث کاهش ضریب پسا می گردد اما افزایش عدد استروهال را نیز به همراه دارد. نهایتا می توان اینگونه بیان کرد که وجود دو جفت پره در زیر عرشه و بال در لبه ی جلویی و عقبی عرشه، بهینه ترین حالت نسبت به حالت های بررسی شده می باشد.

در این پژوهش به بررسی استفاده از مخلوط سوخت بنزین-اتانول به جای بنزین در یک موتور احتراق داخلی اشتعال جرقه ای چهار زمانه پرداخته شده است. از آنجا که روشهای شیمیایی کاهش آلاینده ها، قابلیت اجرا و راندمان خوبی بر روی خودروها ندارد، تحقیقات جهت بررسی سوخت های جایگزین به صورت گسترده آغاز گردیده است. استفاده از افزودنی های الکل مانند اتانول و متانول سبب کاهش آلاینده ها در موتورهای احتراق داخلی می شود، لذا تاثیر کامل عملکرد افزودن اتانول با درصد های مختلف به بنزین بر روی میزان آلاینده های خروجی از موتور و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. عوامل مختلف از جمله اثر افزودن الکل اتانول بر میزان دمای گازهای خروجی از موتور و مقدار آلاینده های خروجی از آن شامل co، co2، hc، nox در دورهای مختلف موتور بررسی شده است. بدین منظور یک بستر تست آزمایشگاهی ساخته شده است. این سیستم آزمایشگاهی شامل یک موتور احتراق داخلی چهار زمانه از نوع تزریق مستقیم اشتعال جرقه ای بنزین سوز است، که مدل آن m13ni می باشد. همچنین سیستم مجهز به مخزن دخیره سوخت جهت ذخیره سوخت بنزین و مخلوط سوخت بنزین و اتانول، سیستم خنک کاری موتور، آنالیز کننده گاز های خروجی از موتور، ترمومتر و سایر اجزا می باشد. سیستم خنک کننده شامل خنک کاری بدنه ی موتور و روغن در گردش موتور می باشد که دمای موتور را ثابت نگه داشته تا نتایج آزمایشگاهی بتوانند در شرایط یکسانی اندازه گیری شوند. آنالیزر گاز مورد استفاده در این آزمایش مدل airrex-gh540 می باشد که می تواند گازهای co، co2، hc، nox و o2 را اندازه گیری کند. کلیه لوازم اندازه گیری ابتدا کالیبره شده و سپس مورد استفاده قرار گرفته اند. جهت اطمینان از صحت نتایج اندازه گیری، تکرار پذیر بودن آنها مورد بررسی قرار گرفته و کلیه نتایج حداقل سه بار تکرار شده اند. همچنین در ابتدای هر آزمایش ابتدا موتور روشن شده و بعد از اینکه دمای آب رادیاتور به مقدار ثابتی رسیده است آزمایشات انجام شده اند. نتایج آزمایشگاهی برای مخلوط سوخت های مختلف شامل چهار حالت بنزین خالص، مخلوط 10% اتانول و 90% بنزین، مخلوط 20% اتانول و 80% بنزین، مخلوط 30% اتانول و 70% بنزین اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش میزان اتانول به بنزین میزان آلاینده های خروجی از موتور شامل co، co2، hc و nox کاهش یافته و همچنین به علت گرمای نهان بیشتر الکل، دمای احتراق و نهایتا دمای اگزوز نیز کاهش می یابد.

جریانهای چگالشی درون نازلها و پره های ثابت توربین بخار همواره موضوع بسیاری از پژوهشها بوده است. در این قبیل جریانها وجود فاز مایع در جریان بخار، ماهیت جریان را تغییر می دهد. عمده این تغییرات در اثر وقوع چهار پدیده اصلی جوانه زایی، رشد قطرات، انعقاد قطرات و شکست قطرات می باشد. تاکنون در مطالعات جریان چگالشی فقط پدیده های جوانه زایی و رشد قطرات مورد بررسی قرار گرفته اند که در این مطالعات تفاوتهای قابل ملاحظه ای بین مقادیر محاسباتی شعاع قطرات با داده های تجربی گزارش شده است. در این پژوهش اثرات پدیده انعقاد بین قطرات در جریان چگالشی در نازلهای همگرا-واگرا بصورت یک بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن انعقاد، شعاع قطرات به مقادیر تجربی نزدیکتر شده و نسبت به حالت بدون انعقاد افزایش یافته است و کسر تری نسبت به حالت بدون انعقاد کاهش یافته است. همچنین تولید آنتروپی (تلفات قابلیت کاردهی) با در نظر گرفتن انعقاد نسبت به حالت بدون انعقاد افزایش می یابد. داشتن نتایج دقیق تر از شعاع قطره و میزان رطوبت و همچنین میزان تلفات می تواند باعث بهبود طراحی پره های توربین و پیش بینی رفتار جریان در این پره ها و اتخاذ روشهایی برای کاهش اتلاف گردد.

دراین پژوهش،تغییرات سرعت در دنباله مدل خودرو مزدا 3 اندازه گیری و بررسی شده است. به منظور شبیه سازی جریان سیال از تونل باد مدار باز و دمشی استفاده شده است که حداکثر اغتشاشات اسمی و سرعت برای این دستگاه به ترتیب 0.1 % و m/s30میباشد. به منظور سنجش جریان، از جریان سنج سیم داغ دماثابت استفاده شده است. داده برداری ها در چهار مقطع طولی در پشت مدل خودرو انجام شده است. سرعت جریان بصورت غیردائمی از صفر تا 20m/s در دو مدت زمان s10وs 20تغییر می کند. نتایج نشان می دهد که تغییرات سرعت نسبت به زمان خطی می باشد و شتاب جریان که درمدت زمان 10 ثانیه از صفر به m/s20 میرسد، 2.11 برابر شتاب جریانی است که درمدت زمانs 20این تغییرات سرعت را دارد. جریان با سرعت ثابت (جریان دائمی) برابر با m/s 20در مدت زمان 20 ثانیه نیز بررسی شده است. تغییرات سرعت برای جریان دائمی مذکور، به طور متناوب در بازه های زمانی مختلف، دقیقا تکرار نشده است. سرعت نوسانی برای جریان دائمی و غیردائمی درثانیه یبیستم با هم برابر نیست، هر چند سرعت برای دو جریان در این لحظه ی زمانی با هم برابر است. سرعت نوسانی در جریان غیردائمی (درثانیه ی بیستم) بیشتر میباشد.

برای بهبود آیرودینامیک خودرو ها تا کنون ابزارهای بسیاری به کار گرفته شده اند. عوامل زیادی نیز بر پسا و اغتشاشات خودرو موثر می باشد که از جمله ی آن ها زبری می باشد، زبری با به تاخیر انداختن جدایش سهم بسزایی در کاهش درگ خودرو به دنبال خواهد داشت. در این پژوهش جریان در پشت یک مدل خودرو سمندو 405 با سطح صاف وزبر مورد بررسی قرار گرفته است. برای سطح صاف، آن را رنگ زده و جلا داده ایم و برای سطح زبر از فرورفتگی هایی با سطح مقطع دایره ای شکل استفاده کردیم که توسط نوک مته ایجاد شده است. داده برداری در سه سرعت 10، 15 و 20 متر بر ثانیه که به ترتیب مربوط به رینولدز های 28000 و 42000 و 56000 می باشد، نتایج در این تحقیق نشان می دهد که میزان اغتشاشات سرعت پشت مدل زبر افزایش می یابد، همچنین پروفیل اغتشاشات در سرعت های مختلف نیز بررسی شده و دیده شده که با افزایش سرعت، اغتشاشات بیشتر می شود، همچنین هرچه به مدل نزدیک تر شویم نیز اغتشاشات بیشتر می شوند. این داده برداری در تونل باد انجام شده و ملاحظه شده که در سطح زبر خودرو به خاطر کاهش گرادیان فشار، نیروی پسا بسیار کمتر از سطح صاف است. همچنین ملاحظه شده پسای فشاری بیشترین سهم در پسای خودرو را داشته است.

دراین تحقیق به مطالعه اثر تحریک لایه مرزی آشفته توسط ایجاد ناهمواری های مصنوعی بااستفاده از تک مانع ودومانع پشت سرهم(مستطیلی ونیم دایره ای و مربعی) برروی سطح صاف با ارتفاع های یکسان توجه شده است. پارامترهای بررسی شده عبارتند از:پروفیل سرعت و شدت اغتشاشات در پشت تک مانع ودو مانع.درجریان بررسی ، بعضی دیگر از پارامترهای لایه مرزی مثل ضخامت لایه مرزی، ضخامت جابجایی ،، مومنتوم وضریب شکل وهمچنین ضرایب درگ وصافی وچولگی نیز ارزیابی گردیده است.

بررسی تاثیر اغتشاشات جریان ورودی بر عملکرد کمپرسور ها