مهندسی مکانیک مدرس
سال:1390 | دوره:11 | شماره:2 |تعداد مقالات:14

در این مقاله شبیه سازی تحلیلی و عددی افت انتقال صوت (TL) از پوسته مافلر تحلیل و بررسی می شود. از آنجا که سهم بزرگی از نویز منتشر شده از سیستم اگزوز خودرو مربوط به پوسته مافلر است، پیش بینی صحیح افت انتقال صوت از پوسته مافلر اهمیت ویژه ای دارد. در روش تحلیلی، مافلر به صورت پوسته ای استوانه ای با طول بینهایت در معرض امواج صفحه ای هارمونیک در نظر گرفته شده و با حل دقیق معادلات ارتعاش پوسته و معادلات موج آکوستیکی به طور همزمان، TL محاسبه می شود. در روش عددی به کمک نرم افزار تجاری SYSNOISE که نوعی نرم افزار المان مرزی (BEM) است، از کوپل سازه ای مدل های FEM\BEM برای پیش بینی افت انتقال (TL) استفاده می شود. مطابقت نتایج به دست آمده از مدل تحلیلی و مدل عددی با داده های آزمایشگاهی بررسی شده و در نهایت تاثیر پارامترهای طراحی مهم مانند ضخامت و شکل هندسی پوسته برای انتخاب راهبرد طراحی مطالعه می شود.

تصادم بین پرنده و هواپیما که به عنوان «برخورد پرنده» شناخته می شود، پدیده ای معمول و در عین حال خطرناک است. در این پژوهش برای تحلیل برخورد پرنده از سه روش لاگرانژ، هیدرودینامیک ذره ای هموارشده (SPH) و اویلر-لاگرانژ اختیاری (ALE) استفاده شده و نتایج حاصل از آن ها با هم و با نتایج تجربی مقایسه شده است. برای مقایسه نتایج، نحوه تغییر شکل مدل پرنده و نمایه فشار در مرکز برخورد با هم مقایسه شده اند. نتایج نشان داد که هر سه روش لاگرانژ، هیدرودینامیک ذره ای هموارشده و اویلر-لاگرانژ اختیاری به خوبی می توانند نمودار فشار آزمون های عملی را چه در برخورد عمود و چه در برخورد مورب پیش بینی کنند. همچنین هر سه روش تغییر شکل مشابهی از پرنده را چه در برخورد عمودی و چه در برخورد مورب پیش بینی می کنند. کوتاهی زمان حل، نداشتن پارامترهای زیاد و دشوار و نیز مواجه نشدن با خطاهای عددی شایستگی بهتر روش SPH را در مدل سازی برخورد پرنده نسبت به دو روش دیگر نشان می دهد.

در این پژوهش، مدل سازی عددی جریان سیال ویسکوالاستیک در حال توسعه در کانال های مستطیلی مدنظر قرار گرفته است. در بیشتر پژوهش های انجام شده در این زمینه، با صرف نظر کردن از اثر ناحیه ورودی، فقط ناحیه توسعه یافته تحلیل شده است. با توجه به در دست نبودن تحلیلی جامع در این زمینه، مدل سازی سه بعدی ناحیه ورودی، نوآوری این پژوهش است. برای مدل سازی عبارت تنش، از مدل PTT که یکی از کامل ترین مدل های پیشنهادی برای سیالات ویسکوالاستیک است، استفاده کردیم. لازم است ذکر شود که در این پژوهش شرایط اولدروید درنظر گرفته شده و جریان های گردابی آشکارسازی شده است. با توجه به غیرخطی بودن معادلات حاکم و همچنین سه بعدی بودن محدوده حل، برای حل معادلات از روش فشرده سازی مصنوعی همراه با شبکه جابه جا شده استفاده شده است. نتایج به دست آمده در ناحیه توسعه یافته، هم خوانی خوبی را با دیگر نتایج موجود در این زمینه نشان می دهد.

در این پژوهش اثرهای مسیر ترک خستگی در مود ترکیبی کششی و برشی بر عمر خستگی اتصالات نقطه جوش با قطر و فواصل مختلفی بین صفحاتشان مطالعه شده است. از تحلیل غیرخطی اجزای محدود برای محاسبه توزیع های تنش در راستای عمود بر جهت ترک استفاده شده است. مقادیر تنش موثر و همچنین ضرایب کاهش مقاومت ناچ به روش حجمی به دست آمده است. روش رشد ترک خستگی برای به دست آوردن ضریب های شدت تنش در مودهای اول و دوم شکست و تخمین عمر انتشار ترک خستگی به کار رفته است. نتایج به دست آمده از روش های تخمین عددی- ازجمله روش حجمی و روش تخمین رشد ترک خستگی- با داده های تجربی خستگی مقایسه شده است. نتایج حاصل از روش رشد ترک خستگی با در نظر گرفتن مودهای اول و دوم شکست، نشان می دهد که اتصالات ایجاد شده توسط نیروی الکترودی کوچکتر و با قطر نقطه جوش بزرگتر، ضریب شدت تنش کوچکتری نسبت به اتصالاتی دارند که قطر نقطه جوش آنها کوچکتر است، اما با توجه به رشد ترک خستگی در مود ترکیبی شکست، نسبت ضریب شدت تنش مود اول به مود دوم اهمیت بیشتری دارد.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل وزن کم و مقاومت خوردگی بالا در صنعت خودرو مورد توجه قرار گرفته اند. اما به دلیل شکل پذیری کم و کیفیت پایین سطح محصول نهایی حاصل از این آلیاژها در دمای اتاق فرایندی جدید در دهه اخیر تحت عنوان شکل دهی داغ فلز توسط گاز معرفی شده است. این مقاله بررسی روش نوین شکل دهی داغ ورق آلیاژ آلومینیوم توسط گاز می باشد. برای مطالعه فرایند مزبور روش آزمایشگاهی و ساخت تجهیزات مورد نیاز شکل دهی ورم توسط گاز و تحلیل المان محدود (FEM) ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که امکان شکل دهی آلیاژ آلومینیوم در دماهای نزدیک به دمای ذوب آلیاژ، توسط شکل دهی با گاز فراهم شده و افزایش دما شکل پذیری را افزایش داده و فشار مورد نیاز شکل دهی را به میزان قابل توجه ای کاهش می دهد. نتایج تست های آزمایشگاهی انجام شده توسط نویسنده شامل حداکثر ارتفاع محصول، فشار گاز مورد نیاز شکل دهی برای حصول ارتفاع ماکزیمم و مقدار و مکان حداقل ضخامت محصول، تطابق نزدیکی با نتایج شبیه سازی نرم افزاری دارد.

روشهای مختلفی برای از میرا نمودن ارتعاشات وجود دارد، ولی تعداد معدودی از این روش ها قادرند بدون تماس، میراکننده ارتعاشات باشند. یکی از این روش ها، استفاده از نیروی جریان گردابی است. جریان گردابی در اثر میدان مغناطیسی القاشده در یک رسانا بوجود می آید. در این پژوهش نوع فعال و نیمه فعال میراگر جریان گردابی ساخته شده و پاسخ ورودی ضربه برای حالتهای مختلف میرایی به طور تجربی و عددی به دست آمده است.جهت تحریک یک تیر آلومینیومی یکسر گیردار، از ضربه جریان گردابی استفاده شده است و سفتی و ضریب میرایی توسط روش کاهش لگاریتمی از روی پاسخ زمانی بدست آمده است.پاسخ ضربه در محیط سیمولینک نرم افزار متلب شبیه سازی شده، و با نتایج به دست آمده مقایسه گردیده است. میرا نمودن ارتعاشات تیر با کاهش در قله های پاسخ فرکانسی خود را نشان میدهد. برای بدست آوردن پاسخ فرکانسی، در دو قسمت آزمایش هایی انجام شده است. ابتدا توسط آزمایش مودال در حالت نیمه فعال، نتایج نمایانگر کاهش ارتعاشات به میزان 10 دسیبل می باشد. برای بررسی حالت فعال، مجموعه آزمایشگاهی ساخته شده است که نتایج نشان دهنده کاهش قابل توجه دامنه در پیک اول و دوم طیف فرکانسی و نیز افزایش پهنای باند می باشد.

در این پژوهش، فوم تخلخل بسته آلومینیمی به روش نورد تجمعی با استفاده از عامل تخلخل ساز پودر هیدرید تیتانیم تولید و اثر دمای نهایی فوم سازی، زمان نهایی فوم سازی، نرخ گرمایشی و پاس های نورد بر درصد تخلخل های به دست آمده، مطالعه شد. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما، به دلیل سست شدن زمینه، سازوکار فوم سازی تسریع می شود. همچنین افزایش پاس های نورد منجر به توزیع یکنواخت تر پودر شده و در نتیجه باعث افزایش درصد تخلخل در فوم نهایی می شود. بیشترین تخلخل در حدود %41.3 در دمای 680oC به مدت 5 دقیقه و با نرخ گرمایشی 10oC/s به دست آمد.

انتخاب صحیح داده های هوایی، عامل مهمی در محاسبه و شبیه سازی مصرف انرژی در ساختمان ها است. در این تحقیق، با استفاده از روش ساندیا داده های نمونه هوایی ت ام وای از داده های اندازه گیری شده برای دوره ای 14 ساله (1992 تا 2005)، برای شهر تهران تولید شده است. سپس این داده ها با استفاده از نرم افزارهای متونورم و ودرجنرتور نیز تولید شده و نتایج روش ساندیا و این دو نرم افزار با مقدار میانگین کل دوره مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که روش ساندیا انطباق بهتری با داده های میانگین کل دوره دارد اما داده های ت ام وای حاصل از نرم افزارهای متونورم و ودرجنرتور انطباق خوبی با داده های میانگین کل دوره ندارند.

در این مقاله ارتعاش پوسته استوانه ای FGM با استفاده از روش مربعات دیفرانسیلی (DQM) مطالعه می شود. ماهیت روش مربعات دیفرانسیلی، مشتق جزئی تابع یکنواخت نسبت به متغیری است که توسط مجموع وزنی مقادیر تابع در تمامی نقاط گسسته در آن جهت تقریب زده شده است. ضرایب وزنی مربوط به آن، به مساله خاصی مربوط نیست و فقط به نقاط شبکه و مرتبه مشتق بستگی دارد. پوسته FGM خواص متغیری در راستای ضخامت بر حسب تابع نمایی دارد. همگرایی سریع روش DQM نشان داده شده و دقت آن با سایر مقالات و تئوری های پوسته، و همچنین با نتایج نرم افزار ABAQUS مقایسه و تایید شده است. اثر کسر حجمی بر فرکانس های طبیعی پوسته استوانه ای FGM برای شرایط مرزی کلاسیک (تمامی ترکیبات شرایط مرزی ساده و گیردار) در برابر تعداد موج پیرامونی، نسبت طول به شعاع و نسبت ضخامت به شعاع برای مقادیر مختلف توان نمایی بررسی شده است.

به دلیل کاربرد فراوان جریان های دوفازی در صنایع هسته ای، نیروگاهی، خطوط انتقال نفت و گاز، تحلیل این نوع جریان ها در چند دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در چند سال اخیر مدل های مختلفی معرفی شده که به کمک آن ها می توان جریان های دوفازی را با روش های عددی تحلیل کرد. پرکاربردترین و دقیق ترین این مدل ها در پیش بینی رژیم های مختلف جریان دو فازی در کانال و محدوده ناپایدار شدن جریان، مدل دو سیالی می باشد. دراین تحقیق به هیپربولیک بودن یا نبودن مدل PFM پرداخته شده و معادلات بر اساس مدل دو سیالی نوشته می شود، هیپربولیک بودن مدل از این نظر مهم است که در صورت هیپربولیک بودن معادلات، مدل خوشرفتار است، در غیر این صورت بدرفتار است و حل عددی در صورت ریز کردن شبکه محاسباتی دچار ناپایداری غیرفیزیکی می شود. در این پژوهش همچنین، به کمک مدل PFM حد ناپایداری هیدرودینامیکی در مرز مشترک در جریان دو فاز گاز- مایع محاسبه شده است.

در این مقاله، انتقال حرارت جابه جایی آزاد در یک محفظه مربعی بسته، با وجود یک مانع گرم مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل معادله انرژی، از مدل حرارتی شبکه بولتزمن استفاده شده است. معادلات مومنتوم نیز با استفاده از اعمال نیروی حجمی در معادله بولتزمن استخراج شده اند. انتخاب نیروی حجمی در معادله بولتزمن به گونه ای است که معادلات ماکروسکوپیک حاکم بر انتقال حرارت جابه جایی طبیعی، با استفاده از بسط چاپمن- انسکاگ به دست می آیند. جریان سیال، دوبعدی و سیال مورد بررسی، هوا در نظر گرفته شده است. بررسی جریان سیال و انتقال حرارت برای نسبت های مختلف طول مانع به ابعاد حفره و همچنین با قرار دادن مانع در موقعیت های مختلف، برای اعداد گراشهف از 103 تا 105 انجام شده است. با افزایش عدد گراشهف، انتقال حرارت برای هر دو موقعیت افقی و عمودی مانع افزایش می یابد. با کاهش نسبت ابعاد مانع به حفره، انتقال حرارت کاهش یافته و برای موقعیت های عمودی مانع، انتقال حرارت نسبت به موقعیت های افقی مقدار بیشتری دارد. نتایج به دست آمده از روش شبکه بولتزمن، با نتایج و داده های موجود، مقایسه و اعتبارسنجی شده است. استفاده از شبکه بولتزمن به عنوان یک روش مسوسکوپیک، برای بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد در حضور مانع گرم، برای اولین بار در این مقاله مطرح شده است.

به دلیل خواص برجسته ترکیب بین فلزی g-TiAl مانند مقاومت بالا و مناسب در برابر خستگی، اکسیداسیون، خوردگی، خزش، ارتعاشات دینامیکی، دمای کاری بالا و کاربرد آن در صنعت هوافضا، خودروسازی، موتورهای توربوجت و ساخت و تولید پره، در این تحقیق به مطالعه بر روی ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) ترکیب بین فلزی g-TiAl با استفاده از سه نوع متفاوت الکترود ابزار مسی، گرافیتی و آلومینیومی جهت بررسی مشخصات خروجی فرایند مانند نرخ براده برداری ،نرخ سایش ابزار، زبری سطح، توپوگرافی سطح و آنالیز عنصری (EDS) سطح نمونه های ماشینکاری شده، پرداخته می شود. نتایج این تحقیق نشان می دهد که عناصر غالب در ترکیب شیمیایی سطوح ماشینکاری شده g-TiAl عبارتند از: تیتانیوم، آلومینیوم، کربن و اکسیژن. تغییر جنس الکترود ابزار تاثیر خاصی بر روی تشکیل فازها و ترکیبات شیمیایی متفاوت روی سطح قطعه کار و به طور کلی بهسازی متالوژیکی سطح ماشینکاری شده ندارد، بلکه تاثیر اصلی و غالب آن بر روی سایر مشخصات خروجی فرایند مانند نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح است.

بهره گیری از انرژی خورشیدی می تواند با استفاده از انواع سیستم های غیرفعال و فعال صورت بگیرد. یکی از سیستم های غیرفعال خورشیدی، سیستم گلخانه خورشیدی است که دارای عملکردهای مختلفی می باشد. در این پژوهش، عملکرد گرمایشی سیستم گلخانه خورشیدی در اقلیم سرد، به کمک نرم افزارهای رایانه ای، شبیه سازی، بررسی و تحلیل شده است.با توجه به نتایج این پژوهش، سیستم گلخانه نسبت به سیستم دریافت مستقیم، بار گرمایشی ساختمان را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، هر چند که باعث می شود تابش مستقیم کمتری دریافت گردد. جهت گیری بهینه ساختمان در اقلیم سرد، برای دریافت بیشترین تابش خورشید، به سمت جنوب غربی و غرب و برای کمترین بار گرمایشی در دوره گرمایش سال، به سمت جنوب غربی می باشد. بیشترین اتلاف گرما و کمترین دریافت تابش خورشیدی، از جدار شمالی ساختمان صورت می گیرد. در نتیجه، در اقلیم بررسی شده، مناسب ترین حالت برای کاربرد این سیستم در جهت جنوب غربی، و نامناسب ترین حالت در جهت شمال است.