روش های عددی در مهندسی (استقلال)
سال:1390 | دوره:30 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

در روش اصلاح شده لاگرانژی برای شبیه سازی فرایند ماشینکاری، جدایی براده از قطعه کار به کمک حذف اجزای دارای آسیب بحرانی از مقابل نوک ابزار فراهم می شود. در این مقاله یک ارزیابی سیستماتیک از سه مدل انباشت (تجمع) آسیب صورت گرفته است تا بهترین معیار شکست در شبیه سازی شناسایی شود. سه مدل در نظر گرفته شده عبارت اند از مدلهای جانسون- کوک، کاکرافت- لاتم و ویلکینز. همچنین الگوریتم جدیدی برای توسعه این گونه از مدلهای آسیب در دامنه بالای کرنش، نرخ کرنش، دما و فشار ماشینکاری در حضور ترکیب دو اثر مکانیزم شکست کششی و برشی ارائه می شود. در این مورد، نتایج به دست آمده از تحلیلهای اجزای محدود با فرمولبندی لاگرانژی- اویلری اختیاری به عنوان منبعی برای انباشت آسیب مورد استفاده قرار می گیرند. شرایط پایدار برش فولاد 1045 مورد ملاحظه قرار می گیرد تا از اطلاعات موجود و داده های آزمایشهای طرح «دستیابی به مدلهای ماشینکاری» در عملکرد این فولاد در برش متعامد به عنوان معیار بررسی دقت مورد استفاده قرار گیرد. کالیبره کردن این نوع مدلها و شرایط واقعی جدایش براده مهمترین مزیت مدل است. بر اساس نتایج این تحقیق مدل آسیب جانسون-کوک بهترین توانایی را درمعیار جدایی براده عرضه می کند.

در این تحقیق، شبیه سازی عددی جریان کاویتاسیونی حول هیدروفویل با استفاده از روش تراکم پذیری مصنوعی پیش شرط سازی شده برای حل معادلات ناویر- استوکس چندفازی انجام شده است. معادلات حاکم، پیوستگی و مومنتم مخلوط، به اضافه یک معادله انتقال کسر حجمی فاز مایع هستند. معادله انتقال کسر حجمی فاز مایع بر اساس ایده جریان همگن تعادلی در مدلسازی جریانهای چندفازی نوشته شده است. انتقال جرم بین فازها از مدل ارائه شده توسط مرکل، شبیه سازی و به منظور تسریع نرخ همگرایی، از روش پیش شرط سازی استفاده شده است. گسسته سازی جملات جابه جایی از روش تفاضل بالادست مرتبه سوم بر مبنای روش تفاضل شار و گسسته سازی جملات لزج از روش تفاضل مرکزی مرتبه دوم انجام شده است. لزجت گردابه ای جریان آشفته از مدل یک معادله ای اسپالارت- آلماراس محاسبه می شود. به منظور صحت سنجی نتایج خروجی، ابتدا حل جریان تک فازی حول هیدروفویل NACA0012 در زوایای حمله صفر و شش درجه در رینولدز Re=2.8×106 شبیه سازی و نتایج با اطلاعات در دسترس مقایسه شده است. در ادامه، توانایی برنامه در شبیه سازی جریانهای کاویتاسیونی در اعداد کاویتاسیون و زوایای حمله مختلف نشان داده شده و نتایج خروجی با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود، مقایسه شده اند. برای این منظور جریانهای کاویتاسیونی حول هیدروفویل اصلاح شده NACA0009 در دو حالت بریده نشده و بریده شده در رینولدز Re=2×106 و اعداد کاویتاسیون 1، 0.9، 0.80 و 0.75، 0.6، 0.5، 0.4 و 0.3، در زوایای حمله پنج و 2.5 درجه، شبیه سازی شده است و مقادیر ضریب فشار و ضرایب لیفت و درگ با مقادیر آزمایشگاهی و عددی مندرج در مرجع [7] مقایسه شده است. نتایج از دقت قابل قبولی برخوردارند.

در این مقاله، رفتار پس از کمانش ورق با ضخامت متغیر و همچنین مقاطع ساخته شده از ورق که دارای نقص عضو اولیه هستند، مورد بررسی قرار گرفته است. روش عددی نوار محدود برای تحلیل فراکمانش مقاطع ساخته شده از ورق تحت فشار و خمش، به کار رفته و به منظور دستیابی به این هدف، برنامه ای رایانه ای تدوین شده است. در این مقاله، سختی محوری و خمشی مقاطع کانالی لبه دار و بدون لبه، مقاطع Z شکل با ضخامت بال متغیر و ثابت و مقاطع T شکل و هم چنین بازتوزیع تنش پس از کمانش این گونه مقاطع و ورق با ضخامت عرضی متغیر تعیین شده اند. از نتایج به دست آمده، می توان دریافت که ابعاد مقطع و کرنش اعمالی اولیه اثر چشمگیری بر توزیع تنش دارند و هم چنین سختی پس از کمانش مقطع کم می شود.

در این مقاله پدیده جیغ ترمز بررسی شده است. امروزه جیغ ترمز که صدای آزاردهنده برای سرنشینان و عابرین است، به فاکتوری مهم برای درجه بندی سیستم ترمز وسایل نقلیه تبدیل شده است. در ابتدا اهمیت موضوع بیان و سه دلیل اصلی بروز این پدیده مطرح می شود. مدلهای ارائه شده توسط محققان بررسی و نهایتا جفت شدن مودها به عنوان دلیل اصلی وقوع پدیده جیغ ترمز در نظر گرفته می شود. سپس راهکاری اجرایی برای شبیه سازی پدیده جیغ ترمز در روش اجزای محدود ارائه می شود. در ادامه، مدل اجزای محدود سیستم ترمز خودروی سمند تهیه و سپس با تکنیک ارائه شده حل می شود. به دلیل پیچیدگی و نیاز به حافظه و زمان حل زیاد، از روش پردازش موازی برای حل مساله استفاده شده است. در نهایت ثاثیر پارامترهای مختلف فیزیکی مانند ضریب اصطکاک بین دیسک و لنت، نیروی ترمز و کشسانی و چگالی دیسک و لنت بر روی پدیده جیغ ترمز بررسی می شود. تاثیر وجود شیار بر روی لنت نیز به عنوان پارامتری برای بهبود عملکرد و کاهش نویز ناشی از جیغ ترمز مطرح و مورد مطالعه قرار می گیرد.

در این مطالعه یک روش محاسباتی جدید به نام روش اجزای محدود با مرز مقیاس شده برای تحلیل مسائل تراوش محصور به کار گرفته می شود. این روش مزایای دو روش اجزای محدود و اجزای مرزی را با هم ترکیب می کند، فقط مرز مساله مش بندی می شود، و به هیچ گونه حل بنیادی نیاز نیست، مسائل با دامنه نامحدود و دارای نقاط تکینگی به صورت دقیق مدل می شوند و مصالح ناهمسان و ناهمگن که شرط تشابه را ارضا کنند بدون هزینه محاسباتی زیادی مدلسازی می شوند. در این تحقیق فرمولبندی روش برای حل مسائل تراوش ارائه و سپس مسائلی با این روش تحلیل می شوند و نتایج حاصله با نتایج دیگر روشهای عددی مقایسه و سرعت و دقت بالای این روش نشان داده می شود.

جابه جایی آزاد نانوسیال آب- نقره در یک محفظه مربعی با وجود دو یا سه جزء سرد و گرم مجزا روی دیواره های عمودی آن به روش عددی شبیه سازی شده و اثر تعداد و چینش اجزای گرمایی المانهای گرمایی و همچنین درصد حجمی نانوذرات بر مشخصه های جریان سیال و انتقال گرما مطالعه شده است. کسر حجمی نانوذرات در محدوده 0 تا 0.2 در نظر گرفته شده است. چینش اجزای گرمایی در حالتهای مختلفی در نظر گرفته شده است که در هر حالت، تعداد گردابه متفاوتی در محفظه تشکیل می شود. مشخصه های جریان و انتقال گرما با استفاده از خطوط جریان، خطوط دما ثابت و عدد ناسلت بررسی شده اند. نتایج عددی افزایش نرخ انتقال گرما با افزایش عدد رایلی، افزایش تعداد گردابه های پدید آمده و افزایش درصد حجمی نانوذرات را نشان می دهد. همچنین مشاهده شده است که هرچه تعداد گردابه ها بیشتر باشد، اثر افزایش درصد حجمی نانوذرات بر افزایش انتقال گرما، بیشتر است. با پدید آمدن شش گردابه در محفظه، در عدد رایلی 106، افزایش کسر حجمی نانوذرات از 0 به 0.2 باعث افزایش عدد ناسلت متوسط در حدود %60 نسبت به سیال پایه می شود در حالی که با وجود چهار گردابه این افزایش در حدود %35 است. همچنین مشاهده شده است که اثر افزایش درصد حجمی نانوذرات بر افزایش انتقال گرما از اثر افزایش تعداد گردابه ها بیشتر است.

در این مقاله، کارایی روش مربعات دیفرانسیل (DQM) و روش مربعات دیفرانسیل تکه ای (IDQM) در حل مسایل جابه جایی آزاد گذرا بر روی کره بررسی شده است. بنابراین هم بر روی دامنه مکانی و هم بر روی دامنه زمانی از قوانین روش مربعات دیفرانسیل استفاده شده است. نشان داده شده است که شکستن کل بازه زمانی شدیدا کارایی این روش را تقویت می کند. شایان ذکر است که این الگوریتم تاکنون بر روی مسایل جریان جابه جایی گذرا استفاده نشده است؛ استفاده از این الگوریتم اولین تلاشی است که برای نشان دادن مزیتهای این روش در حل جریان جابه جایی آزاد گذرا انجام شده است. نتایج این تحقیق دو مزیت روش مربعات دیفرانسیل تکه ای نسبت به سایر روشهای مرسوم در این گونه مسایل نشان می دهد: پایداری بی قید و شرط و حداقل هزینه محاسباتی. برای این منظور، همگرایی مساله بررسی شده و برای مواردی که جواب آنها موجود است، مقایسه بین نتایج انجام گرفته است.