نشریه غلمی صوت و ارتعاش
سال:1400 | دوره:10 | شماره:20 |تعداد مقالات:12

در بخش اول این مقاله اهمیت مواد متخلخل در کاهش غیرفعال صدا، انواع مواد متخلخل، کاربردهای متنوع این دسته از مواد، پارامترهای آکوستیکی و غیرآکوستیکی مربوطه و نحوه اندازه گیری آنها تشریح شد. در این بخش از مقاله روش های آزمایشگاهی مبتنی بر استانداردهای بین المللی مورد استفاده در اندازه گیری خواص آکوستیکی ضریب جذب و ضریب افت انتقال صوت ارائه شده است. سپس ضمن ارائه نگاهی فراگیر به مکانیزم های جذب صوت در مواد متخلخل، انواع مکانیزم های جذب صوت شامل اتلاف های ویسکوز، حرارتی و ساختاری، به صورت مبسوط تشریح می شود. همچنین مدل های متفاوت بیان کننده مشخصات آکوستیکی و مکانیکی مواد متخلخل، شامل مدل های تجربی، آزمایشگاهی و تحلیلی آورده می شود. در پایان به زمینه های پژوهشی سال های اخیر در موضوعات مواد متخلخل اشاره مختصری شده است.

جین شویی یک فرایند پرداخت هنری به حساب می آید که هدف از آن افزایش جذابیت و استحکام پارچه های جین است. با توجه به اینکه لباس جین پرکاربردترین لباس در تجارت پوشاک و به عنوان پرمصرف ترین پوشش در گروه سنی مختلف در صنعت نساجی شناخته می شود. لذا در این تحقیق، به منظور جین شویی یا کثیف شویی از تأثیر هم زمان امواج التراسونیک، آنزیم و هیدروسولفیت سدیم با هدف افزایش سرعت تولید محصول، استفاده گردید. پر واضح است که خاصیت مکانیکی امواج فراصوت باعث سرعت بخشیدن و جایگزینی ذرات می شود. ارزیابی نتایج نمونه های جین شویی با میکروسکوپ پروژکتینا[i] و اسکن از نمونه ها صورت گرفت، نتایج مشاهده چشمی حاصل از نمونه ها و ارزیابی وزنی آنها اثربخشی امواج التراسونیک را تأیید کرد.

جوشکاری فراصوتی به عنوان یک فناوری نو در بسیاری از صنایع جایگزین روش های معمول اتصال نظیر جوشکاری، بریزینگ[i]، دوخت و. . . شده است. در این فناوری انرژی فراصوتی توسط ترانسدیوسر[ii] (مبدل) فراصوتی تولید و از طریق بوستر[iii] و هورن[iv] به ناحیه اتصال منتقل می شود. انرژی فراصوتی در ناحیه اتصال منتشر و جذب شده و ایجاد حرارت می نماید. اعمال هم زمان نیرو / فشار و ایجاد حرارت موجب اتصال قطعات درگیر با یکدیگر می گردد. در این فرایند پارامترهای متعدد نظیر توان، فرکانس، نیرو / فشار، زمان، جنس و شکل مواد و. . . بر خصوصیات اتصال و نمونه حاصل تأثیرگذار هستند. در این مقاله با هدف آشنایی محققان با اصول و کاربردهای پیرامون این فناوری، به مرور تحقیقات علمی و صنعتی در زمینه جوشکاری فراصوتی پرداخته شده است. با توجه به کاربرد عمده و مکانیزم های متفاوت تأثیرگذار، این مقاله به دو بخش اصلی جوشکاری فلزات و پلاستیک ها تقسیم بندی شده است. با توجه به اهمیت و کاربرد موضوع، اصول و روش های اعمال ارتعاشات فراصوتی، مکانیزم های متفاوت تأثیرگذاری فراصوت، پارامترهای فرایند اتصال فراصوتی و کاربردهای مهم این فناوری مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت دورنمایی از کاربرد ارتعاشات توان بالای فراصوتی در فناوری های نوین ساخت و اتصال در آینده صنعت ارائه شده است.

روش مرز مغروق یک روش نوین و کارآمد برای حل مسائل برهم کنش سازه-سیال[i] است. یکی از انواع مهم مسائل برهم کنش سازه-سیال مسئله ارتعاش ناشی از گردابه استوانه ها است. در این مطالعه می خواهیم روش مرز مغروق را معرفی کنیم. به این ترتیب که فلسفه، مزایا، محدودیت ها و کاربردهای آن ارائه می گردد. با توجه به کاربردهای فراوان این روش و برای جلوگیری از عدم تمرکز، کاربرد مسئله ارتعاش ناشی از گردابه به عنوان مرکز توجه و نمونه مطالعاتی استفاده شده است. سپس جزئیات روابط حاکم مرز مغروق و گسسته سازی های آنها تشریح می شود. الگوریتم مرز مغروق تکراری که برای مسئله ارتعاش ناشی از گردابه نیز استفاده شده به عنوان روش حل معادلات حاکم مطرح می شود. پیاده سازی و موارد مرتبط با الزامات کدنویسی توضیح داده می شوند. در نهایت مسئله ارتعاش ناشی از گردابه در استوانه با این روش حل می شود تا توانایی آن نشان داده شود. این پژوهش به گونه ای طراحی شده که مخاطب به یک جمع بندی از عملکرد این روش در مسائل برهم کنش سازه-سیال و به ویژه مسئله ارتعاش ناشی از گردابه می رسد. دیده می شود که زمان حل و متعاقبا قدرت محاسباتی مورد نیاز در حل مسئله به این روش بسیار کمتر از روش عادی است. روش مرز مغروق با توجه به مزایایی که دارد می تواند در آینده تبدیل به روش اصلی حل مسائل برهم کنش سازه-سیال شود. این مزایا به قدری هستند که پیاده سازی روش مرز مغروق را کاملا توجیه پذیر می کنند.

به طور معمول در تحلیل دینامیکی سیستم های مکانیکی اتصالات به صورت ایده آل و کامل فرض می شوند و اثراتی نظیر لقی، تغییر شکل های موضعی، سایش و اثرات روغن کاری نادیده گرفته می شوند. این نوع از شرایط مرزی، انحرافات کوچکی از شرایط ایده آل داشته و به عنوان شرایط مرزی غیرایده آل تعریف می شوند. در این تحقیق اثرات شرایط مرزی غیرایده آل در ارتعاشات آزاد تیر اویلر-برنولی با تکیه گاه ساده، به عنوان یک سیستم غیرخطی ضعیف، با استفاده از روش های اغتشاشی لیندشتت-پوانکاره و مقیاس های چندگانه مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. مشاهده شد که نتایج حاصل از دو روش نتایج حاصل از دو روش با یکدیگر همخوانی دارند. به منظور صحت سنجی روش ها، با صفر فرض کردن پارامتر اغتشاشی، فرکانس خطی به دست آمده از دو روش با فرکانس مراجع پیشین مقایسه شده است که نتایج برابر هستند. برای بررسی موضوع یکی از شرایط مرزی به صورت غیرایده آل درنظر گرفته شد، در این حالت وجود لقی سبب افزایش دامنه شکل مود می گردد ولی بسته به شماره ی مود می تواند منجر به افزایش و یا کاهش فرکانس طبیعی شود. همچنین وجود لقی در یک تکیه گاه سبب برهم خوردن تقارن شکل مودها نیز می گردد.

صدا یکی از عوامل مهم در ایجاد حس مطلوب در یک مسجد است و می تواند به عنوان واسطه ای حسی برای برقراری ارتباط روحی با خدا باشد. از سویی دیگر فاکتورهای معمارانه متعددی بر کیفیت آکوستیک تأثیر می گذارند و لذا می توان صدا را عامل ارتباط دهنده معماری به عملکرد مسجد دانست. پژوهش حاضر به منظور ارزیابی شرایط آکوستیکی کاربری مسجد، دو حالت ایستاده و نشسته را به منظور شبیه سازی حالات نمازگذار اندازه گیری میدانی نموده است. فرم و حجم دو پارامتر معماری مدنظر و نوفه زمینه[i]، زمان واخنش[ii] و تراز فشار صدا[iii] سه متغیر آکوستیکی مطالعه بوده و 15 مسجد تاریخی تبریز در 4 رده حجمی و 5 دسته فرمی مورد آزمون قرار گرفته اند. استناد مطالعه استاندارد [iv]3382 بوده و سنجش ها با تجهیزات شرکت B&K و دوربین صوتی انجام یافته است. نتایج پژوهش نشان می دهد دسته بندی فرمی مورد نظر مطالعه تأثیر چندانی در وضعیت آکوستیکی ایجاد نمی کند و عمده تفاوت ها ناشی از تغییرات حجمی است. همین امر وجود شناسه صوتی مشخصی را برای مساجد تاریخی در تبریز به اثبات می ر ساند که منبعث از ساختار اجرایی مصالح است. نمونه ها عناصر ساختاری مشترکی همچون قوس ها، جداره های برآمده، گوشه سازی ها، تزییناتی چون کاربندی، سطح ستون ها و. . . با مصالح یکسان دارا هستند که با پخش و پراکنش صدا سبب ایجاد بازخوردهای آکوستیکی مشابه می شوند.

جیغ چرخ[i] قطار، یکی از آزاردهنده ترین نوفه های راه آهن است که هنگام عبور قطار از قوس های با شعاع کم ایجاد می شود. تا به امروز روش های مختلفی برای کاهش یا حذف این نوفه ارائه شده است، که تمامی آنها با محدودیت هایی روبه رو بوده اند. در این مقاله با ترکیب دو روش کنترل دیترینگ[ii] به وسیله عملگرهای پیزوالکتریک چندلایه میله ای[iii] روی ریل و افزایش میرایی چرخ به وسیله چسباندن وصله پیزوالکتریک متصل به مدار شانت[iv]، راهکاری هیبرید کنترل فعال و غیرفعال برای حذف نوفه جیغ چرخ در یک بازه فرکانسی گسترده ارائه شده است. برای بررسی عملکرد راهکار پیشنهادی، یک مدل جامع و تأیید شده نوفه جیغ چرخ قطار در حوزه زمان شامل دینامیک خط و چرخ و نیروهای غیرخطی تماس به کار گرفته شده است. سپس مدل برای اضافه کردن اثر هم زمان کنترل دیترینگ به ریل و تغییر دینامیک چرخ به روزرسانی شده است. مدار شانت درنظر گرفته شده از نوع رزونانسی شامل یک مقاومت و سلف است، که امکان افزایش میرایی در یک فرکانس خاص را می دهد. عملگرهای متصل به چرخ به دو گروه تقسیم شده اند و مدارهای شانت هر گروه برای ایجاد میرایی در فرکانس های مورد نظر طراحی شده اند. براساس نتایج به دست آمده راهکار پیشنهادی به خوبی توانسته تراز فشار صوت[v] جیغ چرخ را در تمامی فرکانس ها کاهش دهد و میانگین تراز فشار صوت کاهش یافته به 15 دسی بل می رسد.

در حال حاضر، استفاده از امواج فراصوت در صنایع غذایی بسیار اهمیت پیدا کرده و کاربرد فراوان آن به عنوان یک فرایند غیرحرارتی در غذاهای حساس به حرارت، به دلیل حفظ ویژگی های حسی، تغذیه ای و عملکردی در کنار افزایش ماندگاری و ایجاد ایمنی در برابر فعالیت های میکربی، سبب توجه روزافزون به این فناوری شده است. کاربرد این امواج در فرایندهایی چون امولسیون سازی[i]، توزیع و پراکندگی[ii]، حل شدن[iii]، و پایدارسازی[iv] امکان پذیر شده و تسریع یافته است. همان فرایندهایی که در تهیه و ساخت انواع فیلم ها و پوشش ها برای استفاده در صنایع بسته بندی، نقش پر رنگی دارند. به عبارت دیگر، یکی از مهم ترین کاربردهای امواج فراصوت، استفاده از آن در ساخت و طراحی انواع مواد بسته بندی از جمله مواد بسته بندی طبیعی یا زیست تخریب پذیر، و مواد بسته بندی نانویی است. چرا که توزیع و یکنواختی ذرات در شبکه پلیمری از اهمیت زیادی برخوردار است و در واقع تمام خصوصیات مورد انتظار از یک فیلم بسته بندی، در گرو این یکنواختی و توزیع یکسان است. استفاده از امواج فراصوت، به یکنواختی و همسانی بافت فیلم کمک می کند. همچنین، از آنجایی که امروزه از امواج فراصوت به عنوان کمک فرایند در کنار سایر فرایندها برای کف زدایی، آلودگی زدایی، استخراج، اکستروژن، استخراج، تصفیه فاضلاب، و غیره استفاده می شود؛ این مقاله به کاربرد امواج فراصوت در صنایع غذایی به ویژه تولید فیلم های بسته بندی مواد غذایی می پردازد. علاوه براین، به اهمیت ویژگی های فیزیکی دستگاه فراصوت مورد استفاده در مطالعات علمی نیز در این مقاله اشاره می شود.

پایش پیوسته و بلند مدت دما و جریان های اقیانوسی به منظور درک بهتر دینامیک اقیانوس ها و همچنین بررسی اثر گرمایش جهانی بر اقیانوس ها حائز اهمیت است. روش تیکه نگاری صوتی[i] یکی از ابزارهای کارآمد جهت پایش اقیانوس ها است. روش تیکه نگاری صوتی براساس قانون زمان طی شده امواج صوتی و با محاسبه اختلاف زمان رسیدن امواج صوتی در ایستگاه های مختلف، خصوصیات جریان آب را محاسبه می کند. دستگاه های تیکه نگاری صوتی اقیانوسی با ارسال امواج صوتی با بسامد کمتر از 1 کیلوهرتز، قادرند دما و سرعت جریان را در مقیاس ده هزار کیلومتری اندازه گیری نمایند. در این تحقیق علاوه بر بررسی مبانی تئوری روش تیکه نگاری صوتی، پژوهش های انجام شده در این خصوص مورد مطالعه قرار گرفته است. با توجه به انتقال فناوری تیکه نگاری صوتی به ایران، با به کارگیری این روش در شمال اقیانوس هند و جریان های ورودی به تنگه هرمز، اطلاعات ارزشمندی در اختیار محققان قرار خواهد گرفت.

استفاده از مصالح کامپوزیتی در صنایع مختلف روند افزایشی چشمگیری دارد. از طرفی پایش سلامت در اعضای کامپوزیتی مورد توجه محققان است. در اثر آسیب، پاسخ های سازه به دلیل تغییر در خواص مکانیکی (جرم، سختی و میرایی) دچار تغییر می شود. از بررسی تغییرات به وجود آمده در پاسخ ها می توان سلامت سازه و اعضای سازه ای را مورد پایش قرار داد. در این مقاله، شناسایی آسیب در صفحه کامپوزیت 8 لایه که هر دو لایه متوالی با زاویه 90 درجه در اتصال با هم هستند، مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا، صفحه کامپوزیتی در نرم افزار اجزا محدود آباکوس[i] مدل سازی و تحلیل فرکانسی شد و اطلاعات مودال حالت های آسیب و بدون آسیب استخراج گردید. سپس، شناسایی آسیب با تعریف یک سیگنال دو بعدی به صورت مجموع یا تفاضل شکل های مود سالم و معیوب به عنوان ورودی تبدیل موجک گسسته دو بعدی انجام شد. نتایج، آشفتگی و اغتشاش در ضرایب موجک حاصل از جزئیات قطری آنالیز موجک سیگنال ورودی را در محل های آسیب نشان داد، به نحوی که با یک بررسی ساده، محل های آسیب به راحتی قابل شناسایی است.

امروزه فناوری فراصوت جایگاه ویژه ای در جراحی پزشکی پیدا کرده است. در سال های اخیر محققان تلاش کرده اند تا این فناوری را برای انجام جراحی های مختلف ارتقاء دهند. از مهم ترین ویژگی های تجهیزات جراحی فراصوت در مقایسه با نمونه های سنتی را می توان به برش دقیق و عدم آسیب به بافت های اطراف، خون ریزی کمتر، کاهش زمان بهبودی بافت، راحت تر شدن کار جراح و همچنین امکان تأثیرگذاری به برخی از بافت ها به روش غیرتهاجمی اشاره کرد. با توجه به اهمیت و کاربردهای زیاد این موضوع، در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری فراصوت در جراحی پزشکی، پارامترهای مؤثر بر تجهیزات مورد استفاده در این حوزه و مکانیزم های تأثیر فراصوت در بدن پرداخته شده است. به علاوه راهکارهای پیشبرد این فناوری در جراحی پزشکی، چالش ها و آینده تحقیقات علمی و صنعتی در این زمینه نیز ارائه شده اند.

امروزه، میکسرهای کنگره دار به عنوان یک وسیله مؤثر کاهش صدا در موتور های توربوفن شناخته شده اند. در این تحقیق، تأثیر اختلاط جریان هوای سرد و گرم در یک میکسر کنگره دار در کاهش صدا شبیه سازی شده است. معادلات ناویراستوکس به صورت سه بعدی، تراکم پذیر، ناپایا و مغشوش درنظر گرفته شده اند. برای حل جریان مغشوش، از معادله اغتشاشی استفاده شده است، همچنین جهت بررسی قدرت آکوستیکی، از روش ویلیامز هاوکینگ استفاده شده است. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد، که با دور شدن جریان خروجی از نازل موتور، میزان قدرت آکوستیکی کاهش می یابد. همچنین، دامنه فرکانسی بین 80 تا 10000 هرتز در نظر گرفته شده است. در فرکانس 80 هرتز، بیشترین میزان سطح فشار صوتی وجود دارد و با افزایش میزان فرکانس، میزان سطح فشار کاهش می یابد. نتایج نشان می دهد، میزان سطح فشار در فرکانس های زیر 1000 هرتز نسبت به سایر محدوده فرکانسی بیشتر است.