Машиностроение

Источник: Александр С. Раттнер и Санджай Адхикари; Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Объекты, транспортные средства и организмы, погруженные в жидкую среду, испытывают силы от окружающей жидкости в виде плавучести- вертикальной восходящей силы из-за веса жидкости, сопротивления- силы сопротивления, противоположной направлению движения, и подъема- силы, перпендикулярной направлению движения. Прогнозирование и определение...

Источник: Александр С. Раттнер и Кевин Рао Ли, факультет механической и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Университетский парк, Пенсильвания Цель данного эксперимента - продемонстрировать феномен устойчивости плавучих судов - способность самовосстанавливаться при опрокидывании на борт под действием какой-либо внешней силы. Тщательное проектирование форм корпуса и распределение внутренней массы позволяет морским судам сохранять устойчивость при малых осадках (глубине погружения...

Источник: Александр С. Раттнер; Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Самолеты, ракеты и корабли создают двигательную установку, ускоряя окружающую жидкость или продукты сгорания при высоких температурах до высокой скорости. Из-за принципа сохранения импульса увеличение скорости жидкости приводит к эффективной силе тяги на транспортном средстве. Тяговые возможности силовых установок часто измеряются с помощью статических...

Источник: Александр С. Раттнер, факультет механической и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Этот эксперимент знакомит с измерением и моделированием потерь давления в трубопроводных сетях и системах внутренних потоков. В таких системах сопротивление потока трения от стенок канала, фитингов и препятствий приводит к тому, что механическая энергия в виде давления жидкости преобразуется в тепло. Инженерный анализ необходим для определения размеров...

Источник: Александр С. Раттнер, Санджай Адхикари и Махди Набиль; Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Контролируемый нагрев с последующим быстрым охлаждением является важным элементом многих применений в обработке материалов. Эта процедура термообработки может повысить твердость материала, что важно для режущих инструментов или поверхностей в условиях повышенного износа. Стадия быстрого охлаждения называется гасить и часто...

Источник: Александр С. Раттнер и Махди Набил; Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Когда жидкость течет по открытому каналу с высокой скоростью, поток может стать нестабильным, и небольшие возмущения могут привести к резкому переходу верхней поверхности жидкости на более высокий уровень (рис. 1a). Такое резкое повышение уровня жидкости называется гидравлическим скачком. Увеличение уровня жидкости приводит к снижению средней...

Источник: Александр С. Раттнер и Кристофер Дж. Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Теплообменники передают тепловую энергию между двумя потоками жидкости и повсеместно используются в энергетических системах. К распространенным областям применения относятся автомобильные радиаторы (передача тепла от горячей охлаждающей жидкости двигателя окружающему воздуху), испарители холодильников (воздух внутри холодильной камеры к...

Источник: Александр С. Раттнер и Кристофер Дж. Факультет машиностроения и ядерной инженерии, Университет штата Пенсильвания, Юниверсити-Парк, Пенсильвания Этот эксперимент демонстрирует принципы охлаждения с компрессией пара. Цикл сжатия пара является доминирующей технологией охлаждения, используемой в большинстве холодильников, морозильных камер, систем кондиционирования воздуха и тепловых насосов. В этом цикле охлаждение (получение тепла) достигается за счет испарения хладагента под низким...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Анемометры с горячей проводкой имеют очень короткую временную характеристику, что делает их идеальными для измерения быстро изменяющихся явлений, таких как турбулентные потоки. Цель данного эксперимента — продемонстрировать использование анемометрии с помощью горячей проволоки.

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Турбулентные потоки демонстрируют очень высокие частотные флуктуации, для определения которых требуются приборы с высоким временным разрешением. Анемометры с горячей проводкой имеют достаточно короткую временную реакцию для выполнения этого требования. Цель данного эксперимента — продемонстрировать использование анемометрии с помощью горячей проволоки для...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес, Хуссам Хикмат Джаббар и Махмуд Н. Абдуллатиф, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Из-за нелинейного характера регулирующих законов движение жидкости вызывает сложные схемы течения. Понимание природы этих закономерностей было предметом пристального внимания на протяжении веков. Несмотря на то, что персональные компьютеры и суперкомпьютеры широко используются для определения закономерностей течения жидкости, их возможности...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Цель этого эксперимента — продемонстрировать, как поток жидкости оказывает воздействие на конструкции путем преобразования динамического давления в статическое. Для этого мы сделаем самолетную струю ударом по плоской пластине и измерим полученное распределение давления вдоль пластины. Результирующая сила будет оценена путем интегрирования продукта между...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Цель данного эксперимента — продемонстрировать применение уравнения сохранения энергии для определения производительности системы потока. С этой целью уравнение энергии для постоянного, несжимаемого потока применяется к короткой трубе с задвижкой. Затем задвижка постепенно закрывается и характеризуется ее влияние на условия потока. Кроме того, взаимодействие между...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Цель данного эксперимента — продемонстрировать калибровку проточного канала в качестве расходомера с использованием рецептуры контрольного объема (CV) [1, 2]. Анализ CV фокусируется на макроскопическом влиянии потока на инженерные системы, а не на подробном описании, которое можно было бы получить с помощью детального дифференциального анализа. Эти два метода...

Источник: Рикардо Мехия-Альварес и Хуссам Хикмат Джаббар, факультет машиностроения, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган Целью данного эксперимента является демонстрация сил, действующих на тела в результате изменения линейного импульса обтекания вокруг них, с использованием формулировки контрольного объема [1, 2]. Анализ контрольного объема сосредоточен на макроскопическом влиянии потока на инженерные системы, а не на подробном описании, которое может быть достигнуто с помощью...