دانلود کارشناسی ارشد:تحلیل آیرودینامیکی خودرو سمند

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مکانیک

گرایش :تبدیل انرژی

عنوان : تحلیل آیرودینامیکی خودرو سمند

دانشگاه کاشان

دانشکده مهندسی

ﮔروه مهندسی مکانیک

 

پایان نامه

 جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد

در رشته مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)

عنوان:

تحلیل آیرودینامیکی خودرو سمند

استاد راهنما:

دکتر عبدالمهدی هاشمی

استاد مشاور:

دکتر علیرضا شاطری

شهریور 87

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه 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)

فهرست مطالب

 عنوان                                                                                                                  صفحه

فصل اول: مقدمه‌

1- 1  آیرودینامیک خودرو…………………. 1

1- 2  تأثیر باز بودن پنجره بر نیروی پسا…… 2

1- 3  کاهش ضریب درگ و تقلیل مصرف سوخت…….. 4

1- 4  دینامیک سیالات محاسباتی در صنعت خودروسازی 5

1- 5  مروری بر کارهای انجام شده در زمینه آیرودینامیک خودرو   6

فصل دوم: نیروهای آیرودینامیکی و عوامل مؤثر بر آیرودینامیک خودرو

2- 1  نیروهای پسا و برا………………… 10

2- 1- 1  نیروی پسا……………………. 10

2- 1- 2  نیروی  برا…………………… 11

2- 2  توزیع فشار بر روی یک خودرو………… 12

فصل سوم: معادلات حاکم

3- 1  معادلات حاکم……………………… 15

3- 1- 1  معادله پیوستگی……………….. 15

3- 1- 2  معادلات بقای ممنتوم……………. 16

3- 2  مدل …………………………. 17

3- 3  توابع دیوار استاندارد…………….. 18

3- 4  شرایط مرزی………………………. 19

3- 4-1  شرایط مرزی ورودی و خروجی……….. 19

3- 4-2  شرط مرزی تقارن………………… 20

3- 4-3  شرط مرزی دیوار………………… 21

فصل چهارم: روشهای حل عددی معادلات

4- 1  روشهای حل عددی…………………… 23

4- 1-1 روش حل تفکیکی………………….. 23

4- 1-2 روش حل پیوسته………………….. 23

4- 2 خطی سازی و روشهای آن………………. 24

4- 3 گسسته سازی……………………….. 24

4- 3-1 روش بالادست مرتبه اول……………. 26

4- 3-2  روش قاعده توانی……………….. 26

4- 3-3  روش بالا دست مرتبه دوم  ………… 27

4- 3-4  روش مرتبه سوم (QUICK)…………. 28

4- 3-5  مقایسه روشهای مرتبه اول و مرتبه دوم 29

4- 4 فرم خطی شده معادلات گسسته…………… 29

4- 5 زیر تخفیف………………………… 30

4-6 حل کننده تفکیکی……………………. 30

4- 6-1  گسسته سازی معادله ممنتوم……….. 30

4- 6-2  گسسته سازی معادله پیوستگی………. 30

4- 6-3  وابستگی سرعت- فشار…………….. 31

4- 7 الگوریتم سیمپل……………………. 31

4- 8 بررسی همگرایی حل………………….. 33

4- 9 نحوه تعریف باقیمانده در حل کننده تفکیکی 33

فصل پنجم: مدلسازی و تولید شبکه

5- 1  مقدمه…………………………… 35

5- 2  شبکه بندی……………………….. 35

5- 2-1 شبکه های با سازمان……………… 36

5- 2-2 شبکه های بی سازمان……………… 37

5- 3  انواع سلولها…………………….. 38

5- 3-1 شبکه بندی سطح به روش Tri-Pave…….. 39

5- 3-2 شبکه بندی حجم با استفاده از الگوریتم TGrid  40

5- 4  هندسه و شبکه بندی خودروی سمند……… 40

فصل ششم: نتایج

6- 1  مقدمه…………………………… 46

6- 2  ابعاد خودروی سمند، تونل باد و شرایط ورودی 47

6- 3  توزیع ضریب فشار در سطح خارجی خودرو…. 47

6- 4  توزیع فشار در حالت پنجره بسته……… 50

6- 5 توزیع فشار در حالت پنجره باز……….. 51

6- 6 توزیع سرعت  ……………………… 54

6- 7  مقایسه پسا در حالات مختلف………….. 58

6- 8  بررسی همگرایی……………………. 62

6- 9 بررسی وابستگی حل به شبکه…………… 62

6- 10 مقایسه مدلهای مختلف اغتشاش………… 63

6-11 نتیجه گیری و پیشنهاد………………. 65

 

مراجع  ………………………………… 66

پیوست: مجموعه توتال استیشن

اصول کلی فاصله یابی با دستگاههای الکترونیکی EDM))   68

فاصله یاب های الکترواپتیکی……………… 69

خطاهای فاصله یابی با دستگاههای الکترونیکی… 70

تاکئومترهای الکترونیکی…………………. 71

مجموعه های توتال استیشن………………… 72

 


فهرست اشکال

 عنوان                                                                                                                                                 صفحه

شکل 1-1   اتومبیل در شرایط محیط واقعی…….. 2

شکل 1-2   مباحث اصلی در آیرودینامیک خودرو…. 2

شکل 1-3   تأثیر باز بودن پنجره و روشن بودن کولر در  مصرف سوخت 3

شکل 1-4   میدان جریان در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale……………………………………… 4

شکل 1-5   تأثیر کاهش ضریب پسا بر مصرف سوخت… 5

شکل 1-6   سمت راست:طراحی  کلمپرر و تکامل تدریجی آن، سمت چپ: برخی طراحی های اولیه اتومبیل…………………. 6

شکل 2-1   توزیع فشار بر روی سطح یک خودرو…. 12

شکل 2-2   توزیع ضریب فشار بر روی سطح یک خودرو 13

شکل 2-3   دو گردابه ایجاد شده در پشت خودرو.. 14

شکل 3-1   صفحات تقارن در یک کانال سه بعدی… 20

شکل 3-2   شرایط مرزی معین شده در دیوار…… 21

شکل 4-1   حجم کنترلی که برای مجزا سازی معادله انتقال استفاده می­شود………………………………… 25

شکل 4-2   حجم کنترلی یک بعدی……………. 28

شکل 5-1   سلولهای دو بعدی………………. 39

شکل 5-2   المانهای سه بعدی……………… 39

شکل 5-3  مثالی از شبکه‎بندی سطح به روش Tri-pave 39

شکل 5-4   مثالی از شبکه‎بندی حجم با استفاده از الگوریتم  TGrid  40

شکل 5-5   طرح سمند در حالت دو پنجره باز….. 41

شکل 5-6  طرح سمند در حالت چهار پنجره باز…. 41

شکل 5-7   طرح داخل سمند (برش در صفحه تقارن). 42

شکل 5-8   ناحیه ورودی و خروجی تونل باد…… 42

شکل 5-9   شبکه‎بندی سطوح………………… 43

شکل 5-10   شبکه‎بندی سطوح در نمای نزدیک…… 43

شکل 5-11 شبکه‎بندی حجم از نمای جانبی……… 44

شکل 5-12  شبکه‎بندی حجم از نمای بالا………. 44

شکل 5-13  شبکه بندی حجم از نمای روبرو……. 45

شکل 5-14  نمایی از میدان حل حول اتوبوس، مدل شده توسط آقای Kale و همکاران………………………………. 45

شکل 6-1   نمودارهای توزیع ضریب فشار بر روی سطح بالایی خودرو سمند در کل عرض خودرو (a) و خط مرکزی(b)………… 48

شکل 6-2   نمودار توزیع ضریب فشار بر روی سطح بالایی خودرو پژو 405…………………………………….. 49

شکل 6-3   نمودار توزیع ضریب فشار بر روی سطح بالایی خودروپراید 49

شکل 6-4   نمودار توزیع ضریب فشار بر روی سطح بالایی خودرو فورد 49

شکل 6-5  توزیع فشار نسبی برروی بدنه خودرو سمند(pa)   50

شکل 6-6   توزیع فشار بر روی بدنه خودرو سمند در نماهای مختلف(pa)…………………………………….. 51

شکل 6-7   توزیع فشار در اطراف  خودرو سمند از نمای بالا    51

شکل 6-8   توزیع فشار نسبی در حالت دو پنجره جلو باز(pa)   52

شکل 6-9   توزیع فشار نسبی در حالت دو پنجره عقب باز(pa)   53

شکل 6-10 توزیع فشار نسبی در حالت چهار پنجره باز(pa)  54

شکل 6-11   توزیع سرعت در اطراف خودروی سمند در حالت پنجره بسته(سرعت هوا=m/s 40)…………………… 55

شکل 6-12   بردارهای سرعت در حالت چهار پنجره باز از نمای جانبی و رو به رو……………………………… 56

شکل 6-13   سرعت در دو مقطع عرضی در حالت دو پنجره جلو باز 56

شکل 6-14  سرعت در دو مقطع عرضی در حالت دو پنجره عقب باز  57

شکل 6-15  بردارهای سرعت در اتوبوس مدل شده توسط Kale. 57


فهرست نمودارها

 عنوان                                                                                                                 صفحه

 

نمودار 4-1 تغییرات در محدوده  تا….. 27

نمودار 6-1 نیروی پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 40   58

نمودار 6-2 نیروی پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 30   59

نمودار 6-3 نیروی پسا در چهار حالت موجود در سرعت m/s 15    59

نمودار 6-4 ضریب پسا خودرو  در حالتهای مختلف   60

نمودار 6-5 رابطه باز بودن پنجره و روشن بودن کولر با مصرف سوخت  …………………………………….. 60

نمودار 6-6 رابطه باز بودن پنجره و روشن بودن کولر با توان موتور  …………………………………….. 61

نمودار 6-7 افزایش نیروی پسا در نتیجه افزایش سرعت     61

نمودار 6-8 تاریخچه همگرایی حل…………… 62

نمودار 6-9 بررسی حل با استفاده از چندین شبکه در حالت چهار پنجره باز………………………………….. 63

نمودار 6-10 مقایسه مدلهای مختلف اغتشاش …… 64

         فصل اوّل:

               مقدمه

1-1- آیرودینامیک خودرو

آیرودینامیک علم بررسی حرکت یک جسم در هوا می­باشد و در مورد چگونگی شکل ظاهری یک جسم و تأثیرات متقابل این شکل در هنگام حرکت با سرعت بالا در فضای تشکیل شده از هوا بحث می­کند. آیرودینامیک از دیرباز و بسیار قبل از بوجود آمدن اتومبیل در شاخه مکانیک و ابتدا در مورد قطارهای بخار با سرعت بالا (بالای kmph160) مطرح شد. بسیاری از قطارهای تندرو بخار در زمان خود از فرم­بندی آیرودینامیکی برخوردار بودند و خواسته و ناخواسته مهندسین هنگام ساخت وسیله­ای نقلیه با سرعت بالا با مشکلات آیرودینامیکی مواجه می­شدند و جهت حل مسأله مجبور به ارائه راه ­حل بودند. بعدها با اختراع هواپیما آیرودینامیک به شکل جدی­تری مطرح شد و با توجه به اینکه هواپیماها نیاز به سرعت بالایی دارند مسائل آیرودینامیکی بیشتر مورد بررسی قرار گرفت که موجب پیشرفتهای بسیاری در زمینه آیرودینامیک هم شد. در مورد اتومبیل، بدلیل سرعت پایین خودروهای اوّلیه تا سالها آیرودینامیک و مسائل حاصل از آن به صورت جدی در هنگام طراحی مطرح نمی­شد. بعضاً در گونه­ای از خودروها به آیرودینامیک پرداخته می­شد که یا به صورت اجمالی و صرفاً به منظور ایجاد شکل ظاهری جذابتر بود و یا برای کاهش جزئی در مصرف سوخت و یا در مورد خودروهای مسابقه­ای با سرعت بالا بود. در هنگام طراحی خودروهای تولید انبوه و روزمره آیرودینامیک به صورت کاربردی و مؤثر تا اواسط دهۀ پنجاه مطرح نبود. بطور کلّی توسعه آیرودینامیک خودرو در چهار فاز انجام می­شود: در ابتدا یک مدل ساخته می­شود، ممکن است این مدل در اندازه کوچک یا واقعی باشد. سپس بوسیله نمونه­ای که آماده حرکت باشد ادامه می­یابد و با خودرو پیش­تولید و نمونه واقعی قبل از ورود به تولید انبوه انجام می­شود و در آخر بوسیله نمونه­هایی که از خط تولید گرفته می­شود به پایان می­رسد.  شکل 1-1 کلیه متغیرهایی که روی جریان اطراف اتومبیل و بار حرارتی اثر می­گذارند را نشان می­دهد. سرعت خودرو، باران، وزش باد، اثرات خورشید، ناهمواری­های جاده از قبیل خیسی و سنگریزه و شیب جاده از این موارد می­باشد.

شکل1-1- اتومبیل در شرایط محیط واقعی

در آیرودینامیک خودروها چهار موضوع اصلی بررسی می­شوند که در شکل 1-2 نشان داده شده است

 

شکل1-2- مباحث اصلی در آیرودینامیک خودرو

 

  • اندازه گیری نیروها و ممانها مربوط به پایداری خودرو
  • جزئیات میدان جریان
  • اثرات حرارتی و تهویه خودرو
  • خنک‎سازی موتور خودرو ( جریان جلوی خودرو)

1-2- تأثیر باز بودن پنجره بر نیروی پسا

در حالت کلّی باز کردن پنجره اتومبیل جهت تهویه هوای داخل اتومبیل صورت می­گیرد. در سرعتهای پایین، باز کردن پنجره برای خنک شدن داخل اتومبیل هزینه کمتری نسبت به روشن کردن کولر داشته ولی با افزایش سرعت اختلاف مصرف سوخت در حالت کولر روشن و پنجره پایین در حدود پنج الی ده درصد می­باشد که این امر بخاطر افزایش نیروی پسا ناشی از باز بودن پنجره می­باشد. از آنجا که این اختلاف ناچیز بوده و کولر سبب تهویه مطبوع بهتری می­شود بهتر است در سرعتهای نسبتاً بالا (سرعت در بزرگراه­ها) پنجره­ها بسته شده و از کولر استفاده شود. شکل زیر تأثیر باز بودن پنجره و روشن بودن کولر را در مصرف سوخت نمایش می­دهد[1].

 

 

شکل1-3- تأثیر باز بودن پنجره و روشن بودن کولر در  مصرف سوخت

اغلب در اتوبوسهای داخل شهری بخاطر پایین نگه داشتن هزینه مسافران از سیستمهای تهویه مطبوع استفاده نمی­شود. این اتوبوسها اکثراً با سرعتهای پایین حرکت کرده و در روزهای گرم با باز کردن پنجره­ها تهویه هوا در آنها صورت می­گیرد. طراحی این اتوبوسها باید به گونه­ای باشد که کمترین پسا و بهترین گردش هوا را در حالت پنجره باز دارا باشد. شکل زیر میدان جریان را در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale نشان می­دهد[2].

 

شکل   1-4 – میدان جریان در داخل و اطراف اتوبوس مدل شده توسط Kale

در شکل فوق بردارهای سرعت در داخل کابین و اطراف آن نمایش داده شده است. وجود گردابه­ها در قسمت عقب خودرو و باز بودن پنجره­ها باعث به­وجود آمدن نیروی پسا می­گردد.

 

 

1-3- کاهش ضریب پسا و تقلیل مصرف سوخت

در سرعت یکسان هر چه نیروی مقاوم در برابر حرکت ماشین (پسا) کاهش یابد مصرف سوخت کمتر خواهد شد. تأثیر کاهش نیروی پسا بر مصرف سوخت در شرایط رانندگی واقعی در شکل 1-5 نشان داده شده است. صرفه­جویی در مصرف سوخت بر اساس کاهش پسا در شرایط عملکرد واقعی مانند بزرگراه­ها یا مسیری بسیار مشکل می­باشد که با رانندگی در حالت ایده­ال با سرعت ثابت و مسیری ساده تفاوت دارد[3].

شکل 1- 5 تأثیر کاهش ضریب پسا بر مصرف سوخت

 1-4- دینامیک سیالات محاسباتی در صنعت خودروسازی

دینامیک سیالات محاسباتی مسیر طولانی را برای کاربردی شدن در طراحی صنایع خودروسازی پشت سر گذاشته است. می­توان این امر را مرهون پیشرفت پیوسته در سخت­افزار، نرم­افزار و  روش­های عددی برای حل معادلات حاکم بر جریان سیال دانست. صنایع خودروسازی از این جهت به CFD علاقمند شده که توان طراحی آنها را بالا برده و هزینه­های آزمون را کاهش داده است. کاربردهای CFD در این صنعت متنوع بوده و می­تواند محدوده وسیعی از آیرودینامیک خارجی تا خنک­کاری ترمزهای دیسکی را در برگیرد. فیزیک جریان نیز محدوده گسترده­ای از رژیم­های جریان نظیر؛ تراکم­پذیر، تراکم­ناپذیر، آرام، مغشوش، ناپایدار، پایدار و… را در بر می­گیرد[4].

اگرچه بیشتر جریانهایی که با آنها روبرو هستیم طبیعت غیردائمی دارند با این حال   می توان آنها را با تقریب خوبی به صورت دائمی در نظر گرفت. چالش امروز CFD توانایی شبیه­سازی دقیق پدیده­های پیچیده ترموسیالاتی وگرفتن نتایج سریع می­باشد. استفاده صحیح از CFD می­تواند کمک شایانی به کاهش ساخت نمونه اولیه و به تبع آن کاهش هزینه­های تولید نماید.

تعداد صفحه :73

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید