عنوان پایان‌نامه
بررسی عددی و آزمایشگاهی پارامترهای هندسی موثر بر کارکرد جریان سنج پروانه ای
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک - تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 929;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73701;کتابخانه پردیس البرز شماره ثبت: 929;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73701
- تاریخ دفاع
- ۱۴ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- محمدحسین خزاعی راوری
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش
- چکیده
- جریان‌سنج پروانه‌ای وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری دبی سیال عبوری در کانال‌های باز و بسته مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروزه این وسیله بیشتر برای اندازه‌گیری دبی نیروگاه‌های برق‌آبی کاربرد دارد. علی‌رغم اینکه این دستگاه حدود 90 سال پیش اختراع شده است هیچگونه اطلاعاتی درباره روش طراحی آن در تاریخچه وجود ندارد و طراحی آن بصورت انحصاری در اختیار چند شرکت محدود امریکایی و اروپایی قرار دارد. در این رساله یک مدل جدید برای طراحی جریان‌سنج پروانه‌ای ارائه شده است. سپس با استفاده از دو روش مومنتوم و تئوری ایرفویل، سعی شده است تا دو رابطه تئوری برای گشتاور محرک وارد بر پره‌های این جریان‌سنج استخراج شود. از آنجا که در حالت پایا، این دو رابطه‌ی گشتاور باید جواب‌های یکسانی داشته باشند، با برابر قرار دادن آنها، اثر سه پارامتر هندسی (سالیدیتی، نسبت قطر هاب به قطر نوک پره و گام پره) بر عملکرد این وسیله بررسی شده است. در ادامه محدودیت‌های هندسی طراحی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و با توجه به این محدودیت‌ها جریان‌سنج‌ها به سه دسته‌ی با گام کم، با گام گذرا و با گام زیاد تقسیم‌بندی شده‌اند. برای هر یک از این گروه‌ها قیود لازم برای طراحی، در قالب نمودارهای طراحی بیان شده‌اند. سپس با استفاده از روش‌های حل عددی، اثر چهار پارامتر هندسی (طول پره، تعداد پره‌ها، نسبت قطر هاب به قطر نوک پره و گام پره) بر نمودارهای کالیبراسیون مدل ارائه شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. نمودارهای کالیبراسیون مورد بحث در این رساله عبارتند از: نمودار ?-V، نمودار K*-V، نمودار کسینوس و نمودار انحراف از کسینوس. جهت اعتبارسنجی نتایج ارائه شده در بخش‌های تئوری و محاسبات عددی، از مطالعه‌ی آزمایشگاهی چند جریان‌سنج پروانه‌ای کمک گرفته شده است. جریان‌سنج‌های مورد مطالعه شامل دو عدد جریان‌سنج ساخت شرکت آلمانی “NEYRPIC “DUMAS” و دو عدد جریان‌سنج طراحی و ساخته شده توسط مولفان این رساله می‌باشند. مولفان این رساله بر این باورند که نتایج و اطلاعات بیان شده در این رساله، منبع ارزشمندی برای طراحی جریان‌سنج‌های پروانه‌ای می‌باشد.
- Abstract
- For many decades, current-meters are used to measure flow velocity in open channels and also closed conduits. Nevertheless, there is not much information on basic equations of propellertype current-meter. In this thesis, a new model for designing of propeller-type current-meters is illustrated and by using momentum and airfoil theory approaches, the authors tried to find theoretical equations for driving torque exerted on blades. Then by equating two obtained equations, the influence of solidity, pitch value and hub to tip radius ratio on full fluid guidance is studied. It is seen that a current-meter, with certain values of pitch and hub to tip radii ratio, has full fluid guidance just at a unique point with a certain value of solidity. At the following, some geometrical criteria of current-meters are investigated. The current-meters are divided into three groups by considering their pitch value -low, high and transient pitch-, and, for each group, the condition under which all the design constrains are satisfied is investigated. In continue, numerical methods are used to understand the influence of some geometrical parameters of illustrated model on its calibration diagrams. The studied parameters are blade’s width, number of blades, hub-totip radius ratio and pitch value. The calibration diagrams are ?-V, K*-V, Cosine and deviation from cosine. To validate the results of theoretical and numerical investigations, some experiments are done on four different blades, two of NEYRPIC “DUMAS” and two constructed geometries of newly expressed model.
