Ingegneria Meccanica

Fonte: Alexander S Rattner e Sanjay Adhikari; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Oggetti, veicoli e organismi immersi in mezzi fluidi sperimentano forze dal fluido circostante sotto forma di galleggiabilità - una forza verticale verso l'alto dovuta al peso del fluido, alla resistenza- una forza resistiva oppostaalla direzione del movimento e al sollevamento- una forza perpendicolare alla direzione del movimento. La previsione...

Fonte: Alexander S Rattner e Kevin Rao Li Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA L'obiettivo di questo esperimento è dimostrare il fenomeno della stabilità delle navi galleggianti - la capacità di auto-destra quando vengono ribaltate di lato da una forza esterna. Un'attenta progettazione delle forme dello scafo e della distribuzione interna della massa consente alle navi marittime di essere stabili con bassi pescaggio (profondità...

Fonte: Alexander S Rattner; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Aerei, razzi e navi producono propulsione accelerando il fluido circostante o i prodotti di combustione ad alta temperatura ad alta velocità. A causa del principio di conservazione della quantità di moto, l'aumento della velocità del fluido si traduce in una forza di spinta efficace sul veicolo. Le capacità di spinta dei sistemi di propulsione sono spesso misurate...

Fonte: Alexander S Rattner, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Questo esperimento introduce la misurazione e la modellazione delle perdite di pressione nelle reti di tubazioni e nei sistemi di flusso interni. In tali sistemi, la resistenza al flusso di attrito da pareti del canale, raccordi e ostruzioni fa sì che l'energia meccanica sotto forma di pressione del fluido venga convertita in calore. Le analisi ingegneristiche sono...

Fonte: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari e Mahdi Nabil; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Il riscaldamento controllato seguito da un rapido raffreddamento è un elemento importante di molte applicazioni di lavorazione dei materiali. Questa procedura di trattamento termico può aumentare la durezza del materiale, che è importante per utensili da taglio o superfici in ambienti ad alta usura. La fase di raffreddamento rapido è...

Fonte: Alexander S Rattner e Mahdi Nabil; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Quando il liquido scorre lungo un canale aperto ad alta velocità, il flusso può diventare instabile e lievi disturbi possono causare la transizione improvvisa della superficie superiore del liquido a un livello più alto (Fig. 1a). Questo forte aumento del livello del liquido è chiamato salto idraulico. L'aumento del livello del liquido provoca una...

Fonte: Alexander S Rattner e Christopher J Greer; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Gli scambiatori di calore trasferiscono energia termica tra due flussi di fluidi e sono onnipresenti nei sistemi energetici. Le applicazioni comuni includono radiatori per auto (trasferimento di calore dal refrigerante caldo del motore all'aria circostante), evaporatori per frigoriferi (aria all'interno del vano frigorifero per evaporare il...

Fonte: Alexander S Rattner e Christopher J Greer; Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Nucleare, The Pennsylvania State University, University Park, PA Questo esperimento dimostra i principi della refrigerazione a compressione di vapore. Il ciclo di compressione del vapore è la tecnologia di refrigerazione dominante, che si trova nella maggior parte dei frigoriferi, congelatori, sistemi di condizionamento dell'aria e pompe di calore. In questo ciclo, il raffreddamento (acquisizione di calore)...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI Gli anemometri a filo caldo hanno una risposta temporale molto breve, che li rende ideali per misurare fenomeni rapidamente fluttuanti come flussi turbolenti. Lo scopo di questo esperimento è dimostrare l'uso dell'anemometria a filo caldo.

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI I flussi turbolenti mostrano fluttuazioni di frequenza molto elevate che richiedono strumenti ad alta risoluzione temporale per la loro appropriata caratterizzazione. Gli anemometri a filo caldo hanno una risposta temporale abbastanza breve per soddisfare questo requisito. Lo scopo di questo esperimento è dimostrare l'uso dell'anemometria a filo caldo per...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar e Mahmoud N. Abdullatif, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI A causa della natura non lineare delle sue leggi di governo, il movimento fluido induce complicati schemi di flusso. Comprendere la natura di questi modelli è stato oggetto di un intenso esame per secoli. Sebbene i personal computer e i supercomputer siano ampiamente utilizzati per dedurre modelli di flusso dei fluidi, le loro capacità...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI L'obiettivo di questo esperimento è dimostrare come un flusso di fluido eserciti forze sulle strutture mediante la conversione della pressione dinamica in pressione statica. A tal fine, faremo impattare un jet aereo su una piastra piana e misureremo la distribuzione della pressione risultante lungo la piastra. La forza risultante sarà stimata integrando il...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI Lo scopo di questo esperimento è dimostrare l'applicazione dell'equazione di risparmio energetico per determinare le prestazioni di un sistema di flusso. A tal fine, l'equazione energetica per un flusso costante e incomprimibile viene applicata a un tubo corto con una valvola a saracinesca. La valvola a saracinesca viene quindi gradualmente chiusa e viene...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI Lo scopo di questo esperimento è dimostrare la calibrazione di un passaggio di flusso come misuratore di portata utilizzando una formulazione di volume di controllo (CV) [1, 2]. L'analisi CV si concentra sull'effetto macroscopico del flusso sui sistemi di ingegneria, piuttosto che sulla descrizione dettagliata che potrebbe essere ottenuta con un'analisi...

Fonte: Ricardo Mejia-Alvarez e Hussam Hikmat Jabbar, Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Michigan State University, East Lansing, MI Lo scopo di questo esperimento è quello di dimostrare le forze sui corpi come risultato di cambiamenti nel momento lineare del flusso intorno a loro usando una formulazione del volume di controllo [1, 2]. L'analisi del volume di controllo si concentra sull'effetto macroscopico del flusso sui sistemi di ingegneria, piuttosto che sulla descrizione dettagliata che...