انرژی های تجدید پذیر

انرژی های تجدید پذیردانلود متن کامل - 20 صفحه با فرمت ورد word

پیشگفتار

 آینده انرژی

 از انقلاب صنعتی یعنی 200 سال پیش تاکنون بشر به سوخت فسیلی وابسته بوده است حتی تصور تغییر این وضعیت نیز دشوار است. احتمال کاهش مصرف وجود دارد اما توقف استفاده از سوخت فسیلی غیرممکن است زیرا مسلماً جایگزین مناسبی برای آن وجود ندارد. غیرقابل تصور بودن این موضوع، مورد بحث در حوزه تغییرات آب و هوایی بوده است. مصرف کمتر سوخت یعنی درخواست هواداران حفظ محیط زیست مشکل را حل نمی کند مگر آنکه همزمان رشد اقتصادی نیز متوقف شود. اگر چنین شرطی تحقق نیابد (که نخواهد یافت) هر میزان صرفه جویی از طریق رشد کارایی به واسطه رشد مصرف سرانه انرژی از میان خواهد رفت. طی چندماه اخیر جهان شاهد تحولات مختلفی در حوزه انرژی بوده است، قیمت نفت به رکوردهای جدید رسیده و بحث درباره تمام شدن نفت دیگر زمزمه نمی شود بلکه آشکارا درباره آن بحث می شود. به این ترتیب این وسوسه به وجود می آید که پایان جهان نزدیک است.

اما همه تا این اندازه بدبین نیستند زیرا در دنیای خیال بیولوژیست ها، مهندسان و فیزیکدان ها، دنیایی جدید در حال شکل گیری است. برنامه ها برای پایان اقتصاد وابسته به سوخت فسیلی در حال تدوین است. آنها به جای اعمال فشار یا ترساندن مردم تلاش می کنند ایشان را متقاعد کنند. آنها جهانی را وعده می دهند که در یک سطح فراتر از حد تصور دگرگون شده اما در سطحی دیگر به همین شکل کنونی باقی مانده و حتی بهتر شده است.
به نظر می رسد انرژی جایگزین سوخت فسیلی نوعی فریب است. ظاهراً سلول های خورشیدی و نیروگاه های بادی قادر نیستند به اندازه کافی برای جهان پرمصرف و خودخواه کنونی انرژی برق تولید کنند. اتومبیل های برقی نیز شبیه یک شوخی هستند اما هواداران جایگزین های جدید انرژی فسیلی جدی به نظر می رسند اگرچه بسیاری از آنها به فواید زیست محیطی این جایگزین ها علاقه مند هستند اما انگیزه اصلی آنها پول است. آنها در حال سرمایه گذاری پول خود در ایده هایی هستند که تصور می کنند سود بالایی در پی دارد اما برای تحقق این هدف، جایگزین ها باید به ارزانی (یا ارزان تر) سوخت های کنونی باشند و استفاده از آنها به آسانی (یا آسان تر از) استفاده از سوخت های موجود باشد.

    انرژی های تجدید پذیر                                                                                                  

بشر از دیرباز با بکارگیری انرژیهای فراوان و در دسترس طبیعت، در پی گشودن دریچه‌ای تازه به روی خویش بود تا از این رهگذار، بتواند افزون بر آسانتر کردن کارها، فعالیتهای خود را با کمترین هزینه و بالاترین سرعت به انجام رساند و گامی برای آسایش بیشتر بردارد.
نخستین انرژی بکاررفته توسط بشر، انرژی خورشید بود. انسان از نور و گرمای آفتاب بهره‌های فراوان می‌برد؛ تا آنجا که این انرژی جزیی جدایی‌ناپذیر از فرآیند برخی صنایع گشت و حتی امروزه نیز جایگاه خود را از دست نداده است.
مردمانی که به جریانهای آزاد آب دسترسی داشتند یا در سرزمینهای بادخیز می‌زیستند، از این انرژی حرکتی استفاده می‌کردند و با تبدیل و مهار آن، بر توان خویش جهت انجام کارهای بزرگتر و دشوارتر، می‌افزودند.
انرژی دیگری که در گذشته با آن آشنا بوده، از آن یاری می‌جستند، انرژی گرمایی زمین بود. انسانهای ساکن نواحی آتشفشانی، آگاهانه یا ناخودآگاه، با بهره بردن از ویژگیهای درمانی-گرمایی چشمه‌های آبگرم، بنوعی این انرژی را بکار می‌بستند.
با افزایش جمعیت و گسترش و پراکندگی آن و نیز همگام با نیاز روزافزون به انرژیهای جدید و کارآتر با بازده بیشتر، کم‌کم بشر سوخت‌های فسیلی را کشف کرد و آن را منبعی پایان‌ناپذیر یافت که نویدبخش آینده‌ای روشن بود.
وابستگی انسان به سوختهای فسیلی، روزبروز بیشتر می‌شد و با پیشرفت علم و فناوری و ساخت ماشینها و ابزارهای گوناگون و بویژه با رخ دادن انقلاب صنعتی، بکارگیری سوختهای فسیلی به اوج خود رسید؛ اما در کنار این پیشرفتها، رفته‌رفته بشر دریافت که گذشته از محدود بودن انرژی فسیلی، بهره‌گیری از این انرژی نیز چندان بدون هزینه نخواهد بود و دیری نپایید که پیامدهای ناشی از سوزاندن سوختهای فسیلی، خود به چالشی تازه برای جوامع انجامید.
برای نمونه مصرف کنونی نفت، حدود ده میلیارد تن در سال است که بیش از این نیز خواهد شد و با این که ذغالسنگ از ابتدایی‌ترین سوختهای فسیلی است، امروز هنوز 40% انرژی الکتریکی

 جهان و 56% برق آمریکا، از سوختن ذغالسنگ بدست می‌آید و سالان چندین میلیون تن گاز NO2، SO2 و CO حاصل از سوختن ذغال،؛ در جو زمین رها می‌شود.
امروزه عوامل بسیاری از جمله گسترش فزاینده‌ی نیاز به انرژی، محدودیت منابع فسیلی، فاجعه‌ی آلودگی زیست‌محیطی ناشی از سوخت مواد فسیلی، گرم شدن هوا و اثر گلخانه‌ای، لزوم تعادل پخش گازهای آلاینده و بسیاری از دیگر عوامل، سبب رویکرد دوباره‌ی علم به انرژیهای تجدیدپذیر طبیعی شده؛ با این تفاوت که پیشرفت علم و فناوری، فصلی تازه در بکارگیری و تبدیل و مهار این انرژیها گشوده است.
در بکارگیری انرژیهای تجدیدپذیر، دو رویکرد عمده وجود دارد؛ روش نخست، روش ترکیبی است که در آن همه‌ی انواع این انرژیها به برق تبدیل می‌شود. در روش دوم با تجهیزات ویژه، این انرژیها را بی‌واسطه در گرمایش، سرمایش و محورهای چرخان مکانیکی بکار می‌برند (روش مجموعه‌های مکمل).
روش دوم بدلیل حذف تبدیلهای غیرلازم، نسبت به روش نخست برتری دارد و بازدهی آن نیز بسیار بیشتر است؛ اما بخاطر فراگیرتر بودن فناوری، گرایش بیشتری به روش ترکیبی نشان داده شده است.

انرژی خورشیدی( Solar Energy )

خورشید سرچشمه‌ی عظیم و بیکران انرژی است که حیات زمین بدان بستگی دارد و همه‌ی دیگر انواع انرژی نیز، بگونه‌ای از آن نشأت گرفته‌اند.
اگر همه‌ی سوختهای فسیلی را جمع کرده، بسوزانیم، این انرژی معادل تابش خورشید به زمین، تنها برای 4 روز خواهد بود و حرارت و نوری که در هر ثانیه از خورشید به زمین می‌رسد، میلیون‌میلیون برابر قدرت بمب اتمی منفجرشده در هیروشیما یا ناکازاکی است.
در حال حاضر، تأمین انرژی بیش از 160 هزار روستا در سراسر جهان بر پایه‌ی انرژی خورشیدی است و این تازه آغاز راه است.
در کشوری مانند اندونزی که از چندین هزار جزیره‌ی کوچک و بزرگ تشکیل شده است، بکارگیری نیروگاه و خطوط انتقال نیرو، تقریبا ممکن نیست و انرژی خورشیدی تنها امید جمعیت 20 میلیونی روستاهای اندونزی است.
هم‌اکنون تحقیقات دامنه‌دار و بی‌وقفه‌ای در حال انجام است و در آینده‌ای نه چندان دور، موج ساخت و بهره‌برداری از نیروگاههای بزرگ خورشیدی، همه‌گیر خواهد شد.
امروزه شش شیوه‌ی تولید برق از نور خورشید شناخته شده است که عبارت‌اند از: آیینه‌ی سهمیگون، دریافت‌کننده‌ی مرکزی، آیینه‌های شلجمی (بشقابی یا استرلینگ)، دودکش خورشیدی، استخر خورشیدی و سلولهای نوری (فتوولتاییک)؛ اما امروزه انرژی خورشیدی را بیشتر با بکارگیری سلولهای خورشیدی یا راه‌اندازی نیروگاههای حرارتی، مهار می‌کنند.
فراگیر ساختن روشهای دیگر نیز در دست بررسی است. صحرای نوادا در آمریکا -که زمانی محل آزمایشهای هسته‌ای بود- اینک به بزرگترین آزمایشگاه خورشیدی جهان تبدیل شده است و بانک جهانی نیز از مدتها پیش تحت فشار است تا طرح بهره‌گیری از انرژی خورشیدی ودیگر طرحهای سازگار با محیط زیست را زیر پوشش مالی قرار دهد.
نیروگاههای خورشیدی با هزینه‌ای بسیار کم، بدون تولید گازهای مخرب و بدون اشغال فضاهای مفید، بزودی جایگزینی کامل برای نیروگاههای سوخت فسیلی خواهند بود.
کشور ما ایران، بر کمربند خورشیدی زمین قرار دارد و یک‌چهارم مساحت آن را کویرهایی با شدت تابش بیش از 5 کیلووات‌ساعت بر متر مربع، پوشانده است که اگر 1% این مساحت، برای ساخت نیروگاه خورشیدی با بازده 10% بکار رود، توان تولید برق بدست‌آمده، از 7 برابر میزان تولید ناخالص برق همه‌ی نیروگاههای کشور در سال 1376 (9 میلیون مگاوات‌ساعت) بیشتر

 خواهد بود.
در این بخش، فعالیتهایی در کشور انجام شده است که عبارت‌اند از:
-هواگرمکنهای خورشیدی و مجموعه‌های ذخیره کردن و خشک کردن خورشیدی.
-آبرگرمکنهای خورشیدی و حمام خورشیدی.
-تیوبهای حرارتی.
-آب‌شیرین‌کنهای خورشیدی.
-متمرکزکننده‌های خورشیدی.
-دنبال‌کننده‌های خورشیدی.
-مجموعه‌های غیرفعال خورشیدی.
-سردکننده‌ی خورشیدی.

بررسی آزمایشگاهی باطری‌های متداول در ایران

با فرمت ورد قابل ویرایش به همراه تصاویر دقیق

بررسی آزمایشگاهی باطری‌های متداول در ایران
با توجه به لزوم آزمایش داده های تئوریک طرح بصورت عملی در این فصل مراحل طراحی و ساخت دستگاهی برای شارژ و دشارژ باطری در حالت های نرمال عملکرد یک باطری نوعی و ثبت مشخصات عمومی آن به تفصیل آورده شده است.

4-1 . فرایند تست

نکات طرّاحی یک سیستم برای استفاده از یک باطری
درخلال طراحی یک سیستم برای استفاده از یک باطری باید ابتدا سیستم مورد نظر و نیازهای آن را کاملاً شناخت و در یکی از دسته بندی های زیر طبقه بندی کرد؛ سپس هنگام طراحی اجزاء سیستم نکات ذکر شده را باید لحاظ کرد.
الف . سیستم‌های باطری‌های اولیّه‌ای که به طور خودکار فعّال می‌شوند
1. روشهای فعّال سازی (الکتریکی یا مکانیکی)
2. زمان فعّال سازی مورد نیاز
3. دمای زمان شارژ
ب . سیستم‌های مبتنی بر باطری‌های ثانویّه
1. عمر مفید استفاده از باطری، مدّت و تعداد شارژ و دشارژ
2. مدت نگهداری باطری به صورت شارژ شده
3. روشهای شارژ
4. روشهای نگه‌داری

فرایند تست
اطلاعات عملکرد یک باطری پس از طی فرایند تست حاصل می‌شود؛ به همین جهت بسیاری از این فرایندها بصورت استاندارد تعریف شده است . این فرایندها تنها یک سری اطلاعات قابل مقایسه تولید می‌کنند تا بکمک آن بتوان خصوصیات مطلوب باطری‌ها از قبیل عمر مفید و آمپر ساعت هر کدام را بدست آورد. با اینحال باید به این نکته توجّه داشت که داده‌های بدست آمده در شرایطی متفاوت با شرایط استخراج مشخصات محصول در محل تولید حاصل شده است و لزوماً با مشخصات ارائه شده یکسان نیست.
در طول تست یک باطری ‌سعی می‌شود شرایط محیطی طوری فراهم شود که فرایند دشارژ و عوامل مؤثّر در پیر شدن باطری تسریع شود . برای اینکار روش‌های متفاوتی وجود دارد: بررسی خوردگی در دمای بالا، تست باطری‌های بزرگ ثابت بکمک تنظیم سوپاپ‌های مخصوص تعبیه شده در محفظه باطری، تست جریانی با سرعت بسیار بالا. مشکلات اصلی این روش‌ها افزایش دمای داخلی است در حالی که اطلاعات مرجع موجود در شرایط استاندارد حاصل شده‌اند؛ و از طرفی تست باطری‌ها در شرایط واقعی بسیار وقتگیر و بعضاً غیر عملی است. حتّی تست در شرایط تسریع داده شده نیز بخصوص برای با مدّت دشارژ زیاد وطول عمر بالا بعضاً تا چند روز طول می‌کشد.

4-2 . طراحی و ساخت یک شارژر

برای طراحی یک مدار مناسب برای شارژ، دشارژ و تست باطری ابتدا منابع اطلاعاتی موجود در این زمینه گردآوری شد سپس با مقایسه تطبیقی طرح‌های مدارات موجود برای شارژ انواع باطری‌های متداول و نکات مطرح شده در فصول قبل در مورد شارژ و دشارژ باطری‌ها از بین طرح‌های موجود چند طرح برگزیده انتخاب شد.
در ادامه چند طرح اولیه که مورد بررسی قرار گرفت و بر پایه آنها طرح نهایی بدست آمده است ارائه شده است.

شکل 4-1 مدار سمت چپ ساده ترین شکل ممکن یک شارژر نوعی است. درمدار سمت راست قسمت کنترل کننده جریان اضافه شده است.

شکل 4-2 یک مدار شارژر متداول که ابتدا با کاهش و یکسوسازی برق شهر ورودی یک رگولاتور ولتاژ را تأمین می‌‌کند و سپس بکمک یک مقاومت متغیر می‌توان میزان ولتاژ خروجی مورد نیاز برای باطری‌های متفاوت را تنظیم کرد؛ علاوه براین این مدار علاوه بر قابلیت کنترل جریان دارای فیدبک حرارتی می‌باشد.

شکل 4-3 این مدار طرح یکی از شارژرهای شرکت موتورولا است. در این مدار مزیات اساسی دیکری نسبت به مدارهای ساده قبلی وجود دارد مانند جداسازی قسمت ولتاژ بالا از قسمت ولتاژ پایین و رگولاسیون بسیار عالی. البته بدلیل وجود مدارات مجتمع خاص این مدار به صورت دستی قابل ساخت نیست.

شکل 4-4 در مدار فوق کنترل حرارتی بسیار دقیقی صورت گرفته است.

4-3 . طراحی و ساخت یک تستر دیجیتال

برای ساخت یک تستر دیجیتال ایده‌های متفاوتی وجود دارد که وجه مشترک همه آنها استفاده از یک مبدّل آنالوگ به دیجیتال است. بعنوان مثال ایده ای که در ابتدا ممکن است بنظر آید استفاده از ADC0809 میباشد ؛ این تراشه یک تراشه 28 پایانه‌ای 8 بیتی است که شامل یک مالتی‌پلکسر علاوه بر مبدل آنالوگ به دیجیتال می‌باشد؛ این مالتی‌پلکسر دارای هشت ورودی آنالوگ است که توسط سه ورودی دیگرآدرس‌دهی می‌شود. با وجود مزیّت فوق بدلیل اینکه تراشه مذکور برای کار با ریزپردازنده طراحی شده است زمانبندی و تنظیم سطوح ولتاژ ورودی آن مشکل است در ضمن قیمت این تراشه نیز نسبت به انواع 4 بیتی و 8 بیتی های بدون مالتی پلکسر بالاست (19000 ریال).

ایده دیگر برای ساخت مدار تستر استفاده از یک مبدل ساده‌تر بنامADC0804 می‌باشد . این تراشه 20 پایه‌ای در مقابل تراشه ADC0809 ساده‌تر است و قیمت پایینتری نسبت به ADC0809 دارد و به کمک یک مدار نسبتاً ساده می‌توان یک مبدّل برای تبدیل اطلاعات آنالوگ به دیجیتال ساخت. با این حال مقادیر دیجیتال خروجی ADC0804 هنگامی کهSOC به EOC متصل است در همه زمانها معتبر نمی باشد لذا در این پروژه با توجه به مطالب فوق و به کمک Handshake با تراشه از طریق درگاه موازی کامپیوتر برای ساخت تستر دیجیتال از تراشه ADC0809 استفاده شده است. مدار تستر از دو بخش مبدّل آنالوگ به دیجیتال و مالتی‌پلکسر آنالوگ با چهار ورودی تشکیل شده است ؛ بکمک این مدار بهمراه یک رایانه شخصی می‌توان دو ورودی آنالوگ ولتاژ و دما ( بصورت ولتاژ ) را به اطلاعات دیجیتایز شده تبدیل کرد و سپس بکمک زبانPascal این اطلاعات را به یک فایل قابل اجرا در محیط Matlab تبدیل کرد. تبدیل کرد، در پایان توسط برنامهMatlab می‌توان نمودار اطلاعات موجود را رسم کرد.

برای زمانبندی نمودارهای مشخصات باطری‌های مختلف از مقیاس‌های متفاوتی استفاده شده است؛ علت این مقیاس‌بندی متفاوت سرعت‌های متفاوت دشارژ باطری‌های گوناگون است. باطری‌های قابل شارژ با سرعت بیشتری نسبت به باطری‌های معمولی تخلیه می‌شود ، علاوه بر این انواع گوناگون باطری‌ها با توجّه به کاربردی که دارند با سرعت‌های متفاوتی دشارژ می‌شوند.

طرح مداری که برای تستر دیجیتال این پروژه طرّای شده است در شکل صفحه بعد آمده است. شکل این مدار بکمک برنامه Orcad 9.1 کشیده شده است.

دانلود پایان نامه در مقطع کارشناسی مربوط به سیر تحول پلاستیک ها

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی با فرمت ورد word

مقدمه ای بر پلاستیک ها

 واژه پلاستیک دارای ریشه یونانی و مشتق از واژه یونانی Plastikos به معنی “شکل دادن یا جای دادن درون قالب برای قالبگیری” می باشد. انجمن صنعت پلاستیک SPI یک توضیح بسیار دقیق تر و مشخص تری را در این خصوص ارائه می کند. این انجمن پلاستیک ها را به شرح زیر مشخص و تعریف می کند: “هر یک از گروههای بزرگ و متفاوتی از مواد به طور کامل یا در بخشی از ساختار شیمیایی خود شامل ترکیباتی از کربن با اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و یا سایر عناصر آلی و معدنی می باشند به طوری که در حالت نهایی خود، حالت جامد به خود می گیرند و در چند مرحله از فرایند ساخت و تولید خود نیز، شکل مایع به خود می گیرند و درنتیجه قادر به تشکیل اجسامی سه بعدی در شکل های گوناگون می باشند که فرایند شکل دادن آ نها، نتیجه استفاده از گروه های مواد به طور منفرد یا متصل شده به هم در کنار یکدیگر تحت تأ ثیر حرارت و فشار
 می باشد.”
‏یک شیمیدان انگلیسی به نام جوزف پریستلی (Joseph Priestley)، اولین باو واژه لاستیک Rubber ‏را متداول کرد، پس از اینکه او متوجه شد که تکه ای از لاتکس طبیعی بخوبی نوشته های مدادی را پاک می کند. لاستیک طبیعی را در گروه بزرگی از پلیمرها موسوم به “الاستومرها یا کشپارها Elastomers ” می توان جای داد. الاستمرها،مواد پلیمری طبیعی یا سنتتیک می باشند که تا حد %200 طول اولیه خود و در دمای اتاق می توانند کشیده شوند و تقریبا به طور سریعی به طول اولیه خود برگردند.

تاریخچه پلاستیک ها

امروزه تصور زندگی کردن بدون وجود پلاستیک ها بسیار ‏سخت و دشوار می باشد.درفعالیت های روزمره به کالاهای پلاستیکی همانند بطریها، شیشه های عینک، تلفن ها، نایلون ها و بسیاری از اشیا پلاستیکی دیگر وابسته ایم. درهر صورت، بیش از یکصد سال از تاریخچه پلاستیک ها به شکل کنونی در زندگی ما نمی گذرد و صد سال پیش آ نها به صورت امروزی وجود نداشتند. تا مدتها قبل از توسعه پلاستیک های تجاری، برخی از مواد موجود، خواص منحصر به فردی را از خود به نمایش گذارده اند. اگر چه پلاستیک ها قوی، نیمه شفاف، دارای وزن سبک می باشند وقابلیت قالبگیری دار‏ند، فقط تعداد بسیار اندکی از مواد وجود دارند که چنین خواصی را به صورت درهم آمیخته با هم و با کیفیت مطلوب ازخود نشان می دهند. امروزه از این مواد، به عنوان پلاستیک های طبیعی نامبرده می شود.
‏پلاستیک های طبیعی در طی قرون متمادی از ترکیب و تلفیق خواص زیر بهره مند شده اند: وزن سبک، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر نفوذ آب، مات بودن و نیم شفافیت و قابلیت قالبگیری. توانایی بالقوه آ نها آ شکار بود ولیکن آ نها موادی بودند که جمع آوری شان دشوار بود یا فقط در حجم ها و یا ابعاد محدود در دسترس بودند. در سرتاسر دنیا، افراد بسیاری تلاش کردند تا پلاستیک های طبیعی را بهبود بخشیده، بهینه سازند و یا اینکه جایگزینها یی را برای آ نها پیدا کنند. ‏
در فرایند ساخت و تولید پلاستیک های طبیعی اصلاح شده، مواد خام طبیعی همانند بذرهای پنبه یا کتان یا لاستیک صمغی به شکل های جدید و بهتری مبدل شدند. سلولوئید مزایا و کیفیت افزون تری نسبت به شاخ داشت که برتری آ ن را در عمل نشان می داد. ولیکن مواد اصلاح شده هنوز دو نخستین جزء تشکیل دهنده شان بر پایه منابع طبیعی استوار بودند.تا قبل از توسعه باکلیت امکان ساخت ماده ای که بتواند در کارخانه تهیه و ساخت شود و در عین حال با طبیعت رقابت کند، وجود نداشت. باکلیت، دریچه های توسعه گروهی از پلیمرهای سنتتیک را باز کرد که برای فراهم کردن شرایط خاص، تنظیم و طراحی شدند.
‏کاوش و تحقیق برای مواد بهبود یافته تا به امروز ادامه دارد. بسیاری از الیاف جدید نتیجه تلاش برای ساخت ابریشم مصنوعی(Artificial silk) می باشد. مواد مرکب (Compositematerials) هم اکنون در کلیه کاربردها یی که قبلا مخصوص فلزات بود، مورد استفاده قرار می گیرد. امکانات برای یافتن جانشین های جدید به نظر بی انتها و پایان ناپذیر می ایند.

سیر تکاملی پلاستیک ها

پلاستیک های طبیعی<a href="http://www.honaretarahi.com/all-pages/learn/plastic-evolution.htm#مواد_طبیعی_اصلا

پایان نامه کارشناسی رشته مکانیک مربوط به طراحی بدنه ایرشیپ‌ها و زیر دریائی‌ها

تعداد صفحات پایان نامه: 110 صفحه

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی با فرمت ورد word

 فهرست مطالب

عنوان                                                

فهرست علائم

فهرست جداول

فهرست اشکال

 چکیده

 فصل اول

مقدمه و مطالعات پیشین

1-1 مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

1-1-1 مدل آیرودینامیکی

فصل دوم

معادلات حاکم و روش حل عددی

2-1 مقدمه

2-2 محاسبات لایه مرزی

2-2-1 محاسبات لایه مرزی آرام

   2-2-2 محاسبات ناحیه گذرا

   2-2-3 محاسبات لایه مرزی درهم

   2-2-4 روش محاسبه درگ

   2-2-5 معیار جدایش

 فصل سوم

الگوریتم و برنامه به همراه ورودی و خروجی های برنامه

3-1 روند محاسبه درگ

 3-2 الگوریتم محاسبات لایه مرزی آرام

3-3 الگوریتم محاسبات ناحیه گذرا

3-4 الگوریتم محاسبات لایه مرزی درهم و ضریب درگ

3-5 برنامه کامپیوتری به زبان فرترن

3-6 ورودی و خروجی های برنامه برای پروفیل های بدنه شماره 1 تا 7

3-6-1 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 1

3-6-2 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 1

3-6-3 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 2

3-6-4 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 2

3-6-5 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 3

3-6-6 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 3

3-6-7 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 4

3-6-8 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 4

3-6-9 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 5

3-6-10 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 5

3-6-11 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 6

3-6-12 ورودی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 7

3-6-13 خروجی برنامه برای پروفیل بدنه شماره 6و7

 فصل چهارم

ارائه نتایج و بحث و مقایسه

4-1 مقدمه

4-2 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 1

4-3 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 2

4-4 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 3

4-5 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 4

4-6 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 5

4-7 نتایج و بحث برای پروفیل بدنه شماره 6و7

4-8 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 1

4-9 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 2

4-10 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 3

4-11 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 4

4-12 نمودارهای مربوط به پروفیل بدنه شماره 5

4-13 مقایسه ضریب درگ

فصل پنجم

نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1 نتیجه گیری

5-2 پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده

فصل اول

 1-1 مقدمه و مروری بر تحقیقات گذشته

در طراحی بدنه ایرشیپ‌ها و زیر دریائی‌ها نکات زیادی مورد توجه قرار می‌گیرد که مهمترین آنها قدرت جلوبرندگی است که به مقدار زیادی بستگی به درگ اصطکاکی روی بدنه ایرشیپ دارد و 3/2 درگ کل را شامل می‌شود. کاهش کوچکی در این درگ باعث صرفه جویی قابل توجهی در سوخت می‌شود و یا می‌تواند باعث افزایش ظرفیت حمل و ابعاد ایرشیپ شود.

اولین بهینه سازی عددی شکل، توسط پارسنز  انجام شده است. روش محاسبه در قالب یک پنل کد می‌باشد که با یک روش لایه مرزی کوپل شده است. زدان  یک توزیع محوری از چشمه و چاه را برای نشان دادن میدان جریان اطراف یک جسم معرفی می‌کند. قدرت (شدت) به صورت خطی روی هر المان طول توزیع می‌شود.

در روند محاسباتی آیرودینامیکی ابتدا یک بدنه دوار با ماکزیمم قطر ثابت و نسبت فایننس  ثابت تعریف می‌شود.پروفیل بدنه و توزیع سرعت جریان غیر لزج توسط روشهای غیر مستقیم حل جریان پتانسیل بدست می‌آید. پروفیل این بدنه باید به گونه‌ای باشد که در جریان یکنواخت موازی با محور بدنه، لایه مرزی دچار جدایش نشود. با این قید، درگ توسط تغییر در شکل پروفیل بدنه کاهش می‌یابد. محدودیت در عدم جدایش لایه مرزی باعث حذف درگ فشاری می‌شود و درگ کلی منحصر به نیروهای ویسکوز در لایه مرزی می‌شود. لایه مرزی به سه ناحیه آرام گذرا  و درهم تقسیم می‌شود. برای محاسبه لایه مرزی آرام از متد توویتس استفاده شده که بر اساس رابطۀ مومنتوم می‌باشد. ناحیه گذرا در محاسبات به صورت یک نقطه در نظر گرفته می‌شود که در آن ضریب شکل به طور ناگهانی از آخرین مقدار در ناحیه آرام به اولین مقدار در ناحیه درهم تغییر می‌کند. از آنجا که محل گذر به عواملی مانند: زبری سطحی، سر و صدا، لرزش و غیره بستگی دارد که کنترل آنها مشکل است در بیشتر تحقیقات این ناحیه را به صورت دلخواه بین سه تا ده درصد طول بدنه در نظر می‌گیرند.

محاسبات لایه مرزی مغشوش بر اساس یک روش ساده انتگرالی معادله مومنتوم بنا شده است، که توسط شینبروک  و سامنر  برای جریان با تقارن محوری بدست آمده است. از آنجا که لایه مرزی مجاز به جدایش نیست درگ از نقصان مومنتوم در انتهای لایه مرزی محاسبه می‌شود.

حل این مسأله در ساخت اژدرها، زیر دریائی‌ها و ایرشیپ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعضی از این گونه‌ها پروفیل بدنه را به صورت یک یا دو چند جمله‌ای از درجات مختلف نشان می‌دهند و شامل پارامترهایی مانند شعاع در دماغه و انتهای دم محل نسبی قطر ماکزیمم و شعاع طولی در آن نقطه و شیب دم هستند. بوسیله تغییر در بعضی یا همه این پارامترها در شکلهای مختلف درگ کاهش یافته است. دیگران سعی کرده‌اند که مستقیما از کپی پروفیل بدنه ماهی‌های پرسرعت و پرندگان این کار را دنبال کنند. نتیجه تمام این تلاشها منجر به طبقه بندی بدنه هایی با درگ پایین شده است و گرچه از نظر شکل متفاوت هستند ولی ضریب درگهایی خیلی شبیه به هم دارند این بدنه‌ها در شکل 1-1 آمده است.

1-1-1 مدل آیرودینامیکی

جریان اطراف بدنه ایرشیپ با زاویه حمله صفر را به کمک روش سوپر پوزیشن بر روی یک سری توزیع چشمه و چاه که روی محور بدنه و بصورت المانهایی بطول و با توزیع شدتی که توسط یک پاره خط مستقیم و روی المان قرار دارد تخمین می‌زنیم.

خط محوری چشمه و چاه به 20 المان با طول مساوی و در نتیجه به 21 نقطه انتهایی تقسیم می‌شودکه هر المان توزیع شدت خطی دارد (شکل1-3).با مشخص کردن شدت‌ها در 21 نقطه انتهایی توزیع شدت در همه جا تعریف شده است. پروفیل بدنه بوسیله ی تغییر در مقدار شدت این 21 نقطه انتهایی تغییر می‌کند. ترکیبات جدیدی از این 21 شدت تولید می‌شود که در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد رضا حسن زاده ارائه شده است. ضریب درگ با استفاده از محاسبات لایه مرزی در نزدیک سطح بدنه بدست می‌آید که   محاسبات لایه مرزی آرام و درهم و همچنین ناحیه گذرا که در این تحقیق بررسی می‌شود بطور مفصل در قسمتهای بعدی شرح داده خواهد شد.

این بدنه جدید به عنوان مبنا قرار می‌گیرد و می‌تواند در یک پروسه ی تکاملی بهینه سازی شود تا به پروفیل با کمترین درگ دست یابیم.در چهل سال اخیر سیستم‌های حل مسأله ی بهینه سازی که بر اساس تکامل و وراثت بنا شده‌اند مورد توجه قرار گرفتند،استراتژی تکامل ریخنبرگ]6 [یکی از این روش‌هامی‌باشد.روش قدرتمند دیگری که بر پایه تکنیک‌های هوش مصنوعی می‌باشد و قابل استفاده در فضا‌های عملکرد بزرگ و توابع چند بعدی و چند وضعیتی (دارای چندین می‌نیمم)و غیر خطی می‌باشد، روش الگوریتم ژنتیک است.

فصل دوم

معادلات حاکم وروش حل عددی

2-1 مقدمه

مقاومت ویسکوز بدنه اغلب از حل لایه مرزی محاسبه می‌شود که برای حل لایه مرزی نیاز به دانستن توزیع سرعت در لبه لایه مرزی می‌باشد که از حل جریان پتانسیل بدست می‌آید. لایه مرزی به سه قسمت آرام،گذرا و درهم تقسیم می‌شود. براساس معادله مومنتوم در شرایط جریان پایدار،دوبعدی،تراکم ناپذیر وویسکوز با گرادیان فشار در جهت x داریم.

-2-2 محاسبات ناحیه گذرا

پیش بینی تئوری ناحیه‌ای که گذر از لایه مرزی آرام به درهم رخ می‌دهد، به عنوان یکی ازمسائل پیچیده و مشکل در مکانیک سیالات می‌باشد زیرا ناحیه گذرا به فاکتورهای زیادی مــانند سروصـدا،لرزش، محیـط، زبری سطحی بدنه وگرادیان فشار سطحی بستگی دارد که تعیین اثرات آنها روی ناحیه گذرا مشکل است. اولین تحقیقات جدی در این زمینه در اواخر قرن نوزدهم وتوسط رینولدز صورت گرفت.تحقیقات دیگری توسط گرانویل، کربتری صورت گرفت و به خاطر ناتوانی این متد‌ها در بیان تاثیرات سطح بدنه ومحیط روی پدیده گذر تعدادی از محققان به صورت دلخواه ناحیه گذرا را بین سه تا ده درصد طول بدنه از دماغه در نظرگرفتند که در این روش نیز از همین تجربه استفاده شده است. ناش این ناحیه را به صورت یک نقطه ودرسه درصد طول بدنه فرض کرده است. در ناحیه گذرا چند تغییر اساسی در لایه مرزی رخ می‌دهد.این تغییرات به صورت تغییر در ضخامت جابجایی و ضخامت مومنتوم نشان داده می‌شودکه منجر به کاهش ضریب شکل می‌شود. باجایگزین کردن ناحیه گذر به صورت یک نقطه ناش توانست روش مفیدی برای محاسبه مقادیر و در آغاز لایه مرزی آرام بدست آورد.مقدار در طول ناحیه گذر تغییر نمی‌کند در حالیکه مقدار در شروع لایه مرزی درهم از رابطه تعادلی ناش بدست می‌آید.

دانلود پایان نامه آشنائی با خواص گاز مایع و امکان استفاده از آن در موتورهای درون سوز

دانلود متن کامل این پایان نامه با فرمت ورد word

مقدمه :

ایران کشور ما دارای منابع سرشار نفت و گاز می‌باشد و چنانکه بر همه روشن است مقادیر عظیم گازهای طبیعی حاصل از استخراج نفت تا همین چند سال بیش بدون هیچگونه استفاده سوزانده شده و از بین میرفت. بنابراین با وجود گاز طبیعی فراوان در ایران و در نتیجه در دسترس بودن و ارزانی آن و سوختن تمیز با ارزش حرارتی قابل ملاحظه آن همه اینها و خیلی خواص دیگر میتواند انسان را بر آن دارد که از گاز نیز مثل سایر مواد سوختنی حاصل از نفت درسوخت ماشین‌ها و دستگاه‌های سوختی استفاده کنند بطورکلی در دنیا امروزه مهمترین سوخت مورد استفاده در انواع موتورهای درون سوز شامل : بنزین ، گازوئیل، گاز و گاز مایع می‌باشند که همه از ترکیبات هیدرکربورها می‌باشند.که میزان استفاده از هر کدام از مواد سوختنی فوق در هر منطقه در درجه اول به فراوانی و ارزانی بستگی دارد.

چکیده :

هدف از این بررسی آشنائی به خواص گاز مایع و امکان استفاده از آن در موتورهای درون سوز می‌باشد. و چنانکه خواهیم دید موتورهای گاز مایع سوز شبیه انواع بنزینی است. ولی نظر به سوخت ویژه‌ای که در این موتورها بکار می‌رود ، نیاز به برخی و سایل و ابزاری مخصوص بخو د دارد . مطالب   مورد بحث در این مجموعه صرفا یک بررسی مقدماتی جهت شناسایی ساختمان سیستم سوخت رسانی موتورهای گاز مایع سوز و نحوه کارآنها می‌باشد .

که در ادامه این بحث به بررسی کامل انواع سوخت ‌های گازی مورد استفاده در موتورهای بنزینی و همچنین به نحوه کار موتورهای بنزینی و گازی می‌پردازیم که همچنین به بررسی انواع آلاینده‌های موجود در موتورهای بنزینی و گازی و همچنین مقایسه بین آنها از نظر میزان آلاینده‌ها و همچنین به بررسی تاثیر گاز سوز کردن موتورهای بنزینی از نظر عملکرد موتور و مقایسه بین موتورهای بنزینی و گازی از نظر عملکرد می‌پردازیم که به صورت یک سری نمودار‌ها و داده‌های آماری به دست آمده از یک سری منابع ، آورده شده و در کل به نتیجه گاز سوز کردن موتور می‌پردازیم و در پایان یادآور می‌شویم که در صورت گاز سوز شدن صحیح اتومیبل‌ها کارکرد آنها تفاوت چشم گیری نکرده و قدرت و کشش ماشین حدود 5 درصد نسبت به بهترین حالت کار با بنزین ( که معمولا ماشین‌ها هیچ وقت در این حالت نمی‌باشد) پائین می‌آید که به هیچ وجه محسوس نمی‌باشد.

عوامل قابل اهمیت در انواع سوخت :

-بایستی دارای ارزش حرارتی قابل ملاحظه‌ای باشد

-درحرارت‌های کم نیز بتواند بصورت بخار در آیند

-بخار سوخت بتواند با مخلوط مناسب اکسیژن فوراً بسوزد

-تولیداتی که از احتراق چنین سوخت‌هایی حاصل می‌شود بایستی زیان آور نبوده و برای سلامت محیط زیست خطرناک نباشد

-آنها را بتوان در شرایط طبیعی حمل و نقل کرده ، چه از نظر سادگی عمل و چه از نظر اصول ایمنی

– تولید آنها از نظر اقتصادی مناسب باشد.

-سیستم مصرف مصرف کننده اقتصادی باشد. [1]

1-2- احتراق سوخت هیدروکربنه :

سوختن بطورعموم عبارت است از ترکیب با اکسیژن که به منجر به ایجاد محصولی بنام اکسید می‌شود. سوختن ممکن است خیلی سریع و یا کند باشد. مثلا زنگ زدگی آهن به نتیجه ترکیب آهن با اکسیژن بمدت طولانی است و یا سوختن ذغال چوب خیلی سریع انجام می‌شود.

در موتورهای درون سوز نیز ترکیب ماده سوختنی با اکسیژن اتفاق می‌افتد و نتیجه تولید اکسیدهای کربن که اغلب شامل منواکسید و دی اکسید کربن و همین طور مقداری بخار آب و حرارت می‌باشد.[1] مانند :

CO2+2H2O+Q CH4+2O2 :متان

C8H18+12.5O2 8CO2+9H2O+Q : اکتان

1-3- انواع سوخت موتورهای درون سوز :

معمول‌ترین سوخت‌های رایج در موتورهای درون سوز، عبارت از، بنزین ، نفت ، گاز و گاز مایع و گازوئیل می‌باشد. که چهار نوع اول در موتورهائی که با سیستم جرقه شمع کار می‌کند مورد استفاده قرار می‌گیرند و گازوئیل نیز سوخت موتورهای دیزل را شامل می‌شود. [1]

1-4- انتخاب صحیح مخلوط سوخت :

باید دانست که 23 درصد حجم هوا را اکسیژن تشکیل می‌دهد، که در سوختن تاثیر دارد و 77 درصد بقیه شامل نیتروژن و سایر گازها است که در عمل احتراق تاثیری ندارد. البته نیتروژن در حرارت‌های بالا تا حدودی می‌سوزد و ایجاد اکسید‌های ازت کرده، که در آلودگی محیط زیست تاثیر بسزایی دارند.

بطورکلی یک مخلوط سوخت وهوا به نسبت 1 : 15 با در نظر گرفتن وزن صحیح آنها یک احتراق . کامل و طبیعی دارد. در صورتیکه مخلوط از نظر سوخت قوی تر باشد آنرا غنی و اگر هوا بیشتر باشد آنرا رقیق می‌گویند که مخلوط سوخت‌های غنی را می‌توان از ایجاد دوده در اگزوز، کاهش یا ضعف قدرت و بالاخره گرم کردن موتور تشخیص داد. همینطور برای شناسائی مخلوط رقیق می‌توان از ایجاد شدن Back f iring در مدخل ورودی گاز و کاربراتور که مهمترین عامل شناسائی این پدیده است، و همچنین دیر روشن شدن موتور ، ضعیف شدن قدرت موتورو بالاخره گرم کردن به این موضوع پی برد.