مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:5 |تعداد مقالات:28

مقوله آیروآکوستیک، یکی از مباحث مهم در طراحی وسایل پرسرعت امروزی نظیر هواپیماهای غول پیکر و قطارهای سریع السیر است. در همین راستا تلاش بر این است که این وسایل به گونه ای طراحی شوند که حداقل نویز آیردینامیک را داشته باشند. استوانه به عنوان یک جسم پخ کاربردهای گسترده ای در طراحی تجهیزات مختلف نظیر ارابه فرود هواپیما دارد. بنابراین کاهش نویز استوانه می تواند کاربردهای گسترده ای داشته باشد. در این مقاله یک روش برای کاهش نویز آیروآکوستیک حاصل از جریان روی استوانه ارایه و به صورت عددی مطالعه شده است. این کار با مکش جریان به داخل شیارهایی روی استوانه انجام شده است. محاسبه عددی آکوستیک، به روش قیاس آکوستیک لایت هیل و با به کارگیری معادلات موج فاکس ویلیام هاوکینگز انجام شده است. حل جریان به صورت سه بعدی و گذرا با زمان و با استفاده از مدل اغتشاشی شبیه سازی گردابه های بزرگ انجام می شود. مشخصات شیارها نظیر ابعاد و فاصله آنها روی نویز آکوستیک تولیدشده مورد مطالعه قرار داده شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که روش کنترل فعال ارایه شده در این مقاله، یک روش موثر و در عین حال ساده برای کنترل نویز است. استوانه مورد استفاده در تحقیق حاضر در جریان با سرعت 250کیلومتر بر ساعت صدایی حدود 110دسی بل تولید می کند. مطابق نتایج به دست آمده می توان گفت که با چیدمان بهینه و تعداد شیارها و سرعت مناسب مکش جریان می توان سطح صدای حاصل از استوانه را تا حدود 60دسی بل کاهش داد.

استفاده از روش های عددی برای تعیین حدود و نحوه رشد کیک جرمی در فرآیند تصفیه عرضی مورد توجه محققین بوده است. حل های مذکور که عمدتا مبتنی بر توسعه روش های صفر، یک یا دوبعدی برای تخمین پارامترهای تصفیه معرفی شده اند، متکی بر حداقل یک مرحله تنظیم روش با استفاده از نتایج آزمایشگاهی هستند. در این مقاله یک روش حل دوسویه مستقل، برای تعیین تغییرات زمانی هندسه کیک جرمی-جریان تصفیه، ارایه شده است. به طوری که همزمان با حل جریان به روش شبکه بولتزمن، حل معادله انتقال جرم را با استفاده از یک روش مزوسکوپیک دیگر (LB-CA) در یک ارتباط دوسویه بین تغییرات جریان و رشد کیک میسر سازد. روش محاسباتی معرفی شده، امکان اعمال اثر نیروهای داخلی و خارجی بر خط سیر ذرات را فراهم نموده است. اعتبار روش محاسباتی، در مقایسه با حل تئوری رومرو-داویس و نتایج آزمایشگاهی، بررسی و تایید شده است. همچنین با استفاده از LB-CA، اثر اعمال میدان الکتریکی جریان مستقیم، بر کیفیت اجتماع ذرات بر سطح غشا و تغییر منحنی شار جریان بررسی و نشان داده شده است که با افزایش ولتاژ جریان مستقیم، به تدریج از اجتماع ذرات در برخی نواحی غشا ممانعت به عمل آمده، منحنی کاهش شار جریان بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. همچنین بررسی شرایط بهینه با درنظرگرفتن اندازه پل های الکتریکی به عنوان پارامتر بهینه سازی نشان داده است با درنظرگرفتن بیشینه بهبود در منحنی شار جریان به عنوان پارامتر هدف، اندازه پل های الکتریکی دارای یک مقدار بهینه است.

مخلوط شدن مناسب سوخت و هوا یکی از مسایل چالش برانگیز در سرعت های مافوق صوت بوده که بیشترین کاربرد آن نیز در محفظه های احتراق موتورهای اسکرم جت است. در طراحی موتورهای اسکرم جت، اختلاط کافی بین جریان هوای مافوق صوت و جت سوخت پاشش شده یک مساله حیاتی است زیرا به دلیل زمان اقامت خیلی کوتاه مخلوط در جریان مافوق صوت، پایداری احتراق بسیار مشکل است. تاکنون مطالعات و تحقیقات گسترده ای برای بهبود اختلاط سوخت و هوا در این حوزه جریان صورت پذیرفته است. یکی از راهکارهای ارایه شده برای بهبود اختلاط سوخت و هوا، ایجاد پله قبل از نقطه پاشش است که با ایجاد یک ناحیه بازچرخشی سرعت پایین قبل از نقطه پاشش موجب افزایش راندمان اختلاط می شود. البته باید اشاره نمود که استفاده از پله همراه با افت فشار سکون است که باید مصالحه ای بین افزایش راندمان اختلاط و افت فشار سکون صورت پذیرد. در کار حاضر تاثیر حضور پله بر حوزه پاشش گازی صوتی عمودی در جریان هوای عرضی مافوق صوت به صورت عددی بررسی شده است. در ابتدا معادلات دوبعدی ناویر-استوکس به همراه مدل آشفتگی دومعادله ای k-ω SST و معادله حالت گاز کامل با استفاده از نرم افزار فلوئنت حل شده اند و نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با داده های تجربی مقایسه و صحه گذاری شده اند. سپس با تغییر دو پارامتر هندسی ارتفاع پله و فاصله پله از نقطه پاشش، تاثیر این دو پارامتر بر ارتفاع دیسک ماخ و افت فشار سکون بررسی شده است.

با توجه به یکی از معایب ربات های کابلی موازی در توانایی محدود تحمل گشتاور و فضای کاری دورانی نسبتا کوچک، در این مقاله روشی برای تعیین پیکربندی بهینه ربات ها ی کابلی موازی قابل انطباق با پایه ها ی متحرک برای بهترکردن عملکرد این ربات ها ارایه می شود. در این ربات ها، مکان پایه ها ی متحرک اتصال کابل ها با توجه به حرکت مجری نهایی بر مسیر آن توسط عملگرها تغییر داده می شوند. در پیکربندی تعیین شده، هر گشتاور-نیروی اعمالی بیرونی، با نیروهای اعمالی توسط کابل ها برای تمام موقعیت ها ی مجری نهایی در نزدیکی موقعیتی از آن متعادل می شود. بزرگ ترین محدوده دایره ای گشتاور-نیروی بسته به مرکز یک نقطه دلخواه از مسیر برای یک محدوده مشخص دوران حول یک دوران مرجع محاسبه می شود. با درنظرگرفتن مساحت این ناحیه ها و با هدف بزرگ ترکردن آنها، پیکربندی بهینه با تغییر مناسب مکان پایه ها ی متحرک اتصال کابل ها تعیین می شود. با اعمال این روش در تعدادی از نقاط در یک مسیر خاص، به طور تکراری، طرح ها ی عملیاتی مناسب به دست می آید. در این مقاله این روش برای ربات ها ی موازی صفحه ای کابلی قابل انطباق با پایه ها ی متحرک، اعمال و کیفیت طرح ها ی راه اندازی آنها با ربات ها یی با پایه ها ی ثابت مقایسه می شود.

سیستم احتراقی که در کوره های هافمن کارخانه های آجرپزی استفاده می شود، بازدهی بسیار پایینی دارد. در این مقاله، با انجام شبیه سازی دینامیک سیالات مولکولی با ایجاد تغییرات در مشعل کوره هافمن کارخانه آجر کلت شامل همگراکردن سرمشعل، قراردادن فنر در لوله برای ایجاد جریان چرخشی، کوتاه کردن طول نازل سوخت مشعل برای اختلاط بهتر سوخت و هوا و موارد دیگر، عملکرد سیستم احتراقی مشعل کارخانه های آجرپزی هافمن بهبود داده شده است. تغییرات در هر مرحله با نرم افزار FLUENT شبیه سازی شد. براساس نتایج تئوری و شبیه سازی، مشعل بهینه شده ساخته شد و در یک کارخانه آجر روی آن آزمون میدانی انجام گرفت و گازهای حاصل از احتراق آنها تحلیل شد. در نتیجه این اصلاحات، راندمان احتراق مشعل کوره هافمن از 27 به 47% افزایش پیدا کرده و مصرف سوخت تا یک سوم کاهش یافته است. همچنین مقدار CO از ppm16854 در مشعل قدیمی به ppm298 در مشعل بهینه شده و مقدار NO از 49 به ppm18 در نتیجه بهینه سازی ها کاهش یافته است.

گاز طبیعی پر فشار خطوط انتقال پیش از ورود به شیر اختناق ایستگاه های دروازه شهری (CGS)، از گرمکن هایی عبور داده می شود که دمای آن را تا حد جبران افت دمای ناشی از اثر ژول-تامسون افزایش دهد و از بروز پدیده هیدراته شدن گاز، یخ زدگی شیر و انسداد مسیر عبور گاز جلوگیری می نمایند. بهینه سازی این گرمکن ها با توجه به این که در مقیاس وسیع از گاز فرآوری شده شبکه تغذیه می کنند، از اهمیت بسزایی برخوردار است. در مطالعه حاضر هر یک از این گرمکن ها به نوعی ماشین ترمودینامیک مرکب از دو سیستم حرارتی متمایز از هم شبیه سازی شده است. تحلیل ترمودینامیک این دو سیستم با توجه به هندسه مساله و معادلات حاکم، به فرمولاسیون رابطه بین بازده حرارتی آنها و سپس تعریف پارامتری موسوم به ضریب تشابه ترمودینامیک انجامید. آنگاه نتایج حاصل از تحلیل حرارتی و تقریب زدن تابع پیچیده اصلی با دو تابع ساده تر مشخص نمود که همواره بین تفاضل مقادیر تعداد واحدهای تبادل حرارت (NTU) فایرتیوب و هیت کویل با ضریب تشابه ترمودینامیک گرمکن ها، رابطه لگاریتمی ثابت و بین نسبت مقادیر NTU آن دو با این ضریب نیز رابطه توانی ثابتی برقرار است. سرانجام با حل دستگاه معادلات به دست آمده از این دو رابطه، امکان تعیین مقادیر بهینه NTU برای فایرتیوب و هیت کویل به صورت توابعی از ضریب تشابه ترمودینامیک بهینه گرمکن ها و به تبع آن دستیابی به رابطه بین ابعاد هندسی بهینه آن دو در ایده آل ترین وضعیت انتقال حرارت، با بیشینه خطای نسبی حدود 13% فراهم شد.

حرکت پیچشی و انتقالی همزمان یک ایرفویل در معرض جریان هوا می تواند همچون یک توربین بادی از جریان ورودی انرژی دریافت نماید. این امر در صورتی امکان پذیر است که پارامترهای موثر بر عملکرد این توربین به صورت مناسبی انتخاب شده باشند. در این تحقیق جریان غیردایم دوبعدی حول یک توربین بادی دوباله با حرکت متقارن با استفاده از نرم افزار تجاری FLUENT مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور شبیه سازی حرکت پیچشی-انتقالی ایرفویل نوسان کننده از شبکه ای دینامیک یا متحرک استفاده شده است. با بررسی پارامترهای مختلف هندسی، حرکتی و لزج، ضمن بررسی تاثیر هر یک از این پارامترها، نقشه راندمان دریافت انرژی در بازه گسترده ای از فرکانس ها و دامنه های پیچشی برای ایرفویل ناکا 0015 در رینولدز 4100، ترسیم شده است. نتایج مطالعه پارامتری نشان می دهد که پارامترهای مربوط به حرکت همچون دامنه حرکت انتقالی و فرکانس، تاثیر بسزایی روی عملکرد ایرفویل دارد، در حالی که پارامترهای هندسی از درجه اهمیت کمتری برخورداند. همچنین نتایج تحقیق در رابطه با ایرفویل دوباله در مقایسه با حالت تک باله نشان می دهد که استفاده از این ترکیب می تواند راندمان سیستم را تا 7% افزایش دهد و به مقدار قابل توجه 49% برساند.

در این تحقیق روش ساده و مفید برای پیداکردن مسیر مناسب جریان های سرد و گرم در داخل مبدل های حرارتی لوله-پوسته در مسایل طراحی شبکه مبدل های حرارتی (HENs) با درنظرگرفتن افت فشار جریان ها ارایه شده است. در حالت کلی، طراحی شبکه مبدل های حرارتی به کمک برنامه ریزی ریاضی منجر به بروز مشکلاتی می شود که به وسیله مدل های برنامه ریزی اعداد صحیح مخلوط غیرخطی. (MINLP) پاسخ داده می شود. بهینه سازی چنین فرمولاسیون هایی به دلیل وجود متغیرهای پیوسته و گسسته باعث ایجاد مشکلاتی در همگرایی می شود. در این تحقیق به جای حل همزمان متغیرهای گسسته و پیوسته، از الگوریتم ژنتیک برای پیداکردن بهینه ساختار شبکه مبدل های حرارتی (متغیرهای گسسته) استفاده شده است. برای پیداکردن مقادیر بهینه متغیرهای پیوسته شبکه، با دسته بندی این نوع از متغیرها به دو گروه و استفاده از فرمولاسیون برنامه ریزی شبه خطی (QLP) به جای مدل برنامه ریزی غیرخطی (NLP)، از پیچیدگی حل مدل NLP نیز تا حدود زیادی کاسته شده است. مقادیر بهینه متغیرهای پیوسته و گسسته با توجه به یک تابع هدف مشترک که رسیدن به حداقل هزینه سالیانه شبکه مبدلی است، به دست می آیند. مقایسه روش پیشنهادی با مراجع نشان می دهد که این روش توانایی کاهش هزینه پمپاژ جریان ها تا حدود 0/76% را دارد.

ایمپلنت های ارتوپدی یکی از قابل اعتمادترین روش ها در درمان آسیب دیدگی های وارد بر استخوان هستند. در طراحی ایمپلنت های ارتوپدی همواره سعی می شود که مدول الاستیسیته ایمپلنت به استخوان نزدیک باشد تا از بروز عوارضی مانند سپر تنشی جلوگیری شود. در این راستا متخلخل نمودن ایمپلنت ها به عنوان یکی از راه حل های جدید و موثر برای این مشکل ارایه شده و پرینت سه بعدی امکان ایجاد انواع مختلف ساختارهای متخلخل را برای ایمپلنت به وجود آورده است. برای نزدیک کردن مدول الاستیسیته ایمپلنت با ساختار متخلخل به استخوان، از هندسه های مختلف تخلخل استفاده می شود. در این مطالعه خواص مکانیکی ساختار متخلخل دایموند از جنس تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفته و رابطه ای برای به دست آوردن مدول الاستیسیته بر حسب پارامترهای هندسی این ساختار معرفی شده است. با توجه به نتایج به دست آمده از حل اجزای محدود، اختلاف بین نتایج عددی با داده های تجربی بین 3/64% تا 18/51% مشاهده شد که البته مدول یانگ به دست آمده از این روش در مقایسه با نتایج تحلیلی، تطابق بیشتری با داده های تجربی دارد. در ضمن برای ساختارهای متخلخل یا چگالی نسبی بالاتر، مقدار این خطا کاهش پیدا کرد. علاوه بر این ساختار دایموند تیتانیومی در چگالی نسبی بین 0/06 و 0/16 مدولی معادل مدول یانگ استخوان اسفنجی خواهد داشت که این موضوع در طراحی های ایمپلنت های ارتوپدی بسیار موثر است.

در این پژوهش، اثر یک برآمدگی استوانه ای شکل بر بردار پیش رانش یک جت مافوق صوت به عنوان یک روش جدید در کنترل بردار پیشران مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، یک نازل همگرا-واگرا طراحی و ساخته شد. این نازل به صورتی است که عدد ماخ اسمی خروجی آن در شرایط انبساط کامل 2 است. دیواره این نازل برای اندازه گیری تغییرات فشار مجهز به سوراخ های فشار شده است. همچنین در دیواره نازل، مجرایی برای اعمال یک برآمدگی در درون نازل ایجاد شده است. از سنسورهای فشار برای اندازه گیری فشار و همچنین، از سیستم شلرین برای بررسی میدان جریان خروجی از نازل بهره برده شده است. فشار کل محفظه آرامش در تمام آزمایش ها ثابت و برابر با 5/7بار است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که عمق نفوذ برآمدگی در میدان جریان، تاثیر چشمگیری بر میزان انحراف و حتی جهت انحراف جریان جت خارج شده از نازل همگرا-واگرا دارد. بیشترین میزان انحراف جریان جت خروجی از نازل برابر با 5/7درجه بوده که در نفوذ برآمدگی برابر با 0/4=*H/D اتفاق افتاده است. به علاوه این نتایج نشان می دهد که با افزایش میزان نفوذ برآمدگی در درون نازل، میزان تراست محوری نازل اندکی کاهش یافته است.

آستانه هشدار مهم ترین پارامتر یک سیستم مدیریت هشدار است که روی نرخ هشدارهای ازدست رفته و هشدارهای اشتباه اثر می گذارد. دردسترس بودن تابع چگالی احتمال دو وضعیت نرمال و معیوب از ملزومات اصلی این روش است و براساس داده های اخذشده از سیستم تخمین زده می شود. وجود خطای اندازه گیری به هر دلیلی سبب عدم دقت در تخمین پارامترهای آماری خواهد شد که به دنبال آن آستانه هشدار نیز دارای عدم دقت خواهد بود. از این رو درک و شناخت خطای اندازه گیری برای مقابله با آن ضروری است که در این مقاله مورد بررسی خواهد گرفت. برای این منظور ابتدا با استفاده از روش های تخمین پارامتر، پارامترهای آماری متغیر فرآیند تخمین زده خواهند شد و سپس با استفاده از قاعده انتشار نامعینی، میزان تاثیرپذیری پارامترها و آستانه هشدار از خطای اندازه گیری با فرض آن که حداقل و حداکثر مقدار آن با استفاده از مشخصات سنسورها قابل تعیین است، مشخص خواهد شد. سپس به منظور کاهش اثر خطای اندازه گیری بر عملکرد سیستم مدیریت هشدار، بر مبنای الگوریتم تشخیص نقطه تغییر، یک الگوریتم تطبیقی طراحی خواهد شد که بر این اساس آستانه هشدار متناسب با میزان خطای موجود در اندازه گیری، خود را تغییر خواهد کرد. سودمندی و کارآیی الگوریتم پیشنهادشده به کمک قاعده مونت کارلو برای یک سیستم مدیریت هشدار بر مبنای تایمر تاخیر در شرایط یادشده بررسی خواهد شد. در نهایت، برای تشخیص عیب رسوب در توربین گازی v94. 2، به عنوان یک نمونه واقعی صنعتی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.

در این مقاله جداسازی ذرات پودر سیاه از هوا توسط تغلیظ کننده غبار مارپیچ یک کاناله به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده و با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، بازده و افت فشار دستگاه در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. سامانه آزمایشگاهی شامل یک کانال مارپیچ با 29 انشعاب جریان رقیق خروجی و دو مکنده در خروجی های آن بوده که امکان آزمون در شرایط دبی ورودی بالا فراهم شده است. در انجام آزمایشات از ذرات پودر سیاه با دانه بندی مشخص استفاده شده است. میانگین اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون DLS و پردازش تصاویر SEM،? m 0/327 مشخص شد. شبیه سازی CFD تغلیظ کننده مارپیچ یک کاناله برای جریان هوا-پودر سیاه با نرم افزار FLUENT انجام شده است. برای شبیه سازی اغتشاشات، از مدل اغتشاش Realizable k-? به عنوان یک مدل بهینه از نظر دقت و سرعت در شبیه سازی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی، داده های آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته اند که خطایی حدود 5/2% را نشان می دهد. برای بررسی تاثیر شرایط عملیاتی سیستم، دبی های جرمی هوای ورودی و کسر جرمی های جامد مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان دادد که با افزایش دبی به اندازه 58% بازده شبیه سازی 4/1% افزایش پیدا می کند. همچنین با افزایش کسر جرمی جامد از 7 به 20%، بازده تغییر محسوسی نداشت.

پدیده انتقال حرارت، تعیین موقعیت و دمای نقطه داغ در سیم پیچ های ترانسفورماتور، در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. این اقبال ناشی از تاثیرات قابل ملاحظه این امور بر استقامت، قابلیت اطمینان و بازده عملکرد ترانسفورماتورها است. هدف اصلی در این مقاله، توسعه یک مدل دینامیک سیالات محاسباتی با دقت مناسب و حجم محاسباتی متعادل برای انجام مطالعات پارامتری و به دست آوردن معیارهایی برای طراحی سیم پیچ های دیسکی با مسیر خنک کاری زیگزاگ بوده است. این دیسک ها از سیم های مسی و عایق کاغذی که به دور آنها پیچیده شده، ساخته شده اند. درنظرگرفتن این ناهمگنی، به صورت تفکیک نواحی حل برای به وجودآمدن تعداد نواحی بسیار زیاد با اندازه بسیار کوچک، توسعه مدل و به خصوص شبکه را دشوار می سازد و همچنین هزینه محاسباتی بالایی ایجاد می کند. در این مقاله با استفاده از توابع تعریف خواص روشی ارایه شده است که بدون تفکیک نواحی حل، ناهمگنی دیسک ها به لحاظ جنس و وابستگی خواص ترموفیزیک همچون هدایت حرارتی و لزجت به دما لحاظ شده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از این روش علاوه بر اینکه زمان توسعه مدل و زمان تحلیل، کاهش چشمگیری داشته، دقت تحلیل نیز در حد قابل قبولی بوده و انحراف قابل توجهی در نتایج دیده نشده است. در ادامه نیز با استفاده از قابلیت محیط نرم افزار Ansys WorKbench در تحلیل پارامتری، تاثیر پارامترهای مختلف هندسی و عملکردی بر شرایط خنک کاری ترانسفورماتور بررسی شده و در نهایت پیشنهاداتی برای طراحی این مدل از ترانسفورماتورها ارایه شده است.

یکی از رویکردهای جدید برای تولید مواد با دانه های بسیار ریز، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی نمونه اولیه با دانه های درشت است. در این روش با اعمال چندین مرحله کرنش های شدید روی نمونه، اندازه دانه ها تا مقیاس نانومتری کاهش می یابد و منجر به بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی در فلز می شود. یکی از مهم ترین روش ها برای این منظور، فرآیند CGPشده است. به دلیل نیاز به وزن کم بالک سازه های فضایی، ورق هایی از جنس آلیاژهای آلومینیوم، آلومینیوم 7075-T6 و فولاد 4130 انتخاب شدند. رفتار مکانیکی ورق ها برای ساخت بالک به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. شبیه سازی برهم کنش میان سیال و سازه برای مدل بالک خمیده با سه آلیاژ مختلف انجام شد و میزان تغییر شکل به وجودآمده برای موشک در حال پرواز با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که اندازه ذرات بالک آلومینیوم 7075-T6، با افزایش مراحل پرسکاری از 60میکرون به 270نانومتر کاهش داشته است، در حالی که استحکام تسلیم در عبور چهارم نسبت به نمونه آنیل شده 38% افزایش می یابد. مقدار استحکام کششی نیز با 34% افزایش، بهبود یافته و درصد ازدیاد طولی در عبور چهارم به پایین ترین مقدار خود، یعنی 40% کاهش پیدا کرده است. مجموع تغییر شکل در بالک با جنس آلومینیوم 7075-T6 با فرآیند CGPشده با 99/9% بهبودی همراه بوده، لیکن مقدار تغییر شکل در بالک فولاد 4130، با 0/1% مجموع تغییر شکل نسبت به جنس آلومینیوم 7075-T6 کمتر است.

فرآیند تزریق پودر فلز (MIM) جزء فرآیندهای نوین ساخت و تولید در شاخه متالورژی پودر است. این فرآیند قابلیت تولید قطعات کوچک فلزی با اشکال پیچیده در تیراژهای بالا را دارد که شامل چهار مرحله اختلاط، تزریق، چسب زدایی و تف جوشی بوده که خواص قطعه تولیدی متاثر از پارامترهای هر کدام از این مراحل است. در این تحقیق تاثیر پارامترهای فشار تزریق، دمای تزریق و قالب، فشار نگهداری، زمان نگهداری، سرعت تزریق و زمان خنک کاری روی چگالی، استحکام و سختی قطعه تولیدی MIM بررسی شده است. سپس با انجام طراحی آزمایش به روش پاسخ رویه سطح (RSM)، تعداد 50 نمونه به حالت های مختلف تزریق شده اند. در ادامه به منظور ارزیابی چگالی، استحکام کششی و سختی نمونه ها، فرآیند چسب زدایی و تف جوشی روی آنها انجام شده است. نتایج نشان دادند که فشار تزریق، دمای تزریق و دمای قالب به ترتیب بیشترین تاثیر را روی استحکام و چگالی قطعات MIM داشته و در سمت مقابل پارامترهای فشار نگهداری ماده مذاب، زمان نگهداری و زمان خنک کاری اثر ناچیزی دارند. همچنین مشاهده شد که میان این خواص، سختی کمتر از چگالی و استحکام تحت تاثیر پارامترهای تزریق است. در نهایت، بهینه ترین حالت برای تزریق نمونه ها از جنس فولاد کم آلیاژ 4605 با چگالی و استحکام بالا شامل فشار تزریق (133بار)، دمای تزریق (° C158)، دمای قالب (° C60)، فشار نگهداری (70بار)، زمان نگهداری (8ثانیه)، سرعت تزریق (112میلی متر بر دقیقه) و زمان خنک کاری (17ثانیه) است.

در توربین های گازی پرفشار، گاز داغ عبوری از استاتور، دارای دبی جرمی بالایی است و احتمال تغییرات حتی اندک در هندسه پره ها، تاثیر قابل توجهی بر میدان جریان پایین دست خواهد داشت. این تغییرات اندک را می توان در حد خوردگی قیاس کرد. اولین رخداد ناشی از این خوردگی، غیریکنواخت شدن جریان در فاصله محوری استاتور-روتور است. این جریان غیریکنواخت، به دلیل داشتن الگوی پیچیده ای از گردابه ها، از انتقال کامل انرژی سیال به روتور جلوگیری می کند و کارآیی توربین را به شدت کاهش می دهد. در پژوهش حاضر، یک توربین گاز پرفشار خاص، در معرض خطر خوردگی سریع فرض شده است. هدف اصلی، پیش بینی تغییرات هندسی ناشی از این نوع خوردگی است. در ابتدای کار، تحلیل عددی سه بعدی مدل اولیه توربین، با هدف مشاهده دقیق میدان جریان، انجام و نتایج حاصل با نتایج آزمایش های تجربی موجود اعتبارسنجی شد. سپس به منظور بررسی تاثیر خوردگی بر عملکرد توربین، تغییرات هندسی در پروفیل پره استاتور اعمال و توزیع جریان تحت تاثیر این تغییرات، به صورت سه بعدی تحلیل شد. نتایج نشان داد بیشترین خطر خوردگی در نقطه ای نزدیک لبه فرار پره استاتور است. به علت خوردگی، نسبت سطح بین ورودی و خروجی پره های استاتور، کمتر و موجب کاهش سرعت محوری می شود. اما همزمان با افزایش سطح خروجی کانال استاتور، میزان دبی جرمی گاز 7/31% افزایش می یابد. در این شرایط، عملکرد توربین از نقطه طراحی خارج می شود. الگوی جریان در ورود روتور پیچیده تر می شود و با جدایش جریان از روی پره روتور و ایجاد تغییرات شدید دما روی ناحیه جداشده، خوردگی به سرعت توسعه می یابد.

بخش صنعت همواره به عنوان یکی از بزرگ ترین مصرف کننده های انرژی در هر کشور شناخته می شود که علاوه بر پرمصرف بودن این بخش، مقدار قابل توجهی از انرژی به دلیل استفاده ناکارآمد و تجهیزات قدیمی تلف می شود. به کارگیری سیستم های تولید همزمان قدرت و حرارت، همواره به عنوان یکی از بهترین راه حل ها برای کاهش مصرف و افزایش بهره وری انرژی مورد توجه قرار داشته است. در این مقاله به بررسی فنی و اقتصادی استفاده از سیستم های تولید همزمان قدرت و حرارت در تعدادی از صنایع پرمصرف منتخب با درنظرگرفتن رویکرد های مختلف پرداخته شده که براساس آنها ظرفیت الکتریکی سیستم طراحی شده است. در این بررسی پارامترهای مختلفی از جمله نوع محرک اولیه سیستم (توربین گاز یا موتور رفت و برگشتی)، نوع سوخت مصرفی (گاز طبیعی و گازوییل) و با درنظرگرفتن قیمت فروش تضمینی برق به شبکه سراسری در صنایع مختلف برای تامین نیاز الکتریکی و حرارتی پرداخته شده است. نهایتا پس از تعیین ظرفیت سیستم تولید همزمان برای کارخانه های منتخب، با استفاده از نرم افزار های MATLAB و Excel به صورت کوپل شده به بررسی شاخص های مهم اقتصادی استفاده از این سیستم ها در صنعت از جمله ارزش خالص فعلی، دوره بازگشت سرمایه (تنزیل نشده) و هزینه ترازشده برق پرداخته شده است. بررسی های انجام شده نشان داد که در تمام رویکرد ها، استفاده از موتور رفت و برگشتی به عنوان محرک اولیه با سوخت گاز طبیعی نتایج رضایت بخشی به دنبال دارد.

عملگرهای خمشی پیزوالکتریک به طور گسترده ای در سال های اخیر مورد استفاده قرار گرفته است. به طور کلی، دو روش اصلی مدل سازی گسسته و پیوسته در تحقیقات پیشین برای این عملگرها پیشنهاد شده است. مدل سازی گسسته تنها می تواند ارتعاشات عرضی یک نقطه خاص روی عملگر را بیان نماید. به علاوه از اثر مودهای ارتعاشی فرکانس بالا در رفتار دینامیک صرف نظر می شود. بنابراین مدل های دینامیک پیوسته برای حل مشکلات مذکور ارایه شده است. در این نوع مدل سازی، معمولا از معادلات اساسی خطی معتبر در ولتاژهای کاری پایین استفاده می شود. اما چالش اصلی در مدل سازی دینامیک پیوسته این عملگرها، پدیده غیرخطی هیسترزیس ناشی از تحریک ولتاژ بالا است. در این مقاله، معادلات اساسی غیرخطی هیسترتیک پیزوالکتریک ارایه و معادلات دینامیک پیوسته برای دو نوع متداول عملگرهای عرضی بایمورف، سری و موازی استخراج شده است. به علاوه، تحلیل دینامیک صفر برای سیستم های غیرخطی برای نمایان نمودن اثر مودهای ارتعاشی بالاتر بر رفتار دینامیک عملگر براساس مکان نقطه کاری به کار گرفته شده است. نتایج تجربی حداکثر خطای 1. 44 و 1. 2% در شناسایی مود ارتعاشی اول و دوم در نقاط کاری مختلف و خطای 2. 89% در مدل سازی رفتار غیرخطی عملگر با دو مود ارتعاشی را نشان می دهد. این نتایج کارآیی مدل دینامیک پیشنهادی را برای بیان رفتار غیرخطی عملگر، تحلیل رفتار و برتری آن بر مدل های مبتنی بر یک مود ارتعاشی را تایید می نماید.

در این مقاله روش بازنهشتی جدیدی برای اعمال شرط مرزی جسم جامد به معادلات ناویر-استوکس در فرمول بندی تاوایی-تابع جریان ارایه شده است. در این روش، جسم جامد مانند ناحیه ای درون سیال در نظر گرفته می شود که در آن گذر زمان متوقف شده است و بدین ترتیب با توقف ذرات سیال، این ناحیه نقش جسم جامد صلب را بازی می کند. بدین منظور با استفاده از یک نگاشت، ضریب اتساع زمانی دلخواه به معادلات حاکم اعمال می شود و معادلات اصلاح شده ای به دست می آیند. سپس در معادلات اصلاح شده، ضریب اتساع زمانی ناحیه جامد به سمت بی نهایت میل داده می شود، در حالی که در ناحیه سیال، این ضریب واحد باقی می ماند. در مقاله ویژگی های فیزیکی و ریاضی، معادلات اصلاح شده بررسی شده و نحوه اعمال شرایط عدم لغزش و عدم نفوذ تشریح شده است. سپس الگوریتم عددی مناسبی برای حل معادلات اصلاح شده ارایه شده است. در الگوریتم ارایه شده، انتگرال گیری زمانی معادله اصلاح شده تاوایی با روش کرانک-نیکلسون و گسسته سازی مکانی، با دقت مرتبه دوم روی یک شبکه دکارتی یکنواخت صورت می پذیرد. روش برای حل عددی جریان، حول یک جسم مربعی درون یک کانال و جریان عمود بر یک صفحه تخت نازک و جریان حول استوانه دایروی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که شرایط عدم لغزش و عدم نفوذ روی مرز مستور با دقت بسیار زیادی ارضا می شوند، در حالی که میدان جریان نیز با دقت بسیار زیادی بقایی باقی می ماند.

نفوذ در اهداف سرامیک-آلومینیوم از اهمیت ویژه ای برای محققان صنایع دفاعی و غیردفاعی برخوردار است. در این پژوهش نفوذ یک پرتابه سرتخت با سرعت مشخص در زوایای مختلف صفر، 15، 30 و 45درجه به صورت تجربی نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. کار تجربی صورت گرفته در این تحقیق، با انجام 8 مرحله آزمایش در آزمایشگاه ضربه و بالستیک دانشگاه امام حسین(ع) انجام پذیرفت و طراحی آزمایشات به گونه ای صورت گرفت که بتوان از امکانات موجود در این آزمایشگاه استفاده نمود. نتایج نشان دادند که با افزایش زاویه تمایل عمق نفوذ در هدف سرامیک-آلومینیوم کاهش می یابد و در صورت افزایش زاویه تمایل، پرتابه به مرز کمانه کردن خواهد رسید. همچنین، در این پژوهش به کمک نرم افزار Ansys autodyn، شبیه سازی نفوذ یک پرتابه با سرعت 700متر بر ثانیه در اهداف دوگانه سرامیک-آلومینیوم به منظور مشخص کردن عمق نفوذ، بررسی و اثر کمانه کردن پرتابه انجام شده است. پرتابه، صلب فرض شده و از مدل ساختاری جانسون هالمکوئیست برای توصیف رفتار سرامیک، و مدل رفتار ماده جانسون کوک برای پرتابه و هدف استفاده شد. نفوذ پرتابه سرتخت به صفحات مایل سرامیکی سیلیکون کارباید و پشتیبانی شده با فلز آلومینیوم 3T-2024، شبیه سازی و مقادیر سرعت و جرم باقی مانده پرتابه در خروج از هدف ترکیبی مشخص شد. نتایج شبیه سازی انجام شده در این مطالعه با دقت و براساس شرایط فیزیکی مساله به دست آمد. با مقایسه نتایج، همخوانی مناسبی بین نتایج شبیه سازی عددی و یافته های تجربی مشاهده شد که نشان از اعتبار و دقت مفروضات شبیه سازی دارد.

در این مقاله به بررسی یک شیر پنوماتیک سریع و سیستم اندازه گیری نوری ابداعی پرداخته شده که در لوله شوک بدون دیافراگم KNTU2 قرار گرفته است. این لوله شوک قادر است موج شوک مسطح در درایون خود را که نسبت طول به قطر آن 6/41 است، تولید کند. لوله شوک KNTU1 از نوع دیافراگمی بوده است که محدودیت هایی نظیر عدم قابلیت تکرار تولید موج شوک بدون بازکردن لوله، عدم قابلیت تنظیم نسبت فشار در یک بازه مشخص، عدم امکان خودکار کردن لوله شوک، دلیل طراحی لوله شوک های بدون دیافراگم است. در این مقاله یک مکانیزم ابداعی برای رسیدن به سرعت بالای شیر جایگزین دیافراگم، پیشنهاد شده که زمان بازشدن با توجه به محاسبات تئوری، 8میلی ثانیه و در تست های به عمل آمده با اختلاف قابل قبولی، 10میلی ثانیه است. قابلیت منحصربه فرد این شیر خودکار در مقایسه با شیرهای موجود، بازشدن آن از مرکز لوله به سمت گوشه ها مانند دیافراگم دوربین بوده که این بهترین حالت برای بازشدن شیر و یکنواختی موج حاصل است و بخشی از مدت زمان بازشدن شیر را جبران می نماید. همچنین هم راستایی درایور و درایون، از اغتشاش ناشی از تغییر مسیر یا چرخش گاز که در اغلب شیرها مشاهده می شود، جلوگیری می کند. این قابلیت ها به بهینه شدن لوله شوک کمک می کند. یکی دیگر از ابتکارات انجام گرفته در این مقاله، طراحی و ساخت یک سیستم نوری برای اندازه گیری سرعت و لحظه رسیدن موج شوک برای بررسی صفحه ای شدن آن با قابلیت جابه جایی در درایون است. این مقاله به مقایسه داده های تجربی و تئوری موج شوک تشکیل شده پرداخته است.

در اندازه گیری جریان دوبعدی با جریان سنج سیم داغ، حساسیت سنسور به تغییر جهت جریان (حساسیت جهت یا پاسخ زاویه ای سنسور) از اهمیت خاصی برخوردار است. حساسیت جهت سنسور، رابطه بین بردار سرعت جریان و انتقال حرارت از سنسور است که در اندازه گیری دوبعدی توسط تابع و ضریب حساسیت یاو تعیین می شود. در برخی موارد، مقادیر ضریب حساسیت یاو K2 منفی بوده که دلایل مشخصی برای آن ارایه نشده است. در این مقاله دلایل پیدایش مقادیر منفی ضریب حساسیت یاو K2 سنسورهای بدون روکش جریان سنج سیم داغ در اندازه گیری دوبعدی به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور، میدان سرعت جریان بین پایه های یک مدل پراب عمودی (SN) در سرعت ها و زوایای مختلف جریان بررسی شده است. نتایج نشان می دهند پایه های پراب در جریان اختلال هایی ایجاد می کنند که باعث کاهش سرعت و انحراف (چرخش) جریان در مجاورت پایه ها و سنسور می شود. در زوایای مختلف جریان (یاو) مقدار کاهش سرعت جریان تا 3% و مقدار انحراف زاویه یاو تا 3/6درجه متفاوت است. به نظر می رسد این پدیده بر میزان انتقال حرارت از سنسور و سرعت موثر به دست آمده از جریان سنج تاثیرگذار است و در نهایت منجر به ایجاد مقادیر منفی 2k می شود.

در این مقاله روشی بهبودیافته بلادرنگ و با دقت بالا در مدل سازی کنترل محور موتورهای احتراق داخلی، به نام نورو ام وی ام ارایه می شود. این مدل، ترکیبی از مدل های مقدار میانگین و شبکه های عصبی بوده و قادر است بر نواقص هر دو روش فایق آید. به بیان دیگر، با بهره گیری از مزایای هر دو روش این توسعه جعبه خاکستری دارای قابلیت اعتمادی بالاتر از یک شبکه عصبی جعبه سیاه صرف و همچنین دقتی بالاتر از روابط ریاضی (تقریبا) جعبه سفید مدل های مقدار میانگین خواهد بود. با بهبود این روش در مقاله حاضر مدل حاصله برای طراحی کنترلر مناسب خواهد بود. به واسطه استفاده از روش های پیشرفته تر طراحی (مانند ساختارهای گروهی، تقسیم بندی بهبودیافته و به خصوص ساده سازی وظیفه شبکه ها) شبکه های عصبی بادقت بالا و رگرسیون های شبه خطی حاصل می شود. چنانچه ملاحظه خواهد شد، مدل نهایی به دقت براساس داده های آزمایشگاهی-نرم افزاری صحه گذاری شده و قادر است خروجی های حالت ماندگار و گذرای موتور (مانند آلاینده های خروجی، فشار منیفولد، وقوع ضربه و دور موتور) را با دقت بالا و به صورت بلادرنگ پیش بینی کند. در پایان تاثیر ورودی های کنترلی موتور بر آلاینده ها و مصرف سوخت مورد مطالعه قرار می گیرد. موتور مورد بررسی در این پروهش، یک موتور بنزینی با پاشش راهگاهی است.

در پژوهش حاضر عملکرد یک توربین بادی پوشش دار در مقایسه با توربین بادی معمول در تونل باد بررسی شده است. توربین های پوشش دار نوعی از توربین های بادی کوچک هستند که یک دیفیوزر در اطراف روتور قرار گرفته و باعث افزایش دبی جریان هوا از میان پره ها شده است و در نتیجه توان بیشتری را جذب می کنند. پره توربین از کامپوزیت رزین پلی استر با الیاف شیشه و به صورت توخالی ساخته شده است. پوشش مورد استفاده نیز به روش نورد نوارهای فولادی روی سطح شیب دار ساخته شده است تا بتواند شکل ظاهری قابل قبولی نیز داشته باشد. طبق طراحی BEM، توان توربین بدون پوشش با درنظرگرفتن 20% افت توان به علت اصطکاک، اینرسی و بازده ژنراتور، 300وات در سرعت باد 10متر بر ثانیه است که نتایج تونل باد، 165وات را در این سرعت نشان داد. ارزیابی سامانه در تونل باد نشان داد که توان تولیدی سامانه پوشش دار نسبت به توربین معمولی به طور متوسط 37% بیشتر است. بیشترین توان تولیدی توربین پوشش دار 286وات به دست آمد. سرعت روتور توربین پوشش دار به طور متوسط 61% بیشتر از توربین بدون پوشش بود که باعث بالارفتن نسبت سرعت نوک پره می شود.

هدف این مقاله شناسایی پارامترهای مدل پارامتریک اسپنسر برای یک دمپر مگنتورئولوژیک دوسرمتحرک با قطرهای مختلف پودر آهن-کربونیل معلق در سیال مگنتورئوژیک است. تاکنون در ادبیات فن، مطالعه ای روی شناسایی پارامترهای مدل اسپنسر برای ذرات کروی شکل آهن با قطرهای متفاوت در سیال مگنتورئولوژیک گزارش نشده است. بنابراین در این تحقیق ابتدا دو نوع سیال مگنتورئولوژیک با قطرهای مختلف پودر آهن-کربونیل در درصد حجمی یکسان متناسب با حجم دمپر ساخته می شود. سپس با به کارگیری یک دمپر مگنتورئولوژیکال دوسرمتحرک، آزمون های دینامیک با تحریک هارمونیک در جریان ها و فرکانس های مختلف انجام می شود. مدل پارامتری اسپنسر برای مدل سازی دمپر مورد بررسی و شناسایی پارامترها انتخاب می شود. ده پارامتر این مدل از طریق حلگر غیرخطی حداقل مربعات غیرخطی و استفاده از الگوریتم بهینه سازی درجه دوم متوالی برای جریان ها و فرکانس های مختلف در دو سیال مگنتورئولوژیک شناسایی می شوند. پارامترهایی از مدل که نسبت به افزایش جریان الکتریکی به صورت سیستماتیک و معنی دار تغییر می کنند، برای حالت های مختلف آزمون از طریق برازش منحنی به صورت چندجمله ای هایی از جریان استخراج می شوند. سپس با ترسیم منحنی های هیسترزیس تئوری و تجربی، در جریان ها، فرکانس ها و سیال های متفاوت سعی می شود که میزان توانایی مدل پارامتری اسپنسر در انطباق با منحنی های تجربی بررسی شود. مقایسه نتایج حاصل از مدل اسپنسر با پارامترهای شناسایی شده با منحنی های تجربی حاکی از آن است که این مدل در پیش بینی رابطه نیرو-سرعت انطباق مناسبی با منحنی های تجربی دارد، ولی برای نیرو-جابه جایی، در شناسایی اثر تاخیر نیرو و نقاط تیز منحنی ناموفق است.