مکانیک هوا فضا
سال:1385 | دوره:2 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

در این مقاله نحوه مدلسازی دینامیک سیستم متشکل از آلیاژهای هوشمند و الگوریتم پیاده سازی آن بوسیله کامپیوتر به تفصیل بیان می شود. در آلیاژهای هوشمند، مدول الاستیستیه به علت وجود فازهای از نوع مارتنزیت و آستنیت در ساختار میکروسکوپی آلیاژ و وقوع استحاله میان آنها به صورت تابعی از زمان انجام می گیرد. در حالیکه، معادلات توصیف کننده دینامیک سیستم فرم پایه خود را (حالتی که مدول الاستیسته ثابت باشد) حفظ می کند. در محاسبه اثر استحاله در مدول الاستیسیته، کسر حجمی مارتنزیت به آستنیت پارامتر تعیین کننده می باشد. مدول الاستیسته مذکور، در زمان تغییرات خود رفتاری شبیه یک سیستم جرم – فنر – دمپر با ضرایب متغیر از خود نشان می دهد. در این تحقیق، روش جدیدی در کنترل مود لغزشی ارتعاشات به منظور کاهش پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل ارایه شده است. در این روش، یک تابع ریاضی برای تنظیم پارامتر h در ورودی کنترلی مود لغزشی معرفی شده است. این تابع به گونه ای تعریف شده که براساس انتخاب ترم های آن توسط طراح، سیستم کنترلی می تواند با سرعت دلخواه به نزدیکی سطح لغزش برسد، سپس به آهستگی وارد لایه مرزی اطراف سطح لغزش شده و در داخل لایه مرزی رفتار ملایمی داشته باشد. به منظور بررسی تاثیر اعمال تابع فوق در الگوریتم کنترل مود لغزشی ارتعاشات بر عملکرد سیستم، مدلهای ساده شده یک سیستم یک درجه آزادی تیر با تکیه گاههای ساده، متشکل از آلیاژ حافظه دار، در شبیه سازی سیستم کنترل مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی دارای تاثیری مساعد بر عملکرد سیستم کنترل بوده و همچنین عدم قطعیت پنج درصدی در مدول الاستیسیته تاثیری بر عملکرد کنترلر ندارد.

آلیاژهای حافظه دار در سالهای اخیر به عنوان مواد نوین با قابلیت های برتر در مصارف پزشکی، مانند ایمپلنت ها، استنت های NiTi خود انبساط و کاربردهای غیر پزشکی، مانند عملگرها، میکروعملگرها، تجهیزات جذب و کنترل ارتعاشات به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله خاصیت حافظه داری، سوپرالاستیسیته و قابلیت میرایی بالا، سه ویژگی متمایز این مواد، مورد بررسی قرار گرفته و یک مدل ساختاری یک بعدی برای پیش بینی رفتار سوپرالاستیک تنش – کرنش پیشنهاد شده است. در مدل مورد نظر از کرنش به عنوان متغیر کنترلی استفاده شده است. ابتدا، معادلات استحاله حاکم بر تحول فازی آستنیت - مارتنزیت، ناشی از از القا تنش ارایه شده و سپس مدل گسسته زمانی به کمک روش برگشتی اولر بدست آمده است. حل مدل گسسته زمانی از طریق الگوریتم برگشتی اصلاح شده برای حالت تحول فازی صورت گرفته است. در ادامه، مدول تانژانتی برای تامین همگرایی درجه دو روش نیوتن در وضعیت فعال تحول فازی استفاده شده است. برای پیش بینی رفتار ماده در داخل هیسترزیس شبه الاستیک از روش تجربی مولر کمک گرفته شده و الگوریتم حل مدل توسعه یافته ارایه شده است. نتایج آزمون های تجربی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و در پایان نتایج مدل پیشنهادی با آزمون های تجربی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. این مقایسه تطابق خوب نتایج مدل پیشنهادی با آزمون های تجربی را نشان می دهد.

در این پژوهش، یک فرآیند عددی برای شبیه سازی جریان آب در حال انجماد درون یک لوله توسعه داده شده است. در این فرآیند از روش آنتالپی – تخلخل برای پیش بینی مرز مشترک مایع / جامد، استفاده شده که توانایی تشخیص محل انجماد در هر لحظه را دارد. روش به کار رفته یک روش ضمنی است که در آن فشار به عنوان متغیر اصلی می باشد. در روال فوق معادلات ناویر – استوکس با استفاده از روش حجم محدود در یک شبکه جابجا شده برای محاسبه متغیرها حل شده است. ضمن بررسی خواص فازهای مایع و جامد و تاثیر آنها بر فرایند انجماد، زمان انجماد و طول سرمایش لازم برای گرفتگی جریان بر حسب فاکتورهای موثر مورد مطالعه قرار گرفته است. پارامترهای موثر شامل قطر لوله، سرعت متوسط سیال، دمای دیواره و دمای اولیه سیال است. به دلیل تعدد پارامترهای موثر، علاوه بر استخراج نتایج در حالت بی بعد برای ارتباط فاکتورهای مختلف به دست آمده است. به منظور بررسی اعتبار شبیه سازی، مقایسه ای بین نتایج بدست آمده و نتایج تجربی موجود در حالتی خاص انجام شده که  همخوانی مطلوبی بین آنها دیده می شود. نتایج نهایی به دست آمده نیز همخوانی خوبی با نتایج تجربی معتبر موجود است.

هدف اصلی در این تحقیق، ارایه الگوریتمی برای یافتن وزن کمینه مخازن تحت فشار کامپوزیتی با آستر غیر فلزی است. مخازن کامپوزیتی تحت فشار داخلی به صورت گسترده در صنایع هوافضا و به صورت تجاری، مانند مخازن قابل حمل ذخیره اکسیژن، مخازن ذخیره سوخت و غیره به کار می رود. کاهش وزن در این مخازن علاوه بر صرفه جویی در مقدار و هزینه مواد به کار رفته باعث کاهش مصرف سوخت، هزینه های حمل و نقل و نیز افزایش نسبت برد وسیله نقلیه به وزن آن می شود. مطالعات قبلی نشان می دهد که شکل کلگی ژئودزیک بهترین عملکرد را در مقایسه با انواع اشکال کلگی شناخته شده دارد. به این ترتیب، در این تحقیق بهینه سازی ترتیب چیدمان در هر زاویه پیچش برای تعداد لایه های مختلف صورت گرفته است. این کار با استفاده از الگوریتم ژنتیک و تحلیل اجزای محدود انجام شده و در نهایت پوسته کامپوزیتی که کمترین تعداد لایه را داشته باشد و در عین حال مقدار معیار شکست آن زیر عدد یک باشد، به عنوان سبک ترین چند لایه انتخاب شده است. مقایسه بین زوایای پیچش مختلف نشان می دهد که مخازن با زاویه پیچش الیاف 9 درجه، عملکرد بهتری نسبت به مخازن با زوایای پیچش 20 و 30 درجه دارد. مقایسه مخازن طراحی شده شانزده لایه ای با یک مخزن نمونه موجود نشان می دهد که علاوه بر استحکام بالاتر، در انتخاب ترتیب چیدمان بهینه فرآیند ساخت نیز بایستی مورد توجه قرار گیرد.

در این تحقیق، فرآیند فرزکاری با فرز سر کروی تجزیه و تحلیل شده و بر اساس مکانیک تراش فلزات مدلی برای پیش بینی نیروهای وارد بر فرز سرکروی ارایه شده است. در این مدل، لبه برنده که در عمل برش مایل انجام می دهد، به اجزای بسیار کوچکی تقسیم شده است. فرض می شود که هر یک از این اجزا یک لبه برنده راست تراش باشد. نیروی وارد بر لبه برنده برآیند نیروهای وارد بر این اجزا است. برای محاسبه زاویه برش و اصطکاک و نیز تنش برشی بر حسب سرعت تراش، سرعت پیشروی و زاویه براده از توابعی تجربی استفاده شده است. مقدار نیروهای حاصل از این مدل با نیروهای به دست آمده از نتایج تجربی دیگران روی فولاد 1045 و آلیاژ Ti6Al4V در شرایط مختلف تراش انطباق خوبی با یکدیگر دارند.

برای داشتن طیف وسیعی از اعداد ماخ مافوق صوت در یک تونل باد، دارا بودن یک نازل همگرا – واگرای متغیر و دقیق با کنترل پذیری اتوماتیک مناسب و قابلیت اتکاپذیری بالا لازم است. در این تحقیق، عملکرد یک نازل همگرا – واگرا و نقش آن در تونل باد مافوق صوت ST2 مورد تحلیل و ارزیابی واقع شده و بر اساس نتایج این ارزیابی، یک سیستم کنترل اتوماتیک تنظیم نازل طراحی و پیاده سازی شده است. برای بهینه سازی عملکرد این سیستم کنترلی، یک کنترل کننده فازی طراحی و پیاده سازی شده و رفتار آن در چند آزمون در عدد ماخهای مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج این ارزیابی و تحلیل نشان از سرعت بالاتر، دقت و پایداری مناسب و قابلیت اطمینان بالای آن دارد. این امر علاوه بر موارد ذکر شده سبب افزایش کارآیی کلی تونل باد شده که نقش عمده ای در اعتماد بیشتر کاربران آن و کاهش هزینه های انجام آزمون را به همراه داشته است.

در کار حاضر جریان لزج تراکم ناپذیر اطراف یک شناور زیرآبی کنترل شونده در دو حالت دایم و غیر دایم به کمک نرم افزار فلوئنت تحلیل عددی شده است. در این شبیه سازی ضرایب نیروهای هیدرودینامیکی در محدوده حرکتهای تعریف شده آن محاسبه شده است. این حرکات شامل حرکت افقی و عمودی شناور بصورت شتابدار و بدون شتاب می باشد. با توجه به اینکه نیروی وارد به شناور در حرکتهای شتابدار شامل دو بخش حقیقی و مجازی است، برای تفکیک این دو بخش از معادله موریسون استفاده شده است. نتایج بدست آمده قابلیت معادله موریسون را در برآورد نیروهای وارد بر این شناور نشان می دهد. علاوه بر آن، مقایسه ضرایب نیروی مجازی وارد به شناور در حرکات گوناگون نشان می دهد که نوع حرکت تاثیر شدیدی بر مقدار این ضرایب ندارد.

مشخصه غیرخطی نیروهای تایر اصلی ترین عامل ناپایداری دینامیک جانبی خودرو بوده و کنترل مستقیم گشتاور چرخشی روشی موثر برای پایدارسازی خودرو است. در این مقاله برای کنترل دینامیک چرخشی خودرو یک کنترل کننده بهینه غیرخطی با هدف تعقیب رفتار خطی محدود شده با ضریب اصطکاک جاده طراحی می شود. برای این منظور، ابتدا با استفاده از بسط سری تیلور، پاسخ چرخشی خودرو از روی یک مدل غیر خطی دو درجه آزادی توسعه داده شده، پیش بینی می شود و سپس با حداقل کردن پاسخ های مطلوب و پیش بینی شده، قانون کنترل مورد نظر به دست می آید. در ادامه، خواص عمده کنترل کننده پیشنهاد شده، به همراه مزایای آن نسبت به سایر روش های متداول کنترلی، مورد بحث قرار می گیرد. قانون کنترلی بدست آمده بصورت تحلیلی بوده و پیاده سازی آن آسان است. ضمن این که با این روش می توان محدودیت های ورودی های کنترلی را نیز در نظر گرفت. کارآیی بیشتر سیستم کنترلی با شبیه سازی مانورهای تغییر باند شدید به وسیله یک مدل کامل خودرو مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با اعمال کنترل کننده بهینه غیرخطی، پایداری خودرو به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

در مقاله حاضر، اثرات زاویه حمله بر رفتار جریان آشفته نزدیک یک دنباله در پشت یک صفحه مسطح به کمک جریان سنج سیم داغ بررسی شده است. صفحه مسطح متقارن بوده، دارای لبه گرد و لبه فرار تیز با زاویه اریب 45 درجه می باشد. اندازه گیری ها در یک تونل باد با سطح مقطع 305×305mm و سرعت ماکزیمم 40m/s انجام شده است. عدد رینولدز بر مبنای طول وتر 6×105 بوده است. مدل در زوایای حمله 5، 10، 15 و 20 درجه قرار داده شده است. گر چه نشان داده شده که قانون لگاریتمی برای زاویه حمله صفر درجه در دنباله نزدیک تا فاصله ای از لبه فرار اعتبار دارد، لیکن نتایج این تحقیق نشان می دهد که اعتبار این قانون در ناحیه نزدیک دنباله با افزایش زاویه حمله در یک مقطع ثابت کاهش می یابد. همچنین، در یک زاویه حمله ثابت، با دور شدن از لبه فرار این قانون اعتبار خود را زودتر از زاویه حمله صفر درجه از دست می دهد. از طرف دیگر، اثر زاویه حمله روی انرژی جنبشی آشفتگی در لایه برشی بررسی شده است. همچنین، افزایش ضریب درگ با افزایش زاویه حمله نشان داده شده است.