مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
سال:1399 | دوره:50 | شماره:4 (پیاپی 93) |تعداد مقالات:27

بیماری های اسکلتی-عضلانی ناشی از حمل بار سنگین در کارگران بسیار شایع است که بر سلامتی کارگران و بازدهی کار تأثیر منفی دارد. در این راستا، ایده طراحی ربات اسکلت خارجی پیشنهاد شده است. این ربات مشابه یک لباس بر بدن کاربر پوشیده شده و موازی با بدن، شخص را همراهی و کمک می نماید تا نیروهای وارد بر عضلات حساس بدن در مشاغل صنعتی را کاهش دهد. در این مقاله، روش کنترلی جبران ساز توزیع یافته موازی جهت اعمال بر یک ربات اسکلت خارجی چهار درجه آزادی میان تنه ارائه می شود. در ابتدا، معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم استخراج می گردد و با توجه به ماهیت غیرخطی سیستم، کنترل کننده ی جبران ساز توزیع یافته موازی با رهیافت خطی سازی تاکاگی-ساژینو طراحی می شود. پاسخ سیستم حلقه بسته این کنترل کننده در محیط سیمولینک نرم افزار متلب مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل نشان می دهد که رهیافت خطی سازی تاکاگی-ساژینو به صورت دقیق سیستم غیرخطی را تخمین می زند و همچنین کنترل کننده ی پیشنهادی، به ره گیری مناسب و پاسخ حلقه بسته ی مطلوب منجر می شود.

هدف از مطالعه حاضر، بررسی یکی از روش های افزایش بهره وری ترنسفورمرهای گرمایی دوجذبی بوده است. بدین منظور ابتدا، با توجه به اهمیت ویژة شکل مسیر جریان محلول در کارکرد ترنسفورمرهای گرمایی جذبی، پنج ساختار جدید برای چرخه های دوجذبی پیشنهاد و سپس عملکرد آنها به طور عددی توسط مطالعه پارامتری، با کارآمدترین نوع ترنسفورمر گرمایی دوجذبی که چرخه دوجذبی نوع سوم نام دارد، مقایسه شده اند. کارکرد چرخه ها، از دیدگاه ضریب عملکرد انرژی، ضریب عملکرد اگزرژی و مقدار آب شیرین سازی شده مورد مطالعه قرار گرفته است. در اثر افزودن بازیاب گرمایی سوم به چرخه ها، کمینه افزایش مقدار آب شیرین سازی شده توسط چرخه دوجذبی نوع سوم 49/10%، ساختار پیشنهادی اول 6/8% و در مورد ساختار پیشنهادی دوم 33/10% می باشد. بر طبق نتایج بهینه سازی، ساختار پیشنهادی سوم در محدوده دمایی بالای ابزوربر و ساختار پیشنهادی پنجم در محدوده دمایی میانی ابزوربر، توانایی تولید بیشترین مقدار آب شیرین را در بین تمامی ساختارها دارند.

این مقاله به اهمیت در نظر گرفتن اثرات جملات غیرخطی هندسی و اینرسی و اثر ژیروسکوپ در ارتعاشات اجباری محور دوار نامیزان اختصاص داده شده است. معادلات پاره ای غیرخطی با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده اند و با استفاده از روش گالرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده اند. سپس روش مقیاس چندگانه بر روی معادلات دیفرانسیل اعمال شده است و معادلات مدولاسیون توصیف کننده تداخل بین مودها بدست آمده اند. با اعمال شرط حل پذیری بر روی معادلات مدولاسیون حاصل و در نظر گرفتن شرایط پایا در تحلیل ارتعاشی، نمودارهای پاسخ فرکانسی رسم شده اند. اثر جمله ژیروسکوپ و جملات غیرخطی هندسی و اینرسی در نمودارهای پاسخ فرکانسی نشان داده شده است. در ترسیم نمودارهای پاسخ فرکانسی محور دوار سرعت دوران آن خیلی نزدیک به اولین فرکانس پیشرو محور در نظر گرفته شده است. نتایج عددی نشان دادند که رفتار سخت شوندگی به خاطر جملات غیرخطی در شبیه سازی ها مشاهده شده است.

در این مطالعه، شبیه سازی نانوسیال آب-اکسید تیتانیم در یک مبادله کن گرمایی دو لوله ای جریان مخالف با شار گرمایی ثابت توسط نرم افزار fluent انجام شده است. هدف این مطالعه مقایسه شبیه سازی تک فازی و دوفازی مدل مخلوط با نتایج تجربی برای به دست آوردن بهترین مدل شبیه سازی است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مقدار عدد ناسلت و ضریب جابجایی به ازای کسر حجمی 2/0% در عدد رینولدز بالاتر از 8000، مدل تک فازی نسبت به مدل دوفازی مخلوط به نتایج تجربی نزدیک تر است ولی در رینولدزهای پایین تر از 8000 مدل دوفازی مخلوط مطابقت بهتری با نتایج تجربی دارند. مقایسه مقدار افت فشارها نشان می دهد هرچقدر سرعت نانوسیال افزایش یابد اختلاف بین شبیه سازی و نتایج تجربی بیشتر می شود. نتایج بررسی ها نشان می دهد بیشترین مقدار افزایش عدد ناسلت و ضریب جابجایی در اعداد رینولدز بالاتر است و نشان دهنده این است که در رینولدزهای بالا افزایش کسر حجمی تأثیر بیشتری دارد که یکی از دلایل آن می تواند همگن تر بودن نانوسیال در رینولدزهای بالاتر به دلیل اغتشاش بیشتر باشد. به طورکلی می توان گفت که نتایج شبیه سازی مطابقت خوبی با نتایج تجربی دارد.

این مقاله به مطالعه ی دسته ای از سیستم های غیر خطی غیر مینیمم فاز با دینامیک داخلی غیر آفین می پردازد. ویژگی غیر مینیمم فاز بودن به همراه غیر آفین بودن دینامیک داخلی پیچیدگی هایی را در روند طراحی کنترل کننده برای این دسته سیستم ها ایجاد می کند. در این مقاله رویکردی جدید جهت طراحی قانون کنترلی برای این سیستم ها ارائه شده است. در روش ارائه شده، معادلات سیستم با در نظر گرفتن درجه نسبی آن در فرم نرمال بازنویسی می شود. روند طراحی قانون کنترلی در سیستم مد نظر سه گام اصلی را در بر دارد. ابتدا با استفاده از رویکرد بهینه سازی مقید به طراحی قانون کنترلی مجازی به منظور پایدار سازی دینامیک داخلی غیر مینیمم فاز و غیر آفین پرداخته می شود. سپس با استفاده از کنترل کننده مجازی طراحی شده و تلفیق آن با روش پس گام، سطح لغزش مناسبی استخراج می گردد و در نهایت بر اساس سطح لغزش ارائه شده، قانون کنترل مقاومی به منظور پایدار سازی کل متغیر های حالت سیستم طراحی می شود. نتایج شبیه سازی بر روی سیستم TORA کارآیی رویکرد پیشنهادی را در پایدارسازی مقاوم این کلاس از سیستم های غیرخطی را نشان می دهند.

نیروگاه سیکل ترکیبی گازیساز یکپارچه با استفاده از سوخت های هیدروکربنی به تولید برق پاک تر و بهینه تر از طریق گازیسازی، در مقایسه با سوختن مستقیم سوخت می انجامد. در این مقاله، این نیروگاه با توجه به ویژگی های سایت توسط نرم افزار ترموفلو شبیه سازی و اعتبارسنجی شده است. فرضیات موردنظر اعمال و تحلیل اگزرژی با نرم افزار EES انجام شده است. نتایج تحلیل انرژی و توان مصرفی اجزاء به دست آمده و تحلیل اگزرژی برای یافتن مقادیر و محل بازگشت ناپذیری های سیستم اعمال شده است. توان خالص خروجی و راندمان الکتریکی خالص به ترتیب 89/234 مگاوات و 69/30 درصد شد. بازده ی اگزرژی 57/45 درصد و بیشترین مقدار بازگشت ناپذیری هم از محل های گازیساز، واحد پاک سازی گاز و بویلر بازیاب به ترتیب 6/216 و 6/210 و 6/113 مگاوات است. درنهایت هم سیکل به صورت پارامتریک تحلیل شده است و تأثیرات تغییر دمای گازیساز و فشار کنداسور بر راندمان ها و توان نهایی نیروگاه بررسی شده است.

از مشکلات اصلی طراحی یک کنترلگر، عدم اطلاع از پارامترهای معادلات دینامیکی حاکم بر سیستم است. هدف از پژوهش حاضر، ارائه روشی جهت شناسایی پارامترهای نامشخص معادلات گیمبال دو محوره و سپس اعمال کنترلر بر آن می باشد. از جمله پارامترهای نامعینی که در معادلات گیمبال وجود دارد، مؤلفه های ماتریس های ممان اینرسی، کوریولیس، و اصطکاک را می توان نام برد. در این تحقیق به منظور تخمین پارامترهای نامعلوم، روش گاوس-نیوتون که مبتنی بر یک تحلیل معکوس گرادیان محور است، استفاده می شود. با توجه به حساسیت شدید مسائل معکوس به خطاهای اندازه گیری با یک هموارسازی مناسب این اثر نامطلوب کاهش داده می شود. در این پژوهش برای نخستین مرتبه، یک روش دقیق برای محاسبه ضرایب حساسیت معادلات دینامیکی گیمبال ارائه می گردد. پس از فرآیند شناسایی، کنترل گیمبال دو محوره بوسیله ی کنترل مود لغزشی نیز صورت می پذیرد. گشتاورهای اعمالی به روش کنترل مود لغزشی به منظور پایدارسازی خط دید طراحی می شوند و اثبات پایداری نیز برای کنترل مود لغزشی صورت می گیرد. شبیه سازی شرایط آزمایشگاهی در بخش شناسایی و نتایج کنترلی بدست آمده، حاصل مدل سازی سیستم در نرم افزار MATLAB می باشد.

از سال 1990 مراکز داده نقش مهمی در پیشرفت دو شاخه موازی سرویس های فناوری اطلاعات و ارتباطات مخابراتی داشته اند. سرمایش مراکز داده برای عملکرد آنها مهم بوده و بخش کلیدی در طراحی این تاسیسات دارد. با افزایش توان پردازشی، تولید گرما از سرورهای IT از مقادیر کم به مقادیر حدود 20 کیلووات در دهه های گذشته افزایش پیدا کرده است. این موضوع خصوصاً در رک های سرور بیشتر است. اتاق های سرور نیاز به پیشرفت در زمینه فناوری سرمایش داشته تا بتوانند بطورموثر با سخت افزارهای خود عمل کنند. این مطالعه در خصوص مدلسازی سه بعدی دینامیک سیالات محاسباتی یک مرکز داده نمونه با کلیه تجهیزات مربوطه می باشد. نتایج عددی با داده های تجربی موجود مقایسه گردیده و تطابق خوبی مشاهده شده است. نتایج نشان می دهد که مدلسازی الگوی سرمایشی به مهندس کمک می کند که میزان سرمایش مورد نیاز مرکز را براورد نمایند. مدلسازی پارامترهای فشار و سرعت نشان میدهد که آیا پدیده چرخش هوای گرم یا وجود هوای بازگشت شده به سیستم تولید سرمایش در اطراف راک های سرور وجود دارد یا خیر.

تحلیل الاستیک پوسته های متقارن محوری با استفاده از نظریه برشی مرتبه اول در این مقاله ارائه شده است. ابتدا با در نظر گرفتن پوسته متقارن با انحنای دلخواه و ضخامت متغیر، فرمول بندی عمومی پوسته با استفاده از روش انرژی ارائه شده است. در ادامه با در نظر گرفتن سیلندر با ضخامت ثابت و همچنین ضخامت متغیر به عنوان پوسته های متقارن محوری، به بررسی روش های حل و ارائه نتایج پرداخته شده است. با ارائه نتایج عددی تحلیل حاضر با حل کلاسیک مقایسه شده است. ماده ناهمگن، تاثیر شرایط مرزی بر روی رفتار سیلندر، فشار غیر یکنواخت، انحنای دلخواه و ضخامت متغیر از مزیت های تحلیل ارائه شده می باشد. ناهمگنی به صورت تغییرات در ضخامت و به صورت تابع توانی در نظر گرفته شده است. طیف وسیعی از پوسته ها با در نظر گرفتن انحنای دلخواه و ضخامت متغیر با فرمول بندی ارائه شده قابل تحلیل می باشند. کاربرد های بسیار این گونه پوسته ها در صنعت مانند صنعت هوا فضا وجود دارد. با تحلیل حاضر توانایی رسیدن به ضخامت بهینه و همچنین خواصی مانند مقاومت گرمایی با استفاده از مواد ناهمگن وجود دارد.

ابزار دوکی شکل، طراحی نوینی از ابزار برای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است که انجام جوشکاری دوطرفه را در یک پاس میسر می سازد. هدف اصلی این تحقیق طراحی و ساخت ابزار دوکی شکل شناور می باشد که پس از ساخت آن، به منظور ارزیابی توانایی این ابزار قابلیت جوشکاری آلیاژ آلومینیم 6061 با ابزار طراحی شده مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان دادند که جوش های سر به سر با کیفیت و عاری از عیبی را می توان با این ابزار تولید کرد. استحکام جوش های بدست آمده در حد استحکام نمونه های جوشکاری شده به روش اصطکاکی اغتشاشی با ابزار معمولی می باشد. نمونه های به دست آمده به منظور بررسی کیفیت و قدرت جوش تولیدشده مورد بررسی آزمون های مکانیکی ازجمله کشش و سختی قرار گرفت. نیل به راندمان اتصال 7/60 % نشان دهنده موفقیت در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و درنتیجه کارایی ابزار مورد طراحی است. دومین مشخصه اساسی مورد بررسی در جوش سختی می باشد که به دلیل انحلال رسوبات، افت سختی در ناحیه اغتشاشی مشاهده می شود که رفتار گزارش شده در ناحیه جوش توسط محققان دیگر را مورد تائید قرار داده است.

در این پژوهش، تأثیر آلومینیوم بر مقاومت خوردگی منطقه ذوب اتصالات جوش فولاد هادفیلد مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا 4 عدد ورق آستنیته شده (دو ورق بدون آلومینیوم و دو ورق حاوی 7/1 درصد وزنی آلومینیوم) به ضخامت mm2 از فولاد هادفیلد تهیه شده و سپس برای جوشکاری از فرآیند SMAW استفاده گردید. سپس برای بررسی رفتار خوردگی منطقه ذوب هردو اتصال جوشکاری شده از روش های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی در محلول 5/3 درصد وزنی کلرید سدیم استفاده شد. همچنین برای بررسی ریزساختار فلز جوش در اتصالات جوشکاری شده از میکروسکوپ نوری و برای تعیین مکانیسم خوردگی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج آزمایش های خوردگی نشان داد که منطقه ذوب اتصال جوشکاری ورق های حاوی آلومینیوم، مقاومت خوردگی بیشتری دارند. زیرا آلومینیوم باعث افزایش حلالیت کربن در فاز آستنیت شده بود و عوامل تشدید کننده ی خوردگی موضعی میکروگالوانیکی نظیر کاربیدها و مرزدانه ها را کاهش داده بود. اما براساس آنچه که به وضوح در تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی قابل مشاهده بود، به کارگیری طرح اتصال حاوی آلومینیوم نسبت به طرح اتصال بدون آلومینیوم منجر به تبدیل مکانیسم خوردگی فلز جوش از خوردگی یکنواخت به خوردگی موضعی میکروگالوانیکی در اتصالات جوش فولاد هادفیلد گردیده است.

در این مقاله به ارائه یک حل تحلیلی برای بررسی رفتار خزشی وابسته به زمان دیسک چرخان ساخته شده از مواد مگنتوالکتروالاستیک تابعی مدرج پرداخته شده است. خواص ماده در راستای شعاعی بصورت تابع توانی از شعاع در نظر گرفته شده اند. ابتدا معادله دیفرانسیلی شامل کرنش های خزشی با استفاده از روابط تنش-کرنش، کرنش-جابجایی، معادله تعادل و معادله گرما در حالت تنش صفحه ای به دست می آید. سپس، با حذف کرنش های خزشی، یک حل تحلیلی برای معادله دیفرانسیل مذکور بصورت تحلیلی به دست می آید، که در واقع پاسخ زمان صفر است. سپس، با وجود کرنش های خزشی و با ثابت در نظر گرفتن شرایط مرزی دما ثابت، نرخ تنش های خزشی با حل تحلیلی یک معادله دیفرانسیل به دست می آیند. درنهایت می توان تنش های شعاعی و محیطی، جابجایی شعاعی و اختلاف پتانسیل های الکتریکی و مغناطیسی را با استفاده از یک روش تکرارشونده محاسبه کرد. در مثال های عددی، تأثیر فرآیند خزش، شرایط مرزی دمایی و سرعت چرخش به تفصیل بررسی شده اند.

در این پژوهش اثرات استفاده از شمع های چند الکترودی بر پارامترهای عملکردی یک موتور احتراق داخلی با استفاده از آزمون های تجربی مطالعه شده است. در این راستا آزمون های تجربی با استفاده از دو نوع سوخت بنزین بدون سرب و همچنین ترکیب بنزین بدون سرب و یک افزودنی تجاری به نام Keropur-G انجام شده است. نتایج بدست آمده از آزمون های تجربی نشان می دهد که با استفاده از شمع های چند الکترودی در سوخت معمولی و سوخت به همراه افزودنی، میزان گشتاور ترمزی و توان ترمزی افزایش یافته و در مقابل مصرف سوخت ویژه ترمزی کاهش می یابد. همچنین در بحث انتشار آلاینده های موتور استفاده از شمع های چند الکترودی سبب افزایش انتشار اکسیدهای نیتروژن و کاهش آلاینده های هیدروکربن های نسوخته، منواکسیدکربن و همچنین دی اکسیدکربن خروجی از موتور می گردد.

در این مقاله بهینه سازی چندهدفی انتقال گرما و میدان سیال در مبادله کن های جریان عرضی با آرایش مثلثی و مربعی، با بهره گیری از تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی و الگوریتم ژنتیک چندهدفی انجام می گیرد. در ابتدا، جریان سیال به صورت عددی در 150 مبادله کن با شکل هندسی مختلف با استفاده از تکنیک های عددی حل شده و تمامی پارامترهای عملکردی مهم شامل: میزان شار حرارتی، حداکثر دمای دیواره ها، افزایش دمای سیال و افت فشار سیال در مبادله کن های مذکور محاسبه می شود. سپس، داده های عددی محاسبه شده برای بهینه سازی چندهدفی جریان سیال در مبادله کن های جریان عرضی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفی مورد استفاده قرار می گیرند. در فرآیند بهینه سازی چندهدفی، دو پارامتر هندسی به عنوان متغیر طراحی وجود دارند و توابع هدف متضاد نیز، حداکثر نمودن مقدار انتقال گرما و حداقل نمودن افت فشار در مبادله کن ها می باشند. در قسمت نتایج، نمودار پارتو که شامل اطلاعات مهم و مفید در طراحی حرارتی و سیالاتی مبادله کن های مذکور می باشد، برای هر دو چیدمان مثلثی و مربعی ارائه شده است و به تفصیل به بحث و بررسی در مورد ابعاد مختلف آن پرداخته شده است.

در این پژوهش مسأله تماس لغزشی بین یک استوانه صلب و یک سیستم پوشش/ بستر مطالعه می شود. سیستم مذکور شامل یک پوشش سخت در سطح تماس، یک میان لایه هدفمند و یک بستر همگن می باشد. در اینجا فرض می شود که میان لایه هدفمند دارای رفتار ارتوتروپی است. با فرض اینکه مدول الاستیسیته لایه هدفمند در راستای ضخامت آن به صورت نمایی تغییر می کند مسأله مذکور در نرم افزار تجاری ABAQUS شبیه سازی می شود. تأثیر پارامترهای ارتوتروپی و ناهمگنی لایه هدفمند بر روی میدان تنش داخلی سیستم و توزیع تنش ها روی فصل مشترک لایه ها مورد بررسی قرار می گیرد. بر اساس نتایج بدست آمده، با معماری مناسب خواص ارتوتروپی و ناهمگنی میان لایه هدفمند می توان سطح تنش های بیشینه سیستم را کنترل کرد. برای یک میان لایه با سفتی بالاتر در راستای سطح تماس نسبت به جهت عمود بر آن، حداکثر تنش فون میسز در بستر تا 7% کاهش می یابد. علاوه بر این، با افزایش ضخامت لایه هدفمند نسبت به پوشش سخت مقاومت اتصال لایه ها به طور چشمگیری بهبود می یابد.

در این مقاله کنترل مود لغزشی پسگام انتگرالی به همراه فیلتر کالمن-بوسی تعمیم یافته برای کنترل و تخمین حالت های پهپاد (کوادروتور) ارائه شده است. در سیستم کوادروتور اثرات آئرودینامیکی بر روی دینامیک سیستم موردتوجه قرارگرفته و معادلات دینامیکی توسط روش نیوتن-اویلر استخراج گردیده است. رفتار کوادروتور که تحت تأثیر نیروها و ممان های آئرودینامیکی قرار دارد، غیرخطی است، اما کنترل مودلغزشی پسگام انتگرالی به خوبی توانسته سیستم دینامیکی را بدون در نظر گرفتن نویز سیستم و نویز اندازه گیری و با فرض وجود همه حالت های دینامیکی به پایداری برساند. نویز در سیستم های دینامیکی غیرقابل اغماض بوده و همچنین اندازه گیری همه حالت های سیستم در عمل بسیار پیچیده و گران است، فیلتر کالمن-بوسی توسعه یافته در ساختار کنترلی به عنوان رؤیت گر حالت های سیستم و برای حذف نویز در این حالت ها به کار می رود. به همین علت استفاده هم زمان از کنترل کننده– رؤیت گر برای کنترل و تخمین حالت های کوادروتور پیشنهادشده است. شبیه سازی عددی نشان دهنده عملکرد خوب کنترل کننده-رؤیت گر پیشنهادی است، به گونه ای که آن ها به خوبی توانسته اند هم حالت های غیرقابل اندازه گیری سیستم را تخمین زده و بر نویزهای سیستم و اندازه گیری غلبه کند و هم سیستم را به موقعیت موردنظر طراح برساند.

انتقال گرما و ساختار جریان نانوسیال در داخل لوله به همراه نوار پیچشی چند کاناله بر روی یک گردآورنده خورشیدی صفحه تخت در این مطالعه عددی مورد تحلیل قرار گرفت. نانوسیال آب-آلومینیوم اکسید با کسر حجمی 3% به عنوان سیال کاری استفاده شد. نانوسیال در بازه عدد رینولدز 4000 الی 20000 بررسی گردید. تاثیرات تعداد کانال (2، 3، 4، 5 و6n=) و ابعاد کانال نظیر نسبت قطر (1/0، 12/0 و 14/0=D*) و پیچش (4، 5، 6 و 7 N=) مختلف بر روی انتقال گرما و افت فشار به طور جداگانه ارائه گردید. نتایج نشان می دهد که قرار گرفتن نوار پیچشی چند کاناله باعث ایجاد جریان ثانویه در نانوسیال می شود. به دنبال آن اختلاط سیال بهبود و درنتیجه انتقال گرما افزایش می یابد. . افزایش تعداد کانال، نسبت قطر و پیچش باعث افزایش ضریب انتقال گرما و افت فشار می شود. بیشترین ضریب عملکرد حرارتی زمانی که عدد رینولدرز کمترین مقدار را داراست، برای حالتی است که نوار پیچشی دارای 2 کانال عبور سیال (2n=)، نسبت قطر 14/0 و نسبت پیچش 7 باشد.

امروزه به منظور جلوگیری از بسیاری از آزمایش های هزینه بر، برای دست یابی به یک تخمین اولیه از روش های شبیه سازی استفاده می شود. یکی از روش های معمول که نرم افزارهای تجاری متعددی هم بر پایه آن بسط یافته است، روش المان محدود است. در پژوهش حاضر تلاش گردیده است تا با استفاده از مدل-سازی لاستیک در یک نرم افزار المان محدود نحوه ی انتشار امواج فراصوتی طولی در آمیزه های لاستیکی مورد بررسی قرار گیرد. با تعریف لاستیک به عنوان یک ماده ی ابرکشسان و استفاده از مدل آرودا-بویس، آمیزه ی لاستیکی به نرم افزار المان محدود معرفی گردید و انتشار امواج فراصوتی طولی از دو منظر کیفی و کمی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور ارزیابی کمی آمیزه ی لاستیکی ساخته شد و سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی در آن اندازه گیری گردید. مقایسه سرعت انتشار امواج فراصوتی طولی بدست آمده از مدل المان محدود و داده های تجربی نشان می دهد که مدل آرودا-بویس از دقت بالایی در تخمین سرعت برخوردار است. شبیه سازی المان محدود پیشنهاد شده با توجه به دقت نتایج، روشی بسیار مناسب برای تفسیر و ارزیابی مسائل پیچیده مرتبط با انتشار امواج فراصوتی طولی در مواد لاستیکی می باشد.

کاربردهای فراوان نانو سیال در صنایع مختلف موجب شده است تا افزایش کارایی جریان به کمک نانو سیال در راکتورهای هسته ای موردتوجه قرار گیرد. یکی از مهم ترین مسائل ایمنی در راکتورها، حاشیه ی امن جریان خنک کننده می باشد. بدین منظور، جریان بدون حضور/ با حضور نانو سیال به صورت عددی با نرم افزار CFX شبیه سازی شده است. روش عددی حجم محدود به همراه مدل آشفتگی گذار SSTبرای تحلیل عددی مورداستفاده قرارگرفته است. جریان در لوله تحت فشار با دستگاه مختصات ساکن تحلیل شده است. در حالت جریان نانو سیال، چهار کسر حجمی متفاوت به صورت عددی مورد بررسی قرارگرفته است. جهت اطمینان از صحت شبیه سازی و تنظیم شرایط مرزی، یک متغیر فیزیکی (دمای خروجی از لوله ی تحت فشار) مانیتور گردید. خطای عددی پایین، اطمینان از نتایج حاصل را افزایش داده است. نتایج نشان می دهد که کسر حجمی 10 درصد موجب بهبود عملکرد جریان شده است.

هدف این پژوهش بازطراحی یک پره از روتور توربین بادی کوچک در طیف سرعت باد با معیارهای توام زمان راه اندازی و توان می باشد. مدلسازی آیرودینامیکی روتور و توربین باد با استفاده از تئوری اندازه حرکت المان پره، ارایه شده. با انتخاب الگوریتم ژنتیک چندهدفه بهینه سازی پره روتور توربین بادی انجام شده. توان خروجی و زمان راه اندازی از حالت سکون توربین باد اهداف بهینه سازی می باشند، توزیع زاویه پیچش و توزیع وتر متغیرهای طراحی هستند. محدوده تغییر پارامتر های طراحی همچنین سرعت بیشینه نوک پره به عنوان قید تعریف شده است. با تحقق بهینه سازی چند هدفه و بر مبنای نمودار پارتو می توان دریافت عموما با افزایش ضریب توان، مدت زمان راه اندازی توربین افزایش می یابد. در نهایت روی نمودار پارتو سه نقطه بهینه انتخاب شده که توزیع وتر و زاویه پیچش برای هر یک از این انتخاب ها محاسبه شده است. نتایج بهینه سازی توابع هدف نشان می دهد که با تغییرات اندکی در پیچش مقاطع و اندازه وتر، می توان به ارتقای ضریب توان به میزان حدود 9 درصد و بهبود زمان راه اندازی به میزان حدود 10درصد در شرایط نقطه مصالحه دست یافت.

در این مقاله، در ابتدا پاسخ دینامیکی یک نوع پیشرانه خاص مورد استفاده در ربات های زیرآبی کنترل از راه دور توسط تست های عملی و آزمایشگاهی استخراج شده است. بر اساس نتایج حاصل از تست ها و تحلیل های دینامیکی، دینامیک های غالب و محدودکننده پیشرانه به دو بخش دینامیک های اشباع و ناحیه مرده تقسیم و در هر مورد مدل دینامیکی مربوطه ارائه شده است. در ادامه اثر دینامیک پیشرانه ها در رفتار دینامیکی حلقه باز و حلقه بسته یک ربات زیرآبی مورد بررسی قرار گرفته است. در این بخش، با تعریف سناریو های مختلف مبتنی بر عملکرد عملیاتی ربات، پاسخ دینامیکی ربات با حالت پیشرانه ایده آل مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی و تحلیل های دینامیکی ارایه شده در این مقاله بیانگر این است که دینامیک اشباع، نیروی تولیدی هر پیشرانه را محدود نموده و به تبع آن سرعت حرکت ربات کاهش یافته و دینامیک رفتار حرکتی ربات کند می گردد. همچنین دینامیک ناحیه مرده باعث تاخیر در اجراء فرامین شده و زمان پاسخ دینامیکی ربات افزایش می یابد. علاوه بر آن دقت و سرعت کنترل کننده ها را در فرآیند تثبیت عمق و سمت کاهش می دهد.

در این تحقیق به بررسی خنک کاری پره های توربین گاز با استفاده از سوراخ های استوانه ای، مخروطی و شبدری و تأثیر شیار عرضی بر کارایی سوراخ خنک کننده پرداخته شده است. هدف تحقیق، یافتن بهینه ترین هندسه ی سوراخ خنک کاری جهت دست یافتن به بالاترین کارایی سوراخ خنک کننده در پره توربین گاز می باشد. در این تحقیق شبیه سازی پره به صورت سه بعدی وحل عددی بر اساس مدل آشفتگیk-e realizable انجام شده است. در شبیه سازی سیال خنک کننده با زاویه 30 درجه نسبت به خط وتر لبه ی جلویی پره و در نسبت دمش 1و 5/1 و2 درصد به جریان اصلی تزریق شده است. تزریق سیال خنک کننده به هر سه نوع هندسه خنک کاری استوانه ای، مخروطی و شبدری و در حالت های با شیار عرضی و بدون آن، انجام شده است. بر اساس نتایج به-دست آمده بیشترین کارایی خنک کاری در لبه حمله به میزان 227/49% و میانگین کارایی خنک کاری برای سطح مکش پره 7/14% حاصل شده است که مربوط به شکل شبدری با شیار عرضی ودر نسبت دمش2درصد جریان عبوری از پره توربین می باشد.

تغییر در هندسه و افزایش خواص گرمایی سیال عامل می تواند باعث افزایش بازدهی گردآورهای خورشیدی شود. در این تحقیق، گردآور صفحه تخت خورشیدی با هندسه قرینه لوزی شکل، بدون رایزر و دارای لوله های مارپیچ برای انتقال سیال، بررسی شده است. به منظور افزایش بازدهی، از نانوسیال SiO2/آب که ساخته شده به روش دو مرحله ای بوده با غلظت جرمی 1% و بدون حضور پایدارگر استفاده شده است. بررسی گردآور لوزوی با نانوسیال فوق به صورت تجربی و براساس استاندارد ASHRAE در شرایط محیطی بهبهان در جنوب ایران بوده است. آزمایش گردآور هم با آب و هم با نانوسیال مجزا و در شرایط مشابه صورت گرفته و ارزیابی عملکرد بر اساس تغییرات دبی، تاثیر تابش خورشیدی، بررسی دما و شرایط زمانی و محیطی انجام شده است. نتایج نشان می دهند که گردآور در زمان استفاده از نانوسیال عملکرد بهتری داشته و حدود 3% بازدهی گردآور نسبت به آب بیشتر است و در مقایسه با گردآور صفحه تخت معمولی کارایی نسبتا بهتری دارد. همچنین بیشترین بازدهی و دمای به دست آمده از این گردآور به ترتیب 66% و 78درجه سلسیوس می باشد.

در این پژوهش با استفاده از روش تحلیل ایزوژئومتریک و بر اساس نظریه های کیرشهف-لاو و رایزنر-میندلین به تحلیل پوسته های با شکل آزاد پرداخته شده است. در روش ایزوژئومتریک برای مدل سازی دقیق هندسه مسئله و تقریب متغیرهای مجهول از توابع پایه یکسانی استفاده می شود. برای تعریف هندسه پوسته در هر دو نظریه از سطوح تولید شده با استفاده از تکنیک نربز استفاده شده است. در استفاده از نظریه رایزنر-میندلین، با بهره گیری از مفهوم نقاط مهار، بردار نرمال بر سطح میان پوسته به صورت دقیق محاسبه می شود. نظریه کیرشهف-لاو برای پوسته از سه درجه آزادی جابه جایی برای هر نقطه کنترلی و برای درجات آزاد چرخشی نیز از همان متغیرها بهره می جوید، پس نیازمند پیوستگی C1 است. نظریه رایزنر-میندلین از سه درجه آزادی جابه جایی و دو درجه آزادی چرخشی مستقل برای هر نقطه کنترلی بهره می جوید که با پیوستگی C0 نیاز آن تأمین می شود. برای بررسی دقت این روش ها چند مثال از پوسته های دارای حل تحلیلی ارائه شده و برای نشان دادن کارایی و توانایی این روش ها، مسئله پوسته با شکل آزاد طرح و نتایج بدست آمده مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

در پاسخ به نیروهای خارجی، سلول های چسبیده به سطح از حالت آرایش تصادفی به حالت منظم و یکنواخت بسته به کشش اعمالی، بازآرایی می شوند. در سطح زیر سلولی، اسکلت سلولی و همچنین رشته های تنشی با قطبی شدن، نیروهای داخلی انقباضی ایجاد می کنند که موجب بازآرایی سلول ها در زاویه ای مشخص می شوند. در پژوهش حاضر، به بررسی محاسباتی پاسخ تک سلول به کشش چرخه ای زیرلایه پرداخته شده است. نوآوری پژوهش، شبیه سازی تغییرات مورفولوژی سلول بنیادی با استفاده از مدل ویسکوالاستیک است. به این منظور، تک سلول با توجه به ابعاد سلول های بنیادی مزانشیمی در نرم افزار comsol طراحی گردید. کرنش چرخه ای تک محوره به زیرلایه اعمال شد و فرکانس اعمال این کرنش به عنوان پارامتری متغیر بررسی شد. زاویه ی خوابیدگی سلول روی بستر از 34 تا 90 درجه تغییر داده شد. مدول الاستیک بستر و تغییرات کرنش اعمالی نیز در مقادیر مختلف بررسی شد. نتایج به دست آمده حاکی از وابستگی شدید توزیع تنش روی سطح سلول و هسته به زاویه ی خوابیدگی است و نشان داد که سلول در زاویه ی تقریبی 70 درجه نسبت به راستای بارگذاری کمترین تنش و کرنش را دارا می باشد.

کامپوزیت های الیاف خرد شده، به خاطر سادگی فرایندهای تولید و داشتن خواص مکانیکی یکنواخت، در برخی از کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته اند. موضوع این مقاله، بررسی تخریب پیش رونده در کامپوزیت الیاف خرد شده تصادفی شیشه نوع E/اپوکسی و ارزیابی مدل چو و وانگ در آزمایش کشش ساده است. در بخش تجربی، روش همبستگی تصاویر دیجیتال به کار رفته و منحنی تغییرات مدول یانگ و ضریب پواسون در آزمایش کشش ساده تا انهدام کامل نمونه استخراج شده است. در بخش نظری، به منظور بررسی تخریب به صورت غیرآیزوتروپیک و ایجاد تمایز بین مکانیزم تخریب ناشی از تنش کششی و فشاری، قسمت اول معیار چو و وانگ به کار رفته است. افزایش متغیرهای تخریب در خلال گسترش خرابی به دست آمده و رشد تخریب غیرآیزوتروپیک در این ماده کامپوزیتی استنتاج شده است. با انجام تخمین خطی در محاسبه ضریب وابستگی به تخریب، صحت مدل مورد استفاده برای پیش بینی رفتار مکانیکی کامپوزیت تخریب شده، از طریق مقایسه با نتایج تجربی مورد تأیید قرار گرفته است.

اجکتور به عنوان یک عنصر کلیدی در چرخه تبرید اجکتوری به کار می رود. اجکتور مافوق صوت با مشخصه های عملکردی مطلوب، باعث کاهش نرخ مصرف انرژی سیستم تبرید و بهبود عملکرد آن می شود. در این مقاله اثر استفاده از نازل اولیه جریان موازی بر عملکرد یک اجکتور مافوق صوت چرخه تبرید اجکتوری با سیال عامل بخار آب به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور دو نازل اولیه مخروطی و جریان موازی با بخش های همگرای یکسان و نسبت سطح خروجی به سطح گلوگاه برابر استفاده شده است. منحنی بخش واگرای نازل جریان موازی به کمک روش مشخصه ها تعیین شده است. شبیه سازی عددی به کمک نرم افزار Ansys-Fluent انجام شده است. نتایج نشان می دهند که با تغییر منحنی واگرای نازل اولیه از نازل مخروطی به نازل جریان موازی، تغییرات نسبت مکش در ناحیه ی بحرانی ناچیز و در ناحیه ی مادون بحرانی قابل توجه است. بیشینه افزایش نسبت مکش در ناحیه مادون بحرانی نازل جریان موازی 3/17% است. همچنین با تغییر منحنی واگرای نازل اولیه، فشار بحرانی به اندازه 1 میلی بار افزایش می یابد و فیزیک جریان داخلی اجکتور تغییر می کند.