علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال:1392 | دوره:24 | شماره:2 (پیاپی 8) |تعداد مقالات:8

سوراخ کاری فرآیند اصلی برای مونتاژ کردن سازه های کامپوزیتی به ویژه در صنایع هوافضا و خودروسازی می باشد. یکی از مهم ترین عیوبی که حین سوراخ کاری کامپوزیت ها اتفاق می افتد، جدایش لایه ای است. در این مقاله اثر پارامترهای سوراخ کاری شامل نرخ پیش روی، سرعت برشی و زاویه رأس مته بر نیروی محوری و فاکتور جدایش لایه ای با استفاده از روش طراحی آزمایش عاملی کامل بررسی می شود. با توجه به نتایج، نرخ پیش روی و به دنبال آن زاویه رأس مهم ترین عوامل تاثیرگذار بر نیروی محوری می باشند. هم چنین نمودار احتمال نرمال برای برآورد اثرات پارامترهای مختلف بر فاکتور جدایش لایه ای استفاده گردید. مطابق نتایج تنها اثر معنادار، نرخ پیش روی است. روش آکوستیک امیشن به همراه روش تحلیل سیگنال موجک برای پایش فرآیند سوراخ کاری و تفکیک حوزه فرکانسی مکانیزم های مختلف برش به کار گرفته شده است. پس از تحلیل سیگنال های آکوستیک امیشن در حوزه زمان-فرکانس (موجک)، المان 2 (EPC2) با محدوده فرکانسی 125-62.5 کیلوهرتز به ترک خوردن ماتریس و المان 5 (EPC5) با محدوده فرکانسی 312.5-250 کیلوهرتز و میانگین درصد انرژی %32 به برش الیاف نسبت داده شد.

در توربین های محوری که در نسبت فشارهای بالا کار می کنند، می توان با استفاده از پره های فراصوت کار ویژه بالا به دست آورد. در این توربین ها دبی جرمی سیال کاری کم می باشد و ارتفاع پره ها کوچک است. جریان در گذرگاه هایی با ارتفاع کوچک، به دلیل تشکیل گردابه های نعل اسبی یا انتهای دیواره، دچار انسداد می شود. استفاده از روش پذیرش جزئی امکان استفاده از پره های بلندتر را فراهم و از این نوع اتلافات جلوگیری می کند. اما پذیرش جزئی خود موجب بروز اتلافات دیگری است که از پارامترهای متعدد، از جمله پارامترهای هندسی نازل های ورودی توربین پیروی می کند. نازل ها در حکم استاتور می باشند و به صورت هم گرا- واگرا هستند. پارامترهای هندسی تاثیر خود را در توزیع جریان در فضای محوری خروجی نازل- ورودی روتور نشان می دهند. علاوه برآن، تغییر این پارامترها، حتی به صورت جزئی، موجب تغییر درجه پذیرش جزئی می گردد. مطالعات نشان می دهد، راندمان توربین به شدت به درجه پذیرش جزئی وابسته است. در این مقاله، با انجام آزمایش های تجربی و تحلیل های یک بعدی و سه بعدی، الگوی جریان و پارامترهای موثر بر آن در فضای محوری بررسی و ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که تغییرات اندک پارامترها تاثیر قابل توجهی بر توزیع جریان و عملکرد توربین دارد.

در این مقاله، ارتعاشات اجباری میز هگزاپاد مورد مطالعه تحلیلی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن نیروی خارجی اعمال شده روی سکوی متحرک میز هگزاپاد به صورت یک نیروی سینوسی متغیر با زمان، ارتعاشات اجباری سکو مورد بررسی قرار گرفته است. فرکانس های تشدید و میزان تغییر مکان های سکو نیز در جهات مختلف حرکتی محاسبه شده اند. صحت نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با شبیه سازی به روش اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر این، با مدل سازی نیروهای هارمونیک حاصل از عملیات فرزکاری، ارتعاش اجباری مکانیزم تحت نیروهای خشنکاری و پرداختکاری در روش های فرزکاری مخالف و موافق مورد مطالعه قرار گرفته و دامنه و فرکانس های تشدید حاصل از این نیروها نیز محاسبه شده اند. با شناخت فرکانس های تشدید و دامنه نوسانات میز، موقعیت های مختلفی که قرارگیری میز در آن ها موجب بروز ناپایداری دینامیکی سیستم می شود مورد بررسی قرار گرفته اند.

در این مقاله، به بررسی انتقال حرارت جابه جایی آزاد از یک صفحه گرم عمودی در یک ماده متخلخل پرداخته شده است. برای بیان معادلات انرژی در فازهای سیال و جامد از مدل عدم تعادل حرارتی استفاده شده است. مساله برای حالتی که در فاز سیال منبع تولید حرارت وجود دارد، مورد تحلیل قرار گرفته است. ضمنا نتایج در حالت عدم تولید گرمای داخلی در فاز سیال، بررسی و تحلیل شده است. معادلات حاکم بر مساله از روش تشابهی استخراج شده و با روش عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. استخراج معادلات تشابهی در حالت عدم تعادل حرارتی بین فازها، و با در نظر گرفتن منبع تولید حرارتی داخلی، در این مقاله ارائه و بررسی شده است. توزیع سرعت و دما بر روی صفحه، به ازای مقادیر مختلف پارامترهای موجود در مساله، ترسیم شده و به بررسی عدد ناسلت محلی، برای فاز سیال و جامد پرداخته شده است. اثرات مکش و دهش بر روی ضخامت لایه مرزی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از حل تشابهی، با نتایج منتشر شده در حالت تعادل حرارتی بین فازها مقایسه شده است.

شعله های جریان مخالف نفوذی آرام اطلاعات مفیدی را درباره ویژگی های اساسی احتراق غیرپیش آمیخته فراهم می کنند. مطالعات زیادی روی شعله های نفوذی جریان مخالف H2/O2 انجام شده است. اکثر مطالعات قبلی شامل سیستم های رقیق نشده یا هیدروژن رقیق شده با CO2 یا N2 در مقابل جریان اکسیدکننده است که در شرایط مختلف از قبیل نرخ های کرنش، فشارها و دماهای ورودی بررسی شده است. هدف اصلی در این تحقیق بررسی حدود خاموشی شعله و چگونگی تغییر دما در برابر نرخ کرنش است. اثر گازهای Ar وHe نیز به عنوان رقیق کننده بر احتراق H2/O2 و حدود خاموشی آن بررسی شده است. برای شبیه سازی از کد عددی OPPDIF از نرم افزار CHEMKIN استفاده شده است. انطباق خوب نتایج عددی کار حاضر با نتایج سایر محققان، دقت بالای حل عددی را نشان می دهد. افزایش درصد رقیق کننده کاهش ماکزیمم دما و ماکزیمم کسر مولی رادیکال های فعال H و OH را منجر می شود. کاهش تولید رادیکال H باعث می شود که سوخت کم تر تحت تاثیر این گونه قرار گرفته و در نتیجه در سمت اکسیدکننده بیش تر نفوذ کند. افزایش درصد رقیق کننده باعث کاهش هر دو حد بالا و پایین خاموشی در احتراق هیدروژن می شود و حدود اشتعال پذیری باریک تر می گردد. اما افزایش دمای جریان های ورودی و فشار محیط، حدود اشتعال پذیری را گسترده تر می کند.

در این پژوهش، جریان گذرای سیال ویسکوالاستیک در اطراف یک سیلندر دایروی مورد بررسی قرار می گیرد. روش عددی در نظر گرفته شده، روش حجم محدود از مرتبه دو است. برای بررسی جریان سیال ویسکوالاستیک حول سیلندر، از مدل گزیکس به عنوان معادله ساختاری سیال ویسکوالاستیک بهره گرفته شده است. این مدل غیرخطی از توانایی برجسته ای در توصیف ویسکوزیته در ناحیه توانی و هم چنین اثر اختلاف تنش های نرمال برخوردار است. در این تحقیق، اثرات خاصیت الاستیک سیال ویسکوالاستیک بر فرکانس جریان و طول ناحیه جریان برگشتی ایجاد شده در پشت سیلندر قبل از رسیدن به رینولدز بحرانی، در قالب عدد بی بعد وایزنبرگ و هم چنین اثر ازدیاد عدد رینولدز بر الگوی جریان سیال ویسکوالاستیک مورد بررسی قرار خواهد گرفت. هم چنین با بررسی توزیع فشار حول سیلندر در سیال ویسکوالاستیک و مقایسه آن با جریان سیال نیوتنی، پدیده کاهش پسا در این گونه از سیالات مورد مطالعه قرار می گیرد. شایان ذکر است که نتایج حاصل از حل عددی سیال نیوتنی، با تحقیقات آزمایشگاهی و عددی پیشین مطابقت کامل دارد.

در این پژوهش الگوریتم تکاملی بهینه سازی جستجوی هارمونی برای اولین بار، به منظور حل مساله بهینه سازی شکل های آیرودینامیکی توسعه داده شده است. شکل آیرودینامیکی مورد بررسی، ایرفویل بوده و روش پارسس برای معرفی هندسه آن استفاده شده است. مساله، مینیمم سازی تابع هدف آیرودینامیکی به روش طراحی بهینه سازی معکوس و تابع هدف، اختلاف توزیع فشار ایرفویل در حال بررسی و ایرفویل هدف بوده است. معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویر-استوکس به همراه مدل آشفته اسپالارت-آلماراس برای مدل سازی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای افزایش کارایی الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی، اصلاح جامعی بر روی آن انجام شده است. الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی اصلاح شده، با تغییر متغیرهای طراحی هندسه ایرفویل، درصدد رسیدن به متغیرهای طراحی بهینه و متعاقبا حصول به ایرفویل هدف برآمده است. برای این مهم، الگوریتم از ایرفویل NACA0012 شروع و با نزدیک کردن توزیع فشار به توزیع فشار ایرفویل هدف (RAE2822)، ایرفویل هدف را بازسازی کرده است. برای بررسی دقیق تر و اطمینان از صحت و دقت الگوریتم بهینه سازی، این عمل بهینه سازی در جهت عکس نیز انجام شده است. یعنی با شروع از ایرفویل RAE2822، ایرفویل NACA0012 بازسازی گشته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی ابزار کارا و قدرتمندی را برای بهینه سازی شکل های آیرودینامیکی در اختیار می گذارد.

اصلاح خواص مکانیکی کامپوزیت ها براساس نسبت استحکام به وزن در کاربردهای وسیع مورد توجه بوده است. در این کاربردها عقیده بر این است که مقاوم ترین و در عین حال سبک ترین و مقرون به صرفه ترین سازه را داشته باشیم. این سه عامل معمولا در برابر هم عمل می کنند. به همین دلیل، کاربرد الگوریتم های بهینه سازی برای اصلاح خواص مکانیکی مواد کامپوزیت از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. کاربرد الگوریتم بهینه سازی گروه ذارت (PSO) در بهینه سازی صفحات کامپوزیت متقارن متعادل هیبریدی به منظور دست یابی به کم ترین وزن و هزینه توأم با در نظر گرفتن قید فرکانس بیان شده است. در این تحقیق تابع هدف، به عنوان ترکیبی از وزن و هزینه بهینه شده است. وزن و هزینه تابع تعداد و جنس لایه ها می باشند. در حالی که، فرکانس طبیعی علاوه بر عوامل فوق تابعی از زاویه الیاف و لایه چینی نیز هست. نتایج به دست آمده از الگوریتم PSO (شامل لایه چینی های بهینه و تعداد لایه های تقویت شده با الیاف کربن و شیشه) با نتایج الگوریتم های ژنتیک (GA) و کلونی مورچه ها (ACO) مقایسه شد. نتایج، مزیت کامپوزیت هیبریدی را تایید کرد و نشان داد که PSO به نتایجی برابر و حتی در مواردی به نتایجی به تر از الگوریتم های ذکرشده رسیده است. این الگوریتم بسیار مفید و قابل رقابت با سایر الگوریتم های فرا ابتکاری می باشد.