نام کاربري : کلمه عبور : عضو انجمن نيستيد ! همين حالا عضو شويد . | کلمه عبور خود را فراموش کرده ام !









تعداد ارسال ها: 561
نیروی هوافضای سپاه پاسداران

پاسخ : 3 RE سوال مهم در مورد موشک های بالستیک
سلام ضمن تشکر از بچه ها بابت همدردیشون :)) ... دم اقا علی و اقا وایپر گرم که جواب دادند و خیلی ( یعنی بسیار ) استفاده کردیم ( فدامدا ) ... بقیه بچه ها هم هرچی میدونند بگن .. کلاس درس نیست که بگیم اگه تیکه بپرونین یا اشتباه بگین سرزنش میشین ! از هر منظر ازادین ... اقا اصن بمن فهش بدین ( از این بدتر مگه داریم ؟ ! ) فقط تو مباحث شرکت کنین ...

اخوی وایپر و اخوی علی هردوتاشون صحیح گفتند و فقط یکم جزئیاتش مونده که انشالله باهم بررسی میکنیم ولی در طی دو پست جداگانه ...

در این پست قراره در مورد لایه ی مرزی یک رفع ابهام بکنیم و انشالله در پست بعدی سراغ جواب کامل سوال تاپیک میریم ...

به نام خداوند لوح و قلم شروع میکنیم در مورد دو نوع مختلف رفتار لایه ی مرزی صحبت و تبادل نظر کردن .....

پروفایل سرعت سیال در مواجهه با لایه ی مرزی در این دو صورت باهم متفاوته : 1- هنگام عبور سیال از یک صفحه ی تخت 2- هنگام عبور سیال در یک مسیر دورانی ( یا منحنی شکل )

نکته 1 : همونطور که میدونیم لایه ی مرزی به دو بخش اصلی لایه ی خطی و لایه ی آشفته ( تولید گردابه و جدایش جریان ) تقسیم بندی میشه و به نقطه ای که لایه ی مرزی از حالت خطی به حالت آشفته تغییر رفتار میده ، میگیم نقطه ی انتقال ....

نکته ی 2 : گرادیان فشار منفی ( گرادیان فشار مطلوب ) در لایه ی مرزی خطی اتفاق افتاده و گرادیان فشار معکوس ( گرادیان فشار نامطلوب ) در لایه ی مرزی آشفته رخ میده ....

ابتدا مسیر منحنی شکل رو باهم بررسی میکنیم ... وقتی یک جسم در حالت دوران قرار داره طبق قانون اول و دوم نیوتون ، دو نیروی مساوی و خلاف جهت بر جسم در حال دوران وارد شده و باعث پایداری حرکتی جسم میشه ... این دو نیروی مخالف ، نیروی مرکز گرا و گریز از مرکز نام دارند ..

قانون اول نیوتون : یک جسم ثابت ، ثابت میمونه و یک جسم در حال حرکت ( با سرعت ثابت و بدون تغییر جهت ) ، در حرکت باقی میمونه مگر اینکه نیرویی از خارج بر جسم وارد بشه ... پس طبق قانون اول نیوتون اگر جسمی داشته باشیم که در یک خط راست و با سرعت اولیه و ثابت در حال حرکت باشه ، اگر نیروی خارجی بر این جسم وارد نکنیم ، جسم مورد نظر حرکت خودش رو بدون توقف ادامه میده ...
قانون دوم نیوتون : اگر به یک جسم نیروی حرکتی وارد کنیم ، طبیعتا اون جسم در جهت اعمال نیرو شتاب میگیره و این شتاب رابطه ی مستقیم با میزان نیروی وارده و رابطه ی عکس با جرم جسم داره ...

خلاصش کنم ... اگر به خورشید و زمین نگاه کنیم میبینیم که زمین در یک مدار بیضوی شکل دائما به دور خورشید در حال گردشه ( دوران کردن ) بدون از اینکه به خورشید نزدیک و یا از خورشید دور بشه و یا حتی از مدار حرکتی خودش خارج بشه ! اما چرا ؟
وقتی زمین به دور خورشید میچرخه ، نیروی گرانش خورشید زمین رو به سمت خودش میکشونه ( زمین هم خورشید رو به سمت خودش میکشونه ) ، اگر ما خورشید رو مرکز دایره ای در نظر بگیریم که زمین دور تا دور این دایره در حال گردشه ، اونوقت بواسطه ی دوران کردن زمین به دور خورشید ، دو نیروی مرکز گرا ( به سمت مرکز دایره یا خورشید ) و گریز از مرکز ( عمود بر جهت حرکتی جسم ) بر زمین وارد شده چرا که اگر هریک از این دو نیرو حذف بشه ، زمین یا به طرف خورشید کشیده میشه و یا از مدار خودش خارج شده و سرگردان در عالم هستی قرار میگیره !!
پس تا اینجا متوجه شدیم که برای هر حرکت دورانی و یا حرکت در یک مسیر منحنی شکل ، دو نیروی خلاف جهت و مکمل همدیگه تحت عنوان نیروی مرکز گرا و گریز از مرکز وجود داره ...

یک مسیر دورانی کامل :



در شکل بالا جایی که نوشته شده ( Front Stagnation Point ) اون جا جاییه که هوا ابتداعا به گوی یا استوانه برخورد کرد و به نقطه ی ایستا رسیده یعنی سرعت صفر و فشار استاتیک ( نتیجتا فشار کل ) در بالاترین مقدار قرار داره و بواسطه ی صفر شدن سرعت هوا ، انرژی هوا کاملا از بین رفته ! برای حفظ انرژی و چابکی هوا باید دقیقا عکس نقطه ی ایستا رخ بده ! یعنی باید سرعت هوا زیاد ( فشار دینامیک بالا ) و فشار کم بشه تا از این طریق مجددا هوا انرژی خودش رو بازیابی کنه ... جایی که نوشته ( Edge of Boundary Layer not streamline ) اون جا نوشته شده که این خط مربوط به خطوط جریان نیست و محدوده ی ویسکوز لایه ی مرزی رو نشون میده ! یعنی از خط مشخص کننده ی لایه ی مرزی به داخل ، جزو محدوده ی لایه ی مرزی به حساب میره و باعث تغییرات متعددی در ویژگی های هوا میشه و ما بهش میگیم جریان پایین دستی یعنی جریانی که از داخل لایه ی مرزی عبور کرده و ویژگی ها تغییر میکنه و به جریان هوایی که به دور از تاثیر پذیری از لایه ی مرزی از اطراف جسم عبور میکنه ، میگیم جریان بالا دستی ... اگر جسم بالا رو مثل کره ی زمین در نظر بگیریم و به قطب شمال و جنوبش دقت کنیم میبینیم که از یه جایی به بعد ، جریان هوا نمیتونه مسیر مدور ( دایره ای شکل ) جسم رو دنبال کنه و دور تا دور جسم بچرخه ! لذا در قطبین هوا جدا میشه ( در جایی که نوشته شده Separation Point ) ... اگر دقت کنیم قبل از نقطه ی جدایش به انگلیسی نوشته شده : لایه ی مرزی همچنان باریک مانده و گرادیان فشار از نوع مطلوب ( منفی ) است !! و درست بعد از نقطه ی جدایش به انگلیسی نوشته شده : بواسطه ی گرادیان فشار معکوس ( نامطلوب ) ، سریعا بر ضخامت لایه ی مرزی افزوده شده و لایه ی مرزی از حالت خطی به آشفته تبدیل شده و نتیجتا به جدایش جریان و پیدایش ناحیه ی Wake یا همون گردابه در پشت جسم ختم شده است !
حرکت دورانی کامل ( دور زدن کامل به دور یک دایره ) بعنوان مثال برای یک اتومبیل صدق میکنه و نه برای هوا !!! لذا ما برای هوا ( بعنوان یک سیال ) تنها مسیر منحنی شکل رو داریم و باید طبق این مسیر منحنی شکل مشخص کنیم که کجاها سیال چسبیده به سطح ( لایه ی مرزی خطی ) و کجاها سیال از سطح جدا شده ( لایه ی مرزی آشفته ) ...

لذا حرکت واقعی یک سیال بدور استوانه رو در عکس زیر میتونیم مشاهده کنیم :



در واقع سطح منحنی شکل بالا ، همون قطبینی هستند که پیشتر بهش اشاره شد ! و نقطه ی S همون نقطه ی جدایش جریانه !!! اما نیروی مرکز گرا و گریز از مرکز چه ارتباطی با حرکت منحنی شکل هوا از روی یک سطح منحنی شکل دارند !
همونطور که قبلا گفتیم ، دو نیروی مرکز گرا و گریز از مرکز در تعامل و همکاری باهمدیگه باعث پایدار موندن حرکت شیء یا سیال به دور یک جسم مدور میشن و فقدان هر یک از این دو نیرو باعث جذب و یا دفع سیال یا شیء به ترتیب به طرف مرکز جسم و یا دور از جسم میشه ...
در شکل بالا تا نقطه ی P ، هوا مسیر منحنی شکل جسم رو طی میکنه فلذا دو نیروی مرکز گرا و گریز از مرکز باعث جسبیده موندن هوا به سطح جسم میشن ! در چنین شرایطی ، گرادیان فشار منفی رخ میده و اثر ویسکوزیته ( در نتیجه ی اصطکاک سطح و سیال ) رو روی سیال کاهش میده و باعث میشه که سرعت سیال در گذر از سطح جسم کمتر کاهش پیدا کنه و نتیجش میشه : سرعت زیاد = انرژی زیاد = فشار کم ! و نتیجه ی تمامی این موارد میشه : بسیار نازک باقی موندن ضخامت لایه ی مرزی و موندگاری بیشتر حالت خطی لایه ی مرزی و به تعویق افتادن افزایش ضخامت لایه ی مرزی و تبدیل این لایه از حالت خطی به اشفته ...
اما از نقطه ی S به بعد که همون نقطه ی جدایش هستش ، دیگه هوا نمیتونه طبق اثر کوندا مسیر منحنی شکل سطح رو دنبال کنه و طبیعتا با فاصله ی گرفتن هوا از سطح جسم ، دیگه نیروی مرکز گرایی از طرف مرکز جسم به هوا جهت کشش هوا به سمت خودش وارد نمیشه و تنها نیروی گریز از مرکزه که هوارو تحت تاثیر خودش قرار میده و باعث فاصله ی گرفتن بیش از پیش لایه های هوا از سطح جسم شده در چنین شرایطی ، گرادیان فشار معکوس رخ میده و این گرادیان دقیقا برعکس گرادیان فشار منفی ، باعث کاهش سرعت و افزایش فشار هوا شده و بر اثر ویسکوزیته افزوده میشه و نتیجتا سریعا بر ضخامت لایه ی مرزی افزوده و پدیده ی جدایش جریان تسریع پیدا میکنه ...

خلاصه ی تمامی موارد فوق در یک نگاه :

در یک مسیر منحنی شکل ، لایه ی مرزی به دو بخش عمده تقسیم میشه :

1- لایه ی مرزی خطی = ضخامت بسیار کم = لایه های هوا منظم و بدون از برخورد به همدیگه در مجاور هم در حال عبور از روی سطح هستند = گرادیان فشار منفی ( مطلوب ) = سرعت بالا = انرژی بالا = فشار کم = نازک باقی موندن ضخامت لایه ی مرزی و به تعویق افتادن افزایش ضخامت و تشکیل لایه ی مرزی اشفته در طول جسم ...

2- لایه ی مرزی آشفته : ضخامت زیاد = لایه های هوا بطور نا منظم و سرگردان ( :/ ) در حال دور دور کردن هستن :) = گرادیان فشار معکوس ( نامطلوب ) = سرعت کم = انرژی کم = فشار زیاد = افزایش ضخامت لایه ی مرزی و تسریع بخشیدن به فرآیند جدایش جریان در پشت جسم و پیدایش ناحیه ی Wake

بررسی عبور سیال از روی یک سطح مسطح : همه ی موارد فوق نقض شده و بر روی یک صفحه ی مسطح ، سرعت هوا در هر دو حالت خطی و اشفته کاهش ( به نسبت متفاوت ) و اثر ویسکوزیته اصلی ترین عامل در کاهش سرعت هوا و افزایش فشار به شمار میره و طبیعتا با افزایش طول سطح مسطح و افزایش تماس ( اصطکاک ) هوا با سطح ، بر ضخامت لایه ی مرزی افزوده شده ....

پی نوشت : وقتی لایه ی مرزی داشته باشیم ، دو نوع درگ خودش رو نمایان میکنه : 1- درگ ناشی از اصطکاک پوسته ای 2- درگ فشاری

1- بعلت تنش برشی کمی که در لایه ی مرزی خطی وجود داره ، درگ ناشی از اصطکاک پوسته ای کمه ولی نهایتا هنگام جدایش جریان در انتهای جسم باعث افزایش درگ فشاری میشه

2- درگ فشاری توسط جریان آشفته ( با لایه ی مرزی آشفته اشتباه گرفته نشه ) و بعلت به تعویق افتادن زمان جدایش جریان ، کاهش پیدا میکنه ولی باعث افزایش درگ ناشی از اصطکاک پوسته ای بواسطه ی تنش برشی بالاتر میشه .....

پی نوشت 2 : طبق موارد بالا باید متوجه شده باشیم که بالاخره هرکاری کنیم در اثر اصطکاک هوا با بدنه ، لایه ی مرزی تشکیل میشه و همینطور متوجه شدیم که لایه ی مرزی خطی بسیار بهتر از لایه ی مرزی آشفته هستش ولی باز هم هرکاری کنیم نمیتونیم لایه ی مرزی رو مثلا در طول بال یک هواپیما تماما خطی نگه داریم ! چون بالاخره در نقطه ای از بال ، لایه مرزی از حالت خطی به آشفته تغییر فاز میده ولی اگر بتونیم بر روی لبه ی حمله ی بال و تا نزدیکای مرکز لیفت بال ، جریان لایه ی مرزی رو بصورت آرام نگه داریم میشه نور علی نور ! لذا تغییرات بسیار بسیار جزئی که حتی اصلا به چشم هم نمیاد ، میتونه لایه ی مرزی رو بصورت خطی نگه داره ! یکی از این راه ها همطراز کردن پرچ های بال با سطح بال هستش یعنی وقتی روی بال دست میکشیم ، هیچ سطح برآمده ای ( سطح اضافه ) بواسطه ی پرچ ها روی بال احساس نکنیم و پرچ ها کاملا یکدست با بال نصب شده باشند :



در عکس بالا ، پرچ های زیادی مشخص هستند ولی پرچ هایی که توسط فلش علامت گذاری شدند ، کاملا هم سطح با بال هستند و لذا همین یک تغییر بسیار کوچیک میتونه به حفظ حالت خطی لایه ی مرزی کمک کنه ... از طرفی در لبه ی فرار بال نیازی به هم سطح کردن پرچ ها با بدنه ( بال ) نیست چون در انتهای بال مطمئنا لایه ی مرزی بواسطه ی اصطکاک زیاد به حالت آشفته تبدیل شده و هم سطح کردن پرچ ها با سطح بال تاثیری در بهبود لایه ی مرزی نداره فلذا در لبه ی فرار بال از پرچ های معمولی استفاده میکنند ...

در پست بعدی به سوال تاپیک پاسخ داده میشه ...

یا حیدر کرار ....
امضاي کاربر :
سه شنبه 21 شهریور 1396 - 22:41
نقل قول تشکر گزارش به مديريت ارسال پيام خصوصي
تشکر شده: 10 کاربر از rubik به خاطر اين مطلب مفيد تشکر کرده اند: espadan /asd /behrouz07 /viper-59 /alij /hk416 /behzad005 /mehdi /rahimiamin /payam72 /


انجمن نظامی آی آر ارتش



سايت نظامي آي آر ارتش در مرداد ماه سال 1391 تاسيس و براي بالابردن معلومات نظامي پارسي زبانان جهان راه اندازي شده است.اين سايت به هيچ ارگان دولتي و نظامي وابسته نيست و کاملا شخصي مي باشد.تمامي حقوق مطالب براي سايت آي آر ارتش محفوظ مي باشد.
ضمنا کپي برداري از مطالب انجمن و سايت با ذکر منبع باعث خوشنودي ماست.



ايميل پست الکترونيکي مديريت سايت : ir.artesh@yahoo.com