دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش : تبدیل انرژی

عنوان : بررسی انتقال جرم و حرارت به روش انتگرالی در جریان جابجایی طبیعی سیال با پرانتل خیلی کوچک در مجاورت سطح موجی شکل مایل و نفوذپذیر و تحت میدان مغناطیسی

دانشگاه کاشان

دانشکده مهندسی مکانیک

پایان‌نامه كارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک

گرایش تبدیل انرژی

عنوان:

بررسی انتقال جرم و حرارت به روش انتگرالی در جریان جابجایی طبیعی سیال با پرانتل خیلی کوچک در مجاورت سطح موجی شکل مایل و نفوذپذیر و تحت میدان مغناطیسی

استاد راهنما:

دکتر علی عارف منش

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

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:

فصل اول: مقدمه

1-1 پیشگفتار …………………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2 مروری بر کارهای گذشته……………………………………………………………………………………………………………3

1-3 شرح مساله………………………………………………………………………………………………………………………………….6

1-4 روش تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………..7

فصل دوم: هیدرودینامیک مغناطیسی

2-1 تاریخچه­ای از هیدرودینامیک مغناطیسی………………………………………………………………………………….9

2-2 معادلات الکترودینامیک درمبحث هیدرودینامیک مغناطیسی……………………………………………….10

2-2-1 میدان الکتریکی و نیروی لورنتز……………………………………………………………………………………10

2-2-2 قانون اهم و نیروی لورنتز حجمی………………………………………………………………………………..11

2-2-3 قانون آمپر…………………………………………………………………………………………………………………….12

2-2-4 قانون فارادی………………………………………………………………………………………………………………..12

2-2-5 جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………..13

فصل سوم: مروری بر چند روش تحلیلی در حل معادلات نویر استوکس

3-1 روش تحلیل مقیاسی………………………………………………………………………………………………………………..15

3-2 روش انتگرالی……………………………………………………………………………………………………………………………20

3-3-1 روش تشابهی………………………………………………………………………………………………………………………..23

3-3-2 اثر وجود جریان از طریق دیواره : (دمش و مکش ) …………………………………………………………..25

فصل چهارم: همرفت طبیعی روی صفحه مایل و حل انتگرالی معادلات حاکم

4-1 شرح مساله……………………………………………………………………………………………………………………………….28

4-2 معادلات حاکم………………………………………………………………………………………………………………………….29

4-3 حل انتگرالی معادلات حاکم……………………………………………………………………………………………………32

4-3-1 انتگرال­گیری از معادلات حاکم……………………………………………………………………………………..32

4-3-2 حل معادلات انتگرالی ممنتوم و انرژی…………………………………………………………………………33

4-4 عدد ناسلت ………………………………………………………………………………………………………………………37

4-5 تنش برشی ………………………………………………………………………………………………………………………….38

فصل پنجم: اراﺋﻪ­ی نتایج

5-1 صحت سنجی برنامه کامپیوتری………………………………………………………………………………………………40

5-2 تاثیر تغییرات زاویه سطح ( ) ……………………………………………………………………………………………..42

5-3 تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی …………………………………………………………………………………..47

5-4 تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح …………………………………………………………………………………..52

5-5 تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح …………………………………………………………………………………57

5-6 تاثیر تغییرات عدد پرانتل ……………………………………………………………………………………………….62

5-7 تاثیر تغییرات سرعت مکش و دمش به سطح ………………………………………………………………67

فصل ششم: نتیجه­گیری و پیشنهادها

6-1 نتیجه­گیری……………………………………………………………………………………………………………………………….77

6-2 پیشنهادها…………………………………………………………………………………………………………………………………78

فهرست منابع

فهرست شکل­ها
شکل(1-1): هندسه مساله مورد بررسی…………………………………………………………………………………………………………………6
شکل(2-1): هندسه مساله از نمای بالا…………………………………………………………………………………………………………………13
شکل(4-1): هندسه مساله مورد بررسی……………………………………………………………………………………………………………….28
شکل(4-2): شکل لایه مرزی سرعت و حرارت برای سیال با پرانتل بالا…………………………………………………………….34
شکل(4-3): شکل لایه مرزی سرعت و حرارت برای سیال با پرانتل خیلی کم…………………………………………………..35
شکل (5-2-1): تاثیر تغییرات زاویه بر دامنه سرعت……………………………………………………………………………………………42
شکل (5-2-2): تاثیر تغییرات زاویه بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………………………………43
شکل(5-2-3): تاثیر تغییرات زاویه بر تنش برشی محلی…………………………………………………………………………………….43
شکل(5-2-4): تاثیر تغییرات زاویه بر تنش برشی میانگین…………………………………………………………………………………44
شکل(5-2-5): تاثیر تغییرات زاویه بر پروفیل سرعت………………………………………………………………………………………….44
شکل(5-2-6): تاثیر تغییرات زاویه بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………………………….45
شکل(5-2-7): تاثیر تغییرات زاویه بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………………………….45
شکل(5-2-8): تاثیر تغییرات زاویه بر عدد ناسلت میانگین…………………………………………………………………………………46
شکل(5-2-9): تاثیر تغییرات زاویه بر پروفیل دما……………………………………………………………………………………………….46
شکل (5-3-1): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر دامنه سرعت……………………………………………………………………..47
شکل (5-3-2): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………..48
شکل (5-3-3): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر تنش برشی محلی……………………………………………………………..48
شکل (5-3-4): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر تنش برشی میانگین………………………………………………………….49
شکل (5-3-5): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………..49
شکل (5-3-6): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………….50
شکل (5-3-7): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر عدد ناسلت محلی……………………………………………………………..50
شکل (5-3-8): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر عدد ناسلت متوسط…………………………………………………………..51
شکل (5-3-9): تاثیر تغییرات پارامتر مغناطیسی بر پروفیل دما………………………………………………………………………..51
شکل (5-4-1): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر دامنه سرعت……………………………………………………………………..52
شکل (5-4-2): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………..53
شکل (5-4-3): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر تنش برشی محلی…………………………………………………………….53
شکل (5-4-4): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر تنش برشی متوسط………………………………………………………….54
شکل (5-4-5): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………..54
شکل (5-4-6): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………….55
شکل (5-4-7): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………….55
شکل (5-4-8): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر عدد ناسلت متوسط…………………………………………………………..56
شکل (5-4-9): تاثیر تغییرات دامنه نوسان سطح بر پروفیل دما………………………………………………………………………..56
شکل (5-5-1): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر دامنه سرعت…………………………………………………………………57
شکل (5-5-2): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر لایه مرزی سرعت…………………………………………………………58
شکل (5-5-3): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر تنش برشی محلی………………………………………………………..58
شکل (5-5-4): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر تنش برشی میانگین…………………………………………………….59
شکل (5-5-5): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر پروفیل سرعت………………………………………………………………59
شکل (5-5-6): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………60
شکل (5-5-7): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………60
شکل (5-5-8): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر عدد ناسلت میانگین……………………………………………………..61
شکل (5-5-9): تاثیر تغییرات فرکانس نوسان سطح بر پروفیل دما……………………………………………………………………61
شکل (5-6-1): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر دامنه سرعت………………………………………………………………………………….62
شکل (5-6-2): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر لایه مرزی سرعت………………………………………………………………………….63
شکل (5-6-3): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر تنش برشی محلی…………………………………………………………………………63
شکل (5-6-4): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر تنش برشی میانگین……………………………………………………………………..64
شکل (5-6-5): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر پروفیل سرعت………………………………………………………………………………64
شکل (5-6-6): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………………65
شکل (5-6-7): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………………65
شکل (5-6-8): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر عدد ناسلت میانگین………………………………………………………………………66
شکل (5-6-9): تاثیر تغییرات عدد پرانتل بر پروفیل دما…………………………………………………………………………………….66
شکل­ (5-7-1): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر دامنه سرعت………………………………………………………………….67
شکل­ (5-7-2): تاثیر تغییرات شدت مکش بر لایه مرزی سرعت………………………………………………………………….68
شکل­ (5-7-3): تاثیر تغییرات شدت دمش بر لایه مرزی سرعت……………………………………………………………………..68
شکل­ (5-7-4): تاثیر تغییرات شدت مکش بر تنش برشی محلی……………………………………………………………………..69
شکل­ (5-7-5): تاثیر تغییرات شدت دمش بر تنش برشی محلی……………………………………………………………………..69
شکل­ (5-7-6): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر تنش برشی میانگین………………………………………………………70
شکل­ (5-7-7): تاثیر تغییرات شدت مکش بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………………..71
شکل­ (5-7-8): تاثیر تغییرات شدت دمش بر پروفیل سرعت…………………………………………………………………………..71
شکل­ (5-7-9): تاثیر تغییرات شدت مکش بر لایه مرزی حرارت……………………………………………………………………..72
شکل­ (5-7-10): تاثیر تغییرات شدت دمش بر لایه مرزی حرارت…………………………………………………………………….72
شکل (5-7-11): تاثیر تغییرات شدت مکش بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………….73
شکل (5-7-12): تاثیر تغییرات شدت دمش بر عدد ناسلت محلی…………………………………………………………………….73
شکل (5-7-13): تاثیر تغییرات شدت مکش و دمش بر عدد ناسلت میانگین……………………………………………………74
شکل (5-7-14): تاثیر تغییرات شدت مکش بر پروفیل دما………………………………………………………………………………..75
شکل ­(5-7-15): تاثیر تغییرات شدت دمش بر پروفیل دما………………………………………………………………………………..75

فهرست جدول­ها
جدول (5-1): مقایسه عدد ناسلت متوسط برای مقادیر مختلف Pr……………………………………………………………………41
جدول (5-2): ناسلت متوسط به ازای Pr=0.001……………………………………………………………………………………………….41
جدول (5-3): ناسلت متوسط به ازای Pr=0.01………………………………………………………………………………………………….41
جدول (5-4): ناسلت متوسط به ازای Pr=0. 1…………………………………………………………………………………………………..41

چکیده:

در پایان نامه حاضر به بررسی انتقال جرم و حرارت به روش انتگرالی در جریان جابجایی طبیعی سیال با پرانتل خیلی کم در مجاورت دیواره مایل موجی شکل و تحت میدان مغناطیسی پرداخته شده است. دیواره نفوذپذیر بوده و در نتیجه می­توان سیال را به درون دیواره مکش یا از درون آن دمش نمود. میدان مغناطیسی عمود بر دیواره و به سمت داخل و جریان الکتریکی عمود بر صفحه تشکیل شده توسط میدان مغناطیسی و سرعت سیال می­باشد تا بتوان نیروی مغناطیسی­ای در جهت جریان یا خلاف آن ایجاد نمود.
جریان آرام و تراکم­ناپذیر بوده و شرط عدم لغزش بین سیال و دیواره برقرار است. برای حل معادلات حاکم ابتدا با اعمال یک تبدیل مختصات در پارامترهای x و y صفحه موجی شکل را مسطح کرده و آنگاه توسط روش انتگرالی معادلات PDE را به معادلات ODE تبدیل نموده و در نهایت دستگاه معادلات حاکم را به روش رانگ کوتا مرتبه چهارم و با بهره گرفتن از نرم افزار میپل حل می­نماییم.

نتایج نهایی نشان می­دهند با افزایش زاویه­ی سطح تنش برشی و عدد ناسلت هر دو افزایش می­یابند. همچنین با افزایش پارامتر مغناطیسی تنش برشی و عدد ناسلت هر دو کاهش یافته و با افزایش دامنه و فرکانس سطح تنش برشی و عدد ناسلت هر دو کاهش می­یابند. همچنین با افزایش عدد پرانتل تنش برشی و عدد ناسلت هر دو افزایش می­یابند. بعلاوه با افزایش قدرت مکش تنش برشی و عدد ناسلت هر دو افزایش یافته و با افزایش قدرت دمش تنش برشی و عدد ناسلت هر دو کاهش می­یابند.

پیشگفتار:

پدیده­­های فیزیکی خیلی زیادی درگیر و وابسته با جابجایی طبیعی هستند. می­توان جریان جابجایی آزاد و انتقال حرارت مربوط به آن را در گستره وسیعی از سیستم­های طبیعی و صنعتی مشاهده کرد. جریان آزاد در هوا٬ مبدل­های حرارتی٬ جمع­کننده­های انرژی خورشیدی٬ تکنولوژی خشک­کننده­ها٬ تکنولوژی­های فراوری غذا٬ خنک کننده­های سیستم­های الکترونیکی و خنک کننده­های راکتورهای هسته­ای مثال­هایی از جریان جابجایی آزاد می­باشند.

تفاوت اساسی جابجایی اجباری و آزاد در آن است که در جابجایی اجباری٬ موتوری که جریان را به حرکت در می­آورد خارجی است اما در جابجایی آزاد این موتور درون خود جریان است. اختلاف دمای دیواره- سیال باعث ایجاد چرخه طبیعی و یکنواخت در جابجایی طبیعی می­شود بدین صورت که در مجاورت دیواره گرم بسته­ای از سیال گرم شده و در حین منبسط شدن به سمت بالا حرکت می­کند. سپس این بسته در مجاورت سیال سرد خنک شده متراکم گردیده و از طرف دیگر به سمت پایین حرکت می­کند تا دوباره به سطح گرم برسد. این چرخه قابلیت انجام کار دارد یعنی اگر پروانه­ای را وارد جریان کنیم در اثر این جریان به چرخش در می­آید. این مساله منشا نیروگاه­های بادی است. ولی اگر وسیله­ای برای استفاده از کار چرخه وجود نداشته باشد سیال به سرعت در چرخه به حرکت در آمده و کار بالقوه آن در اصطکاک با اجسام ثابت تلف می­شود.

هیدرودینامیک مغناطیسی (MHD)1 شاخه­ای نسبتا جدید ولی مهم از مکانیک سیالات است. از جمله زمینه­های مهم آن در صنعت می­توان به نقش کاربردی آن در خنک کردن راکتورهای هسته­ای با عدد پرانتل کوچک (مانند نقره با پرانتل 0.01 و بیسموت با پرانتل 0.021 ) نام برد ] 1و2[. مگنتو هیدرودینامیک مطالعه جریان سیالی است که هادی جریان الکتریکی بوده و همزمان یک میدان مغناطیسی نیز بر آن اعمال شده است به طوری که نیروی مغناطیسی به وجودآمده در جهت جریان یا خلاف آن است.

تعداد صفحه : 105

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.

پشتیبانی سایت :       

*         serderehi@gmail.com


1 دیدگاه

دیدگاه‌ها بسته است.