فهرست مطالب
فصلنامه مکانیک هوافضا
سال هفتم شماره 3 (پیاپی 25، پاییز 1390)
- مکانیک سیالات و آیرودینامیک
- تاریخ انتشار: 1391/02/24
- تعداد عناوین: 8
-
-
صفحه 1در این مقاله مدل مرتبه بالای سری تیلور توابع آیرودینامیک و مدل برگرفته از توابع موجک برای تابع آیرودینامیک یک هواپیمای خاص، در مقایسه با مدل متعارف ضرایب و مشتقات آیرودینامیکی، معرفی شده است. در این راستا، مدل های متعددی از تابع آیرودینامیک بر پایه انواع موجک های مادر ساخته و ارزیابی شده اند. نتایج شناسایی نشان می دهند که هر دو روش مدل سازی به کمک توابع ساختاری موجک و مرتبه بالای آیرودینامیک قادر به شناسایی رفتار هواپیما با دقت و کارآیی بسیار بالاتری نسبت به روش های متعارف هستند و استفاده از مدل ساختاری برگرفته از توابع موجک مناسب ترین رویکرد برای شناسایی و شبیه سازی رفتار هواپیما است.
کلیدواژگان: مدل سازی آیرودینامیکی، مشتقات مرتبه بالا، مدل سازی موجک، شناسایی پارامتر -
صفحه 17در دینامیک سیالات عددی، نقش مختصات به ویژه مختصات بهینه، همواره مورد علاقه پژوهشگران بوده است. هدف این مقاله محاسبات عددی جریان های مافوق صوت با استفاده از یک سیستم مختصات جدید (مختصات یک پارچه) و حل مسئله ریمن به روش تکراری است. سیستم مختصات یک پارچه در مناطقی که ناپیوستگی ها (موج ضربه ای و موج انبساطی) در جریان مافوق صوت رخ می دهد، بر سیستم های مختصات قدیمی (اویلری و لاگرانژی) برتری دارد. بسیاری از مشکلاتی که در سیستم های مختصات قدیمی وجود دارد در سیستم یک پارچه مرتفع می شود. برای محاسبات معادلات دوبعدی دینامیک گازها در مختصات یک پارچه، محاسبه شارها در فصل مشترک سلول ها ضرورت دارد. در این مقاله، مستقیما مقادیر شارها در دو جهت به کمک حل مسئله ریمن محاسبه می شوند. این نکته نیز اهمیت دارد که در استفاده از دستگاه مختصات یک پارچه نیازی به تولید شبکه قبلی روی بدنه جسم برای محاسبه جریان عبوری از آن نیست، بلکه شبکه به طور خودکار توسط جریان به وجود می آید. دستگاه مختصات یک پارچه مزایای هر دو دستگاه اویلری و لاگرانژی (و بیش تر از آن) را نیز داراست که این موضوع در نتایج عددی و همچنین در سرعت بالای محاسبات مشهود می باشد.
کلیدواژگان: مسئله ریمن، مختصات یک پارچه، روش گودنف، خط لغزش، موج ضربه ای -
صفحه 29پدیده ابرکاواک زایی به دلیل نقش به سزایی که در کاهش نیروی پسا ایفاء می کند همواره مورد توجه بوده است. یکی از مباحثی که در رخداد این پدیده اهمیت دارد، بررسی پایدار بودن حفره تولید شده می باشد، زیرا ناپایدار شدن و به عبارتی شکستن ابرکاواک در محلی غیر از انتهای جسم، علاوه بر از بین رفتن نقش مثبت کاواک، می تواند اختلال جدی در پایداری دینامیکی وسایل متحرکی که کاواک اطراف آن ها را گرفته، وارد کند. در نتیجه، باید بررسی کاملی روی پایداری کاواک انجام شود که هدف این مقاله است. برای این منظور، لازم بود که از مدل سازی پویا و گذرا استفاده شود. مدلی که امکان این مطالعه را میسر می کرد، مدل چشمه و چاه است که برای شبیه سازی عددی ابرکاواک به کار گرفته شده است. برای بررسی ناپایداری مرز کاواک از یک اغتشاش ضربه ای ناشی از تولید و حرکت ورتکسی شبیه ورتکس هیل استفاده می شود. این اغتشاش به کمک یک عبارت نیروی غیر پایستار در معادلات ناویر- استوکس اضافه می شود. در ادامه، ضمن بررسی روش هایی برای تحلیل نتایج، با استفاده از روش پردازش تصویر، وقوع ناپایداری جابه جا شونده در سطح ابرکاواک مشاهده شد. همچنین، اثر اغتشاش روی چند طول مختلف کاواک مورد مطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که هرچه طول کاواک بلندتر باشد، حساسیت به اغتشاش خارجی بیشتر است. در نهایت، در ابرکاواک های بسیار بلند، اغتشاشات کوچک طبیعی موجود در جریان می توانند سبب از هم پاشیده شدن آن ها شوند. بر این اساس، شکل گیری ابرکاواک با طول بسیار زیاد در شرایط محیطی همراه با اغتشاش میسر نمی باشد.
کلیدواژگان: ابرکاواک، پایداری، ناپایداری جابه جایی، تحریک دینامیکی -
صفحه 39در این مقاله نتایج به دست آمده از شبیه سازی جریان آشفته سه بعدی ناشی از برخورد یک جت با جریان اصلی در عدد رینولدز 4700 بر مبنای قطر و سرعت جت، با استفاده از رهیافت ترکیبی شبیه سازی گردابه بزرگ/ میانگین گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس ارائه شده است. برای حل معادلات گسسته شده، از روش حجم محدود روی شبکه غیریکنواخت جابه جا شده استفاده شده و برای ارزیابی دقت رهیافت ترکیبی، نتایج به دست آمده با نتایج تجربی موجود مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که رهیافت ترکیبی، با بهره گیری از مزیت های دو رهیافت شبیه سازی گردابه بزرگ و میانگین گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس، می تواند در تحلیل جریان های پیچیده از دقت قابل توجهی برخوردار باشد. همچنین، از مزایای دیگری مانند کاهش حجم محاسبات و امکان افزایش دامنه حل نیز بهره مند شود. در ضمن تاثیر نسبت تزریق های بالا در شکل ساختارهای جریان در ناحیه جت و پایین دست آن، مانند جفت گردابه خلاف گرد نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
کلیدواژگان: رهیافت ترکیبی LES، URANS، جریان برخوردی جت با جریان اصلی، نسبت تزریق -
صفحه 53در تئوری های مربوط به مسائل روان کاری، سطوح یاتاقان را صاف و بدون زبری در نظر می گیرند، در حالی که چنین فرضی در عمل صحت ندارد. در حالاتی که زبری هم مرتبه با ضخامت فیلم سیال است، تاثیر قابل توجهی بر پارامترهای عملکرد یاتاقان خواهد داشت. هندسه سطح یاتاقان آن چنان نامنظم است که گاه اجبارا از مدل های آماری استفاده می شود. معمولا، حل تحلیلی معادلات حاکم در حالاتی که زبری موجود است، بسیار دشوار است. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود به بررسی تاثیر زبری سطح بر فشار و میزان تحمل بارهای عمودی و مماسی یاتاقان های لغزشی پله ای پرداخته شده است. مساله به ازای دو پروفیل زبری مختلف بررسی و نتایج با هم مقایسه شده اند که همخوانی نسبتا خوبی را نشان می دهند.
کلیدواژگان: روان کاری، زبری سطح، یاتاقان های لغزشی پله ای، المان محدود، فشار، میزان تحمل بار عمودی و مماسی -
صفحه 65استفاده گسترده از یاتاقان های گازی در صنایع گوناگون و کارآیی بالای آن ها در زمینه های مختلف همواره مورد توجه بسیاری از پژوهشگران بوده است. از طرفی، تحلیل یاتاقان ها به خاطر تراکم پذیر بودن نوع روان کار (گاز) بسیار دشوار است. لذا، در این مقاله برای بررسی عمل کرد یاتاقان گازی غیر مدور سه لب، به علت سادگی روش حل، از روش شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شده است. برای این منظور، مشخصه های استاتیکی و دینامیکی مهم یاتاقان، از قبیل میزان پایداری، اتلاف انرژی و مقدار زاویه مشخصه یاتاقان مذکور، تحت تاثیر پارامترهای عدد تراکم پذیری، زاویه نصب و زاویه انحراف یاتاقان بررسی شده است. نتایج به دست آمده در این بررسی با نتایج گزارش شده قبلی که از روش اجزاء محدود به دست آمده اند، تطابق خوبی دارند. نتایج جدید نشان دهنده تاثیر قابل توجه پارامترهای مذکور بر نحوه عمل کرد یاتاقان گازی غیرمدور سه لب بوده و گویای عمل کرد مطلوب شبکه های عصبی مصنوعی در تحلیل مسائل مربوط به یاتاقان ها که دارای روابط حاکم پیچیده و غیرخطی هستند، می باشد. از نتایج کار حاضر می توان برای گزینش بهینه این نوع یاتاقان ها در شرایط متنوع استفاده نمود.
کلیدواژگان: یاتاقان گازی غیرمدور، مشخصه استاتیکی، مشخصه دینامیکی، شبکه عصبی مصنوعی -
صفحه 77امروزه در اکثر فرآیندهای صنعتی از لوله های انتقال سیال استفاده می شود. در این میان، جریان تراکم پذیر گازی کاربرد بسیار گسترده-ای در این زمینه دارد. فرآیندهای شیمیایی، نیروگاهی، لوله های انتقال گاز طبیعی و لوله های انتقال بخار فشاربالا، از این جمله هستند. در اکثر این موارد، فرآیندهای کنترلی روی سیستم انتقال سیال به همراه انشعابات و شیرهای کنترلی اعمال می شود. بنابراین، در فرآیندهای گذرا، آگاهی از نحوه رفتار سیال تراکم پذیر در عبور از لوله ها برای تعیین توابع کنترلی اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، سعی بر آن است تا با استخراج معادلات حاکم بر جریان سیال تراکم پذیر، روشی برای مدل سازی فرآیندهای گذرا ارائه شود. برای مدل سازی جریان تراکم پذیر گاز ایده آل درون لوله های با مقطع ثابت به همراه اصطکاک، از روش اختلاف محدود مک کورمک استفاده شده است. همچنین، با ترکیب روش های موجود، مانند روش های مک کورمک و مشخصه ها، روشی برای مدل سازی جریان گذرای سیال تراکم پذیر گاز ایده آل در عبور از انشعاب ها ارائه شده است. در پایان، یک نمونه تئوری و یک نمونه صنعتی از مدار انتقال گاز طبیعی به همراه انشعاب و شیرهای کنترلی در شرایط مختلف و در فرآیندهای متفاوت بررسی شده و نتایج حل ارائه شده است. همچنین، نحوه تاثیر پارامترهای شرایط مرزی بر مشخصات جریان، مانند دبی و فشار، بررسی و تحلیل نهایی ارائه شده است.
-
صفحه 91در تحقیق حاضر اندرکنش یک حباب بزرگ با یک لایه مرزی و تاثیرات پارامترهای مختلف در اعداد رینولدز نسبتا پایین به صورت عددی و با استفاده از روش ردیابی مرز متحرک و در نظر گرفتن معادلات تک سیالی ناویر-استوکس کامل، مطالعه می شود. این تحقیق می تواند شروع کارهای پیچیده تر با اعداد رینولدز بالاتر باشد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تنش های برشی دیواره در حضور حباب، دارای تغییراتی وابسته به محل حباب بوده و وقتی حباب در لایه مرزی اضافه می شود، تنش های برشی و اصطکاک پوسته ای افزایش می-یابند.
کلیدواژگان: حباب، لایه مرزی، شبیه سازی عددی مستقیم، روش ردیابی مرز متحرک
-
Page 1In contrast to the conventional aerodynamic models, the model of wavelet transform and high order Taylor series of aerodynamic functions are proposed. Using different mother wavelet transforms, different aerodynamic functions are constructed. Results show that wavelet aerodynamic model and also high order aerodynamic model of aircraft have more accuracy than the conventional aerodynamic models. The suitable wavelet aerodynamics for identification and simulation of the aircraft response is proposed.Keywords: Aerodynamic Modeling, High Order Derivatives, Wavelet Modeling, Parameter Identification
-
Page 17Using suitable coordinate systems in CFD have been of interest for many researchers. The objective of this study is numerical modeling of supersonic flows, using a new coordinate system, i.e. Unified coordinate system (UCS) and iterative Riemann problem solution. Unified coordinate system has advantage over traditional coordinate systems (Eulerian/Lagrangian) in supersonic flows, especially in discontinuous regions (shocks and expansions). Moreover,most of the difficulties of the traditional coordinate system may be removed using UCS. For 2-D gas dynamics calculations in UCS, it is required to approximate fluxes on cell faces. This is normally modeled by Riemann problem solution. It is important to mention that in using UCS, there is no need to generate a body-fitted mesh prior to computing flow past a body; the grid is automatically generated by the flow. The UCS has the advantages of both Eulerian and Lagrangian systems. These can be seen in our results, which also show the high speed in our computations.Keywords: Riemann Problem, Unified Coordinate System (UCS), Godunov Scheme, Slip Line, Shock
-
Page 29Drag reduction has made supercavitation very popular. One of the most important issues in supercavitation is its stability and control. It would be unsuitable if cavity closure occurs on a body resulting in some instability. Current work focuses on the nature of cavity instability and thus it was required to apply a dynamical model for such flow simulation. Using source and sink model attributes implemented in this study had some modifications. Semi-Hill vortex, as an impulse disturbance, was inserted into the Navier-Stokes equations to investigate the cavity instability.Finally, image processing technique was used to study the instability effects on cavity boundary and was found that a convective instability exists on the boundary of the cavity. Instability analysis on cavities of different lengths revealed that longer cavities are more sensitive to the disturbances. Hence, existing natural disturbances in a cavitating flow makes a long cavity boundary to fluctuate and finally collapse. This is the main reason that long cavities are not seen in nature.Keywords: Supercavitation, Stability, Convective Instability, Dynamical Perturbation
-
Page 39In this paper the results of simulation of a 3-D turbulent normal jet-into-cross flow at Reynolds number of 4700,based on the diameter and velocity of the jet, using hybrid LES/URANS approach, are presented. The computational methodology is based on finite volume and the grid is non-uniform and staggered. The results show that the hybrid LES/URANS approach can well predict complex flows. Furthermore, the flows upstream and downstream of the jet were affected by variation of the velocity ratio.Keywords: Hybrid LES, URANS, Jet, into, Cross Flow, Velocity Ratio
-
Page 53In lubrication theories, the bearing surfaces are considered smooth, which is not really true. It has been shown in cases where the roughness is in the same order as the lubricant film that there would be a major effect in bearing performance. The surface geometry is so irregular that it is sometimes necessary to use statistical models. Usually,when we are faced with roughness effects, the analytical solution is very difficult. In this paper, finite element method is used to examine the roughness effects on the performance parameters of step slider bearings. The problem was solved for two different surface profiles and the results were compared showing relatively close agreements.Keywords: Lubrication, Surface Roughness, Step Sliding Bearing, Finite Element, Pressure, Normal, Tangential Load Capacity
-
Page 65Due to vast use of gas lubricated bearings in various industries and their advantages in specific applications, they have been investigated by many researchers. However, analytical treatments of gas lubrication are tedious due to high non-linearity of the pressure equation as the consequence of lubricant compressibility. Hence, in this paper a feed-forward neural network is employed to investigate the performance of three-lobe gas lubricated bearings. It is believed that neural network can easily compete with theoretical model in predicting the solution of lubrication problems. The performance parameters considered are stability margin, power loss, and attitude angle for various values of bearing compressibility numbers, mount and tilt angles. The results of the neural network are compared to theoretical model (FEM) and it is observed that they are in good agreements. The results also indicate that the above parameters can influence the performance of the bearings.Keywords: Non, circular Gas Bearing, Static Characteristics, Dynamic Characteristics, Artificial Neural Network
-
Page 77Nowadays, compressible flow transmission pipelines are used in many industrial processes. Pipelines in chemical processes, gas turbine power plants, natural gas transmission lines, and high pressure steam transmission pipelines are some industrial examples. Therefore, learning the manner of treatment of a transient compressible fluid flow in pipelines with junctions and branches is important. In this paper, the attempt is to derive the governing equations in compressible fluid flow in a fixed area pipeline in the presence of friction. To achieve this, a numerical method of analysis (McCormack) is used. Also the method of characteristics is added to solve the problem in the junctions.Finally, a theoretical case and an industrial one are investigated and some common transient processes are simulated.In addition, the effects of boundary conditions on the flow characteristics, such as pressure and flow rates, are presented.Keywords: Dynamic Simulation, High Pressure Pipelines, Compressible Flow, Branched Pipelines
-
Page 91In this research, numerical simulation of the interaction between a large bubble and a boundary layer, considering various parameters in a low Reynolds number flow, have been studied. This work can be a start for more complicated tasks with higher Reynolds numbers. The considered flow has been solved using the well-known front tracking method. The results indicate that the wall shear stresses considerably depend on the bubble location. Also,when bubbles are inside the boundary layer, the overall shear stresses and the skin friction drag increase.Keywords: Bubble, Boundary Layer, Direct Numerical Simulation (DNS), Front Tracking Method, Two, Phase Flow
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.