مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1395 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:25

جریان تراکم ناپذیر و غیردائم درحرکت سقوط آزاد اجسام استوانه ای با مقاطع دایروی، مربعی و مستطیلی به صورت عددی شبیه سازی شده است. رژیم جریان دراین شبیه سازی آرام درنظرگرفته شده و از روش برهم نهادن شبکه ها استفاده گردیده است. معادلات حاکم برمساله به دودسته معادلات اندازه حرکت مربوط به سیال ومعادلات دینامیک جسم صلب تقسیم شده اند. نیروهای اعمالی به جسم شامل نیروهای هیدرودینامیکی، نیروی گرانشی و شناوری در نظر گرفته شده اند. معادلات جریان به صورت دوبعدی به روش حجم محدود حل گردیده و شبیه سازی حرکت سقوط آزاد یک جسم استوانه ای با مقاطع مختلف دایره ای، دردوحالت مکان اولیه مرکز کانال وخارج مرکزکانال و نیز مقاطع مربعی و مستطیلی درآرایشهای گوناگون به ارائه نتایج صحت سنجی شده منجرگردیده است. نتایج بدست آمده شامل ضریب درگ برای اعداد مختلف رینولدز در بازه 0.5 تا 50، تغییرات سرعت سقوط مرکز استوانه، تغییرات سرعت زاویه ای و میزان انحراف زاویه ای جسم با نتایج تجربی مقایسه شده است. همچنین سقوط آزاد دو استوانه مستطیلی و مربعی مقایسه وتطابق خوبی با مطالعات قبلی احراز شده است.

در این پژوهش به کمک نرم افزار Ls-Dyna و با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده به شبیه سازی نرم افزاری برخورد پرنده به لبه حمله بال یک هواپیما و بهینه سازی آن پرداخته شده است. به منظور بررسی صحت نتایج مدل سازی، ابتدا برخورد پرنده به یک صفحه مسطح آلومینیومی شبیه سازی شده و مقادیر کرنش ها و تغییر شکل های ایجادشده در صفحه هدف در شبیه سازی نرم افزاری و آزمایش تجربی با هم مقایسه شده است. پس از حصول اطمینان از صحت نتایج، به مدل سازی برخورد پرنده به سازه لبه حمله بال یک هواپیما پرداخته شده است. در مرحله بعد، با در نظر گرفتن مشخصات اجزای سازه بال به عنوان متغیرهای طراحی، سعی شده است تا مقادیر جرم سازه و تغییر شکل پوسته بال در اثر برخورد پرنده که به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند کمینه شود. برای این کار ابتدا با استفاده از روش سطح پاسخ، رابطه بین متغیرهای طراحی و توابع هدف پیش بینی شده و سپس به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه بر پایه جبهه پارتو به کمینه سازی جرم و میزان تغییر شکل سازه بال در اثر برخورد پرنده پرداخته شده است. در نهایت به ازای مقادیر مختلف جرم در نظر گرفته شده برای سازه، ابعاد اجزای سازه بال به گونه ای تعیین شده اند که بال کم ترین آسیب را پس از برخورد متحمل شود.

بازسازی ساختاری از ساختارهای آماری به علت اهمیت در طراحی مواد یک زمینه مورد علاقه زیاد می باشد. یک روش جدید در این مقاله آورده شده است که در این روش از تعداد زیادی المان های حجمی برای بازسازی ساختار کامپوزیت استفاده شده است، که با استفاده از این روش به راحتی میتوان کامپوزیت های نانو لوله ای را با استفاده از روش های آماری بازسازی کرد و نمونه های بازسازی شده به خوبی نمایشگر خواص و ویژگی های کامپوزیت های نانو لوله ای می باشند. در این مقاله از روش مونت کارلو برای بازسازی استفاده شده است. در این مقاله با مشخص کردن و به دست آوردن توابع آماری همبستگی از عکس ها و نمونه های آزمایشگاهی با استفاده از الگوریتمی که ارائه شده است، نمونه هایی که دارای توابع آماری همبستگی مشابهی با نمونه های آزمایشگاهی می باشند بازسازی شده است. به جای استفاده از عکس های مختلف، اطلاعات مربوط به توزیع نانولوله ها در ماتریس، تمامی اطلاعات توزیع نانولوله ها به صورت مختصات ابتدا و انتهای تکه های سیلندری که در نهایت با به هم پیوستن منجر به تشکیل نانو لوله می شود ذخیره می گردد، که با این کار کامپوزیت بازسازی شده برای استفاده در کارهای آینده مورد استفاده قرار می گیرد و به راحتی می توان در کارهایی که نیاز به شبیه سازی و به دست آوردن خواص کامپوزیت های نانو لوله ای می باشد مورد استفاده قرار گیرد.

اتصالات فلنجی در تجهیزات مکانیکی و سازه های هوافضایی به طور گسترده بکار می روند. مطالعه و بررسی رفتار استاتیک و دینامیک این اتصالات همواره با اهمیت است. در این پژوهش، به منظور در نظر گرفتن انعطاف پذیر اتصال، نخست، اتصال فلنجی با تعدادی فنر معادل شده و سپس روندی تحلیلی برای محاسبه سختی معادل این نوع اتصالات ارائه گردیده است. برای این منظور لبه اتصال به صورت تیر یکسر درگیر مدل شده و تغییر شکل آن تحت بارگذاری های مختلف استخراج شده است. در ادامه با استخراج منحنی غیرخطی تغییر شکل اتصال برحسب بار وارده بر آن، میزان سختی اتصال محاسبه گردیده است. مشاهده گردیده است که فنرهای معادل اتصال تحت بارگذاری های مثبت و منفی رفتار متفاوت داشته و سختی معادل آن ها حالت دوخطی دارد. با طراحی و ساخت نمونه اتصال فلنجی تک پیچ، رفتار این اتصال به صورت آزمایشگاهی ارزیابی شده است. برای این منظور اتصال موردنظر تحت بارگذاری های خمشی و طولی قرار گرفته و رفتار تغییر شکل آن استخراج گردیده است. علاوه بر این مدل اجزاء محدود اتصال ایجاد و سپس نتایج تحلیلی ارائه شده در این پژوهش با نتایج آزمایشگاهی، اجزاء محدود و نتایج عددی پژوهش های پیشین مقایسه شده است. در نهایت با استفاده از مدل تحلیلی ارائه شده، اثر تغییر پارامترهایی نظیر پیش بار پیچ و ضخامت فلنج، روی میزان سختی اتصال مورد بررسی قرار گرفته است.

در مقاله حاضر با استفاده از روش تحلیلی به مطالعه رفتار پایداری ستونهای ترک دار مجهز به وصله های پیزوالکتریک پرداخته می شود. جهت قطبیدگی وصله های پیزوالکتریک به گونه ای انتخاب شده اند که باعث ایجاد نیروی محوری در ستون می شوند. ترک با استفاده از فنر پیچشی مدل شده است که دو قسمت سالم ستون را در محل ترک به هم متصل می سازد. پس از اعمال شرایط مرزی و بین مرزی در محل ترک و نواحی انتهایی وصله های پیزوالکتریک، معادله مشخصه حاکم بر رفتار کمانش ستون های ترک دار استخراج گردیده است. تاثیر پارامترهای موثر بر بار کمانش اول و دوم ستون از قبیل پارامترهای ترک (موقعیت و عمق ترک) و همچنین موقعیت و طول وصله های پیزوالکتریک و ولتاژ اعمالی با استفاده از نمودارهای مناسب مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که وجود ترک باعث کاهش قابل ملاحظه ای در ظرفیت کمانش ستون می شود. میزان این کاهش به موقعیت و عمق ترک بستگی دارد. با تعیین موقعیت و طول مناسب وصله های پیزوالکتریک، می توان باعث بهبود ظرفیت کمانش تیر ترک دار شد. لزوما بهترین موقعیت وصله پیزوالکرتیک متناظر با محل ترک نمی باشد و باید با توجه به شرایط مرزی تیر و محل ترک تعیین شود. نتایج نشان می دهد اثر اعمال ولتاژ مثبت بر ظرفیت کمانش مود دوم و مود اول متفاوت است.

یکی از مسائل مرتبط با طراحی آیرودینامیکی قطارپرسرعت مساله جریان هوای ایجاد شده در اطراف قطار می باشد. این خصوصیت علاوه بر اینکه موجب اتلاف قابل توجهی در انرژی و سوخت می شود، باعث ایجاد اثرات متعددی نیز در حول قطار می گردد. یکی از این اثرات آیرودینامیکی که اهمیت اساسی برای ایمنی مسافران و کارگران در اطراف خط دارد پدیده فشار هوا ناشی از سرعت قطار است که الزامات ایمنی مورد نیاز خود را ایجاب می کند. وقتی قطار سرعت بالا از کنار یک مانع (انسان) عبور می کند، نیروهای آیرودینامیکی به صورت ناگهانی به آن وارد می شود. بدین منظور این موضوع باید در ایجاد حریم مجاز برای افراد موردتوجه قرار گیرد. در این شبیه سازی عددی از نرم افزار محاسبات سیالاتی فلوئنت استفاده شده و معادله جریان آشفته با روش و شرایط مرزی قطار بصورت مش متحرک مدل شده است و ناحیه مورد بررسی دارای ابعادی تا سی برابر مقیاس ارتفاع قطار می باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثر پدیده فشار هوای ایجاد شده در اطراف قطار پرسرعت با سرعت سیر حدود 300 کیلومتر بر ساعت به کمک شبیه سازی در دو حالت عادی و با ترمز آیرودینامیک و بررسی اثرات سرعت باد ناشی از عبور قطار برای جلوگیری از به خطر افتادن ایمنی انسان ها و یافتن حریم مجاز برای کارگران کنار خط و مسافرین است. به عنوان خروجی، فاصله حریم مجاز ایستادن فرد در کنار ریل در عبور قطار با سرعت 300 کیلومتر بر ساعت در حدود 1.6 متر و در حالت ترمزگیری آیرودینامیکی 3.5 متر تعیین گردید.

تحلیل عملکرد یاتاقان های ژورنال غیرمدور با توجه به کاربرد گسترده آنها در صنعت از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. تنش های برشی و نیروهای اصطکاکی روانکار زمینه تغییر شرایط دمایی را فراهم می آورند. عواملی نظیر افزایش سرعت محور، کاهش فضای لقی و کوچکی ضرایب انتقال حرارت روانکار، محور و پوسته یاتاقان زمینه تشدید تغییرات دمایی روانکار را موجب می گردند. در پژوهش حاضر تاثیر سرعت محور، ضخامت پوسته، طول یاتاقان و مشخصه های سیال میکروپلار بر تغییرات دمایی و توزیع فشار فیلم روانکار، بار قابل حمل و زاویه وضعی یاتاقان بررسی می شوند. عملکرد یاتاقان با بکارگیری توزیع فشار حرارتی حاصل از حل معادله رینولدز با لحاظ شرایط دمایی و لزجت نهایی روانکار قابل محاسبه می باشند. مقایسه عملکرد یاتاقان های سه لب با لحاظ اثرات دمایی و بدون آن از تضعیف فشار ایجاد شده در روانکار و کاهش بار قابل حمل یاتاقان با افزایش دما، بویژه در سرعت های دورانی بالای روتور حکایت دارد. همچنین نتایج، افزایش اثرات دمایی بر عملکرد یاتاقان های مورد ارزیابی با افزایش خاصیت میکروپلاریته سیال روانکار را نشان می دهند.

در مقاله کنونی، رفتار دینامیکی ورق کامپوزیتی چندلایه با میرایی سازه ای ویسکوالاستیک در برابر ضربه کم سرعت ناشی از برخورد یک جسم کروی، مورد بررسی قرار گرفته است. قانون تماس هرتز ابتدا جهت در نظر گرفتن اثر سختی لایه های زیرین بر سختی ناحیه تماس، تصحیح و سپس به فرم غیرخطی بکار گرفته شده است. مدل انتگرال سلسله مراتبی ولترا برای توصیف رفتار ویسکوالاستیک مواد به کار رفته و برای مدلسازی دقیق تر رفتار ورق، از تئوری لایه ای و روابط کرنش-جابجایی غیرخطی استفاده شده است. برای یافتن پاسخ معادلات دیفرانسیلی-انتگرالی حاکم، از ترکیب روش های اجزای محدود، انتگرال گیری ذوزنقه ای برای انتگرال های ولترا و شیوه انتگرال گیری عددی زمانی نیومارک بهره گرفته شده است. در بخش نتایج، اثر پارامترهای گوناگون رفتار ویسکوالاستیک مواد و نیز سرعت ضربه زن بر تاریخچه های زمانی نیروی ضربه، میزان فروروی و خیز ورق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که به دلیل ماهیت میراسازی ساختاری مواد ویسکوالاستیک، سختی ورق و در نتیجه، نیروی ضربه، افزایش یافته ولی خیز دینامیکی بیشینه پدید آمده در ورق و میزان فروروی، کاهش می یابند. همچنین، در حالت کلی، افزایش نیروی تماس بیانگر افزایش میزان فروروی نمی باشد.

محققین بسیاری در علم حرکت شناسی انسان به دنبال بررسی نقش و عملکرد سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکت های مختلف انسان بوده اند. برای این منظور پژوهشگران مدل های مختلفی مختلفی ارائه داده اند. یکی از این مدل ها که طی سال های اخیر توسعه داده شده است یک مدل سلسله مراتبی و مدولار است که به منظور بررسی نقش سیستم اعصاب مرکزی در طراحی حرکت برخاستن از صندلی طراحی شده است. این مدل در برابر شرایطی نظیر ارتفاع صندلی توانسته به شکل مناسبی رفتار سیستم مرکزی اعصاب را شبیه سازی کند. به همین دلیل نویسندگان این مقاله در تحقیقات خود به بررسی توانایی های این مدل در برخورد با شرط محیطی موقعیت کف پا پرداخته اند. به این منظور ابتدا در آزمایشگاه، حرکت برخاستن از صندلی با موقعیت های مختلف کف پا ثبت و سپس حرکات ثبت شده با نتایج حاصل از طراحی مسیر انجام شده توسط مدل مقایسه شده است. به این منظور حرکت برخاستن از صندلی به ازای 5 موقعیت قرارگیری مختلف کف پا ثبت شد که 3 حرکت برای آموزش آلگوریتم و 2 حرکت برای ارزیابی آن استفاده شد. نتایج نشان داد بیشترین مقدار خطای مفصل مچ، زانو و ران به ترتیب 0.122، 0.069 و 0.092 رادیان است. که بر اساس آنچه در مطالعات دیگر پیشنهاد شده، حداکثر خطای مجاز 0.17 رادیان، در محدوده قابل قبول قرار دارد. نتایج بدست آمده نشان می دهد مدل مورد نظر توانایی مناسبی در طراحی حرکت برخاستن از صندلی دارد.

در این مقاله عیوب جدایش بین لایه ای در مواد مرکب با تحلیل پاسخ گذرای حرارتی ایجادشده در روش آزمایش غیرمخرب ترموگرافی نوری متناوب شناسایی می شود. این تحلیل برای ورق ماده مرکب چند لایه دارای عیوب با ابعاد و عمق مختلف استفاده می شود که تحت اثر بار حرارتی متناوب از یک سطح آن است. انتشار امواج حرارتی در ضخامت ورق ناشی از حرارتی دهی یک سطح در نواحی سالم و معیوب شبیه سازی می شود و اختلاف دامنه و فاز امواج حرارتی در نواحی سالم و معیوب تعیین می شود. اختلاف فاز امواج برگشتی از داخل نمونه حساسیت بیشتری به وجود عیب در مقایسه با اختلاف دامنه امواج حرارتی دارند. نتایج تحلیل نشان داد اختلاف فاز بین نواحی سالم و معیوب با افزایش فرکانس تحریک حرارتی تا حد معینی افزایش می یابد و از این شبیه سازی فرکانس بهینه برای شناسایی عیوب تعیین می شود. همچنین نتایج تحلیل نشان می دهد مقدار لگاریتمی اختلاف فاز نسبت به عمق عیب به صورت خطی تغییر می کند. بنابراین از اختلاف فاز امواج می توان برای تعیین عمق عیوب استفاده نمود. نتایج این شبیه سازی برای تعیین بهینه متغیرهای انجام آزمایش ترموگرافی به منظور شناسایی دقیق محل عیوب جدایش بین لایه ای قابل استفاده است.

در این مقاله تاثیرات محیط حرارتی بر ارتعاشات آزاد ورق مستطیلی از جنس مواد تابعی مدرج دو بعدی مستقر بر بستر دو پارامتری (بستر پسترناک) مورد بررسی قرار گرفته است. برای تحلیل مساله و محاسبه مقادیر فرکانس سازه از روش ریلی ریتز بر مبنای روش حداقل انرژی کل، استفاده شده است. جهت تقریب جابجایی های ورق با فرض تئوری تغییر شکل برشی مرتبه سوم از توابع آزمون هارمونیک مثلثاتی استفاده شده است که شرایط مرزی هندسی تکیه گاه ساده و تکیه گاه کاملا گیردار ورق را ارضاء می نمایند. به منظور بررسی دقت روش بکاررفته نتایج بدست آمده در این پژوهش با مراجع مقایسه شده است. مقایسه های مذکور نشان می دهند که انطباق خوبی میان نتایج حاصل از مطالعه حاضر با نتایج حل دقیق موجود در منابع وجود دارد. در انتها تاثیر تاثیر پارامترهای ضرایب توانی، نسبت حجمی، نسبت ضخامت به طول ورق، نسبت طول به عرض ورق، پارامتر سفتی بستر، دما و شرایط مرزی بر روی فرکانس های طبیعی سازه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در این مطالعه، به بررسی اثرات پارامتر های مختلف فرآیند نورد داغ و پیش بینی نیرو و گشتاور نورد با استفاده از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و المان محدود سه بعدی پرداخته شده است. برای این منظور داده های به دست آمده از شبیه سازی المان محدود سه بعدی برای آموزش و ارزیابی شبکه، وارد شبکه عصبی می شوند و پس از آموزش و ارزیابی، شبکه قادر خواهد بود که نیرو و گشتاور نورد را پیش بینی کند. نتایج پیش بینی شده از شبیه سازی المان محدود برای اعتبار سنجی با نتایج تجربی مقایسه شده است که نتایج به دست آمده از تطابق خوبی برخوردار بوده است. به این ترتیب برای ایجاد مدل شبیه سازی المان محدود و مدل شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب از دو نرم افزار آباکوس و متلب استفاده شده است. الگوریتم و تابع آموزش به کار رفته در این مدل به ترتیب الگوریتم پس انتشار خطا و لونبرگ- مارکورت بوده است. در اینجا پارامترهای مختلف و مهم فرآیند نورد داغ شامل دمای اولیه ورق، ضریب انتقال حرارت بین ورق و غلتک های کاری، کاهش ضخامت ورق، ضخامت اولیه ورق و سرعت نورد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از شبکه عصبی مصنوعی حاکی از آن می باشد که می توان با تغییر پارامتر های مختلف فرآیند نورد داغ، مقادیر نیرو و گشتاور را در کمترین زمان ممکن با دقت بالا پیش بینی نمود.

در این مقاله با استفاده از مدل برگر به بررسی تاریخچه تنش ها و کرنش های خزشی کره جدارضخیم نانوکامپوزیتی ساخته شده از پلی ایمید تقویت شده با نانو ذرات دی اکسید سیلیکون پرداخته شده است. بارگذاری کره، شامل میدان های یکنواخت حرارتی و مغناطیسی به همراه فشار هیدرواستاتیک داخلی می باشد. با استفاده از روابط الاستیسیته، معادله ساختاری حاکم بر مساله به دست می آید. حل این معادله با در نظر گرفتن شرایط مرزی مکانیکی، در لحظه صفر منجر به یافتن تنش ها وکرنش های ترموالاستیک می گردد. این تنش ها در مرحله ابتدایی حل خزش مساله مورد استفاده قرار می گیرند. با مشتق گیری زمانی از معادله حاکم بر مساله و استفاده از مدل ساختاری برگر و ارتباط بین این مدل و روابط پرانتل-روس، معادله دیفرانسیل جدید حاکم بر مساله در حالت خزشی حاصل می شود. حل این معادله با استفاده از روش عددی نرخ تنش، تاریخچه تنش ها وکرنش های خزشی را فراهم می نماید. نتایج این پژوهش نشان می دهند که بیشترین مقدار تنش موثر و کرنش های خزشی در جداره داخلی کره اتفاق می افتد. همچنین مرحله اول خزش که تا حدود 1000 ثانیه به طول می انجامد با بیشترین سرعت تغییرات تنش ها و کرنش ها همراه بوده و بعد از این مرحله تنش ها و کرنش ها وارد مرحله پایدار شده و با سرعت تقریبا یکنواختی تغییر می نمایند.

امروزه استفاده از اتصالات چسبی در سازه ها به دلیل مزایای متعددشان افزایش یافته است. در کاربردهای سازه ای، با توجه به عمر کاری، خستگی به عنوان مهمترین شکل بارگذاری در نظر گرفته می شود. در این مقاله، آزمایش های تجربی به منظور بررسی فرآیند خرابی خستگی اتصالات چسبی دولبه، تشکیل شده از 16 لایه الیاف شیشه نوع E و رزین اپوکسی حاوی ذرات TiO2 به عنوان چسب، تحت بارگذاری سیکلی انجام شده است و سپس روشی برای پیش بینی عمر خستگی این اتصالات بر اساس سفتی اولیه ارائه شده است. پراکندگی نتایج نشان می دهد که عمر نهایی خستگی تا حد زیادی به سفتی اولیه آنها بستگی دارد. به این منظور یک رابطه نمایی برای تخمین اولیه عمر نهایی اتصالات بر حسب سفتی اولیه ارائه شده است. علاوه بر سفتی اولیه، میزان افت سفتی در اتصالات تحت بارگذاری خستگی نیز بر روی کارکرد نهایی آنها تاثیرگذار است و لذا می توان بر این اساس تخمین اولیه عمر خستگی را که بر اساس سفتی اولیه تعیین شده است اصلاح نمود. همچنین یک شاخص خرابی با استفاده از مقدار کاهش سفتی برای کنترل فرآیند خرابی خستگی در حین بارگذاری معرفی شده است.

معادن روباز به دلیل نرخ تولید بالا و استفاده از دستگاه های بزرگ مقیاس دارای ریسک اقتصادی و عملیاتی بسیار بالایی هستند. ازاین رو حصول اطمینان از آماده به کار بودن ماشین آلات عملیاتی در آن ها حائز اهمیت است. در این معادن حفاری به منظور عملیات انفجاری، اولین مرحله از فرآیند تولید ماده معدنی به حساب می آید و آماده به کار بودن دستگاه های مربوطه، دارای تاثیر مستقیم بر تمامی عملیات بعدی و درنتیجه اقتصاد حاصل از کل عملیات است. امروزه با گسترش کاربرد قابلیت اطمینان در حوزه های مختلف مهندسی، می توان شرایط عملیاتی و در دسترس بودن ماشین آلات را از این نظر مورد ارزیابی و تحلیل قرار داد. یکی از روش های قدرتمند در این حوزه روش مارکوف است که بر اساس نظریه فرآیندهای تصادفی بنا نهاده شده است. در این پژوهش قابلیت اطمینان دستگاه های حفاری دورانی معدن شماره 1 گل گهر سیرجان با استفاده از این روش ارزیابی و تحلیل شده است. برای این منظور با بررسی داده های از کارافتادگی این دستگاه ها در مدت 5 سال و مدل سازی شرایط مختلف در دسترس بودن آن ها، قابلیت اطمینان محاسبه شده است. بر این اساس با احتمال 95.42% معادل با 347 روز کاری از 363 روز کل، حداقل 2 دستگاه برای عملیات حفاری آماده به کار و در دسترس هستند.

توربین های بادی داریوس و ساونیوس که از جمله توربین های بادی محور عمودی محسوب می شوند، به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد، موردتوجه محققان قرارگرفته اند. توربین داریوس باوجود بازده بالاتر نسبت به ساونیوس، با مشکل اساسی راه اندازی خودکار روبرو است. هدف از مطالعه حاضر، ترکیب توربین داریوس با ساونیوس، جهت دست یابی به مدلی با گشتاور راه اندازی و محدوده عملکرد مناسب، است. ابتدا یک مدل شامل سه پره داریوس از نوع مستقیم و دو پره ساونیوس، شبیه سازی می گردد و به منظور بهبود عملکرد، زاویه کمان پره های ساونیوس و صلبیت پره های داریوس تغییر می یابند. با دستیابی به زاویه کمان و صلبیت بهینه و ترکیب آن ها، قابلیت مدل ترکیبی اولیه بهبود داده می شود. شبیه سازی به صورت دو بعدی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی انجام پذیرفته و برای چرخش توربین از شبکه بندی متحرک، استفاده شده است. مطابق با نتایج، ترکیب توربین داریوس با ساونیوس تاثیر مطلوبی بر راه اندازی خودکار و یکنواخت کردن منحنی عملکرد توربین دارد. همچنین مشاهده گردید که صلبیت 75.0 برای ایرفویل و زاویه 150 درجه برای کمان پره ساونیوس، حالت های بهینه شده از نظر بیشینه ضریب توان، گشتاور راه اندازی و محدوده عملکرد می باشند که با بهره گیری هم زمان، مدل ترکیبی با حداکثر عملکرد به دست می آید.

در این مقاله رکوپراتور یک میکروتوربین 200kW با در نظر گرفتن ارزش فعلی خالص به عنوان تابع هدف، با الگوریتم های ژنتیک و اجتماع ذرات بهینه سازی شده است. مبدل حرارتی صفحه پره دار با پره نواری و آرایش جریان های عمود و مخالف برای بهینه سازی انتخاب شده است. گام پره، ارتفاع پره، طول نوار، طول مسیر جریان رکوپراتور، ارتفاع و عرض رکوپراتور به عنوان شش پارامتر طراحی در نظر گرفته شده اند. برای بررسی اثر هر یک از متغیرهای طراحی بر تابع هدف، آنالیز حساسیت انجام شده است. نتایج بدست آمده از الگوریتم های ژنتیک و اجتماع ذرات با یکدیگر مقایسه شده اند. مقایسه ها نشان می دهد که الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات از نظر حجم محاسبات و مقدار بهینه بدست آمده عملکرد بهتری دارد. با توجه به اینکه تابع هدف انتخاب شده در این مساله تابعی از کارایی و هزینه کل رکوپراتور می باشد، نتایج بدست آمده از این تحقیق با نتایج بهینه سازی ترمو-اقتصادی مقایسه شده اند. مقایسه های صورت گرفته بر مبنای معیارهای ارزش فعلی خالص و بازده سیکل می باشند و بهتر بودن نتایج کار حاضر را از نظر فنی و اقتصادی نشان می دهند. نتایج نشان می دهند که ارزش فعلی خالص و بازده سیکل در کار حاضر حداکثر تا %11.54 و %11.69 افزایش یافته اند.

افزایش افت فشار به دلیل استفاده از لوله های خان دار و از طرفی افزایش ضریب انتقال حرارت در جریان دو فازی و همچنین در طول جوشش (ناحیه تک فاز) باعث شد که در این مقاله با الگوریتم تکاملی ژنتیک، به بهینه سازی پارامترهای لوله خان دار، با هدف افزایش ضریب انتقال حرارت در طول ناحیه تک فاز و هدف دوم کاهش افت فشار در کل سیرکولاسیون طبیعی درام، پرداخته شود. انتخاب تابع هدف اول با توجه به آنالیز افت فشار در هر قسمت از چرخه درام و نیز به دلیل تغییرات شدیدی که نسبت به تغییر پارامترهای لوله خان دار از خود نشان می دهد صورت پذیرفته است. بهینه سازی طی دو سناریو بر اساس تعداد لوله های ثابت (سناریو اول) و فلاکس جرمی ثابت (سناریو دوم) انجام شد. نتایج نشان دادند که طراحی در حالت تعداد لوله های ثابت که بر اساس عدم تغییر طول و عرض بویلر نیروگاه شازند اراک تعریف شده است منجر به کاهش ارتفاع بویلر از 60 متر در حالت فعلی، به 27.23 متر شد. در نهایت نقش پارامترهای لوله خان دار و فلاکس جرمی در این سناریو نسبت به سناریو اول در کاهش افت فشار کاملا مشخص و منجر به تعیین ارزش پارامترهای لوله خان دار گردید.

در مقاله حاضر جهت تغییر الگوی جریان روی استوانه، میدان جریان تشکیل شده حول استوانه کنترل شده است. روش های کنترل جریان به دو دسته فعال و غیر فعال تقسیم می شوند. در کار حاضر از روش ترکیبی جهت کنترل استفاده می شود یعنی صفحه جداکننده در منطقه دنباله به عنوان روش غیر فعال همراه با محرک الکتروهیدرودینامیکی (روش فعال) به طور همزمان به کار گرفته شده‍‍ اند. برای شبیه سازی جریان معادلات ناویراستوکس برای میدان سیال و معادلات پایستاری بار الکتریکی و پواسون برای میدان الکتریکی به صورت عددی با روش حجم محدود حل شده اند. طول صفحه جداکننده برابر قطر استوانه و مانند آن متصل به زمین است. الکترود سیمی و سطح استوانه برای تحریک الکتروهیدرودینامیکی استفاده گردید. محاسبات برای اعداد رینولدز پایین Re=40 و اختلاف پتانسیل 20،10kV انجام شده است. نتایج نشان میدهد وجود صفحه جداکننده در عدد رینولدر پایین منطقه دنباله را پایدار نمی کند و گردابه های پشت استوانه شروع به حرکت می کنند.

در تحقیق حاضر، اثر جانمایی دریچه خروجی هوا بر ایجاد شرایط حرارتی مطلوب و یکنواخت و انتشار گونه دی اکسیدکربن تولیدی توسط تابشگرهای دمابالا در یک محیط صنعتی نمونه در حضور میدان جریان غیریکنواخت، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، یک فضای دو بعدی دارای یک دریچه ورود و یک دریچه خروج هوا در نظر گرفته شده است. دو جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک کف و نزدیک سقف و همچنین، دو حالت چیدمان متفاوت (یک تابشگر و دو تابشگر متقارن) مدنظر قرار گرفت. برای شرایط مذکور معادلات پیوستگی، بقای تکانه خطی، معادله انرژی، معادله انتقال تابش و معادله غلظت گونه به کمک حلگر عددی اپن فوم حل شده است. همچنین، میزان مصرف انرژی در تحقیق حاضر مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک سقف در کاهش غلظت دی اکسیدکربن نقش بسزایی دارد. همچنین استفاده از دو تابشگر توزیع دما را یکنواخت تر می کند. نتایج حاکی از آن است که میزان مصرف انرژی در حضور دو تابشگر برای جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک کف 3 درصد و در حالت جانمایی دریچه خروجی هوا نزدیک سقف 15 درصد در مقایسه با استفاده از یک تابشگر افزایش پیدا می کند.

در سالهای اخیر، سیستم گرمایش قرنیزی به دلیل توزیع یکنواخت حرارت و پایین بودن دمای آب تغذیه، مورد توجه بسیاری از مهندسان تهویه مطبوع قرار گرفته است. با این وجود، عدم استفاده از تجهیزات وزشی در ساختمانهای دارای سیستم ‘گرمایشی مذکور، می تواند موجب کاهش کیفیت هوای داخل شود. بر این اساس، هدف اصلی تحقیق حاضر ارزیابی میزان تاثیرگذاری جانمایی دریچه تامین هوای تازه بر کیفیت هوای داخل و شرایط آسایش حرارتی ساکنان در یک ساختمان با سیستم گرمایشی قرنیزی در فصل زمستان می باشد. برای این منظور، شاخص های احساس حرارتی افراد و کیفیت هوای داخل برای یک اتاق نمونه استاندارد در شرایط اقلیمی با دمای طرح خارج زمستانه صفر درجه سلسیوس به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جانمایی صحیح دریچه تامین هوای تازه، تاثیر قابل توجهی بر دمای هوا، شرایط آسایش حرارتی افراد و کیفیت هوای داخل دارد. به طوری که با تغییر محل دریچه سقفی تامین هوا از نزدیکی دیوار خارجی به سمت مرکز اتاق، می توان متوسط دمای هوا در فضای نمونه را تا اندازه 1.1 درجه سلسیوس (از 21.4 به 22.5 درجه سلسیوس) افزایش داد. همچنین، نتایج حاکی از آن است که انتخاب محل مناسب برای دریچه تامین هوای تازه می تواند شاخص بهبود کیفیت هوای داخل را از حدود 0.44 به حدود 0.67 افزایش دهد.

در کار حاضر، یک دودکش خورشیدی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مورد تحلیل و طراحی قرار گرفته است و ابعاد بهینه دودکش تعیین شده است. سطح مقطع دودکش خورشیدی به صورت مستطیلی در نظر گرفته شده است و مدل سازی به صورت سه بعدی انجام شده است. دودکش در ابعاد مختلف و با مقاطع هندسی گوناگون مدل شده است و اثر هندسه دودکش روی جریان هوای داخل و عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق علاوه بر اثر هندسه دودکش، اثر تغییر شار حرارتی دریافتی از محیط، فشار مثبت در دهانه ورودی و دمای هوای ورودی بر دبی هوای خروجی از دودکش مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دهنده وجود عرض بهینه به منظور بیشینه سازی دبی هوا در دودکش است. بررسی نتایج نشان می دهد که در شارهای حرارتی مختلف (100 تا 1300 وات) و با افزایش عرض، دبی در واحد طول دودکش افزایش می یابد اما این روند تنها تا عرض 0.2 متر ادامه پیدا می کند. پس از این نقطه با افزایش عرض، دبی کاهش پیدا می کند. علت این پدیده ایجاد و گسترش جریان برگشتی می باشد. افزایش سطح دهانه ورودی، افزایش فشار در دهانه ورودی و افزایش ارتفاع دودکش علاوه بر افزایش دبی و بهبود عملکرد، باعث افزایش عرض بهینه می شود.

در این مقاله، برخورد زمانمند الاستوپلاستیک پرتابه پرسرعت با سطح آب به صورت عددی با استفاده از روش اختیاری لاگرانژین-اویلرین شبیه سازی شده است. پرتابه یک جامد الاستوپلاستیک در نظر گرفته شده و شبکه آن به صورت لاگرانژین ایجاد شده است. آب نیز یک سیال تراکم پذیر فرض شده و شبکه آن با روش اویلرین تولید شده است. در این تحقیق شبیه سازی در سه گام انجام شده است، تحلیل تنش استاتیکی، دینامیکی و همچنین تحلیل برخورد پرتابه با درجات آزادی کامل با سطح آب به روش اختیاری لاگرانژین –اویلرین. اثرات تراکم پذیری سیال و کاویتاسیون در آنالیز آخر لحاظ شده است. به منظور صحه گذاری نتایج، انتشار موج تنش ایجاد شده در پرتابه ناشی از برخورد با آب، با نتایج تحلیلی مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که بیشترین خطا در مقایسه با نتایج تحلیلی حدود 5% است. همچنین مقدار بیشینه تنش و مکان/مسیر شکست در پرتابه با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده است. تطابق خوب بین مقادیر پیش بینی شده و آزمایشگاهی/تحلیلی نشان دهنده دقت این الگوریتم عددی است. برخورد پرتابه با سطح آب با زوایای مختلف نیز شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که محدوده ایمن زاویه پرتاب برای پرتابه حاضر ±0.5o می باشد.

این مقاله به بررسی عددی خواص مکانیکی پلی پروپیلن تقویت شده با یک درصد وزنی از نانوذرات مزوپروس سیلیکا، هیدروکسی آپاتیت، ترکیب مزوپروس سیلیکا و هیدروکسی آپاتیت می پردازد. شبیه سازی عددی بر مبنای روش ماکرومکانیک (روش محیط پیوسته) و برای توابع مختلف چگالی انرژی کرنشی شامل: مارلو، اگدن و وان دروالس، با استفاده از نرم افزار تجاری آباکوس انجام شده است. برای این منظور رفتار هایپرالاستیک نانوکامپوزیت های متخلخل پلیمری شامل: نانوکامپوزیت های مزوپروس سیلیکا/ پلی پروپیلن، هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن و نانو هیبرید مزوپروس سیلیکا- هیدروکسی آپاتیت/ پلی پروپیلن تحت بارگذاری های کشش تک محوری، خمش سه نقطه ای و ضربه سرعت پایین بررسی شده است. به منظور تصدیق نتایج عددی، مقادیر بدست آمده از شبیه سازی خواص مکانیکی، با نتایج آزمون های عملی مشابه، مقایسه شده اند. نتایج شبیه سازی انجام شده تطابق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد و مدل مارلو نزدیکترین پاسخ را نسبت به داده های آزمایشگاهی دارد.

در این مقاله انتقال حرارت جابجایی آزاد نانوسیال آب-آلومینا در محفظه L شکل بافلدار بصورت عددی بررسی شده است. معادلات حاکم به روش حجم محدود و با بکارگیری الگوریتم سیمپل حل شده است.دیواره های عمودی سمت چپ و پایینی محفظه گرم و دیواره میانی افقی و بافل سرد و سایر دیوارها عایق است. اثر پارمترهای مختلف مانند عدد رایلی، کسر حجمی ذرات، نسبت ابعاد محفظه و طول بافل بر میزان انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند حضور بافل بر افزایش میزان انتقال حرارت تاثیرگذار است. با افزایش عدد رایلی، کسر حجمی و نسبت ابعادی میزان انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین با افزایش نسبت ابعادی، نانوسیال تاثیر بیشتری بر افزایش عدد ناسلت دارد. همچنین تاثیرات کسر حجمی نانوسیال بر روی انتقال حرارت بحث و بررسی شده است. نتایج نشان دادند با افزایش کسر حجمی نانوسیال انتقال حرارت جابجایی آزاد در نسبتهای ابعادی مورد مطالعه افزایش خواهد یافت.