سایت مرجع دانلود پایان نامه - تحقیق - پروژه

واحدشاهرود

دانشکده فنی و مهندسی ، گروه مهندسی شیمی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc.))

گرایش : مهندسی فرایند

عنوان :

حل تشابهی جریان سکون متقارن محوریِ نانوسیال تراکم ناپذیر بر روی استوانه ساکن  با در نظر گرفتن مکش سطحی یکنواخت در سطح

استاد راهنمای اول :

جناب آقای دکتر حمید محمدیون

استاد راهنمای دوم :

جناب آقای دکتر مجید مظفری

تابستان ۹۳

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
 

فهرست مطالب

چکیده ۱
فصل اول مقدمه و تاریخچه. ۲
۱- ۱- مقدمه. ۳
۱-۲- تاریخچه. ۴
فصل دوم معرفی مسأله. ۱۵
۲- ۱- معرفی مساله. ۱۶
۲- ۲- معادلات حاکم ۱۷
۲- ۲- ۱- معادلات حاکم در دستگاه مختصات استوانه‌ای در حالت سه بعدی ۱۷
۲- ۲- ۲- معادلات حاکم بر جریان سکون متقارن محوری نانو سیال تراکم ناپذیر بر استوانه نامحدود ساکن. ۱۸
۲- ۳- حل غیرلزج جریان سکون متقارن محوری نانو سیال تراکم ناپذیر بر استوانه نامحدود ساکن. ۱۹
۲- ۴- جمع‌بندی ۲۲
فصل سوم معادلات کاملاً تشابهی. ۲۳
۳- جریان سکون متقارن محوری نانو سیال تراکم ناپذیر بر روی استوانه نامحدوده ساکن با در نظرگرفتن مکش سطحی یکنواخت در سطح  ۲۴
۳- ۱- معادلات حاکم ۲۵
۳- ۲- شرایط مرزی ۲۵
۳- ۲-۱- شرایط مرزی میدان سرعت ۲۵
۳-۳- متغیرهای ‌تشابهی. ۲۵
۳- ۴- خواص نانوسیال. ۲۶
۳- ۴-۱-چگالی نانو سیال. ۲۶
۳- ۴-۲-لزجت دینامیکیِ نانو سیال. ۲۷
۳- ۵- معادلات کاملا ‌تشابهی ممنتوم ۲۸
۳- ۶- تنش برشی. ۳۳
۳- ۷- جمع‌بندی ۳۳
۳- ۷-۱- معادله دیفرانسیل معمولی حاکم برمساله. ۳۴
۳-۷-۲- معرفی تابع جریان. ۳۴
فصل چهارم روش حل عددی معادلات ۳۵
۴-۱- روش جعبه ای کلر. ۳۶
۴-۲- روش پرتابی. ۴۰
۴-۲-۱-الگوریتم روش پرتابی. ۴۴
۴-۲-۲- روش های اصلاح حدس ۴۵
۴-۲-۲-۱-  اصلاح حدس بر اساس روش درون یابی خطی. ۴۵
۴-۲-۲-۲-  اصلاح حدس بر اساس روش نیوتن. ۴۷
با استفاده ازروش پرتابی. ۵۰
۴- ۳- روش تفاضل محدود ۵۰
باروش تفاضل محدود ۵۱
فصل پنجم نتایج و بحث ۵۴
۵- ۱- نتایج حاصل از حل عددی مساله جریان سکون متقارن محوری بر روی استوانه ساکن با فرض دیواره صلب و بدون مکش سطحی  ۵۵
۵- ۲- نتایج حاصل از حل عددی مساله جریان سکون متقارن محوری بر روی استوانه ساکن با درنظرگرفتن مکش سطحی یکنواخت در سطح  ۶۸
فصل ششم نتیجه گیری وپیشنهاد ادامه کار. ۸۵
۶- ۱- نتیجه گیری ۸۶
۶- ۲- پیشنهاد ادامه کار. ۸۷
منابع و ماخذ ۸۹
فهرست اشکال
شکل (۴-۱) شبکه تفاضل محدود برای روش جعبهای کلر و ۳۷
شکل(۵-۱): منحنی تغییرات بر حسبدر، و به ازای اعداد رینولدز مختلف ۵۷
شکل(۵-۲): منحنی تغییرات بر حسبدر، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۵۸
شکل(۵-۳): منحنی تغییرات بر حسبدر، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۵۸
شکل(۵-۴): منحنی تغییرات بر حسبدر، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۵۹
شکل(۵-۵): منحنی تغییرات بر حسبدر، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۵۹
شکل(۵-۶): منحنی تغییرات بر حسبدر، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۰
شکل(۵-۷): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۰
شکل(۵-۸): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۱
شکل(۵-۹): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۱
شکل(۵-۱۰): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۲
شکل(۵-۱۱): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۲
شکل(۵-۱۲): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای اعداد رینولدز مختلف ۶۳
شکل(۵-۱۳): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای اعداد رینولدز مختلف ۶۳
شکل(۵-۱۴): منحنی تغییرات بر حسبدر،  به ازای اعداد رینولدز مختلف ۶۴
شکل(۵-۱۵): منحنی تغییرات فشار بی بعد بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۴
شکل(۵-۱۶): منحنی تغییرات فشار بی بعد بر  حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۵
شکل(۵-۱۷): منحنی تغییرات فشار بی بعد بر  حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۵
شکل(۵-۱۸): منحنی تغییرات فشار بی بعد بر  حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۶
شکل(۵-۱۹): منحنی تغییرات فشار بی بعد  بر حسبدر،  به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۶
شکل(۵-۲۰): منحنی تغییرات فشار بی بعد بر حسبدر،  به ازای اعداد رینولدز مختلف ۶۷
شکل(۵-۲۱): منحنی تغییرات تنش برشی در سطح استوانه برحسب عدد رینولدز، به ازای کسر حجمی های مختلف نانوذرات ۶۷
شکل(۵-۲۲): منحنی تغییرات تنش برشی در سطح استوانه برحسب کسر حجمی نانو ذرات، به ازای اعداد رینولدز. ۶۸
شکل(۵-۲۳): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۲
شکل(۵-۲۴): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش. ۷۲
شکل(۵-۲۵): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۳
شکل(۵-۲۶): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۷۳
شکل(۵-۲۷): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۷۴
شکل(۵-۲۸): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۷۴
شکل(۵-۲۹): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت ۷۵
شکل(۵-۳۰): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در. ۷۵
شکل(۵-۳۱): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۶
شکل(۵-۳۲): منحنی تغییرات بر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۶
شکل(۵-۳۳): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۷
شکل(۵-۳۴): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در. ۷۷
شکل(۵-۳۵): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر و  
، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۸
شکل(۵-۳۶): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر  ۱۰۰  و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت ۷۸
شکل(۵-۳۷): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر ۱۰۰۰   و  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش یکنواخت در سطح. ۷۹
شکل(۵-۳۸): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر  و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی ۷۹
شکل(۵-۳۹): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر  و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۸۰
شکل(۵-۴۱): منحنی تغییرات فشاربی بعدبر حسبدر  و  ، به ازای مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۸۱
شکل(۵-۴۲): منحنی تغییرات تنش یرشی در سطح بر حسب عدد رینولدز در شرایط  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش سطحی یکنواخت ۸۱
شکل(۵-۴۳): منحنی تغییرات تنش یرشی در سطح بر حسب عدد رینولدز در شرایط  ، به ازای مقادیرمتفاوت مکش سطحی یکنواخت ۸۲
شکل(۵-۴۴): منحنی تغییرات تنش یرشی در سطح بر حسب عدد رینولدز در شرایط  ، به ازای مقادیرمتفاوت ۸۲
شکل(۵-۴۵):نمایش خطوط جریان  درو مقادیرمتفاوت کسرحجمی نانوذرات ۸۳
شکل(۵-۴۶):  نمایش خطوط جریان  به ازای اعدادرینولدز مختلف، در شرایط،. ۸۳
شکل(۵-۴۷):  نمایش خطوط جریان  به ازای مقادیر مختلف مکش سطحی، در شرایط،. ۸۴

چکیده

جریان سکون شعاعیِ نانو سیال، همراه با نفوذ سطحی یکنواختِ برروی یک استوانه نامحدودساکن به صورت پایا مورد بررسی قرار گرفته است. جریان آزاد نیز پایا بوده و قدرت اولیه جریان می باشد. حل دقیقی از معادلات ناویر استوکس دراین مساله ارائه شده است. این معادلات،  با بهره گرفتن از تبدیلات مناسبی که در این تحقیق معرفی شده است ساده سازی شده اند.  معادلات کاملا تشابهی در شرایطی حل شده اند که دیواره تحت تاثیرنفوذ سطحی ثابتی قرار دارد.  کلیه حل های فوق برای اعداد رینولدز  بین ۱/۰ تا ۱۰۰۰ ،   مقادیر گوناگونِ نفوذ سطحی بی بعدِ ومقادیرمعینی ازکسر حجمی نانو ذرات ارائه شده است که در آنها a شعاع استوانه و لزجت سینماتیکی سیال پایه است. برای همه اعداد رینولدز، با افزایش کسر حجمی نانوذرات و کاهش مکش سطحی، عمق نفوذ مو لفه های شعاعی و محوری میدان سرعت، تنش برش و فشارسیال کاهش می یابند.

کلمات کلیدی:
نانوسیال، جریان سکون، استوانه ساکن، حل کاملا تشابهی، کسر جرمی، نفوذ یکنواخت

فصل اول

مقدمه و تاریخچه

مقدمه

در این نوشته، جریان سکون متقارن محوری بر روی استوانه‌ای نامحدود با قدرت اولیه جریان آزاد  برای نانو سیال تراکم ناپذیر مورد بررسی قرار گرفته است. استوانه دارای حرکت محوری یکنواخت و نیز حرکت دورانی یکنواخت می‌باشد. سطح استوانه صلب بوده و فاقد نفوذ سطحی سیال در نظر گرفته شده است. مسأله انتقال حرارت برای حالت‌هایی که دما و شار حرارتی دیواره ثابت می باشند نیز بررسی شده است.
از آنجا که هدف از انجام هر پروژه بکارگیری نتایج مطالعات در کاربردهای عملی می‌باشد می‌توان از موارد زیر به عنوان برخی از کاربردهای حالت‌های جریان سکون بر روی استوانه نام برد. تحلیل حرکت ماشینهای سانتریفیوژ، پروسه‌های تولید در کارخانجات صنایع شیمیایی، پتروشیمی و سیمان، فرآیندهای سرمایش و گرمایش، فازهای شتاب‌گیری موتورهای راکت، مراحل راه‌اندازی و از کاراندازی ماشینهای صنعتی، مخلوط کننده‌های صنعتی، الک‌های صنعتی و سایر ماشینهای نوسان کننده صنعتی.
روند کلی کارهای صورت گرفته در این نوشتار به شرح زیر است: