Simulation Based Engineering in Fluid Flow Design

این جلد ابزاری برای محاسبات با عملکرد بالا (HPC) ارائه می دهد. ابتدا پیشینه تاریخی مختصری در مورد این موضوع ارائه می شود. استاتیک سیالات مربوط به فشار در سیالات در حالت سکون، شناوری و مبانی ترمودینامیک در ادامه ارائه شده است.

روش حجم محدود، راحت ترین فرآیند برای HPC، توضیح داده شده است. در رویکرد تک بعدی به انتشار با همرفت و جفت سرعت فشار. جریان‌های آدیاباتیک، ایزنتروپیک و مافوق صوت در جریان‌های شبه یک بعدی در نازل‌های متقارن محوری قبل از اعمال راه‌حل‌های CFD در نظر گرفته می‌شوند. اگرچه این نظریه به موارد یک بعدی محدود می شود، نمونه های سه بعدی CFD نیز ارائه شده است. در نهایت، جریان‌های نازل با شوک‌های معمولی با استفاده از مدل‌های آشفتگی ارائه می‌شوند.

سیالات انرژی حرارتی را برای تبدیل آن به انرژی جنبشی انتقال می‌دهند، بنابراین نقش اصلی را ایفا می‌کنند که در همه موتورهای حرارتی مرکزی است. با ظهور ماشین‌های دوار در قرن بیستم، مهندسی سیالات در قالب هیدرولیک و هیدرودینامیک توسعه یافت و تا زمان‌های اخیر در دانشکده‌های مهندسی در سراسر جهان اقتباس شد. با محاسبات با عملکرد بالا (HPC) در سال‌های اخیر، علوم مهندسی مبتنی بر شبیه‌سازی (SBES) به تدریج جایگزین رویکرد مرسوم در طراحی جریان سیال شده است و علم را مستقیماً بدون تقریب وارد مهندسی می‌کند. از این رو این SpringerBrief در علوم کاربردی و فناوری.

این کتاب SBES را به سطح ابتدایی می‌آورد و به دانشجویان جوان اجازه می‌دهد تا به سرعت با شیوه‌های طراحی مدرن سازگار شوند.

This volume offers a tool for High Performance Computing (HPC). A brief historical background on the subject is first given. Fluid Statics dealing with Pressure in fluids at rest, Buoyancy and Basics of Thermodynamics are next presented.

The Finite Volume Method, the most convenient process for HPC, is explained in one-dimensional approach to diffusion with convection and pressure velocity coupling. Adiabatic, isentropic and supersonic flows in quasi-one dimensional flows in axisymmetric nozzles is considered before applying CFD solutions. Though the theory is restricted to one-dimensional cases, three-dimensional CFD examples are also given. Lastly, nozzle flows with normal shocks are presented using turbulence models.

Fluids transport thermal energy for its conversion to kinetic energy, thus playing a major role that is central to all heat engines. With the advent of rotating machinery in the 20th century, Fluid Engineering was developed in the form of hydraulics and hydrodynamics and adapted in engineering Schools across the world until recent times. With the High Performance Computing (HPC) in recent years, Simulation Based Engineering Science (SBES) has gradually replaced the conventional approach in Fluid Flow Design bringing Science directly into Engineering without approximations. Hence this SpringerBrief in Applied Sciences and Technology.

This book brings SBES to an entry level allowing young students to quickly adapt to modern design practices.