مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:7 |تعداد مقالات:26

در این پژوهش با بررسی فرآیند های انتقال حرارت در اجزای مختلف سیستم، عملکرد یک اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی این مقاله اعتبارسنجی مدل تحلیلی ارایه شده برای بررسی پارامترهای موثر بر عملکرد اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ در شرایط محیطی مختلف است. پارامترهای محیطی بررسی شده در این مطالعه سرعت باد، دمای محیط و تابش ورودی هستند. آزمایش ها در مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی با عرض جغرافیایی 36درجه و طول جغرافیایی 59درجه انجام شد. بررسی ها نشان می دهند که مدل تحلیلی ارایه شده دقت کافی برای بررسی پارامتری اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ را دارد. همچنین در شرایط محیطی مرجع، حرارت اتلافی تنها 12/22وات از 137/51وات تابش جذب شده را به خود اختصاص می دهد. بنابراین تنها حدود 8/89% از حرارت جذب شده در اجاق خورشیدی تلف می شود. نتایج نشان می دهند که با توجه به وجود فضای خلأ بین دو لوله، دمای سطح خارجی اجاق در شرایط محیطی مرجع تنها C° 3/64 بیشتر از دمای محیط است. همچنین اجاق خورشیدی با لوله تحت خلأ در شرایط محیطی مختلف عملکرد مناسبی دارد. با افزایش دمای محیط از 5 تا C° 35 بازده اجاق خورشیدی حدود 0/65% زیاد می شود.

در این مقاله، تولید میکروقطره در حجم مناسب الگوریتم کنترلی حلقه-بسته پیشنهاد شده است. در الگوریتم پیشنهادی از افزونگی موجود در ساختار شبکه کانال میکروفلویدیک تولید قطره به منظور تنظیم و تعیین بهینه دبی حجمی سیال هر کدام از کانال های ورودی استفاده شده است، به طوری که براساس یک مساله بهینه سازی با هدف کمینه سازی دبی حجمی ورودی هر کانال قطره تشکیل شده در کانال خروجی در اندازه مطلوب تولید شود. از آنجا که دسترسی به تمامی متغیر های حالت سیستم تولید میکروقطره امکان پذیر نیست، در بخشی از ساختار الگوریتم پیشنهادی به طراحی رویت گر لیونبرگر (رویت گر مرتبه کاهش یافته) پرداخته شده است. سپس کنترل کننده ای بهینه LQR برای همگرایی اندازه حجم قطره تولیدی به مقدار مطلوب مورد بحث قرار گرفته است. در طراحی های صورت گرفته برای بخش های رویت گر و کنترل کننده، مساله تاخیر در اندازه گیری فیدبک خروجی لحاظ شده است و تحلیل پایداری برای هر کدام از بخش های نام برده با توجه به تاخیر ثابت در فیدبک خروجی انجام گرفته است. فیدبک خروجی در طراحی های صورت گرفته متغیر قابل اندازه گیری دبی حجمی ورودی هر کانال است. در نهایت، الگوریتم کنترلی تولید قطره با اندازه های مطلوب برای یک میکروفلویدیک با ساختار Tشکل پیاده سازی رایانه ای شده است.

فولاد API X65 (با حداقل تنش تسلیم ksi65 معادل 448مگاپاسکال) یکی از پرکاربردترین فولادها در لوله های پرفشار انتقال گاز طبیعی ایران است. با مطالعه نواحی شکست نرم و ترد در سطح شکست این فولاد می توان کیفیت این نوع فولاد را نشان داد. در تحقیق حاضر، ویژگی های مرئی سطح شکست در نمونه خمش سه نقطه ای (مطابق هندسه نمونه استاندارد آزمایش ضربه سقوطی) و با عمق شیار استاندارد بررسی شده است. نمونه ها از بدنه لوله فولادی با قطر خارجی 1219میلی متر (48اینچ) و ضخامت دیواره 14/3میلی متر بریده و تا ابعاد استاندارد ماشین کاری شد. با توجه به شرایط شبه استاتیک آزمایش و سرعت پایین فک ماشین (0/1میلی متر بر ثانیه)، آزمایش به ترتیب روی نمونه هایی از جنس فلزپایه با شیار ماشین کاری شده و با عمق شیارهای 15، 10 و 5/1میلی متر با کنترل تغییر مکان انجام شد. با اعمال بارگذاری، رشد ترک از زیر شیار در هر نمونه شروع شد و در عرض بدون ترک نمونه (لیگامنت) ادامه یافت. در انتهای آزمایش، نمونه ها در نیتروژن مایع سرد شده و شکست ترد لیگامنت باقیمانده به صورت مکانیکی انجام شد. در این تحقیق پس از بررسی مود شکست و نحوه گسترش ترک در نمونه استاندارد، با مشاهده مرئی کلیه قسمت های سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری، مواردی از قبیل میزان تغییرات ضخامت، بررسی نواحی برشی (شکست نرم)، شکست ترد اولیه، لبه های برشی، شکست معکوس و شکست ترد انتهایی مطالعه و با به دست آمدن درصد ناحیه شکست برشی بالای 85%، نرم بودن شکست نمونه استاندارد تایید شد.

شناورسازی مهم ترین روش جداسازی مواد معدنی بوده و یک عنصر کلیدی بازیابی مواد معدنی باارزش از طریق شناورسازی، تعامل بین ذرات و حباب های هوا در آب است. در مقاله حاضر با رویکردی تجربی به مطالعه و آشکارسازی برخورد حباب ساکن و ذرات پلاستیکی پرداخته شده است. نتایج بررسی این برخورد در شناورسازی ذرات پلاستیکی کاربرد گسترده ای دارد. در این مقاله با ایجاد حباب ساکن به قطر 5/5میلی متر از طریق پمپ تزریق در سیال ساکن، به بررسی مکانیزم برخورد ذرات پلاستیکی به قطر 1/5میلی متر روی سطح حباب پرداخته شده است. ذرات پلاستیکی از طریق سیستم خلأ با سرعت صفر و در ارتفاع قابل تنظیم به سمت حباب رها می شوند. موقعیت زاویه ای برخورد ذره بر سطح حباب با تغییر فاصله رهاسازی تغییر می کند، به طوری که با افزایش فاصله رهاسازی، موقعیت زاویه ای ذره بر سطح حباب با گذشت زمان کاهش می یابد. زاویه برخورد اولیه در فاصله رهاسازی 18/68، 13/36 و 10میلی متر به ترتیب 18/01، 15/15 و 18/8درجه به دست آمده است. در این مطالعه، عملکرد نیرو های پسا، مویینگی، فشاری، وزن و شناوری بر حالت های اتصال و جداشدن ذره بر سطح حباب گزارش شده است. به دلیل سرعت کم لغزش ذره بر سطح حباب، نیروی پسا در مراحل اتصال و جداشدن ناچیز است و نیروهای شناوری و گرانش نیز مقادیری ثابت هستند. نتایج نشان می دهند که نقش اصلی در نیروهای موثر در برخورد، نیروهای مویینگی و فشاری هستند. همچنین به بررسی تاثیر خط تماس سه فازی ذره بر نیروهای مویینگی و فشاری پرداخته شده که یکی از نوآوری های مطالعه حاضر است.

در این پژوهش، به مدل سازی جریان جوششی مادون سرد نانوسیال با سیال پایه آب در کانالی با یک نقطه داغ پرداخته شده است. تاثیر افزودن نانوذرات بر جریان جوششی مادون سرد در این کانال مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات به کارگرفته شده، آلومینا هستند. برای شبیه سازی، ابتدا خواص نانوسیال را متغیر با دما در نظر گرفته و بعد از آن با استفاده از دیدگاه اویلر-اویلر جوشش را بررسی می کند. اسم این روش اویلر-مخلوط گذاشته شده است. علاوه بر درنظرگرفتن خواص متغیر با دما در این پژوهش، از مدلی برای چگالی نقطه جوانه زنی استفاده شد که تابع زبری سطح و میزان رسوب نانوذرات است. بعد از صحت سنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال با درنظرگرفتن چهار زبری 25، 50، 75 و 100نانومتر مدل سازی شد. تغییرات پارامترهای دینامیک حباب در شارهای حرارتی و زبری های مختلف سطح بررسی شدند. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد که با افزایش زبری سطح شاهد اُفت دمای سطح و افزایش چگالی نقطه جوانه زنی شده است. همچنین در این بازه زبری سطح، با افزایش زبری سطح قطر جدایش حباب افزایش و فرکانس جدایش کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان دادند که افزایش شار حرارتی موجب افزایش فرکانس جدایش حباب و کاهش قطر جدایش حباب و زمان انتظار حباب می شود.

تعیین یک مدل دینامیکی مناسب برای یک ربات زیر آب، از نظر طراحی سیستم هدایت و کنترل از اهمیت زیادی برخوردار است. به منظور طراحی یک سیستم کنترلی موفق برای وسایل زیر آب همواره دانستن ضرایب مشتقات پایداری هیدرودینامیکی وسیله به طور کامل و با دقت کافی مورد توجه محققان بوده است. انتخاب عملگر مناسب در سیستم کنترل روی عملکرد کلی سیستم و هزینه های پروژه موثر است. معمولاً در طراحی عملگرها تاثیر ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی در نظر گرفته نمی شود؛ بنابراین در این تحقیق سعی شده است تا میزان اهمیت این ضرایب در طراحی عملگرها بررسی شود. برای این منظور در ابتدا معادلات حرکت یک ربات زیر آب مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، استخراج ضرایب هیدرودینامیکی شامل ضرایب استاتیکی و دینامیکی برای یک ربات زیر آب توسط یک کد محاسباتی سریع انجام و پس از آن اثرات ضرایب مشتقات پایداری دینامیکی بر پارامترهای عملکردی دینامیکی وسیله مانند پهنای باند دینامیک سیستم و نقش آن در سیستم کنترل بررسی شد. همچنین در پایان به بررسی انتخاب عملگر مناسب برای ربات زیر آب و مطالعه اثرات فرکانس طبیعی عملگر بر عملکرد سیستم پرداخته شد.

با وجود پیشرفت های اخیر در بهبود کارآیی موتورهای دیزل، بیش از نیمی از انرژی ورودی سوخت به صورت حرارت اتلافی از اگزوز، سرمایش موتور یا از طریق تشعشع از سطوح داغ موتور، به محیط منتقل می شود. از طرفی موتورهای احتراق داخلی یکی از اصلی ترین منابع آلایندگی هوا به شمار می روند که موجب بروز مشکلات عمده ای از قبیل تخریب لایه ازون، گرم شدن زمین و به خطرافتادن سلامت موجودات زنده شده است. بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، راهکاری برای افزایش راندمان این موتورها و کاهش آلایندگی محیطی ارایه می دهد. یک روش نسبتاً کم هزینه و ساده به منظور بازیافت حرارت اتلافی موتورهای احتراق داخلی، استفاده از سیکل رانکین به منظور تولید توان مکانیکی برای تبدیل به توان الکتریکی و ذخیره در باتری برای کاربردهای برقی خودرو است. در این مقاله امکان استفاده از سیستم بازیافت حرارتی اگزوز اتوبوس بدون استفاده از حرارت سایر منابع بازیافتی، با استفاده از سیکل رانکین ارگانیک، به منظور افزایش راندمان موتور دیزل اتوبوس مورد بررسی قرار گرفته است. براساس میزان حرارت قابل استحصال از اگزوز اتوبوس در چند حالت کاری موتور دیزل، میزان دبی سیال عامل و توان خروجی سیکل رانکین محاسبه شده است. نتایج محاسبات، افزایش 5/1کیلوواتی توان موتور دیزل معادل با رشد 1/12درصدی راندمان موتور، در شرایط بار جزئی موتور را نشان می دهد. توان مکانیکی تولیدی توسط میکروژنراتور به توان الکتریکی تبدیل می شود و در باتری به منظور استفاده در تجهیزات برقی خودرو از قبیل فن ها و لامپ ها و همچنین شارژ گوشی سرنشینان، ذخیره می شود.

در این مطالعه ابتدا استاتیک قطرات و دینامیک برخورد قطرات سیال به فیبرهای موازی بررسی شده است. نتایج تجربی در حالت استاتیک نشان می دهند بیشترین حجم قطره ای که به فیبر متصل می ماند حدود 1. 85 تا 1. 9برابر بیشینه حجم متصل به تک فیبر مشابه است. دینامیک برخورد قطرات با تغییر شعاع قطره برخوردکننده، شعاع فیبر و فاصله بین فیبرها مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت حد جذب قطره توسط فیبرها هم به صورت تجربی و هم به کمک مدل سازی عددی به روش حجم سیال به دست آمده است. نتایج مشاهدات تجربی و شبیه سازی عددی نشان می دهند که با افزایش شعاع قطره برخوردکننده و کاهش شعاع فیبر، سرعت حد جذب قطره کاهش می یابد. بیشینه سرعت جذب قطره در محدوده 1. 5 تا 1. 8برابر سرعت حد جذب تک فیبر است که در محدود فاصله محور فیبرها برابر 0. 35 تا 0. 5برابر قطر قطره برخوردکننده اتفاق می افتد. حل تحلیلی نیز مبتنی بر قضیه کار و انرژی برای سرعت حد جذب قطرات بر فیبرهای موازی ارایه شده است که دقت نسبتاً مناسبی در مقایسه با نتایج تجربی و عددی دارد.

بسیاری از شکست های سازه ای به سبب گسیختگی مواد تشکیل دهنده رخ می دهند. آغاز این گسیختگی ها توام با ترک است که با گسترش خود به عنوان تهدید جدی برای رفتار سازه محسوب می شوند. در این راستا روش های پایش سلامت سازه ها، موضوع تحقیقات پردامنه ای است که تاکنون انجام شده است و کماکان ادامه دارد. در این مقاله که به صورت آزمایشگاهی صورت گرفته، یک سیستم جدید مکانیکی پرتابل هوشمند برای شناسایی خرابی در سازه های تیری شکل با استفاده از شاخص نرخ انرژی بر پایه موجک بسته ای معرفی شده است. در ابتدا تاریخچه شتاب-زمان از نقاط تیر دو سر مفصل ساده با استفاده از سنسورهای شتاب سنج برداشت می شود و سپس این سیگنال ها به مولفه های موجک بسته ای تجزیه می شوند و شاخص نرخ انرژی برای هر کدام محاسبه می شود که آن را با Wavelet Packet Energy Rate Index (WPERI) نشان می دهند. نتایج نشان می دهند که این مقادیر، شاخص های حساس و دقیقی برای شناسایی ترک هستند.

یکی از مهم ترین عوامل در کاهش طول عمر و عمکرد نامناسب الکترولایزرهای پلیمری، پخش غیریکنواخت جریان در سطح غشا است. از آنجایی که هموارترین پخش گونه ها و آب منجر به رسیدن به پخش بهینه جریان می شود بنابراین در پژوهش حاضر مدل یک بعدی-یک بعدی توسعه داده شده است که پخش گونه ها و آب و در نهایت توزیع جریان در لایه ها را بررسی کرده و شرایط عملکرد بهینه الکترولایزر غشای تبادل پروتونی فشار بالا را تعیین می کند. در این مدل فشار در طول کانال ثابت، دمای سلول ثابت و غشا کاملاً هیدراته فرض شده است. طول کانال های آند و کاتد به 20 قسمت مساوی تقسیم شده و با حل هم زمان معادلات در راستای کانال و در راستای عمود بر آن در هر قسمت، پخش گونه ها و جریان به دست می آید. نتایج نشان دادند که با افزایش چگالی جریان متوسط توزیع جریان در راستای کانال هموارتر و با افزایش دبی آب ورودی پخش جریان هموارتر شده، ولی تاثیر چندانی بر منحنی قطبش ندارد. اثر فیک در پخش گونه ها در سطح مشترک غشا و لایه نفوذ گاز بررسی و در نهایت با بررسی تاثیر ضخامت بر منحنی قطبش معین شده است. با افزایش ضخامت غشا و الکترود ها عملکرد سیستم کاهش می یابد.

در این مقاله به بررسی تاثیر انتخاب سنسورهای مختلف بر عملکرد مشاهده گر در سیستم تعلیق خودرو پرداخته شده است. برای این منظور از مفهوم درجه مشاهده پذیری برای توصیف کمی شدت و ضعف مشاهده پذیری استفاده شده و در این راستا روش جدیدی برای تعیین درجه مشاهده پذیری سیستم های خطی ثابت با زمان، توسعه داده شده است. در روش پیشنهادی، درجه مشاهده پذیری بر مبنای فاصله سیستم از مجموعه سیستم های هم مرتبه و مشاهده ناپذیر تعریف می شود. بزرگ بودن فاصله به معنی مشاهده پذیری قوی، کوچک بودن فاصله به معنی مشاهده پذیری ضعیف و صفربودن فاصله نشان دهنده مشاهده ناپذیری سیستم است. با توجه به اینکه فاصله سیستم از حالت های مختلف مشاهده ناپذیری به صورت جداگانه تعیین می شود، امکان بررسی همه جانبه مشاهده پذیری و تاثیر انتخاب خروجی بر عملکرد مشاهده گر فراهم می شود. در ادامه، تحلیل مشاهده پذیری سیستم تعلیق براساس روش پیشنهادی، انجام شده و تاثیر خروجی های مختلف بر عملکرد مشاهده گر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با افزایش درجه مشاهده پذیری برای دستیابی به سرعت یکسان در مشاهده گر، بهره مشاهده گر کاهش می یابد و کاهش بهره مشاهده گر باعث کاهش حساسیت تخمین به نویز و خطای اندازه گیری سنسورها می شود که به تبع آن دقت تخمین در حضور خطای اندازه گیری سنسورها افزایش می یابد. همچنین با یک بررسی مقایسه ای نشان داده شد که برخلاف معیارهای قبلی که فقط جنبه خاصی از مشاهده پذیری را مد نظر قرار می دادند، روش پیشنهادی جامع تر و واقع بینانه تر است و نتایج به دست آمده از معیارهای قبلی به راحتی از روش پیشنهادی قابل دستیابی هستند.

در این پژوهش، اثر هندسی سیلندر دایروی با قطاع های متفاوت روی ارتعاشات القایی گردابه با هدف استحصال انرژی از آن به روش عددی بررسی شده است. با توجه به پدیده ریزش گردابه ای فون کارمن، هنگام عبور جریان از روی اجسام بلاف و در نتیجه ایجاد ارتعاش در جسم، می توان با دریافت این انرژی و تبدیل آن به انرژی مطلوب از این پدیده استفاده نمود. در این پژوهش تمرکز روی یافتن یک هندسه سیلندر با ارتعاشات بیشتر نسبت به سیلندر مبنا (سیلندر دایروی) بوده که برای این منظور سیلندر دایروی با قطاع های مختلف شامل نسبتهای 0/5، 0/6، 0/7، 0/8، 0/9 و 1 در دو جهت قرارگیری پیشانی قوس دار (AF) و پیشانی تخت (FF) رو به جریان و در رینولدزهای 100 و 200 مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها در دو حوزه ی سیالاتی و ارتعاشی انجام شده و در قسمت سیالاتی با کمک دینامیک سیالات محاسباتی نیروی های آیرودینامیکی وارده به سیلندر محاسبه شده است. در قسمت ارتعاشی، با نوشتن برنامه در نرم افزار میپل، جابه جایی سیلندر و در نهایت توان بالقوه قابل استحصال از سیال محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که در رینولدزهای 100 و 200 به ترتیب سیلندر دایروی با نسبت قطاع 5/0 و 6/0 در جهت قرارگیری FF دارای بیشترین توان دریافتی از سیال است و نسبت به سیلندر دایروی در رینولدزهای 100 و 200 به ترتیب 3/5 و 5/3 برابر افزایش توان را دارا است. همچنین در سیلندر با قطاع یکسان همواره سیلندر با جهت قرارگیری FF توان بیشتری نسبت به سیلندر در جهت AF تولید می کند.

تجزیه مود تجربی یکی از روش های نوین برای تجزیه سیگنال به مولفه های تشکیل دهنده خود است. وجود منابع خطای متعدد باعث شده تا فعالیت هایی برای رفع یا کاهش اثرات آنها انجام گیرد. در این پژوهش، به یکی از مشکلات عمده روش تجزیه مود تجربی برای تفکیک سیگنال های آلوده به نویز یعنی مشکل آمیختگی مودها و حذف نویز پرداخته شده است. برای حل این مشکل، از روش تجزیه مود تجربی با باند محدود استفاده شده است که ضمن افزایش قابلیت های تجزیه مود تجربی با باند محدود از سرعت پردازش بسیار بالایی برخوردار است و به خوبی از آمیختگی مودها جلوگیری می کند. همچنین از بین روش های موجود، ترکیب مناسبی از روش خواص استخراج خواص لحظه ای و نرمال سازی سیگنال با ذکر یک مثال ارایه شده است. برای بررسی کارآیی روش تجزیه مود تجربی با باند محدود با استفاده از روش بهینه استخراج خواص لحظه ای، داده های تجربی یک یاتاقان معیوب مورد بررسی قرار گرفته و خواص لحظه ای نتایج روش تجزیه مود تجربی و روش تجزیه مود تجربی با باند محدود استخراج شده است. با استفاده از معیار ضریب تغییرات، مشخصاً نشان داده شده است که روش تجزیه مود تجربی با باند محدود قدرت تفکیک بالاتر و نتایج بهتری را نسبت به روش تجزیه مود تجربی به همراه دارد. همچنین با استفاده از اطلاعات مربوط به تفکیک نویز سفید به روش تجزیه مود تجربی، کیفیت جداسازی نویز از داده های اصلی بررسی شده است که نشان از تفکیک بهتر نتایج روش تجزیه مود تجربی با باند محدود دارد.

در سه دهه گذشته، روش های متعددی برای درمان سرطان مورد استفاده قرار گرفته است. در این بین گرما درمانی یکی از روش های درمان سرطان است که در آن با اعمال دمای بین C° 46-41، رشد سلول های سرطانی متوقف می شود. گرما درمانی تومورهای کبدی در مجاورت رگ های بزرگ، تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار می گیرد. در این پژوهش اثر چاه حرارتی رگ در هنگام گرما درمانی تومور کبدی با استفاده از امواج مایکروویو و فرکانس رادیویی تک قطبی مورد بررسی قرار گرفته است. در شبیه سازی های حاضر، معادلات انتقال حرارت زیستی به همراه معادلات جریان الکتریکی یا امواج الکترو مغناطیسی حل شده است. به منظور بررسی اثر چاه حرارتی، یک بار بافت همراه با رگ و بار دیگر بافت تنها بدون حضور رگ مدل شده است. سه قطر 5، 10 و 15میلی متر برای رگ در نظر گرفته شده و میزان نکروز برای هر حالت محاسبه شده است. نتایج حاضر نشان می دهند زمانی که رگ در فاصله کمتر از 8میلی متر از منبع حرارتی قرار گیرد، میزان نکروز به شدت کاهش می یابد و اثر چاه حرارتی مهم می شود و برای فواصل بزرگ تر از 30میلی متر، اثر چاه حرارتی از بین می رود. از طرف دیگر، در بررسی تاثیر قطر رگ مشاهده شد که با افزایش قطر، به دلیل افزایش جریان خون، اثر چاه حرارتی رگ افزایش می یابد. همچنین براساس نتایج تحقیق اخیر، گرمادرمانی با استفاده از امواج مایکروویو در مقایسه با فرکانس رادیویی تک قطبی، کمتر تحت تاثیر اثر چاه حرارتی رگ قرار می گیرد.

در مقاله حاضر به بررسی و تحلیل جریان رقیق شده با روش فوکرپلانک در محدوده های مختلف عدد نودسن و بازه های مختلف اعداد ماخ در رژیم های مادون صوت و مافوق صوت پرداخته شد. از روش فوکرپلانک برای حل جریان رقیق شده در هندسه های مختلف میکرو/نانو یک بعدی کوئت و مساله دوبعدی کاویتی که جریان های برشی هستند، استفاده شده است. معادله بولتزمن و بهویژه حل آماری شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) ابزاری دقیق برای شبیه سازی جریان های غیرتعادلی هستند. با این حال با کاهش عدد نودسن، هزینه های محاسباتی روش DSMC به شدت افزایش می یابد. به منظور مقابله با این چالش، تقریب فوکرپلانک از معادله بولتزمن در این مقاله در نظر گرفته شد. در کدی که برای شبیه سازی روش فوکرپلانک تدوین شده است این روش با استفاده از مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل تصادفی، جایگزین جملات برخورد بین-مولکولی در DSMC می شود. در این تحقیق، روش فوکرپلانک در جریان کوئت در رژیم مادون صوت در اعداد ماخ0/16 (سرعت دیواره 50متر بر ثانیه) و در رژیم مافوق صوت برای عدد ماخ 3/1 (سرعت دیواره 1000متر بر ثانیه) در بازه اعداد نودسن از 0/005 تا 0/3 ارزیابی شده است. همچنین جریان کاویتی در عدد ماخ 0/93 (سرعت دیواره 300متر بر ثانیه) و در بازه اعداد نودسن 0/05 تا 20 در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش همزمان سرعت و عدد نودسن، دقت روش فوکرپلانک افزایش می یابد. علاوه بر این با وجود استفاده از ذرات بیشتر، همگرایی سریع و هزینه محاسباتی کمتر این روش نسبت به روش DSMCاز ویژگی های قابل توجه این روش است.

هدف از این پژوهش، بررسی رفتار میکرومکانیک فریت و مارتنزیت در فولادهای دوفازی بود. بدین منظور یک فولاد کم کربن با ساختار اولیه فریتی-پرلیتی تا80% نورد سرد و آنیل متعاقب در دمای C° 600 به مدت 20دقیقه و کوئنچ در آب شد. مرحله پایانی فرآوری شامل گرمایش تا ناحیه بین بحرانی و نگهداری در دماهای 760، 780، 800 و C° 820 به مدت 10دقیقه و کوئنچ در آب بود. فولادهای دوفازی با کسرهای حجمی فریت و مارتنزیت متفاوت و اندازه دانه های فریت مختلف تولید شد. تغییرات ریزساختاری و ارتباط آنها با تغییرات سختی فازها به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به طیف سنج توزیع انرژی و آزمون نانوفرورونده بررسی شد. مطالعه نانوفرورونده پاسخ سختی فریت و مارتنزیت در ریزساختارهای دوفازی نشان داد که با افزایش دمای آنیل بین بحرانی از 760 به C° 820 متوسط نانو سختی فریت و مارتنزیت به ترتیب از 181 به 281ویکرز افزایش و از 644 به 337ویکرز کاهش می یابد. دماهای آنیل بین بحرانی بالاتر به دانه های فریت ریزتر و سخت تر در ریزساختارهای دوفازی انجامیده است. تغییرات نانوسختی مارتنزیت با دماهای آنیل بین بحرانی به تغییرات محتوای کربن مارتنزیت مرتبط شد. با اعمال قانون مخلوط ها، مقادیر سختی محاسبه شده تطابق خوبی با مقادیر اندازه گیری شده داشت.

در این تحقیق اثرات استفاده از برآمدگی های دوگانه به عنوان یک روش کنترل بردار تراست در یک نازل همگرا – واگرا در رژیم مافوق صوت که عدد ماخ اسمی آن 2 است به صورت تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. فشار کل نازل در کلیه آزمایش ها ثابت در نظر گرفته شده است. سیال آزمایش هوا است. برآمدگی های مورد استفاده دو قطعه استوانه ای شکل است که جلوی جریان در قسمت واگرای نازل قرار داده می شود. این برآمدگی ها در موقعیت های 60% و 90% طول قسمت واگرای نازل از گلوگاه نازل نصب شده اند و به صورت همزمان در مسیر جریان اصلی اعمال می شود. برآمدگی ها در حالت متقابل و روبروی هم بر دیواره نصب شده و اثرات تغییر نسبت میزان نفوذ برآمدگی ها * H/Dبر زاویه بردار تراست و مولفه های بردار تراست با اندازه گیری نیروهای وارد بر نازل به دست آمده است. همچنین میدان جریان نیز به وسیله تصویربرداری شلرین و اندازه گیری تغییرات فشار روی دیواره های نازل اندازه گیری شده است. نتایج حاصل نشان می دهند که استفاده از برآمدگی های دوگانه متقابل می تواند بر زاویه بردار تراست تاثیر چشمگیری داشته باشد و زاویه بردار تراست را تا 4/35درجه نیز در شرایط بررسی شده افزایش دهد. همچنین، نتایج نشان می دهند که این روش در بدترین شرایط می تواند تا 5/5% از مقدار تراست محوری را کاهش دهد.

اندازه گیری علایم حیاتی بدن مثل درصد اکسیژن خون، فشار خون و ضربان قلب مهم ترین و ابتدایی ترین مرحله برای تشخیص انواع بیماری ها به خصوص بیماری های قلبی و عروقی به شمار می رود. روش های گوناگونی برای اندازه گیری این علایم مطرح شده است. به طور کلی این روش ها به دو دسته تهاجمی و غیرتهاجمی تقسیم بندی می شوند. به دلیل آسیب های کمتر روش های غیرتهاجمی، استفاده از آنها در چند دهه اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از تلفن همراه به علت دسترسی آسان و فراگیربودن از مطرح ترین روش های غیرتهاجمی است. در این مقاله پس از مطالعه و بررسی روش های فوتوپلتیسکوگرافی و بیان تئوری های مربوط به آن روش فوتوپلتیسکوگرافی تصویری برای اندازه گیری میزان ضربان قلب به کار گرفته شده است. با توجه به دو الگوریتم پیشنهادی بر مبنای تبدیلات فوریه و محاسبه قله سیگنال، پیاده سازی از این الگوریتم ها با استفاده از دوربین تلفن همراه و ال ای دی آن روی 20 نفر انجام شده است. در گام بعد، میزان ضربان قلب استخراج شده است. در نهایت، مقایسه ای بین دو روش انجام شده است که نتایج حاصل از این مقایسه بیان می کند که روش محاسبه قله، خطای کمتری نسبت به روش تبدیل فوریه دارد.

در این مقاله به طراحی کنترل کننده های توزیع شده به منظور حل مساله توافق رهبر محور برای یک سامانه چندعاملی متشکل از چند بازوی ربات تک لینک پرداخته شده است. در این نگرش هر کدام از بازوها به عنوان یک عامل در نظر گرفته می شوند. مدل دینامیکی هر بازو شامل ترم های غیرخطی معلوم و نامعلوم است. ترم های نامعلوم به دلیل عدم قطعیت پارامترها یا ساده سازی مدل ایجاد می شود. همچنین اغتشاشات خارجی نیز در معادلات دینامیکی هر عامل در نظر گرفته شده است. علاوه بر این دامنه سیگنال ورودی برای هر عامل باید محدود باشد که این امر ناشی از قید حد بالای تابع اشباع محرک مربوطه است. در این مقاله برای از بین بردن اثر نایقینی های سیستم، از رویکرد مقاوم تطبیقی در طراحی قوانین کنترلی استفاده شده است. برای این منظور، حد بالای نایقینی های سیستم از طریق قوانین تطبیقی به دست می آیند. این رویکرد محافظه کاری را به شدت کاهش می دهد. همچنین قوانین کنترلی توزیع شده به نحوی طراحی می شود که تمام بازوها، علی رغم نایقینی های موجود و اشباع محرک به توافق دست یابند. اساس رویکرد مطرح شده در این مقاله بر مبنای تئوری مد لغزشی تطبیقی است. برای این منظور سطوح لغزش مناسب پیشنهادشده و کنترل کننده های مد لغزشی تطبیقی توزیع شده طراحی شده اند. در انتها شبیه سازی هایی به منظور تایید نتایج تئوری ها ارایه شده است.

در این مقاله کنترل ربات متحرک چرخ دار بر مبنای بینایی ماشین موردتوجه واقع شده است. یکی از روش های رایج در کنترل سیستم های مذکور، استفاده از الگوریتم های مدل پیش بین می باشد. در این دست از سیستم ها، سرعت پاسخ الگوریتم کنترلی و بهینگی آن دو فاکتور اساسی برای رسیدن به عملکرد مطلوب می باشد. همچنین عدم امکان دست یابی به مقادیر دقیق پارامترهای ربات و تغییر آن ها در حین عملکرد ربات، چالش مهمی در پیاده سازی کنترل کننده است، لذا تمرکز این مقاله روی الگوریتم کنترلی مدل پیش بین مقاوم و بی درنگ می باشد تا بتواند علاوه بر پاسخ بهینه و بی درنگ، پایداری ربات را در برابر نایقینی ها و اغتشاشات محیطی تضمین نماید. به این منظور از روش بهینه سازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر به عنوان بهینه ساز کنترل مدل پیش بین استفاده شده تا بتواند به صورت بی درنگ مقادیر بهینه ورودی های کنترلی را محاسبه نماید. ترکیب بهینه سازی شبکه عصبی بازگشتی تصویر با کنترل مدل پیش بین منجر به فرمول بندی و قیود جدیدی شده که نوآوری مقاله محسوب می شود. در نهایت به منظور بررسی صحت عملکرد الگوریتم پیشنهادی، عبور ربات از راهرو با حضور موانع در نرم افزار V-REP شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که زمان محاسبه ورودی کنترلی بهینه در مقایسه با روش های مشابه کاهش یافته است و همچنین انتخاب مسیر بهینه توسط سیستم فازی در حضور موانع به شکل مناسبی انجام شده است.

مدل سازی پدیده کاویتاسیون در سیستم رانش واترجت به دلیل اثرات مخرب و ماهیت دو فازی و پیچیده آن یکی از بزرگ ترین چالش های مهندسی و مدل سازی عددی است. از آنجایی که مطالعه این پدیده به صورت آزمایشگاهی در تونل کاویتاسیون مستلزم هزینه های فراوان است. بنابراین در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی وقوع کاویتاسیون در یک واترجت جریان محوری شبیه سازی شد. مقدار هد، گشتاور و رانش براثر کاویتاسیون و همچنین بدون درنظرگرفتن کاویتاسیون در سه مقدار از دبی جریان به دست آمد. نتایج به دست آمده تطابق خوبی با مقادیر آزمایشگاهی داشتند. یکی از مطالعات جدید در این پژوهش بررسی الگوی تشکیل حباب های کاویتاسیون در نوک پره روتور و قسمت مکش آن است. مدل سازی عددی یک بار برای روتور و استاتور و یک بار برای روتور بدون درنظرگرفتن استاتور انجام شده است. حل عددی با استفاده از شبکه ساختاریافته، دستگاه مرجع چرخان، دامنه پریودیک، به صورت پایا و با استفاده از مدل توربولانسی SST انجام شده است.

در این مقاله، تحلیل واریانس توزیع تنش پسماند (با استفاده از آزمون کرنش سنجی سوراخ براساس استاندارد ASTM 837 جوش محیطی انتقال گاز در دو راستای محیطی و محوری لوله فولادی 56اینچی) بررسی شد. نتایج تحلیل واریانس نشان می دهد در نمودار توزیع تنش های پسماند محیطی و محوری، بهترین منحنی توزیع تنش پسماند، تابع مرتبه 3 (درجه آزادی 3) است. در این مرتبه مقدار p تنش پسماند محیطی و محوری به ترتیب دارای 0/004 و 0/001 است. این مطلب نشان دهنده قابلیت اطمینان بالای تابع مرتبه 3 است. همچنین مقدار F و ضریب تعیین این مرتبه دارای مقدار مناسبی است. علاوه بر این تابع تقریب مرتبه 5 نسبت به تابع مرتبه 3 به علت بالابودن مقدار p و قابلیت اطمینان پایین، منحنی توزیع تنش پسماند مناسبی نیست. توابع تقریب مرتبه زوج (2 و 4) نسبت به مرتبه فرد (3 و 5) دارای قابلیت اطمینان کمتر (p بالاتر) و F پایین تری هستند. تابع مرتبه 2 علی رغم داشتن بیشترین آزادی، دارای بیشترین مقدار p (کمترین قابلیت اطمینان)، کمترین مقدار F و کمترین ضریب تعیین، نامناسب ترین تابع تقریب است. علی رغم وجود تنش پسماند با توجه به صفرشدن باقیمانده تنش پسماند تجربی نسبت به تابع تقریب، استفاده از آزمون کرنشی سنجی سوراخ در نقاط دور از منطقه جوش و فلز پایه ضروری نیست.

در حین فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای مقداری فلز مذاب از فصل مشترک بین دو ورق خارج می شود که موجب آلودگی روی بدنه خودروها می شود و این موجب اختلال در فرآیند رنگ آمیزی و کاهش ایمنی کارگاه می شود. در این پژوهش با بررسی تجربی و عددی اثر جریان جوشکاری و فشار الکترود بر روی میزان پاشش مذاب در جوشکاری نقطه ای ورق فولادی گالوانیزه و غیرگالوانیزه، پیش بینی پاشش مذاب برای هر دو ورق انجام شده است. نتایج تجربی نشان داد که با افزایش جریان جوشکاری، قطر دکمه جوش و استحکام جوش در هر دو نوع ورق به طور پیوسته افزایش یافت تا زمانی که پاشش رخ داد. در یک جریان جوشکاری یکسان، قطر دکمه ایجاد شده برای هر دو ورق تقریباً یکسان بود، اما در ورق گالوانیزه پاشش مذاب در قطر دکمه های بالاتر اتفاق می افتاد. افزایش فشار الکترود تا قبل از پاشش موجب افزایش قطر دکمه و بعد از پاشش موجب کاهش قطر دکمه می شد . نتایج به دست آمده از تحقیق با یک مدل عددی اصلاح شده مورد ارزیابی قرار گرفت که با یکدیگر همخوانی نسبی داشتند. در این مدل افزایش قطر دکمه موجب افزایش نیروی ناشی از دکمه جوش می شد و پاشش مذاب را تسریع می کرد، در صورتی که فشار الکترود به عنوان عامل ممانعت کننده از پاشش بود. پوشش فلز روی در ورق های گالوانیزه، با ضریب اصطکاک و مقاومت تماسی فلز روی-فلز روی کم، موجب ایجاد انطباق خوب ورق ها در حین فرآیند جوشکاری می شود که این موضوع طبق مدل عددی سبب می شود تا پاشش مذاب برای ورق های گالوانیزه در قطر دکمه های بالاتر اتفاق بیفتد.

در این پژوهش امکان پذیربودن اندازه گیری پارامترهای فشار کل، دبی و سرعت یک جریان پرانرژی از هوا در محدوده 0/7-0/6ماخ با استفاده از 6 نوع سنجشگر تجاری فشار مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور از یک نازل با سطح مقطع ثابت و شکل کاملاً حلقوی که روی یک موتور میکروتوربوجت نصب شده، استفاده شده است. مجموعه موتور و نازل با استفاده از یک سکوی آزمایش با امکان ثبت همزمان پارامترهای فشار کل، فشار استاتیک، دمای کل، دبی جریان، سرعت دوران و نیروی رانش مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از سنجشگرهای ال شکل که برای چنین سرعت هایی کالیبره شده اند، نشان می دهند مقادیر فشار کل و سرعت به دست آمده برای جریان پرانرژیِ فوق مقادیری مشابه، نزدیک و در محدوده دقت مهندسی هستند. بیشترین اختلاف میان دبی اندازه گیری شده و دبی محاسباتی 9/1% و مربوط به پروب ال شکل با طول 68 و قطر خارجی 3میلی متر بوده و در مورد سایر پروب ها کمتر از 8% است. همچنین دبی ثبت شده توسط پروب میله ای 4/4% با دبی اندازه گیری شده اختلاف دارد و از این رو تفاوت واضحی بین دبی ثبت شده توسط پروب های ال شکل و میله ای وجود دارد. اندازه گیری های انجام شده اطلاعاتی مفید را از تغییر مشخصه های اصلی جریان در طول نازل حلقوی ارایه می دهند که مهم ترین آنها اُفت فشار سکون به میزان حدود %29 و اُفت دمای سکون به مقدار حدود C° 48 است.

نانولوله های کربنی به دلیل خواص منحصربه فرد به عنوان فاز تقویت کننده از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در این مقاله تاثیر نانولوله های کربنی چنددیواره برجذب آب و عمر خستگی پلی متیل متاکریلات مورد مطالعه قرار می گیرد. بدین منظور ابتدا نانوکامپوزیت هایی بر پایه پلی متیل متاکریلات حاوی نانولوله های کربنی چنددیواره صفر تا 1/5درصد وزنی به روش اکسترودر دوپیچه و قالب گیری تزریقی تولید می شوند. ساختار نانوکامپوزیت های تولیدشده با استفاده از میکروسکوپ گسیل میدانی بررسی می شود. بررسی تصاویر میکروسکوپی حاکی از آن بوده که نانولوله های کربنی به خوبی در زمینه پلیمر پخش شده اند. آزمون خستگی برای هر یک از نمونه ها در تحت شرایط یکسان انجام گرفت. طبق نتایج آزمون، عمر خستگی نانوکامپوریت حاوی 0/5% از نانولوله های کربنی چنددیواره نسبت به پلیمر پایه بهبود یافت. همچنین براساس نتایج آزمون جذب آب حضور نانولوله های کربنی چنددیواره در زمینه پلیمری باعث کاهش جذب آب در نمونه های نانوکامپوزیتی شد.