دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی مکانیک – تبدیل انرژی
عنوان :
لایه مرزی و نیروی پسا و برآ در جریان سیال اطراف جسم و روش های کاهش
نیروی پسا
برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده:
در اواخر قرن نوزدهم، مکانیک سیالات به دو شاخه مجزا تقسیم شده بود که هیچ وجه
مشترکی نداشتند . در یک سو علم “هیدرودینامیک تئوری” وجود داشت که از معادلات حرکت
اولر بدست آمده بود که تا حد بالایی از تکامل پیشرفت کرده بود. اما این شاخه از لحاظ عملی
یک مطلب دیگر :
کاربرد اندکی داشته است، چون نتایج حاصل از آن که روابط کلاسیک هیدرودینامیک را سبب میشدند به روشنی با تجربیات روزانه در تضاد بودند. در جبهه مقابل، مهندسان که با مسائل عملی
مکانیک سیالات در تماس بودند شاخه دیگر مکانیک سیالات یعنی “هیدرولیک” را بوجود آوردند.
این بخش بر دامنه وسیعی از آزمایشات استوار بود و در مدل ها و اهداف از هیدرودینامیک فاصله
زیادی گرفت. این موفقیت بزرگ پراندل در اوایل قرن بیستم بود که این دو شاخه واگرای مکانیک
سیالات را به هم متصل کرد. پراندل نشان داد که جریان عبور کننده از روی یک جسم را می توان
به دو قسمت تقسیم کرد. یک لایه بسیار نازک که به جسم متصل است ( لایه مرزی ) و در آن
لزجت دارای اهمیت است، و بقیه جریان که در آن می توان از لزجت صرفنظر کرد ..
یکی از مهمترین کاربردهای تئوری لایه مرزی، محاسبه نیروی پسا بر روی اجسام
پره های یک توربین می باشد. پروسه ای که در آن یک بال، مقدار ماکزیمم نیروی برآ را خواهد
داشت که در این حالت احتمال جدایی جریان نیز وجود دارد نیز تنها با به کارگیری تئوری لایه
مرزی قابل بررسی است .
در این سمینار، در ابتدا برخی از مفاهیم مربوط به لایه مرزی تشریح گردیده است و پس
از آن به بررسی نیروهای وارد بر اجسام در حین عبور سیال از اطراف آنها، یعنی نیروی برآ و
نیروی پسا پرداخته شده است و درآخر به دلیل اهمیت کاهش پسا، برخی از روش های کاهش
پسا ارائه شده اند .
کلمات کلیدی :
لایه مرزی، عدد رینولدز، جریان آرام و درهم، انتقال جریان، جدایی لایه مرزی، نیروی برآ، ضریب
برآ، سیرکولاسیون، آیروفویل، نیروی پسا، ضریب پسا، پسای اصطکاکی، پسای فشاری ، پسای
القایی، پسای تداخلی، پسای شکلی، پسای موج، پسای اسپری، پسای موج سازی، کاهش پسا
مقدمه:
نیروی برآ را می توان با کاربرد آن در صنایع هوایی بهتر درک کرد. ویژگی بارز هواپیما در
مقایسه با سایر وسایل نقلیه، توانایی پرواز آن در هوا می باشد که نیروی مخالف این عمل نیروی
جاذبه می باشد . نیروی جاذبه بر تمام اجسامی که بر روی سطح زمین یا نزدیک آن قرار گرفته
باشند اثر می کند، اما هنگامی که جسمی می خواهد از زمین بلند شود، نمود بیشتری می یابد.
بنابراین برای آنکه جسمی به هوا بلند شود، باید نیرویی برابر یا بزرگتر از وزن آن در جهت مخالف
به آن وارد شود که این نیرو نیروی برا نام دارد. برای آنکه هواپیما در حالت افقی به پرواز ادامه
دهد، بایستی نیرویی برآیی برابر وزن آن توسط بال های آن تولید شود. که در این سیمنار در مورد
آن توضیح داده شده است.
نیروی پسای وارد بر اجسام یا نیروی مقاوم را نیز زمانی می توان بهتر درک کرد که به این
مسئله توجه کنیم که مساله کاهش نیروی مقاوم در برابر حرکت اجسام داخل یک سیال، و در
نتیجه، امکان دستیابی به سرعت های بالاتر و نیز کاهش مصرف سوخت، یا منابع مورد نیاز
انرژی برای حرکت جسم، از دیر باز مورد توجه دانشمندان ومحققان بوده است از. سوی دیگر
کاهش نیروی مقاوم یا درگ ، علاوه بر موارد فوق، امکان طی مسافتهای بیشتر به ازای دفعات
کمتر سوخت گیری ، میزان آلودگی کمتر محیط، همچنین بالا رفتن عمر کارکرد تجهیزات را به
دنبال دارد. امروزه این زمینه تحقیقاتی که در کاهش سوخت، افزایش سرعت متحرک و پاکیزگی
محیط زیست موثر است، رو به گسترش می باشد .
بطور مثال برای اجسام شناور می توان گفت که ، مقاومت در مقابل حرکت اجسام شناور
به شکل های مختلفی وجود دارد و دسته بندی می شود ، لیکن در یک سیال تراکم ناپذیر نظیر
آب مقاومت سیال در برابر حرکت عبارت است از مقاومت موج سازی، اصطکاک پوسته ای و
