دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : تحلیل آیرودینامیکی خودرو سمند

دانشگاه کاشان

دانشكده مهندسی

ﮔروه مهندسی مکانیک

 

پایان نامه

 جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)

عنوان:

تحلیل آیرودینامیکی خودرو سمند

استاد راهنما:

دکتر عبدالمهدی هاشمی

استاد مشاور:

دکتر علیرضا شاطری

شهريور 87

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

 عنوان                                                                                                                  صفحه

فصل اول: مقدمه‌

1- 1  آيروديناميک خودرو…………………. 1

1- 2  تأثير باز بودن پنجره بر نيروي پسا…… 2

1- 3  کاهش ضريب درگ و تقليل مصرف سوخت…….. 4

1- 4  ديناميک سيالات محاسباتي در صنعت خودروسازي 5

1- 5  مروري بر کارهاي انجام شده در زمينه آيروديناميک خودرو   6

فصل دوم: نيروهاي آيروديناميکي و عوامل مؤثر بر آيروديناميک خودرو

2- 1  نيروهاي پسا و برا………………… 10

2- 1- 1  نيروي پسا……………………. 10

2- 1- 2  نيروي  برا…………………… 11

2- 2  توزيع فشار بر روي يک خودرو………… 12

فصل سوم: معادلات حاکم

3- 1  معادلات حاکم……………………… 15

3- 1- 1  معادله پيوستگي……………….. 15

3- 1- 2  معادلات بقاي ممنتوم……………. 16

3- 2  مدل …………………………. 17

3- 3  توابع ديوار استاندارد…………….. 18

3- 4  شرايط مرزي………………………. 19

3- 4-1  شرايط مرزي ورودي و خروجي……….. 19

3- 4-2  شرط مرزي تقارن………………… 20

3- 4-3  شرط مرزي ديوار………………… 21

فصل چهارم: روشهاي حل عددي معادلات

4- 1  روشهاي حل عددي…………………… 23

4- 1-1 روش حل تفکيکي………………….. 23

4- 1-2 روش حل پيوسته………………….. 23

4- 2 خطي سازي و روشهاي آن………………. 24

4- 3 گسسته سازي……………………….. 24

4- 3-1 روش بالادست مرتبه اول……………. 26

4- 3-2  روش قاعده تواني……………….. 26

4- 3-3  روش بالا دست مرتبه دوم  ………… 27

4- 3-4  روش مرتبه سوم (QUICK)…………. 28

4- 3-5  مقايسه روشهاي مرتبه اول و مرتبه دوم 29

4- 4 فرم خطي شده معادلات گسسته…………… 29

4- 5 زير تخفيف………………………… 30

4-6 حل کننده تفکيکي……………………. 30

4- 6-1  گسسته سازي معادله ممنتوم……….. 30

4- 6-2  گسسته سازي معادله پيوستگي………. 30

4- 6-3  وابستگي سرعت- فشار…………….. 31

4- 7 الگوريتم سيمپل……………………. 31

4- 8 بررسي همگرايي حل………………….. 33

4- 9 نحوه تعريف باقيمانده در حل کننده تفکيکي 33

فصل پنجم: مدلسازي و توليد شبکه

5- 1  مقدمه…………………………… 35

5- 2  شبکه بندي……………………….. 35

5- 2-1 شبکه هاي با سازمان……………… 36

5- 2-2 شبکه هاي بي سازمان……………… 37

5- 3  انواع سلولها…………………….. 38

5- 3-1 شبکه بندي سطح به روش Tri-Pave…….. 39

5- 3-2 شبکه بندي حجم با بهره گرفتن از الگوريتم TGrid  40

5- 4  هندسه و شبکه بندي خودروي سمند……… 40

فصل ششم: نتايج

6- 1  مقدمه…………………………… 46

6- 2  ابعاد خودروي سمند، تونل باد و شرايط ورودي 47

6- 3  توزيع ضريب فشار در سطح خارجي خودرو…. 47

6- 4  توزيع فشار در حالت پنجره بسته……… 50

6- 5 توزيع فشار در حالت پنجره باز……….. 51

6- 6 توزيع سرعت  ……………………… 54

6- 7  مقايسه پسا در حالات مختلف………….. 58

6- 8  بررسي همگرايي……………………. 62

6- 9 بررسي وابستگي حل به شبکه…………… 62

6- 10 مقايسه مدلهاي مختلف اغتشاش………… 63

6-11 نتيجه گيري و پيشنهاد………………. 65

 

مراجع  ………………………………… 66

پيوست: مجموعه توتال استيشن

اصول كلي فاصله يابي با دستگاههاي الكترونيكي EDM))   68

فاصله ياب هاي الكترواپتيكي……………… 69

خطاهاي فاصله يابي با دستگاههاي الكترونيكي… 70

تاكئومترهاي الكترونيكي…………………. 71

مجموعه هاي توتال استيشن………………… 72

 


فهرست اشكال

 عنوان                                                                                                                                                 صفحه

شكل 1-1   اتومبيل در شرايط محيط واقعي…….. 2

شكل 1-2   مباحث اصلي در آيروديناميک خودرو…. 2

شكل 1-3   تأثير باز بودن پنجره و روشن بودن کولر در  مصرف سوخت 3

شكل 1-4   ميدان جريان در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale……………………………………… 4

شكل 1-5   تأثير کاهش ضريب پسا بر مصرف سوخت… 5

شكل 1-6   سمت راست:طراحي  کلمپرر و تکامل تدريجي آن، سمت چپ: برخي طراحي هاي اوليه اتومبيل…………………. 6

شكل 2-1   توزيع فشار بر روي سطح يک خودرو…. 12

شكل 2-2   توزيع ضريب فشار بر روي سطح يک خودرو 13

شكل 2-3   دو گردابة ايجاد شده در پشت خودرو.. 14

شكل 3-1   صفحات تقارن در يک کانال سه بعدي… 20

شكل 3-2   شرايط مرزي معين شده در ديوار…… 21

شكل 4-1   حجم كنترلي كه براي مجزا سازي معادله انتقال استفاده مي­شود………………………………… 25

شكل 4-2   حجم كنترلي يك بعدي……………. 28

شكل 5-1   سلولهاي دو بعدي………………. 39

شكل 5-2   المانهاي سه بعدي……………… 39

شكل 5-3  مثالي از شبکه‎بندي سطح به روش Tri-pave 39

شكل 5-4   مثالي از شبکه‎بندي حجم با بهره گرفتن از الگوريتم  TGrid  40

شكل 5-5   طرح سمند در حالت دو پنجره باز….. 41

شكل 5-6  طرح سمند در حالت چهار پنجره باز…. 41

شكل 5-7   طرح داخل سمند (برش در صفحه تقارن). 42

شكل 5-8   ناحيه ورودي و خروجي تونل باد…… 42

شكل 5-9   شبکه‎بندي سطوح………………… 43

شكل 5-10   شبکه‎بندي سطوح در نماي نزديک…… 43

شكل 5-11 شبکه‎بندي حجم از نماي جانبي……… 44

شكل 5-12  شبکه‎بندي حجم از نماي بالا………. 44

شكل 5-13  شبکه بندي حجم از نماي روبرو……. 45

شكل 5-14  نمايي از ميدان حل حول اتوبوس، مدل شده توسط آقاي Kale و همکاران………………………………. 45

شكل 6-1   نمودارهاي توزيع ضريب فشار بر روي سطح بالايي خودرو سمند در کل عرض خودرو (a) و خط مرکزي(b)………… 48

شكل 6-2   نمودار توزيع ضريب فشار بر روي سطح بالايي خودرو پژو 405…………………………………….. 49

شكل 6-3   نمودار توزيع ضريب فشار بر روي سطح بالايي خودروپرايد 49

شكل 6-4   نمودار توزيع ضريب فشار بر روي سطح بالايي خودرو فورد 49

شكل 6-5  توزيع فشار نسبي برروي بدنه خودرو سمند(pa)   50

شكل 6-6   توزيع فشار بر روي بدنه خودرو سمند در نماهاي مختلف(pa)…………………………………….. 51

شكل 6-7   توزيع فشار در اطراف  خودرو سمند از نماي بالا    51

شكل 6-8   توزيع فشار نسبي در حالت دو پنجره جلو باز(pa)   52

شكل 6-9   توزيع فشار نسبي در حالت دو پنجره عقب باز(pa)   53

شكل 6-10 توزيع فشار نسبي در حالت چهار پنجره باز(pa)  54

شكل 6-11   توزيع سرعت در اطراف خودروي سمند در حالت پنجره بسته(سرعت هوا=m/s 40)…………………… 55

شكل 6-12   بردارهاي سرعت در حالت چهار پنجره باز از نماي جانبي و رو به رو……………………………… 56

شكل 6-13   سرعت در دو مقطع عرضي در حالت دو پنجره جلو باز 56

شكل 6-14  سرعت در دو مقطع عرضي در حالت دو پنجره عقب باز  57

شكل 6-15  بردارهاي سرعت در اتوبوس مدل شده توسط Kale. 57


فهرست نمودارها

 عنوان                                                                                                                 صفحه

 

نمودار 4-1 تغييرات در محدوده  تا….. 27

نمودار 6-1 نيروي پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 40   58

نمودار 6-2 نيروي پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 30   59

نمودار 6-3 نيروي پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 15    59

نمودار 6-4 ضريب پسا خودرو  در حالتهاي مختلف   60

نمودار 6-5 ارتباط باز بودن پنجره و روشن بودن کولر با مصرف سوخت  …………………………………….. 60

نمودار 6-6 ارتباط باز بودن پنجره و روشن بودن کولر با توان موتور  …………………………………….. 61

نمودار 6-7 افزايش نيروي پسا در نتيجه افزايش سرعت     61

نمودار 6-8 تاريخچه همگرايي حل…………… 62

نمودار 6-9 بررسي حل با بهره گرفتن از چندين شبکه در حالت چهار پنجره باز………………………………….. 63

نمودار 6-10 مقايسه مدلهاي مختلف اغتشاش …… 64

         فصل اوّل:

               مقدمه

1-1- آيروديناميک خودرو

آيروديناميک علم بررسي حرکت يک جسم در هوا مي­باشد و در مورد چگونگي شکل ظاهري يک جسم و تأثيرات متقابل اين شکل در هنگام حرکت با سرعت بالا در فضاي تشکيل شده از هوا بحث مي­کند. آيروديناميک از ديرباز و بسيار قبل از بوجود آمدن اتومبيل در شاخه مکانيک و ابتدا در مورد قطارهاي بخار با سرعت بالا (بالاي kmph160) مطرح شد. بسياري از قطارهاي تندرو بخار در زمان خود از فرم­بندي آيروديناميکي برخوردار بودند و خواسته و ناخواسته مهندسين هنگام ساخت وسيله­اي نقليه با سرعت بالا با مشکلات آيروديناميکي مواجه مي­شدند و جهت حل مسأله مجبور به ارائه راه ­حل بودند. بعدها با اختراع هواپيما آيروديناميک به شکل جدي­تري مطرح شد و با توجه به اينکه هواپيماها نياز به سرعت بالايي دارند مسائل آيروديناميکي بيشتر مورد بررسي قرار گرفت که موجب پيشرفتهاي بسياري در زمينه آيروديناميک هم شد. در مورد اتومبيل، بدليل سرعت پايين خودروهاي اوّليه تا سالها آيروديناميک و مسائل حاصل از آن به صورت جدي در هنگام طراحي مطرح نمي­شد. بعضاً در گونه­اي از خودروها به آيروديناميک پرداخته مي­شد که يا به صورت اجمالي و صرفاً به منظور ايجاد شکل ظاهري جذابتر بود و يا براي کاهش جزئي در مصرف سوخت و يا در مورد خودروهاي مسابقه­اي با سرعت بالا بود. در هنگام طراحي خودروهاي توليد انبوه و روزمره آيروديناميک به صورت کاربردي و مؤثر تا اواسط دهۀ پنجاه مطرح نبود. بطور کلّي توسعه آيروديناميک خودرو در چهار فاز انجام مي­شود: در ابتدا يک مدل ساخته مي­شود، ممکن است اين مدل در اندازه کوچک يا واقعي باشد. سپس بوسيله نمونه­اي که آماده حرکت باشد ادامه مي­يابد و با خودرو پيش­توليد و نمونه واقعي قبل از ورود به توليد انبوه انجام مي­شود و در آخر بوسيله نمونه­هايي که از خط توليد گرفته مي­شود به پايان مي­رسد.  شکل 1-1 کليه متغيرهايي که روي جريان اطراف اتومبيل و بار حرارتي اثر مي­گذارند را نشان مي­دهد. سرعت خودرو، باران، وزش باد، اثرات خورشيد، ناهمواري­هاي جاده از قبيل خيسي و سنگريزه و شيب جاده از اين موارد مي­باشد.

شکل1-1- اتومبيل در شرايط محيط واقعي

در آيروديناميک خودروها چهار موضوع اصلي بررسي مي­شوند که در شکل 1-2 نشان داده شده است

 

شکل1-2- مباحث اصلي در آيروديناميک خودرو

 

  • اندازه گيري نيروها و ممانها مربوط به پايداري خودرو
  • جزئيات ميدان جريان
  • اثرات حرارتي و تهويه خودرو
  • خنک‎سازي موتور خودرو ( جريان جلوي خودرو)

1-2- تأثير باز بودن پنجره بر نيروي پسا

در حالت کلّي باز کردن پنجره اتومبيل جهت تهويه هواي داخل اتومبيل صورت مي­گيرد. در سرعتهاي پايين، باز کردن پنجره براي خنک شدن داخل اتومبيل هزينه کمتري نسبت به روشن کردن کولر داشته ولي با افزايش سرعت اختلاف مصرف سوخت در حالت کولر روشن و پنجره پايين در حدود پنج الي ده درصد مي­باشد که اين امر بخاطر افزايش نيروي پسا ناشي از باز بودن پنجره مي­باشد. از آنجا که اين اختلاف ناچيز بوده و کولر سبب تهويه مطبوع بهتري مي­شود بهتر است در سرعتهاي نسبتاً بالا (سرعت در بزرگراه­ها) پنجره­ها بسته شده و از کولر استفاده شود. شکل زير تأثير باز بودن پنجره و روشن بودن کولر را در مصرف سوخت نمايش مي­دهد[1].

 

 

شکل1-3- تأثير باز بودن پنجره و روشن بودن کولر در  مصرف سوخت

اغلب در اتوبوسهاي داخل شهري بخاطر پايين نگه داشتن هزينه مسافران از سيستمهاي تهويه مطبوع استفاده نمي­شود. اين اتوبوسها اکثراً با سرعتهاي پايين حرکت کرده و در روزهاي گرم با باز کردن پنجره­ها تهويه هوا در آنها صورت مي­گيرد. طراحي اين اتوبوسها بايد به گونه­اي باشد که کمترين پسا و بهترين گردش هوا را در حالت پنجره باز دارا باشد. شکل زير ميدان جريان را در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale نشان مي­دهد[2].

 

شکل   1-4 – ميدان جريان در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale

در شکل فوق بردارهاي سرعت در داخل کابين و اطراف آن نمايش داده شده است. وجود گردابه­ها در قسمت عقب خودرو و باز بودن پنجره­ها باعث به­وجود آمدن نيروي پسا مي­گردد.

 

 

1-3- کاهش ضريب پسا و تقليل مصرف سوخت

در سرعت يکسان هر چه نيروي مقاوم در برابر حرکت ماشين (پسا) کاهش يابد مصرف سوخت کمتر خواهد شد. تأثير کاهش نيروي پسا بر مصرف سوخت در شرايط رانندگي واقعي در شکل 1-5 نشان داده شده است. صرفه­جويي در مصرف سوخت بر اساس کاهش پسا در شرايط عملکرد واقعي مانند بزرگراه­ها يا مسيري بسيار مشکل مي­باشد که با رانندگي در حالت ايده­ال با سرعت ثابت و مسيري ساده تفاوت دارد[3].

شکل 1- 5 تأثير کاهش ضريب پسا بر مصرف سوخت

 1-4- ديناميک سيالات محاسباتي در صنعت خودروسازي

ديناميک سيالات محاسباتي مسير طولاني را براي کاربردي شدن در طراحي صنايع خودروسازي پشت سر گذاشته است. مي­توان اين امر را مرهون پيشرفت پيوسته در سخت­افزار، نرم­افزار و  روش­هاي عددي براي حل معادلات حاکم بر جريان سيال دانست. صنايع خودروسازي از اين جهت به CFD علاقمند شده که توان طراحي آنها را بالا برده و هزينه­هاي آزمون را کاهش داده است. کاربردهاي CFD در اين صنعت متنوع بوده و مي­تواند محدوده وسيعي از آيروديناميک خارجي تا خنک­کاري ترمزهاي ديسکي را در برگيرد. فيزيک جريان نيز محدوده گسترده­اي از رژيم­هاي جريان نظير؛ تراکم­پذير، تراکم­ناپذير، آرام، مغشوش، ناپايدار، پايدار و… را در بر مي­گيرد[4].

اگرچه بيشتر جريانهايي که با آنها روبرو هستيم طبيعت غيردائمي دارند با اين حال   مي توان آنها را با تقريب خوبي به صورت دائمي در نظر گرفت. چالش امروز CFD توانايي شبيه­سازي دقيق پديده­هاي پيچيده ترموسيالاتي وگرفتن نتايج سريع مي­باشد. استفاده صحيح از CFD مي­تواند کمک شاياني به کاهش ساخت نمونه اوليه و به تبع آن کاهش هزينه­هاي توليد نمايد.

تعداد صفحه :73

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  **** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :