Werktuigbouwkunde

Bron: Alexander S Rattner en Sanjay Adhikari; Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Objecten, voertuigen en organismen ondergedompeld in vloeibare media ervaren krachten van de omringende vloeistof in de vorm van opwaartse kracht- een verticale opwaartse kracht als gevolg van het gewicht van de vloeistof, weerstand- een weerstandkracht in de tegenovergestelde richting van de beweging, en lift- een kracht loodrecht op de richting van...

Bron: Alexander S Rattner en Kevin Rao Li Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Het doel van dit experiment is om het fenomeen van stabiliteit van drijvende vaartuigen te demonstreren - de capaciteit om zichzelf recht te zetten wanneer ze door een externe kracht opzij worden gedraaid. Zorgvuldige ontwerpen van rompvormen en interne massaverdeling stellen zeeschepen in staat om stabiel te zijn met lage diepgangen (gedempte diepte van...

Bron: Alexander S Rattner; Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Vliegtuigen, raketten en schepen produceren voortstuwing door omringende vloeistof of producten van verbranding bij hoge temperatuur te versnellen tot hoge snelheid. Vanwege het principe van behoud van impuls resulteert de verhoogde vloeistofsnelheid in een effectieve stuwkracht op het voertuig. De stuwkrachtcapaciteiten van voortstuwingssystemen worden vaak gemeten met...

Bron: Alexander S Rattner, Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Dit experiment introduceert de meting en modellering van drukverschille verliezen in leidingnetwerken en interne stromingssystemen. In dergelijke systemen veroorzaakt wrijvingsweerstand van stroming van kanaalwanden, fittingen en obstakels dat mechanische energie in de vorm van vloeistofdruk wordt omgezet in warmte. Technische analyses zijn nodig om de afmetingen van...

Bron: Alexander S Rattner, Sanjay Adhikari en Mahdi Nabil; Afdeling Mechanische en Nucleaire Technieken, The Pennsylvania State University, University Park, PA Gecontroleerde verhitting gevolgd door snel afkoelen is een belangrijk element van veel materiaalverwerkingstoepassingen. Deze warmtebehandelingsprocedure kan de materiaalhardheid verhogen, wat belangrijk is voor snijgereedschappen of oppervlakken in omgevingen met veel slijtage. De snelle afkoelfasen worden het blussen genoemd en wordt...

Bron: Alexander S Rattner en Mahdi Nabil; Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Wanneer vloeistof met hoge snelheid langs een open kanaal stroomt, kan de stroom onstabiel worden en kunnen kleine verstoringen ervoor zorgen dat het bovenste oppervlak van de vloeistof abrupt overgaat naar een hoger niveau (Fig. 1a). Deze scherpe stijging van het vloeistofniveau wordt een hydraulische sprong genoemd. De stijging van het vloeistofniveau...

Bron: Alexander S Rattner en Christopher J Greer; Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Warmtewisselaars brengen thermische energie over tussen twee vloeistofstromen en zijn alomtegenwoordig in energiesystemen. Veelvoorkomende toepassingen zijn autoradiatoren (warmteoverdracht van hete motorkoeling naar omringende lucht), koelvloeistofreservoirs (lucht binnen in de koelruimte naar verdampt koelmiddel) en koeltorens in...

Bron: Alexander S Rattner en Christopher J Greer; Afdeling Mechanische en Nucleaire Techniek, The Pennsylvania State University, University Park, PA Dit experiment demonstreert de principes van koeling door dampcompressie. De dampcompressiecyclus is de dominante koeltechnologie, te vinden in de meeste koelkasten, vriezers, airconditioningsystemen en warmtepompen. In deze cyclus wordt koeling (warmteopname) bereikt door middel van lagedrukverdamping van koelmiddel. Thermische energie...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Mechanische Techniek, Michigan State University, East Lansing, MI Hot-wire anemometers hebben een zeer korte tijdsrespons, waardoor ze ideaal zijn om snel fluctuerende fenomenen zoals turbulente stromingen te meten. Het doel van dit experiment is om het gebruik van hot-wire anemometrie te demonstreren.

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Mechanische Techniek, Michigan State University, East Lansing, MI Turbulente stromingen vertonen zeer hoge frequentieschommelingen die instrumenten met hoge tijdsresolutie vereisen voor hun juiste karakterisering. Hot-wire anemometers hebben een kort genoeg tijdsrespons om aan deze eis te voldoen. Het doel van dit experiment is om het gebruik van hot-wire anemometrie te demonstreren om een turbulente straal te karakteriseren. In dit...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar en Mahmoud N. Abdullatif, Afdeling Machinebouw, Michigan State University, East Lansing, MI Vanwege de niet-lineaire aard van de bestuurlijke wetten, induceert vloeistofbeweging gecompliceerde stromingspatronen. Het begrijpen van de aard van deze patronen is eeuwenlang het onderwerp van intense kritiek geweest. Hoewel personal computers en supercomputers uitgebreid worden gebruikt om vloeistofstromingspatronen af te leiden, zijn hun...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Werktuigbouwkunde, Michigan State University, East Lansing, MI Het doel van dit experiment is om aan te tonen hoe een vloeistofstroom krachten uitoefent op structuren door omzetting van dynamische druk in statische druk. Hiertoe zullen we een vlak straal op een vlakke plaat laten botsen en de resulterende drukverdeling langs de plaat meten. De resulterende kracht wordt geschat door het product van de drukverdeling en geschikt...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Werktuigbouwkunde, Michigan State University, East Lansing, MI Het doel van dit experiment is om de toepassing van de energiebehoudsvergelijking te demonstreren om de prestaties van een stromingssysteem te bepalen. Te dien einde wordt de energievergelijking voor stabiele, onsamendrukbare stroming toegepast op een korte pijp met een afsluitklep. De afsluitklep wordt vervolgens geleidelijk gesloten en de invloed ervan op de...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Machinebouw, Michigan State University, East Lansing, MI Het doel van dit experiment is om de kalibratie van een stromingskanaal als stromingsmeter aan te tonen met behulp van een controlevolume (CV) formulering [1, 2]. De CV-analyse richt zich op het macroscopische effect van stroming op technische systemen, in plaats van de gedetailleerde beschrijving die zou kunnen worden bereikt met een gedetailleerde differentiële analyse. Deze...

Bron: Ricardo Mejia-Alvarez en Hussam Hikmat Jabbar, Afdeling Werktuigbouwkunde, Michigan State University, East Lansing, MI Het doel van dit experiment is om krachten op lichamen te demonstreren als gevolg van veranderingen in de lineaire impuls van de stroming eromheen, met behulp van een controlevolumeformulering [1, 2]. De controlevolume-analyse richt zich op het macroschoppelijke effect van stroming op technische systemen, in plaats van de gedetailleerde beschrijving die zou kunnen worden...