مهندسی مکانیک مدرس
سال:1398 | دوره:19 | شماره:4 |تعداد مقالات:27

کاهش دمای آرایه های خورشیدی ماهواره به منظور افزایش بازده الکتریکی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه با به کارگیری الگوریتم ژنتیک، روش نوینی برای طراحی بهینه پیکربندی لوله های حرارتی ماهواره ها ارایه شد. هدف از این بهینه سازی، تعدیل شرایط دمایی و طراحی حرارتی آرایه های خورشیدی برای یک ماهواره دارای نشانه روی خورشید در مدار پایین است. به منظور شبیه سازی حرارتی ماهواره از نرم افزارهای SINDA/FLUENT و Thermal Desktop استفاده شد. شبیه سازی های عددی با استفاده از نتایج تجربی مدل حرارتی ماهواره در محفظه خلا، صحت سنجی شد و نشان داده شد که تحلیل های عددی می توانند نتایج قابل اعتمادی تولید نمایند. سپس با اعمال قواعد و قیود حاکم بر مساله، یک الگوریتم بهینه سازی نوشته شد. این الگوریتم به حل معادلات حاکم بر مساله به کمک حلگر می پردازد و نتایج را به عنوان خروجی گزارش می کند. بهینه سازی برای داغ ترین حالت ماهواره (زاویه ° 90=بتا) انجام و پس از انجام فرآیند بهینه سازی، پیکربندی بهینه لوله های حرارتی استخراج شد. در قسمت بررسی نتایج، سه حالت عدم استفاده از لوله های حرارتی، طراحی اولیه پیکربندی لوله های حرارتی و پیکربندی بهینه لوله های حرارتی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. مشخص شد که طراحی بهینه به کمک الگوریتم ژنتیک می تواند تا C° 19 دمای آرایه های خورشیدی را نسبت به حالتی که در آن از لوله های حرارتی استفاده نشده است، کاهش دهد. مشاهده شد که افزایش نسبت بازده الکتریکی سلول های خورشیدی حدود 10/4% است. همچنین طراحی بهینه نسبت به طراحی اولیه، تا C° 10 دمای آرایه های خورشیدی را کاهش می دهد. طراحی بهینه پیکربندی لوله های حرارتی می تواند باعث کاهش قابل توجه دمای اجزای داخلی ماهواره نیز شود.

امروزه ساختارهای ساندویچی در زمینه های بسیاری مورد استفاده قرار می گیرند. شناخت رفتار این سازه ها و خواص مکانیکی آنها برای طراحی بهینه و درست مورد نیاز است. تیرهای ساندویچی به دلیل داشتن رویه نازک و همچنین هسته ای با سفتی کم در برابر بارهای محلی بسیار آسیب پذیر هستند. افزایش مقاومت خمشی رویه یکی از راه حل های کاربردی برای افزایش مقاومت تورفتگی ساختار ساندویچی است. نانولوله های کربنی به دلیل ساختاری که دارند دارای خواص مکانیکی بسیار خوبی هستند که افزودن آنها به ماتریس پلیمری سبب بهبود خواص مکانیکی پلیمر می شود. در این مقاله رفتار تورفتگی ساختار ساندویچی به صورت تئوری و تجربی مورد مطالعه قرار می گیرد. همچنین با استفاده از نرم افزار آباکوس، تورفتگی ساختار ساندویچی شبیه سازی می شود. مدول الاستیک رزین اپوکسی تقویت شده با نانولوله های کربنی با درصد جرمی های مختلف توسط ساخت و آزمون کشش نمونه های کامپوزیتی و همچنین با استفاده از تئوری موری-تاناکا به دست آمده است. تحقیقات نشان می دهند که افزودن نانولوله کربنی تا 3/0% جرمی، سبب بهبود مدول الاستیک کامپوزیت می شود. افزودن بیش از این مقدار سبب افت خواص مکانیکی می شود. نهایتا نتایج به دست آمده از حل تحلیلی و مدل سازی آباکوس با نتایج به دست آمده از آزمون های تجربی برای رفتار تورفتگی ساختار ساندویچی با یکدیگر مقایسه شد. تطابق قابل قبولی بین نتایج به دست آمده مشاهده شد.

صدای منتشرشده از هواپیماها، کاربردهای فراوانی همچون تعیین موقعیت، تعیین کلاس و عیب یابی آنها دارد. بنابراین بررسی عوامل تاثیرگذار بر صدای انواع هواپیماها دارای اهمیت قابل توجهی است. در سال های اخیر، آلودگی ناشی از ریزگردها در تمامی شهرهای ایران رو به افزایش است. در تحقیقات گذشته، تاثیر تمامی متغیرهای دما، فشار و درصد رطوبت بر انتشار صوت مورد بررسی قرار گرفته است اما تاکنون تاثیر وجود ریزگردها بر میرایی محیط بررسی نشده است. اندازه گیری های صوتی در فرودگاه بین المللی امام خمینی (ره) برای شش نوع هواپیما شامل هواپیماهای ایرباس 320، 319 و 321، بوئینگ 747 و 777 و امبرائر 190 در شرایط مختلف جوی توسط 3میکروفون حساس در فاصله 950متری باند پرواز انجام شده است. دما در محدوده C° 40-20 و درصد رطوبت نسبی 2 الی 34% بوده است. در مرحله اول، نتایج حاصل از تغییرات پارامترهای دما و رطوبت نسبی با نتایج معتبر مقایسه و اعتبارسنجی شده است. در این تحقیق، متغیر جدید برای بررسی تاثیر وجود ریزگردها معرفی شده است که عبارت از اختلاف تراز شدت صوت محاسبه شده تئوری بدون وجود ریزگردها و تراز شدت صوت اندازه گیری شده به ازای یک میکروگرم بر متر مکعب افزایش غلظت ریزگردها در محیط است. کمترین مقدار ضریب میرایی محیط ناشی از وجود ریزگردها مربوط به هواپیمای ایرباس 320 (0. 01202) و بیشترین آن برای هواپیمای امبرائر 190 (0. 0154) است. نهایتا اینکه افزایش غلظت ریزگردها (10PM و 2. 5PM) موجب افزایش میرایی محیط شده و شدت صوت اندازه گیری شده کاهش پیدا می کند.

بسیاری از سازه های فولادی به دلیل عوامل محیطی مانند واردشدن بارهای تصادفی، فرسودگی، زنگ زدگی و پدیده هایی همچون کاویتاسیون و گذر زمان دچار آسیب می شوند. تخلیه کننده تحتانی سدها یکی از اجزای مهم این سازه ها هستند که در معرض مشکلات هیدرولیکی متعددی از قبیل ارتعاش حاصل از کاویتاسیون بوده که باعث ایجاد آسیب در آنها می شود و نیاز به بهسازی و ترمیم دارند. یکی از مصالح نوین برای مقاوم سازی استفاده از کامپوزیت پلیمری مسلح شده به فیبرکربن (CFRP) است. در این مقاله به بررسی اثر الیاف CFRP در مقاوم سازی دریچه تحتانی تحت بار ارتعاشی حاصل از کاویتاسیون و تاثیر آسیب بر ارتعاش حداکثری با نرم افزار ABAQUS پرداخته شد. به منظور مطالعه آسیب بر ارتعاش دریچه، از یک اندازه آسیب که به جلو یا عقب دریچه اعمال شده، استفاده شده است. در نهایت دریچه آسیب دیده با دو لایه الیاف CFRP مقاوم سازی شد. نتایج نشان داد که آسیب به وجودآمده ارتعاش حداکثری را افزایش داده و استفاده از الیاف پلمیری تاثیر بسزایی در کاهش ارتعاش و تنش های حاصل از فشار کاویتاسیون دارد.

میکرومیکسرهای منفعل در مقایسه با میکرومیکسرهای فعال تکنولوژی ساخت ساده تری داشته و تنها انرژی مورد نیاز آنها انرژی پمپاژ جریان است. در این مطالعه رفتار اختلاط سیالات غیرنیوتنی با استفاده از مدل غیرنیوتونی پاورلا در میکرومیکسرهای منفعل مورد بررسی قرار گرفته است. مدل سازی در این پژوهش با استفاده از کد تجاری دینامیک سیالات محاسباتی انسیس فلوئنت انجام شده و دو رویکرد اختلاط دومولفه ای مورد مطالعه قرارگرفته است. رویکرد اول شامل بررسی رفتار اختلاط سیالات با تغییر شاخص توانی و شاخص پایداری در پنج هندسه سه بعدی شامل دو T میکرومیکسر چندگانه با ورودی های هم راستا و ناهم راستا در یک صفحه و دو صفحه، T میکرومیکسر چندگانه، T میکرومیکسر دوگانه و T میکرومیکسر در سه بعد انجام شده است و رویکرد دوم بررسی رفتار اختلاط با تغییر شاخص توانی و ثابت نگه داشتن شاخص پایداری در دو هندسه چندگانه با ورودی های ناهم راستا در سه بعد بوده است. در هر دو بخش این مطالعه از آب به عنوان سیال نیوتونی و از محلول کربوکسی متیل سلولز به عنوان سیال غیرنیوتونی استفاده شده و محدوده اعداد رینولدز مورد بررسی در پژوهش حاضر 1 تا 100 بوده است. در هر دو رویکرد بررسی شده نتایج شاخص اختلاط و افت فشار نسبت به اعداد رینولدز براساس معیار شاخص توانی معکوس یکدیگر هستند، به این مفهوم که در رویکرد اول با افزایش شاخص توانی شاخص اختلاط افزایش یافته و افت فشار کاهش یافته و در رویکرد دوم این روند معکوس است. اما روند سرعت های کاملا توسعه یافته بی بعد در دو رویکرد بررسی شده در مقایسه هندسه های با ورودی های ناهم راستا مشابه است.

مطالعه روی تولید اسپری در حضور جریان عرضی به علت مزایای زیاد آن توسط محققان زیادی مورد توجه قرار گرفته است که با توجه به هندسه ان^ک^~تور استفاده شده، سیال خروجی از آن می تواند به صورت جت یا صفحه مایع باشد. تحقیق پیش رو به منظور بررسی تجربی نحوه شکست صفحه مایع و تاثیر اعداد بی بعد در نفوذ و مسیر آن در جریان پاشش متقاطع انجام شده است. برای مطالعه پارامترهای مورد نظر از روش سایه نگاری استفاده شده است. در این کار تاثیر اعداد بی بعد (نسبت مومنتوم و وبر) در نحوه شکست صفحه مایع مورد بررسی قرار گرفته است و همچنین براساس اعداد بی بعد برای مسیر پاشش، طول و ارتفاع صفحه ستون مایع معادلاتی ارایه شده است. آزمایش ها در فشار و دمای محیط صورت گرفته است و عدد وبر گاز از 0/8 تا 12/5، نسبت شار مومنتوم از 17/4 تا 250 و عدد رینولدز هوا از 2400 تا 10227 تغییر می کند. در محدوده وبر گازی ارایه شده سه نوع شکست ستونی، شکست ستونی کیسه ای و شکست کیسه ای اتفاق می افتد که عدد وبر تاثیرگذارترین پارامتر در تعیین رژیم های شکست است. همچنین یافته ها بیانگر آن هستند که افزایش نسبت مومنتوم تاثیر زیادی در عمق نفوذ صفحه مایع داخل جریان عرضی داشته ولی تاثیر خیلی کمی در رژیم های شکست دارد.

در این مقاله به بررسی تاثیرات پارامترهای جریانی-حرارتی بر جریان درون کویل متخلخل پرداخته شده است. همچنین بررسی ماهیت لایه مرزی، توزیع سرعت، فشار و اثرات توزیع میدان حرارتی درون کویل متخلخل به عنوان محیطی با قابلیت انتقال حرارت بالا انجام شده که این بررسی شامل استفاده از روش برینکمن توسعه یافته برای حرکت سیال و قانون توانی برای محاسبه ضریب انتقال حرارت هدایتی محیط با درنظرگرفتن شار حرارتی متوسط خورشیدی در مقادیر مختلف درصد تخلخل و نفوذپذیری است. برای حل مساله از نرم افزار کامسول بر مبنای روش المان محدود و الگوریتم حلی محیط متخلخل در حلگر MUMPS استفاده شده است. تغییرات دمای بی بعد بین نتایج به دست آمده در مدل حاضر و نتایج آزمایشگاهی با یکدیگر در شرایط مشابه مقایسه شده اند که این مقایسه تطابق قابل قبولی بین نتایج با حداکثر خطای 3% را نشان می دهد. در مقدار نفوذپذیری ثابت با کاهش ضریب تخلخل، پروفیل سرعت به دلیل کاهش وجود خلل و فرج درون کویل کشیده تر می شود به طوری که جریان در کویل متخلخل شتاب گرفته و حداکثر مقدار سرعت پروفیل در ضریب تخلخل برابر با 0/2 و 2/5متر بر ثانیه است. در متخلخل شدن کویل مقدار عدد ناسلت افزایش یافته به طوری که بیشترین اختلاف بین دو حالت متخلخل و بدون تخلخل در ابتدای کویل و برابر با 32% و کمترین مقدار این اختلاف 27% است. در داخل کویل متخلخل جذب انرژی خورشیدی بیشتر و در نتیجه مقدار انتقال حرارت بهبود می یابد. اگر چه مقدار افت فشار نیز افزایش می یابد.

در این مقاله، یک روش جدید برای عیب یابی یاتاقان ها در سرعت دورانی های مختلف ارایه شده است. سیگنال های ارتعاشی در چهار حالت سالم، رینگ داخلی معیوب، رینگ خارجی معیوب و المان ساچمه معیوب جمع آوری شده اند. ابتدا 22 ویژگی آماری در حوزه زمان و 4 ویژگی در حوزه فرکانس از سیگنال اصلی، 3 سطح تجزیه حاصل از تبدیل بسته ای موجک (WPD) و 5 مولفه اول حاصل از تجزیه مود تجربی (EMD) استخراج شده اند و در نهایت، بردار ویژگی برای هر نمونه سیگنال دارای 424 ویژگی است. ماتریس ویژگی با ابعاد بزرگ ممکن است شامل ویژگی های غیرحساس به عیب باشد. از این رو در این مطالعه از روش انتخاب ویژگی ارزیابی جبران فاصله (CDET) برای انتخاب ویژگی های بهینه استفاده شده است. سپس، از ویژگی های منتخب به عنوان ورودی طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای پیش بینی وضعیت یاتاقان استفاده شده است. در روش CDET، شاخص آستانه ای وجود دارد که نقش تعیین کننده ای در انتخاب ویژگی های مطلوب ایفا می نماید. همچنین، روش SVM دارای پارامترهایی است که لازم است حین عیب یابی تنظیم شوند. از این رو در این مطالعه از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) برای تعیین مقادیر بهینه شاخص آستانه در روش CDET و پارامترهای بهینه SVM استفاده شده است، به طوری که خطای پیش بینی شرایط یاتاقان و تعداد ویژگی های منتخب کمینه شوند. نتایج به دست آمده در این مقاله نشان می دهد که ویژگی های انتخاب شده به خوبی قادر به تفکیک شرایط مختلف یاتاقان در سرعت های مختلف هستند. مقایسه نتایج این مقاله با دیگر روش های عیب یابی، دلالت بر توانمندی روش پیشنهادی می کند.

در این مقاله تاثیر موقعیت مانکن به همراه سیستم تنفسی در اتاق دارای سیستم تهویه بر میدان جریان و پخش ذرات به صورت عددی بررسی شده است. میزان جذب و نشست ذرات درون سیستم تنفسی و اتاق از دیدگاه لاگرانژی مورد مطالعه قرار گرفته است. سیستم تنفسی مورد بررسی شامل بینی، حلق فوقانی، حلق تحتانی، حنجره و نای بوده که توسط عکس های سی تی اسکن تولید و روی مانکنی سه بعدی سوار شده است. مانکن درون اتاقی دارای 4 دریچه خروجی و 2 دریچه ورودی در حالت ایستاده و در حالت خوابیده مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای شبیه سازی میدان جریان از نرم افزار انسیس فلوئنت 17/2 و برای مدل سازی آشفتگی از مدل آشفته چهارمعادله ای انتقال تنش برشی گذار استفاده شده است. شبیه سازی ها در 3 مقدار متفاوت دبی تنفسی در حالت دم و برای ذراتی در 4 قطر متفاوت انجام شده اند. نتایج نشان می دهد که میزان نشست ذرات روی سطوح مانکن خوابیده به علت نیروی گرانش بیشتر از مانکن ایستاده است. میزان ورود ذرات به سیستم تنفسی مانکن کمتر از 0/4% کل ذرات ورودی است. همچنین بینی ذرات بزرگ را جذب می کند، در حالی که با کاهش قطر ذرات، میزان بیشتری از ذرات در قسمت های پایین تر سیستم تنفسی رسوب می کنند.

در این تحقیق تلاش شده است تا از چهار کوادروتور به صورت یک گروه برای حمل بار با وزن مشخصی استفاده شود. بار به وسیله طناب به هر یک از کوادروتورها متصل است. معادلات دینامیکی کوادروتورها، به صورت کامل و بدون ساده سازی در نظر گرفته شده اند. بر خلاف دیگر مقالات برای بیان ارتباط بین بار و کوادروتورها، طناب ها به صورت فنر لحاظ شده و لذا کشیده و جمع شدن آنها در طول ماموریت در نظر گرفته می شود. طراحی پروتکل کنترلی برای کنترل آرایش و همچنین ردیابی مسیر توسط گروه به وسیله الگوریتم کنترلی خطی ساز پسخورد انجام می شود. طراحی پروتکل کنترلی هم به صورت ساختار متمرکز و هم به صورت ساختار غیرمتمرکز ارایه می شود. بر خلاف تحقیقات قبلی در ساختار غیرمتمرکز تبادل اطلاعاتی بین عامل ها انجام نمی شود تا هزینه ارتباطی بسیار کاهش یابد. ماموریت تیم به این صورت تعریف می شود که کوادروتورها ابتدا بار را از سطح زمین جدا کرده و سپس مسیر مطلوب تا رسیدن به نقطه هدف را طی می کنند. با رسیدن بار به نقطه هدف، کواروتورها می بایست بار را روی زمین قرار داده و خود نیز فرود بیایند. جداشدن طناب یکی از کوادروتورها به عنوان عیب به سیستم اعمال می شود. علاوه بر ارایه روشی برای تشخیص وقوع عیب، عملکرد کنترل کننده متمرکز در این حالت بررسی می شود.

در این مقاله شبیه سازی عددی تزریق سوخت های دیزل و بنزین درون یک محفظه حجم ثابت تحت شرایط کاری یک موتور اشتعال تراکمی با نرم افزار اپن فوم انجام شده است. به منظور بررسی امکان استفاده از بنزین به جای دیزل برای افزایش بازده حجمی موتور اشتعال تراکمی و کاهش آلودگی هوا، مشخصات اسپری های دیزل و بنزین تحت فشارهای پاشش 40 و 80مگاپاسکال و همچنین دماهای 243، 273 و 313کلوین بررسی شده است. نتایج شبیه سازی با داده های تجربی حاصل از روش های عکس برداری سریع، مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که تحت شرایط یکسان، عمق نفوذ بخار هر دو سوخت تقریبا مشابه است. همچنین به دلیل فراریت کمتر سوخت دیزل نفوذ مایع آن در فشارهای 40 و 80مگاپاسکال به ترتیب به میزان 7 و 9میلی متر بیشتر از بنزین مشاهده شده است و همین ویژگی فراریت بیشتر بنزین برای اطمینان از زمان کافی برای تشکیل مخلوط یکنواخت سوخت و هوا در موتورهای اشتعال تراکمی استفاده می شود. علاوه بر این کاهش دمای سوخت از 313 به 243کلوین موجب افزایش نفوذ مایع بنزین و دیزل به ترتیب به میزان 12 و 10میلی متر و کاهش نرخ تبخیر شده است که موجب تشکیل مخلوطی غیریکنواخت می شود و در نتیجه باعث افزایش هیدروکربن های سوخته نشده و آلایندگی می شود.

تراشه های میکروسیالی در دو دهه اخیر به دلیل مزایای فراوانی که دارند پیشرفت چشمگیری در زمینه آنالیز پدیده های بین سطحی داشته اند. برای آنالیز پدیده های بین سطحی از جریان قطره در میکروکانال ها می توان استفاده کرد. در این پژوهش با استفاده از فناوری میکروسیالی، کشش بین سطحی آب-نرمال هگزان در حضور مواد فعال سطحی اندازه گیری شده است. برای این منظور، یک تراشه میکروسیالی شیشه ای برای تشکیل قطرات هگزان در آب ساخته شد. وابستگی اندازه قطرات به غلظت مواد فعال سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. با موازنه نیروهای ویسکوز و بین سطحی در دبی های پایین فاز پراکنده در تراشه میکروسیالی یک معادله به دست می آید که از آن برای اندازه گیری کشش بین سطحی می توان استفاده کرد. با استانداردسازی تراشه میکروسیالی به کمک سیستمی که کشش بین سطحی آن معلوم است (که در اینجا نرمال هگزان و محلول توئین 20 در آب مقطر است)، می توان برای سایر سیستم ها که توانایی تشکیل قطره در میکروکانال را دارند، کشش بین سطحی را با اندازه گیری اندازه قطرات تولیدشده اندازه گرفت. در این پژوهش برای غلظت های مختلف دو ماده فعال سطحی SDS و CTAB آزمایش تشکیل قطره در تراشه میکروسیالی انجام شده است و نتایج اندازه گیری کشش بین سطحی آنها گزارش شده است. نتایج به دست آمده از روش میکروسیالی با روش حلقه مقایسه شده و مقدار خطای آن کمتر از 10% بوده است.

در فرآیندهای شکل دهی قطعات ورقی، یکی از مهم ترین محدودیت ها، برگشت کشسان ورق بعد از برداشتن نیرو است که معمولا منجر به پدیده بازگشت فنری می شود. در صورت کنترل نشدن این پارامتر، تولید محصولات دقیق امکان پذیر نخواهد بود. لذا هدف اصلی این تحقیق، کمینه کردن میزان بازگشت فنری همراه با جلوگیری از جوانه زنی ترک در فرآیند خمکاری یک طرفه ورق آلومینیومی A1050-H14 است. بدین منظور، ابتدا فرآیند خمکاری ورق در نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی شد و تاثیر پارامترهای ضریب اصطکاک بین سنبه و ورق و سرعت پایین آمدن سنبه بر میزان بازگشت کشسان ورق و همچنین بر میزان تنش فون میزز ایجادشده در ورق بررسی شد تا ضمن کمینه کردن میزان بازگشت فنری، از جوانه زنی ترک هم جلوگیری شود. در این راستا، از زبان برنامه نویسی پایتون استفاده شد. سپس با ترکیب الگوریتم بهینه سازی ژنتیک چندهدفه با روش المان محدود در نرم افزار مود فرانتیر، مقادیر بهینه پارامترهای ورودی محاسبه شد. شایان ذکر است که به منظور اعتبارسنجی نتایج، نتایج شبیه سازی این تحقیق با نتایج تجربی سایر محققان مورد مقایسه قرار گرفت که درصد خطای نسبی بین نتایج عددی و تجربی برابر با 3/14% بود.

در این مقاله به بررسی رفتار آیروالاستیک یک بال دوقسمتی که هر قسمت دارای یک زاویه سوییپ است و از دو قسمت فلزی و کامپوزیتی با لایه چینی متقارن ساخته شده می پردازیم. راهکارهای مختلفی برای به تاخیرانداختن ناپایداری آیروالاستیسیته ارایه شده است. یکی از این راهکارها استفاده از کامپوزیت در سازه است. بال هواپیما به صورت یک تیر یک سرگیردار که از تغییر طول محوری آن صرف نظر شده و دارای 3درجه آزادی خمشی/خمشی/پیچشی است، در نظر گرفته شده است. به منظور مدل سازی آیرودینامیک از تئوری جریان ناپایا در حوزه زمان براساس تابع وگنر استفاده می شود و فرآیند محاسبه سرعت وقوع ناپایداری با کمک کد نرم افزاری تهیه شده، انجام می شود. در نهایت تاثیر نسبت طول قسمت فلزی به طول کل بال و همچنین زاویه عقبگرد قسمت کامپوزیتی روی سرعت وقوع ناپایداری بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول قسمت فلزی به طول کل تا مقدار 0/9 ابتدا سرعت وقوع ناپایداری افزایش می یابد و سپس کاهش خواهد یافت، همچنین زاویه عقبگرد منفی نسبت به زاویه عقبگرد مثبت قسمت کامپوزیتی تاثیر بهتری روی سرعت وقوع ناپایداری دارد. براساس این نتایج بهتربن زاویه عقبگرد منفی زاویه 30 درجه است که در این زاویه سرعت وقوع ناپایداری بیشترین مقدار را داراست. همچنین بررسی ها نشان می دهد که با افزایش زاویه عقبگرد منفی از 90-0درجه در زوایای الیاف مختلف سرعت وقوع ناپایداری تا زاویه عقبگرد 20-کاهش و سپس کمی افزایش می یابد. با افزایش زاویه سوییپ از صفر تا 80درجه در زوایای الیاف مختلف سرعت وقوع ناپایداری کاهش می یابد.

اساسا برای کنترل توان خروجی و کاهش بارهای مکانیکی در سرعت های باد بالاتر از مقدار نامی از کنترل کننده زاویه پیچ استفاده می کنند. در این مقاله، توربین باد بر مبنای مدل دوجرمی ساده شده، مدل سازی شده است و کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی برای کنترل زاویه پیچ بر مبنای استراتژی کنترل مستقل زاویه پیچ، طراحی شده است. به منظور استفاده از استراتژی کنترل مستقل زاویه پیچ، روش تک پره به کار گرفته شده است. با تقسیم مدل توربین باد به زیرسیستم های آیرودینامیک و مکانیک، معادلات حاکم بر هر کدام از زیرسیستم ها استخراج شد. با طراحی و اعمال کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی بر مدل دوجرمی توربین باد، رفتار سیستم نسبت به ورودی های باد پله و توربولانسی مشاهده و شبیه سازی شده و همچنین به منظور اعتبارسنجی عملکرد کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی بر رفتار سیستم، شبیه ساز فست استفاده شده است. پروفیل های باد مورد استفاده در شبیه ساز فست با استفاده از نرم افزار توربسیم تولید شده اند. به منظور مطالعه اثرات تغییرات محیطی روی رفتار دینامیکی سیستم، پاسخ کنترل کننده در حضور عدم قطعیت پارامتری سیستم بررسی شده است. لازم به ذکر بوده که در هر یک از این شبیه سازی ها، خطای ردیابی سرعت روتور در معیارهای مختلف محاسبه و ارزیابی شده است.

هدف از این مقاله، طراحی یک سیستم تصمیم گیری برای مدیریت دمایی صفحات ماهواره در حضور عیب عملگرها است. مساله تنش های حرارتی ناشی از تشعشعات خورشیدی به عنوان تهدیدی برای ماموریت ماهواره ها محسوب می شود. در این مقاله از مکانیزم نوینی که شامل چهار عملگر مومنتوم سیالی برای پایداری وضعیت و انجام ماموریت های مختلف ماهواره به صورت هرمی در کنار هم قرارگرفته اند، استفاده شده است. در این حالت فرض شده که صفحات ماهواره در معرض فشار تشعشعات خورشیدی قرار گرفته و برای عملگرهای ماهواره عیب های مختلفی پیش آمده است. برای تشخیص و جداسازی عیب هر عملگر، داده های قابل ثبت از ماهواره و عملگرها گرفته شده و استخراج ویژگی از این داده ها به کمک روش های تحلیل افتراق خطی و تحلیل مولفه های اصلی انجام شده است. ارزیابی این روش ها توسط ماتریس اطمینان انجام شده و روش k همسایگی نزدیک به عنوان روش بهینه برگزیده شده است. برای حل مشکل دمای صفحات، سیستم تصمیم گیری طوری طراحی شده که اگر یکی از صفحات به دمای بحرانی برسد، بعد از بررسی وقوع عیب و اتخاذ استراتژی مناسب با چرخش ماهواره صفحه مورد نظر در سایه قرار گیرد. به این ترتیب دمای صفحه با بیشترین دما شروع به کاهش می نماید. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که سیستم تصمیم گیری طراحی شده می تواند با وجود وقوع فشار تشعشعات خورشیدی و عیب در عملگرها، دمای صفحات را به نحوی مدیریت نماید که به نقطه بحرانی وارد نشوند.

در این مقاله به بررسی عددی انتقال حرارت و میدان مغناطیسی در یک کوره ذوب القایی خلا پرداخته شده است. برای حل معادلات گرمایش القایی از کوپله شدن انتقال حرارت و میدان مغناطیسی به روش المان محدود استفاده شده و با استفاده از یک هندسه صنعتی، مدل کوره القایی شبیه سازی شده است. مطالعات انجام شده نشان می دهد که تاثیر شکل هندسی بوته و سیم پیچ، بر مدت زمان رسیدن به دمای ذوب به طور کامل بررسی نشده و مطالعات عمیق تری نیاز است. سعی در این است با بهبود هندسه کوره القایی، در مدت زمان کمتری آلومینیوم در کوره ذوب شود. تاثیر نسبت قطر به ارتفاع بوته (در حجم ثابت نمونه) بر مدت زمان رسیدن به نقطه ذوب در کوره القایی مورد بررسی قرار گرفته است. با کاهش نسبت قطر به ارتفاع، دما در زمان کوتاه تری به نقطه ذوب می رسد. نتایج نشان می دهد که به ازای نسبت قطر به ارتفاع کمتر از 0/4 تغییر قابل ملاحظه ای در دمای میانگین حاصل نخواهد شد. با کاهش 10درصدی فاصله بین سیم پیچ ها، میانگین دمای ماده افزایش یافته است. با ثابت درنظرگرفتن چگالی جریان سیم پیچ و جریان القاشده در ماده گرم شونده، اثرات تعداد حلقه سیم پیچ القایی بر توزیع دما و شار مغناطیسی نیز مورد بررسی قرار گرفته است و به همین روش صحت مدل سازی با مباحث گرمایش القایی مقایسه شده است. تاثیر فرکانس بر دما در نسبت های مختلف طول سیم پیچ مورد تحقیق قرار گرفته و نتایج نشان می دهد افزایش 4برابری فرکانس موجب افزایش 1/7برابری دمای میانگین در قطعه کاری می شود.

در این مقاله با حل معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم و انرژی مدلی برای تبخیر قطره لیدن فراست ارایه شده است. مدل تبخیر قطره یک دستگاه چهارمعادله ای است که با حل این معادلات، ارتفاع لایه بخار زیر قطره، شدت تبخیر قطره از سطح پایینی، حجم قطره حین تبخیر و توزیع دما در لایه بخار محاسبه می شود. این دستگاه معادله به روش پیش بینی، تصحیح و با استفاده از کد فرترن حل می شود. مجهول اصلی این دستگاه معادله، ارتفاع لایه بخار است که در هر مرحله از شبیه سازی پیش بینی شده و با شرط تعادل نیروهای وارد بر قطره تصحیح می شود. در این مطالعه پروفیل سطح بالایی قطره که در تماس با هوا بوده و سطح پایینی قطره که در تماس با لایه بخار است با حل معادله یانگ-لاپلاس با دقت بالایی محاسبه می شوند. نتایج مدل تئوری ارایه شده با نتایج تجربی موجود در منابع تجربی مقایسه شده و توافق بسیار خوبی به دست آمده است.

در این پژوهش 1/5% حجمی از نانوذرات SiC از طریق روش ریخته گری گردابی به آلیاژ منیزیم AZ31 افزوده شد. سپس شمش های ریختگی در دمای ° C400 با نسبت اکستروژن 3/78 اکسترود شدند. پس از اکستروژن، مواد برای 2، 4، 6 و 8 عبور در معرض فرآیند فورج چندجهته در دمای ° C320 قرار گرفتند. به منظور ارزیابی خواص مکانیکی مواد اکسترود و MDFشده، از آزمون های سنبه برشی (SPT) و میکروسختی ویکرز استفاده شد. نتایج به دست آمده از این آزمون ها نشان دادند که نانوذرات سرامیکی سخت باعث بهبود استحکام برشی و سختی آلیاژ زمینه شده اند. مقادیر استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی آلیاژ اکسترودشده به ترتیب MPa86/70، MPa119/43 و HV52/55 به دست آمدند، در حالی که در نانوکامپوزیت AZ31/SiCp اکسترودشده این مقادیر به ترتیب 9/91%، 5/48% و 13/99% افزایش یافتند. همچنین ملاحظه شد که نانوکامپوزیت های فرآوری شده با فرآیند فورج چندجهته خواص مکانیکی بهتری نسبت به مواد MDFنشده ارایه می دهند. نتایج مشخص کردند که پس از دو عبور اول، بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت پدید آمده است، به طوری که استحکام برشی تسلیم، استحکام برشی نهایی و سختی نسبت به حالت اکسترودشده به ترتیب 27/12%، 17/95% و 16/03% افزایش یافته اند. خواص مکانیکی طی عبورهای بعدی به صورت تناوبی با کاهش و افزایش همراه بودند. مشاهدات ریزساختاری نیز نشان دادند که روند تغییرات متوسط اندازه دانه، طی افزایش عبورهای MDF تناوبی بوده است. پس از عبور دوم دانه ها نسبت به حالت اکسترود ریزتر شدند و در دو عبور بعدی اندازه آنها افزایش یافت. از عبور چهارم تا عبور ششم اندازه دانه ها کاهش پیدا کرد و کمترین اندازه دانه در این حالت به دست آمد، در حالی که در دو عبور آخر دانه ها کمی رشد کردند. با وجود ساختار ریزتر و همگن تری که در عبورهای ششم و هشتم ایجاد شد اما بهترین خواص مکانیکی در عبور دوم حاصل شد و این یعنی افزون بر تغییرات ریزساختاری تحولات ایجادشده در بافت ماده طی فرآیند MDF نیز خواص مکانیکی را تحت تاثیر قرار داده است.

میراگرهای هیدرولیکی مغناطیسی یکی از پرکاربردترین تجهیزات مکانیکی هستند که با استفاده از سیال مغناطیسی و سیم پیچ های الکتریکی در داخل خود به عنوان جذب کننده شوک های فیزیکی به کار می روند. در این مقاله برای اولین بار با استفاده از روش دینامیک ذره استهلاکی به عنوان یک روش مدل سازی در مقیاس مزو به مدل سازی میراگر هیدرولیکی مغناطیسی و سیال مغناطیسی داخل آن پرداخته شده است. اطلاعات از سه دسته از سیالات مغناطیسی با نام های تجاری 122-ای جی، 132-دی جی و 140-سی جی مورد استفاده قرار گرفته اند و تاثیر خصوصیات فیزیکی آنها بر توان میراگری بررسی و مقایسه شده است. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد با افزایش نرخ برش سیال، تنش برشی ابتدا افزایش یافته سپس به مقدار ثابت میل می کند که با اعمال میدان مغناطیسی قوی تر تنش برشی بیشتری ایجاد می شود. همچنین مشاهده می شود با افزایش حداکثر سرعت پیستون و افزایش قدرت میدان مغناطیسی، حداکثر توان میراگری افزایش یافته که این افزایش در سیال 140-سی جی نسبت به بقیه سیال ها بیشتر است. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت نشان می دهد که وزن ذرات مغناطیسی و قدرت نیروی استهلاکی ذرات سیال بیشترین تاثیر را روی توان میراگری می گذارند، به صورتی که با افزایش وزن ذرات مغناطیسی و کاهش ضریب قدرت استهلاکی ذرات، تجمع ذرات مغناطیسی کاهش یافته و کیفیت میراگری افزایش پیدا می کند. همچنین مشخص شد سیال 122-ای جی نسبت به دیگر انواع سیال مغناطیسی در تشکیل زنجیره های استاندارد ذرات مغناطیسی مناسب تر بوده و توزیع گرانروی مطلوب تری را برای میراگری ایجاد می کند.

ویژگی های منحصربه فرد نانوساختارها عمدتا ناشی از نسبت سطح به حجم بالای آنها است. یکی از مهم ترین کمیت ها برای بررسی ویژگی های سطحی مواد، انرژی سطح آنها است. از این رو، محاسبه انرژی سطح برای درک صحیح رفتار و ویژگی های مواد نانوساختار امری ضروری است. پژوهش حاضر به بررسی انرژی سطح وابسته به اندازه نانوذرات و نانوحفرات کریستالی فلزات آلومینیوم، نقره، مس و آهن می پردازد. بدین منظور برای هر فلز، نانوذرات و نانوحفرات کروی با شعاع های مختلف به روش دینامیک مولکولی شبیه سازی شده و انرژی سطح آنها به دست آمده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که برای نانوذرات و نانوحفرات با شعاع های به اندازه کافی کوچک در محدوده چندنانومتر، انرژی سطح به اندازه نانوساختار وابسته است. برای نانوذرات کروی، انرژی سطح با افزایش شعاع نانوذره افزایش می یابد، در حالی که برای نانوحفرات کروی با افزایش شعاع حفره، انرژی سطح کاهش پیدا می کند. همچنین، تغییرات انرژی سطح بر حسب اندازه برای نانوحفرات، شدیدتر از نانوذرات است. انرژی سطح نانوذرات و نانوحفرات با افزایش شعاع به یک مقدار حدی نزدیک می شود که این مقدار حدی، انرژی سطح تخت کریستالی یا انرژی سطح گیبس با جهت گیری کریستالی دارای بیشترین انرژی سطح است.

طرح های جدیدی از میکرومیکسرهای منفعل Lشکل دوگانه براساس رویکرد تجزیه و بازترکیب جریان مورد بررسی قرار گرفته است. مطالعه عددی بر میکرومیکسر ها در محدوده اعداد رینولدز 50 تا 200 انجام شده است. از معادلات سه بعدی ناویراستوکس به منظور تحلیل رفتار جریان و اختلاط استفاده شده است. دو پیکربندی متفاوت از حالت های قرارگیری واحدهای L مورد بررسی قرار گرفته و برای بهبود شاخص اختلاط دو راهکار ارایه شده است. چنانچه دو واحد Lشکل یکسان، در یک صفحه و به صورت هم راستا قرار گرفته باشند (طرح 1)، شاخص اختلاط به علت عمل تجزیه و بازترکیب نامناسب، کم است. قرارگیری دو واحد Lشکل یکسان، در دو صفحه موازی مختلف و به صورت ناهم راستا (طرح 2)، شاخص اختلاط را بهبود بخشیده و در اعداد رینولدز 100، 150 و 200 به شاخص اختلاط بالای 95% رسیده است. راهکار متعامدکردن ورودی ها تاثیری بر افت فشار نداشته و تنها در طرح 1، شاخص اختلاط به بالای 95% در تمام اعداد رینولدز رسیده است. راهکار نامتوازن کردن میکرومیکسر با افزایش افت فشار، شاخص اختلاط را بهبود بخشیده است. اثر پارامتر هندسی نسبت نامتوازن میکرومیکسر در هر دو طرح بررسی و طرح 1 در نسبت نامتوازن 2/5 و طرح 2 در نسبت نامتوازن 2 و 2/5 در تمام اعداد رینولدز به اختلاط کامل رسیده اند. همچنین عملکرد میکرومیکسرهای پیشنهادی نسبت به میکرومیکسر Lشکل به علت مکانیزم تجزیه و بازترکیب بهتر بوده است. علاوه بر این، شاخص اختلاط در میکرومیکسر های پیشنهادی نسبت به میکرومیکسر های تجزیه و بازترکیب محققان پیشین به علت استفاده از واحدهای Lشکل بیشتر بوده است.

امروزه نیاز صنعت جوشکاری، به ارتقای کیفیت جوش سبب شده است تا جوشکاری رباتیک مورد توجه قرار گیرد. به کارگیری ربات های صنعتی مفصلی برای جوشکاری، چالش های فراوانی را به همراه دارد، چرا که برخی از ربات ها قابلیت جبران خطای ردیابی مسیر درز را به صورت برخط ندارند. بنابراین برای اصلاح خطای پیمایش درز جوشکاری، در این مقاله استفاده از یک مکانیزم کمکی پیشنهاد می شود. این مکانیزم یک میز یک درجه آزادی است که می تواند حرکت پیوسته ای در قطعه کار زیر مشعل جوشکاری ایجاد نماید. حرکت دورانی موتور مکانیزم به وسیله یک سیستم بال اسکرو به یک حرکت انتقالی قطعه کار تبدیل می شود که این حرکت خطی خطای ردیابی را جبران می کند. از آنجایی که در فرآیند جوشکاری دقت حرکت نسبی قطعه کار و مشعل جوشکاری اهمیت زیادی دارد، کنترل مناسب میز واسط کیفیت جوش حاصل را تضمین می کند. در این مقاله، دو روش مختلف برای کنترل میز یک درجه آزادی بررسی می شود. در روش اول، با توجه به پیچیدگی مدل اصطکاک مکانیزم بال اسکرو و حضور ترم های غیرخطی، این بخش از مدل به عنوان اغتشاش خارجی در نظر گرفته می شود و سپس یک کنترل کننده PID برای قسمت خطی آن طراحی می شود. در روش دوم، موسوم به خطی سازی پسخورد، یک قانون کنترل به گونه ای طراحی می شود که خطای ردیابی مسیر، با گذر زمان به صفر میل کند. بررسی نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان دهنده برتری نسبی دقت روش دوم کنترلی نسبت به روش اول بوده، در حالی که خطای کنترل کننده PID 3میلی متر و خطای کنترل کننده دوم 0. 5میلی متر است. در انتها مجموعه عملی مورد استفاده در جوشکاری رباتیک برای ارزیابی نتایج معرفی می شود.

اساس کار میکروسکوپ نیروی اتمی، استفاده از تغییر شکل استاتیک یا پاسخ دینامیک تیر مرتعش برای تعیین توپوگرافی سطح در مقیاس نانو است. بنابراین پیش بینی صحیح رفتار دینامیک سیستم برای طراحی مناسب و عملکرد دقیق آن ضروری است. بنابر نتایج مطالعات تجربی با کاهش ابعاد یک سازه در مقیاس میکرو و نانو بر خلاف پیش بینی تئوری های کلاسیک، سختی بی بعد آن تغییر می کند. این تغییر که می تواند به صورت سخت شوندگی یا نرم شوندگی باشد، منجر به ارایه روش های مدل سازی غیر کلاسیک وابسته به اندازه شده است. در این مقاله با استفاده از تئوری تنش کوپل بهبودداده شده تاثیر اندازه بر رفتار دینامیک سیستم، بررسیشده و نتایج با پیش بینی های تئوری کلاسیک مقایسه شده است. به این منظور معادلات حاکم بر میکروتیر نیروی اتمی که در معرض نیروهای غیرخطی بین مولکولی و هیدرودینامیک ناشی از سیال قرار دارد، استخراج شده است. با به کارگیری روش گالرکین، معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم به معادلات معمولی تبدیل و مدل گسسته سیستم استخراج شده است. نشان داده شده است که با درنظرگرفتن اثر اندازه، سختی بی بعد و دامنه کاری پیش بینی شده میکروسکوپ در مود غیرتماسی افزایش می یابد. همچنین پارامترهای طراحی نظیر دامنه و فرکانس ارتعاشات به ترتیب کاهش و افزایش می یابد و در ابعاد کوچک تر، شروع ناحیه دوپایا برای فواصل کمتری از میکروتیر تا سطح اتفاق می افتد. در ادامه، روش حل مبتنی بر مود اول گالرکین در قیاس با دو مود اول و همچنین روش عددی معادلات آنالوگ صحت سنجی شده است. همچنین، تاثیر نیروهای هیدرودینامیک سیال بر رفتار دینامیک میکروسکوپ نیروی اتمی مطالعه شده است.

در این تحقیق، رفتار هدف های ساندویچی با رویه آلومینیومی و هسته فوم پلی یورتان مدرج با چگالی های مختلف بررسی شده است. تاثیر تغییرات درجه بندی شده چگالی فوم هسته و اثر ترتیب و توالی لایه های فومی با چگالی های مختلف، در جذب انرژی و حد بالستیک سازه های ساندویچی که در سرعت بالا (160 تا 300متر بر ثانیه) تحت ضربه پرتابه های استوانه ای سر نیم کروی قرار می گیرند، به روش تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. به طور کلی پنج نوع پانل متفاوت از نظر چیدمان لایه ها در ابعاد 100×100میلی متر مربع و با تعداد شش عدد از هر نوع تهیه شد. در مجموع تعداد نمونه های تهیه شده برابر 30 نمونه شد. شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزار ال اس داینا انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که اولا تطابق خوبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی برقرار است و ثانیا نتایج تجربی و شبیه سازی نشان داد که حد بالستیک و جذب انرژی سازه های ساندویچی با جرم یکسان با هسته فومی مدرج در حالتی که لایه فومی با چگالی کمتر در سمت ضربه قرار گیرد، برای پانل های سه لایه ای به ترتیب 5/5 و 11/5% بیشتر از هسته فومی تک لایه با چگالی میانگین است.