مهندسی مکانیک مدرس
سال:1397 | دوره:18 | شماره:8 |تعداد مقالات:29

هدف از این مقاله شبیه سازی فرایند خرج گود با استفاده از روش حل اویلری می باشد. برای این منظور از تحلیل اجزای محدود جهت شبیه سازی فرایند خرج گود استفاده شده است. در این شبیه سازی کل مدل از نوع المان های اویلری در نظر گرفته شده است. پارامتر نرخ کرنش و اثرات دمایی که تحت تغییر شکل های بسیار شدید ایجاد می-شود، در این شبیه سازی لحاظ شده است. برای صحت سنجی روش حل المان محدود، نتایج شبیه سازی با نتایج بدست آمده در تست های آزمایشگاهی و مدل تحلیلی جت بیرخوف مقایسه شده است. مقایسه عمق نفوذ جت در فرایند شبیه سازی با نمونه مشابه آزمایشگاهی به خوبی گواه بر صحت نتایج تحلیل اجزای محدود بوده است. همچنین مقایسه پارامترهایی نظیر سرعت فروپاشی لاینر، توزیع سرعت در طول جت و نیز هندسه جت شکل گرفته نشان داده است که نتایج شبیه سازی به خوبی با نتایج مدل جت بیرخوف همخوانی داشته است. لازم به ذکر است که در این شبیه سازی از نرم افزار المان محدود آباکوس جهت تحلیل فرایند خرج گود بهره گرفته شده است.

در این تحقیق چگونگی اثر شرایط عملیاتی بر نحوه توزیع فاز گاز در مخزن همزن دار دوفازی گاز-مایع با پره راشتون به کمک تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) مورد بررسی قرار گرفت. به منظور شبیه سازی رفتار جریان چند فازی در مخزن دو فازی گاز-مایع از دیدگاه اولری-اولری استفاده گردید. با توجه به هیدرودینامیک پیچیده و ماهیت جریان آشفته در مخزن همزن دار، رفتار جریان آشفته در مخزن بر اساس مدل RNG k-ε مدل شد. با بررسی شرایط عملیاتی بر اساس عدد بی بعد هوادهی و عدد رینولدز پره، چگونگی توزیع کسر حجمی فاز گاز در مخزن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد کمترین میزان ماندگی فاز گاز در ناحیه کف مخزن الی زیر پره و بیشترین میزان ماندگی فاز گاز در ناحیه اطراف پره شکل می گیرد. با افزایش عدد رینولدز پره مشاهده شد که کیفیت اختلاط در مخزن به علت تشکیل نواحی گردابه ای بزرگتر بهبود پیدا می کند. همچنین نتایج نشان داد با افزایش عدد هوادهی و عدد رینولدز پره میزان تجمع گاز در مخزن افزایش پیدا می کند. با بررسی عدد توان پره مشاهده شد که با افزایش عدد هوادهی در رینولدز ثابت پره میزان توان مورد نیاز برای اختلاط رفتار کاهشی و در عدد هوادهی ثابت با افزایش عدد رینولدز میزان توان مصرفی افزایش پیدا می کند.

در این تحقیق، با استفاده از مدل جنبشی سرعت ثابت آنتروپیک که اخیرا معرفی شده و با بکارگیری مدل شبه-پتانسیل شان-چن، جریان دوفازی، سیال های تراکم ناپذیر و مخلوط نشدنی در بستر متخلخل مورد مطالعه قرار می گیرد. در یک دهه ی گذشته، استفاده از مدل های جنبشی آنتروپیک برای شبیه سازی جریان های چند فازی و چند جزئی مورد توجه فراوان قرار گرفته است. عدم وجود تابع آنتروپی برای یک مدل جنبشی به معنی آن است که نمی توان وجود یک حالت تعادلی مشخص و معین را تحت تمامی شرایط جریان، در تمامی نقاط و در همه ی زمان ها، برای سیال مورد نظر تضمین نمود. از این رو شبیه سازی جریان های چند فازی با اختلاف دانسیته ی بالا، با استفاده از مدل های جنبشی متعارف (که قانون دوم ترمودینامیک را ارضا نمی نمایند) می تواند دچار ناپایداری های عددی گردد. در این تحقیق، دقت و پایداری مدل آنتروپیک سرعت ثابت جدید در مقایسه با مدل های شبکه بولتزمن متعارف با بررسی مسائلی همچون قانون لاپلاس، گستره زاویه تماس و شبیه سازی جریان در کانال دو بعدی، مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین جریان دو فازی در بستر متخلخل شبیه سازی و نتایج مربوط به ضریب نفوذپذیری نسبی برای ترشوندگی های مختلف ارائه شده است. نتایج بدست آمده با دقت بسیار خوبی منطبق بر نتایج ارایه شده توسط سایر محققین می باشد

هدف اصلی در این مقاله ردیابی آرایش توزیع شده برای سیستم های چند عامله مرتبه کسری با رویکرد رهبر-پیرو می باشد. ابتدا در مورد تابع نامزد لیاپانوف که برای بررسی پایداری سیستم کنترل شده مورد استفاده قرا میگیرد، بحث شده است. تابع نامزد معرفی شده مبتنی بر خواص ماتریس معرف گراف سیستم مورد نظر می باشد. در این مرحله از روش مستقیم لیاپانف برای پایداری سیستم های مرتبه کسری استفاده شده است. سپس با استفاده از روش کنترل مد لغزشی به طراحی کنترل کننده غیر متمرکز برای ردیابی آرایش در سیستم های چندعامله مرتبه کسری خطی می پردازیم که در آن به معرفی و اثبات کارایی ورودی کنترلی معرفی شده پرداخته شده است. در ادامه در مدل سیستم ورودی از نوع اغتشاش نیز در نظر گرفته شده و کارایی کنترل طراحی شده در حالت اعمال اغتشاش نشان داده شده است. در این بخش نشان داده شده است که کنترل کننده معرفی شده در قسمت قبل با توجه به کارایی کنترل مد لغزشی کارایی مطلوب را دارا می باشد. در قسمت دوم نیز پایداری سیستم مانند حالت نخست مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان چند مثال شبیه سازی برای راستی آزمایی نتایج ارائه شده است.

در این مقاله یک کنترل کننده ردیابی مبتنی بر شبکه عصبی ویولت تطبیقی، برای حل مشکل پایداری و کنترل کلاسی از سیستمهای غیرخطی نامعین زمان-گسسته مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم مورد مطالعه به فرم پسخورد اکید بوده و شامل غیرخطی لقی و اغتشاش خارجی می باشد و غیرخطی لقی به شکل نامتقارن در نظر گرفته شده است. این سیستمها حالت کلی تری نسبت به سیستمهای مورد مطالعه پیشین دارد و برای غلبه بر پیچیدگی پایداری آن، با استفاده از توابع پیش بین، به یک سیستم پیش بینی کننده n گام پیش رو تبدیل شده است. در اینجا از شبکه ی عصبی موجک برای تقریب توابع ناشناخته در سیستم های تبدیل شده استفاده می شود. قوانین تطبیق بر اساس قاعده ی گرادیان نزولی، برای بروزرسانی وزنهای شبکه عصبی موجک و جبران اثر پارامترهای نامعلوم لقی طراحی می شود. بر اساس تئوری لیاپانوف نشان داده می شود که همه ی سیگنالها در سیستم حلقه بسته کراندار بوده و خطای ردیابی به همسایگی کوچکی از صفر همگرا می شود. روش ارائه شده در این مقاله، بر روی یک سیستم روبات با یک بازوی مکانیکی متحرک شبیه سازی شده است و در پایان، به منظور اعتبارسنجی، نتایج روش پیشنهادی با نتایج اعمال دو کنترل کننده PID و مد لغزشی، مورد مقایسه قرار گرفته است.

کوادروتور یکی از رایج ترین مدل های پرنده بدون سرنشین با چهار ملخ محرک است که ساختار مکانیکی ساده، سبک و کوچکی دارد و در عین حال از قابلیت مانوردهی بالایی برخوردار است. با این حال، دینامیک غیرخطی و زیر تحریک این پرنده بدون سرنشین چهار ملخه نیازمند کنترل کننده های پیشرفته تری برای غلبه بر اغتشاش های خارجی، حفظ تعادل و ردیابی دقیق مسیر پرواز است. به ویژه زیر سیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور نیازمند پاسخی سریع، بدون بالازدگی و با کمترین خطای حالت دائم است. در این مقاله، با بهره گیری از سیستم های فازی و مرتبه کسری، کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی فازی مرتبه کسری برای هدایت سیستم کوادروتور به منظور بهبود سرعت پاسخ گویی، دقت ردیابی و مقاومت سیستم کنترل نسبت به کنترل کننده سنتی تناسبی-انتگرالی-مشتقی طراحی شده است. ساختار کنترل کننده زیرسیستم دینامیکی زیرتحریک کوادروتور براساس تئوری کنترل حلقه داخلی-بیرونی طراحی شده که در آن از تحلیل سینماتیک معکوس صریح و تحلیلی سیستم برای ارتباط حلقه های داخلی و بیرونی استفاده شده است. همچنین، در مدل دینامیکی کوادروتور، دینامیک موتورها و اشباع محرکه ها لحاظ شده و تاثیر آن بر عملکرد کنترل کننده ها بررسی شده است. برای ارزیابی عملکرد ردیابی کنترل کننده ها یک مسیر به شکل مانور هوایی هشت طراحی شده و عملکرد کنترل کننده ها در غیاب و در حضور اغتشاش باد سنجیده شده است. دقت کنترل کننده ها در ردیابی مسیر حرکت براساس شاخص های بیشترین قدر مطلق خطا و انتگرال قدر مطلق خطا مطالعه و مقایسه شده است که نشان می دهد کنترل کننده پیشنهادی PID فازی مرتبه کسری به خوبی توانسته عملکرد سیستم را بهبود ببخشد.

یکی از فرایند های شکل دهی برای ساخت مخروط فلزی بدون درز، فرایند شکل دهی چرخشی است. این فرایند به صورت گرم یا سرد، با یا بدون مندرل انجام می گیرد. در این مقاله سعی شده است امکان انجام فرایند گرم بدون مندرل برای تبدیل لوله به مخروط برای آلومینیوم 6061 بررسی شود و با استفاده از روش های حل تحلیلی رابطه ای به منظور تخمین نیروی مماسی و توان لازم برای انجام فرآیند بدست آید. از دو روش کار ایده آل و روش حد بالا (کران بالا) برای تخمین نیرو مماسی و توان مورد نیاز استفاده شده است و در نهایت روابطی یکسان برای نیرو مماسی و توان فرایند شکل دهی چرخشی حاصل گردید. این روابط می تواند به عنوان حدسی اولیه برای طراحی ماشین مورد نیاز استفاده شود. همچنین با استفاده از روابط هندسی و قانون حجم ثابت مقدار ضخامت نهایی و طول اولیه لوله محاسبه گردید. مقادیر حاصله از حل تحلیلی ضخامت نهایی و طول اولیه لوله با مقادیر آزمایش تجربی مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است که خطایی کمتر از0. 5 درصد برای ضخامت نهایی و 5. 5 درصد برای پیش بینی طول اولیه لوله به دست آمده است. ضخامت نهایی در حالت تبدیل لوله به مخروط رابطه کسینوسی با زاویه مخروط دارد، لذا نسبت به تبدیل ورق به مخروط، ضخامت نهایی بیشتری را نتیجه می دهد.

در این مقاله جداسازی ذرات پودر سیاه از جریان هوا با استفاده از یک جداساز چندکاناله مارپیچی به صورت آزمایشگاهی مطالعه شده است و با استفاده از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، راندمان و افت فشار دستگاه در شرایط عملیاتی مختلف مورد بررسی قرارگرفته است. ذرات پودر سیاه از نمونه پودرهای ایستگاه تقویت فشار ساوه تهیه شده است که میانگین اندازه ذرات آن پس از انجام آزمون DLS و پردازش تصاویر SEM، μ m 0. 327 مشخص گردید. شبیهسازی CFD جداساز چندکاناله مارپیچی برای جریان هوا پودرسیاه با نرمافزار فلوئنت انجام شده است. برای شبیهسازی اغتشاشات، از مدل اغتشاشی RNG k-ε که هم از لحاظ دقت و هم از لحاظ سرعت مناسب است، استفاده شده است. اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و شبیهسازی برای بازده و پارامتر افت فشار به ترتیب 16 درصد و 7. 15 درصد مشخص گردید. برای بررسی تاثیر شرایط عملیاتی، سیستم در دبیهای حجمی ورودی و کسرهای جرمی جامد ورودی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و نتایج نشان داد که این سیستم برای جداسازی ذرات پودر سیاه مذکور، راندمانی بالای 80 درصد دارد و با افزایش دبی حجمی ورودی به میزان 40 درصد، راندمان جداسازی دستگاه به میزان 10 درصد افزایش مییابد. در صورتی که با افزایش 5 برابری کسر جرمی مواد جامد راندمان تنها 3 درصد افزایش دارد. همچنین، با افزایش دبی حجمی هوای ورودی از 80 به 140 متر مکعب بر ساعت، افت فشار جداساز حدود 50 درصد افزایش داشته است.

یکی از مهمترین محدودیتهای بهره وری در تولید، ارتعاشات ماشینکاری است. این ارتعاشات منجر به افزایش هزینه های ماشینکاری، کاهش دقت قطعات و کاهش عمر ابزار برشی می گردد. موثرترین راه حل برای افزایش پایداری فرآیند برش و حذف ارتعاشات، افزایش صلبیت دینامیکی سازه می باشد. شیوه های مختلفی برای افزایش صلبیت دینامیکی سازه ها با استفاده از روش های کنترل ارتعاشات غیرفعال و فعال ارائه شده است. اگرچه روش های غیرفعال کنترل ارتعاشات همیشه پایدار هستند ولی دارای عملکرد محدودی می باشند. روش های فعال کنترل ارتعاشات این قابلیت را دارا می باشند که ارتعاشات را به نحو مطلوبی در شرایط مختلف میرا کنند. هدف این پژوهش افزایش صلبیت دینامیکی یک ابزار داخل تراش در مقیاس صنعتی با استفاده از میرایی فعال می باشد. فرآیند برش عمدتا در معرض تغییرات پارامترها و اغتشاشات ناشناخته خارجی است، بنابراین طراحی یک سیستم کنترل ارتعاش فعال برای فرآیند برش یک مشکل چالش برانگیز است. در این پژوهش روش کنترلی بر اساس مفهوم مشاهده گر حالت گسترش یافته برای غلبه بر این عدم قطعیتها ارائه شده است. این استراتژی در سیستم کنترل ارتعاشات ابزار داخل تراش بکار گرفته شده است. همچنین الگوریتم پسخور مستقیم سرعت نیز در کنترل حلقه بسته ارتعاشات پیاده سازی شده است. نتایج آزمون های کنترل ضربه نشان می دهد که الگوریتم های کنترلی در کاهش ارتعاشات و افزایش صلبیت دینامیکی سازه دارای عملکرد خوبی می باشند. نتایج آزمون ضربه ولتاژی نیز نشان می دهد کنترلر ADRC نسبت به کنترلر پسخور مستقیم سرعت از تلاش کنترلی کمتری برخوردار است.

آسیب در برابر ضربه، یکی از مهم ترین انواع آسیب ها در سازه های هوایی است که می تواند به دلایل مختلفی به وجود آید. از آن جمله می توان به ضربه های سرعت پایین مانند سقوط ابزار حین تعمیر و نگه داری اشاره نمود. با ترکیب آلیاژهای آلومینیوم با کامپوزیت ها سازه هایی به دست می آیند که ضمن داشتن وزن سبک تر، نسبت به آلیاژ یک پارچه آلومینیوم، مقاومت در برابر آتش و خواص خستگی بهتری دارند. این سازه ها که چندلایه های فلز – الیاف نامیده می شوند، به عنوان جایگزین مناسب برای آلومینیوم یک پارچه در سازه های هوافضا مطرح شده اند. در این پژوهش مقاومت در برابر ضربه سرعت پایین شارپی در چندلایه فلز – الیاف شیشه (گلار)، که توسط نانولوله های کربنی با درصدهای مختلف 0. 1، 0. 2، 0. 3 و 0. 5 تقویت شده اند، مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، از روش آندایز برای آماده سازی سطح آلومینیوم استفاده شده است. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که با اضافه کردن نانولوله های کربنی چنددیواره به گلارها، جذب انرژی ضربه شارپی افزایش می یابد. بررسی ها نشان داد که بیشترین تقویت به ازای 0. 3 درصد نانولوله کربنی و به میزان 14. 36 درصد اتفاق می افتد. همچنین مقادیر مختلف نانولوله کربنی سبب ایجاد مدهای شکست متفاوت در سازه می-شود.

آلیاژهای آلومینیوم به دلیل ویژگی نسبت استحکام به چگالی بالا در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. این آلیاژها در دمای محیط قابلیت شکل پذیری مناسبی ندارند و لذا در دماهای بالا شکل دهی آنها انجام می شود. از روش های شکل دهی گرم که برای آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود می توان به کشش عمیق گرم و شکل دهی داغ با گاز اشاره نمود. این دو روش هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. در این پژوهش یک فرآیند شکل دهی ترکیبی شامل کشش عمیق گرم و شکل دهی داغ با گاز1 مورد استفاده قرار گرفته است. در این فرآیند در مرحله اول با استفاده از کشش عمیق گرم پیش فرم ایجاد شده و در مرحله دوم به کمک شکل دهی داغ با گاز قطعه نهایی تولید می شود. هدف از این پژوهش، بهینه سازی سطوح پارامترهای اصلی فرآیند برای شکل دهی قطعات مکعبی از جنس ورق آلیاژ آلومینیوم 5083 می باشد. این پارامترها شامل دما و نیروی ورقگیر در مرحله کشش عمیق و دما و فشار گاز اعمالی در مرحله شکل دهی با گاز می باشند. بهترین سطوح پارامترهای فرآیند، با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی انتخاب گردید. نتایج نشان می دهد که در دمای 350 درجه سانتی گراد و نیروی ورقگیر 1000 نیوتن برای کشش عمیق و همچنین دمای 485 درجه سانتی گراد و فشار 0. 6 مگاپاسکال برای مرحله شکل دهی با گاز می توان به کمترین میزان نازک شدگی در قطعه دست پیدا کرد. در این شرایط حداکثر نازک شدگی 22 درصد بدست آمده است.

ماشین آلات دوار ازجمله سیستم های مکانیکی هستند که در صنعت کاربرد زیادی دارند. نحوه اتصال محورها، کنترل ارتعاشات و پایدارسازی در این سیستم ها پیوسته حائز اهمیت بوده است. در این پژوهش، کنترل مقاوم یک سیستم محور که دارای نوسانات پیچشی است مد نظر است. این سیستم شامل سه محور الاستیک است که با یکدیگر هم راستا نیستند. محورهای ناهم راستا به وسیله چهارشاخ های کاردان متصل می شوند. در اینجا، معادلات حاکم بر ارتعاشات پیچشی سیستم های کاردان سه محوره که رفتار غیر خطی دارد استخراج شده است. سپس باتوجه به عدم قطعیت های سیستم، از روش کنترل مقاوم استفاده شده و سه کنترل کننده به روش های بهینه نرم بینهایت (H∞ )، تلفیقی H2/H∞ و پایداری مقاوم سنتز میو، طراحی شده است. طراحی پس از شناسایی پارامترهایی از سیستم که حساسیت زیادی نسبت به عدم قطعیت دارند صورت گرفته است. نتایج پیاده سازی کنترل گرهای طراحی شده در قالب منحنی های پاسخ فرکانسی ارائه شده است. مقایسه و تحلیل نتایج حاصل از سه کنترل گر نشان داد که کنترل کننده های H∞ و سنتز میو، دارای هر دو معیار عمل کرد و پایداری مقاوم می باشند، هرچند استفاده از روش H∞ که نیاز به تعیین توابع وزنی دارد، دشوارتر است. علاوه بر این، کنترل گر کاهش مرتبه یافته سنتز میو می تواند عمل کرد مقاوم سیستم را تضمین کند

جریان حول استوانه در زمینه های مختلف مهندسی نمود دارد. در این مقاله جریان آرام، دو بعدی، تراکم ناپذیر و لزج نانوسیال آب-اکسید مس حول استوانه مدور تحت نوسان زاویه ایی در شرایط ناپایا در اعداد رینولدز 100، 150 و 200 به طور عددی به ازای دامنه های نوسان θ _A=π ⁄ 4، π ⁄ 2، نسبت فرکانس های مختلف نوسانF=0. 5، 1، 2 و کسرهای حجمی نانوذرات در محدوده 0≤ φ ≤ 0. 03 شبیه سازی شده است. معادلات حاکم شامل پیوستگی، مومنتم و انرژی با استفاده از روش حجم محدود در یک شبکه بندی ترکیبی به طور عددی حل شده اند. ضریب هدایت حرارتی و ویسکوزیته دینامیکی موثر نانوسیال به کمک مدل تجربی کورچیونه تخمین زده شده است. اثرات کسر حجمی نانوذرات و پارامترهای نوسان بر ضریب انتقال حرارت متوسط بررسی شد و مشاهده شد که در محدوده قفل شدگی گردابه ها، مقدار ضریب انتقال حرارت به طور قابل ملاحظه ایی افزایش می یابد. هدف اصلی مقاله، تعیین ارجحیت دو مکانیزم افزایشی انتقال حرارت شامل افزودن نانوذرات به سیال پایه و اعمال نوسان بر استوانه است. ارزیابی این دو مکانیزم حاکی از اینست که استفاده از نانوسیال در مقایسه با اعمال نوسان زاویه ایی به استوانه، سبب افزایش بیشتر نرخ انتقال حرارت می شود. نتایج نشان می دهد که مقدار افزایش ضریب انتقال حرارت در اثر اعمال نوسان زاویه ایی در θ _A=π ⁄ 4 و F=1 نسبت به استوانه ساکن در جریان سیال آب بین 4. 25 تا 15. 83 درصد، مقدار افزایش ضریب انتقال حرارت در اثر افزودن نانوذرات اکسید مس در φ =0. 03 به سیال پایه در استوانه ساکن، بین 20. 49 تا 31. 26 درصد و مقدار افزایش ضریب انتقال حرارت در اثر ترکیب دو مکانیسم بین 70. 76 تا 113. 56 درصد است.

در این مطالعه به بررسی ناپایداری انگشتی در جابجایی سیال نیوتنی توسط سیال ویسکوالاستیک به کمک روش طیفی و تبدیلات هارتلی در محیط ناهمگن پرداخته شده است. از مدل وایت-متزنر به عنوان معادله ساختاری استفاده شده است. این مدل به خوبی قادر به ارائه رفتار باریک شوندگی و الاستیک سیال ویسکوالاستیک می باشد. ناهمگنی محیط به دو صورت مختلف در نظر گرفته شده است. در حالت اول نفوذپذیری در مقطع عرضی به صورت نمایی کاهش می یابد. این حالت، ناهمگنی کاهشی نامیده شده است. در حالت دوم نفوذپذیری محیط ابتدا روند افزایشی خواهد داشت و در میانه مقطع عرضی به حداکثر مقدار خود می رسد و سپس کاهش می یابد. این نوع ناهمگنی، ناهمگنی سهموی نامیده شده است. نتایج شامل کانتورهای غلظت، منحنی های طول اختلاط و بازده جاروبی خواهد بود. می توان ملاحظه نمود که در حالت اول درجه ناهمگنی تاثیر چندانی روی ساختار انگشتی ها نخواهد داشت. با این حال افزایش این پارامتر موجب کاهش طول اختلاط و افزایش بازده جاروبی خواهد شد. در حالیکه با تغییر درجه ناهمگنی در حالت دوم، ساختار انگشتی ها به شدت تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. همچنین در این حالت افزایش درجه ناهمگنی، افزایش طول اختلاط و کاهش بازده جاروبی را به دنبال دارد. همچنین در هر دو حالت، خاصیت باریک شوندگی سیال ویسکوالاستیک موجب ناپایدارتر شدن جریان خواهد شد. هرچند به نظر می رسد این تاثیر در محیط با ناهمگنی سهموی کمتر است.

با توجه به کاربرد وسیع ورق ها، مخصوصا ورق های دایروی در صنعت و همچنین بهره گیری گسترده از تکنولوژی نانو جهت پشت سر گذاشتن مرزها و محدودیت های هریک از شاخه های علوم فنی و مهندسی، به ویژه علم مکانیک، علم مواد و… ، اهمیت مبحث ارتعاشات (و کمانش) ناشی از اختلاف دما و یا بارهای حرارتی، در این مقاله، توسعه داده شده و تدوین روابط مربوط به ارتعاشات نانو ورق های دایروی گرافنی تک لایه، در محیط حرارتی مورد مطالعه، بحث و بررسی قرار گرفته است. روابط تاثیرات اختلاف دما بر روی ارتعاشات آزاد ورق گرافنی دایروی تک لایه با در نظر گرفتن یک تخلخل که به صورت دایروی فرض شده و می تواند اندازه و محل دلخواه داشته باشد، از طریق بهره گیری از تئوری غیر موضعی (غیرمتمرکز یا غیر محلی) ارینگن، پرداخته شده است. جهت حل معادلات به صورت تحلیلی، روش جداسازی متغیرها، ترکیب تئوری انتقالی توابع بسل، بکار گرفته شده است. نتایج حاصل از اعمال تغییراتی در انواع پارامترهای هندسی و فیزیکی و شرایط تکیه گاهی و مرزی مختلف بر روی فرکانس طبیعی ورق تک لایه گرافنی دایروی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در مواردی هم پدیده کمانش حرارتی نیز مشاهده شده است.

مشاهدات تجربی نشان داده اند که رفتار مکانیکی مواد در مقیاس میکرو و نانو به واسطه تاثیر مشخصه های ابعادی، وابسته به اندازه می باشد. از آنجا که تئوری های کلاسیک مکانیک محیط پیوسته امکان در نظر گرفتن اثرات وابسته به اندازه را ندارند، استفاده از تئوری های غیر کلاسیک به منظور تحلیل رفتارهای مکانیکی میکرو و نانو سازه ها مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، فرمول بندی المان محدود به منظور بررسی خمش میکرو ورق های مربعی با سوراخ دایروی تحت بار گسترده یکنواخت بر اساس تئوری الاستیسیته سه بعدی گرادیان کرنش ارائه می شود. بدین منظور المان شش وجهی هشت گرهی پیوسته مرتبه یک معرفی می شود که در آن علاوه بر مقادیر مولفه های میدان جابجایی، مشتقات مراتب بالاتر آنها نیز به عنوان مقادیر گره ای در نظر گرفته شده اند. در ابتدا روابط حاکم بر اساس تئوری گرادیان کرنش و مدل الاستیسیته سه بعدی ارائه شده و سپس با توجه به المان معرفی شده، فرمول بندی المان محدود بیان می گردد. لازم به ذکر است با در نظر گرفتن مقدیر خاص برای ضرایب تئوری گرادیان کرنش، می توان نتایج مربوط به تئوری های گرادیان کرنش اصلاح شده و تنش کوپل اصلاح شده را به دست آورد. به منظور نشان دادن کارایی المان معرفی شده، در ابتدا همگرایی و دقت نتایج مورد بررسی قرار گرفته و سپس تاثیر پارامترهای هندسی بر تحلیل خمش میکرو ورق سوراخ دار مورد ارزیابی قرار می-گیرد.

در این مقاله کنترل کننده ی پیش بین مقید با استفاده از توابع لاگر برای کنترل سمت و عمق یک شناور زیرسطحی هوشمند در حضور اغتشاشات طراحی شده است. شناور زیرسطحی هوشمند به دلیل دینامیک غیرخطی کوپل شده، نامعینی های پارامتری و اغتشاشات خارجی ناشی از محیط زیر آب دارای پیچیدگی زیادی است. علاوه بر این شناور زیرسطحی در نظرگرفته شده در این مقاله، دارای قیود موجود بر روی عملگرها می باشد که این محدودیت ها بر پیچیدگی کنترل آن افزوده است. در این تحقیق ابتدا دینامیک غیرخطی شناور زیرسطحی هوشمند مدل سازی می شود و در ادامه طراحی کنترل کننده پیش بین مقید انجام می شود. در طراحی کنترل کننده ی پیش بین مقید از توابع متعامد لاگر به منظور بهینه سازی و کاهش بار محاسباتی در بازه زمانی استفاده شده است. از مزایای کنترل کننده ی طراحی شده می توان به برخط و بهینه بودن، دقت بالا، قابلیت پیاده سازی، برخورد هدف مند با قیود و همچنین دارا بودن خواص مقاوم در برابر اغتشاشات اشاره کرد. به منظور نشان دادن کارایی روش، کنترل کننده ی پیشنهادی بر روی شناور زیرسطحی مورد نظر شبیه سازی شده و مقایسه ای بین زمان محاسبات کنترل کننده با استفاده از توابع لاگر و بدون استفاده از آن صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی، کارایی و موثر بودن کنترل کننده ارائه شده را به خوبی نشان می دهد.

استفاده از پوشش ها در صنایع مختلفی، به منظور بهبود خواص سطحی مواد مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مودهای خرابی متداول در این ساختارها، جدایش پوشش از بستر از ریشه ترک های کانالی شکل می باشد. در این مقاله، روش المان گسسته به منظور شبیه سازی فرآیند ایجاد و گسترش خرابی در اثر اختلاف ضرایب انبساط حرارتی بین پوشش و بستر، از ریشه یک ترک کانالی شکل، مورد استفاده قرار گرفت. رفتار پوشش و بستر به صورت ترد الاستیک، به طوری که سفتی بستر بیشتر از پوشش و ضریب انبساط حرارتی پوشش به مراتب بیشتر از بستر است، در نظر گرفته شد. همچنین خواص فصل مشترک به صورت میانگین هندسی از خواص بین پوشش و بستر می باشد. بارگذاری نیز به صورت کاهش دما به کل مجموعه اعمال شد. اثر پارامترهایی نظیر اختلاف ضرایب الاستیک بین پوشش و بستر و همچنین ضخامت پوشش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش اختلاف سفتی بین پوشش و بستر و همچنین کاهش ضخامت پوشش، اختلاف دمای مورد نیاز برای ایجاد جدایش اولیه در فصل مشترک، افزایش پیدا کرد. از دیگر نتایجی که می توان به آن اشاره کرد، تغییر در الگوی گسترش خرابی اولیه ایجاد شده، به ازای تغییر در اختلاف سفتی بین پوشش و بستر بود به طوری که، در پوشش هایی که سفتی به مراتب کم تری نسبت به بستر دارند، گسترش آسیب در داخل پوشش اتفاق افتاد اما برای پوشش های که اختلاف سفتی آن ها با بستر کم تر است، گسترش آسیب تنها در فصل مشترک ادامه پیدا کرد.

مطالعه تغییرات شکل سطح بستر رسوبی ناشی از حرکت جریان آب و ردیابی حرکت ذرات رسوب به علت ماهیت پیچیده خود یکی از مسائل مورد علاقه محققین در علم مکانیک سیالات می باشد. در دهه اخیر، مدل سازی جریان سیال به کمک روش های لاگرانژی از جمله روش هیدرودینامیک ذرات هموار بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه جهت انجام مدل سازی از توسعه کد متن باز اسفیزیکس دوبعدی بهره گرفته می شود و برای مدل سازی رفتار فاز رسوبات از مدل ویسکوپلاستیک μ (I) استفاده می شود که این مدل بر اساس ویژگی های دانه ها از جمله اینرسی و ضریب اصطکاک به دست آمده است. در ابتدا، برای بررسی عملکرد مدل ویسکوپلاستیک به کار گرفته شده در کد برای مساله تک فاز، از مدل آزمایشگاهی فروپاشی ستون دانه ای استفاده می شود که در آن میانگین گیری هارمونیک میان ویسکوزیته ذرات به کار می رود. مقایسه نتایج در این مرحله با مدل آزمایشگاهی بیان گر عملکرد مناسب مدل ویسکوپلاستیک می باشد. در ادامه، با توسعه کد به جریان دو فاز نیوتنی-غیرنیوتنی و اعمال ویسکوزیته هارمونیک برای تعامل ذرات دانه ای و استفاده از معادله اون برای تعامل دو فاز مختلف، مساله شکست سد بر روی بستر متحرک مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاکی از آن است که مدل به کار گرفته شده در این تحقیق دقت قابل قبولی در مقایسه با مدل آزمایشگاهی دارد و می تواند برای شبیه سازی سیستم های دوفازی آب-رسوب به کار گرفته شود.

در این پژوهش به بررسی دو بعدی ایرفویل SD7037 در حرکت دینامیکی ودرحضور شرط مرزی لغزشی بصورت عددی پرداخته شده است. حرکت دینامیکی ایرفویل، حرکتی هارمونیک بوده است؛ بطوریکه فرکانس نوسانات ودامنه ی آن ها به حدی بوده که ایرفویل متحمل پدیده ی استال دینامیکی شده است. استال دینامیکی هنگامی ایجاد می شود که حرکت غیریکنواخت ایرفویل، سبب ایجاد گردابه های استال دینامیکی شود. این گردابه ها که گردابه ی لبه ی جلویی وگردابه ی لبه ی پشتی هستند، بارهای آیرودینامیکی را بشدت افزایش می دهند. تحلیل این پدیده هنگامی چالش برانگیز است که شرط مرزی لغزشی بر دیواره ایرفویل حاکم باشد. این شرط مرزی خاص، عموما مشخصه ی سطوح فوق آبگریز است. سطوح فوق آبگریز می توانند بطور بالقوه از یخ زدگی پره جلوگیری کنند. مشخصه ی بارز این سطوح، وجود سرعت لغزشی بر دیواره است. سرعت لغزشی قطعا در تحلیل آیرودینامیک مساله تاثیر دارد که هدف اصلی این مقاله است. برای نیل به این هدف، ایرفویل دوبعدی در عدد رینولدز Re≈ 4×? 10? ^4 با ابزار دینامیک سیالات محاسباتی وبا استفاده از مدل توربولانسی Transition-SST تحلیل شده است. نتایج حاکی از آن بودند که نه تنها شرط مرزی لغزشی بر بارهای آیرودینامیکی اثر قابل توجه داشته است، بلکه رژیم های استال دینامیکی را نیز دستخوش تغییر کرده است. بطوریکه در طول های لغزشی بالاتر 100 میکرومتر، مقدار بیشینه ی ضریب برآ را به میزان 16% کاهش داده است.

مدیریت گرمای اتلافی در صنایع سنگین بهره وری در این حوزه را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. سیکل رنکین آلی به عنوان یک تکنولوژی مناسب جهت بازیافت حرارت اتلافی و تولید الکتریسیته برای منابع گرمایی با دماهای متوسط و پایین معرفی شده است. عملکرد سیکل رنکین آلی همانند سیکل رنکین معمولی می باشد با این تفاوت که از سیال ارگانیک با دمای جوش کم جهت بازیابی از منابع دارای دمای پایین تر استفاده می شود. در این مقاله سیکل پایه رنکین آلی (BORC) و دو سیکل رنکین آلی با زیرکش (DRORC، SRORC)، برای 5 سیال مختلف مورد تحلیل انرژی و اکسرژی قرار گرفته و در ادامه تحلیل ترمواکونومیکی و بهینه سازی سیکل های اشاره شده توسط الگوریتم ژنتیک برای منبع گرمایی با شرایط ثابت انجام گرفته است. نتایج نشان می دهد از بین سیال های موجود، R113بهترین عملکرد را دارا می باشد. مقدار فشار و دمای بهینه ورودی توربین، در مقایسه با حالتی که تنها بازده اکسرژی در نظر گرفته می شود کاهش می یابد. با تغییر سیکل ساده به سیکل دارای یک زیرکش در حدود12. 5% و از سیکل ساده به سیکل دارای دو زیرکش حدود 18. 75% تغییر در مقدار هزینه مخصوص تولید توان مشاهده می شود. با افزایش درجه فوق گرم ورودی توربین نیز مقدار هزینه مخصوص تولید توان افزایش و بازده اکسرژی سیستم کاهش می یابند.

مدل اجزا محدود دقیق یک ابزار کارآمد در تحلیل های ارتعاشی است. در استفاده از مدلهای اجزا محدود دینامیک سازه توجه به این نکته ضروری است که مدل باید بتواند به صورت دقیق مقادیر دلخواه مانند فرکانس های طبیعی را پیش بینی کند. برخلاف تحلیل های استاتیکی بیش تخمین نمودن مقادیر و استفاده از ضرایب اطمینان در مقادیر پیش بینی شده، در دینامیک سازه، محلی از اعراب نخواهد داشت؛ بدین معنا که در تحلیل های ارتعاشی می بایست مقدار دقیق مشخصه های سازه، مانند فرکانس طبیعی، استخراج گردد. با توجه به این مطلب، بنا کردن مدل قابل اطمینان در دینامیک سازه همواره محل بسیاری از پژوهش ها تحلیل های ارتعاشی بوده است. در پژوهش حاضر تلاش می گردد تا با استفاده از نتایج تجربی، مدل اجزا محدود قابل اطمینانی برای یک ردیف از یک نمونه از توربین رولزرویس، استخراج گردد. در این مسیر خواص جنس دیسک و اتصال بین دیسک و پره با استفاده از نتایج تجربی اصلاح و به روزرسانی شده است. همچنین تلاش شده است تا روشی جدید پیشنهاد شود تا اتصال دیسک و پره مدلسازی و به روزرسانی شود. در نهایت مدل اجزا محدود اصلاح شده را می توان جهت تحلیلهای بعدی سازه، مانند استخراج دیاگرام کمپل آن به کار برد.

موضوع ایمنی در مقابل آتش در تونل ها امری بسیار حیاتی است چراکه بسته بودن محیط تونل عواقب ناشی از تصادفات و سوانح را به طور چشمگیری افزایش می دهد. بنابراین لازم است که هنگام بروز آتش سوزی با انجام اقدامات مناسب توسعه آتش سوزی و گسترش دود در تونل کنترل گردد. سیستم تهویه به منظور کنترل دود و سیستم اطفاء برای جلوگیری از رشد و توسعه آتش در تونل استفاده می شود. در این تحقیق با استفاده از کد متن باز شبیه ساز دینامیک آتش (FDS)، آتش سوزی داخل تونل همراه با عملکرد سیستم های تهویه و اطفاء شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که افزایش نرخ جریان آب باعث افزایش ظرفیت خنک سازی سیستم اطفاء می شود، همچنین با افزایش نرخ جریان آب از 320 به 1280 لیتر بر دقیقه تضعیف شار تشعشعی رسیده به پایین دست آتش از 40% به بیش از 75% افزایش می یابد. با فعال سازی سیستم اطفاء با قطر میانگین 100 و 1000 میکرومتر، اختلاف دما با محیط به ترتیب حدود 70% و 34% کاهش می یابد. در مورد ناحیه پایین دست با کاهش اندازه قطر قطره از 1000 تا 100 میکرومتر تضعیف تشعشعی از 58% تا 93% افزایش می یابد. جریان هوا منجر به انتقال قطرات به پایین دست آتش می شود و افزایش نرخ جریان هوا باعث کاهش تضعیف تشعشعی این سیستم در مورد ناحیه بالادست آتش می گردد. موقعیت آبپاش های فعال شده نسبت به منبع آتش نیز بر توانایی خنک سازی و تضعیف تشعشعی سیستم اثر می گذارد. سیستم اطفاء با کاهش دمای دود، سیستم تهویه را قادر می سازد تا با سرعتی کمتر از سرعت تهویه بحرانی از تشکیل لایه برگشتی دود جلوگیری کند.

به علت توسعه استفاده از ورق های ترکیبی در صنعت حمل ونقل، درک رفتار شکل پذیری آن ها برای تولید محصولاتی باکیفیت بالا در فرآیندهای شکل دهی به ویژه کشش عمیق، اهمیت بالایی پیداکرده است. با توجه به استحکام متفاوت مواد پایه و وجود منطقه جوش، شکل پذیری ورق های ترکیبی غالبا کمتر از فلزات پایه است. مقایسه جابه جایی خط جوش و عمق کشش ورق های ترکیبی تولید شده با دو روش جوشکاری لیزر و جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، از جمله اهداف این پژوهش می باشد. به علت ایجاد منطقه محدودتر متاثر از حرارت و سوراخ کلیدی مناسب، جوشکاری لیزر نسبت به سایر روش های جوشکاری برای تولید این ورق ها در اولویت است. پارامترهای فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به دلیل تاثیر زیاد بر تغییرات پیچیده ناحیه پلاستیک و متاثر شدن الگوی سیلان ماده و توزیع دما در ورق های ترکیبی، بسیار با اهمیت می باشند. در این مقاله، با طراحی آزمایش های تجربی، تاثیر نیروی ورق گیر و سرعت خطی جوشکاری بر عمق کشش و جابه جایی خط جوش ورق های ترکیبی بررسی شده است. همچنین سختی ناحیه جوش حاصل از این فرآیندها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش سرعت خطی جوشکاری لیزر، میزان عمق کشش و جابه جایی خط جوش افزایش یافته است. با افزایش سرعت خطی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نیز میزان جابجایی خط جوش و عمق کشش افزایش یافته است. همچنین سختی ناحیه جوش لیزر بیشتر از سختی ناحیه مربوط به جوش اصطکاکی می باشد.

در مقاله حاضر، مدلی معادل با ابعاد متفاوت و همچنین با ابعاد و ماد ه متفاوت در مقایسه با جسم اصلی برای سازه های حساس به نرخ کرنش تحت ضربه نرخ بالا با استفاده از روش بدیع تشابه محدود ارائه شده است. روش تشابه محدود این امکان را فراهم می سازد که آزمایش روی مدل انجام گیرد. در این روش با استفاده از اصول موضوعی (قانون بقای جرم، قانون بقای مومنتوم، قانون بقای انرژی و قانون بقای آنتروپی) که همواره برای هر سیستمی صادق است، مشخصات مدل تعیین می شود و تعمیم نتایج مدل به جسم اصلی امکان پذیر می گردد. روابط برای هر دو مورد اسکیلینگ ابعادی و اسکیلینگ همزمان ابعادی/ماده ای سازه های حساس به نرخ کرنش ارائه گردیده است. به منظور بررسی کارآیی روابط ارائه شده، نتایج عددی برای ورق های دایروی تحت ضربه تعیین شده اند. لازم به ذکر است که نتایج عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود ال اس-داینا به دست آورده شده اند که در طی آن، اثرات نرخ کرنش با استفاده از روابط ساختاری کوپر-سیموندز و جانسون-کوک در نظر گرفته شده است. نتایج حاکی از آن است که ورق اسکیل شده با ابعاد ده برابر کوچکتر و همچنین ساخته شده از ماده متفاوت نسبت به ورق اصلی، پاسخ های ورق اصلی را با دقت بسیار مطلوبی پیش بینی می نماید.

در این مطالعه در ابتدا به بیان و معرفی کامل روش بدون شبکه محلی پترو-گلرکین بر پایه تابع شعاعی پرداخته می شود. در این راستا با استخراج معادلات جریان سیال در کانال شیبدار با جریان یکنواخت سعی شده است با استفاده از مبانی ریاضی روش بدون شبکه، معادله ی لاپلاس جریان رابطه سازی شود. عدم نیاز به هیچگونه شبکه ی پیش ضمینه، تطابق مناسب با شرایط مرزی و دقت بالا از ویژگی های این روش می باشد. در ادامه به منظور صحت سنجی، یک مثال عددی که دارای پاسخ تحلیلی می باشد، به کمک این روش حل و با پاسخ های دقیق مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد روش باقی مانده وزنی به عنوان یک روش کارآمد و دقیق برای دست یابی به پاسخ های تقریبی معادله های دیفرانسیل در روش های بدون شبکه بندی مورد توجه قرار می گیرد. در نهایت در مساله ی جریان در کانال، با استفاده از تابع شکل شعاعی که در محیط متلب پیاده شده است، مقدار سرعت بین گره ها در کانال شیب دار با جریان یکنواخت تقریب زده می شود. مثالی عددی با استفاده از این روش مورد بررسی قرار گرفته، با نتایج حاصل از روش ایزوژئومتریک و روش تحلیلی مقایسه شده و به تعیین کانتورهای سرعت پرداخته شده است. نتایج در سطح مطلوب با نتایج ناشی از حل تحلیل منطبق است. نتایج حاصل نشان-دهنده ی دقت بالای روش بدون شبکه محلی پترو-گلرکین بر پایه تابع شعاعی در مدلسازی مساله جریان آب داخل کانال شیب دار است.