مهندسی مکانیک مدرس
سال:1391 | دوره:12 | شماره:1 |تعداد مقالات:12

در مقاله حاضر، رفتار یک حباب در سیال لزج دی الکتریک تحت اثر میدان مغناطیسی یکنواخت در جریان دوفازی با استفاده از روش لول ست به صورت دوبعدی مدل سازی شده است. جریان دوفازی حبابی آرام و همگن فرض شده و تغییرشکل حباب بر اثر نیروی غوطه وری و نیز نیروی مغناطیسی ناشی از میدان مغناطیسی خارجی اعمال شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای حل مساله یک کد کامپیوتری نوشته شده که شامل بخش های حل میدان جریان، مرز مشترک دوفاز و میدان مغناطیسی می باشد. در این تحقیق، شبیه سازی عددی میدان جریان دوفازی و حل میدان سرعت از طریق روش حجم محدود و با استفاده از الگوریتم سیمپل صورت گرفته است. استفاده از این الگوریتم امکان محاسبه پارامتر مهم فشار را میسر می سازد که در تحقیقات قبلی به دلیل پیچیدگی جریان دوفازی حذف شده است. برای حل معادله میدان مغناطیسی نیز از روش تفاضل محدود استفاده شده است. تعقیب سطح مشترک بین دو فاز در هر لحظه نیز با استفاده از الگوریتم لول ست صورت می گیرد. نتایج تحقیق حاضر با داده های تجربی و نتایج عددی محققین قبلی توافق خوبی دارد. نتایج نشان می دهد که میدان مغناطیسی می تواند شکل، اندازه، سرعت و محل تشکیل حباب را تحت تاثیر قرار داده و کنترل کند.

در این مقاله، تاثیر نانورس کلوسید سی بی بر روی رفتار بالستیکی و خواص مکانیکی کامپوزیتهای لایه ای الیاف شیشه/ اپوکسی با بافت دوبعدی بطور تجربی مورد بررسی قرار می گیرند. نانوکامپوزیتها دارای دوازده لایه الیاف شیشه با بافت دوبعدی با دانسیته 200gr/m2 و با کسر حجمی الیاف 60 درصد بوده و با روش انتقال رزین به کمک خلا ساخته شده است. سیستم رزین نیز از یک دیکلیسیدیل اتربیسفنول نوع آ (DGEBA) با نام تجاری ایپون 828 به عنوان پایه اپوکسی و یک پلی اکسیپروپیلن دیامین با وزن مولکولی 400gr/mol با نام تجاری جف امین دی 400 به عنوان سفت کننده ساخته شده است. نانورس کلوسید سی بی درون سیستم اپوکسی با درصد وزنی نسبت به مجموعه رزین (اپوکسی- نانورس) 0، 1، 2، 3، 5 و 7 درصد پخش می گردد. علاوه بر آزمایشات بالستیکی بر روی نمونه های ساخته شده با پرتابه های سرتخت به وزن 14GR و قطر 9.77MMتحت برخورد با سرعت 130M/S، 142M/S و 15M/S آزمایش کشش نیز انجام شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که در سرعتهای نزدیک حد بالستیک، بیشترین افزایش در مقدار جذب انرژی به مقدار 4.5 درصد مربوط به افزودن 5 درصد مربوط به افزودن 5 درصد وزنی می باشد. در حالی که، با افزایش سرعت برخورد، جهت افزایش توانایی جذب انرژی ممکن است احتیاج به درصدهای وزنی بالاتری از نانورس در حدود 7 درصد وزنی است.

در این پژوهش، ابتدا مرور کاملی از نحوه مدلسازی و محاسبه ضریب نفوذپذیری در مواد متخلخل ارائه شده و سپس ضریب نفوذپذیری یک ماده متخلخل با هندسه مربعی به صورت تحلیلی و عددی محاسبه شده است. هندسه انتخابی جهت مدل سازی محیط متخلخل، دارای مقطع مربعی است که محور الیاف های آنها، به صورت عمودی نسبت به جریان قرار گرفته اند. جهت مدل سازی محیط، از مفهوم سلول واحد استفاده شده و با ایجاد آن و تکرار این الگو در راستای جریان، محیط مورد بحث حاصل شده است. معادلات حاکم بر جریان، پس از ساده سازی های مناسب، به صورت تحلیلی حل شده است و تابع صریحی برای ضریب نفوذپذیری محیط، بر حسب نسبت تخلخل، بدست آمده است. به علت نبود داده های آزمایشگاهی، مساله نفوذپذیری به صورت عددی نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین با استفاده از آنالیز مقیاس نتایج حاصل از حل عددی، از دو طریق مورد بحث قرار گرفته است. بررسی های صورت گرفته گویای انطباق مناسب نتایج، به خصوص در میزان تخلخل های بالا می باشد.

در مراحل اولیه پروژه های طراحی از پایه شبکه مبدل های گرمایی، تخمین قیمت مبدل های گرمایی جهت طراحی بهینه شبکه با استفاده از فناوری پینچ بسیار حائز اهمیت است. همچنین پیش بینی قیمت خالص یک مبدل گرمایی با استفاده از روابط برآورد هزینه، امری کارآمد و مفید است. در این پژوهش، روابط برآورد قیمت خالص مبدل های گرمایی و شبکه مبدل های گرمایی برای مبدل های گرمایی لوله و پوسته و مبدل های گرمایی قاب و صفحه به دست آمده است. این روابط به صورت تابعی از سطح انتقال حرارت و با استفاده از قیمت های موجود در بازارایران ارایه شده است. روابط پیشنهادی برای مبدل های گرمایی لوله و پوسته در محدوده بیشینه فشار کارکرد بین 1.2 تا 41 بار ودر دو جنس مختلف کربن استیل و استیل ضد زنگ 316 می باشد. همچنین روابط مبدل های گرمایی قاب و صفحه نیز در دو ناحیه جریان سرد ورودی کمتر از 30 متر مکعب و بین 30 تا 50 متر مکعب با جنس استیل ضد زنگ 316 به دست آمده است. همچنین میزان خطای روابط پیشنهادی نیز بررسی شده است.

در این پژوهش، برای نخستین مرتبه روش حل عددی گودونوف و حلگر ریمان HLLC برای مدل دو سیالی پنج معادله ای هیپربولیک توسعه داده و بدین منظور کدنویسی به صورت دوبعدی انجام شد. تا کنون در تحقیقات به عمل آمده دو مشکل عمده شامل رفتار غیر یکنوا سرعت صوت مخلوط دوفازی در فصل مشترک و دوم عدم توانایی گذر موج ضربه ای از فصل مشترک برای این مدل ذکر شده است. در این پژوهش با انتخاب سرعت صوت مناسب برای مخلوط دوفازی و گسسته سازی مناسب جمله ناپایستار این دو مشکل مرتفع شد. سپس اثرات متقابل برخورد موج ضربه ای با یک قطره و همچنین با دو قطره با قطرها مختلف شبیه سازی و مطالعه شد. در اثر اصابت موج ضربه ای با ماخ های 1.47 و 6 به قطره فصل مشترک پیچیده ای ایجاد شده و نواحی پر فشار و همچنین کم فشار کاویتاسیون پدیدار می شوند. نتایج حاصله با نتایج تجربی در دسترس و کارهای مشابه دیگران که با روشها و مدلهای دیگر عددی انجام شده اند همخوانی خوبی دارد. نتایج بدست آمده بیانگر دقت بالای کد عددی در تسخیر ناپایداری ها و فصل مشترک دو فاز و گذر موج ضربه ای از آن است.

در این مقاله طراحی مسیر سینماتیکی نوع خاصی از بازوهای ابر افزونه بررسی شده است. در این بازو با کاهش تعداد عملگرهای کابلی و اضافه کردن سیستم قفل در هر لینک، وزن و تعداد عملگرهای آن تا حد زیادی کاهش پیدا کرده است. در این پژوهش از روش بهینه سازی تکاملی پرواز پرندگان در طراحی مسیر استفاده شده است و تمامی قیود سینماتیکی نظیر محدوده حرکتی مفاصل و قیود مربوط به سیستم قفل بازو در نظر گرفته شده اند. در بخش اول، جهت کاهش ارتعاشات و مصرف انرژی و افزایش دقت حرکت، مسیر با مشخصه کمترین تعداد سوئیچ، به روش بهینه سازی یافت شده است. برای صحه گذاری بر نتایج بدست آمده چند آزمایش مختلف طراحی و بررسی شده است و بر اساس آن عملکرد مناسب روش پیشنهاد شده نشان داده شده است. دربخش دوم، طراحی مسیر با هدف کمینه نمودن زمان بر اساس تئوری بنگ-بنگ ارائه شده است. در این بخش سینماتیک معکوس بازو در نقطه هدف به گونه ای حل شده است که مجموع تغییر طول پایه های لینک ها حداقل شوند. در این قسمت نتایج بدست آمده از روش پرواز پرندگان با نتایج روش شبیه سازی انجماد طبیعی مقایسه شده است تا صحت پاسخ های حاصل شده تائید و عملکرد صحیح آن روشن شود.

در مقاله حاضر تاثیر ترک بر رفتار ارتعاشی و سرعت بحرانی سیال در لوله های جدار ضخیم ترک دار مورد بررسی قرار گرفته است. ترک در لوله به صورت کاهش سفتی موضعی مدل شده است که دو قسمت سالم را در محل ترک به یکدیگر متصل می سازد. روش انرژی پاریس در محاسبه انعطاف پذیری باریکه ترک دار برای محاسبه انعطاف پذیری موضعی در لوله ترک دار تعمیم داده شده است. ضمن صحه سنجی مدل ارائه شده با نتایج تجربی موجود در ادبیات فن، از مدل مزبور در تحلیل ارتعاشی لوله جدار ضخیم ترک دار حامل سیال استفاده شده است. برای حل معادله حاکم بر سیستم، روش تحلیلی جدیدی ارائه و با اعمال شرایط مرزی و بین مرزی، معادله فرکانسی استخراج شده است. نتایج نشان می دهد که جریان سیال باعث افت فرکانس های طبیعی لوله ترک دار حامل سیال می شود و در سرعت بحرانی سیال، فرکانس طبیعی اول برابر صفر شده و سیستم ناپایدار می شود. همچنین وجود ترک باعث کاهش سرعت بحرانی و فرکانس های طبیعی لوله ترک دار می شود. صحت مدل ارائه شده با استفاده از نتایج تجربی موجود در ادبیات فن به اثبات رسیده است.

در این مقاله، عمر خستگی اتصالات جوش مقاومتی نقطه ای از نوع کششی-برشی که در آنها از چهار عدد نقطه جوش با آرایش های مختلف استفاده شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، سه نوع اتصال طولی (چهار عدد نقطه جوش در یک ردیف در راستای خط بارگذاری اتصال)، عرضی (چهار عدد نقطه جوش در یک ردیف عمود بر راستای خط بارگذاری) و لوزی شکل (چهار عدد نقطه جوش به صورت لوزی و متقارن نسبت به خط بارگذاری) انتخاب شدند. تخمین عمر خستگی اتصالات نقطه جوش با استفاده از منحنی تنش- عمر نمونه های هموار مربوط به جنس مورد نظر و مقادیر کاهش مقاومت خستگی انجام شد. نتایج بدست آمده از تحلیل عددی با داده های آزمون تجربی خستگی مقایسه شده و تطابق خوبی حاصل گردیده است. همچنین تست آنالیز مودال قبل و بعد از اعمال بارگذاری سیکلیک روی اتصالات مورد نظر انجام گرفته و مقادیر درصد کاهش فرکانس طبیعی به منظور تحقیق در مورد عمر خستگی و زمان شکل گیری ترک خستگی در اتصالات مورد نظر، بدست آمده است.

مدل سازی اجزا سیکل تبرید تراکمی بخار با استفاده از منحنی های مشخصه آن ها در حالت پایدار ارائه شده و سپس شبیه سازی کل سیکل انجام شده است. با استفاده از شبیه سازی، پیش بینی مشخصه های سیستم مانند نرخ دفع حرارت در کندانسور، کار کمپرسور، اثر تبرید و ضریب عملکرد در شرایط محیطی متفاوت انجام شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های تجربی بدست آمده از بررسی آزمایشگاهی یک دستگاه کولر گازی دو تکه مقایسه شده و مشخص گردید که مدل ارائه شده می تواند با دقت خوبی عملکرد سیستم را پیش بینی نماید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش یک درجه دمای محیط ضریب عملکرد سیکل 3.5 درصد کاهش می یابد و با افزایش 10 درصد رطوبت نسبی محیط ضریب عملکرد به طور متوسط 6.5 درصد افزایش می یابد. افزایش 10 درصد در دبی حجمی هوای عبوری از روی کندانسور، سبب افزایش 3.2 درصد در ضریب عملکرد سیکل می شود. همچنین تاثیر افزایش سطح کندانسور بر میزان حرارت دفع شده در کندانسور بررسی گردید و مشخص شد با افزایش سطح کندانسور تا حد معینی، دفع حرارت از آن محسوس بوده اما با افزایش بیشتر آن، تغییر چندانی در افزایش حرارت دفع شده در کندانسور مشاهده نمی شود.

هدف از این مقاله کالیبراسیون یک ربات پنج درجه آزادی میتسوبیشی با استفاده از روش حلقه بسته می باشد. در این روش، اطلاعات زوایای ربات برای کالیبراسیون استفاده خواهد شد. در روش حلقه بسته بایستی بتوان با محدود کردن کارگیر ربات در نقطه مشخصی مفاصل آنرا به حرکت در آورد، اما با توجه به اینکه ربات درجات آزادی محدودی دارد نمی توان کارگیر آنرا مستقیما به زمین وصل کرد تا حلقه بسته ای تشکیل شود و زوایای آن آزادانه بحرکت درآیند. به همین علت از میله ای که دارای دو مفصل کروی در دو انتهای آن است استفاده می شود. در این حالت مفاصل ربات قادر به حرکت بوده و درحات آزادی ربات متصل شده به زمین بزرگ تر از یک خواهد شد و مکانیزم حاصله می تواند به صورت صفحه ای و یا فضایی حرکت داشته باشد. مشکل اصلی در این روش حذف زوایایی است که نمی توان آنها را مستقیما اندازه گرفت. در واقع در کالیبراسیون حلقه بسته بایستی زوایایی را که نمی توان بطور مستقیم اندازه گرفت را بر حسب زوایایی که می توان اندازه گرفت محاسبه کرد و یا آنها را حذف کرد. در این مقاله از یک روشی ابداعی استفاده می شود که به راحتی بتوان زوایایی را که نمی توان اندازه گرفت را حذف کرد. این روش را می توان به انواع دیگر ربات ها هم تعمیم داد. نتایج حاصل از اجرای این روش و مقایسه با مقادیر اسمی پارامترهای ربات نشان می دهد که روش فوق از دقت خوبی برخوردار است و خطای محدودی در زوایای کاتالوگی ارائه شده توسط سازنده وجود دارد.

این مقاله به مطالعه اثرات سیکل کاری عملگرهای پلاسمایی بر بهبود توزیع فشار در سطح بالایی یک ایرفویل NLF0414 می پردازد. سه عملگر پلاسمایی از نوع تخلیه سد دی الکتریکی در سمت مکش ایرفویل و در موقعیتهای مختلف نصب شده اند تا در زوایای حمله بعد از واماندگی، سبب بهبود فشار حول ایرفویل شوند. داده برداری تجربی توسط تونل باد و حفره های فشار در Rec=7.5x105 انجام شده است. هدف اصلی این آزمایشات این است که بتوانیم سیکلهای کاری موثرتر در فرکانسهای تحریک مختلف را برای زوایای حمله مختلف شناسایی کنیم. نتایج نشان می دهد که عملگرهای پلاسمایی در تحریک های غیردائمی با فرکانس تحریک کم روی سیکل های کاری پایین کارایی بهتری دارند. در حالی که در فرکانس های تحریک بالاتر، سیکل های کاری پایین کارایی خود را از دست می دهند.

مطالعه کمیت های الکتروشیمیایی پیل سوختی ارتباط تنگاتنگی با تغییرات دما و غلظت مواد اولیه در ناحیه کاتالیست دارد. این کمیت ها خود وابسته به پدیده های انتقال جرم و انتقال حرارت در ناحیه های دیگر پیل است. در این مقاله از روش بولتزمن شبکه ای به عنوان مدلی میکرو-مقیاس که در مسائلی همچون پیل سوختی از قابلیت های محاسباتی مطلوبی برخوردار می باشد، استفاده شده است تا جریان سیالات و انتقال حرارت در مقطعی دو بعدی از کانال، صفحه دو قطبی، لایه انتشار گاز و کاتالیست سمت کاتد یک پیل سوختی از نوع غشای تبادل پروتون شبیه سازی شده و مشخصه های الکتروشیمیایی در کاتالیست کاتد تجزیه و تحلیل گردد. با ارائه روشی برای تخمین تغییرات غلظت ها در طول کانال، آرایش کانال از نوع مارشکل در نظر گرفته شده است. نتایج نشان دهنده نقش اساسی صفحه دوقطبی در توزیع کمیت ها در ناحیه کاتالیست است.