تاثیرات مکش و دمش در لایه های مرزی آرام و درهم
تحقیق حاضر، همانگونه که از عنوان آن پیداست، تحقیقی در حوزه تاثیرات پدیده های مکش و دمش در لایه های مرزی دارای حالات آرام و درهم است. تئوریهای موجود در حیطه لایه مرزی، دارای محدوده ای بس وسیع است و به جرات، میتوان گفت که بیشتر نتایج موجود، از کارهای پراندتل و همکاران وی در دو دهه نخست قرن بیستم، در حیطه دانش دینامیک سیالات بدست آمده است. آنچه در پی می آید، نگاهی است به موضوع فوق، و تلاشی است در جهت درک بهتر آنچه در دهه های اخیر در جریان آزمایشها و تجربیات متعدد در لایه های مرزی (بوجود آمده در سیالات جریان یافته حول اجسام جامد) به عنوان نتایج قابل قبول ثبت گردیده اند. از اینرو، میتوان این دانش را بشدت وابسته به تحقیقات تجربی دانست که بسیاری از تقریبهای بکار رفته، در مسیر درک قوانین حاکم بر سیالات دارای حالات دینامیکی متعدد، کار را برای بررسی وقایع موجود در دنیای واقع، کاربردی تر نموده است.
بحث خود را در طی چهار بخش دنبال خواهیم کرد:
در بخش نخست، در مسیر جریانـهای آرام، روند کنتـرل لایه مـرزی مورد بررسی قرار گرفته است. در اینجا، در ابتدا روشهای کنترل لایه مرزی را مورد بررسی قرار خواهیم داد که شامل حرکت جداره جامد، شتاب لایه مرزی (پدیده دمش)، پدیده مکش، لایه های مرزی دوگانه که توسط تزریق یک گاز متفاوت بدست می آید، کاربرد روش تهیه شکلهای مناسب یا ایرفویلهای لایه ای برای جلوگیری از رسیدن به حالت جریان درهم، و نیز کاربرد روش خنک سازی دیواره در کنترل لایه مرزی است. سپس، پدیده مکش را در لایه مرزی، از دیدگاه نظری بررسی خواهیم نمود که خود شامل بررسی معادلات اساسی بکار رفته در مورد این پدیده و همچنین بررسی راه حلهای کامل و تقریبی برای حل مسائلی از این دست میباشد. آنگاه نگاهی خواهیم انداخت به نتایج تجربی در مورد پدیده مکش، شامل افزایش در لیفت و کاهش در دراگ. پس از بررسی مراحل فوق، حالت لایه مرزی دوگانه شامل تزریق یک گاز متفاوت را مطالعه خواهیم نمود. در این قسمت نیز در ابتدا به نتایج نظری بدست آمده شامل معادلات اساسی و راه حلهای کامل و تقریبی موجود و سپس به نتایج تجربی بدست آمده نظر خواهیم انداخت.
در بخش دوم، اثر مکش را بر حالت جریان گذرا در یک لایه مرزی مورد بررسی، تشریح خواهیم کرد. در اینجا تلاشهای بکار رفته برای جلوگیری از تبدیل جریان سیال به حالت درهم بررسی خواهد شد.
بخش سوم، لایه های مرزی بوجود آمده در حالت درهم را تحت اثرات مکش و تزریق بررسی خواهد کرد. در اینجا، آرایش بهینه برای ناحیه مکش، و نیز کاربرد تزریق یک گاز سبک با سرعت بالا برای افزایش حداکثر بالابری بررسی شده است.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده ۹
مقدمه ۱۱
بخش ۱- کنترل لایه مرزی در جریان آرام ۱۳
الف- روشهای کنترل لایه مرزی ۱۳
۱- حرکت جداره جامد ۱۴
۲- شتاب لایه مرزی(دمش) ۱۵
۳- مکش ۱۷
۴- تزریق یک گاز متفاوت(لایه های مرزی دوگانه) ۱۸
۵- جلوگیری از رسیدن به حالت جریان درهم، بوسیله تهیه اشکال
مناسب (ایرفویلهای لایه ای) ۱۸
۶- خنک سازی جداره ۱۹
ب- مکش لایه مرزی ۱۹
۱- نتایج نظری ۱۹
۱٫۱- معادلات اساسی ۱۹
۲٫۱- راه حلهای دقیق ۲۱
۳٫۱- راه حلهای تقریبی ۳۲
۲- نتایج تجربی در مورد مکش ۳۶
۱٫۲- افزایش در لـیـفــت ۳۷
۲٫۲- کاهش در دراگ ۳۹
ج- تزریق یک گاز متفاوت (لایه های مرزی دوگانه) ۴۲
۱- نتایج نظری ۴۲
۱٫۱- معادلات اساسی ۴۲
۲٫۱- راه حلهای دقیق ۴۵
۳٫۱- راه حلهای تقریبی ۴۶
۲- نتایج تجربی ۴۶
بخش ۲- اثر مکش بر حالت گذرا در یک لایه مرزی ۴۸
بخش ۳- لایه های مرزی درهم با مکش و تزریق ۵۵
نتیجه گیری ۵۸
فهرست منابع و مĤخذ ۶۰
فهرست اشکال
۱۴ کاهش در دراگ یک آئروفویل در حالتی که حالت گذار، بوسیله مکش از طریق تعداد ۴۱ زیادی از شکافها، مورد تاخیر واقع شده است.
۱۵ توزیع نظری و تجربی سرعت بر روی یک آئروفویل متقارن دارای مکش ۴۲
۱۶ لایه مرزی دوگانه روی یک مخروط در جریان آرام لایه ای با سرعت مافوق صوت ۴۳ M(inf)=12.9 در حضور تزریق هلیوم درون هوا،
۱۷ منحنیهای پایداری خنثی برای پروفیلهای سرعت روی یک صفحه مسطح در برخورد ۵۰ صفر با مکش یکنواخت
۱۸ محاسبه مقدار بحرانی ضریب حجمی برای حفاظت از جریان آرام از طریق مکش ۵۲ برای لایه مرزی موجود روی صفحه مسطح
۱۹ ضریب اصطکاک پوسته ای یک صفحه مسطح در برخورد صفر. ۵۳
۲۰ ذخیره سازی نسبی در دراگ روی صفحه مسطح در برخورد صفر دارای مکش در ۵۴ حال نگهداری جریان آرام در “مکش بهینه” نمودار ۱۳
۲۱ عدد بحرانی رینولدز برای پروفیلهای سرعت آرام دارای مکش، و برای یک گرادیان ۵۷
فشار رسم شده بصورت یک تابع از ضریب شکلی
فهرست جداول
۱ ضخامت لایه مرزی بدون بعد دلتا۱ و ضریب فاکتور دلتا۲ / دلتا۱ برای پروفیلهای ۲۶ سرعت در طول اولیه بر یک صفحه مسطح در نقطه تلاقی صفر با مکش یکنواخت
۲ ارتباط عدد بحرانی رینولدز مربوط به پروفیلهای سرعت، با مکش در ضریب حجمی ۵۰ مکش بدون بعد