دانش و فناوری هوا فضا
سال:1395 | دوره:5 | شماره:1 |تعداد مقالات:7

در این مقاله کنترل پرواز بر اساس وارون دینامیک تطبیقی با جداسازی مقیاس زمانی برای هواپیما ارائه شده است. به دلیل رفتار غیرخطی دینامیک وسیله پرنده، مساله کنترل پرواز در طراحی اجسام پرنده موضوعی نسبتا پیچیده و مهم محسوب می شود. علاوه بر روش های سنتی، روش های وارون دینامیک، فازی، تطبیقی و روش های مبتنی بر شبکه عصبی نیز در این زمینه به کار رفته اند. بعد از بررسی آنها، روش ترکیبی وارون دینامیک تطبیقی برای تعقیب فرمان زاویه های حمله، لغزش جانبی و رول در دستگاه باد (m, a, b) انتخاب شده است. معادلات حرکت کامل شش درجه آزادی هواپیما جهت تعقیب فرمان های ورودی آمده است. چون روش وارون دینامیک به مدل کامل و دقیق دینامیک هواپیما نیاز دارد، برای جبران این نقص از کنترل کننده تطبیقی استفاده شده است. دینامیک سیستم بر اساس جداسازی مقیاس زمانی به دو حلقه داخلی سریع و حلقه خارجی کند تقسیم شده و کنترل تطبیقی فقط در حلقه داخلی و وارون دینامیک در حلقه خارجی اعمال شده اند. عملکرد روش پیشنهادی با نتایج حاصل از روش وارون دینامیک مقایسه شده و نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده تاثیر کنترل کننده وارون دینامیک تطبیقی است.

در این مقاله روشی جدید بر اساس حل غیرمستقیم مساله کنترل بهینه برای طراحی مسیر بهینه ربات فضایی شناور - آزاد، در حرکت نقطه به نقطه ارائه شده است. برای این منظور، معادلات دینامیکی سیستم در کنار قیود غیرهولونومیک ناشی از برقراری قانون بقای ممنتم زاویه ای در فرم فضای حالت استخراج می شود. سپس با استفاده از قضیه اساسی حساب تغییرات، شرایط لازم بهینگی به دست می آید. معادلات حاصل به یک مساله مقدار مرزی دونقطه ای منجر می شود که حل آنها مسیر بهینه و تابع کنترل بهینه را نتیجه خواهد داد. در روش ارائه شده می توان هم فضاپیما و هم منیپولاتور را از موقعیت اولیه به موقعیت نهایی به گونه ای رساند که علاوه بر برآوردن دقیق شرایط مرزی، معادلات دینامیکی و قیود غیرهولونومیک، یک تابع عملکرد همچون توان یا گشتاور مصرفی نیز کمینه شود. در این مقاله شبیه سازی برای یک ربات فضایی شناور - آزاد دو لینکی انجام شده، نتایج حاصل با کارهای قبلی مقایسه و نهایتا کارایی روش پیشنهادی در کاهش حرکت پایه نمایش داده شده است.

در این مقاله، تاثیر میدان مغناطیسی بر شعله نفوذی هیدروژن (کسر حجمی 0.3 هیدروژن و 0.7 نیتروژن) بر پارامترهایی چون شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و میزان هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور میدان مغناطیسی با مقادیر 0.5، 1، 1.5، 2، 3 و 4 تسلا به طور مستقیم بر شعله اعمال و مشاهده می شود که با اعمال میدان مغناطیسی شکل شعله کوچکتر شده و ارتفاع آن کاهش می یابد. همچنین مقدار هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق که در Y=1 میلی متر اندازه گیری شده، کاهش می یابد. با اعمال میدان مغناطیسی در جریان، نیروی لورنتس تولید می شود که با جهت جریان مخالفت می کند. نیروی لورنتس ایجادشده خود سبب تغییر در شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و محصولات احتراق می شود. به عبارت دیگر این نیرو سبب برگشت هیدروژن نسوخته به سمت شعله می شود. همچنین مقدار حرارت تولیدشده در اثر واکنش با افزایش میدان مغناطیسی افزایش می یابد و شعله نیز کوچکتر می شود. این نتایج اثبات می کند که اعمال میدان مغناطیسی بر شعله سبب احتراق کامل تر و بهینه تر می گردد. گفتنی است برای اعمال تاثیر میدان مغناطیسی بر معادلات حاکم (نیروی لورنتس و نرخ گرمایش ژول)، از برنامه نویسی سی. استفاده شده است.

در مقاله حاضر مطالعه ای آزمایشگاهی به همراه شبیه سازی عددی توسط نرم افزار اوپن فوم برای بررسی آثار شرایط جریانی و هندسی اتمایزر بر مشخصات اسپری تولیدشده روی یک اتمایزر دوسیاله هوا - وزش انجام شده است. در مطالعه آزمایشگاهی قطر میانگین سوتر قطرات توسط سامانه لیزری مالورن برای اعداد وبر در محدوده 727 تا 2250، رینولدز مایع 1650 و برای چهار قطر تزریق مختلف اندازه گیری شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از روش ردیابی ذرات گسسته بر مبنای رهیافت اویلری - لاگرانژی انجام شده است. در شبیه سازی عددی به منظور مدلسازی شکست اولیه جت مایع از توزیع روزین راملر و برای شکست ثانویه نیز از مدل کلوین هلمهولتز - رایلی تیلور استفاده شده است. نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد در یک وبر مشخص افزایش قطر تزریق مایع باعث افزایش قطر میانگین سوتر شده و در اعداد وبر بالا تاثیر قطر تزریق بر قطر میانگین سوتر کاهش می یابد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد پارامترهای هندسی طول اختلاط گاز مایع و زاویه تزریق مایع تاثیر ناچیزی بر عمق نفوذ اسپری دارد، در حالی که قطر تزریق مایع تاثیر قابل توجهی بر این مشخصه اسپری می گذارد و با افزایش آن، عمق نفوذ اسپری کاهش می یابد.

بهره وری و عملکرد یک وسیله هوافضایی یا فضاپیمایی که در جو پرواز می کند، تا حدود زیادی به فیزیک جریان اطراف این وسیله بستگی دارد. گرمای زیاد تولیدشده پیرامون کپسول فضایی در بازگشت به جو چالشی بزرگ محسوب می شود، این در حالی است که استفاده از سیستم های محافظت حرارتی هزینه های بالایی دارد. بنابراین در این مقاله، تاثیر کنترل جریان به وسیله جت محوری خلاف جریان بر عملکرد ائروترمودینامیکی کپسول برگشت به جو آپولو با مقیاس 2.6 درصد بررسی شده است. برای این منظور، عملکرد ائرودینامیکی این کپسول تحت کنترل در 5 دبی جرمی متفاوت جت در ماخ جریان آزاد 3.48 بررسی شده است. بررسی ها نشان می دهد که با افزایش دبی جرمی جت، دو رژیم جریان قابل مشاهده است: رژیم نفوذ طولانی و رژیم نفوذ کوتاه. رژیم نفوذ طولانی، که در آهنگ های کم اتفاق می افتد، باعث می شود فاصله شوک ایجادشده از بدنه افزایش بیابد و جریان ناپایا و نوسانی گردد و رژیم نفوذ کوتاه که باعث می شود فاصله شوک ایجادشده از بدنه کاهش بیابد و جریان پایا شود و در آهنگ های زیاد اتفاق می افتد. انتقال از رژیم اول به دوم در آهنگ جرمی بین 0.145 و 0.113 کیلوگرم بر ثانیه رخ می دهد. نتایج نشان می دهد که استفاده از جت می تواند منجر به کاهشی حدود 80 درصد در ضریب درگ شود. همچنین در این مقاله اثر تحریک جت خروجی به صورت پالسی در دو فرکانس 1000 و 2000 هرتز به منظور کاهش تزریق سیال بررسی شده است و نتایج حاصل از آن نشان می دهد که افزایش فرکانس به 2000 هرتز می تواند تا حدود 60 درصد درگ را کاهش دهد.

بهینه سازی توپولوژی از جمله روش های بهینه سازی سازه هاست و هدف آن یافتن بهترین حالت هندسی و عملکردی سازه می باشد. در این روش، هندسه بهینه و توزیع ماده برای یک سازه، در فضایی که باید جای گیرد، تولید می شود. به عبارت دیگر شکل اولیه سازه در معرض بارهای وارده به صورت بهینه تولید می شود. در این روش، که به کمک المان محدود ایجاد می شود، قسمت هایی از المان ها که قابلیت حذف دارند، یعنی تحت تنش نیستند، مطابق الزامات تعریف شده در چرخه های تحلیلی از مدل حذف و بهینه ترین شکل ممکن برای قطعه مورد نظر به نحوی که قادر به حفظ شرایط عملکردی باشد پیشنهاد می شود. در این مقاله، تحلیل توپولوژی روی یک سازه صفحه ای انجام شده است و در آن تغیرات مختلف در اعمال شرایط مرزی، بارگذاری و قیدها بررسی و هندسه بهینه در هر حالت استخراج شده است.

کامپوزیت الیاف شیشه / اپوکسی از جمله پرکاربردترین کامپوزیت های زمینه پلیمری است که به دلیل خواصی چون استحکام بالا نسبت به وزن، سفتی ویژه بالا، مقاومت خوردگی بالا، انبساط حرارتی کم، مقاومت در برابر اشعه های اتمی و جذب کنندگی انرژی در صنایع مختلف مصرف بالایی دارد. سازوکار عدم تحمل بار و شروع ترک و خرابی به صورت های متنوعی ممکن است رخ دهد که هر یک فرکانس خاصی دارند. در این مقاله از روش اکوستیک امیشن برای بررسی سازوکارهای مختلف خرابی در بارگذاری خمش سه نقطه تیر کامپوزیتی الیاف شیشه / اپوکسی و تعیین حوزه های فرکانسی مرتبط استفاده، همچنین از تبدیل موجک برای پردازش سیگنال های اکوستیکی استفاده شده است. برای این منظور با استفاده از یک حسگر اکوستیکی سه نوع سازوکار خرابی غالب در این تیر کامپوزیتی شناسایی و محدوده فرکانسی که خرابی ها در آن رخ می دهند تعیین شده است. نتایج تبدیل موجک نشان می دهد این سه سازوکار غالب خرابی، یعنی شکست ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس و شکست الیاف، در بارگذاری خمشی به ترتیب دارای محدوده فرکانسی صفر تا 125، 125 تا 250 و 375 تا 500 کیلوهرتز هستند. نتایج این پژوهش عملکرد قابل قبول استفاده از روش اکوستیک امیشن در تعیین حوزه فرکانسی بارگذاری خمش سه نقطه تیر کامپوزیتی الیاف شیشه / اپوکسی را نشان می دهد.