تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن

فهرست مطالب
چکیده:
مقدمه:
فصل اول:
جريان تراكم‌پذير
تاريخچه و نظريه‌هاي مقدماتي
پيشگفتار
1-1- پيشرفت‌هاي بزرگ تاريخي
1.2- تعريف جريان تراكم‌پذير
3-1- رژيم‌هاي جريان
1-3-1- جريان مادون صوت
2-3-1- جريان تراصوتي
1.3.3- جريان مافوق صوت
1.3.4- جريان ماوراء صوت
1.4- يك مرور اجمالي از ترموديناميك
1.4.1- گاز كامل
1.4.2- انرژي داخلي و آنتالپي
1.4.3- قانون اول ترموديناميك
1.4.4- انتروپي و قانون دوم ترموديناميك
1.4.5- محاسبه انتروپي
1.4.6 روابط ايزنتروپيك
1.5- نيروهاي آئروديناميك روي يك جسم
1.6- جريان تراكم‌پذير مدرن
1.7- خلاصه
مسائل فصل اول
فصل دوم:
فرم‌هاي انتگرالي معادلات بقاء براي جريان‌هاي غيرلزج
پيشگفتار
2.1- فلسفه
2.2- رويكرد
2.2.1- روش حجم كنترل محدود
2.2.2 روش المان بسيار كوچك سيال
2.2.3- روش مولكولي
2.3- معادله پيوستگي
2.3.1 اصل فيزيكي
2.4- معادله مومنتوم
2.4.1- اصل فيزيكي
2.5- تفسير
2.6- معادله انرژي
2.6.1- اصل فيزيكي
2.7- تفسير نهائي
2.8- يك كاربرد معادله مومنتوم: نيروي رانش موتور جت
2.9- خلاصه
مسائل
فصل سوم :
جريان يك بعدي
پيشگفتار
3.1- مقدمه
3.2- معادلات جريان يك بعدي
3.3- سرعت صوت و عدد ماخ
3.4- تعدادي از پارامترهاي جريان كه براحتي تعريف مي‌شوند.
3.5- فرم‌هاي ديگري از معادله انرژي
3.5.1 – تفسيري درباره عموميت
3.6- روابط شوك قائم
3.7- معادله هوگونت
3.8- جريان يك بعدي همراه انتقال حرارت
3.9- جريان يك بعدي همراه اصطكاك
3.10 – يادداشت تاريخي: امواج صوتي و امواج ضربه‌اي
11-3- خلاصه
مسائل
فصل چهارم:
شوك مايل و امواج انبساطي
پيشگفتار
1-4- مقدمه
2-4 – منشأ امواج مايل
3-4 – روابط شوك مايل
1-3-4: رابطه : شكل ديگري از رابطه
4-4- جريان مافوق صوت روي گوهها و مخروطها
5-14- قطبي شوك
6-4- بازتاب معمولي از مرز جامد
7-4- تفسيري درباره جريان درون شوكهاي ضربدري
8-4- نمودارهاي زاويه انحراف – فشار
9-4 برخورد شوکهاي غيرهمخانواده
10-4 برخورد شوک‌هاي همخانواده
11-4 – انعکاس ماخ
12-4 – موج ضربهاي غيرمتصل جلوي يک جسم دما غير پهن
13-4 – امواج ضربهاي سه بُعدي
14-4 – امواج انبساطي پرانتل – ماير
15-4 – تئوري شوک – انبساط
16-4. يادداشت هاي تاريخي تحقيقات اوليه پرانتل روي جريان‌هاي مافوق صوت و اساس تئوري پرانتل 249
17-4 خلاصه
مسائل

چکیده:
شناخت جريان تراكم پذير و تحليل علمي آن از ديرباز مدنظر دانشمندان و مخترعين در عرصه‌هاي مختلف بوده است. در مقاطع مختلف زماني نيازهاي بشري جهت بكارگيري وسائل و تجهيزات و هم‌چنين فرايندهايي كه ارتباط مستقيم با جريان‌هاي تراكم پذير داشته موجب شد كه دانشمندان تئوري‌ها و نظريه‌هاي مختلفي را در اين رابطه ارائه دهند، كه با پيشرفت روزافزون تكنولوژي ساخت تجهيزات و طراحي فرايندهاي پيچيده صنعتي اين نظريه‌ها، گام‌هاي تكاملي را طي نموده و يقيناً دستاورد اين دو نگرش يعني گام‌هاي پيشرونده تكنولوژي ساخت و ذهن‌هاي خلاق نظريه پردازان در بستر جريان‌هاي تراكم‌پذير منجر به اختراعات و اكتشافات آتي خواهد شد كه شايد دور از ذهن انسان معاصر باشد.

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن
امروزه زمينه‌هاي علمي جريان تراكم‌پذير به قدري وسعت يافته كه منجر به ايجاد شاخه‌هاي مختلفي از جمله آئروديناميك، پنوماتيك و ديناميك گاز شده است و ساخت تجهيزاتي مثل ماشين‌هاي پرنده، وسائل كاربردي هوافضا، موتورهاي احتراق داخلي و خارجي و ديگ‌هاي بخار و مبدل‌ها همگي در گرو شناخت و بكارگيري جريان‌هاي تراكم‌پذير مي‌باشد.
تحليل جريان تراكم‌پذير بصورت مقدماتي و كلاسيك در كتاب‌هاي سيالات و ترموديناميك در سطح كارشناسي مطرح شده كه عمدتاً مطالب ارائه شده بصورت موضعي و منقطع مي‌باشد كه به هيچ عنوان پاسخگوي نيازهاي آموزش‌هاي مهندسي نمي‌باشد.
اين نياز را از سال 1367 كه همزمان با تدريس در دانشگاه در پروژه‌هاي مختلف از جمله تدوين استاندارد تجهيزات پالايشگاهي، طراحي و ساخت انواع ديگ‌هاي بخار و مبدل‌ها و مطالعه فرايندهاي توليد گاز طبيعي، انتقال و توزيع آن شركت داشتم بيشتر احساس نمودم.
پس از تأليف كتاب‌هاي سيالات 1 و 2 و هم‌چنين تدريس درس ديناميك گاز در سال‌هاي اخير به كمبود كتاب‌هاي ترجمه و يا تأليف شده در تحليل جريان‌هاي تراكم‌پذير پي بردم و تصميم گرفتم كتاب مناسبي را ترجمه كنم پس از كاوش فراوان نهايتاً كتاب جريان تراكم‌پذير پيشرفته همراه با نگرش تاريخي تأليف جان اندرسون را برگزيدم. از خصوصيات مهم اين كتاب كه ناشي از تجربيات چندين ساله مؤلف مي‌باشد عبارتند از: ارائه مسير راهنما در ابتداي هر فصل، ارتباط از طريق زبان محاوره‌اي ساده و شيرين با خواننده، سادگي و رواني نوشتار، ارتباط مدل‌هاي تئوري با نتايج تجربي و كاربردي، نگرش تاريخي و ارائه سير تكاملي نظريه‌هاي مرتبط با موضوع.
بنابر دلايل فوق اين كتاب در حال حاضر در دانشگاه‌هاي معتبر ايالات متحده آمريكا و بسياري از كشورهاي ديگر به عنوان كتاب درسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين كتاب در 17 فصل ارائه شده و مؤلف با نگرش روانشناختي آموزشي، فصل‌هاي اوليه را با قلمي ساده و روان آغاز كرده و خواننده را با آهنگ زيباي سير تكاملي تاريخي غرق در اقيانوس بيكران ذهن نظريه پردازان نموده و بطور شگفت انگيزي تئوري‌هاي پيچيده را در فصل‌هاي آخر ارائه نموده است.
از اين‌رو مطالب اين كتاب در مقاطع كارشناسي و كارشناسي ارشد كاملاً مورد استفاده قرار مي‌گيرد. بدين‌صورت كه 9 فصل اول كه تحت عنوان جلد 1 ترجمه شده است را مي‌توان در مقطع كارشناسي و 8 فصل بعدي را كه در جلد 2 در حال ترجمه است را در مقطع كارشناسي ارشد بكار گرفت.

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن
اميدوارم كه با ترجمه اين كتاب توانسته باشم از يك سو روش آموزش پيشرفته را كه توسط مؤلف ارائه شده در اختيار مؤلفين جوان كشور قرار دهم و از طرف ديگر ذهن دانشجويان عزيز در مقاطع كارشناسي و كارشناسي ارشد را به چالش كشانده و هم‌چنين بر تجربيات مهندسان عزيز كه در پروژه‌هاي عظيم كشور مشغولند بيافزايي از خوانندگان پويا و تلاشگر تقاضامندم كه نظرات خود را در مورد ترجمه اين كتاب به اين جانب منتقل نمايند.
در پايان از همه دانشجويان بالاخص از آقاي روزبه هاشمي كه در تهيه جلد اول اين كتاب همگام با من تلاش نمودند سپاسگزارم.

مقدمه:
جان د. اندرسون، جي آر در اول اكتبر سال 1937 در لنكاستر پنسيلوانيا چشم به جهان گشود و در سال 1959 از دانشگاه فلوريدا در رشته مهندسي هوانوردي با رتبه عالي فارغ‌التحصيل شد. از سال 1959 تا 1962 با درجه ستوان وظيفه در آزمايشگاه تحقيقاتي هوا فضايي پايگاه هوايي رايت پترسون به عنوان پژوهشگر مشغول به كار شد. از سال 1962 تا 1966 با حمايت مالي مؤسسه ملي علوم و سازمان ناسا در رشته مهندسي هوانوردي و فضانوردي موفق به دريافت درجه دكترا از دانشگاه ايالتي اوهايو شد و سپس به عنوان رئيس گروه ابر صوتي آزمايشگاه مهمات نيرويي دريايي ايالات متحده مشغول به كار شد در سال 1973 به رياست دانشكده مهندسي هوافضاي دانشگاه مريلند گمارده شده و از سال 1980 به مقام استادي مهندسي هوافضا در دانشگاه مريلند دست يافت. در سال 1982 به عنوان پژوهشگر و استاد برجسته دانشگاه برگزيده شد. در سال‌هاي 1987-1986 در دوران فرصت مطالعاتي دانشگاه او موفق به دريافت رتبه چارلزليندربرگ در موزه ملي هوافضاي مؤسسه اسميتسون شد و بصورت يك روز در هفته همكاري خود را با عنوان مشاور مخصوص در زمينه آئروديناميك در موزه ملي هوافضا ادامه داد و فعاليت‌هاي پژوهشي و نوشتاري خود را به انجام رساند. در سال 1993 به موازات حفظ كرسي استادي مهندسي هوافضا به عضويت دائمي كميته تاريخ و فلسفه علوم و هم‌چنين در سال 1996 به عضويت گروه تاريخ در دانشگاه مريلند درآمد. او در سال 1996 استاد برجسته گلن مارتين در رابطه با آموزش در مهندسي هوافضا شد. در سال 1999 با عنوان استاد برجسته از دانشگاه بازنشسته شد. او در حال حاضر متصدي آئروديناميك در موزه ملي هوافضاي مؤسسه اسميتسون مي‌باشد.
دكتر اندرسون 8 كتاب منتشر كرده است: ليزرهاي ديناميك گازي، يك مقدمه، انتشارات آكادميك (1976). و توسط مك گروهيل، آشنايي با پرواز (1978، 1985، 1989)، جريان تراكم پذير پيشرفته (1982، 1990)، مباني آئروديناميك (1984، 1990)، ديناميك گازي ابر صوتي و دما زياد (1989) ديناميك سيالات محاسباتي: اصول و كاربردها (1995)، عملكرد و طراحي هواپيما (1999) تاريخچه آئروديناميك و ارتباط آن با ماشين‌هاي پرنده، انتشارات دانشگاه كمبريج (1997، 1998).

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن
اندرسون بيش از 120 مقاله در زمينه ديناميك گاز تشعشعي، آئورديناميك بازگشتي، ليزرهاي ديناميك گازي و شيميايي، ديناميك سيالات محاسباتي، آئروديناميك كاربردي، جريان ابر صوتي و تاريخچه هوانوردي نگاشته است. نام دكتر اندرسون در عناوين «او چه كسي است در آمريكا؟» آمده است.
او يكي از متصديان مؤسسه آمريكايي هوانوردي و فضانوردي AIAA مي‌باشد. او هم‌چنين يكي از متصديان انجمن هوانوردي سلطنتي لندن است. او عضو تاو ـ بتا ـ پاي، سيگماتاو، في ـ‌ كاپا ـ‌ في، في ـ اتا ـ سيگما، انجمن آمريكايي براي تحصيلات مهندسي، انجمن تاريخچه علوم و انجمن تاريخ تكنولوژي مي‌باشد. از سال 1988 او به معاونت AIAA براي تحصيلات انتخاب شد. در سال 1989 به دليل تأثير كمك‌هاي او در رابطه با تحصيلات مهندسي هوافضا به دريافت مدال جان للاند آتوود از طرف مؤسسه آمريكايي هوانوردي و فضانوردي و انجمن آمريكايي تحصيلات مهندسي مفتخر شد. در سال 1995 به پاس نوشتن كميت مرجع و متون واضح و قابل اعتماد در زمينه مهندسي هوافضا در مقاطع كارشناسي ارشد كه با استقبال بي‌نظير خوانندگان مواجه شد، مفتخر به دريافت جايزه مطبوعات هوافضاي AIAA شد. در سال 1996 او به معاونت انتشارات AIAA برگزيده شد. او به دليل ارائه 2000 سخنراني فون كارمن در بخش هوافضا توسط AIAA مورد ستايش قرار گرفته است.
از سال 1987 تاكنون دكتر اندرسون در زمينه مهندسي هوانوردي و فضانوردي مشاور ارشد انتشارات سري‌هاي مك گروهيل شده است.

فصل اول:
جريان تراكم‌پذير
تاريخچه و نظريه‌هاي مقدماتي
پذيرفتن ريسك نظريه‌هايي كه تنها تعداد اندكي از آنها درست خواهند بود جسارت بالائي مي‌خواهد، حركت در ميان خيل عظيم موانع و ناشناخته‌ها اشتياق فراواني مي‌طلبد ولي از تمام اينها مهم‌تر آن است كه با يك تفكر بدون تعصب بتوانيم در موقع لزوم از روشي كه به آن عادت كرده‌ايم دست برداريم ج.ون لونك‌هايزن، 1951، مباحث مربوط به مشكلاتي كه در طراحي Bell XS-1 (اولين هواپيماي مافوق صوت) بروز كرده بود.

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن

پيشگفتار
زندگي مدرن به سرعت در حال پيشروي است. اين حركت سريع از نقطه و مكاني به مكان ديگر براي ما يك مزيّت است. براي سفرهاي طولاني، پرواز سريع‌ترين راه است. امروزه در هواپيماهايي سفر مي‌كنيم كه دستاوري رشد تصاعدي تكنولوژي در 100 سال گذشته هستند. در سال 1930 مسافران خطوط هوايي با هواپيماهائي مثل فوكر سه موتوره (شكل 1-1) كه با سرعت 100 مايل بر ساعت حركت مي‌كرد، به آهستگي جابجا مي‌شدند. با اين هواپيما، براي پرواز از نيويورك به مقصد لوس‌آنجلس، 36 ساعت زمان لازم بود و علاوه بر اين در طول مسير 11 بار توقف انجام مي‌شد.

شکل 1-1: نوکر 3 موتوره، ساخته شده در اواخر دهه 1920
از سال 1936، داگلاس 3- DC (شكل 2-1 ) مسافرين را با سرعت 180 مايل بر ساعت جابجا مي‌كرد، به اين ترتيب براي پرواز از نيويورك به مقصد لوس‌آنجلس به 17 ساعت و 40 دقيقه زمان و تنها سه توقف احتياج بود. از سال 1955، داگلاس 7-DC ، نسل جديد و پيشرفته هواپيماهاي ملخ‌دار موتور پيستوني (شكل 3-1) به عرصه آمد كه همان مسافت را در عرض 8 ساعت و بدون توقف طي مي‌كرد. هرچند كه از سال 1958 هواپيماهاي با موتور جت جاي اين نسل جديد را بخود اختصاص دادند.

شکل 2-1: داگلاس 3- DC ساخته شده در اواسط دهه 1930

شکل 3-1: داگلاس7- DC ، اواسط دهه 1950
امروزه بويينگ 777 جديد (شكل 4-1) با سرعت بسيار زياد و بدون توقف مسير نيويورك تا لوس‌آنجلس را 5 ساعته با سرعتي معادل 83/0 سرعت صوت مي‌پيمايد. اين هواپيما توسط موتورهاي توربوفن نسل سوم پيشرفته‌اي، مثل «پرت» و «وِيتني 4.000» كه در شكل 5-1 نمايش داده شده‌اند، به جلو رانده مي‌شوند كه هر يك از اين موتورها قادرند نيروي رانشي معادل 84.000 پوند توليد كنند.

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن

شکل 4-1: جهت بوئينگ 777 ساخته شده در دهه 1990

شکل 5-1: موتور بوفن پرت اندرويستني 4.000 نسل سوم توربوفنها براي هواپيماهاي پهن پيکر. با نيروي تراست 84.000 پوند ( 2/329 کيلو نيوتون) که بعضي از بوئينگ ها ي777 از آن نيرو گرفتند.
هواپيماهاي پرسرعت جديد و موتورهاي جتي كه آن‌ها را به پيش مي‌راند، از جمله بهترين مثال‌هاي كاربرد يكي از شاخه‌هاي ديناميك سيالات به نام جريان تراكم‌پذير هستند. بار ديگر به بويينگ 777 شكل 4-1 و موتور توربوفن نشان داده شده در شكل 5-1، نگاه كنيد- اينها هستند كه به جريان تراكم‌پذير هويت داده‌اند. قوانين جريان تراكم‌پذير، مشخصات جريان‌آئروديناميكي روي هواپيما را تعيين مي‌كنند. جرياني كه ازبخش هاي مختلف درون يك توربوفن عبور مي‌كند- دهانه ورودي، كمپرسور، محفظه احتراق توربين، نازل و فن- همگي جريان تراكم‌پذير هستند. درواقع، موتور جت يكي از بهترين مثال‌هاي تكنولوژي مدرن به كار رفته در ماشين‌هاي جريان تراكم‌پذير است.
امروزه انسان‌ها با وسائلي كه ساخته‌اند مي‌توانند با سرعت‌هاي بيشتر از سرعت صوت- مافوق صوت- جابجا شوند. كنكورد مسافربري مافوق صوت (محصول مشترك انگليس و فرانسه) يكي از اين نوع وسائل است (شكل 6-1)، (چند سال پيش نويسنده اين شانس را پيدا كرد كه سوار بر يك كنكورد عرض اقيانوس اطلس را در پرواز از فرودگاه كندي نيويورك به مقصد فرودگاه هيترو لندن در مدت زمان 3 ساعت و 15 دقيقه بپيمايد). در پرواز مافوق صوت همواره امواج ضربه‌اي در اطراف وسيله پروازي ايجاد مي‌شود. امواج ضربه‌اي يك مسئله مهم در جريان تراكم‌پذير است كه اغلب در تمام وضعيت‌هاي عملي جريان مافوق صوت بوقوع مي‌پيوندد. در اين كتاب مطالب بسياري درباره امواج ضربه‌اي ارائه خواهد شد. هنگامي كه

تحقیق درباره جريان تراكم‌ پذير مدرن

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر