متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :مهندسی مکانیک

گرایش : تبدیل انرژی

عنوان : روش‌های آماری در المان محدود  و كاربرد آن در انتقال حرارت

دانشگاه هرمزگان

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مهندسی مکانیک

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

موضوع پایان‌نامه

روش‌های آماری در المان محدود  و كاربرد آن در انتقال حرارت

استاد راهنما

دکتر سعید نیازی

 

تابستان1391

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)

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 تك تك  افراد جامعه به علت هزینه زیاد ، كمی وقت و یا نداشتن امكانات كافی 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 كه مقادیر آن‌ها با توجه به اطلاعات آماری داده‌ها مشخص می‌گردند.

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

این روش در تمامی شاخه های علم كاربرد 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 كاربردی بودن این روش به اثبات خواهد رسید.

 

 

واژه‌های کلیدی :

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

 

 

 

فهرست مطالب

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 یك 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 پراكندگی 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

 

نه

 

 

فهرست علائم و اختصارات

برآیند نیروها F     واریانس Σ2
ضریب هدایت حرارتی K     تابع تولید گشتاور MX(t)
ضریب جابجایی H     ضریب همبستگی rij
میدان برداری U     مختصات كارتزین X,y
دما T     زمان t
تابع شكل N     مقدار میانگین m
اختلاف     دامنه داده‌ها R
توزیع احتمال P     انحراف معیار σ
تابع توزیع احتمال F(x)     تابع تست G
ماتریس سختی K        
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           

فهرست شکل‌ها

 

شکل ‏2‑1 : تابع توزیع پیوسته.. 57

شکل ‏2‑2 : احتمال تابع توزیع شكل(2-1).. 57

شکل ‏2‑3 : تابع توزیع نرمال.. 58

شکل ‏2‑4 : تابع فراوانی(چگالی) نرمال.. 58

شکل ‏3‑1 المان بندی پره.. 74

شکل ‏3‑2 : توزیع دما از روش المان محدود.. 74

شکل ‏3‑3 : كانتورهای دما در پره.. 76

شکل ‏3‑4 : توزیع دما عدم قطعیت درجه اول در ضرایب انتقال حرارت   76

شکل ‏3‑5 : مقایسه توزیع دما اشكال 3-2 و 3-4. 77

شکل ‏3‑6 : توزیع دما  با میانگین گیری با 30 ضریب هدایتی.. 77

شکل ‏3‑7 : توزیع دما  با میانگین گیری با 30 ضریب جابجایی.. 78

شکل ‏3‑8: مقایسه توزیع دما اشكال 3-6 و 3-7 و میانگینشان.. 78

شکل ‏3‑9 : مقایسه توزیع دما اشكال 3-1و3-2و میانگین گیری 30 ضریب هدایت و جابجایی.. 79

شکل ‏3‑10 : مقایسه اختلاف توزیع دما اشكال 3-1و3-2و میانگین گیری 30 ضریب هدایت و جابجایی.. 79

شکل ‏3‑11 :  انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب هدایتی باشد.. 80

شکل ‏3‑12 : انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب جابجایی باشد.. 80

شکل ‏3‑13 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب هدایتی باشد.   81

شکل ‏3‑14 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب جابجایی باشد.   81

شکل ‏3‑15 : : انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضرایب هدایتی و جابجایی باشد.. 82

شکل ‏3‑16 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضرایب هدایتی و جابجایی  باشد.. 82

شکل ‏3‑17 : المان بندی صفحه.. 84

شکل ‏3‑18 : كانتورهای دما در صفحه.. 85

شکل ‏3‑19 :  توزیع دما از روش المان محدود در صفحه.. 85

شکل ‏3‑20 : توزیع دما عدم قطعیت درجه اول در ضرایب انتقال حرارت در صفحه   86

شکل ‏3‑21 : مقایسه توزیع دما اشكال 3-19 و 3-20 در صفحه.. 86

شکل ‏3‑22 : توزیع دما  با میانگین گیری با 30 ضریب هدایتی در صفحه   87

شکل ‏3‑23 : توزیع دما  با میانگین گیری با 30 ضریب جابجایی در صفحه   88

شکل ‏3‑24 : مقایسه توزیع دما اشكال 3-22 و 3-23 و میانگینشان در صفحه   88

شکل ‏3‑25 : مقایسه توزیع دما اشكال 3-19و3-20و میانگین گیری 30 ضریب هدایت و جابجایی در صفحه.. 89

شکل ‏3‑26 : مقایسه اختلاف توزیع دما اشكال 3-19و3-20و میانگین گیری 30 ضریب هدایت و جابجایی در صفحه.. 90

شکل ‏3‑27 :  انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب هدایتی باشد (در صفحه).. 90

شکل ‏3‑28 : انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب جابجایی باشد (در صفحه).. 91

شکل ‏3‑29 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب هدایتی باشد (در صفحه).. 92

شکل ‏3‑30 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضریب جابجایی باشد (در صفحه).. 92

شکل ‏3‑31 : انحراف معیار استاندارد دما در حالتی كه عدم قطعیت در ضرایب هدایتی و جابجایی باشد (در صفحه).. 93

شکل ‏3‑32 : ضریب تغییرات در حالتی كه عدم قطعیت در ضرایب هدایتی و جابجایی  باشد (در صفحه).. 94

 

1 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.

یكی 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 كه 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.

تعداد صفحه : 113

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

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.