اگر در زمینه الکترونیک کار می کنید، با گرمابر( Heat Sink ) آشنایی کامل دارید، همچنین می دانید که نبود هیت سینک در نهایت باعث داغ شدن زیاد قطعه شده و در نهایت سوختن قطعه را در پی دارد. اگر مهندس مکانیک هستید، شاید زیاد با قطعات الکترونیکی آشنایی نداشته باشید اما طراحی حرارتی آن در حوزه کاری شماست.
در این مطلب به برسی پروژه هایی در زمینه سازه های شناور و برسی هیدرودینامیک و هیدرواستاتیک این نوع سازه ها می پردازیم.
همانطور که می دانید توربین ها یک ماشین چرخان است که انرژی سیال را گرفته و به کار تبدیل می کند. بنابر این ما در شبیه سازی هایمان باید رفتار سیال توربولانس را شبیه سازی کنیم. کمپرسور چطور؟ برعکس توربین! یعنی انرژی میگیرد و سیال را به حرکت در می آورد. پس در حین تفاوت شباهت های بسیاری وجود دارد
احتمالا در درس دینامیک گاز ها با چنین مسائلی رو به رو شده اید، در این نمونه یک نازل داریم که از ورودی آن جریان مافوق صوت وارد قسمت مستطیلی می شود، خواص جریان را باید بدست آوریم.
این مسائل با موج شوک (Shock Wave) سروکار دارد و جریان هم در اینجا باید تراکم پذیر در نظر گرفته شود.
تصویر بالا، تصویر خطوط جریان است
اگر بخواهید یک ماهی واره یا ایرفویل که بال هواپیما یک مثال آن است را طراحی کنید، در نگاه اول شاید محاسبات یک ایرفویل به سادگی برای شما امکان پذیر باشد اما بدست آوردن نیروی درگ و لیفت چندان کار آسانی نیست، بدست آوردن دقیق این نیرو ها البته کار تونل باد واقعی است که دقت بالا تری دارد و در هواپیما ها اینکار را با تونل باد واقعی انجام میدهد اما این آزمایش بسیار گران است. بنابر این ما مجبور به انجام این آزمایش در تونل بادی شبیه سازی شده هستیم.
ابتدا نمونه هایی از محاسبات ساده ایرفویل را مشاهده می کنیم سپس به سراغ طراحی پیچیده و تعیین نیرو های درک و لیفت می رویم
تصویر یک ایرفویل در تونل بادی شبیه سازی شده و کانتور سرعت روی آن
شبیه سازی جریان در گودال در حال چرخش، با سرعت زاویه ای (برای مثال یک رادیان بر ثانیه)
سرعت چرخش سیال
برای سادگی محاسبات یک قاچ کوچک از استوانه را جدا می کنیم و سپس محاسبات را انجام می دهیم، قسمت سمت چپ مرکز استوانه است که حول آن چرخش انجام می شود.
یک آسیاب بادی، وسیله ای که در گذشته و امروزه جهت استفاده از نیروی باد استفاده می شد. برای شبیه سازی آسیاب ، تونل بادی با سایز مناسب طراحی می کنیم و سپس با انجام مش دینامیکی وارد شبیه سازی پروژه می شویم،
در نهایت پس از پایان شبیه سازی ، بهینه سازی های لازم برای بیشتر کردن توان، و محاسبه پارامتر های درگیر را انجام خواهیم داد.
یکی از مهم ترین وظایف یک مهندس خودرو یا هوافضا، طراحی بدنه های مناسب برای وسیله متحرک مثل خودرو،دوچرخه،هواپیما،موشک، جت های جنگنده و .. است، بدنه مناسب سوخت کمتری مصرف می کند و از سرعت بیشتری برخوردار است.
اگر بخواهیم پروژه را پیچیده تر کنیم می توانیم از لحاظ بدنه، بهینه سازی های زیادی راهم انجام دهیم، با تغییر بدنه ، تغییرات را محاسبه کرده و طبیعی است که اگر جریان سیالات روی بدنه با انحراف کمتری به مسیر خود ادامه دهند در نتیجه سوخت پایین می آید.
بسیاری از استاتید مکانیک سیالات این پروژه را به دانشجویان خود داده تا با نرم افزار فلوئنت آشنا شوند.