1. ربی اثر تحریک لایه مرزي درهم توسط موانع با ارتفاع یکسان
بررسی تجربی اثر تحریک لایه مرزي درهم توسط موانع با ارتفاع یکسان روی صفحه تخت
سمینار درس تئوری لایه مرزی
استاد راهنما:
دکتر مهدی مقیمی
دانشجو:
مسعود بهروان
ربی اثر تحریک لایه مرزي درهم توسط موانع با ارتفاع یکسان

2. مقدمه:
بررسی اثر و نوع جریان سیال به علت اهمیت آن درصنایعی همچون توربوماشینها، سیستم هاي هیدرودینامیک وآیرودینامیک، بسیارمهم است.
به منظور طراحی بهینه ومطلوب سیستمهاي سیالات در صنایع مختلف، نیاز است تا جریانهاي آشفته را شناخته و کمیتهاي آن را مشخص نمود.

3. انو اع روش های بررسی: روشهاي تجربی :
انو اع روش های بررسی:
روشهاي تجربی :
نیازبه مدل، تجهیزات آزمایشگاهی و دستگاه هاي اندازه گیري است و معمولاًپرهزینه تر از روشهاي عددي است.
روشهاي عددي:
معادله هاي حاکم بر جریان سیال از روشهاي مختلف حل می شوند در این روشهابا توجه به ساده سازي معادله هاي حاکم بر جریان سیال ، خطاي ناشی از مدل آشفتگی و یا تأثیر شرایط مرزي، امکان خطا درنتایج به دست آمده وجود دارد.

4. پیشینه روش تجربی : اندازه گیری سرعت در پشت مانع
اندازه گیری دنباله ناشی ازمانع
اندازه ضخامت لایه برشی
اندازه گیري سرعت درپشت مانع ذوزنقه اي بااستفاده ازدستگاه جریان سنج سیم داغ

5. مدلسا زی آز مایش:
این دستگاه از نوع دمنده و مدار باز و داراي جریان سنج سیم داغ ساخت شرکت فراسنجش صبا است که توانایی اندازه گیري سرعت متوسط و نوسانی را جریانهاي در هم( اغتشاشات) را دارد.
در این دستگاه تونل باد شدت اغتشاشات کمتر از 0/08% است که براي آزمایش نتایجی مطلوب را به همراه خواهد داشت.

6. مشخصات تونل با د: ماکزیمم سرعت این دستگاه حدود m/s30
مشخصات تونل با د:
ماکزیمم سرعت این دستگاه حدود m/s30
ابعاد مقطع بخش تست 1800 میلی متر
جریان سنج سیم داغ مورد استفاده از نوع CTA ساخت شرکت فراسنجش صبا می باشد.

7. شرایط آزمایش: شانزده ایستگاه به فاصله 8 میلی متر از یکدیگر
سیال هوا باسرعت m/s22
اندازه گیري ها از عددرینولدز106 آغاز شده است
موانع دایره اي، مثلثی، مربعی و نیم دایره ای.
براي تمام آزمایش ها به منظور قابل مقایسه شدن نتایج، شعاع نیم دایره، قطر دایره، ارتفاع مثلث و طول ضلع مربع همه مقدار یکسان در نظر گرفته شده است .

8. محل رخ دادن ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع :
محل رخ دادن ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع :
مشاهده می شود که در ایستگاه اول ارتفاع رخ دادن ماکزیمم 2 میلیمتر بالاتر از ارتفاع 8 میلیمتري موانع است.
تا ایستگاه ششم روند تغییرات ارتفاع براي هر چهار مانع صعودي است و بعد از ایستگاه ششم روند تغییرات براي هر مانع متفاوت خواهد بود و هر کدام از موانع هم سیر نزولی دارند و هم سیر صعودي.
تمام ایستگاهها مقدار ارتفاع حداکثر شدت اغتشاشات براي مانع مثلثی از همه بیشتر است.
دراکثر ایستگاهها مقدار این ارتفاع در مانع مربعی بیشتر از مانع دایره اي است.

10. ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع:
ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع:
روند کلی تغییرات شدت اغتشاشات در سه مانع نیم دایره و مربع و دایره اي روندي تقریبا نزولی است و این اتفاق براي مانع مثلثی در ایستگاههاي انتهایی رخ داده است.

11. ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع:
ماکزیمم شدت اغتشاشات در چهار مانع:
بیشترین مقدار شدت اغتشاشات در بین چهار مانع، مربوط به مانع نیم دایره اي است که مقدار آن حدود 22 است و در ایستگاه پنجم رخ داده است.
مقدار حداکثر شدت اغتشاشات مانع نیم دایره اي تا ایستگاه دهم از دیگر موانع بیشتر است و در ایستگاههاي انتهایی مقدار مربوط به مانع مثلثی بیشترین مقدار را دارد.
کمترین مقدار متعلق به مانع نیم دایره اي می باشد.

12. ضخامت لایه مرزي:
همانطور که در حالت بدون مانع ضحامت لایه مرزي با بیشتر شدن فاصله افزایش می یافت، در حالت با مانع نیز ، مقدار ضخامت لایه مرزي با دور شدن از مانع افزایش می یابد.
شدت افزایش ضخامت لایه مرزي در حالت با مانع نسبت به حالت بدون مانع بیشتر است.
در ایستگاههاي ابتدایی گذاشتن مانع باعث می گردد که ضخامت لایه مرزي در مقایسه با حالت بدون مانع کمتر گردد ولی با توجه به شیب تند افزایش ضخامت لایه مرزي در حالت با مانع، ضخامت لایه مرزي در چند ایستگاه بعدي، خیلی زیاد افزایش می یابد.

14. نتایج بررسی ضخامت لایه مرزی :
نتایج بررسی ضخامت لایه مرزی :
در ایستگاه اول، ضخامت لایه مرزي مانع نیم دایره اي از همه بیشتر و مانع مثلثی از همه کمتر است.
درایستگاههاي بعدي این رویه عکس می گردد و بیشترین ضخامت لایه مرزي متعلق به مانع مثلثی است.
شیب تغییرات مانع مثلثی بیشترین و شیب تغییرات مانع نیم دایره اي کمترین است.
ضخامت لایه مرزي مانع مربعی در تمام ایستگاهها از مانع دایره اي بیشتر است.

15. ضخامت جابجا یی:
ضخامت جابجایی معیاري براي تعیین کسري از جریان آزاد اصلی است که به وسیله دیوار دچار کاهش شده است.

16. ضخامت جا بجا یی:
روند تغییرات ضخامت جابجایی درسه مانع مثلثی و مربعی و دایره اي صعودي ودر مورد مانع نیم دایره اي، تقریبا ثابت و تا حدي نزولی است.
به جز ایستگاه اول که مقدار ضخامت جابجایی براي هر چهار مانع مقدار تقریبا یکسانی دارد، در بقیه ایستگاهها، مقدار ضخامت جابجایی مانع مثلثی از همه بیشتر و مقدار ضخامت مانع نیمدایره اي از همه کمتر است.
همچنین مقدار ضخامت جابجایی مانع مربعی از مانع دایره اي بیشتر است.
حداکثر مقدار ضخامت جابجایی حدود 17 میلیمتر است که پشت مانع مثلثی و در ایستگاه آخر یعنی ایستگاه شانزدهم اتفاق افتاده است. کمترین مقدار ضخامت جابجایی حدود 9 میلیمتر می باشد که متعلق به مانع نیم دایره اي می باشد.

17. ضخامت مومنتوم:
ضخامت مومنتوم نیز مفهومی شبیه به ضخامت جابجایی دارد بدینگونه که این پارامتر معیاري از اندازه حرکت طولی ناپدید شده در هرفاصله نسبت به مقدار اصلی اندازه حرکت در نقطه ابتدایی (یا مرجع) است.

18. ضخامت مومنتوم: نمودار ضخامت مومنتوم در تمام موانع روند صعودي دارد.
در ایستگاه اول مانع نیم دایره اي داراي بیشترین مقدارضخامت مومنتوم و مانع مثلثی داراي کمترین مقدار است.
مقدار ضخامت مومنتوم براي دومانع دایره اي و مربعی درایستگاه اول تقریبا یکسان است.

19. ضریب شکل:
ضریب شکل یکی از معیارهاي تعیین کننده در خصوص آرام یا درهم بودن جریان است و مقدار آن برابر حاصل تقسیم ضخامت جابجایی به ضخامت مومنتوم تعریف می شود.

20. ضریب شکل: با دور شدن از موانع مقدار ضریب شکل کاهش می یابد.
بیشترین مقدار ضریب شکل در بین چهار مانع و تمام ایستگاهها متعلق به مانع مثلثی می باشد که مقداري حدود 9 دارد.
تغییرات ضریب شکل با فاصله گرفتن از موانع کمترمی شود بطوریکه مقدار ضریب شکل در ایستگاههاي چهاردهم و پانزدهم و شانزدهم در هریک از چهار مانع تقریبا مقداریکسانی دارند ولی در ایستگاههاي اول و دوم و سوم مقدار ضریب شکل تفاوت زیادي با یکدیگر دارد.
در ایستگاه اول بیشترین مقدار ضریب شکل مربوط به مانع مثلثی و کمترین آن متعلق به مانع نیم دایره اي است که این موضوع در تمام ایستگاههاي بعدي نیز صادق است.
مقدار ضریب شکل مانع دایره اي در ایستگاه اول از مقدار ضریب شکل مانع مربعی بیشتر است ولی درایستگاه دوم و سوم مقدار مانع مربعی بیشتر است.

21. نتایج وبحث روي نتایج :
همانطور که در حالت بدون مانع ضحامت لایه مرزي با بیشتر شدن فاصله افزایش می یافت، در حالت با مانع نیز ، مقدار ضخامت لایه مرزي با دور شدن از مانع افزایش می یابد.
شدت افزایش ضخامت لایه مرزي در حالت با مانع نسبت به حالت بدون مانع بیشتر است.
ضخامت لایه مرزي مانع نیم دایره اي از همه بیشتر و مانع مثلثی از همه کمتر است. ولی درایستگاههاي بعدي این رویه عکس می گردد و بیشترین ضخامت لایه مرزي متعلق به مانع مثلثی است. شیب تغییرات مانع مثلثی بیشترین و شیب تغییرات مانع نیم دایره اي کمترین است که شاید به علت یکنواختی بیشتر مانع نیم دایره اي با صفحه باشد.

22. نتایج وبحث روي نتایج:
مقدار ضخامت جابجایی مانع مثلثی از همه بیشتر و مقدار ضخامت مانع نیم
دایره اي از همه کمتر است.
ضخامت مومنتوم بین این چهار مانع، شیب تغییرات مانع مثلثی از همه بیشتر وشیب مانع نیم دایره اي از همه کمتر است.
بیشترین مقدار شدت اغتشاشات در بین چهار مانع، مربوط به مانع نیم دایره اي است.

23. مراجع:
۱] اردکاني،م.ع.، جريان سنج سيم داغ، چاپ اول، دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي، ۱۳۸۵ ]
[2] Bruun, H.H., " Hot-Wire Anemomerty, principles and signal analysis", Oxford science publication, 1995s
[3] Alberecht, H. E., Borys, M. Troea, C. Damaschke, N. "Laser Doppler Measurement-Techniques" , 2003
[4]Warasiewcsz B. M, "Laser Doppler measurements" , p.112,Butterworths, 2002

24. با سپاس از توجه شما