چكيده
چكيده
در ديناميك سيالات برحسب رفتار و نوع ماهيت فيزيكي، جريان¬ها به دو دسته لايه¬اي و درهم تقسيم مي-نمايند. در بيشتر موارد جريان روي هر هندسه اي داراي ماهيت كاملا لايه اي و يا كاملا درهم نمي باشد بلكه در قسمتي از جريان، گذار از حالت لايه اي به درهم رخ مي دهد. تفاوت قابل ملاحظه¬ي بين رفتار لايه مرزي لايه اي ودرهم در مباحث ديناميك سيالات وانتقال حرارت، لزوم شناسايي وتفكيك اين دو ناحيه را معين مي¬كند و بدون شناخت موقعيت شروع گذار جريان, عملا پيش بيني ميزان درگ و يا انتقال حرارت بين سطح و جريان به درستي قابل محاسبه نخواهد بود.
تحقيقات انجام شده در زمينه شناخت فرايند گذار نشان مي دهد كه پارامترهاي مختلفي نظير ميزان شدت توربولانسي اوليه جريان آزاد، گراديان فشار ، انحناء سطوح ، گرمايش و سرمايش و ... بر موقعيت و چگونگي گذار جريان ها موثرند ومكانيزم هاي فرايند گذار نيز برحسب نوع شرايط جريان داراي تنوع و ترتيب هاي مختلفي مي باشند.
در اين پايان نامه با استفاده از روش هاي عددي و اندازه گيري¬هاي آزمايشگاهي به مطالعة گذار جريان كه روي پرهكمپرسور محوري رخ مي دهد، پرداخته شده است. هدف اصلي ارائه مدلي محاسباتي است كه با اعمال به كد هاي عددي ناوير استوكس موجود، هر سه ناحيه لايه اي- گذار و درهم را به صورت همزمان تحليل نمايد. بدين منظور ابتدا مدل¬هاي توربولانسي موجود و قابليت هاي آنها در پيش بيني جريان هاي در حال گذار ارزيابي شده است.پس از جمع بندي قابليت هاي مدلهاي مختلف,تمركز نهايي اين تحقيق بر اعمال روابط تجربي پيش بيني كننده شروع ، طول ناحيه گذار و اضافه كردن رابطه اي جهت گذار در جريان هاي جداشونده به كد هاي عددي ناوير استوكس قرار گرفت. به همين منظور و جهت بدست آوردن رابطه¬اي تجربي و جامعنسبت به ساير روابط موجود، مجموعه¬اي از آزمايش¬هاي تجربي به منظور بررسي اثرات شدت توربولانس ورودي ، عدد رينولدز و زاويه حمله بر موقعيت شروع ناحيه گذار جريان و طول اين ناحيه انجام شده است. در اين آزمايش ها از پراب فيلم داغ براي اندازه گيري نوسانات سرعت در داخل لايه مرزي در حال گذار استفاده گرديد. همچنين از يك تونل باد مدار باز براي ايجاد جريان در كسكيد كمپرسور محوري استفاده شده است.جهت ايجاد شدت اغتشاشت ورودي متفاوت، شبكه هايي در بالادست جريان ساخته و تعبيهگرديده اند.
نهايتا، در اين تحقيق مدلي عددي براي پيش بيني رفتار ناحيه گذار جريان هاتحت شرايط مختلف گراديان فشار و شدت اغتششات ورودي ارائه شده است كه بر پايه روشهاي امروزي CFD و استفاده از داده ها و روابط تجربي ناحيه گذار به پيش بيني جريان هاي در حال گذر مي پردازد. همچنين داده هاي تجربي ارائه شده دراين تحقيق دربرگيرنده جزئيات دقيق ناحيه گذار چندين جريان مختلف در حال گذار مي باشد كه مي توانند جهت ارزيابي عملكرد روشهاي عددي بكارگيري شوند. به كمك فرمولاسيون جديد ارائه شده در اين پايان نامه, مدلي محاسباتي ارائه شده است كه قابليت پيش بيني جريان هاي در حال گذار و خصوصا جريان هاي با گذار در لايه برشي آزاد، را فراهم نموده است. نتايج مدل محاسباتي با داده هاي تجربي براي چندين جريان مختلف مقايسه شده است كه نتايج رضايت بخش مي باشد.
كلمات كليدي:كسكيد كمپرسور محوري، جريان گذار، ديناميك سيالات محاسباتي، مطالعه تجربي، افت فشار كل
