علم و فناوری در مهندسی مکانیک
سال:1401 | دوره:1 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

نانو ذرات موادی هستند که حداقل یکی از ابعادشان (طول، عرض، ارتفاع) در مقیاس نانو (بین 1 تا 100 نانومتر) باشد. نانو سیالات از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می شوند. سیالات رایج نظیر آب، روغن­ها و اتیلن گلیکول که معمولاً در انتقال حرارت مورد استفاده قرار می­گیرند، توانایی محدودی از لحاظ خواص حرارتی دارند. خواص جالب نانوسیال ها (مانند ضریب انتقال حرارت بالا) و پتانسیل زیادی که برای افزایش انتقال حرارت از خود نشان می­دهند سبب شده که این گروه از سیالات در سال های اخیر در کانون توجه محققان قرار گیرند. یکی از فاکتورهای کلیدی در بهینه شدن خواص این دسته از سیالات مسئله پایداری آن ها است. اجتماع ذرات و کلوخه شدن آن ها باعث افزایش احتمال ته نشینی می شود، پایداری سوسپانسیون را کاهش می دهد، و موجب از بین رفتن ویژگی های سوسپانسیون ازجمله هدایت حرارتی، ویسکوزیته، و افزایش ظرفیت حرارتی می شود. در این تحقیق روش های افزایش پایداری و ابزارهای بازرسی بررسی شد. نتایج نشان داد استفاده هم زمان از ارتعاش مافوق صوت و مواد فعال کننده سطح (سورفکتانت) تاثیر بسزایی در پایداری نانو سیال دارد. و دو روش استفاده از پراکنش نور DLS و روش طیف سنجی جذبی فرابنفش _ مرئی به منظور بررسی پایداری توسط محققین زیادی در تحقیقات خود مورد استفاده قرار گرفته است.

سکته قلبی و مغزی دلیل اصلی مرگ و میر در دنیا محسوب می شود. اغلب علت این مسئله گرفتگی رگ ها می باشد. هدف از این تحقیق، تحلیل جریان درون رگ با اثرات گرفتگی می باشد. در این مطالعه جریان ناپایا بوده و همچنین قبل از ورود کاملاً توسعه یافته می باشد. بعد از تحلیل چند مدل مختلف، مدل کارو برای شبیه سازی سیال غیرنیوتنی خون در نظر گرفته شده است. در ادامه پژوهش، مدل گرفتگی رگ با اندازه های مختلف گرفتگی تحلیل شده است. در حالتی که خروجی رگ دارای تنگ شدگی باشد این افزایش سرعت بیشتر شده و تا 12 درصد افزایش سرعت در ناحیه دو راهی مشاهده می شود. هر چند نرم افزار توانایی شبیه سازی پارگی را ندارد اما قدرت آستانه تحمل فشار بافت دیواره نشان دهنده این مطلب است که تا 50 درصد قطر گرفتگی قابل تحمل است. مقادیر فشار در رگ با گرفتگی 80 درصد قطر داخلی و خروجی تنگ شده نشان دهنده ناهمگونی فشار و سرعت با شدت زیاد در داخل رگ است که موجب می گردد در نواحی نزدیک گرفتگی مقادیر تنش برشی زیاد شود و جریان، دیواره رگ را تحت فشار قرار دهد.

رژیم جریان خروجی سیلوها تحت تاثیر متغیر های مختلفی از جمله ویژگی های هندسی آن، جنس و اندازه ذرات و تجهیزات تسهیل کننده جریان قرار دارد. در این تحقیق از روش المان گسسته جهت شبیه سازی و مطالعه اثر ارتعاشات ناشی از نصب ویبراتور بر جریان خروجی سیلوی حاوی مواد دانه ای استفاده شده است. جهت اطمینان به دقت محاسبات، آنالیز حساسیت به فاکتورهای حل عددی صورت پذیرفت. همچنین جهت اعتبار سنجی مقایسه هایی با نتایج تجربی و عددی موجود در مراجع انجام شده است. مشاهده شرایط واقعی نشان می دهد که وقتی دهانه سیلو به اندازه کافی بزرگ نیست سیلو دچار انسداد می شود. در این تحقیق با انجام تعدادی شبیه سازی آستانه اندازه دهانه که منجر به انسداد می شود تعیین گردید و به عنوان اندازه بحرانی نام گذاری شد. اندازه های بزرگتر و کوچکتر از آن به ترتیب غیربحرانی و فوق بحرانی معرفی شدند و مطالعات بر روی این سه حالت صورت پذیرفت. مطالعات عددی تحریک ارتعاشی دیواره سیلو به ازای فرکانس ها و دامنه های مختلف انجام شده است. بعلاوه، جهت پی بردن به تاثیر محل نصب ویبراتور، شبیه سازی های لازم انجام شد و بر اساس نتایج عددی، وقتی محل آن در محدوده 20% از ارتفاع پایین قیف تخلیه بوده بیشترین تاثیر را داشته است. به عنوان نمونه ای دیگر از نتایج، مشخص شد که با افزایش فرکانس ارتعاش میزان اثرگذاری ویبراتور تقویت می شود هر چند با افزایش دامنه ارتعاش تفاوت تاثیر فرکانس های مختلف کاهش می یاید. در رابطه با اثرگذاری هر کدام از متغیرهای مسئله علاوه بر توضیح نظری، به تفسیر و چرایی فیزیکی آنها نیز پرداخته شده است.

در این مقاله رفتار مکانیکی DNA اریگامی مثلثی که دارای مشخصات ظاهری و عملکردی ویژه ای می باشد، مورد بررسی قرار گرفته است. DNA اریگامی مثلثی را می توان به عنوان یک نانو وسیله دارای چند درجه آزادی معرفی کرد. برای بررسی این موضوع، مدل سازی و شبیه سازی دینامیک مولکولی انجام شده است و سپس به تحلیل عملکرد آن پرداخته می شود. اولین گام در شناخت یک نانو وسیله تحلیل ساختاری آن می باشد. در این گزارش تغییرات ساختاری نانو وسیله در اثر تغییر دما مورد بررسی قرار گرفته است نتایج نشان می دهد میزان تغییرات ساختاری تقریبا در 800 پیکو ثانیه به کمترین میزان خود رسیده است پس از طی این بازه زمانی می توان گفت DNA اریگامی مثلثی نسبتاً به ثبات ساختاری رسیده است. رفتار مکانیکی DNA اریگامی به صورتی خواهد بود که آن را برای گرفتن حجم متفاوتی از محموله ها مناسب می کند. به عبارتی از آن می توان برای حمل نانو داروهایی با ابعاد متنوع استفاده کرد. در واقع پارامتری که در این نانو وسیله بسیار جالب توجه است، انعطاف پذیری بازوهای آن است. این انعطاف پذیری می تواند به طور شایسته ای برای حمل انواع مختلفی از محموله ها مورد استفاده قرار گیرد.

میل‏ بادامک ‏ها وظیفه کنترل زمان‏بندی سوپاپ‏های ورودی و خروجی در زمان مناسب در موتورهای احتراق داخلی را به عهده دارند. در این مطالعه تحلیل خرابی روی دو میل‎بادامک‏ در خودروی شش سیلندر ساخته‎شده از چدن خاکستری انجام گردید. شکست خرابی یک میل ‏بادامک پس از حدود 177 هزارکیلومتر و دیگری پس از حدود 208 هزارکیلومتر در بین بادامک 1 و 2 اتفاق افتاده بود. برای بررسی علت خرابی میل‏ بادامک ‏ها ابتدا یکسری آزمایشات شامل تعیین ترکیب شیمیایی، ریزساختار، سختی‏ سنجی و فرکتوگرافی انجام شد. مورفولوژی سطح شکست نشان داد که رشد ترک بین‎دانه‎ایی از ناحیه تمرکز تنش و همراه با علائم جغجغه ‏ایی بوده است. نتایج سختی‏ سنجی مقطع میل ‏بادامک حداکثر 155 سختی برینل اندازه‏ گیری شد در صورتی ‏که مقادیر متوسط سختی سطح مناطق تحت عملیات حرارتی حداقل حدود 480 برینل سختی پیشنهاد می‏ گردد. نتایج بررسی نشان داد که پدیده شروع ترک و نهایتا شکست بادامک می تواند بر اثر عواملی از قبیل اعمال بار بیش ازحد، سختی پایین و وجود ناخالصی در ناحیه تمرکز تنش میل‏بادامک باشد.

آلیاژهای آلومینیوم کاربردهای زیاد، خواص ضد خوردگی و نسبت استحکام به وزن مناسبی دارند. فرآیند شکل دهی فلز داغ با دمش گاز جزو روش های نوین می باشد. در این مقاله، جهت بدست آوردن بیشترین درصد پرشدگی قالب و حداقل درصد نازک شدگی در ناحیه شکل دهی لوله های پله ای استوانه ای آلومینیومی آلیاژ 6063 از یک شیوه آماری بر پایه شبیه سازی اجزای محدود، استفاده شده است. ابتدا مدل دقیق اجزای محدود از فرآیند تهیه گردیده و صحت مدل ایجاد شده در قیاس با نتایج قطعه تجربی تأیید شده است. سپس تحلیل رگرسیون رویه پاسخ، برای برازش یک سطح بر پاسخ های به دست آمده از آزمایشات به کار رفته است. عوامل موثرشامل دمای شکل دهی، فشار، نرخ فشار، تغذیه محوری و سرعت پانچ از روش سطح پاسخ به منظور استخراج مدل و یافتن بیشترین تاثیر مورد ارزیابی قرارگرفت. هریک از این فاکتورها در سه سطح در قالب طراحی آزمایشات طرح مرکب مرکزی مورد مطالعه قرار گرفته تا تاثیر پارامترها و بهترین شرایط شناسایی شود. برای مدل سازی روش سطح پاسخ از نرم افزار دیزاین اکسپرت و برای شبیه سازی از نرم افزار اجزای محدود آباکوس استفاده شده است. با توجه به نتایج بدست آمده، نقطه بهینه به دست آمده برای هر دو ویژگی مورد مطالعه عبارت است از: درجه حرارت °C552، فشار bar 5/6، نرخ فشار bar/s 02/0، تغذیه محوری mm 7 و سرعت تغذیه mm/s 05/0 با درصد پرشدگی 2/91 و درصد نازک شدگی 37/10 بدست آمد. مدل ارائه شده برای پیش بینی مقادیر متغیرهای وابسته نتایج بسیار نزدیکی با یافته های تجربی بدست آمده داشت.

در این مقاله به کمک فعال کننده سطحی سدیم دودسیل سولفات، نانولوله کربنی در سیال پایه آب پایدار گردید. نانوسیال 01/0 وزنی تهیه شده (نانولوله کربنی چندجداره-آب) در مجاور سیال گرم آب دیونیزه، در تبادل گر گرمایی صفحه ای که دارای 13 صفحه است، قرار گرفت. جهت بررسی گروه های عاملی، تجزبه و تحلیل ساختاری و ریختشناسی نانوذره از طیف سنج پراش انرژی پرتوایکس، طیف سنج مادون قرمز فوریه، طیف سنج رامان و تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده شد. اثر تغییر دبی سیال گرم و نانوسیال، بر ضریب انتقال حرارت و افت فشار نانوسیال به صورت آزمایشگاهی مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج در محدوده جریان آرام نشان دادند که بیشتر شدن دبی سیال گرم باعث افزایش ضریب کلی انتقال حرارت (% 47/53) و کاهش افت فشار نانوسیال می گردد که هر دو نتیجه در مبحث انتقال حرارت مطلوب است. همچنین مشخص گردید که افزایش دبی نانوسیال باعث رشد % 4/43 ضریب کلی انتقال حرارت نانوسیال می گردد. برای مشخص شدن اثر نانوسیال بر عملکرد تبادل گر گرمایی نسبت به حالت بدون نانوسیال (آّب-آب)، بررسی ها ادامه یافت و مشخص گردید افزایش دبی سیال گرم و سیال سرد به ترتیب باعث افزایش %9/22 و %3/17 می گردد که بیان کننده اثر مطلوب استفاده از نانولوله کربنی در دبی های زیاد است.

پژوهش حاضر به بررسی ساختار یک راکتور گداخت هسته ای و اهمیت سیال هیدرودینامیک مغناطیسی پرداخته است. در راکتورهای گداخت هسته ای سیال توسط یک لایه جداکننده، از بدنه اصلی بلنکت فاصله می گیرد. ساختار جداکننده از دو جهت حائز اهمیت فراوان است. این ساختار در اولویت اول به عنوان عایق حرارتی عمل می کند. در اولویت دوم برای جداکننده برای تنظیم فشار و کاهش آن استفاده می شود. موضوعاتی که در این پژوهش برای بررسی انتخاب شده اند عبارتند از: تاثیر شدت میدان مغناطیسی، پروفیل و ابعاد سطح مقطع بلنکت، ضخامت دیواره ها، بر سرعت جریان و افت فشار و همچنین تعیین پروفیل تغییرات سرعت جریان تحت تاثیر شدت میدان مغناطیسی. نتایج به دست آمده نشان می دهند که سرعت ماکزیمم در بلنکت با سطح مقطع مستطیلی در میدان 1 تسلا، 11 درصد و در میدان 4 تسلا، 9 درصد بیشتر از بلنکت با سطح مقطع مربع است. همچنین افزایش شدت میدان مغناطیسی از 1 تسلا به 4 تسلا باعث افزایش 9 برابری افت فشار در بلنکت با سطح مقطع مربع و افزایش 11 برابری افت فشار در بلنکت با سطح مقطع مستطیل می شود.

امروزه از سیستم های سرمایش مختلفی از جمله کولر آبی، اسپیلت، هواساز و غیره، جهت سرمایش ساختمان استفاده می شود که هر کدام از آنها دارای چندین مزیت و عیب می باشد. یکی از مهمترین ایراداتی که می توان برای بسیاری از سیستم های سرمایشی نام برد یکنواخت نبودن دما در فضاهای ساختمان می باشد. مهمترین بخش اتلاف حرارت ساختمان با محیط اطراف، از طریق پنجره ها می باشد. بر این اساس، در این پژوهش یک سیستم سرمایش جدید مبتنی بر سیکل تبرید تراکمی پیشنهاد شده و به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. ارزیابی آزمایشگاهی این سیستم در محیط کارگاه تهویه مطبوع و ارزیابی عددی آن در نرم افزار دیزاین بیلدر انجام گرفته است. بعلاوه، این سیستم با سیستم سرمایش اسپلیت مقایسه گردیده است. از مهمترین نتایج بدست آمده از این پژوهش، می توان به توزیع یکنواخت دمای محیط و کاهش مصرف انرژی در مقایسه با سیستم های معمول سرمایش اشاره نمود. در هنگام استفاده از سیستم کویل پنجره ای، تفاوت بیشینه و کمینه دما در بخش وسیعی از اتاق، کمتر از 1 درجه سلسیوس اندازه گیری شده است. حال آنکه در سیستم اسپلیت، با حرکت از سمت سقف اتاق به سمت کف، دما حدود 2 درجه سلسیوس تغییر می کرد. همچنین این سیستم، در مقایسه با سیستم سرمایش اسپلیت حدود 7/6 % انرژی کمتری مصرف نمود.

در دهه ی اخیر با توجه به افزایش چشمگیر طبقه سالمندان در هرم سنی بیشتر کشور های جهان ربات های پوشیدنی با اهداف توان بخشی مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است. افتادن های ناگهانی به عنوان یکی از مهم ترین عوامل منجر به فوت در سالمندان شناخته می شود. در این مقاله تأثیر یک ربات پوشیدنی بر تعادل انسان به هنگام ایستادن و راه رفتن مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر این ربات ساده در کاهش متابولیسم بدن هنگام راه رفتن پیش تر مورد بررسی محققان قرار گرفته است. در این مقاله به بررسی تجربی اثر این ربات بر روی تعادل افراد پرداخته شده است. برای این منظور ربات مورد نظر طراحی و ساخته شد. سپس یک بانک داده به وسیله ی نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده، ایجاد گردید. جهت گرداوری این بانک داده نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده به وسیله 10 دانشجوی داوطلب مورد استفاده قرار گرفت. در این آزمایش ها تأثیر پارامتر های مایع گوش و بینایی بر روی تعادل افراد هنگام استفاده از این ربات، بررسی و آنالیز شد. یافته های حاصل شده از تأثیر پارامترهای مورد بررسی بر تعادل افراد حکایت می کند. مطابق نتایج آزمایش های صورت گرفته، استفاده از ربات فوق موجب بهبود عملکرد افراد در تعادل دینامیکی می شود، درصورتی که نتایج این تحقیق در تعادل استاتیکی تأثیر مشخصی را نشان نمی دهد.