دانش و فناوری هوا فضا
سال:1396 | دوره:6 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

استفاده از انژکتورهای مارپیچی از جمله روش های متداول و مناسب در اسپری مایعات است. در این مقاله، نخست عملکرد این نوع انژکتورهای تک پایه به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، اثر دو پارامتر هندسی مهم در این انژکتورها، یعنی قطر اوریفیس خروجی و زاویه مارپیچ، به عنوان کمیت هایی که اثر غالب دارند، بررسی شده است. نتایج تجربی نشان می دهد که کاهش زاویه مارپیچ و افزایش قطر اوریفیس خروجی، قطر میانگین ساوتر قطرات را افزایش می دهند. در ادامه، شبیه سازی عددی اسپری انژکتور پیچشی با استفاده از نرم افزار متن باز اوپن فوم در دو تست مختلف انجام و پارامترهای ضریب شکست اولیه و پارامتر توزیع در مدل عددی به صورتی سازگار با نتایج تجربی و در محدوده فشاری پایین ارائه شده است. نتایج عددی نشان می دهد که انتخاب مقادیر 5 و 3 برای ضریب شکست اولیه و همین طور مقادیر 3 و 2.3 برای پارامتر توزیع به ترتیب در تست های اول و دوم، سرعت و توزیع اندازه قطرات حاصل از اسپری را با دقت خوبی پیش بینی می کند. با استفاده از ثابت های به دست آمده می توان اسپری مخروطی توخالی انژکتورهای مارپیچی در محدوده فشاری پایین (پایین تر از 15 بار) را از این پس مستقل از نتایج تجربی مدلسازی کرد.

محفظه احتراق گردابه ای نسل جدید محفظه موتورهای سوخت مایع است که در آن با چیدمان متفاوت انژکتورها، یک جریان گردابه ای درون محفظه احتراق ایجاد می کنند. این گردابه کمک زیادی به خنک کاری و افزایش میزان اختلاط مولفه های پیشرانه در محفظه احتراق می کند و می توان در یک محفظه با حجم کوچک، احتراقی کامل ایجاد نمود. در این نوع محفظه ها چند نوع انژکتور در نقاط مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که شامل انژکتورهای گریز از مرکز، جریانی و گردابه ای (مماسی) می باشند. در پژوهش حاضر، طراحی و آزمون تجربی این انژکتورها جهت بررسی تاثیر پارامترهای هندسی آنها بر مشخصه های هیدرودینامیکی با استفاده از سیال عامل آب انجام شده است. نحوه تشکیل اسپری، اندازه گیری دبی، افت فشار و زاویه پاشش انژکتور از جمله مشخصه های هیدرودینامیکی است که بررسی شده اند. نتایج حاکی از تطابق قابل قبول پیش بینی های طراحی و عملکرد انژکتورهاست. بر این اساس، ضمن انتخاب انژکتورهای گریز از مرکز و جریانی پاشنده سوخت و اکسیدکننده به محفظه، نشان داده شده است که افزایش تعداد انژکتورهای مماسی گردابه ای تا شش عدد، یکنواختی بیشتری در جریان بالارونده از محفظه گردابه ای ایجاد می کند، اما زاویه ورودی آنها تا 5 درجه تاثیر چندانی بر بالاروندگی ندارد.

در این مقاله تحلیل عددی اثر همزمان هوادهی در مجرای سوخت و سرعت چرخش هوا بر تولید و انتشار اکسید نیتروژن در یک محفظه احتراق استوانه ای انجام شده است. در این راستا، مخلوط استوکیومتریک متان - هوا در یک محفظه هواچرخشی با احتراق آشفته و غیرپیش آمیخته در نظر گرفته شده است. تاثیر هوادهی در مجرای سوخت در نسبت هم ارزی ثابت و در اعداد چرخش صفر، 0.48، 0.68 و 1.08 بررسی شده است. برای مدلسازی آشفتگی جریان از مدل k−e و جهت برهم کنش آشفتگی - احتراق دو مدل PDF و EDM اعمال شده اند. مقایسه نتایج شبیه سازی عددی با مقادیر تجربی نشان می دهد که مدل PDF به همراه مکانیزم زلدویچ برای پیش بینی پارامترهای احتراق چرخشی مناسب است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در هر عدد چرخش، یک درصد هوادهی مشخص وجود دارد که به ازای آن علاوه بر احتراق کامل میزان تولید آلاینده NO به حداقل می رسد. همچنین بدون هوادهی در مجرای سوخت، اعمال چرخش در هوای ورودی منجر به افزایش دمای خروجی و افزایش تولید اکسیدهای نیتروژن در محفظه می شود. نتایج تحلیل عددی نشان می دهد که در عدد چرخش 0.48، هوادهی در مجرای سوخت به میزان 2.5 درصد، منجر به احتراق کامل، افزایش دمای متوسط خروجی و همچنین کاهش تولید آلاینده NO خواهد شد.

سکوهای پرتاب عمودی از جمله تجهیزات زمینی موشک های تاکتیکی اند باشند که از آنها برای استقرار و نگهداری موشک ها در وضعیت پرتاب، عمود سازی و سرویس در زمان آماده سازی و پرتاب استفاده می شود. شکل سازه گهواره و ابعاد آن، به بارهای موثر و اندازه و وزن موشک بستگی دارد. در اکثر سازه گهواره ها دو تیر، که توسط اتصالات عرضی به هم متصل شده اند، به عنوان عضوهای اصلی می باشند. المان قاب فضایی برای طراحی مورد استفاده قرار گرفته و کد المان محدود برای محاسبه تنش و تغییر شکل در سازه، در نرم افزار متلب نوشته شده است. همچنین برای بهینه سازی از روش الگوریتم ژنتیک استفاده و کد این الگوریتم نیز در نرم افزار متلب تدوین شده است که برای محاسبه تنش و تغییر شکل در سازه از کد المان محدود نوشته شده بهره می گیرد. هر یک از کدهای نوشته شده با مثال های حل شده صحت سنجی شده که نتایج مطلوبی را نشان می دهد. تابع هدف وزن سازه گهواره بوده و جابه جایی و تنش تسلیم به عنوان قیود و مشخصات هندسی سطح مقطع، متغیرهای طراحی می باشد.

لوله های جدارنازک به دلیل ارزانی و وزن اندک طی سالیان متمادی به عنوان جاذب انرژی وسائل نقلیه همچون قطار، خودرو، کشتی و جز این ها مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مقاله پاسخ انرژی جذب شده لوله های مخروطی دوجداره تحت بارگذاری محوری و مایل بررسی شده است. در مطالعه آزمایشگاهی لوله های دوجداره مخروطی آلومینیمی به روش چرخ کاری ساخته شده اند. لوله های دوجداره از هر دو انتها ثابت شده و بین دو صفحه صلب تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک قرار گرفته اند و بار محوری و مایل با اعمال نیرو به انتهای بخش فوقانی نمونه ها محقق می شود. سپس نحوه فروریزش نمونه، تغییرات نیرو و مقدار انرژی لازم تعیین می شود. مدلی برای شبیه سازی فرایند فروریزش با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارائه و اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر شکل بزرگ در این شبیه سازی در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد که مدل ارائه شده برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو - جابه جایی و میزان انرژی جذب شده مناسب است. از مدل صحه گذاری شده برای بررسی پارامتری چون شرایط تکیه گاهی و زاویه بارگذاری استفاده شده است. نتایج این مطالعه به وضوح مزیت استفاده از لوله های مخروطی دوجداره را به عنوان جاذب نشان می دهد.

در این مقاله، معادله حاکم بر ارتعاش جانبی صفحه گرافنی تک لایه تحت تاثیر میدان مغناطیسی دوبعدی درون صفحه ای، با احتساب نیرو و ممان خمشی ناشی از آن، برای شرایط تکیه‍گاهی مختلف برای نخستین بار توسط روش مربعات دیفرانسیلی بررسی شده است. برای تعیین معادله حاکم بر ارتعاش صفحه از تئوری غیرمحلی با در نظر گرفتن نیروی مغناطیسی لورنتز بهره گرفته شده است. پس از استخراج معادله دیفرانسیل حاکم، معادله حاصل بی بعد شده و فرکانس ارتعاش به ازای شرایط تکیه گاهی مختلف به دست می آید. اثر سفتی بستر الاستیک، پارامتر غیرمحلی، نسبت منظر ورق و اثر میدان مغناطیسی دوبعدی بر فرکانس پایه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج این بررسی نشان می دهد که افزایش سفتی بستر الاستیک، پارامتر غیرمحلی و نسبت منظر سبب افزایش فرکانس پایه می شود. اما اعمال میدان مغناطیسی دوبعدی داخل صفحه ای باعث کاهش سفتی خمشی، افزایش نیروی فشاری داخل صفحه ای و در نتیجه کاهش فرکانس پایه می گردد.

در این مقاله با استفاده از روش کنترل بهینه معادلات ریکاتی وابسته به حالت، یک قانون هدایت جدید برای موشک بر علیه اهداف با قابلیت مانور بالا طراحی شده است. دلیل استفاده از روش معادلات ریکاتی وابسته به حالت، عدم نیاز این روش به خطی سازی معادلات حاکم بر دینامیک مساله و ساده بودن آن در پیاده سازی است. هدف از انجام این تحقیق ارائه قانون هدایتی است که بتواند نقصان قوانین هدایتی کلاسیک را برای اهداف با مانور بالا جبران کند و همچنین مقایسه ای بین قوانین هدایتی کلاسیک ناوبری تناسبی و تعقیب محض با قانون هدایتی ارائه شده صورت گیرد. گفتنی است معیار بررسی سه قانون مطرح شده، مجموع شتاب وارده بر موشک و زمان نهایی مورد نیاز برای اصابت به هدف در نظر گرفته شده است. لذا در سه حالت هدف ثابت، هدف متغیر با سرعت ثابت و هدف متغیر با شتاب (سرعت متغیر) و به ازای شرایط اولیه مختلف این قوانین با هم مقایسه و محدوده کاربردی هر یک مشخص شده است. در پایان با هدف بررسی رفتار قوانین و تعیین وابستگی هر کدام به پارامترهای مختلف، آنالیز حساسیتی به ازای تغییر در پارامترهای اساسی صورت انجام شده است.

در این مقاله کنترل حرکت ربات چهار ملخه با یک روش جدید برگشت به عقب تقویت شده ارائه شده است. با توجه به غیر خطی بودن معادلات دینامیکی، طراحی یک کنترلر مناسب جهت پایدارسازی وضعیت روی مسیر حرکت دلخواه، ضروری است. برای کنترل ربات، از روش برگشت به عقب استفاده شده است. در روش برگشت به عقب مرسوم، عبارت های غیرخطی سیستم در قانون کنترلی ظاهر می شوند. لذا قانون کنترلی وابسته به اطلاعات دقیق عبارت های غیر خطی مدل دینامیکی می باشد. در این پژوهش عبارت های غیرخطی ظاهر شده در کنترلر برگشت به عقب توسط روش تقریب تابعی، بصورت ترکیبی از توابع پایه وزن دار، تقریب زده شده اند و سپس وزن توابع توسط قوانین تطبیقی مبتنی بر عملگر تصویر تخمین زده شده اند. بنابراین عدم نیاز کنترلر پیشنهادی به اطلاعات عبارت های غیرخطی مدل دینامیکی، از مزیت های اصلی آن می باشد. تحلیل پایداری سیستم توسط تئوری لیاپانوف انجام شده است و برای اعتبارسنجی روش پیشنهادی، نتایج چندین شبیه سازی حرکت ربات چهار ملخه ارائه شده است. با توجه به نتایج شبیه سازی، روش کنترلی پیشنهادی به خوبی ربات را در نزدیکی مسیر مطلوب، علی رغم حضور نامعینی مدل دینامیکی و اغتشاشات خارجی، قرار داده است.

در این مقاله رفتار میکروژیروسکوپ ارتعاشی سه درجه آزادی که دارای دو درجه آزادی در راستای حسگر و یک درجه آزادی در راستای تحریک می باشد، پس از بررسی مدل کامل سیستم شامل بخش های مکانیکی و الکتریکی، با استفاده از روش تحلیل حساسیت گرافیکی و دیفرانسیلی مطالعه و تحلیل شد. ابتدا معادلات حاکم بر عملکرد میکروژیروسکوپ استخراج شد. در شبیه سازی ها، بازه فرکانسی عملکرد سنسور بررسی شد. سپس تغییرات ولتاژ خروجی سنسور نسبت به تغییر پارامترهای بخش های مکانیکی و الکتریکی سیستم تحلیل حساسیت شد. طبق دسته بندی نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای حساس شامل جرم ثانویه m2، ضریب گذردهی، طول و عرض ساختار، و مولفه های ولتاژ مستقیم و متناوب ولتاژ تحریک اعمالی می باشد. سیستم دارای حساسیت نسبتا کمتر نسبت به پارامترهای فاصله اولیه صفحات خازن و ضریب سختی بوده، و نسبت به تغییرات جرم اولیه m1، جرم ساختار دکوپله کننده mf و مدول یانگ غیر حساس است. نمودار تغییرات ولتاژ خروجی نسبت پارامترهای جرم m2، ضریب سختی و فاصله اولیه بین الکترودهای خازنی کاملا غیر خطی بوده و در برخی نواحی دارای شیب بسیار تندی می باشد که می توان با طراحی این متغیر ها در ناحیه مناسب، تغییرات خروجی را به نحو مطلوبی کنترل کرد.

در این مقاله روشی جهت طراحی مفهومی کشتی های هوایی ارتفاع بالا ارائه شده است. با در نظر گرفتن یک بار محموله و به کمک روش ارائه شده طراحی برای یک نمونه خاص انجام شد و پس از اعتبارسنجی طراحی انجام شده، بهینه سازی شکل بدنه کشتی هوایی به کمک الگوریتم ژنتیک و بر اساس تابعی ترکیبی شامل مساحت سطح، درگ محیطی و تنش حلقه ای وارد بر پوسته صورت گرفت. ابعاد هندسی، ضریب درگ حجمی، حداقل تنش حلقه ای وارد بر پوسته و وزن اجزای مختلف از جمله پارامترهای خروجی این روش طراحی می باشد. از نتایج به دست آمده مشاهده می شود که طراحی انجام شده به وسیله متدلوژی حاضر مطابقت خوبی با یک نمونه عملی انجام شده دارد. همچنین به کمک این روش، طراحی جهت کمترین پسای آیرودینامیکی، کمترین وزن و کمترین مساحت سطح پوسته به صورت جداگانه و به وسیله الگوریتم ژنتیک حاصل شد. در ادامه برخی تحلیل های حساسیت انجام شد و میزان حساسیت طول کشتی هوایی به عنوان مهمترین پارامتر هندسی کشتی هوایی نسبت به پارامترهای متفاوت طراحی به دست آمد. در پایان نیز بر اساس مقادیر به دست آمده در یکی از بهینه سازی های انجام شده چیدمانی کلی برای زیرسیستم های متفاوت پیشنهاد شد.