مهندسی مکانیک مجلسی
سال:1387 | دوره:1 | شماره:3 (پیاپی 3) |تعداد مقالات:8

مخزن گاز طبیعی فشرده CNG از جنس کامپوزیت کربن- اپوکسی با آستر غیرفلزی حدودا %60 از مخزن آلومینیومی با ابعاد و هندسه و شرایط کاری مشابه، سبک تر است. یکی از پارامترهای مهم در طراحی این مخزنها، مقاومت آنها در برابر ضربه و جلوگیری از انفجار است. در این مقاله، اثر ضربه با سرعت پایین بر مخزن کامپوزیتی گاز طبیعی فشرده بوسیله روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار مخزن تحت ضربه با سرعت و زوایای مختلف و تغییر زوایای پیچش بر اساس معیار شکست چانگ- چانگ ارایه گردیده و در نهایت، اثر وجود فشار گاز در داخل مخزن قبل و بعد از ضربه در شکست مخزن مورد تحلیل واقع شده است.

امروزه سازه های با ساختار صفحه ای نظیر ورق ها، اهمیت ویژه ای در فناوری های نوین به خود اختصاص داده اند. در این میان بررسی رفتار ارتعاشی ورق ها از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که در تحلیل های دینامیکی و ارتعاشی، اگر فرکانس های طبیعی سازه در نظر گرفته نشوند، امکان وقوع پدیده تشدید وجود دارد که این امر صدمات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت. در این مقاله به منظور بررسی رفتار ارتعاشی ورق ها، از روش تفاضل محدود با مرتبه های خطای و استفاده شده است. برای این منظور ابتدا روش حل تحلیلی کلاسیک مورد بررسی قرار گرفته، سپس روابط متناظر برای تحلیل عددی با مرتبه های خطای یاد شده استخراج شده است. در نهایت نتایج بدست آمده برای فرکانس های طبیعی در هر دو حالت به صورت بدون بعد مورد مقایسه قرار گرفته اند.از آنجا که استفاده از روش تفاضل محدود با مرتبه خطای برای نخستین بار در این مقاله انجام شده، از نتایج موجود در مراجع مختلف و نیز شبیه سازی صورت گرفته توسط نرم افزار ANSYS جهت تایید صحت و اعتبار نتایج بدست آمده، استفاده شده است.

در پژوهش صورت گرفته با طراحی و ساخت ابزار تراشکاری خود چرخان به بررسی و بهینه سازی پارامترهای ماشین کاری و تاثیر آن بر روی صافی سطح آلومینیوم Al99 که یکی از آلیاژهای پرمصرف در صنعت هوا فضا می باشد پرداخته شده است. بنابراین آزمایش های مورد نیاز با استفاده از روش تاگوچی طراحی گردید تا بتوان بیشترین و مهمترین اثرات تقابل را با کمترین تعداد آزمایش به دست آورد. در ادامه با استفاده از روش نسبت S/N به تحلیل و بهینه سازی این پارامترها پرداخته شد. در نهایت پارامترهای بهینه ماشینکاری برای رسیدن به بهترین صافی سطح ارایه شده است.

در این مقاله به مطالعه و بررسی تاثیر پارامترهایی همچون سرعت برشی، نرخ پیشروی و نوع ابزار بر توان مصرفی (Pm) در ماشینکاری آلیاژ EN-AC 48000 به روش های تحلیل های آماری پرداخته شده است. برای انجام آزمایشات از آرایه استاندارد L27 تاگوچی به عنوان آرایه اقتصادی برای مطالعه فاکتورها و تعاملات بین فاکتورها استفاده شده است. تعداد آزمایشات با انجام دو تکرار جمعا 54 آزمایش برای خروجی مورد نظر می باشد. آلیاژ EN-AC 48000 یکی از آلیاژهای مهم در صنعت به شمار می آید. ماشینکاری این آلیاژ به علت ایجاد لبه انباشته و فرسایش ابزار بسیارحایز اهمیت است. توان مصرفی از عوامل موثر بر عمر ابزار، دقت ابعادی و راندمان تراش می باشند. درمقاله حاضر از سه نوع ابزار مخصوص تراشکاری آلیاژهای آلومینیوم شامل کارباید روکش دار(CD1810) CVD، کارباید بدون پوشش (H10) و الماس پلی کریستال(CD10) PCD  استفاده شده است. بررسی تاثیر فاکتورها و تعاملات بین آنها توسط آنالیز ANOVA انجام شده و پارامترهای موثر و اهمیت آنها مورد بررسی قرار گرفته شده است. مقادیر بهینه فاکتورها نیز به وسیله آنالیز S/N در مورد خروجی های آزمایش بیان شده اند و همچنین مدل های رگرسیون برای پیش بینی توان مصرفی و تست های صحت به منظور درستی مدل ها، ارایه شده است.

در گذشته تلاش های بسیاری برای بهبود توربین های گازی صورت گرفته است که هدف از آنها افزایش نیروی پیشرانه و همچنین خنک ماندن دیواره موتور بوده است. در این راستا استفاده از موتورهای سیکلونی و موتور ورتکسی پیشنهاد شده است. جریان چرخشی دو جهته Bidirectional Swirl، در موتور ورتکسی ایجاد می شود و با توجه به افزایش راندمان موتور و خنک ماندن دیواره آن، در سالهای اخیر نظر محققین را به خود جلب کرده است. در موتور ورتکسی با توجه به هندسه خاص دو جریان ورتکس (Vortex) ایجاد می شود که در ورتکس داخلی احتراق صورت گرفته و ورتکس خارجی از انتقال حرارت به دیواره محافظت می کند. موتور ورتکسی با سوخت و اکسید کننده گازی در دانشگاه Virginia Institute of Technology در ابعاد آزمایشگاهی ساخته و تحت بررسی است. استفاده عملی موتور ورتکسی با سوخت مایع و گازی نیز حایز اهمیت می باشد. بررسی و تحلیل میدان جریان در چنین محفظه ای در پنج سال گذشته در مراکز تحقیقاتی مختلف صورت یافته است که نتیجه قابل ذکر آن، حل تحلیلی و عددی میدان جریان با شرایط بسیار ساده کننده بوده است. انتخاب مواد مناسب، تعیین ابعاد موتور، طراحی صفحه انژکتور و سایر پارامترهای ساخت موتور نیازمند مدل سازی میدان جریان در محفظه احتراق می باشد که خود مستلزم حل معادلات حاکم است. برای بررسی میدان جریان در محیط ورتکسی نیاز به حل معادلات بقا جرم، مومنتوم و انرژی می باشد. در صورت آشفته بودن جریان، معادلات بسیار پیچیده شده و برای حل استفاده از فرضیات بسیاری برای ساده سازی مساله ضروری است. لازم به ذکر است که با فرض جریان غیرقابل تراکم، معادله انرژی از سایر معادلات جدا خواهد شد. هدف از این پروژه بررسی حل تحلیلی انجام یافته و بهبود آن برای همخوانی با سایر نتایج عددی و تجربی با شرایط مشابه، بررسی عددی معادلات حاکم با حداقل فرضیات و مقایسه نتایج عددی و تحلیلی با یکدیگر می باشد. با توجه به غیر خطی بودن معادلات و همچنین آشفته بودن جریان امکان حل تحلیلی آن، با جزییات زیاد، وجود ندارد. لذا با استفاده از نتایج حل عددی و در نظر گرفتن مدلهای متداول، جریان مدل شده و نتایج ارایه خواهند شد. لازم به ذکر است که در صورت استفاده از سوخت مایع، مدل سازی احتراق اسپری در محیطی با جریان دو فازی (گاز– مایع) نیز مورد نیاز است که در این مورد نیز توضیحاتی داده خواهد شد. با استفاده از تحلیل میدان جریان، نتایج بررسی پیشرانشی و آیرودینامیکی موتور در دسترس قرار می گیرد که برای تعیین پارامترهای طراحی و ساخت بستر آزمون موتور ورتکسی ضروری می باشند. در ادامه، با تعیین نیازهای اساسی برای نصب دستگاه مناسب برای آزمایش موتور ورتکسی، به بررسی ساخت بستر آزمون موتور ورتکسی و تجهیزات جانبی آن خواهیم پرداخت. نتایج بدست آمده در این پروژه شامل بررسی میدان جریان، طراحی و ساخت بستر آزمون، گام اولیه در راستای ساخت موتور ورتکسی با سوخت گازی و مایع و در ابعاد صنعتی محسوب می شود که با توجه به نوآوری و راندمان بالای این موتور از اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود.

در آینده بسیار نزدیک، جمع کننده های مشبک خورشیدی بدون شیشه به طور گسترده ای در سراسر دنیا، برای پیش گرم نمودن هوا مورد استفاده قرار خواهند گرفت. پیش گرم کردن هوای ساختمانها، فضاهای بزرگ و گرم نمودن هوا به منظور خشک کردن محصولات کشاورزی، چند نمونه از کاربردهای این جمع کننده ها می باشند. هوای محیط به طور مستقیم از طریق یک مکنده، به داخل منافذ تعبیه شده بر روی صفحه جاذب (صفحه بدون شیشه ای که با رنگ تیره پوشیده شده است) که در مقابل آفتاب قرار دارد، کشیده شده و این امر باعث گرم شدن هوای مکیده شده خواهد شد. عملکرد این صفحات وابسته به پارامترهای متعددی از قبیل هندسه و نوع منافذ، سرعت مکش و همچنین جهت باد خواهد بود. در این پژوهش، با به کارگیری روش حجم محدود، نقشی که باد در عملکرد حرارتی این صفحات بازی می کند، بررسی شده است. در این مطالعه، صفحات با منافذ دایره ای شکل و در دو چیدمان مربعی و مثلثی در نظر گرفته شده اند و سعی شده که دامنه در نظر گرفته شده، برای پارامترهای مستقل مساله، نظیر ضریب تخلخل، سرعت مکش، ضخامت صفحه، ضریب گذر حرارتی و سرعت باد دامنه عملی این پارامترها را نیز، در برگیرد. نتایج نشان می دهد عملکرد حرارتی صفحات مشبک وابسته به شش پارامتر بدون بعد بوده که مهم ترین آنها پارامتر رینولدز درون سوراخ بوده و کم اهمیت ترین این پارامترها، ناسلت تشعشعی می باشد. نیز بررسی تغییرات فشار در پشت این صفحات این نتیجه را حاصل نمود که موثرترین پارامتر بر روی این تغییرات، پارامتر ضریب تخلخل بوده و با تغییر این پارامتر، تغییرات شدید افت فشار رخ خواهد داد. همچنین، در شرایط مشابه کاری، کارایی جمع کننده هایی با چیدمان مثلثی بیشتر از کارای جمع کننده هایی با چیدمان مربعی است.

تجزیه و تحلیل های عددی نشان داده است که شبیه سازی های موفقیت آمیز جریان و دقت حل، قویا به تعداد گره های به کار رفته در شبکه محاسباتی بستگی دارد. یک شبکه خوب بایستی قابلیت تطبیق با خصوصیات مهم جریان را داشته باشد. ایجاد چنین شبکه ای برای جریان های پیچیده اگر غیر ممکن نباشد، تا حدودی مشکل است. زیرا تعداد کل گره هایی که می توانند در شبیه سازی عددی مورد استفاده قرار گیرند، اغلب محدود می باشد. همچنین موقعیت نواحی با گرادیان بالا در ابتدا معلوم نیست. بنابراین استفاده از شبکه های هوشمند در روش های حل عددی بسیار مطلوب می باشد. از میان روش های شبکه هوشمند، روش های شبکه هوشمند توزیع مجدد و جا داده شده بیشترمورد توجه محققین قرار گرفته است. ترکیب این روش ها به طور طبیعی پیچیده تر از هر کدام از این دو روش به تنهایی می باشد. به منظور بررسی دقت و بازده حل، چنین ترکیبی برای حل معادلات اویلر دو بعدی در دو مساله مدل به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب روش های شبکه هوشمند توزیع مجدد و جا داده شده با حفظ دقت بالا موجب صرفه جویی بیشتر در تعداد گره های لازم و در نتیجه حافظه و زمان محاسبه نسبت به هر کدام از این دو روش به تنهایی شده و بنابراین ترکیب این دو روش را مجاز می نماید.

در این مقاله، یک هواپیمای بدون سرنشین (UAV) به کمک روشی جدید طراحی گردیده است. طراحی این هواپیمای بدون سرنشین بر سقف حمل بار چهار کیلوگرم در ارتفاع حداکثر 2500 متری و با سرعت کروز حداکثر 120 کیلومتر بر ساعت در سطح دریا و تداوم پروازی حداکثر 60 دقیقه انجام پذیرفته است. بر این اساس پیکربندی طرح این هواپیمای UAV که بیشتر با اهداف گشتی، شناسایی و اطلاعاتی می باشد، انجام گرفته و در پایان پارامترهای طراحی به همراه سه نمای هواپیما ارایه شده است.