شبیه سازی CFD احتراق بدون شعله

فرمت فایل : word 

عداد صفحات : 98

چکیده:

در حالی که اینکار اکنون در شمار زیادی به کار برده می شود، تعدادی از کاربردهای دیگر آن نیز پدیدار شده اند. در این پایان نامه ابتدا به معرفی احتراق بدون شعله و سپس به شبیه سازی آن توسط نرم افزار فلوئنت پرداخته شده است تا بتوان توزیع اجزاء تولیدی درون محفظه احتراق را به خوبی پیش بینی کرد. یکی از این اجزاء، آلاینده ها هستند. از بین آلاینده ها، ترکیبات اکسیدهای نیتروژن (NOx) به خاطر اثر مخرب خود بر محیط زیست، از اهمیت زیادی برخوردارند. بنابراین در شبیه سازی احتراق باید به تولید این آلاینده نیز توجه شود.

احتراق بدون شعله به صورت شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. در محفظه های احتراق، وجود نقاط با دمای اوج بالا، سبب تولید اکسیدهای نیتروژن و نیز کاهش دمای احتراق منجر به کاهش کارایی آن می شود. احتراق بدون شعله، راه حلی برای آلایندگی کمتر و کارایی بیشتر است. در این روش احتراق، با پیش گرم کردن هوای ورودی و گردش محصولات احتراق در محفظه، منطقه واکنش از یک جبهه محدود به یک ناحیه وسیع تر با دمای اوج کمتر پخش شده و به این ترتیب اکسید نیتروژن بسیار کمتری تولید می شود.

با شبیه سازی به عمل آمده این نتیجه حاصل شده است که با کاهش کسر جرمی اکسیژن در هوای مورد نیاز برای احتراق میزان تولید ترکیبات اکسیدهای نیتروژن (NOx) که اثرات مخربی بر میحط زیست دارند به  شدت  کاهش می یابد.

 تعریف احتراق بدون شعله 

 معرفی  فلوئنت 

 طراحی  مشعل با  Gambit

 شبیه سازی مشعل با  Fluent 

 نتیجه گیری 

پروژه کد نویسی معادله انتقال حرارت دو بعدی (cfd) با نرم افزار فرترن

فایل مورد نظر، کد های نوشته شده در نرم افزار فرترن 90 می باشد.

یک صفحه مربعی شکل با 101 گره نوشته شده دمای ضلع ها متفاوت می باشد.

داده ها پس از اجرا در یک فایل txt ریخته می شوند که قابل رسم در نرم افزار اکسل و یا نرم افزار مهندسی tec plot می باشد.

کتاب دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

مجموعه ای شامل 9 جلد کتاب  CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) به زبان اصلی مخصوص دانشجویان رشته مهندسی مکانیک

لیست کتابها

 1-Computational Fluid Mechanics and Heat Transfer  (Anderson , Tannehill & Pletcher)

2-Computational Fluid Dynamics 1(Anand Dhariya)

3-Fundamental of Computational Fluid Dynamics (Lomax & Pulliam)

4-An Introduction to Computational Fluid Dynamics (Versteeg &Malalasekera)

5- Computational Methods for Fluid Dynamics (Ferziger & Peric)

6-Numerical Heat Transfer and Fluid Flow(Patankar)

7- Computational Fluid Dynamics Volume I (Hoffmann & Chiang)

8- Computational Fluid Dynamics Volume II (Hoffmann & Chiang)

9- Computational Fluid Dynamics Volume III (Hoffmann & Chiang)

حل CFD *- طراحی و شبیه سازی عددی ایرودینامیک انواع بدنه ایر شیپ و زیر دریایی ها با نرم افزار FORTRAN

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 [1] انجام شده است. روش محاسبه در قالب یک پنل کد[2] می‌باشد  که با یک  روش لایه مرزی کوپل شده است. زدان [3] 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 [4]  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 [5]  و درهم تقسیم می‌شود. برای محاسبه لایه مرزی آرام از  متد توویتس[6]  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 [7]  و سامنر [8]  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

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

فهرست مراجع

پروژه کد نویسی معادله موج سینوسی (cfd) با نرم افزار فرترن

این پروژه در درس دینامیک سیالات محاسباتی ارائه می شود

یک موج سینوسی در چهار بازه زمانی مختلف رسم می شود

فایل های txt  در نرم افزار tec plot قابل رسم هستند