علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال:1401 | دوره:34 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

در این مقاله ارتعاشات آزاد ورق ساندویچی با رویه هیبرید فلز/کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن و شیشه و هسته نرم دارای تکیه گاه ساده مورد بررسی قرار گرفته­ است. برای استخراج معادلات حاکم، از تئوری مرتبه بالای چندلایه و اصل همیلتون برای ورق ساندویچی مستطیلی با رویه هیبرید فلز/کامپوزیت و با فرض اتصال کامل رویه به هسته نرم و همچنین با فرض جابه­جایی خطی استفاده شده است. پس از مقایسه و تصدیق نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات مشابه موجود و اطمینان از صحت معادلات استخراج شده، اثرات حجم مؤثر لایه فلز و کامپوزیت با لایه­چینی زاویه­ای، پارامترهای هندسی نسبت طول به ضخامت و ضخامت هسته به رویه، طول به عرض و لایه چینی (90و0) و (45و45-) برای دو جنس الیاف شیشه و کربن هیبریدشده با آلومینیوم AL 2024 T3 مورد بررسی قرار گرفت. نتایج ارتعاشات آزاد نشان داد، هیبرید کربن/آلومینیوم در نسبت حجم مؤثر کامپوزیت (Vc) برابر با 5/0، بیشترین مقدار فرکانس طبیعی را در لایه چینی AL/-45/45/core/45/-45/AL در پنج مود اول داشته است و همچنین با افزایش ضخامت هسته به رویه و نسبت طول به ضخامت کل، اثر لایه آلومینیوم کاهش می­یابد.

در پژوهش حاضر، یک سامانه انرژی یکپارچه خورشیدی-زمین گرمایی ارائه شده است. این سامانه انرژی از یک محفظه تبخیر یک مرحله­ای زمین گرمایی، سیکل تبرید جذبی تک اثره، سیکل پمپ حرارتی برای عملیات خشک کردن، سامانه ذخیره­ساز انرژی خورشیدی، دو توربین بخار برای تولید توان، تولید سرمایش برای مصارف خانگی و سامانه گرمایشی برای مصارف صنعتی تشکیل شده است. هدف از این سامانه تولید توان، سرمایش و گرمایش برای مصارف خانگی و صنعتی و  خشک کردن محصولات غذایی است. راندمان انرژی و اگزرژی کل این سامانه به ترتیب 92% و %57 است. اثرات عوامل مؤثر مانند دمای محیط، دبی و دمای آب مخزن زمین­گرمایی و دمای آب خروجی از ژنراتور سیکل تبرید جذبی بر راندمان انرژی و اگزرژی سامانه بررسی شده است. با افزایش دمای محیط از K 270 تاK  320 مقدار راندمان انرژی کل تغییری نمی­کند اما راندمان اگزرژی کل، توربین شماره 1 و توربین شماره 2 به ترتیب حدود 7%، 3% و 4% کاهش می­یابد.

در این پژوهش نقش مواد تغییر فاز دهنده در کاهش مصرف انرژی در ساختمان های پیش ساخته سبک وزن مطالعه شده است. به این منظور، یک ساختمان نمونه در شهر کرمانشاه انتخاب و در محیط نرم افزار دیزاین بیلدر شبیه سازی شد. سرمایش و گرمایش ساختمان توسط یک دستگاه کولر اسپلیت تامین می شود. ماده تغییر فاز دهنده InfiniteRPCM21C به صورت یک لایه همگن روی دیواره نصب شده است. محل اجرا شامل هر یک از دیوار ها، سقف، چهار دیوار هم زمان و کل پوسته ساختمان است. دیوار جنوبی با کاهش 14/12 درصدی انرژی مصرفی، بهترین گزینه در بین دیوارها است. از دیدگاه اقتصادی نیز این دیوار با صرفه جویی 08/2 کیلووات ساعت انرژی به ازای هر کیلوگرم ماده تغییر فاز دهنده، بهترین عملکرد را دارد. اجرا روی کل پوسته ساختمان، صرفه جویی را تا 2/37 درصد افزایش می دهد. هرچند که این حالت به لحاظ اقتصادی توجیه ندارد، اما از دیدگاه تامین آسایش در چهار ماه از سال نیاز به انرژی را تقریبا به صفر می رساند. با بررسی ماده تغییر فاز دهنده در لایه های مختلف دیواره، مشخص شد در تمامی جهات، اجرا روی سطح داخلی دیواره منجر به بیشترین صرفه جویی می شود. هم چنین بررسی ضخامت ماده تغییر فاز دهنده در بازه 5 تا 25 میلی متر نشان داد هرچه ضخامت کمتر باشد، صرفه جویی در واحد جرم ماده بیشتر می شود. افزایش ضخامت به بیش از 20 میلی متر تاثیر قابل توجهی در صرفه جویی انرژی ندارد. در نهایت اثر نقطه ذوب در بازه 18 تا 29 درجه سلسیوس بررسی و معلوم شد در نقطه ذوب 21 درجه سلسیوس بیشترین صرفه جویی به دست می آید.

تجهیزات در حد میکرو دارای مزایای بسیار زیادی از جمله بازده گرمایی بالا، نسبت سطح انتقال گرما به حجم زیاد، اندازه کوچک، وزن کم، سیال موردنیاز کم و انعطاف پذیری بالای طراحی هستند. در پژوهش حاضر، جریان سیال درون میکروکانال با فرض جریان آرام، تراکم ناپذیر و دو بعدی مدل شده است. شرط لغزش روی دیوارها اعمال شده و خروجی کانال به صورت توسعه یافته در نظر گرفته شده است. تأثیر پارامترهای مختلفی همچون ضریب لغزش بی بعد، عدد رینولدز و کسر حجمی نانوسیال مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که مقدار سرعت در ضریب لغزش بین صفر و 04/0 از مقدار سرعت در ضریب لغزش بین 04/0 و 08/0 بیشتر است. همچنین، هرچه عدد رینولدز بیشتر می شود محلی که قرار است توسعه یافتگی حرارتی صورت گیرد به سمت مرکز کانال و به طرف خروجی کانال حرکت می کند. در عدد رینولدز 10 دمای سیال به علت سرعت کم آن سریعا افزایش می یابد و ضریب لغزش تاثیر زیادی بر پروفیل سرعت ندارد. در حالی که در مقادیر بالای عدد رینولدز، پروفیل دما برای ضرایب سرعت لغزشی تاثیری بیشتری دارد. طبق نتایج بدست آمده با افزایش درصد کسر حجمی نانوسیال مقدار انتقال حرارت افزایش می یابد.

در این مقاله، پایداری دینامیکی یک ورق مستطیلی نسبتا ضخیم شناور بر روی یک سیال ساکن تحت حرکت متناوب جسم های صلب نوسان کننده متحرک مطالعه شده است. هر دو انتهای جسم صلب از طریق یک سیستم تعلیق به یک چرخ متصل شده اند. اثر نیروی سیال بر روی ورق با استفاده از روش جرم افزوده مدل شده است. با استفاده از روش مودهای فرضی، مبتنی بر تئوری ورق میندلین معادلات حاکم استخراج شده اند. تئوری فلاکه به عنوان یک روش عددی برای تعیین نواحی پایدار و ناپایدار در صفحه پارامترها بکارگرفته می شود. با درنظرگرفتن مدل جسم نقطه ای متحرک، اثر مدل سازی جسم متحرک بر روی نتایج آنالیز پایداری نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که تماس ورق با سیال، شرایط مرزی ورق، ضخامت ورق، سختی و میرایی سیستم تعلیق، نسبت جرم چرخ به جرم کل جسم صلب، طول جسم صلب و روش مدل سازی بر روی نواحی پایدار و ناپایدار سیستم کاملا موثر هستند.

یکی از مهم ترین پارامترها در تحلیل رفتار ارتعاشی میله سوخت خصوصیات الاستیک شبکه های نگهدارنده است. در این پژوهش برای تعیین ضرایب فنریت این نگهدارندهها که مربوط به یک مجتمع سوخت با طرح دایره ای است از ترکیب تست های آزمایشگاهی و فرمول تئوری بهره گرفته شده است. به منظور صحه گذاری مدل عددی یک سامانه تست مودال ویژه این پژوهش طراحی، ساخته و راه اندازی شده است. نتایج تست مودال بیانگر آن است که چگالی معادل میله سوخت مجازی به شکل مود طبیعی میله وابسته است. سپس ضریب های فنریت نگهدارنده های میانی و قیدهای انتهایی به کمک مقایسه نتایج شبیه سازی عددی با نتایج تست های مودال تعریف شده در حالت های مختلف قیدگذاری میله توخالی، اصلاح شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر این موضوع است که علاوه بر نگهدارنده های میانی، قیدهای انتهایی نیز تأثیر بسزایی بر فرکانس های طبیعی میله دارد. نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که این ضرایب به شکل مود طبیعی میله وابسته است. همچنین نتایج نشان می دهد که با بروزرسانی ضرایب فنریت نگهدارنده های میانی و انتهایی به مقدار قابل ملاحظه ای خطای تخمین فرکانس های طبیعی کاهش و تخمین شکل مودهای طبیعی بر اساس معیار اطمینان مودال بهبود یافته است.