مقاله در مورد طراحي بدنه ايرشيپ‌ ها و زير دريائي‌ها

فهرست علائم
تعريف علائم اصلي
ضريب درگ
ضريب اصطكاك سطحي
قطر ماکزیمم بدنه (cm )
نيروي درگ
ضريب شكل
طول كلي بدنه(cm)
فشار
عدد رينولدز بر اساس طول كلي بدنه
شعاع ماكزيمم بدنه(cm)
شعاع محلي بدنه (cm)
شعاع محلي بدون بعد بدنه
عدد رينولدز بر اساس ضخامت مومنتوم
عدد رينولدز حجمي
سطح تصوير شده بدنه بر اساس شعاع ماكزيمم(cm2)
مولفه بردار سرعت در راستاي x (cm/s)
سرعت روي لبه لايه مرزي(cm/s)
سرعت در نقطه سكون(cm/s)
سرعت بدون بعد روي لبه لايه مرزي
سرعت بدون بعد در نقطه سكون
سرعت جريان آزاد (cm/s)
مولفه بردار سرعت در راستايy (cm/s)
مولفه قائم سرعت روي لبه لايه مرزي(cm/s)
محور مختصات موازي سطح بدنه(cm)
محور مختصات عمود برسطح بدنه(cm)
تعريف علائم يوناني
ضخامت لايه مرزي(cm)
ضخامت جابجايي
ضخامت مومنتوم
چگالي
تنش برشي روي ديواره
ويسكوزيته سينماتيكي()
فهرست مطالب
عنوان
فهرست علائم
فهرست جداول
فهرست اشكال
چكيده
فصل اول
مقدمه و مطالعات پيشين
1-1 مقدمه و مروري بر تحقيقات گذشته
1-1-1 مدل آيروديناميكي
فصل دوم
معادلات حاكم و روش حل عددي
2-1 مقدمه
2-2 محاسبات لايه مرزي
2-2-1 محاسبات لايه مرزي آرام
2-2-2 محاسبات ناحيه گذرا
2-2-3 محاسبات لايه مرزي درهم
2-2-4 روش محاسبه درگ
2-2-5 معيار جدايش
فصل سوم
الگوريتم و برنامه به همراه ورودي و خروجي های برنامه
3-1 روند محاسبه درگ
3-2 الگوريتم محاسبات لايه مرزي آرام
3-3 الگوريتم محاسبات ناحيه گذرا
3-4 الگوريتم محاسبات لايه مرزي درهم و ضريب درگ
3-5 برنامه كامپيوتري به زبان فرترن
3-6 ورودی و خروجی های برنامه برای پروفیل های بدنه شماره 1 تا 7
3-6-1 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1
3-6-2 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1
3-6-3 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2
3-6-4 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2
3-6-5 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3
3-6-6 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3
3-6-7 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4
3-6-8 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4
3-6-9 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5
3-6-10 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5
3-6-11 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 6
3-6-12 ورودي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 7
3-6-13 خروجي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 6و7
فصل چهارم
ارائه نتايج و بحث و مقايسه
4-1 مقدمه
4-2 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 1
4-3 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 2
4-4 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 3
4-5 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 4
4-6 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 5
4-7 نتايج و بحث براي پروفيل بدنه شماره 6و7
4-8 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 1
4-9 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 2
4-10 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 3
4-11 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 4
4-12 نمودارهاي مربوط به پروفيل بدنه شماره 5
4-13 مقايسه ضريب درگ
فصل پنجم
نتيجه گيري و پيشنهادات
5-1 نتيجه گيري
5-2 پيشنهاداتي براي تحقيقات آينده
فهرست مراجع
پيوست”الف”
واژه نامه000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
فهرست جداول
عنوان صفحه
جدول 3-1 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1
جدول 3-2 خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 1
جدول 3-3 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2
جدول 3-4 خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 2
جدول 3-5 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3
جدول 3-6 خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 3
جدول 3-7 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4
جدول 3-8 خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 4
جدول 3-9 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5
جدول 3-10 خروجي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 5
جدول 3-11 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 6
جدول 3-12 ورودي‌هاي برنامه براي پروفيل بدنه شماره 7
جدول 4-1 ضريب درگ براي پروفيل‌هاي بدنه يك تا پنج
فهرست اشكال
عنوان صفحه
شكل 1-1 پروفيلهاي بدنه با كمترين درگ
شكل 1-2 مدل آیرودینامیکی
شكل 1-3 توزیع المانهای سینگولاریتی محوری و شدت در21 نقطه طول بدنه
شكل 3-1 پروفيل بدنه شماره 1
شكل 3-2 پروفيل بدنه شماره 2
شكل 3-3 پروفيل بدنه شماره 3
شكل 3-4 پروفيل بدنه شماره 4
شكل 3-5 پروفيل بدنه شماره 5
شكل 3-6 پروفيل بدنه شماره 6
شكل 3-7 پروفيل بدنه شماره 7
شكل4-1 منحني تغييرات ضخامت ممنتوم بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 1
شكل4-2 منحني تغييرات ضريب شكل بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 1
شكل4-3 منحني تغييرات ضخامت جابجايي بدون بعد بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 1
شكل4-4 منحني تغييرات ضخامت لايه مرزي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 1
شكل4-5 منحني تغييرات ضريب اصطكاك سطحي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 1
شكل4-6 منحني تغييرات عدد رينولدز(كه براساس ضخامت مومنتوم تعريف شده) بر حسب طول ايرشيپ براي پروفيل شماره 1
شكل4-7 منحني تغييرات ضخامت ممنتوم بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 2
شكل4-8 منحني تغييرات ضريب شكل بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 2
شكل4-9 منحني تغييرات ضخامت جابجايي بدون بعد بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 2
شكل4-10 منحني تغييرات ضخامت لايه مرزي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 2
شكل4-11 منحني تغييرات ضريب اصطكاك سطحي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 2
شكل4-12 منحني تغييرات عدد رينولدز(كه براساس ضخامت مومنتوم تعريف شده) بر حسب طول ايرشيپ براي پروفيل شماره 2
شكل4-13 منحني تغييرات ضخامت ممنتوم بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 3
شكل4-14 منحني تغييرات ضريب شكل بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 3
شكل4-15 منحني تغييرات ضخامت جابجايي بدون بعد بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 3
شكل4-16 منحني تغييرات ضخامت لايه مرزي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 3
شكل4-17 منحني تغييرات ضريب اصطكاك سطحي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 3
شكل4-18 منحني تغييرات عدد رينولدز(كه براساس ضخامت مومنتوم تعريف شده) بر حسب طول ايرشيپ براي پروفيل شماره 3
شكل4-19 منحني تغييرات ضخامت ممنتوم بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 4
شكل4-20 منحني تغييرات ضريب شكل بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 4
شكل4-21 منحني تغييرات ضخامت جابجايي بدون بعد بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 4
شكل4-22 منحني تغييرات ضخامت لايه مرزي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 4
شكل4-23 منحني تغييرات ضريب اصطكاك سطحي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 4
شكل4-24 منحني تغييرات عدد رينولدز(كه براساس ضخامت مومنتوم تعريف شده) بر حسب طول ايرشيپ براي پروفيل شماره 4
شكل4-25 منحني تغييرات ضخامت ممنتوم بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 5
شكل4-26 منحني تغييرات ضريب شكل بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 5
شكل4-27 منحني تغييرات ضخامت جابجايي بدون بعد بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 5
شكل4-28 منحني تغييرات ضخامت لايه مرزي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 5
شكل4-29 منحني تغييرات ضريب اصطكاك سطحي بر حسب طول ايرشيپ درناحيه درهم براي پروفيل شماره 5
شكل4-30 منحني تغييرات عدد رينولدز(كه براساس ضخامت مومنتوم تعريف شده) بر حسب طول ايرشيپ براي پروفيل شماره 5
شکل 4-31 نتایج بدست آمده توسط لوتز و واگنر برای ضریب درگ به روش اپلر
فصل اول
مقدمه و مروري بر تحقيقات گذشته
1-1 مقدمه و مروري بر تحقيقات گذشته
در طراحي بدنه ايرشيپ‌ها و زير دريائي‌ها نكات زيادي مورد توجه قرار مي‌گيرد كه مهمترين آنها قدرت جلوبرندگي است كه به مقدار زيادي بستگي به درگ اصطكاكي روي بدنه ايرشيپ دارد و 3/2 درگ كل را شامل مي‌شود. كاهش كوچكي در اين درگ باعث صرفه جويي قابل توجهي در سوخت مي‌شود و يا مي‌تواند باعث افزايش ظرفيت حمل و ابعاد ايرشيپ شود.
اولين بهينه سازي عددي شكل، توسط پارسنز انجام شده است. روش محاسبه در قالب يك پنل كد مي‌باشد كه با يك روش لايه مرزي كوپل شده است. زدان يك توزيع محوري از چشمه و چاه را براي نشان دادن ميدان جريان اطراف يك جسم معرفي مي‌كند. قدرت (شدت) به صورت خطي روي هر المان طول توزيع مي‌شود.
در روند محاسباتي آيروديناميكي ابتدا يك بدنه دوار با ماكزيمم قطر ثابت و نسبت فايننس ثابت تعريف مي‌شود.پروفيل بدنه و توزيع سرعت جريان غير لزج توسط روشهاي غير مستقيم حل جريان پتانسيل بدست مي‌آيد. پروفيل اين بدنه بايد به گونه‌اي باشد كه در جريان يكنواخت موازي با محور بدنه، لايه مرزي دچار جدايش نشود. با اين قيد، درگ توسط تغيير در شكل پروفيل بدنه كاهش مي‌يابد. محدوديت در عدم جدايش لايه مرزي باعث حذف درگ فشاري مي‌شود و درگ كلي منحصر به نيروهاي ويسكوز در لايه مرزي مي‌شود. لايه مرزي به سه ناحيه آرام گذرا و درهم تقسيم مي‌شود. براي محاسبه لايه مرزي آرام از متد توويتس استفاده شده كه بر اساس رابطۀ مومنتوم مي‌باشد. ناحيه گذرا در محاسبات به صورت يك نقطه در نظر گرفته مي‌شود كه در آن ضريب شكل به طور ناگهاني از آخرين مقدار در ناحيه آرام به اولين مقدار در ناحيه درهم تغيير مي‌كند. از آنجا كه محل گذر به عواملي مانند: زبري سطحي، سر و صدا، لرزش و غيره بستگي دارد كه كنترل آنها مشكل است در بيشتر تحقيقات اين ناحيه را به صورت دلخواه بين سه تا ده درصد طول بدنه در نظر مي‌گيرند.
محاسبات لايه مرزي مغشوش بر اساس يك روش ساده انتگرالي معادله مومنتوم بنا شده است، كه توسط شينبروك و سامنر براي جريان با تقارن محوري بدست آمده است. از آنجا كه لايه مرزي مجاز به جدايش نيست درگ از نقصان مومنتوم در انتهاي لايه مرزي محاسبه مي‌شود.
حل اين مسأله در ساخت اژدرها، زير دريائي‌ها و ايرشيپ‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بعضي از اين گونه‌ها پروفيل بدنه را به صورت يك يا دو چند جمله‌اي از درجات مختلف نشان مي‌دهند و شامل پارامترهايي مانند شعاع در دماغه و انتهاي دم محل نسبي قطر ماكزيمم و شعاع طولي در آن نقطه و شيب دم هستند. بوسيله تغيير در بعضي يا همه اين پارامترها در شكلهاي مختلف درگ كاهش
يافته است. ديگران سعي كرده‌اند كه مستقيما از كپي پروفيل بدنه ماهي‌هاي پرسرعت و پرندگان اين كار را دنبال كنند. نتيجه تمام اين تلاشها منجر به طبقه بندي بدنه هايي با درگ پايين شده است و گرچه از نظر شكل متفاوت هستند ولي ضريب درگهايي خيلي شبيه به هم دارند اين بدنه‌ها در شكل 1-1 آمده است.

فایل : 106 صفحه

فرمت : Word