Inżynieria mechaniczna

Źródło: Alexander S. Rattner i Sanjay Adhikari; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Obiekty, pojazdy i organizmy zanurzone w ośrodkach płynnych doświadczają sił od otaczającego płynu w postaci wyporu- pionowej siły skierowanej w górę spowodowanej ciężarem płynu, drag- siły oporu przeciwnej do kierunku ruchu i lift- siły prostopadłej do kierunku ruchu. Przewidywanie i charakteryzacja tych sił ma kluczowe znaczenie dla inżynierii...

Źródło: Alexander S Rattner i Kevin Rao Li Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie zjawiska stateczności jednostek pływających - zdolności do samoczynnego prostowania się po przewróceniu na bok przez jakąś siłę zewnętrzną. Staranne zaprojektowanie kształtów kadłuba i wewnętrznego rozkładu masy umożliwia statkom morskim stabilność przy niskim zanurzeniu (zanurzonej głębokości kadłuba),...

Źródło: Alexander S. Rattner; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Samoloty, rakiety i statki wytwarzają napęd poprzez przyspieszanie otaczającego płynu lub produktów spalania o wysokiej temperaturze do dużej prędkości. Ze względu na zasadę zachowania pędu, zwiększona prędkość płynu powoduje efektywną siłę nacisku na pojazd. Możliwości ciągowe układów napędowych są często mierzone za pomocą statycznych testów ciągu. W tych testach...

Źródło: Alexander S Rattner, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Eksperyment ten wprowadza pomiar i modelowanie strat ciśnienia w sieciach rurociągów i wewnętrznych systemach przepływowych. W takich układach tarcie oporów przepływu od ścianek kanałów, kształtek i przeszkód powoduje, że energia mechaniczna w postaci ciśnienia płynu jest przekształcana w ciepło. Analizy inżynieryjne są potrzebne, aby size sprzęt przepływowy, aby...

Źródło: Alexander S. Rattner, Sanjay Adhikari i Mahdi Nabil; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Kontrolowane nagrzewanie, po którym następuje szybkie chłodzenie, jest ważnym elementem wielu zastosowań związanych z obróbką materiałów. Ta procedura obróbki cieplnej może zwiększyć twardość materiału, co jest ważne w przypadku narzędzi skrawających lub powierzchni w środowiskach o dużym zużyciu. Etap szybkiego chłodzenia nazywa się...

Źródło: Alexander S Rattner i Mahdi Nabil; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, University Park, Pensylwania Gdy ciecz przepływa wzdłuż otwartego kanału z dużą prędkością, przepływ może stać się niestabilny, a drobne zakłócenia mogą spowodować gwałtowne przejście górnej powierzchni cieczy na wyższy poziom (Rys. 1a). Ten gwałtowny wzrost poziomu cieczy nazywa się skokiem hydraulicznym. Wzrost poziomu cieczy powoduje zmniejszenie średniej prędkości...

Źródło: Alexander S. Rattner i Christopher J. Greer; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Wymienniki ciepła przenoszą energię cieplną między dwoma strumieniami płynów i są wszechobecne w systemach energetycznych. Typowe zastosowania obejmują chłodnice samochodowe (przenoszenie ciepła z gorącego płynu chłodzącego silnik do otaczającego powietrza), parowniki lodówek (powietrze wewnątrz komory chłodziarki do odparowującego czynnika...

Źródło: Alexander S. Rattner i Christopher J. Greer; Wydział Inżynierii Mechanicznej i Jądrowej, Uniwersytet Stanowy Pensylwanii, Park Uniwersytecki, PA Ten eksperyment demonstruje zasady chłodzenia ze sprężaniem pary. Cykl sprężania pary jest dominującą technologią chłodniczą, znajdującą się w większości lodówek, zamrażarek, systemów klimatyzacyjnych i pomp ciepła. W tym cyklu chłodzenie (pozyskiwanie ciepła) odbywa się poprzez odparowanie czynnika chłodniczego pod niskim ciśnieniem. Energia...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Anemometry z gorącym drutem mają bardzo krótką reakcję czasową, co czyni je idealnymi do pomiaru zjawisk gwałtownie zmieniających się, takich jak przepływy turbulentne. Celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie zastosowania anemometrii z gorącym drutem.

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Przepływy turbulentne wykazują bardzo wysokie fluktuacje częstotliwości, które wymagają instrumentów o wysokiej rozdzielczości czasowej do ich właściwej charakterystyki. Anemometry z gorącym drutem mają wystarczająco krótki czas reakcji, aby spełnić ten wymóg. Celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie zastosowania anemometrii gorącego drutu do...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar i Mahmoud N. Abdullatif, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Ze względu na nieliniowy charakter praw rządzących, ruch płynów indukuje skomplikowane wzorce przepływu. Zrozumienie natury tych wzorców było przedmiotem intensywnych badań od wieków. Chociaż komputery osobiste i superkomputery są szeroko stosowane do dedukowania wzorców przepływu płynów, ich możliwości są nadal niewystarczające do...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Celem tego eksperymentu jest pokazanie, w jaki sposób przepływ płynu wywiera siły na konstrukcje poprzez przekształcenie ciśnienia dynamicznego w ciśnienie statyczne. W tym celu sprawimy, że płaski strumień uderzy w płaską płytę i zmierzymy wynikowy rozkład ciśnienia wzdłuż płyty. Wypadkowa siła zostanie oszacowana poprzez całkowanie produktu pomiędzy rozkładem...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie zastosowania równania zachowania energii do określenia wydajności systemu przepływowego. W tym celu równanie energii dla stałego, nieściśliwego przepływu jest przykładane do krótkiej rury z zasuwą. Zasuwa jest następnie stopniowo zamykana i charakteryzowany jest jej wpływ na warunki przepływu. Ponadto wzajemne...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Celem tego eksperymentu jest zademonstrowanie kalibracji kanału przepływu jako przepływomierza przy użyciu preparatu objętości kontrolnej (CV) [1, 2]. Analiza CV koncentruje się na makroskopowym wpływie przepływu na systemy inżynieryjne, a nie na szczegółowym opisie, który można uzyskać za pomocą szczegółowej analizy różnicowej. Te dwie techniki należy uznać za...

Źródło: Ricardo Mejia-Alvarez i Hussam Hikmat Jabbar, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Stanowy Michigan, East Lansing, MI Celem eksperymentu jest pokazanie sił działających na ciała w wyniku zmian pędu liniowego przepływu wokół nich za pomocą formuły objętości kontrolnej [1, 2]. Analiza objętości kontrolnej koncentruje się na makroskopowym wpływie przepływu na systemy inżynieryjne, a nie na szczegółowym opisie, który można uzyskać za pomocą analizy różnicowej. Każda z tych dwóch...