پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت

word 1 MB 32350 106
1391 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک
قیمت قبل:۶۲,۹۰۰ تومان
قیمت با تخفیف: ۲۳,۶۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  •  

    پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی مکانیک
     گرایش تبدیل انرژی

    چکیده

     

     

    بیشتر اوقات اطلاعات اولیه و شرایط مرزی به طور دقیق مشخص نیستند و باعث به وجود آمدن خطاهایی در خروجی مسئله می‌شوند.

    این مقادیر اولیه می‌توانند از طریق آزمایش و روش‌های آماری بدست آیند مطالعه تک تک  افراد جامعه به علت هزینه زیاد ، کمی وقت و یا نداشتن امکانات کافی اغلب مقدور نیست بنابراین نمونه ای از جامعه را انتخاب و نتیجه حاصل از مطالعه را به تمام جامعه تعمیم می‌دهیم.

    با آماری بودن اطلاعات نتایج گرفته شده نیز دارای درصدی اشتباهی می‌باشد که مقادیر آن‌ها با توجه به اطلاعات آماری داده‌ها مشخص می‌گردند.

     در این پایان نامه اثر آماری بودن اطلاعات ورودی به نتایج بدست آمده با بکار گرفتن روش المان محدود مورد مطالعه قرار می‌گیرد.

    این روش در تمامی شاخه های علم کاربرد داشته ولی ما این روش را در انتقال حرارت مورد مطالعه قرار می‌دهیم.

    در انتقال حرارت دوبعدی دما بر اساس شرایط مرزی و ضرایب هدایت و جابجایی مورد مطالعه قرار می‌گیرد و درصد اشتباه از درجه اول بررسی خواهد شد.

    در نهایت کاربردی بودن این روش به اثبات خواهد رسید.

     

    واژه‌های کلیدی :

    المان محدود، انتقال حرارت، تحلیل عددی، انحراف معیار، میانگین، ضریب تغییرات، آماری

     

    فصل اول: مقدمه

    برای تحلیل دقیق مسائل مهندسی نیاز به اطلاعات ورودی‌های دقیق و شرائط مرزی مشخص می‌باشد که در اغلب موارد اطلاعات اولیه و شرائط مرزی به طور دقیق مشخص نمی‌باشند و این اطلاعات خطاهایی را به وجود می‌آورند که باعث به وجود آوردن خطا در خروجی می‌شوند.

        یکی از روش‌های بدست آوردن  این اطلاعات اولیه و شرایط مرزی را از طریق آزمایش و روش‌های آماری می‌باشد که در این روش درصد خطاها در خروجی را می‌توان از اطلاعات آماری داده‌ها محاسبه نمود، که در این تحقیق سعی بر این است که آثار آماری بودن اطلاعات ورودی را بر روی خروجی‌ها را با توجه به روش المان محدود که یکی از روش‌های حل عددی بوده است در حل مسائل انتقال حرارت مورد بررسی قرار دهیم.

    در اینجا با وارد کردن ضریب‌های جابه‌جایی و هدایتی مختلف و شرایط مرزی مختلف به حل مسئله پرداخته و نتایج را مورد مطالعه قرار می‌دهیم و درصدهای اشتباه را بدست می‌آوریم.

     

    1-1 اهداف تحقیق

      با توجه به پیشرفت تکنولوژی در تبدیل انرژی و ایجاد انرژی گرمایی بالا در این پروسه، نیاز به انتقال گرما به وجود آمده از محیط تبدیل انرژی به شدت احساس می‌گردد.

         یکی از روش‌های این انتقال گرما در صنایع کوچک از ابزاری که با افزایش سطح، باعث افزایش انتقال حرارت به روش‌های هدایتی و جابجایی می‌گردند استفاده می‌گردد که آن‌ها را پره یا فین می‌نامند. برای مطالعه آهنگ انتقال حرارت از فین نیاز به شناخت معادلات اساسی حاکم بر انتقال حرارت می‌باشد که با ظاهر شدن این معادلات و استفاده از آن‌ها معادلات دیفرانسیل جزئی ظاهر خواهند شد با توجه به حل مشکل این معادلات باید از روش‌های عددی موجود کمک گرفت که یکی از قوی‌ترین روش‌های حل عددی در مسایل انتقال حرارت روش المان محدود می‌باشد در این روش با حذف کامل معادلات دیفرانسیل و یا ساده سازی آن‌ها به معادلات معمولی که از لحاظ عددی نیز باید پایدار باشند عمل می‌کند برای انجام این کار نیاز به این می‌باشد که خطاها در اطلاعات اولیه و شرایط مرزی به حداقل ممکن برسد که نتایج غیر معقولی بدست نیاید برای بررسی بهتر نتایج اطلاعات اولیه و شرایط مرزی را که در این نوع مسایل ضریب انتقال حرارتی هدایتی و ضریب انتقال حرارت جابه‌جایی و شرایط مرزی مسئله می‌باشد را به صورت آماری و از روش آزمایشگاهی وارد و نتایج بدست آمده را با هم مقایسه می‌کنیم منظور از نتایج در این تحقیق درجه حرارت فین می‌باشد که مورد مطالعه قرار می‌گیرد و درصدهای خطای بدست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نتایج با اطلاعات آماری و شرایط مرزی را به هم ارتباط می‌دهیم.

     

     

    1-2 فرضیات تحقیق

    در تحلیل فیزیکی یک فین مسائلی از جمله مقدار  سطح فین و ضرایب انتقال حرارت جابجایی و هدایتی می‌باشد زیرا حرارت حاصله از طریق هدایت به جسم منتقل شده و از طریق جابجایی به محیط منتقل می‌شود که تحلیل این گونه مسایل مرکب از نظر عملی بسیار مهم می‌باشد که با افزایش و یا کاهش هر کدام از این مسایل شرایط خروجی که درجه حرارت می‌باشد دست‌خوش تغییرات قرار می‌گیرد بعضی اوقات افزایش بیش از حد هر کدام از آن‌ها مثلاً سطح انتقال حرارت در زمانی که ضریب انتقال حرارت جابجایی بزرگ نه تنها تأثیری در افزایش میزان انتقال حرارت نخواهد داشت بلکه با توجه با افزایش مقاومت هدایتی باعث کاهش انتقال حرارت خواهد شد.

       در این تحقیق با فرض چهار نوع فین و چهار حالت مختلف ضریب انتقال حرارت جابجایی یک فین دو بعدی را با دمای پایه و با شرط اینکه در انتهای فین عایق شده و دیفرانسیل دما بر حسب طول فین در انتهای فین صفر باشد ،مورد بررسی قرار داده و با توجه به درجه حرارت‌های بدست آمده به تحلیل مسئله خواهیم پرداخت .

     

     

     

    1-3 پیشینه تحقیق

         روش المان‌های محدود در اوایل دهه چهلم قرن بیستم در حل مسایل پیچیده الاسیسیته و تحلیل سازه‌ها در مهندسی عمران و هوافضا با تقسیم یک دامنه پیوسته ماده به یک سری زیر دامنه‌ها یا قطعات کوچک‌تر به نام المان به وجود آمد که این روش حل به سرعت در مسایل انتقال حرارت توسعه پیدا کرد و چون اولین چالش حل معادلات دیفرانسیل یافتن معادلاتی است که معادلات اصلی را با آن‌ها تقریب زده و از لحاظ عددی نیز پایدار باشند، می‌باشد. پس استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی و مرتب کردن اطلاعات اولیه و شرایط مرزی به صورت آماری مورد بررسی قرار گرفت و درصدهای خطای درجه اول و درجه دوم آن مورد بررسی قرار گرفت.

    روش‌های آماری المان محدود اولین بار در ایران توسط آقای دکتر نیازی و دکتر کدیور در سال 1990 میلادی در شاخه جامدات و حرارت مورد تحقیق قرار گرفت و یکی از آخرین تحقیقات تا حال حاضر می‌توان به تحقیق  آقای مهندس میثم علی آبادی در شاخه سیالات در دانشگاه هرمزگان اطراف یک کره در حال چرخش و یک ایرفویل اشاره نمود .

     

     

     

    1-4 روش تحقیق

         در این تحقیق یک فین دو بعدی با دمای پایه و دمای محیط ثابت در نظر گرفته و با استفاده از برنامه کامپیوتری که به روش المان محدود موجود می‌باشد با دادن اطلاعات اولیه که در اینجا ضرایب انتقال حرارت هدایتی و جابجایی می‌باشد جواب‌های مربوط به هر کدام از این اطلاعات اولیه را  بدست می‌آوریم سپس با توجه به تغییرات موجود درجه حرارت به بررسی و تجزیه و تحلیل خروجی‌ها پرداخته و نتایج بدست آمده را مورد تحلیل قرار می‌دهیم.

     

     

     

     

    1-5 خلاصه فصول    

    در فصل اول این پایان نامه اهداف و فرضیات و پیشینه و روش تحقیق به اختصار بیان می‌شود و در فصل دوم به صورت اجمالی به تئوری انتقال حرارت جابجایی و هدایت و معادلات حاکم آن‌ها پرداخته شده و سپس روش‌های حل عددی به اخص روش المان مورد بررسی قرار گرفته و این روش را به صورت آماری که روش حل مسایل در این تحقیق است  بیان گردیده و در فصل بعدی به بررسی نتایج و خروجی‌ها  پرداخته شده و  فصل پایانی به خلاصه بندی تحقیق و پیشنهادات تخصیص داده شده است.

     

    ABSTRACT

     

    Stochastical Finite Element Method And Its Applications In Heat Transfer

     

     

    Most of the time the initial and input data and also the boundary conditions can not be found exactly, the values of these data have some errors, or there is an uncertainty in their values.

    These uncertainties would have some effects on the values of output data and results.

    In the thesis, the First order of Uncertainty by the Finite Element method is analyzed and a computer algorithm is proposed.

    This algorithm is applicable for most of engineering problems.The application of the proposed algorithm in heat Transfer problems is also considered. In Heat Transfer, for two dimensional steady state, the mean values standard deviations and correlation coefficients of the temperature at the nodes with respect to the variations of the thermal conductivity, convectivity and boundary conditions are calculated.

    It is shown that the method is very promising, applicable and can give a good estimation to the field variable.

     

    Keywords:

    Finite Element, Heat Transfer, Numerical Modeling, Standard deviation, Mean value, Stochastically

  • فهرست:

    فهرست علائم و اختصارات هشت

    فهرست شکل‌ها نه

    1 فصل اول: مقدمه.. 1

    1-1 اهداف تحقیق   1

    1-2 فرضیات تحقیق   2

    1-3 پیشینه تحقیق   3

    1-4 روش تحقیق   3

    1-5 خلاصه فصول  4

    2 فصل دوم: تئوری مسئله.. 5

    2-1 تئوری انتقال حرارت جابجایی و هدایت و معادلات حاکم  5

    2-2 معادله هدایت   9

    2-3 روش المان محدود  13

    2-3-1 المان‌های خطی یک بعدی. 18

    2-3-2 المان مرتبه دو 20

    2-3-3 المان مثلثی دو بعدی.. 23

    2-3-4 المان‌های مثلثی مرتبه دو 25

    2-3-5 المان‌های چهار ضلعی.. 29

    2-4 المان‌های ایزو پارامتریک    32

    2-5 المان‌های سه بعدی   38

    2-6 مشخصات المان  42

    2-6-1 روش انتگرال تعادل گرما(ریتز): 43

    2-6-2 روش تغییرات.. 44

    2-6-3 روش باقیمانده های وزنی.. 45

    2-7 فرمولاسیون معادلات هدایت حرارتی   49

    2-8 مقدمه ای بر آمار 53

    2-8-1 جامعه آماری.. 53

    2-8-2 نمونه. 54

    2-8-3 متغیر. 54

    2-8-4 دامنه. 55

    2-9 آمار یک بعدی   55

    2-9-1 توزیع احتمال و توابع توزیع. 55

    2-9-2 تابع فراوانی.. 55

    2-9-3 متغیرهای تصادفی گسسته. 56

    2-9-4 متغیرهای تصادفی پیوسته. 56

    2-9-5 تابع توزیع نرمال.. 57

    2-9-6 مقدار میانگین.. 59

    2-9-7   گشتاورها 59

    2-9-8 پراکندگی.. 61

    2-9-9 میانگین انحراف‌ها 62

    2-9-10   واریانس و انحراف معیار 62

    2-9-11 ضریب تغییرات.. 63

    2-9-12 تابع مولد گشتاور 64

    2-9-13 مولد گشتاور 64

    2-9-14 تابع مولد گشتاور برای توزیع نرمال.. 65

    2-10 روش المان محدود آماری   67

    2-10-1 روش‌های کلی.. 68

    2-10-2 عدم قطعیت درجه اول.. 69

    2-10-3 روش حل.. 70

    3 فصل سوم: ارائه نتایج... 73

    3-1 پره 73

    3-2 صفحه مستطیلی   84

    فصل چهارم. 95

    مراجع.. 97

     

    منبع:

     

    Aliabadipour, M. (2012). Stochastical finite element method and its application in potential. Hormozgan university.

    Anderson. (1968). An introductoin to multivaate statisticsal analysis. New York.

    Barnett. (1975). Element of sampling theory. London.

    Bickel, P. (1977). Mathmatical statistic. San Francisco: Holden Day.

    Cook, R. (1974). Concepts and application of finite element analysis. New York.

    Forray, M. (1968). Variational calculus in science and engineering. New York: Mc Graw Hill Book Company.

    Handa. (1975). Application of FEM in the statistical analysis of strucues. Div of structural design, Chalmers University of Technology.

    Helstrom, C. (1984). Probability and stochastic processes for engineers. New York.

    Holman, J. (1989). Heat transfer.

    Kossack, C.S; Henshke, C.I. (1975). Introduction to statistics and computer programing. San Francisco.

    Lewis, Roland w.; Nithiarasu, Perumal; Seetharamu, Kankanhally n. Fundementals of the finite element methods for heat and fluid flow.

    Lewis, RW; Morgan, K; Thomas, HR; Seetharamu. (1996). Finite element methods in heat trnsfer Analysis.

    Niazi, S. (1990). Stochastical finite element method first and second order of uncertainnty and its application in engineering. Shiraz University.

    Ralston, A. (1965). A first curse in numerical analysis. New York.

    Wadsworth, G. (1974). Application of probability and random variables. Mc Graw Hill.

    Wichern, D. (1982). Applied multivariate statistical analysis. New Jersey.

    Zienkiewicz, O. (1983). The finite element method. London.


موضوع پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, نمونه پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, جستجوی پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, فایل Word پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, دانلود پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, فایل PDF پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, تحقیق در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, مقاله در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, پروژه در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, پروپوزال در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, تز دکترا در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, پروژه درباره پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, گزارش سمینار در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت, رساله دکترا در مورد پایان نامه روش‌ های آماری در المان محدود و کاربرد آن در انتقال حرارت

پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد در رشته مهندسی راه، ساختمان و محیط زیست- سازه های هیدرولیکی چکیده در این تحقیق معادلات دیفرانسیل موج غیرخطی توسط روش عددی RBF-DQ محلی حل شده­اند. این معادلات دیفرانسیل که بصورت معادله­ی لاپلاس (بعنوان معادله­ی حاکمه) و شرایط مرزی غیرخطی در سطح آزاد می­باشند؛ اساس مدل ریاضی در این پژوهش­اند. با استفاده از این مدل ریاضی می­توان انتشار و تغییرات سطح آب را ...

پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشدM .Sc) ) رشته: جغرافیای طبیعی - گرایش آب و هواشناسی سینوپتیک چکیده خسارات ناشی از دما های سرد بحرانی بویژه در اکوسیستم های طبیعی و مناطق پرجمعیت شهری در حال افزایش است. ایران مرکزی سرزمینی خشک و مستعد رخداد سرما بویژه طی زمستان است و فاقد منابع تعدیل کننده تنش های دما مانند منابع آب و پوشش گیاهی انبوه است. در تحقیق حاضر برای تعیین امواج سرمای ...

پایان نامه دریافت درجه کارشناسی ارشد ( M.S ) گرایش برق قدرت چکیده با گسترش روزافزون مصرف انرژی در جهان، توسعه شبکه های قدرت امری ضروریست. اما ایجاد خطوط انتقال جدید، مستلزم صرف زمان وهزینه های گزاف بوده ولذا درصورت امکان استفاده ازهمان خطوط با ظرفیت انتقال بالاتر بسیار مقرون به صرفه می باشد. امروزه سیستم شبکه های قدرت با مشکلاتی از قبیل ناپایداری ولتاژ با ریسک بالا و تلفات توان ...

پایان­نامه کارشناسی­ارشد گرایش مخابرات- سیستم چکیده پژوهش حاضر، درمورد مسئله مقیاس پذیری در شبکه های سنسوری بدون سیم با قابلیت تصویربرداری است که با در نظر گرفتن یک سناریوی نسبتا کاربردی از شبکه سنسوری، و براساس معیارهای عملکرد ظرفیت قطع (outage) و ظرفیت ارگادیک (ergodic) شبکه، مقیاس­پذیری را مورد تحلیل، مدلسازی ریاضی و شبیه سازی قرار داده است. مقیاس پذیری اصولا برای تعیین اثرات ...

پایان نامۀ مقطع کارشناسی ارشد رشته: MBA چکیده حدود دو سوم انرژی جهان در شهرها مصرف می‌شود. در کنار راهکارهای متعددی که برای کاهش تقاضای انرژی ارائه شده است، برخی فناوری و پژوهش‌ها نیز در راستای بهینه‌سازی عرضۀ انرژی بوده‌اند. فناوری‌ تولید همزمان برق و حرارت، جزو فناوری‌هایی است که در چند دهۀ گذشته بسیار توسعه یافته است. مدیریت سامانۀ انرژی شهری در بخش عرضه با استفاده از این ...

پایان نامه‌ی کارشناسی ارشد رشته‌ی مهندسی نقشه برداری گرایش سنجش از دور چکیده به ‌روزآوری پایگاه‌ های داده زمینی در محیط شهری کاری سخت و پر هزینه می‌باشد. تکنیک‌های سنجش از دور ماهواره‌ای به طور وسیعی در استخراج و کنترل تغییر پوشش زمین در مقیاس‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند که منجر به ایجاد نتایج مفیدی شده‌اند. انجام این کار به کمک روشهای استخراج اتوماتیک تغییر آسان‌تر می ...

پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی چکیده ذخیره سازی انرژی گرمایی و مواد تغییر فاز دهنده جهت کاربرد در سیستم گرمایش و سرمایش ساختمان ها به موضوع مهمی در 20 سال گذشته تبدیل شده است. هنگامی که عدم تطابق میان تولید انرژی و زمان مصرف آن وجود داشته باشد مسئله ذخیره سازی انرژی اهمیت می یابد. در کار حاضر سیالی که در مبدل حرارتی سه لوله ای در جریان است تحت ...

پایان نامه تحصیلی برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته جغرافیای طبیعی گرایش اقلیم شناسی در برنامه ریزی محیطی چکیده یکی­از بیماری­های قرن حاضر که متاسفانه، جوانان خصوصاً دختران و زنان جوان به آن مبتلا می­شوند بیماری (MS)‌ می­باشد که هنوز از نظر پزشکان متخصص دنیا علت آن مشخص نیست و متاسفانه نظریات گوناگونی را عنوان می­کنند که پایه و اساس علمی درستی ندارد. این بیماری را اتوایمیون یا ...

پایان­نامه برای دریافت کارشناسی­ ارشد رشته مهندسی عمران گرایش سازه چکیده امروزه در کشورهای لرزه­خیز جهت اتلاف انرژی لرز ه­ای وارد بر سازه به استفاده از انواع ابزار مستهلک کننده انرژی توصیه شده است. یکی از این ابزارها، میراگرهای اصطکاکی دورانی می باشد. به دلیل اینکه در آیین نامه­های کنونی مقداری برای ضریب رفتار قاب­های مجهز به این میراگر­ها ارائه نشده، در این پایان­نامه سعی شده ...

جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی چکیده: در پایان­نامه حاضر به بررسی انتقال جرم و حرارت به روش انتگرالی در جریان جابجایی طبیعی سیال با پرانتل خیلی کم در مجاورت دیواره مایل موجی شکل و تحت میدان مغناطیسی پرداخته شده است. دیواره نفوذپذیر بوده و در نتیجه می­توان سیال را به درون دیواره مکش یا از درون آن دمش نمود. میدان مغناطیسی عمود بر دیواره و به سمت ...

ثبت سفارش