فصل اول. 5

نیاز به گذر گاه باریک.. 5

1-1 نیازمندی به گذرگاه های باریکتر برای عبور جریان. 6

1-2 دسته بندی کانال ها 8

1-3 فرضیات اولیه در انتقال حرارت و افت فشاردر میکرو کانال ها 9

فصل دوم. 14

جریان سیال در میکرو کانال. 14

2-1 پیشگفتار 15

2-2 قطر هیدرولیکی.. 16

2-3 طول توسعه یافتگی جریان. 17

2-4 حالت های انتقال حرارت.. 18

2-5 فرضیه پیوستگی.. 19

2-6 اصول ترمودینامیک.. 21

2-7 قوانین کلی.. 22

2-8 قوانین خاص… 23

2-9 ساختار جریان. 24

2-10 طول ورودی حرارتی.. 25

فصل سوم. 27

تشریح و حل پروژه 27

3-1پیش گفتار 28

3-2 گسسته سازی معادلات مومنتم. 30

3-3 گسسته سازی معادله پیوستگی.. 37

3-4 شرایط مرزی.. 39

3-4-1 اعمال شرط مرزی slip : 40

3-4-2 شرط های مرزی برای .. 42

3-4-3 شرط های مرزی برای . 43

3-4-4 شرط های مرزی برای .. 44

3-5 اعمال شرط های مرزی در معادلات مومنتم. 45

3-6 گسسته سازی معادله انرژی.. 46

3-6-1 نحوه اعمال شرط مرزی پرش دما بر روی دیواره ها 60

3-6-2 شرایط مرزی برای دما 61

3-7 الگوریتم حل. 63

3-7-1مراحل SIMPLER. 63

3-8 شکل کلی حل معادلات  به روش TDMA. 66

فصل چهارم. 68

نتایج و پیشنهادات.. 68

4-1 بررسی صحت حل عددی: 69

4-2 نتایج و توضیحات: 69

4-3 پیشنهادات.. 80

ضمائم. 81

اعمال شرط های مرزی در معادلات مومنتم .. 82

اعمال شرط های مرزی در معادلات مومنتم . 89

اعمال شرط های مرزی در معادلات مومنتم .. 98

اعمال شرط های مرزی در معادلات .. 105

اعمال شرایط مرزی بر ضرایب معادله انرژی.. 111

منابع. 120

 

 

فهرست اشکال

 

شکل 1- 1 گستره ای از قطر میکرو کانال هایی که دارای کاربردهای مختلف می باشند. 7

جدول 1- 1 ابعاد کانال برای انواع جریان گازی در فشار اتمسفر. 9

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 

شکل 1- 3 اثر قطر هیدرولیکی بر انتقال حرارت در میکرو کانال ها [3] 10

شکل 2- 1 پارامتر طول ورودی جریان K برای جریان لایه ای در ورودی مجرا 18

شکل 2- 2 جریان در حال توسعه هیدرودینامیکی و حرارتی.. 26

جدول 4- 1 بررسی صحت جواب ها با مراجع [24و25] 69

شکل 4- 1 تغییرات عدد ناسلت برای عدد های نادسن مختلف در .. 71

شکل 4- 2 تغییرات عدد ناسلت برای عدد های نادسن مختلف در  و نسبت طول به عرض 2. 72

شکل 4- 3 تغییرات عدد ناسلت برای عدد های نادسن مختلف در  و نسبت طول به عرض 5. 73

شکل 4- 4 تغییرات عدد ناسلت در طول کانال در  برای دو صفحه موازی.. 74

شکل 4- 5 تغییرات  برای عدد های نادسن و برینکمن مختلف در  و نسبت طول به عرض 1. 75

شکل 4- 6 تغییرات  برای عدد های نادسن و برینکمن مختلف در  و نسبت طول به عرض 1. 76

شکل 4- 7 تغییرات  برای عدد های نادسن و برینکمن مختلف در  و نسبت طول به عرض 1. 77

شکل 4- 8 تغییرات  برای عدد های نادسن و برینکمن مختلف در  و نسبت طول به عرض 1. 78

 

فصل اول

نیاز به گذر گاه باریک

 

 

1-1 نیازمندی به گذرگاه های باریکتر برای عبور جریان

 

جریان سیال داخل کانال ها در بسیاری از سیستم های طبیعی و سیستم های ساخته شده توسط بشر دیده می شود. انتقال جرم و حرارت توسط دیواره کانال در سیستم های بیولوژیکی مانند مغز، ریه، کلیه، روده و غیره همچون بسیاری از سیستم های ساخته شده توسط بشر مانند مبدل های حرارتی، راکتورهای هسته ای، واحدهای تقطیر، واحدهای جداسازی هوا و نظیر آنها انجام می شود. به طور کلی فرایندهای انتقال توسط دیواره کانال ها انجام می شود، مادامی که که جریان در درون کانال در حال عبور است.

کانال دو وظیفه اساسی دارد که باید در طول عملکرد خود به انجام برساند:

1. سیال را به برخورد موثر با دیواره های کانال وادار نماید.
2. به منظور اینکه فرایند انتقال به خوبی انجام پذیرد کانال باید همواره سیال جدید را به سمت دیواره فرستاده و سیالی را که در نزدیک دیواره است و وظیفه فرایند انتقال خود را انجام داده از دیدار دور نماید تا سیال جدید در مجاورت دیواره جایگزین آن شود.

نرخ فرایند انتقال به مساحت سطح تماس با سیال بستگی دارد که این خود برای کانال با سطح مقطع دایره ای به قطر کانال،  بستگی داشته همچنان که نرخ جریان به مساحت سطح مقطع کانال بستگی دارد، که سطح مقطع نیز به طور خطی با  متناسب است. بنابراین نسبت مساحت سطح داخلی کانال به حجم با قطر کانال نسبت عکس خواهد داشت، پر واضح است که با کاهش قطر نسبت مساحت سطح داخلی کانال به حجم افزایش خواهد داشت.

در بدن انسان دو فرایند بسیار موثر انتقال حرارت و جرم در ریه و کلیه اتفاق می افتد، جایی که قطر کانال ها یا به عبارتی دیگر مجراهای باریک چیزی در حدود چهار میکرومتر می باشد.

گستره ای از میکرو کانال ها با ابعاد مختلف با ذکر نوع سیستمی که میکرو کانال در آنها به کار رفته است، در شکل (1-1) آورده شده است[1].

 

شکل 1- 1 گستره ای از قطر میکرو کانال هایی که دارای کاربردهای مختلف می باشند

 

1. تغییر در فرایندهای اساسی مانند انحراف از فرضیه محیط پیوسته برای جریان گاز، یا اثر گذاری مضاعف بعضی از نیروها مانند نیروهای الکتروسینتیکی و مانند آن.
2. عدم قطعیت در کاربرد عوامل اساسی که به روش های آزمایشگاهی در مسائل با مقیاس بالاتر به دست آمده است مانند ضرایب افت، ورودی و خروجی، جریان سیال داخل لوله ها.

3- عدم قطعیت در اندازه گیری های مقیاس میکرو مانند ابعاد هندسی و پارامترهای مسئله.

 

1-2 دسته بندی کانال ها

 

:

۱-۱. بیان مساله

افراد سالمند بطور فزاینده ای در معرض بیماریهای مختلف قرار دارند زیرا تغییرات فیزیولوژیکی که در طی فرایند سالمندی رخ می دهد مثل تغییرات مشخص در سیستم های مختلف بدن(قلبی عروقی،عضلانی اسکلتی، گوارشی،تنفسی و…)عملکرد طبیعی بدن راضعیف می سازد(۵)و توانایی سالمندرا در مراقبت از خود کاهش میدهد که این امر احتمال افزایش ابتلا به بیماری ها ومرگ ومیر رادر سالمندی به همراه دارد(۶). بعد از سن میانسالی هر ساله بطور میانگین5/1درصد از کارائی عملکرد جسمی وذهنی افراد کاسته میشود.به این ترتیب وقتی فرد به سن 70سالگی می رسد26درصد از توانایی های خود را از دست میدهد.و اکثر مردم با رسیدن به کهنسالی با

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 ناتواناییهاو بیماریهای متعددی روبرو میشوند.یکی از این بیماری های شایع استئوآرتریت است که عملکرد سالمندان را متاثر میکند(۷).

سن قوی ترین عامل خطرساز برای این بیماری است.از عوامل خطرساز دیگر این بیماری می توان به چاقی، نوع شغل، بیماریهای متابولیک و تروما اشاره کرد.این بیماری موجب اختلال در قدم زدن ، بالارفتن از پله و تحمل وزن می شود که به نوبه خود سبب محدودیت حرکتی به ویژه در افراد سالمند می گردد(۲۰ ). در امریکا حدود یکصد هزار نفر به علت استئوآرتریت زانو یا ران بدون کمک قادر به رفت و آمد بین رختخواب و دستشویی نیستند. هیچ دارویی یافت نشده است که باعث جلوگیری، تاخیر بیماری و برگشت تغییرات پاتولوژیک ناشی از استئوآرتریت در انسان شود .با این حال استئوآرتریت که شایع ترین وضعیت محدودکننده فعالیت در بین افراد مسن است، نسبت به تعدادی از بیماری ها که جدی تر تلقی می شوند مانند سرطان یا سکته مغزی، می توان آن را مسئول موارد بیشتری از ناتوانی کامل در افراد مسن در نظر گرفت(۲۱). مطالعات گذشته نشان داده است که دردهای  فیزیکی مانع اصلی برای فعالیت فیزیکی در سالمندان است . در دوره  سالمندی این سوء برداشت وجود دارد که استئوآرتریت یک پیامد طبیعی پروسه افزایش سن است ولی  مطالعات نشان می دهد که اگرچه افزایش سن یک عامل خطر قوی برای بیماری استئوآرتریت است ولی باعث ایجاد استئوآرتریت نمی شود و همه سالمندان به آن مبتلا نیستند (۲۲-۲۱).

[1] -Arthritis

[2] – Osteoarthritis

[3]–  NSAIDS

و اهداف

تراکم خاك به فرایندی گفته میشود که سبب افزایش چگالی ظاهری خاك شده و موجب کاهش حجم و پیوستگی منافذ، کاهش نفوذپذیری آبیو هوایی خاك، افزایش مقاومت مکانیکی خاك و تغییر در پیکره 1 خاك میشود. تراکم خاك میتواند در اثر: 1( ویژگیهای ذاتی مربوط به پیدایش و تکامل خاك، 1( انقباض طبیعی در اثر خشکشدن، 9( آبیاری سطحی که موجب بازشدن کلوخه ها و خاكدانه های ناپایدار خاك شده و موقعیت ذرات را نسبت به یکدیگر تغییر میدهد، 4( تحکیم بخشی موضعی و تراکم طبیعی و مجدد خاك در

طول فصل زراعی و 2( عبور تراکتور و سایر ماشینهای کشاورزی روی و یا در خاك به ویژه در حالتی که مقاومت مکانیکی خاك به علت زیادبودن مقدار رطوبت خاك کم بوده و امکان صدمه به ساختمان خاك .] وجود دارد، ایجاد شود ]. وقتی خاك متراکم میشود، تغییراتی در ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی خاك، مثل ساختمان، حجم، اندازه و پیوستگی منافذ و قوام خاك )چسبندگی و دگر چسبی( به وجود میآید که نقش مهمی را در توسعه و رشد ریشه گیاهان بازی میکنند. تراکم خاك باعث تخریب ساختمان خاك، کاهش نفوذ پذیری آب.[ و هوا و بالاخره کاهش عملکرد زراعی میگردد.

 تراکم خاك ایجاد شده در لایه های زیرین را میتوان با عملیات زیرشکنزنی 1 اصلاح کرد [ 49 ].شکافتن خاك متراکم شده توسط یک عمیقکار مرسوم )زیرشکن( در عمق مورد نظر، نیازمند نیروی کششی بالا وهمچنین باعث افزایش مصرف سوخت، افزایش استهلاك ابزار خاكورز وتولید کلوخه های بزرگ می شود[ 12 ]. عمق بحرانی، به عمقی اطلاق میگردد که در آن ذرات خاك بهجای حرکت به بالا و کاهش در چگالی ظاهری خاك، تمایل به حرکت به سمت جلو و کنارهها داشته و در نتیجه افزایش در حجم به هم خوردگی در خاك مشاهده نشود. در صورتیکه ابزار خاكورز عمقی )زیرشکن( زیر عمق بحرانی کار کند، .[ مقدار حجم بههم خوردگی آن ناچیز و عملیات خاكورزی عمیق ناموثر میشود [ 21.

ازجمله روش های استفاده شده برای کاهش مقاومت ویژه ابزار خاكورز عمیقکار وکاهش اندازه کلوخه های ایجاد شده، افزودن باله ها به ابزار عمیقکار و استفاده از ابزار خاكورز در عمق کمتر و در جلوی ابزار عمیقکار میباشد. گادوین واسپور ) 1311 ( گزارش نمودند که اضافه کردن باله 1 به ابزار عمیقکارواستفادهازابزارسطحیکار 9 در جلوی ابزار خاكورزعمیقکار )زیرشکن( می  تواند منجر به افزایش حجم به همخوردگی و آرایش موثرتر قطعات خاك در عمق، کاهش مقاومت ویژه و افزایش.[ عمق بحرانیابزار عمیقکار گردد[ 11.

گادوین واسپور ( 1311 )گزارش کردند که در دو سطحکار با آرایش زیگزاگ، عمق بهینه برای ابزارهای جلویی، برابر 2

1 برابر عمق ابزار عقبی و / 3⁄ عمق ابزار عقبی، فاصلهی عرضی بهینه برای دو سطحیکار ، 2

1 برابر عمق ابزار عقبی / فاصلهی طولی بهینه، بین ابزار جلویی و عقبی، بزرگتر یا مساوی 2

میباشد[ 11 ].گادوین و اسپور ) 1384 (، گزارش کردند که هنگامی که یک سطحیکار به صورت همراستا در جلوی یک عمیقکار استفاده شود، مقاومت کششی مورد نیاز افزایش مییابد و این افزایش در مقاومت کششی زمانی ماکزیمم میشود که عمق ابزار سطحیکار، نصف عمق ابزار عمیقکار باشد [ 19 ].در به کارگیری ابزار های چند

خرید اینترنتی فایل متن کامل :

 

 

 سطحکار، حمزه و همکاران ) 1111 ( گزارش نمودند که متصل کردن بیش از یک ابزار سطحیکار در جلوی ابزار اصلی به صورت همراستا تاثیر معنیداری در کاهش نیروی کشش نداشت [ 12 ].در تعیین عمق مطلوب ابزار سطحیکار که در جلوی عمیقکار )که در آن نسبت خاك به همخورده به نیروی لازم بیشترین مقدار باشد( در یک آرایش دو سطحکار همراستا کار میکند، کاسیسیرا و همکاران ) 1116 ( گزارش دادند.

که برای بهینه کردن انرژی مورد نیاز،مطلوبترین عمق برای ابزار جلویی )سطحیکار(، زمانی به دست میآید .[ که عمقی برابر با 81 % عمق ابزار عقبی)عمیقکار( داشته باشد. 11 و 91 ، حمزهوهمکاران ) 1111 (،عملکردابزار دو و سه سطحکار را با ابزاریک سطحکاردربازه عمقهای

سانتیمتری در یک خاك رسی مقایسه نمودند. آنها نتیجه گرفتند که سه سطح کار، علاوه بر کاهش مقاومت کششی، کلوخه های بسیار کوچکتر ایجاد و امکان خاك ورزید ربازهرطوبتیبیش تر راممکن میسازند. آنها موثرترین پیکربندی را دو سطحکار پیشنهاد کردندکه در آن ابزار سطحی کار در عمقی حدود عمق ابزار عمیقکار قرار داشته باشد.

پژوهش در خصوص استفاده از چندسطحکارها به منظورخاكورزی عمیقدر دنیا و به ویژه ایران نادر است، لذا در این پژوهش سعی شد عملکرد یک زیرشکن باله دار )یک سطحکار( با دو سطحکار و سه سطحکار از منظر مقاومت ویژه و درجه خردشدگی خاك با هم مقایسه شود.

2-1- اهداف

اهداف از انجام این پژوهش عبارت بودند از:) 1( مقایسه پارامترهای عملکردی )مقاومت کششی، سطح مقطع خاك به همخورده، مقاومت ویژه، سطح مقطع بالاآمدگی خاك، قطر متوسط وزنی کلوخه ای و درصد کاهش چگالی ظاهری خاك پس از عملیات خاكورزی( یک عمیقکار سه سطحکار در دو آرایش همراستا و زیگزاگ با یک عمیقکار یک و دو سطحکاردر عملیات خاكورزی عمیق. و) 1( مقایسه پارامترهای عملکردی دو سطحکار با دو آرایش همراستا و زیگزاگ با تک سطحکار در عملیات خاكورزی سطحی.

فصل دوم: بررسی منابع

1-2- روش های خاکورزی

خاكورزی از جمله عوامل مدیریتی مهمی است که میتواند موجب تخریب یا بهبود ساختمان خاك شود. روش معمول خاكورزی با حداکثر به همخوردگی خاك با بهره گرفتن از ادوات خاكورز نظیر گاوآهن .] برگرداندار و دیسک، طی چند مرحله موجب به همخوردن ساختمان طبیعی خاك سطحی میگردد ] گاوآهن برگرداندار معمولا برای مدفون کردن بقایا، علفهای هرز، کودهای دامی و بهبود شرایط فیزیکی

خاك استفاده میشود ] 94 [. استفاده از گاوآهن برگرداندار برای عملیات خاكورزی، نیاز به زمان و انرژی 1311 ، تحول چشمگیری در مفهوم نیاز به خاكورزی برای تولید محصولات – زیاد دارد. در دهه های 1381 زراعی به وجود آمد. به همین لحاظ سامانه های خاكورزی حفاظتی از جمله کمخاكورزی، بدون خاكورزی و ورزکاشت مورد توجه قرار گرفت ] 92 [. لال و همکاران ) 1334 ( تغییرات زیادی در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک خاك، پس از 18 سال اعمال روش بیخاكورزی از جمله بهبود در وضعیت دانهبندی، موادآلی و نفوذ آب در خاك گزارش کردند] 99 [. مالی و اوسولیوان ) 1331 ( دریافتند که پس از 2 سال اعمال تیمار بیخاكورزی مقاومت به نفوذ در خاك سطحی نسبت به تیمار با خاكورزی مرسوم افزایش) پیدا کرد ولی تاثیر زیادی بر عمقهای پایینتر خاك نگذاشت ] 94 [. بررسیهای یالسین و همکاران ) 1112 8 لیتر در هکتار و / نشان داد کشت مستقیم بهترین نتیجه را از نظر مصرف سوخت و راندمان خاكورزی با 31/12 هکتار در ساعت در مقایسه با خاكورزی مرسوم و حداقل خاكورزی بدست میدهد؛ اگر چه خاكورزی مرسوم بستر بذر خوب، بدون علف هرز و عملکرد خوب را تهیه میکند اما کشت مستقیم تقریبا 6 برابر مصرف سوخت و 4 برابر زمان عملیات را کاهش داد ] 21 [. چهار روش تهیه بستر بذر و کاشت گندم آبی توسط همت ) 1912 ( در منطقه اصفهان انجام گردید. این روشها شامل دیسکزدن بعد از شخم و کاشت با خطیکار غلات، خاكورزی با خاكورز دوار )روتیواتور(، ورز-کاشت و بیخاكورزی بود. نتایج نشان داد که روش دیسک زدن، به طور معنیداری بیشترین درصد سبز نهایی و بیشترین شاخص سرعت سبزشدن را داشت و روش بیخاكورزی به طور معنیداری کمتر از روش دیسک زدن بود. روش ورز-کاشت به طور .] معنیداری دارای کمترین درصد سبز نهایی بذر و شاخص سرعت سبز شدن بود.