مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:6 |تعداد مقالات:25

نیروی کشش سطحی پیشنهاد شده است تا راندمان سیستم افزایش یابد. در این رویکرد، با کنترل نیروهای کشش سطحی و اصطکاکی، احتمال تشکیل هلالی سیال در داخل میکروکانال در گستره وسیعی از دماهای کارکرد افزایش می یابد. میکروکانال طرح پیشنهادی از سه بخش تشکیل شده است. بخش نخست دارای سطح مقطع کوچکی است و به منظور کنترل افت فشار اصطکاکی از آن استفاده می شود. بخش دوم، تبخیرکننده با سطح مقطع متوسط است. موازنه میان نیروهای کشش سطحی و اصطلاکی باعث تشکیل هلالی سیال در این بخش از میکروکانال می شود. هلالی می تواند در طول این بخش از میکروکانال حرکت کند تا به ورودی بخش سوم برسد. بخش سوم میکروکانال دارای سطح مقطع بزرگ است، لذا فشار مویینگی در این بخش به شدت کاهش می یابد و مانع حرکت بیشتر هلالی به سمت جلو می شود. نرخ تبخیر از سطح هلالی با استفاده از تئوری تبخیر از لایه نازک مایع تخمین زده می شود. نتایج نشان می دهد که در رویکرد پیشنهادی، قابلیت دسترسی به مقادیر شار حرارتی بیش از 100-30وات بر سانتی متر مربع (در محدوده دمای سطح ° C100-70) توسط مکانیزم تبخیر از یک غشای آب دوست امکان پذیر است.

در کار حاضر به بررسی و شبیه سازی جریان هوا، حاوی ذرات معلق جامد در ایمپکتور حقیقی پرداخته شده است که ذرات مورد بررسی در محدوده میکرون هستند. نتایج این کار را می توان به صورت شبیه سازی حرکت ذرات در ایمپکتور حقیقی، بررسی تغییرات چگالی ذرات و همچنین اثر تغییرات دمایی محیط اطراف و صفحات ایمپکتور بر راندمان جمع آوری بیان کرد. در قسمت اول با استخراج معادلات حاکم بر این پدیده و انتخاب روش عددی مناسب برای حل این معادلات، مسیر حرکت ذرات شبیه سازی شده است. با استفاده از مشخص بودن مسیر ذرات می توان تعداد ذرات رسوب کرده روی صفحه جمع آوری را مشخص کرده سپس با توجه به روابط ذکرشده راندمان جمع آوری برای یک کار آزمایشگاهی به دست آمده که مقایسه این نتایج با مقادیر آزمایشگاهی نشان دهنده صحیح بودن روش انتخابی است. در قسمت بعد با انتخاب ذرات با چگالی های متفاوت، به بررسی اثر تغییرات دمایی محیط اطراف، تغییرات دمای هوای ورودی با فرض ثابت بودن دمای صفحه جمع آوری و تغییرات دمای صفحه جمع آوری بر راندامان ایمکتور پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند چگالی ذرات روی راندمان ایمکتور اثر زیادی گذاشته و این تغییرات باعث کاهش قطر برش بین 2/2 تا 2/4میکرومتر در محدوده مورد بررسی خواهد بود. گرم شدن محیط کاری ایمپکتور با توجه به افزایش ویسکوزیته هوا باعث کاهش راندمان ایمپکتور می شود. بررسی های انجام شده نشان داد با تغییرات دمای صفحه جمع آوری نیز بازده جمع آوری ذرات دچار تغییر خواهد شد.

در پژوهش حاضر، شبیه سازی CFD عملکرد فلومتر اولتراسونیک زمان گذر با سنسور پیزوالکتریک PZT-5J برای نفت خام سبک، سنگین و متوسط با استفاده از معادله موج در مسیر انتشار موج آکوستیک و روش حل المان محدود در شرایط ناپایا مدل سازی و با نرم افزار COMSOL Multiphysics 5. 3 انجام شد. نمونه های مختلف نفت خام سبک، سنگین و متوسط در دماهای متفاوت تحت فشار ثابت با استفاده از ابزارهای CFD مدل سازی و شبیه سازی شدند. ماکزیمم ولتاژ دریافتی و سرعت صوت در نمونه ها توسط مدل ارایه شده محاسبه شد. برای ارزیابی دقت مدل ارایه شده، نتایج شبیه سازی با داده های تجربی به دست آمده از کار تجربی پژوهشگران، مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین ماکزیمم ولتاژ سیگنال های دریافتی برای فلومتر اولتراسونیک حاوی نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط به ترتیب برابر با 9491/0، 0115/1 و 9743/0ولت هستند. اختلاف بین نتایج حاصل از شبیه سازی و داده های تجربی برای سرعت صوت در نمونه های نفت خام سبک، سنگین و متوسط حداکثر حدود 2336/0%، 4339/0% و 1378/0% بود. بنابراین می توان با استفاده از مدل ارایه شده، هزینه های سنگین طراحی و بهینه سازی کنتور اولتراسونیک زمان گذر را برای نفت خام کاهش داد.

در این پژوهش معادلات آیروالاستیسیته ایرفویل چرخان به کمک آیرودینامیک لووی استخراج شده است. بدین منظور دستگاه های مختصات متصل به ایرفویل و دستگاه مختصات مرجع متصل به هاب را تعریف می کنیم. سرعت وزش باد و سرعت دورانی ایرفویل را به صورت برداری در این دستگاه های مختصات به دست می آوریم. بدین ترتیب معادلات انرژی جنبشی و پتانسیل با فرض سختی و میرایی خطی با روش همیلتونین به دست می آیند. برای درنظرگرفتن دنباله مارپیچ پشت ایرفویل چرخان، آیرودینامیک ناپایای لووی را با معادلات سازه کوپل کرده و معادلات آیروالاستیسیته ایرفویل چرخان را به دست می آوریم. معادله آیروالاستیسیته حاصل با روش PK تحلیل پایداری شده و سرعت فلاتر تعیین می شود. با مقایسه نتایج پایداری با مرجع، صحت روش استخراج سیستم معادلات بررسی شده است. همچنین به منظور تعویق فلاتر، کنترل PID بر سیستم معادلات آیروالاستیسیته اعمال شده است. زاویه گام را ورودی کنترل در نظر می گیریم. با تعریف خواسته های مطلوب طراحی شامل خطا و زمان کنترل، کنترلر PID طراحی و اعمال شده است. نتایج نشان می دهد که پاسخ پله واحد زاویه گام زیر-میرا است و خروجی به خوبی ورودی را دنبال می کند. به علاوه، رد اغتشاش با درنظرگرفتن با محدودسازی بهره ورودی به خروجی با کنترلر تعریف شده، برای قبل و بعد از سرعت فلاتر بررسی شده است.

در مقاله حاضر، فلاتر پوسته استوانه ای در معرض جریان هوای فراصوت خارجی و حاوی سیال داخلی مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که در مدل ساده و جدید ارایه شده برای سیال داخلی تنها از درجات آزادی سطح آزاد سیال و درجات آزادی سازه احاطه کننده آن استفاده شده است. در این راستا مدل اندرکنش سازه-سیال محاسباتی در چارچوب روش اجزای محدود توسعه داده شده است. تلاطم سیال داخلی از طریق یک مدل دقیق و سطح بالا شناخته شده به عنوان مدل تلاطم سیال، نمایش داده شده است. سازه پوسته استوانه ای به وسیله تئوری پوسته ساندرز مدل سازی شده و بارگذاری فشار آیرودینامیک با تئوری پیستون مرتبه اول تقریب زده شده است. همچنین سختی هندسی اولیه ناشی از پیش تنش ها در وضعیت اولیه منتج شده از فشار هیدرواستاتیک سیال، فشار جانبی و بار فشاری محوری در نظر گرفته شده است. صحت و درستی فرمول بندی استخراج شده با استفاده از چند مثال اعتبارسنجی اثبات شده است. نتایج نشان دادند هنگامی که نسبت پرشدگی از صفر تا 1 تغییر می کند، سرعت فلاتر ابتدا با افزایش نسبت پرشدگی افزایش می یابد و در نسبت پرشدگی حدود 5/0 به بیشینه مقدار خود می رسد و پس از آن با افزایش بیشتر نسبت پرشدگی شروع به کاهش می کند و در نسبت پرشدگی حدود 1 سرعت فلاتر به مقدار بحرانی پوسته خالی می رسد.

در این مقاله جریان آرام و توسعه یافته همراه با انتقال حرارت و جرم در یک کانال پیل سوختی با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار گرفته است. کانال مستطیلی مستقیم بوده و دارای یک دیوار متخلخل و سه دیواره غیرمتخلخل است. معادلات حاکم شامل معادلات ممنتوم و انرژی هستند که توسط یک کد دوبعدی (شبه سه بعدی) حل شده و منحنی های توزیع سرعت، توزیع فشار و توزیع دما در طول کانال و پارامترهای بدون بعد جریان مانند ضریب اصطکاک و عدد ناسلت در نسبت منظری های مختلف کانال محاسبه و ترسیم شده اند. برای جریان از شرط مرزی عدم لغزش و برای انتقال حرارت از شرط مرزی معمول در پیل سوختی استفاده شده است. به طوری که روی دیواره متخلخل از شرط مرزی شار حرارتی ثابت و روی سه دیواره غیرمتخلخل از شرط مرزی ثابت دما استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که برای یک نسبت منظری معین، ضریب اصطکاک در حالت تزریق بیشتر از مکش است و با افزایش میزان تزریق و مکش، اختلاف آنها بیشتر می شوند. علاوه بر این، مقدار ضریب اصطکاک برای نسبت منظری یک (سطح مقطع مربعی) چه برای تزریق و چه مکش حداقل است. عدد ناسلت هم برای تزریق و هم برای مکش در نسبت منظری واحد حداقل است. همچنین توزیع سرعت و دما در طول کانال و همچنین توزیع بی بعد این دو پارامتر همراه با تزریق و مکش و بدون آن در نسبت منظری های مختلف ترسیم و مورد بحث قرار گرفته اند.

در این مقاله، روشی جدید به منظور طراحی کنترل کننده پایدارساز و ردیاب برای دسته ای از سیستم های غیرخطی که نمایش فضای حالت آنها به فرم توابع چندجمله ای است، ارایه شد. در این روش، طراحی کنترل کننده براساس مدل غیرخطی بوده و بدون نیاز به هیچ گونه خطی سازی محلی انجام می گیرد. مساله طراحی بر تجزیه مجموع مربعات چندجمله ای متکی است و با تبدیل به یک مساله بهینه سازی محدب، به فرم برنامه ریزی مجموع مربعات ارایه شده است. این روش با کاهش محافظه کاری نسبت به سایر روش های مبتنی بر خطی سازی، پایداری نمایی فراگیر سیستم غیرخطی را تضمین می دهد. همچنین برای ارزیابی پایداری متغیرهای حالت سیستم حلقه بسته نسبت به ورودی خارجی، رویکردی مبتنی بر روش مجموع مربعات مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش نیز قیود لازم برای تضمین پایداری ورودی به حالت، به فرم یک مساله امکان پذیری مجموع مربعات در آمده است. مدل دینامیکی غیرخطی اجسام پرنده را معمولا می توان با معادلات چندجمله ای غیرخطی بیان نمود. لذا تئوری پیشنهادی می تواند برای طراحی خودخلبان یک پرنده هوایی به کار گرفته شود. کامل ترین روش ارزیابی بخش کنترل سامانه های هوافضایی قبل از آزمون پروازی، شبیه ساز سخت افزار در حلقه است. از این رو در انتها نتایج حاصل از به کارگیری کنترل کننده طراحی شده در آزمون سخت افزار در حلقه یک پرنده مافوق صوت ارایه شده است. نتایج حاصل با نتایج شبیه سازی مقایسه شد که هم خوانی مناسب نتایج، کارآیی روش ارایه شده را در حلقه کنترل خودخلبان پرنده نشان می دهد.

ربات های با مکانیزم موازی در مقایسه با ربات های سری، دارای مزیت هایی از جمله دقت بالا، نسبت بالای بار اعمالی به وزن ربات و همچنین سختی بالاتر هستند که موجب استفاده از این مکانیزم ها در کاربردهای دقیق می شود. درنظرگرفتن رفتار سختی مکانیزم، یکی از جنبه های مهم در حین طراحی است که باعث می شود دقت مطلوب با توجه به کاربرد مورد نظر حاصل شود. هدف از این مقاله، ارزیابی سختی و خطاهای ناشی از نرمی مکانیزم یک ربات موازی سه درجه آزادی است. به همین منظور میزان جابه جایی مجری نهایی به ازای بار اعمالی به صورت شبیه سازی و عملی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله معرفی و ویژگی های آن بیان شده است. سپس، سختی مکانیزم با استفاده از روش آنالیز المان محدود مدل می شود و با اعمال شرایط مرزی مورد نظر، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت های معین مجری نهایی مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه، به منظور راستی آزمایی نتایج به دست آمده از مدل سازی سختی، دستگاهی نوین به منظور اندازه گیری سختی مکانیزم، معرفی و نحوه کار با آن دستگاه نیز شرح داده شده است. با استفاده از این دستگاه، رفتار سختی مکانیزم ربات در موقعیت های مشابه اندازه گیری شده است. در انتها، جواب مدل سازی سختی و نتایج به دست آمده از اندازه گیری عملی، گزارش و با هم مقایسه می شوند که نشان می دهد ربات با مکانیزم موازی مورد مطالعه در این مقاله، دارای رفتار سختی مناسب بوده و در کاربردهای دقیق مورد اطمینان و قابل به کارگیری است.

پدیده ی تلاطم سطحی سیال از مسائل پیچیده در پدیده های جریان با سطح آزاد است. روش های عددی بدون شبکه به عنوان روشی نوین، کاربرد فراوانی در حل این مساله دارند. در این روش ها، عدم وجود شبکه بندی و المان های پیچیده برای دامنه مسائل با توجه به تغییر هندسه حل در طول زمان، انعطاف پذیری زیادی در حل مسائل عددی به وجود می آورد. در تحقیقات صورت گرفته در گذشته مسئله ی تلاطم سطحی سیال در مخازن با استفاده از حل معادله ی لاپلاس، با توجه به پتانسیل سرعت، صورت گرفته است، اما حل این مسئله با معادلات فشار، چندان مورد توجه نبوده است؛ بنابراین با استفاده از معادلات فشار و یک الگوریتم زمانی لاگرانژی مناسب، روش توابع پایه نمایی تعمیم یافته برای مسائل مخازن تحت تحریک دینامیکی توسعه داده شده است. تقریب حل با استفاده از روش بدون شبکه ی توابع پایه نمایی تعمیم یافته صورت می گیرد و کل دامنه حل به تعدادی نقطه ی گرهی گسسته سازی شده و سپس با در نظر گرفتن شرایط مرزی مناسب، مجهولات مسئله تقریب زده می شوند. در این تحقیق، مثال های خطی و غیرخطی، تحت تحریک هارمونیک، به صورت دو بعدی از مخازن مکعب مستطیلی، حل شده است و نتایج حاصل از آن ها، با روش های حل تحلیلی، دیگر روش های حل عددی و همچنین، داده های آزمایشگاهی، مقایسه شده است. نتایج، نشان می دهند که به لحاظ صرف وقت و هزینه ی محاسبات، روش حاضر، در حالت دو بعدی، در مقایسه با دیگر روش های لاگرانژی موجود، بسیار درخور توجه است.

یکی از دغدغه های اصلی جهان امروز، کاهش منابع انرژی و افزایش قیمت آن است. برای مقابله با این مساله اکثر کشورهای جهان به دنبال راه حل های جدید برای کم کردن نیاز به انرژی در زمینه های مختلف هستند. مصرف انرژی در ساختمان ها سهم قابل توجهی از مصرف انرژی سالیانه کشورها را به خود اختصاص می دهد. سالانه حدود 40% مصرف انرژی ایران صرف گرمایش، سرمایش و سایر نیازهای ساختمان ها می شود. لذا این بخش پتانسیل قابل توجهی برای اصلاح زیرساخت ها و کاهش مصرف انرژی را داراست. یکی از اجزای سازنده ساختمان ها که نقش قابل توجهی در هدررفت انرژی حرارتی دارد، پنجره است. با استفاده از پنجره های چندجداره پرشده با گازهای بی اثر می توان بخش زیادی از انرژی اتلافی ساختمان را کاهش داد. در این مقاله تاثیر استفاده از پنجره های چندجداره مختلف در کاهش تلفات حرارتی ساختمان بررسی شده است. تاثیر تعداد جداره شیشه در پنجره، نوع گاز بی اثر و ضخامت آن و همچنین نوع قاب در این مقاله مطالعه شده است. برای بررسی این عوامل، تلفات حرارتی یک ساختمان نمونه در نرم افزار Carrier شبیه سازی و محاسبه شده است. همچنین میزان شار هدایتی عبوری از پنجره های چندجداره با گازهای پرکننده مختلف به کمک نرم افزار FLUENT محاسبه شده است. براساس نتایج به دست آمده، پنجره سه جداره پرشده با گاز کریپتون بهترین عملکرد را در کاهش تلفات حرارتی ساختمان دارد و به کارگیری آن 66% عملکرد حرارتی پنجره تک جداره را بهبود می بخشد.

مقاله حاضر حاوی نتایج بررسی ترمودینامیک و اقتصادی استفاده از گاز سنتز حاصل از راکتور گازی ساز زیست توده به جای گاز طبیعی، در یک نیروگاه تولید همزمان است. ابتدا تحلیل سیستم موجود در کارخانه پارس خودرو که با گاز طبیعی تغذیه می شود، صورت پذیرفت و در ادامه به کارگیری گازی ساز در راستای تولید گاز سنتزی برای جایگزینی گاز طبیعی بررسی می شود. نتایج تحلیل ترمودینامیک نشان می دهد که افزایش درصد رطوبت سوخت زیست توده اثر جزئی روی درصد CH4 و N2 در گاز سنتزی داشته است، اما اثر کاهشی نسبتا شدیدی بر درصد CO و CO2 و همچنین ارزش حرارتی پایین دارد. با به کارگیری راکتور گازی ساز، به میزان 4468316متر مکعب در سال صرفه جویی در مصرف گاز طبیعی ایجاد می شود. نتایج تحلیل اقتصادی مبین این مطلب است که به ازای قیمت گاز طبیعی 700ریال بر متر مکعب، قیمت خرید برق 650ریال بر کیلووات ساعت، تعداد سال های عملکرد 7سال و نرخ سود 7%، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه گذاری در مرز توجیه پذیری اقتصادی خواهد بود. اما درصورت بالاتربودن نرخ سود، کمتربودن نرخ خرید گاز طبیعی یا کمتربودن قیمت خرید برق، سیستم ارتقایافته از دیدگاه اقتصادی توجیه پذیر نیست. در همین ارتباط، در نرخ سود 7%، به ازای قیمت سوخت زیست توده حداکثر برابر با 100000ریال بر تن، ارزش خالص حال حاضر در مرز صفر است و سرمایه گذاری توجیه اقتصادی خواهد داشت، اما در مقادیر بالاتر قیمت زیست توده، سرمایه گذاری توجیه اقتصادی نخواهد داشت.

این پژوهش رفتارهای حرارتی و هیدرودینامیک جریان آرام سیال عامل آب درون لوله خمیده افقی وایپرتکس، در محدوده اعداد گراشهف پایین و در محدوده انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی را به روش عددی مورد بررسی قرار داده است. این لوله دارای خم 180درجه، شعاع انحنا بی بعد 6. 62=R/D2 و زبری های کروی شکل با ارتفاع بی بعد 0. 1=e/D و شار حرارتی ثابت روی دیواره خود است. معادلات پیوستگی، مومنتوم و انرژی با روش حجم محدود به صورت سه بعدی حل شده اند. برای حل مساله از کد دینامیک سیالات محاسباتی نرم افزار انسیس فلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل بیانگر تاثیر عدد گراشهف و نیروهای شناوری ناشی از آن، همچنین اثر تقابلی نیروهای گریز از مرکز و شناوری در کنار زبری سطح، روی پارامترهای هیدرودینامیک و حرارتی از جمله سرعت محوری بی بعد، جریان های ثانویه، دمای بی بعد، ضریب انتقال حرارت جابه جایی و ضریب اصطکاک سطحی است. به گونه ای که در یک رینولدز ثابت با افزایش گراشهف به دلیل تقابل شدیدتر نیروهای شناوری و گریز از مرکز، ضریب انتقال حرارت جابه جایی کاهش می یابد حال آن که در لوله خمیده صاف (بدون زبری) افزایش گراشهف منجر به افزایش ضریب انتقال حرارت جابه جایی می شود. با این وجود لوله خمیده وایپرتکس در محدوده گراشهف و رینولدزهای بسیار پایین، در هر گراشهف و رینولدز یکسان، انتقال حرارت بالاتری نسبت به لوله خمیده صاف داشته است. همچنین نتایج نشان داد که ضریب اصطکاک سطحی در این نوع لوله ها با افزایش گراشهف می تواند تا 3/5برابر بیشتر از مقدار آن در لوله خمیده صاف باشد.

در پژوهش حاضر، از یک معادله بنیادین براساس مدل سینوس هایپربولیک، برای توصیف رفتار تغییر شکل گرم فولاد زنگ نزن رسوب سخت شونده نیمه آستنیتی Fe-17Cr-7Ni (17-7PH)، استفاده شده است. با استفاده از داده های تجربی به دست آمده براساس آزمایش های فشار گرم در محدوده دمایی C° 1100-950درجه سانتی گراد و محدوده نرخ کرنش 1-0. 001بر ثانیه و محاسبه ارتباط بین پارامترها و ثوابت ماده (? ، A، n و Q)، مدل مورد استفاده توسعه داده شد. در این پژوهش ارتباط بین ثوابت ماده و کرنش حقیقی به صورت روابط چندجمله ای درجه شش بیان شده است. از معیار میانگین خطای نسبی مطلق (AARE) و ضریب همبستگی (R)، برای ارزیابی عملکرد مدل مورد مطالعه استفاده شد. مقادیر محاسبه شده برای AARE و R به ترتیب برابر با 5/17 % و 0/99 به دست آمدند. نتایج این تحقیق حاکی از آن است که معادله بنیادین استفاده شده می تواند تنش سیلان را برای این آلیاژ با دقت خوبی در محدوده وسیعی از شرایط آزمایشی پیش بینی کند. بنابراین از این معادله می توان به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل مکانیزم های تغییر شکل و تکامل ریزساختاری استفاده کرد.

ضخامت بهینه عایق حرارتی تابعی از هزینه اولیه عایق کاری و میزان هزینه حامل های انرژی برای گرمایش و سرمایش فضای داخلی ناشی از انتقال حرارت از مقطع جدار در دوره بهره برداری است. در ایران، با اختصاص یارانه به بخش انرژی، تعرفه مربوط به حامل های انرژی به طور قابل توجهی کمتر از تعرفه های میانگین جهانی است. با هدف تعیین ضخامت بهینه عایق حرارتی، تعرفه های حامل های انرژی، متناسب با میزان مصرف، متغیر در نظر گرفته شد. تعرفه برق و گاز مشترکین براساس میزان مصرف، به چهار تعرفه کم مصرف، مصرف متوسط، پرمصرف و بسیار پرمصرف تقسیم شد. در کنار این چهار تعرفه یارانه ای تعرفه حامل های انرژی بدون یارانه نیز به عنوان تعرفه پنجم مورد بررسی قرار گرفت. جدار خارجی شامل بلوک سفالی به ضخامت 20سانتی متر و عایق حرارتی پلی استایرن از خارج است. میزان بار حرارتی ناشی از انتقال حرارت از جدار خارجی در جهت های مختلف جغرافیایی برای ضخامت های متفاوت عایق حرارتی در تهران توسط نرم افزار شبیه سازی انرژی پلاس محاسبه شد و ضخامت بهینه عایق حرارتی براساس هزینه دوره حیات 30ساله تعیین شد. براساس نتایج به دست آمده، در تعرفه اول که مربوط به مشترکین کم مصرف است، استفاده از عایق حرارتی در برخی از جهت های جغرافیایی امکان بازگشت سرمایه در مدت زمان دوره حیات وجود ندارد. در دیگر جهت ها نیز میزان صرفه جویی اقتصادی کم و نزدیک به صفر است. با افزایش تعرفه، ضخامت بهینه عایق حرارتی افزایش پیدا می کند. در تعرفه های دوم تا پنجم ضخامت بهینه عایق حرارتی بین 6 تا 18سانتی متر متغیر است. همچنین مدت زمان بازگشت سرمایه برای این تعرفه ها، بین 6 تا 28سال به دست آمد.

در این پژوهش فرکانس تشدید و حساسیت خمشی میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی ساخته شده از مواد مندرج تابعی براساس تئوری تنش کوپل بهبودیافته مورد بررسی قرار می گیرد. تئوری تنش کوپل بهبودیافته شامل پارامتر مقیاس طولی مواد است، به طوری که اثر اندازه را در بررسی رفتار سیستم ها در نظر می گیرد. میکروتیر ساخته شده از مواد مندرج تابعی، ترکیبی از سرامیک و فلز بوده، به طوری که خواص آن با توان های مختلف از n در راستای ضخامت میکروتیر تغییر می کند. در این پژوهش، با توجه به انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل میکروتیر، معادلات حرکت و شرایط مرزی حاکم بر سیستم با درنظرگرفتن تئوری تیر اویلر-برنولی به کمک اصل همیلتون استخراج می شود. براساس نتایج به دست آمده مشخص می شود که با افزایش سختی تماسی، حساسیت خمشی میکروتیر، کاهش و فرکانس تشدید خمشی افزایش می یابد. از طرفی زمانی که ضخامت میکروتیر به پارامتر مقیاس طولی ماده نزدیک می شود، اختلاف بین تئوری تنش کوپل بهبودیافته و تئوری کلاسیک مکانیک محیط های پیوسته قابل ملاحظه خواهد بود. علاوه بر این، در سختی های تماسی پایین، افزایش توان n موجب کاهش حساسیت خمشی میکروتیر و در سختی تماسی بالا، افزایش توان n موجب افزایش حساسیت خمشی سیستم می شود. همچنین نتایج نشان می دهند که به ازای هر سختی تماسی، با افزایش کسر حجمی سرامیک، فرکانس تشدید خمشی میکروتیر افزایش می یابد.

روش های مختلفی برای کنترل تزریق داروی شیمی درمانی برای درمان تومورهای سرطانی مورد مطالعه قرار گرفته اند. هدف اصلی از کنترل، کم کردن سریع سلول های سرطانی و در عین حال رساندن کمترین آسیب به بافت های سالم بدن است. همچنین در انتهای درمان، میزان غلظت داروهای باقیمانده در بدن بیمار تا حد امکان باید کم باشد. الگوریتم های کنترلی مختلفی بر مدل های دینامیک با درجات متنوع اعمال شده اند. در این مقاله یک مدل دینامیک به روز سرطان با پنج معادله دیفرانسیل با درنظرگرفتن سلول های سالم، دیواره رگ، سلول های سرطانی و میزان دو داروی شیمی درمانی و آنتی آنژیوژنیک باقیمانده در بدن به عنوان متغیرهای فضای حالت و نرخ تزریق دو دارو به عنوان سیگنال کنترلی در نظر گرفته شده است. بعد از بررسی مدل ریاضی سیستم، کنترل این بیماری به وسیله کنترلر فازی با تعریف قوانین به همراه فازی ساز و فازی زدا، یکی از سیگنال های کنترلی (نرخ داروی شیمی درمانی) کنترل شده است. بدین صورت که میزان تراکم سلول های سالم و سرطانی به عنوان ورودی کنترلر فازی و نرخ تزریق داروی شیمی درمانی، خروجی آن است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که در روزهای آخر درمان، سلول های سرطانی روندی نزولی دارد و سلول های سالم و دیواره رگ نیز به مقدار حالت بدون بیماری میل می کنند. جواب های حاصل از کنترلر فازی با حالت بدون کنترلر و همچنین با داده های آزمایشگاهی موجود مقایسه شده است. نتایج مشخص می کند که سیستم محدوده های مجاز را رعایت کرده که بیانگر معتبربودن جواب حاصل از کنترلر فازی است.

جوشکاری با پرتولیزر، یکی از فرآیندهای تولیدی مهم برای اتصال ورق ها در صنعت خودروسازی است. در این پژوهش برای نخستین بار فرآیند جوشکاری لیزر پالسی اتصال غیرهم جنس فولاد زنگ نزن به فولاد کم کربن شبیه سازی شده است. برای این منظور در ابتدا با استفاده از روش المان محدود و تعریف دقیقی از منبع حرارتی، تحلیل حرارتی صورت گرفت که در نتیجه آن پروفیل دمایی و ابعاد منطقه ذوب به دست آمده است. سپس تحلیل مکانیکی، انجام و نتایج تحلیل حرارتی به صورت تاریخچه در المان های مکانیکی ذخیره شد تا شرایط حرارتی مواد به دست آید. در نتیجه این تحلیل، کرنش الاستیک و پلاستیک و همچنین میزان تنش پسماند به دست آمد. نتایج حاصل نشان می دهند که فولاد کم کربن به دلیل ضریب هدایت حرارتی بالاتر حین سردشدن، حرارت بیشتری را از خود عبور می دهد و همچنین فولاد کم کربن به دلیل تنش تسلیم بالاتر در انتها تنش پسماند بیشتری را در خود ذخیره می کند. برای اعتبارسنجی نتایج دو ورق فولاد زنگ نزن 304 در آزمایشگاه، با پارامترهای مشخص مشابه با مدل شبیه سازی شده متجانس توسط فرآیند جوشکاری لیزری جوش داده شدند. مقایسه نتایج به دست آمده از مدل آزمایشگاهی با مدل شبیه سازی شده تطابق بسیار خوبی را نشان می دهد.

به منظور بررسی قابلیت مدل سیال ریزقطبی در شبیه سازی رفتار نانوسیال ها، انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی نانوسیال ریزقطبی در یک محفظه مربعی بسته با درپوش متحرک مورد بررسی عددی قرار گرفته است. بدین منظور معادلات حاکم به روش حجم محدود و توسط الگوریتم سیمپل حل شده اند. در این مقاله اثر پارامترهایی چون عدد گراشف، نسبت حجمی نانوذرات و نسبت میکروپولاریته روی انتقال حرارت نانوسیال اکسید آلومینیوم-آب بررسی شده است. همچنین برای محاسبه خواص ویسکوزیته و ضریب رسانش نانوسیال از مدل خواص متغیر با دما استفاده شده است که در واقع حرکت براونی ذرات را نیز در نظر می گیرد. نتایج نشان می دهد که افزایش گراشف موجب تقویت نیروی شناوری، افزایش عدد ناسلت و میزان انتقال حرارت می شود. همچنین افزایش ویسکوزیته چرخشی در اعداد گراشف پایین منجر به تقویت جابه جایی اجباری می شود و عدد ناسلت روی دیواره پایین را افزایش می دهد، اما در عدد گراشف 105 افزایش ویسکوزیته چرخشی تا 1=k باعث کاهش انتقال حرارت و افزایش آن به مقداری بزرگ تر، موجب افزایش انتقال حرارت می شود. افزودن نانوذرات به سیال منجر به افزایش میزان انتقال حرارت می شود، هر چند میزان افزایش انتقال حرارت در kهای غیرصفر کمتر از حالت نیوتونی است.

در این مقاله به ارایه سیستمی بر مبنای خوشه بندی فازی برای نمایش تغییرات میدان جریان در ناحیه خروجی روتور توربوماشین گریز از مرکز پرداخته شده است. آنچه در پژوهش های انجام گرفته در حوزه توربوماشین ها حایز اهمیت است، نیاز تمامی زمینه ها به درک صحیح از پدیده های جریان داخل توربوماشین است که از پیچیدگی هایی برخوردار است. به همین سبب از پیشرفته ترین تجهیزات آزمایشگاهی در این راستا استفاده می شود که با مسایلی از قبیل زمان بری، هزینه بالا و تعداد زیاد آزمایش های مورد نیاز همراه است که اهمیت شبیه سازی و رصد پدیده های جاری در آن را به واسطه الگوریتم های هوش مصنوعی دوچندان می کند. سیستم حاضر براساس خوشه بندی فازی به گونه ای عمل می کند که داده های مکانی (از سیستم اندازه گیری تصویر ذره ای) توسط تعداد خوشه معین به نمایش میدان در زمان اولیه می پردازد، سپس با اعمال تغییرات در خوشه مربوط به رشته داده های زمانی (از سیستم اندازه گیری بادسنجی لیزری) که حاوی تغییرات ثبت شده از جریان در طول زمان داده برداری است، داده های جدید میدان در گام زمانی جدید حاصل می شود و با خوشه بندی مجدد داده ها، نمایش تغییرات میدان جریان در فضای فازی صورت می پذیرد. در مقاله حاضر، میدان جریان برای شش گام زمانی پیاپی مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج خروجی سیستم، تغییرات میدان جریان ناشی از چرخش روتور در زوایای مختلف را در ناحیه داده برداری شده نشان می دهد.

پژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای Uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل Al2O3، و ZrO2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوپژوهش حاضر به مدل سازی و بهینه سازی شبکه مبادله کن حرارتی چندلوله ای Uشکل با درنظرگرفتن اثر نانوذرات مختلف در سمت لوله پرداخت. پس از مدل سازی حرارتی به روش، بهینه سازی از دیدگاه افزایش کارآیی و کاهش هزینه کلی سالیانه به عنوان دو تابع هدف همزمان با استفاده از هشت متغیر طراحی از جمله تعداد مبادله کن حرارتی و غلظت حجمی ذرات، توسط تکنیک الگوریتم ژنتیک چندهدفه صورت گرفت. به منظور کلی بودن نتایج، بهینه سازی در سه نرخ جریان جرمی مختلف سمت سرد و نانوذرات متفاوت شامل Al2O3، و ZrO2 انجام و نتایج با حالت سیال پایه (آب) مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که منحنی پرتو در حالت نانوذرات بهبود یافت و میزان بهبودی در حالت نانوذرات اکسیدمس به ویژه در کارآیی های بالاتر و نرخ های جریان جرمی پایین تر نانوسیال نسبت به دیگر حالات مطالعه شده محسوس تر است. علاوه بر این به دلیل بهبود عملکرد حرارتی مبادله کن در حالت نانوذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد. ذرات، سطح تبادل حرارت و در نتیجه آن حجم مبادله کن برای مقادیر ثابت کارآیی به صورت قابل توجه ای کاهش یافته است. در پایان، پس از ارایه نتایج پارامترهای طراحی در برابر کارآیی، آنالیز حساسیت توابع هدف با غلظت حجمی ذرات برای یک نقطه نمونه انجام و نتایج بررسی شد.

فرآیند تخلیه الکتریکی سیمی یا وایرکات یکی از فرآیندهای پیشرفته تولید به ویژه برای ساخت قطعات ظریف با شکل های پیچیده و مواد سخت است. خطاهای ماشین کاری روی مسیرهای قوسی کوچک شعاع یکی از مهم ترین مشکلات این فرآیند است. در این تحقیق، خطاهای ماشین کاری برش سه مرحله ای وایرکات روی مسیرهای مستقیم و قوسی با استفاده از آزمون های تجربی بررسی شده است. برای شناسایی دلایل ایجاد این خطاها و جبران آنها، بار باقیمانده روی این مسیرها بعد از هر مرحله ماشین کاری به طور جداگانه اندازه گیری و تحلیل شد. سپس خطاهای ماشین کاری روی مسیرهای مذکور و عوامل ایجاد آنها به صورت تئوری و تجربی ریشه یابی و بحث شد. آزمون های تجربی نشان دادند که مرحله خشن کاری، اثر مخرب قابل ملاحظه ای روی خطاهای ماشین کاری مسیرهای قوسی دارد و مراحل پرداخت کاری که بعد از مرحله خشن کاری انجام می شوند قادر نیستند این اثر مخرب را جبران کنند. گستره های زاویه ای جرقه زنی در مرحله خشن کاری مسیرهای قوسی محاسبه و اثر این گستره ها روی انحراف سیم از مسیر برنامه نویسی شده و خطاهای ناشی از آن تجزیه و تحلیل شد. همچنین، این تحقیق با تعریف مفاهیم و توسعه معادلات مربوط به محاسبه خطاهای مراحل پرداخت کاری، دستورالعمل نوینی برای ماشین کاری چندمرحله ای وایرکات این مسیرها پیشنهاد نموده است. خطاهای تخمین زده شده (به وسیله معادلات مذکور) با خطاهای حاصل از آزمون های تجربی همخوانی دارند. نتایج این تحقیق می توانند در کاربردهای دقیق وایرکات استفاده شوند.

در پژوهش های مختلف برتری چندلایه الیافی-فلزی نسبت به آلومینیوم و کامپوزیت تنها تحت بار ضربه ای با سرعت بالا به اثبات رسیده است. در پژوهش حاضر هدف اصلی بررسی ایده ای برای ارتقای مقاومت به ضربه چندلایه ای الیافی-فلزی تحت ضربه سرعت بالا با تحلیل عددی و آزمایش است. با توجه به وجود انواع مختلف مکانیزم های جذب انرژی جنبشی پرتابه توسط هدف، در این پژوهش بر یکی از آنها تمرکز شده و با اضافه کردن لایه لاستیک به منظور ایفاکردن نقش جاذب در چندلایه AL/GL/GL/AL به آلومینیوم اجازه خم شدن بیشتر داده می شود تا جذب انرژی جنبشی پرتابه بیشتر شود و انرژی نفوذ مخصوص افزایش یابد. مواد به کار برده شده در این پژوهش آلومینیوم 2024-T3، پیش آغشته شیشه/اپوکسی با الیاف بافته شده و لاستیک نیتریل بوتادین است. کلیه آزمایش ها با دستگاه تفنگ گازی آزمایشگاه ضربه دانشگاه تربیت مدرس تهران و حل عددی با نرم افزار المان محدود ال اس داینا انجام شده است. با استفاده از نتایج حل عددی می توان خروجی هایی مانند تغییرات نیروی تماسی و تغییرات انرژی های مختلف در طول برخورد پرتابه به هدف را استخراج نمود که از نتایج حاصل از آزمایش به دست نمی آید. نتایج نشان می دهد با اضافه کردن لایه لاستیک به چندلایه، آلومینیوم می تواند بیشتر خم شود. بنابراین انرژی جنبشی بیشتری از پرتابه جذب شده و انرژی نفوذ مخصوص و سرعت حد بالستیک به طور محسوس و موثری افزایش می یابد.

ماشین کاری تخلیه الکتریکی نیمه خشک یکی از روش های نوین براده برداری سازگار با محیط زیست است. با ترکیب روش حداقل مقدار روانکار و روغن گیاهی علاوه بر کاهش مضرات سلامتی و کاهش هزینه ها به بهبود فرآیند منجر می شود. این تحقیق روی فولاد Mo40 صورت گرفت و از ترکیب روغن گیاهی و هوا به عنوان دی الکتریک استفاده شد. اثر متغیرهای جریان الکتریکی، ولتاژ مدار باز، زمان روشنی پالس، زمان خاموشی پالس و فشار هوا بر نرخ براده برداری، نرخ سایش ابزار و زبری سطح و با استفاده از روش طراحی ترکیب مرکزی سطح پاسخ مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش آمپر، زمان روشنی پالس، ولتاژ مدار باز موجب دوام کانال پلاسما و افزایش نرخ براده برداری شده و زمان خاموشی پالس با شست وشوی بهتر محیط از ذرات اتصال کوتاه را کمتر کرده و همگی منجر به تاثیر بر نرخ براده برداری شده اند. همچنین افزایش متغیرهای آمپر و ولتاژ مدار باز منجر به افزایش سایش الکترود ابزار شده و افزایش زمان روشنی پالس و نیز افزایش زمان خاموشی پالس، کاهش نرخ سایش ابزار را به همراه دارد. افزایش فشار هوا موجب کاهش تراکم دی الکتریک و افزایش نرخ سایش ابزار شد. از طرف دیگر افزایش آمپر و زمان روشنی پالس و همچنین ولتاژ مدار باز موجب افزایش زبری سطح، افزایش زمان خاموشی پالس و فشار هوا به علت شست وشوی بهتر موجب کاهش زبری سطح شدند. انتخاب این روش منجر به افزایش 200% میزان نرخ براده برداری و کاهش 30% نرخ سایش ابزار و کاهش 60% زبری سطح نسبت به روش غوطه وری نفت سفید شده است.

آلومینیم 6061 در صنعت کاربرد فراوانی دارد، بنابراین جوشکاری آن با روش های مطمئن اهمیت بالایی دارد. در جوشکاری ذوبی این نوع آلیاژها عیوبی از جمله ترک، حفره و جدایش عناصر آلیاژی اتفاق می افتد که لزوم استفاده از فرآیندهای حالت جامد مثل روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را فراهم می آورد. علی رغم مزایای فراوان روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، تلاش هایی به منظور بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات حاصله انجام شده است. در این پژوهش، به بررسی تاثیر افزایش شدت سرمایش توسط آبگرد و همچنین بررسی تاثیر ارتعاش بر ریزساختار و خواص مکانیکی جوش اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیم 6061 پرداخته می شود. همچنین تاثیر همزمان آبگرد و ارتعاش بر خواص مکانیکی اتصالات مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج نشان داد که ارتعاش با اعمال کرنش بیشتر روی قطعات و آبگرد به دلیل افزایش نرخ سردشدن باعث کاهش اندازه دانه در منطقه اغتشاش می شوند. بررسی ها نشان داد که در اثر افزایش شدت سرمایش در حضور آبگرد، از انحلال رسوبات Mg2Si به طور موثری جلوگیری می شود. نتایج حاصل از آزمون کشش قطعات جوشکاری شده نشان داد که با اعمال ارتعاش و خنک کننده به دلیل ریزشدن دانه ها استحکام اتصالات افزایش می یابد و همچنین به هنگام اعمال همزمان ارتعاش و سردکننده، به دلیل ریزدانه سازی موثرتر و حضور ذرات رسوب Mg2Si، استحکام افزایش چشمگیری پیدا می کند. از طرف دیگر با ریزشدن دانه ها، مرز دانه افزایش پیدا کرده و بدین صورت رشد ترک کمتر شده و این موجب افزایش درصد ازدیاد طول قطعات می شود.

امروزه ریزپرنده های داکتدفن، به دلیل وجود داکت و در نتیجه توانایی حضور ایمن در محیط های سربسته، توجه بسیاری را در حوزه های تجاری و پژوهشی به خود جلب نموده اند. از این رو برای شناخت ملموس تر و انجام تجربی مانورها، نمونه ای از این پرنده در دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه صنعتی امیرکبیر ساخته شده است. در این پژوهش در گام اول به مدل سازی پرنده پرداخته می شود. بدین نحو که پس از به دست آوردن مدل دینامیکی پرنده، پارامترهای موجود در این مدل به کمک روش های تجربی مورد محاسبه قرار گرفته اند که در این میان می توان به ضرایب آیرودینامیک سطوح کنترل و ممان اینرسی پرنده اشاره نمود و در گام دوم به طراحی کنترل کننده برای پرنده مذکور پرداخته می شود. کنترل ریزپرنده داکتدفن به دلیل ناپایداری های ذاتی آن از جمله مساله های مهم در طراحی این پرنده به شمار می رود که مطالعه پرنده های داکتدفن موجود نشان می دهد روش کنترل غیرخطی وارون دینامیک به دلیل پیاده سازی های تجربی موفق روی پرنده، انتخاب مناسبی بین روش های کنترلی است. از این رو پس از انتخاب روش کنترلی وارون دینامیک، به شبیه سازی و کنترل موقعیت پرنده در محیط سیمولینک پرداخته شده است. در این روند، ابتدا فرمان موقعیت به پرنده، اعمال و توسط کنترل کننده به فرمان عملگرهای کنترلی حالت تبدیل می شود. سپس این فرمان ها توسط تغییر زوایای سطوح کنترل پرنده منجر به تغییر زوایای سمت، فراز و غلت پرنده و در نتیجه دستیابی به موقعیت مطلوب می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده تعقیب مناسب فرمان ورودی و همچنین پایداری سیستم حلقه بسته برای ریزپرنده داکتدفن است.