مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:19 | شماره:3 |تعداد مقالات:26

در این پژوهش، به بررسی تاثیر خواص ترموفیزیکی جنس بدنه مبدل گرمایی فین دار بر عملکرد چیلرهای جذب سطحی پرداخته شده است. برای این منظور، یک بستر جاذب با مبدل صفحه-تخت و فین های مستطیلی به صورت سه بعدی و به روش حجم محدود شبیه سازی شده است. همچنین از سیلیکاژل SWS-1L-آب به عنوان جفت کاری استفاده شده است. به منظور بررسی خواص ترموفیزیکی جنس بدنه مبدل گرمایی دو پارامتر اصلی شامل ضریب هدایت گرمایی و ظرفیت گرمایی حجمی مورد بررسی قرار گرفته اند. همچنین تاثیر این پارامترها بر توان سرمایش مخصوص و ضریب عملکرد سیستم به ازای ارتفاع و گام های مختلف فین بررسی شده است. نتایج نشان داد که توان سرمایش مخصوص با افزایش ضریب هدایت گرمایی تا مقدار معینی افزایش می یابد، یا به عبارت دیگر یک حداقل ضریب هدایت گرمایی مناسب وجود دارد که با افزایش ارتفاع و گام فین به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان داد که اثر ظرفیت گرمایی حجمی بر توان سرمایش مخصوص بسیار اندک است، به طوری که می توان توان سرمایش مخصوص سیستم را مستقل از تغییرات ظرفیت گرمایی حجمی جنس بدنه مبدل گرمایی دانست. برخلاف توان سرمایش مخصوص، ضریب عملکرد سیستم تحت تاثیر ظرفیت گرمایی حجمی بوده و با افزایش مقدار آن، کاهش می یابد. شیب کاهش یافتن ضریب عملکرد با افزایش ارتفاع و گام فین کاهش می یابد. همچنین با افزایش ضریب هدایت گرمایی، ضریب عملکرد کاهش می یابد که البته این کاهش قابل توجه نیست.

در این مقاله یک حل تئوری غیرخطی بر مبنای روش المان محدود برای شبیه سازی ژنراتورهای ترموالکتریک ارایه شده است. به منظور استخراج خواص در آزمون تجربی و صحت سنجی حل تئوری ارایه شده، یک سامانه آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. سامانه شامل تعداد چهار ژنراتور ترموالکتریک پایه بیسموت تلوراید بوده که بین یک هیتر برقی و بلوک های خنک کننده آبی قرار گرفته و در اثر اختلاف دمای ایجادشده برق تولید می کنند. ابتدا معادلات حاکم با درنظرگرفتن کوپلینگ غیرخطی ترموالکتریک ارایه شده و سپس حل آن با استفاده از روش باقی مانده های وزنی با کدنویسی در نرم افزار متلب به منظور تحلیل غیرخطی ارایه شده است. در بخش بعدی طراحی و ساخت سامانه ترموالکتریک بررسی و روند انجام آزمایش های مربوطه شرح داده شده است. خواص ژنراتور شامل ضریب سیبک و مقاومت الکتریکی داخلی به دست آمده که برای شبیه سازی در بخش بعدی استفاده می شود. سامانه ابتدا در نرم افزار انسیس-فلوئنت شبیه سازی شده و پارامترهای حرارتی-سیالاتی شامل توزیع دما و سرعت به دست آمده است. سپس شبیه سازی ترموالکتریکی با استفاده از کد المان محدود ارایه شده و نیز نرم افزار انسیس-ترمال الکتریک، انجام شد و مقادیر ولتاژ، توان تولیدی و بازده به دست آمده و با نتایج تجربی مقایسه و صحت سنجی شده است. نتایج حاصل بیانگر دقت مناسب مدل سازی ارایه شده است. همچنین تاثیر پارامترهای هندسی و شرایط مرزی دمایی بر عملکرد ژنراتورهای ترموالکتریک، با استفاده از حل تئوریک ارایه شده، بررسی شده است.

در پژوهش حاضر انتقال حرارت همرفت حول یک استوانه گرم پوشیده شده با محیط متخلخل حلقوی در یک کانال تخت مورد بررسی قرار گرفتهاست. برای بهبود انتقال حرارت از محیط متخلخل با رسانندگی حرارتی بالا استفاده شده و در عین حال برای کاهش افت فشار جریان دو پراکندگی تخلخل برای این محیط در نظر گرفته شده است. برای ایجاد دو پراکندگی تخلخل، از پره های متخلخل با تخلخل 0/9 استفاده شده است که به طور یکنواخت به استوانه متصل شده اند. در این حالت پره ها درجه اول تخلخل (تخلخل میکروسکوپی) و چیدمان پره ها در فضای پیرامون استوانه درجه دوم تخلخل (تخلخل ماکروسکوپی) را تشکیل می دهند. هدف از این پژوهش بررسی و بهینه سازی شرایط جریان برای دست یابی به بیشترین دمای خروجی و نرخ انتقال حرارت به ازای کمترین اتلافات فشاری است. این بهینه سازی در بازه اعداد رینولدز 60 تا 120 اعداد دارسی 3-10 تا 5-10، تخلخل ماکروسکوپی 0/25 تا 0/75 و نسبت شعاع خارجی به داخلی پره های متخلخل 1/5 تا 2 صورت گرفته است. مدل سازی مساله به کمک روش عددی شبکه بولتزمن صورت گرفته و صحت شبیه سازی توسط مطالعات عددی و آزمایشگاهی موجود مورد ارزیابی قرار گرفته است. بهینه سازی نتایج به کمک روش سطح پاسخ مرکب مرکزی سه سطحی انجام شده و نتایج عددی حاکی از صحت پیش بینی ها در شرایط بهینه است. به این ترتیب نتایج حاصل از این تحقیق می تواند راهنمایی مفید در زمینه بهینه سازی مبدل های حرارتی قلمداد شود.

در مطالعه حاضر، عملکرد دمیستر زیگزاگی برای جداسازی قطره های پراکنده مایع از جریان گاز، به روش عددی بررسی شده است. به طور کلی قطره های مایع در برخورد با پره دمیستر و تشکیل فیلم مایع، از جریان گاز جدا می شوند. با توجه به انرژی برخورد قطره به سطح، احتمال رخداد پدیده فروپاشی قطره و تبدیل آن به قطره های کوچکتر وجود دارد. این موضوع، کاهش راندمان جداسازی سیستم را به دنبال خواهد داشت. در این پژوهش، با تمرکز بر رژیم برخورد جریان در نزدیک سطح، سعی شده است تا تاثیر پارامترهای جریان و هندسه پره بر راندمان جداسازی و افت فشار جریان بررسی شود. برای شبیه سازی جریان و مسیر حرکت ذره از دیدگاه اویلر-لاگرانژ استفاده شده است. در این تحقیق، نمونه آزمایشگاهی دمیستر طراحی و ساخته شده است. نتایج حلگر عددی با استفاده از داده های آزمایشگاهی این دمیستر اعتبار سنجی گردید. نتایج این مطالعه نشان می دهد با افزایش سرعت جریان گاز (افزایش انرژی برخورد)، راندمان جداسازی کاهش می یابد به گونه ای که با افزایش 5/2برابری سرعت جریان گاز، راندمان جداسازی به میزان10% کاهش می یابد. همچنین مشخص شد که افزایش قطر و بزرگ شدن قطره ها، افزایش راندمان جداسازی را به همراه خواهد داشت. از طرف دیگر انتخاب هندسه پره بر میزان افت فشار جریان عبوری از دمیستر اثر قابل توجهی دارد. به گونه ای که با افزایش 50% در زاویه راس پره، افت فشار جریان 5 برابر افزایش می یابد.

جراحی تعویض مفصل لگن یکی از موفق ترین جراحی های ارتوپدی است که در صورت بروز آرتروز در مفصل و تشدید وضعیت نامناسب آن، توسط جراح متخصص به بیمار توصیه می شود. اجزای مفصل مصنوعی در دراز مدت می توانند با مشکلاتی همچون سایش، شل شدگی و جابه جایی همراه باشند. عدم تطابق ساختاری و مکانیکی اجزای مفصل مصنوعی با مفصل طبیعی بیمار پس از جراحی سبب می شود تا الگوی توزیع تنش روی استخوان ها به گونه ای تغییر کند که قسمت اعظمی از بار توسط اجزای مفصل مصنوعی تحمل شده و درصد کمی از آن روی استخوان اعمال شود که در درازمدت سبب کاهش تراکم استخوان، شل شدگی و جابه جایی اجزای مفصل می شود. زاویه اینکلینیشن استابولارکاپ یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده نحوه توزیع تنش در استخوان و پروتز است. در این پژوهش، بیماری 24ساله که از ناحیه مفصل لگن دچار آسیب شده مورد مطالعه قرار گرفته و اثر زاویه اینکلینیشن بر توزیع تنش در استابولوم و استابولارکاپ وی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از تصاویر سی تی اسکن، مدل سه بعدی استخوان و خواص مکانیکی مربوط به آن استخراج شده است. آزمایش گیت بیمار انجام شده و با استفاده از نرم افزار اپن سیم، الگوی حرکتی و نیروی عضلات وی در طول سیکل گیت استخراج شده اند. پروتز مفصل لگن طراحی شده و در انتها، تحلیل مکانیکی مفصل با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس انجام شده و اینکلینیشن صحیح استابولارکاپ برای این بیمار استخراج شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که کاشت استبولارکاپ در زاویه اینکلینیشن 45 درجه در بدن این بیمار، سبب عملکرد بهتر پروتز و طول عمر بیشتر آن خواهد بود.

هدف این مقاله مطالعه و بررسی پارامترهای همودینامیک خون مانند سرعت های شعاعی و طولی، تغییرات فشار و تنش برشی دیواره در یک بالن با یک طرف بسته است. کاربرد این تحقیق در دستگاه کمک قلبی داخل آئورتی (مثلا آویسنا) یا خارج آئورتی همراه با بالن است که به صورت متناوب باز و بسته می شود است. باز و بسته شدن این بالن باعث افزایش انرژی خون و پمپاژ بهتر آن به سمت سیستم خون رسانی بدن می شود. مساله به صورت مدل دوبعدی با تقارن محوری و به صورت حل تحلیلی برای رگ آئورت بررسی می شود. تحقیق پیش رو ادامه حل عددی دستگاه کمک قلبی داخل و خارجی آئورتی در مقالات گذشته نویسندگان حاضر به صورت تحلیلی و دو بعدی را نشان می دهد. نتایج نشان می دهند که سرعت طولی جریان خون با حرکت از ابتدا یعنی طرف بسته به سمت انتهای بالن افزایش می یابد. در یک زمان معین با حرکت از دیواره های بالن به سمت مرکز بالن، سرعت شعاعی خون کاهش می یابد که مبین سرعت نزدیک به صفر جریان خون در مرکز بالون است. هرچه به سمت انتهای بالن نزدیک می شویم فشار در طول بالن کاهش می یابد. اگرچه تنش برشی دیواره با کوچک شدن بالن افزایش می یابد اما مقدار متوسط آن از مقدار تنش برشی دیواره در حالت طبیعی در رگ آئورت کمتر است که می تواند بیان کننده این مطلب باشد که ماده انتخاب شده برای جنس بالن، برای استفاده در طرح دستگاه کمک قلبی مناسب است.

در این پژوهش ناپایداری فصل مشترک دو سیال نیمه متناهی پس از اعمال شوک زمانی مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، تاثیر عواملی چون چگالی، سرعت سیال ها و میدان مغناطیسی بر ناپایداری مورد توجه قرار می گیرد. با استفاده از معادلات مگنتوهیدرودینامیک، رابطه ای برای محاسبه دامنه اختلال در نزدیکی فصل مشترک به دست می آید. نتایج تحلیلی و نموداری نشان می دهند که دامنه اختلال برای هر دو حالت چگالی ثابت و متغیر تابعیت زمانی یکسانی داشته و ناپایداری سیستم به پارامتر نرخ رشد وابسته است. این کمیت تابع مشخصات سیال ها بوده و با توجه به چگالی، سرعت و میدان مغناطیسی می تواند حقیقی یا موهومی باشد و شرط پایداری با توجه به آن تعیین می شود. همچنین نشان داده می شود که بخش مکانی دامنه اختلال، در حالت چگالی ثابت مستقل از چگالی دو سیال بوده و در هر دو ناحیه کاملا متقارن است و به صورت نمایی افت می کند. از سوی دیگر مشخص می شود که در حالت چگالی متغیر تابع معرف بخش مکانی دامنه اختلال به پارامترهای محیط و سیال ها بستگی دارد، بنابراین بخش مکانی دامنه اختلال در دو سیال به صورت نامتقارن افت می کند. علاوه بر این بررسی نتایج به دست آمده در حالت خاص و حدی (چگالی ثابت) نتایج پژوهش های پیشین را تایید می کند.

امروزه کاربرد کامپوزیت های پایه پلیمری و ساندویچ پانل ها به علت وزن پایین تر و خواص مکانیکی بهتر نسبت به فلزات در صنایع مختلفی مانند خودروسازی و صنایع دریایی رو به افزایش است. تشخیص شروع شکست و بررسی مکانیزم شکست در کامپوزیت ها و به خصوص ساندویچ پانل ها از موارد به روز تحقیق است. در این پژوهش از روش آزمون غیرمخرب آکوستیک امیشن برای تخمین استحکام باقی مانده ساندویچ پانل کامپوزیتی پلی استر/الیاف شیشه با فوم پلی اورتان با سه نوع لایه چینی مختلف استفاده شده است. نمونه های ساندویچی تحت ضربه سرعت پایین در سه سطح انرژی مختلف قرار گرفته و سپس با استفاده از آزمون خمش سه نقطه ای استحکام خمشی آنها با بهره گیری از آکوستیک امیشن مورد ارزیابی قرار گرفته است. با تحلیل همزمان داده های آکوستیک و نمودارهای نیرو-جابه جایی در آزمون خمش و ارتباط آنها، تخمین استحکام باقی مانده ای از ساندویچ پانل هایی که از ضربات با انرژی های مختلف دچار پیش آسیب شده اند، به دست آمده است. بدین منظور از انرژی انباشته آکوستیک حین خمش و تابع سنتری به دست آمده از نمودارهای نیرو-جابه جایی استفاده شده و با مقایسه با نمونه سالم و بدون پیش عیب صحه گذاری شده است. بررسی نتایج تجربی آزمون خمش ارتباط دقیق مابین داده های تابع سنتری به عنوان شاخص جدید استحکام باقی مانده و انرژی انباشته داده های آکوستیک که حاوی اثرات مکانیزم های مختلف شکست است را نشان داد. در مقایسه با نمونه با لایه چینی ترکیبی عمود بر هم 90درجه و زاویه دار 45درجه با حداکثر پیش ضربه 60ژول نسبت به نمونه بدون پیش آسیب، بیشترین افت استحکام معادل با 27% را نشان داد.

در این مقاله حل دقیق ارتعاشات آزاد یک درپوش کروی نازک از جنس پیزوالکتریک با استفاده از تئوری پوسته های کم عمق ارایه شده است. درپوش کروی پیزوالکتریک در دو حالت رفتاری حسگر و عملگر مورد بررسی قرار گرفته است. ماده پیزوالکتریک در راستای ضخامت قطبی شده و با استفاده از روش جداسازی متغیرها و توابع پتانسیل جدید، سه معادله حرکت پوسته کم عمق نازک به همراه معادله ماکسول به صورت دقیق حل شده است. در ابتدا معادله حاکم بر جابه جایی عرضی پوسته به طور مجزا به دست آمده و پس از استخراج جابه جایی عرضی، دیگر مجهولات مساله اعم از جابه جایی های داخل صفحه ای و تابع پتانسیل الکتریکی نیز به دست می آیند. در ادامه با اعمال شرایط مرزی مختلف مکانیکی و الکتریکی، فرکانس های طبیعی برای پوسته کروی پیزوالکتریک در دو حالت حسگر و عملگر محاسبه شده است. برای اعتبارسنجی فرمول بندی حاضر و بررسی دقت فرکانس ها نتایج به دست آمده با تحلیل المان محدود مساله در نرم افزار آباکوس مقایسه و تایید شده است. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف مانند نسبت شعاع داخلی به شعاع انحنای پوسته، نسبت ضخامت به شعاع داخلی پوسته و شرایط مرزی مختلف، روی فرکانس های طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که خاصیت پیزوالکتریکی باعث افزایش انرژی کرنشی سازه شده و در هر دو حالت حسگر و عملگر باعث افزایش مقدار فرکانس های طبیعی می شود. همچنین با تغییر شرایط از حالت عملگر به حالت حسگر، جسم یک افزایش را در مقادیر فرکانس های طبیعی تجربه می کند.

در این تحقیق نحوه آزادسازی کرنش های رهاشده برای محاسبه تنش های پسماند در روش سوراخ کاری مرحله ای مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور یک قطعه ضخیم استوانه ای از جنس آلومینیوم با ضخامت 5میلی متر مورد بررسی قرار گرفته است. سوراخ کاری به روش مرحله ای و با سرعت بالا در چند گام متوالی انجام شده و کرنش های رهاشده توسط یک کرنش سنج روزت ثبت شده است. برای تبدیل کرنش های رهاشده به تنش های پسماند، توزیع کرنش های رهاشده به سه شکل تابع خطی، تابع درجه دو و تابع درجه سه در عمق سوراخ مورد مطالعه قرار گرفته است. برای هر حالت تنش های پسماند طولی، محیطی، برشی، تنش های اصلی و زاویه های اصلی برای هر گام در ضخامت قطعه محاسبه شده و به وسیله ماتریس تنظیم تیخانوف همگرایی نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته است. در پایان نتایج برای سه حالت مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از مقایسه تنش ها و درجه منحنی ها نشان می دهد که منحنی درجه سه برای ارزیابی کرنش های رهاشده و تبدیل به تنش های پسماند مناسب تر بوده و مقدار خطا در منحنی درجه دو از دو حالت دیگر بیشتر است.

اجکتورها کاربرد وسیعی در صنعت دارند، از صنایع غذایی گرفته تا سیکل های تبرید و صنایع نیروگاهی. از آنجا که کندانسور نیروگاه بخار در شرایط خلا کار می کند، همواره مقداری هوا به داخل آن نشت می کند که باعث ایجاد خوردگی فلزی و کاهش بازده کندانسور می شود. بنابراین از اجکتور برای تخلیه هوای درون کندانسور استفاده می شود. به مرور زمان، نشت هوا در کندانسور بیشتر شده که بهبود بازده اجکتور را می طلبد. نسبت مکش یکی از تعاریف اصلی برای بازدهی اجکتور است و افزایش آن موجب افزایش بازده اجکتور می شود و همچنین به طور چشمگیری به هندسه آن وابسته است. هدف این پژوهش بهبود بازده اجکتور نیروگاه طوس با تغییر همزمان دو پارامتر تاثیرگذار موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط است. هندسه اولیه اجکتور توسط نرم افزار فلوینت مورد شبیه سازی قرار گرفت و اعتبار نتایج با مطالعات آزمایشگاهی و عددی پیشین سنجیده شد. سپس با استفاده از روش تاگوچی و در گام اول، هندسه های مختلفی با تغییر همزمان در موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط انتخاب و در نرم افزار فلوینت طراحی و شبیه سازی شد. انتخاب هندسه های گام دوم با تحلیل نمودار سیگنال به نویز برای پارامترهای مذکور و نتایج نسبت مکش در گام اول صورت گرفت و این رویکرد به طور مشابه در گام سوم نیز دنبال شد. نتایج نهایی علاوه بر بهبود 34درصدی در نسبت مکش نشان داد که میزان بهینه ای برای موقعیت خروجی نازل و زاویه همگرایی محفظه اختلاط وجود دارد که پیرامون آن، نسبت مکش بیشینه حاصل می شود.

در این مقاله، یک سیستم نوین تولید چندگانه بر مبنای سیکل توربین گاز-راکتور هلیوم مدولار ارایه شده است. سیستم یکپارچه از سیکل توربین گاز-راکتور هلیوم مدولار به عنوان سیکل مبنا و از ترکیب زیرسیستم های تولید هیدروژن، سیکل تبرید جذبی، سیستم آب شیرین کن تشکیل شده است. مدل سازی جامع ترمودینامیکی (انرژی و اگزرژی) روی سیستم پیشنهادی صورت گرفته است. اثر پارامترهای مختلف سیستم از قبیل دمای ورودی توربین، نسبت فشار کمپرسور، نسبت مولی کربن دی اکسید به متان، دمای ژنراتور بخار و نسبت دبی جرمی سیستم آب شیرین کن روی عملکرد سیستم کلی مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین بهینه سازی سیستم کلی با استفاده از روش بهینه سازی تک و چندهدفه در مقایسه با حالت مبنا از نظر انرژی و اگزرژی بررسی شده است. نتایج نشان دادند که ماکزیمم مقدار توان خالص خروجی و بازده انرژی و اگزرژی سیستم کلی در نسبت فشار کمپرسور بین 2/45-2/3 به ترتیب برابر 275مگاوات، 72/05 و 49/35% به دست آمده و با افرایش دمای ورودی توربین، نرخ تولید گرما و بازده انرژی و اگزرژی سیستم کلی افزایش و نرخ تولید آب شیرین و سرما کاهش می یابد. علاوه بر این نقطه بهینه نسبت دبی جرمی سیستم آب شیرین کن برای بازده انرژی و اگزرژی سیستم کلی برابر 2/857 حاصل شده است. مطابق نتایج به دست آمده در روش بهینه سازی چندهدفه، بازده انرژی و اگزرژی سیستم کلی در مقایسه با حالت مبنا به ترتیب برابر 74/41 و 21/50% به دست آمده و میزان تخریب اگزرژی به میزان 0/74% کاهش یافته است.

دریافت کننده خورشیدی که در مرکز کانونی سیستم های متمرکزکننده خورشیدی قرار دارد عموما شار تابشی شدیدی را تحمل می کند. تمرکز نامتقارن پرتوهای خورشیدی باعث می شود شار حرارتی روی قسمت های مختلف دریافت کننده به صورت یکنواخت توزیع نشود. این توزیع نامتقارن منجر به تنش های حرارتی در دریافت کننده می شود که روی عملکرد آن تاثیر منفی گذاشته و طول عمر مفید آن را کاهش می دهد. از این رو کاهش توزیع غیریکنواخت شار تابشی روی قسمت های مختلف دریافت کننده از جمله لوله های داخل آن امری ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی توزیع شار متمرکز خورشیدی روی لوله های گرافیتی داخل یک راکتور خورشیدی 50کیلوواتی است که قبلا برای تجزیه حرارتی متان طراحی شده و در یک کوره خورشیدی آزمایش شده است. در این مطالعه با استفاده از روش رهگیری اشعه مونت کارلو توان خورشیدی جذب شده توسط قسمت های مختلف این راکتور محاسبه شده و تاثیر ضریب جذب دیواره های راکتور و سایز روزنه ورودی روی میزان و توزیع توان جذب شده توسط لوله های داخل راکتور بررسی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که روزنه ورودی 16 سانتیمتری بیشترین جذب توان را داشته و منجر به توزیع شار خورشیدی یکنواخت تری می شود. جایگزین کردن دیواره های منعکس کننده به جای دیواره های جاذب نیز توان بیشتری توسط لوله ها جذب شده و توزیع شار بهتری را باعث می شود.

در این مطالعه برای تحلیل ارتعاش آزاد ورق های مدرج هدفمند شامل لایه های دارای خواص مگنتو-الکترو-الاستیک (FGMEE)، یک روش حل سه بعدی با استفاده از سری پیانو ارایه شده است. ورق مورد نظر روی بستر ارتجاعی قرار گرفته و اثرات لغزش بین لایه ای نیز در تحلیل با استفاده از مدل فنر بین لایه ای تعمیم یافته لحاظ شده است. بدون توجه به تعداد لایه ها، معادلات حرکت، معادلات گوس (برای الکترواستاتیک و مگنتواستاتیک) و معادلات مربوط به شرایط مرزی و بین لایه ای به طور دقیق ارضا شده است. در این روش هیچ فرضی روی مولفه های جابه جایی، تنش و میدان های الکتریکی و مغناطیسی در طول راستای ضخامت در نظر گرفته نشده است. در نهایت معادلات دیفرانسیل جزئی حاکم با استفاده از روش فضای حالت حل شده است. فرمولاسیون پیشنهادی از طریق مقایسه با سایر نتایج موجود اعتبارسنجی شده است. با قراردادن ورق تحت ارتعاش آزاد، تاثیر پارامترهای مربوط به سختی بستر ارتجاعی، شاخص تغییرات خواص مواد و لغزش بین لایه ای روی مقادیر فرکانس های ورق مدرج هدفمند ساخته شده از لایه های دارای خواص مگنتو-الکترو-الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. روش حل دقیق به دست آمده برای بررسی دقت تئوری های ارایه شده برای ورق های FGMEE چندلایه و نیز اعتبارسنجی برنامه هایی که به روش های المان محدود ارایه می شوند، قابل استفاده خواهد بود.

در این پژوهش، بهینه سازی چندموضوعی پیکربندی کپسول بازگشتی با درنظرگرفتن ملاحظات آیروترمودینامیک، مسیر، پایداری و هندسه ارایه شده است. روش اتخاذشده بر مبنای تجزیه مساله اصلی به روال های موضوعی است که تجزیه و تحلیل جداگانه ای را برای هر یک از موضوعات انجام می دهد. پژوهش حاضر به چهار بخش اصلی پارامتری کردن شکل کپسول بازگشتی، تجزیه و تحلیل آیروترمودینامیکی، تجزیه و تحلیل مسیر بازگشت به جو و بهینه سازی تقسیم می شود. پیکربندی کپسول بازگشتی مورد مطالعه در اینجا، متعلق به خانواده کپسول اورایون است و شکل آن از سه سطح تحلیلی تشکیل شده که شامل یک دماغه کروی، یک بخش حلقه ای و یک قسمت مخروطی ناقص در عقب کپسول بازگشتی است. اهداف بهینه سازی بیشینه سازی بازده حجمی، کمینه سازی مشتق پایداری طولی و کمینه سازی ضریب بالستیک هستند؛ همچنین در مساله حاضر، قیودی برای هندسه، بار حرارتی و شتاب منفی لحاظ شده اند. با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه مجموعه ای از جواب های بهینه پارتو نامغلوب به دست می آید، بنابراین روند بهینه سازی چندمنظوره چندهدفه اجازه می دهد تا یک جبهه پارتو از بهترین پیکربندی ها شناسایی شوند. پیکربندی های بهینه به دست آمده به طور واضح مصالحه های بین بازده حجمی، پایداری طولی و ضریب بالستیک را نشان می دهند. در نهایت نتایج مربوط به مشخصه های ابعادی و عملکردی کپسول بازگشتی ارایه شده است.

انحناداری عارضه ای است که ممکن است در برخی از شریان های بدن مانند کاروتید رخ دهد و موجب اختلال در خون رسانی به مغز و حتی در موارد شدید آن موجب ایسکمی و سکته شود. این انحناداری می تواند مادرزادی باشد یا ناشی از کاهش کشش محوری شریان و فشار خون بالا رخ دهد که در این صورت به آن کمانش می گویند. با توجه به اینکه پلاک های آترواسکلروز با ایجاد گرفتگی در شریان و اختلال در الگوی طبیعی جریان خون می توانند شریان را برای کمانش مستعد کنند، در این پژوهش طی یک شبیه سازی عددی، پایداری شریان های دارای پلاک آترواسکلروز با درنظرگرفتن تغییر شکل های بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور هندسه ایده آل و سه بعدی شریان کاروتید سالم و دارای پلاک های متقارن و غیرمتقارن با درصدهای مختلف گرفتگی ساخته شد و در دو نسبت کشش محوری 1/5 و 1/3 و با درنظرگرفتن برهم کنش سیال-جامد و جریان سیال نوسانی در نرم افزار المان محدود آدینا تحلیل شد. جریان خون نیوتنی و آرام و دیواره شریان ناهمسان گرد و فراکشسان براساس مدل آگدن فرض شد. نتایج نشان می دهد که با ایجاد پلاک آترواسکلروز در شریان و افزایش درصد این گرفتگی، فشار بحرانی کمانش کاهش می یابد. تاثیر پلاک های نامتقارن در کاهش فشار بحرانی، بسیار بیشتر از پلاک های متقارن است. با کاهش نسبت کشش محوری از 1/5 به 1/3، فشار بحرانی کمانش 39-33% کاهش می یابد. در لحظه کمانش تنش های وارده بر پلاک به میزان زیادی افزایش می یابند و در نتیجه پدیده خطرناک شکست پلاک محتمل تر می شود.

سیستم های بازیاب که از منابع اتلافی به عنوان ورودی خود استفاده می کنند، از اهمیت فراوانی در صنعت برخوردارند، چرا که این گونه سیستم ها از جریان هایی بهره می گیرند که در صورت عدم استفاده به هدر خواهند رفت. موتور کشتی ها یکی از مکان هایی است که مقدار قابل توجهی از انرژی به صورت های مختلف به هدر می رود. در پژوهش حاضر ایده استفاده از این مسیرهای اتلافی و تولید توان مفید در قالب دو سیستم ارایه شده است. در سیستم نخست، تنها از گرمای گازهای خروجی موتور کشتی استفاده شده است؛ در حالی که در سیستم دوم به طور تلفیقی از آب خنک کن محفظه در کنار مسیر گازهای خروجی بهره گرفته شده است. به منظور انتخاب سیال کاری مناسب، پایشی در میان سیال های ارگانیک موجود انجام یافته و پنج سیال کاری به عنوان مبردهایی که از نظر شاخص های فیزیکی، ایمنی و زیست محیطی در نظر گرفته شده از مطلوبیت بالاتری برخوردار هستند، انتخاب شده است. تحلیل ها نشان می دهند که استفاده از مبرد R600a بالاترین توان خروجی را حاصل می کند که در بهترین حالت به حدود 575kW می رسد. مقایسه دو سیستم بررسی شده نیز نشان می دهد که پیش گرم کردن سیال کاری توسط آب خنک کن محفظه سبب بهبود عملکرد سیستم می شود و توان خروجی در حدود 58-31% در سیال های کاری مختلف افزایش می یابد. بررسی نرخ بازگشت سرمایه در دو سیستم بررسی شده و سیال های کاری گوناگون نیز نشان می دهد که پایین ترین مقدار بازگشت سرمایه با استفاده از سیال کاری R600a در سیستم دوم به دست می آید که برابر با 3/48سال است.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی انتقال حرارت و جرم در جریان نانوسیال عبوری از بین دو صفحه گسترش یافته/ فشرده شده غیرموازی در حضور میدان مغناطیسی، به صورت کاملا تحلیلی است. به منظور مدل سازی جریان نانوسیال، پدیده های ترموفورتیک، پخش براوانی و ترم حرارتی ژول درنظر گرفته شده است. معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی با روش موسوم به دوآن-راچ و به طور کاملا تحلیلی حل شده اند که این امکان را ایجاد می کند تا ضرایب نامعین موجود در پروفیل های حدسی متغیرها، بدون استفاده از روش های عددی محاسبه شوند. مقایسه نتایج حاضر با نتایج عددی سایر مراجع بیانگر تطابق بسیار خوبی است. اثرات عدد رینولدز، زاویه بین دو صفحه و عدد هارتمن بر میدان های دما، سرعت و غلظت در حالتی که دو صفحه همگرا و نیز واگرا قرار دارند و به صورت انبساط یافته یا فشرده شده مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تاثیرات پدیده ترموفورتیک و پخش براونی بر عدد ناسلت به دست آمده است. این مطالعه نشان می دهد که در کانال واگرا، افزایش عدد هارتمن منجر به افزایش دما و کاهش غلظت شده است. در این حالت، ضخامت لایه مرزی حرارتی با افزایش زاویه بین دو صفحه افزایش پیدا می کند. همچنین افزایش پارامتر ترموفورتیک منجر به افزایش عدد ناسلت در کانال همگرا و واگرا می شود. با اعمال میدان مغناطیسی یکسان به دو کانال گسترش یافته و فشرده شده واگرا، مقدار غلظت در کانال گسترش یافته بیشتر بوده است. در مورد کانال های همگرا، این مطلب کاملا برعکس است.

هدف از این پژوهش بررسی آزمایشگاهی انرژی آزاد سطحی روی سطح سنگ کلسیت و همچنین روی سطح کلسیت پیرشده در نانوسیال سورفاپور با استفاده از اندازه گیری زاویه تماس است. بدین منظور نمونه های کلسیت با برش در ابعاد تقریبی cm34/0×3×3 و صیقلی کردن برای ایجاد زبری های مختلف تهیه شد. خلوص و میزان زبری نمونه ها به ترتیب از آزمون های پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ نیروی اتمی تعیین شدند. با استفاده از زاویه تماس استاتیک روی سطح کلسیت و کلسیت پیرشده در نانوسیال، انرژی سطحی توسط سه روش میانگین هندسی، میانگین حسابی و نمودار زیسمن نشان از انرژی آزاد سطحی بین 40-30میلی نیوتن بر متر و غلبه نیروهای قطبی بر پراکندگی در سطح کلسیت است. پس از پیرشدن سطح کلسیت در نانوسیال، انرژی سطحی به کمتر از 12میلی نیوتن بر متر رسید. این کاهش انرژی سطحی نشان دهنده افزایش زاویه تماس سیالات روی سطح کلسیت پیرشده در نانوسیال است. نتایج این تحقیق به درک بهتر خصوصیات سطحی کلسیت در حضور نانوسیال و همچنین چگونگی تغییر خاصیت ترشوندگی آن به شرایط ترشونده با گاز با درنظرگرفتن زاویه تماس استاتیک کمک می کند.

کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی به منظور ارزیابی عددی آثار باد بر ساختمان های بلند با توجه به افزایش توان محاسباتی رایانه ها در سال های اخیر در حال توسعه است. با توجه به ریزش های گردبادی پیرامون ساختمان های انعطاف پذیر، لاغر و بلند ناشی از جریان باد با اعداد رینولدز نسبتا بالا، بررسی رفتار آئروالاستیک ساختمان های بلند امری ضروری است. در این مقاله، جریان آشفته باد با 4 سرعت متفاوت پیرامون ساختمان بلند استاندارد CAARC به صورت عددی شبیه سازی شده است. از مدل شبیه سازی گردابه های بزرگ برای لحاظ اثر آشفتگی در حل معادلات جریان استفاده شده و پاسخ ساختمان های بلند به نیروهای حاصل از باد با حل معادله دیفرانسیل حرکت تعیین شده است. به منظور انتقال داده ها بین دو حوزه حل سیالاتی و سازه ای در هر گام زمانی، از روش کوپل شدگی دوطرفه استفاده شده است. طبق نتایج حاصل از شبیه سازی عددی، ضرایب فشار، خطوط جریان و میدان فشار لحظه ای پیرامون ساختمان بلند مطابقت خوبی با مشخصه های متداول جریان پیرامون اجسام هوابند دارد. سرعت بحرانی متناظر با پدیده قفل شدگی در این مساله با استفاده از عدد استروهال، برابر با 100متر بر ثانیه محاسبه شده است. همچنین تاریخچه زمانی جابه جایی بام ساختمان در جهت باد و عمود بر امتداد آن به ازای سرعت های متفاوت وزش باد استخراج شده و به ترتیب میانگین و انحراف معیار آنها محاسبه شده است. افزایش مداوم دامنه نوسان های عرضی ساختمان تحت وزش باد با سرعت 100متر بر ثانیه مشاهده شده است. این نکته بیانگر کارآیی و قابلیت فرآیند عددی حاضر در تشخیص ناپایداری آئروالاستیک به ازای سرعت پیش بینی شده است.

دف این مطالعه، بررسی عمر با توجه به آسیب های واردشده توسط مکانیزم های اصلی توسعه آسیب در پره های توربین و مدل کردن نحوه رشد آسیب است. برای این منظور آزمایش خستگی سیکل پایین کرنش-کنترل روی فولاد زنگ نزن مارتنزیتی 410 در حالت تمپرشده در دمای C° 565 در سه محدوده کرنش 0/8، 1 و 1/5 با دمای ثابت C° 500 و زمان نگهداری 15ثانیه در هر سیکل انجام شده است. اثر برهم کنش خزش-خستگی روی عمر و همچنین آسیب واردشده به پره توربین در شرایط مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که با تغییرات دامنه کرنش از 0/8به 1/5، عمر قطعه از 205 به 65 سیکل تغییر می کند و این در حالی بوده که سطح شکست نمونه ها نیز با هم متفاوت است. در مرحله بعد مدل کافین-مانسون اصلاح شده برای نشان دادن آسیب و تاثیر همزمان آن روی عمر قطعه بررسی شد. نتایج نشان داد که با کاهش تعداد رسوبات مرزدانه ای و تاثیر آن روی حفرات ایجادشده در قطعه، آسیب واردشده کمتر می شود و در نتیجه عمر پره توربین افزایش می یابد. آزمون های کشش دمای بالا و خستگی سیکل پایین تنش-کنترل دمای بالا نیز در حالت های تمپر مختلف، برای فولاد زنگ نزن 410 و 420 انجام گرفت و نتایج نشان داد که در شرایط یکسان افزایش دمای تمپر از 200 به C° 565 باعث کاهش عمر از 2218 به 1952 سیکل شده است.

شریان های کرونری به دلیل تغذیه قلب، نقش حیاتی دارد و در صورت ایجاد گرفتگی در آنها فرد با خطر ابتلا به سکته قلبی مواجه می شود. بیماری شریان کرونری، بیماری پیش رونده ای است که با تجمع ذرات چربی روی دیواره شریان، ایجاد و در ادامه منجر به ضخیم شدن دیواره و تشکیل لایه هایی از پلاک روی دیواره شریان و در نهایت ایجاد گرفتگی می شود. در پژوهش حاضر، به منظور دریافت اثر درصد و موقعیت گرفتگی بر الگوی توزیع جریان و تنش برشی و در پی آن پیشرفت پلاک های آتروسکلروتیک، شریان کرونری چپ و انشعابات اصلی آن یعنی شریان نزولی قدامی و شریان محیطی در شرایط مختلف گرفتگی براساس دسته بندی مدینا، درصد گرفتگی های 50 و 75% و سه موقعیت مختلف قرارگیری پلاک گرفتگی نسبت به مرکز انشعاب، مدل سازی شد. طبق نتایج به دست آمده، مقادیر تنش برشی و درصد جریان ورودی به شاخه جانبی با افزایش درصد گرفتگی کاهش یافتند. به عنوان نمونه در مدینای (1، 1، 1)، دبی ورودی به شاخه جانبی در گرفتگی 50%، به میزان 41% دبی شاخه اصلی و در گرفتگی 75%، به میزان 37% دبی شاخه اصلی به دست آمد. مقادیر تنش برشی در گرفتگی 75% کمتر از یک و حتی 5/0پاسکال و در محدوده بحرانی قرار دارند. با افزایش فاصله پلاک از مرکز انشعاب، تنش برشی و نسبت دبی شاخه جانبی افزایش می یابد و احتمال توسعه پلاک کاهش می یابد. بر مبنای روند توسعه پلاک گرفتگی، مدینای نوع (1، 0، 1) دارای بالاترین احتمال برای رشد پلاک های آتروسکلروتیک و انسداد کامل رگ نسبت به انواع دیگر مدینا است.

هنگامی که یک وسیله پرنده به یک سطح آبی یا خاکی نزدیک می شود، در الگوی میدان جریان سیال اطراف آن تغییراتی به وجود می آید که آن را اثر سطحی می نامند. در این پژوهش پدیده اثر سطحی و اثر آن در ضرایب آیرودینامیک و الگوی جریان اطراف ایرفویل های NACA0012 و LH37 در رژیم مادون صوت تراکم ناپذیر در دو حالت استاتیک و دینامیک با حرکت پلانج به صورت عددی بررسی شده است. حل میدان جریان براساس معادلات ناویر-استوکس به همراه مدل آشفتگی k-𝜔 sst انجام شده است. ابتدا تاثیر پدیده اثر سطح بر تغییر ضریب برآ با درنظرگرفتن فواصل مختلف از سطح در حالت استاتیک بررسی شده است. سپس در هر فاصله از سطح، ایرفویل با یک فرکانس و دامنه مشخص تحت نوسان پلانج سینوسی قرار گرفته و رفتار ضریب برآ در طول زمان بررسی شده است. نتایج تحلیل استاتیک نشان دهنده تغییر رفتار منحنی برآ و نیز توزیع فشار روی سطح ایرفویل در فواصل بسیار نزدیک به سطح متاثر از پدیده اثر سطح بوده است که به صورت کاهش برآ تا یک ارتفاع مشخص و سپس افزایش آن مشاهده می شود. تحلیل های دینامیک نیز نشان دهنده تغییر در دامنه نوسانات ضریب برآ و وجود یک اختلاف فاز در نقاط تحقق حداقل و حداکثر برآ، با نزدیک شدن ایرفویل به سطح هستند. خطوط جریان اطراف ایرفویل برای فواصل مختلف از سطح نیز نشان دهنده تغییر الگوی جریان حول آن با نزدیک شدن به سطح است.

در مطالعه حاضر، میدان جریان الکترواسموزی و فشاری نانوسیال در پتانسیل سطح همگن در میکروکانال با اعمال معادله پواسون-بولتزمن و فرض جریان دوبُعدی، آرام، تراکم ناپذیر و پایا بررسی شده است. توزیع نانوذرات در سیال پایه به شکل همگن در نظر گرفته شده و در نتیجه جریان نانوسیال به شکل تک فاز است. در این مدل سازی نانوسیال از مدل پاتل استفاده شده که در آن وابستگی ضریب هدایت حرارتی به دما لحاظ شده است. به منظور تایید صحت حل عددی، نتایج حاصل با حل تحلیلی موجود برای هر بخش مقایسه شده و مطابقت خوبی به دست آمده است. سپس در ادامه، تاثیر پارامترهایی از قبیل درصد مولار یون، کسر حجمی و قطر نانوذرات روی جریان سیال و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با ثابت نگه داشتن میدان الکتریکی و افزایش گرادیان فشار، عدد ناسلت موضعی کاهش و با ثابت نگه داشتن گرادیان فشار و افزایش میدان الکتریکی، عدد ناسلت افزایش می یابد. عدد ناسلت متوسط برای قطر نانوذرات 100، 110 و 120نانومتر به ترتیب 45، 35 و 25% افزایش پیدا می کند. زمانی که 0/05=r باشد، با افزایش غلظت یون از 4-10 تا 2-10 عدد ناسلت متوسط به اندازه 10% افزایش می یابد. همچنین می توان با انتخاب زاویه فاز مناسب برای محرک های متناوب الکتریکی و فشاری، میزان و جهت سرعت و شکل تقعر پروفیل سرعت را کنترل نمود.

اغتشاشات خارجی و نامعینی های داخلی با دامنه نامعلوم و همچنین وجود اتصال بین بدن انسان و ربات از مشکلات عمده در کنترل و پایداری ربات های اسکلت خارجی است. کنترل کننده مد لغزشی، یک روش مقاوم برای مقابله با اغتشاشات و نامعینی ها با دامنه معلوم سیستم است. یکی از معایب این کنترل کننده، وجود پدیده چترینگ است که برای کاهش اثرات این پدیده از لایه مرزی استفاده می شود. در این حالت نه تنها پدیده چترینگ به طور کامل حذف نمی شود، بلکه خاصیت مقاوم بودن کنترل کننده نیز کاهش می یابد. در این مقاله به منظور مقابله با اغتشاشات و عدم قطعیت های با دامنه نامعلوم سیستم و همچنین مقابله با پدیده چترینگ به عنوان عامل اساسی در افزایش انرژی مصرفی و کاهش سرعت همگرایی سیستم، از روش کنترل بهینه مد لغزشی فراپیچشی مرتبه بالای تطبیقی استفاده شده است. مدل دینامیک برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه دوپا با درنظرگرفتن چهار عملگر روی مفاصل ران و زانوی پاهای چپ و راست به کمک روش لاگرانژ استخراج شده است. به منظور دستیابی به عملکرد بهینه، پارامترهای کنترل کننده با کمینه کردن معیار خطای ITAE و نرخ تغییرات ورودی کنترلی، با استفاده از الگوریتم جست وجوی هارمونی تعیین شده اند. عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با عملکرد کنترل کننده های بهینه مد لغزشی فراپیچشی تطبیقی و مد لغزشی معمولی مقایسه شده که نتایج بیانگر برتری روش کنترل مد لغزشی مرتبه بالای تطبیقی بهینه نسبت به دیگر کنترل کننده های طراحی شده است.