مکانیک هوا فضا
سال:1384 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:13

در این مقاله، به بررسی و تحلیل اواپراتورهای فالینگ فیلم (لایه ریزان) که کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف، به ویژه در صنعت قند، دارند، پرداخته می شود. میزان انتقال حرارت در طول لوله از روشهای تحلیلی و تجربی محاسبه شده است. یک برنامه رایانه ای به منظور محاسبه این طول تهیه گردیده است. این بررسی، تمام پارامترهای مهم در طراحی اواپراتورهای فالینگ فیلم را مورد توجه قرار داده است. نتایج این تحلیل با استانداردهای موجود مقایسه شده و صحت نتایج تایید شده است. نهایتا، با طول بدست آمده در تحلیل انتقال حرارت مبدل حرارتی، اواپراتور در نرم افزار ANSYS مورد تحلیل استاتیکی قرار گرفته و استحکام مکانیکی آن نیز محاسبه شده است. نتایج بدست آمده با یافته های تجربی مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی بدست آمده است.

از جدید ترین روشهای بهبود راندمان ماشین کاری تخلیه الکتریکی(EDM)، افزودن پودر به دی الکتریک در این فرآیند است. در این مقاله، با افزودن پودر آلومینیم با اندازه کوچکتر از 25 میکرون به دی الکتریک به بررسی تغییر پارامترهای ماشین کاری، مانند اندازه گپ، نرخ براده برداری و زبری سطح، پرداخته و پارامترهای ماشین کاری در شرایط پرداخت و نیمه پرداخت در دو حالت با پودر و بدون پودر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در اثر افزودن پودر به دی الکتریک بهبود قابل توجه ای در کیفیت سطحی قطعات ماشین کاری شده حاصل می شود.

یکی از مناسب ترین ابزار اندازه گیری در تونل باد" بالانس" است که برروی آن پل های کرنش سنجی نصب شده است تا کرنش های اعمال شده را در حالت دینامیکی و استاتیکی به نحوه مطلوبی اندازه گیری کند. در این مقاله ، ساختار یک بالانس پنج مولفه دینامیکی و سیستم ارتعاش اجباری مربوط به آن تشریح شده و منابع خطا روی آن در حالتی که مدل استاندارد دینامیکی روی آن نصب است، بررسی و تحلیل می شود. سپس براساس آزمون های عملی فرکانس طبیعی سیستم محاسبه می شود تا با استفاده از آن نرخ داده برداری مناسب درسیستم اخذ اطلاعات انتخاب شود. همچنین، یک فیلتر مناسب برای حذف اغتشاش از سیگنالهای اصلی انتخاب و با انجام یک آزمون واقعی تونل باد در عدد ماخ 1.5 مولفه نیروی عمودی مدل استاندارد دینامیکی بدست آمده قبل و بعد از فیلتر بررسی شده است. برای بهینه سازی فیلترو افزایش دقت اندازه گیری نیز یک معیار اندازه گیری براساس حداقل سازی نویز داخل کانال ارایه شده است. نتایج بدست آمده از به کارگیری این معیار حاکی از آن است که مولفه های این مدل دارای اغتشاش، تغییرات لحظه ای فاز، دامنه و اعواجاج قابل ملاحظه ای هستند. نتیجه مهم بدست آمده این است که در حین انجام آزمون باید جریان عبوری از روی مدل از پایداری مناسبی برخوردار باشد. لازمه این کار ثابت نگه داشتن رژیم موتورها است، علاوه بر این باید با استفاده از روابط مناسب بین بالانس و مدل از حرکت جانبی آن کاست  تا مدل مورد آزمون تغییر لحظه ای فاز و دامنه نداشته باشد.

امروزه تلاشهای زیادی در جهت کاهش نشر NOx توربین های گازی صورت می گیرد. نشر NOx به شدت به دمای شعله بستگی دارد. تزریق آب یا بخار دمای پیک را کاهش می دهد و به دنبال آن نشرNOx  هم کم می شود. در این مقاله، بعد از مدل سازی محفظه احتراق مورد نظر، بخار با نسبت های بخار به سوخت 0.5 و1 به محفظه پاشیده شده تا اثر آن روی کاهش نشر NOx بررسی شود. از نرم افزار فلوئنت(FLUENT) برای حل میدان جریان استفاده شده است. با پاشش بخار مشاهده شده که NOx به طور چشمگیری کاهش یافته، اما نشر CO افزایش یافته است.

کاهش پسای اصطکاکی در اجسام تقارن محوری با استفاده از گرمایش سطح در جریان آشفته به صورت  تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای آزمایش تونل باد، مدلی تقارن محوری به شکل تقریبی بدنه هواپیما به طول 0.5متر و ضریب لاغریL/D=10 ساخته شده که 4/1 ابتدایی و انتهایی آن از یک منحنی بیضی شکل و  مابقی از سطح صاف تشکیل شده است. ضمنا، ازمعادلات ناویر- استوکس تقارن محور با تقریب لایه نازک و مدل آشفتگی بالدوین- لوماکس برای شبیه سازی عددی استفاده شده است. به منظور تعیین سطح بهینه گرمایش، بخش میانی و صاف مدل به پنج قسمت مساوی تقسیم شده و اثر تغییر دما در سطوح مختلف و همچنین، تغییر تعداد سطوح گرم شونده، بررسی شده است. درحالتی که سطح نزدیکتر به دماغه تا دمای 100 درجه سانتی گراد گرم شود، نیروی پسای حاصل از آزمایش تجربی و شبیه سازی عددی به ترتیب 24.4 و 23.8 درصد کاهش می یابد. نزدیکی این دو مقدار نشان دهنده تطبیق نتایج حل عددی برنتایج آزمایش تجربی است. بنابراین، هرچه گرمایش به صورت متمرکز تر انجام پذیرد، میزان کاهش پسا بیشتر خواهد بود.

با توسعه اولیه یک برنامه تولید شبکه باسازمان چند بلوکی و حل معادلات لایه نازک ناویر- استوکس، جریان پایای مافوق صوت آشفته حول اجسام مدور به انضمام ناحیه پشت شبیه سازی شده است. میدان جریان در یک جهت تا پشت جسم بلوک بندی می شود. توزیع نقاط در مرزهای مشترک بین بلوکها از نوع وصله ای- انطباقی است. حل عددی معادلات به روش ضمنی تفاضل محدود و مرکزی بیم- وارمینگ انجام گرفته و آشفتگی جریان با استفاده از مدل جبری دو لایه ای بالدوین- لومکس مدل سازی شده است. الگوریتم حل جامع میدان جریان به صورتی ساده و روان بوده و در هر سیکل، جریان از بلوک اول روی دماغه تا بلوک آخر درپشت جسم یکبار جاروب می شود. نتایج این تحقیق با سایر نتایج عددی و نیز با آزمایش های تجربی مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان می دهد.

جریان آشفته و انتقال حرارت جابجایی در کانال چرخان با سطح مقطع مربعی به روش عددی شبیه سازی شده است. چرخش کانال حول محور عمود بر محور اصلی آن باعث بوجود آمدن نیروی کریولیس در راستای عمود برجریان اصلی شده و درنتیجه جریانهای ثانویه در مقطع عرضی کانال بوجود می آیند. با توجه به اثرات چرخش و نیروهای کریولیس، مدل های آشفتگی ساده قدرت پیش بینی خوبی ندارند. به همین منظور، مدل های مختلف تصحیح یافته که شامل اثرات چرخش نیز هستند، بررسی شده است. برای مقایسه، این مدل ها به مساله کانال چرخان اعمال شده و قدرت پیش بینی آنها در کنار نتایج تجربی محک زده شده است. ازمیان این مدل ها، مدل ویلکوکس نزدیکترین نتایج را در مقایسه با داده های تجربی ارایه می کند.

مونیتورینگ سایش ابزار، یکی از روش های مهم دربهبود دقت ابعادی و مسایل اقتصادی ماشین کاری است. برای این کار، به جای اندازه گیری مستقیم سایش ابزار، پارامترهای دیگری بکار برده می شود که با سایش ابزار رابطه دارند و اندازه گیری آنها راحت تر و بدون نیاز به توقف عملیات است. در این مقاله، یک سیستم هوشمند برپایه شبکه عصبی ارایه شده که در آن با اندازه گیری پارامترهای موتور اسپیندل، مثل جریان و دور موتور، می توان سایش ابزار را به صورت بلادرنگ تخمین زد. برای این کار، با انجام آزمایش های عملی درشرایط مختلف ماشین کاری، یعنی پیشروی، عمق بار و دور ابزار و نیز در سایش های مختلف، مقدار جریان و دور موتور اندازه گیری شده و تاثیر سایش ابزار روی جریان و دور موتور بررسی شده است. همچنین، با استفاده از اطلاعات بدست آمده، شبکه ای عصبی از نوع (Back Propagation)BP یا پس انتشار، طراحی و آموزش داده شده است. با استفاده از این شبکه، می توان در شرایط مختلف ماشین کاری با اندازه گیری جریان و دور موتور اسپیندل در حین ماشین کاری، سایش ابزار را تخمین زد. از این سیستم می توان در کنترل و مونیتورینگ فرآیند ماشین کاری استفاده نمود.

اگرچه سیستم های کنترل مود لغزشی در اکثر مواقع دارای عملکرد مطلوبی هستند، اما پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل می تواند باعث بروز برخی مشکلات برای عملگرها، به خصوص از انواع خاموش- روشن گردد. به منظور تامین نیازهای پایداری، ویژگیهای مقاومت و کاهش پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل، در این مقاله، کنترل مود لغزشی اصلاح شده جدیدی پیشنهاد می گردد. به واسطه عملکرد یک تابع ریاضی تنظیم کننده شرط لغزش، مقادیر متناسب مثبتی برای این شرط، در زمان عملکرد سیستم کنترل انتخاب می گردد. به منظور نشان دادن قابلیت های الگوریتم جدید، دینامیک چرخشی یک ماهواره با توجه به دستگاه مختصات بدنی به وسیله متغیرهای شبه مختصاتی اولر بیان می گردد. سپس، با تمرکز بر پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل، الگوریتم جدیدی در کنترل مود لغزشی پیشنهاد می گردد. به منظور جلوگیری از فعالیت همیشگی عملگرها، یک حاشیه آزادی خطا تعریف می شود. عملگرهای سیستم ازنوع خاموش- روشن در نظر گرفته میشوند. برای مطالعه مصرف انرژی سیستم های عملگری، شاخص فعالیت عملگرها تعریف شده است. الگوریتم توسعه یافته جدید در کنترل مود لغزشی، بر یک ماهواره در طول یک مانور چرخشی اعمال می گردد. همچنین، به منظور نشان دادن قابلیت ها و مزایای الگوریتم کنترلی جدید، عدم قطعیت های پارامتری و سیگنالهای قرائت شده به همراه اغتشاشات در طول شبیه سازی در نظر گرفته می شوند.

طراحی هواپیما، یک مساله پیچیده مهندسی است که به مقدار زیاد به ابتکارات فردی و سلیقه ای طراحی متکی است. برای کاهش اتکا به این وابستگی، از تکنیک الگوریتم ژنتیک به عنوان متدولوژی طراحی و بهینه سازی هواپیما، استفاده شده است. هواپیمای فجر یک هواپیمای نشست و برخاست فوق کوتاه است که برای تامین مسافرت های کوتاه از مرکز شهربه مرکز شهر، جابجایی و باربری هوایی روی ناو، طراحی شده است. نتایج بدست امده از این متدولوژی با بهترین هواپیمای هم رده دنیا نظیر YC-14 وQSRA مقایسه ای رضایت بخش داشته و حکایت از قابلیت این الگوریتم به عنوان متدولوژی طراحی مفهومی یا مقدماتی داشته و قابلیت این الگوریتم را به عنوان روش پیشرفته  و سازمان یافته ای جهت یافتن ساختارهای مناسب و مقایسه آنها تایید می نماید که با استفاده از خصوصیات این روش، زمان مقایسه طرح های مختلف و در نتیجه رسیدن به طرح بهینه کاهش یافته و دقت افزایش می یابد.