علم و فناوری در مهندسی مکانیک
سال:1402 | دوره:2 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در تحقیق حاضر با روش آزمایشگاهی اثر عوامل شیب و سرعت چرخشی دیسک گندله سازی و همچنین درصد رطوبت و بنتونیت بر کارآیی فرآیند تولید گندله مطالعه گردید. مقدار اندازه میانه (شاخص سایز) و عدد افتادن (شاخص استحکام) به عنوان ویژگی های اساسی گندله تولیدی در نظر گرفته شده است. با توجه به تعدد عوامل اثرگذار، فرآیند طراحی آزمایش با رویکرد سطح پاسخ نوع مرکب مرکزی اجرا و تعداد آزمایش های لازم و همچنین مقدار متغیرهای آنها تعیین گردید. برای رسیدن به توابع ریاضی صریح، برازش منحنی روی نتایج آزمایشات انجام و توابعی چهار متغیره برای دو ویژگی اندازه میانه و عدد افتادن بر حسب چهار عامل معرفی شده استخراج شد. برای پی بردن به جزئیات و نقش هر کدام از عوامل بر نتایج، نمودارهای لازم تهیه و علاوه بر مشخص شدن آثار هر کدام از آنها، تاثیر متقابل دوبه دو نیز بررسی گردید. با مشخص شدن نوع اثرگذاری هر پارامتر، در مورد دلایل و تفسیر فیزیکی آنها بحث گردید. در مجموع مشخص شد که برای دو فاکتور سرعت چرخش و شیب دیسک، محدوده بهینه ای وجود دارد که منجر به کسب گندله مطلوب از هر دو منظر اندازه و استحکام می گردد. بعلاوه، مشخص شد که رطوبت و بنتونیت در محدوده مورد بررسی لزوماً تاثیر هم زمان مثبت بر اندازه و استحکام محصول ندارند. نتایج تحقیق حاضر می تواند محدوده مناسبی از تنظیم عوامل موثر در تولید گندله را در اختیار قرار دهد که برای کارخانه های تولیدی این محصول مفید و کاربردی خواهد بود.

در این مقاله عملکرد کنترل وضعیت یک فضاپیما با تلفیقگر پهنا و فرکانس پالس انتگرالی بررسی شده و تلفیقگر مذکور بصورت مرتبه کسری توسعه داده شده است. فضاپیما با عملگر تراستر دو وضعیتی روشن-خاموش با ترکیب قانون تناسبی-مشتقی و تلفیقگر کنترل می­شود. به منظور تمرکز بیشتر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی، مدل عملگر بصورت ایده­آل لحاظ شده، اگرچه که به دلیل استفاده از تلفیقگر سیستم کنترل غیرخطی است. میانگین مصرف سوخت و فعالیت عملگر به عنوان دو شاخص اصلی ارزیابی لحاظ شده و از طرفی مقدار میانگین مطلق خطای نشانه­روی وضعیت فضاپیما نیز به عنوان شاخص مهم دیگر در مطالعه رفتار تلفیقگر پیشنهادی لحاظ شده است. به منظور مقایسه منصفانه نتایج، مسئله کنترل وضعیت به­ازای شرایط مفروض یکسان و برای تلفیقگر مرتبه صحیح و مرتبه کسری انجام شده است. نتایج مقایسه­ای به ازای تغییر توان کسری فیلتر تلفیقگر مرتبه کسری و بررسی سه معیار عملکرد مذکور انجام شده است. همچنین تاثیر عدم­قطعیت ممان اینرسی فضاپیما، عدم قطعیت زاویه ورودی مرجع و دامنه اغتشاشات خارجی نیز مطالعه شده است. نتایج بدست آمده نشانگر تغییر معیار عملکرد به­ازای تغییر مرتبه فیلتر کسری تلفیقگر بوده و عملکرد مناسب­تر تلفیقگر پیشنهادی را به ازای بازه­ای از توان­های کسری نشان می دهد. نهایتاً به­ازای شرایط مفروض شبیه­سازی، با افزایش مرتبه انتگرال­گیری تلفیقگر کسری، خطای نشانه­روی افزایش یافته فعالیت عملگر کاهشی شده و مصرف سوخت اندکی افزایش و سپس کاهش می­یابد. مزیت عمده این تلفیقگر در کنترل وضعیت فضاپیما، افزایش اختیارات طراح در انتخاب قابلیت­هایی نظیر افزایش دقت نشانه­روی یا کاهش مصرف سوخت یا کاهش فعالیت عملگر می­باشد.

آنالیز پینچ و شبیه سازی موردی واحد پالایشگاه نفت خام بوعلی سینا امروزه صرفه جویی انرژی در پالایشگاه های نفت و گاز از اهمیت ویژه ای برخوردار است. صرفه جویی و بهینه سازی مصرف انرژی (سوخت) می تواند اثرات مثبت اقتصادی و زیست محیطی داشته باشد. بر این اساس، این مقاله به بهینه سازی مصرف سوخت در پالایشگاه بوعلی می پردازد. در این رابطه، ابتدا پالایشگاه بوعلی در محیط نرم افزار aspen hysys شبیه سازی شده و از طریق آنالیز حساسیت، پارامترهای موثر در مصرف انرژی پالایشگاه، اصلاح و باز طراحی شده است. مطابق با نتایج ارائه شده، به منظور به حداقل رساندن مصرف منابع حرارتی خارجی، از فن آوری پینچ استفاده شده است. همچنین با در نظر گرفتن نمودار ترکیبی جامع و نتایج آن، مبدل چهار جریانه برای این پالایشگاه پیشنهاد شده است. این بازطراحی موجب صرفه جویی 34829042 کیلو ژول بر ساعت نرخ انتقال حرارت شده و مصرف پالایشگاه را حدود 7 درصد کاهش داده است. واژه های کلیدی:پالایشگاه نفت، مبدل حرارتی، واحد تقطیر پالایشگاه، آنالیز پینچ، نرم افزار aspen hysys

در کار حاضر، مشکلات عملکردی اسکروفیدر-کانوایر مجتمع مس شهربابک بررسی می شود. در این راستا، طراحی سیستم، براساس کدهای طراحی، مطالعه شده و درستی طراحی اسکرو، متناظر با شرایط کارکرد، ارزیابی شده است. نمودارهای تغییر سرعت اسکرو، نرخ انتقال بار و نرخ تخلیه دوزین بین در زمان-ها و شرایط کاری مختلف از اتاق کنترل دریافت و به دقت ارزیابی شده است. داده برداری مشخص کرد که نرخ انتقال اسکرو، در شرایط مختلف، مقادیری دارد که با رابطه تئوری که در مراجع برای محاسبه آن ارائه شده است همخوانی ندارد. بنابراین، از داده برداری در شرایط مختلف، برای اصلاح ضریب معادله تئوری کمک گرفته شد تا بتوان محاسبات تئوری را به مقادیر واقعی نزدیک کرد. با ضرایب اصلاحی محاسبه شده، امکان بررسی ظرفیت طرح قبلی اسکرو و طرح جدید، در شرایط مختلف فراهم شد و بر این اساس، ظرفیت بیشینه اسکرو محاسبه شد. بازطراحی اسکرو براساس شرایط مواد و نرخ مورد تقاضا انجام شده است.

هدایت حرارتی و رسانایی حرارتی تماسی نقش مهمی را در امر طراحی محصولات حرارتی مهندسی ایفا می کنند. تا به امروز انواع مختلفی از تکنیک های اندازه گیری مواد جامد و فیلم نازک شناخته شده است. به طور کلّی این روش ها در دو دسته پایدار و گذرا تقسیم بندی می شوند که هر یک با توجّه به ماهیت و دقّت مورد نیاز اندازه گیری، نسبت به نمونه مورد نظر، مورد استفاده قرار می گیرند. به طور کلّی رایج ترین چالش تکنیک های اندازه گیری ضریب انتقال حرارت رسانشی در دستیابی به خطای کمتر از 5 درصد مربوط می شود که به واسطه انتقال حرارت توده ای و یا تماسی ایجاد می شود. از این جهت انتخاب روش اندازه گیری مناسب به منظور اندازه گیری کمّی و دقیق نمونه مورد نظر نیاز به دانشی در زمینه ویژگی های ترموفیزیکی، هندسه و روش آماده سازی نمونه دارد. همچنین درک اصول و محدودیت های روش های آزمایش و منابع خطای احتمالی که نتایج نهایی را تحت تأثیر قرار می دهند از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا در مطالعه حاضر، پس از بررسی وجوه مختلف روش های اندازه گیری پایدار و گذرا شامل نوع نمونه، دقّت قابل دستیابی، هزینه ها، فعالیت های مورد نیاز جهت آماده سازی، و سایر موارد مرتبط، مقایسه ‎ای بین آنها صورت گرفته، در نهایت با توجّه به پارامترهای زمان اندازه گیری، اندازه مناسب نمونه، هزینه، و پیچیدگی تکنیک، روش مناسب با توجّه به نمونه مورد نظر مورد توصیه قرار گرفته است.

روش های تغییر شکل پلاستیک شدید روش هایی هستند که می توان به کمک آن، موادی با نسبت استحکام به وزن بالا تولید نمود. فرآیند پرس کاری شیاری، یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید است که به منظور تولید ورق های فلزی با ساختار بسیار ریزدانه بکار گرفته می شود. در این تحقیق به صورت عددی و با استفاده از روش اجزاء محدود فرآیند پرسکاری شیاری محدود تا یک پاس کامل بر روی نمونه ی مسی خالص مورد مطالعه قرار می گیرد. لذا بوسیله ی نرم افزار ABAQUS 6-14 مدل سازی عددی انجام شد که با استفاده از این روش نتایج خروجی هرمرحله به عنوان ورودی مرحله بعد منتقل می شود. نتایج عددی نشان داد که با اعمال هر مرحله از فرآیند (Constrained Groove Pressing) میزان کرنش پلاستیک بیشتر می شود و همچنین در راستای طول نمونه میزان کرنش موثر پلاستیک به صورت نوسانی تغییر می کند. با بررسی تغییرات نیروی شکل دهی حین فرآیند مشاهده شد روند تغییرات نیرو در مراحل فرد شامل سه بخش است و در بخش سوم شیب تغییرات نیرو به شدت افزایش می یابد که دلیل آن افزایش سطوح تماس و اثر اصطکاک به منظور پر شدن گوشه های قالب است. با بررسی اثر ضریب اصطکاک بر روی نیروی شکل دهی مشاهده گردید با افزایش ضریب اصطکاک مقدار ماکزیمم نیروی شکل دهی بیشتر می شود.

در این مقاله، از رویکرد بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان برای کاهش اثر نویز حسگر بر عملکرد سیستم کنترل وضعیت فضاپیما با عملگرهای چرخ عکس العملی استفاده شده است. مقدار میانگین مطلق خطای نشانه روی وضعیت ماهواره به عنوان معیار عملکرد اصلی کنترلی انتخاب شده است. الگوریتم بهینه ساز مبتنی بر روش ژنتیک و مبتنی بر تکرارهای متوالی مونت کارلو برای لحاظ کردن اثر نویز و بدست آوردن ضرایب کنترلی می باشد. از دینامیک مرتبه اول برای مدل سازی چرخ عکس العملی به عنوان عملگر اصلی کنترلی با لحاظ کردن محدودیت های عملی حداکثر گشتاور تولیدی استفاده شده و از یک کنترل کننده تناسبی- انتگرالی- مشتقی (PI-D) اصلاح شده با روش مشاهده گر برای کنترل ماهواره استفاده شده است. سیگنال نویز سفید گوسی پس از عبور از یک فیلتر مرتبه اول به سیگنال های مسیر بازخورد زاویه و سرعت زاویه ای اضافه شده و به مدار کنترلی اعمال می شود. به منظور مقایسه منصفانه نتایج، ضرایب کنترلی به ازای شرایط شبیه سازی یکسان، برای دو رویکرد بهینه سازی قطعی و بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان بدست آمده و معیار عملکرد بر حسب تابع چگالی طیفی توان نویز به ازای دو رویکرد بهینه سازی بررسی شده است. نتایج مقایسه ای نشان می دهند، سیستم کنترلی که با روش بهینه سازی مقاوم و قابلیت اطمینان تنظیم شده، معیار عملکرد آن در مواجهه با نویز مقاوم تر بوده و عدد قابلیت اطمینان عملکرد آن بزگرتر از نتایج حاصل از بهینه سازی قطعی است. نتایج نشانگر ارجحیت استفاده از رویکرد بهینه سازی مقاوم و با قابلیت اطمینان برای سیستم کنترل در معرض نویز است.

در تحقیق حاضر به کمک یک نرم افزار تجاری به نام AVL BOOST به روش عددی به شبیه سازی عملکرد موتور EF7 بنزین سوز پرداخته شده است و اثر نسبت تراکم و زمان بندی جرقه روی توان، گشتاور و راندمان حرارتی بررسی شده است. خطای مدل سازی حاضر نسبت به نتایج تست های تجربی در محدوده 3% گزارش شد، همچنین نتایج شبیه سازی نشان داد در دور بالا (5000 دور بر دقیقه) اگر جرقه 25 درجه قبل از نقطه مرگ بالا شروع شود و مدت جرقه در محدوده 55 درجه باشد بیشترین توان خروجی از موتور حاصل می گردد و با طولانی تر شدن مدت جرقه، سرعت احتراق کاهش یافته و توان خروجی کاهش می یابد. همچنین با آوانس بیشتر زاویه شروع جرقه، درصد بیشتری از انرژی ورودی به صورت حرارت به دیواره موتور تلف می شود و توان خروجی کاهش می یابد. قابل توجه است در شرایط بهینه زمان-بندی جرقه در 5000 دور بر دقیقه می توان به راندمان حرارتی در حدود 38% دست یافت که نسبت به حالت زمان-بندی جرقه پیش فرض در این دور راندمان حرارتی در حدود 11% تقویت شده است.

با توجه به رشد روزافزون تجارت جهانی و ضرورت تحویل سریع سفارش ها در شبکه توزیع و خدمت رسانی به مشتریان خرید کالاهای اینترنتی، نیاز به حمل ونقل هوایی بار در مقابل روش های توزیع جاری(زمینی و دریایی) بیش از پیش احساس می شود؛ به طوری که طی سال ها ی اخیر، توجه ویژه ای به این حوزه شده است. یکی از چالش های موجود در یک شبکه توزیع هوایی مسئله مسیریابی برای ربات های بدون سرنشین با در نظر گرفتن افزایش رضایت مشتریان و محدودیت های شبکه و مشتریان می باشد. برای نیل به این هدف در این مقاله ابتدا مسئله مسیریابی و محدودیت های مشتری و شبکه مطرح و به صورت ریاضیاتی فرموله گردید. باید اشاره داشت که دینامیک ربات هوایی یکی از محدودیت های اصلی مسئله می باشد و تاکنون در پژوهش های ارائه شده از مسئله مسیریابی در شبکه توزیع و خدمت رسانی به مشتریان مورد توجه قرار نگرفته و مهجور مانده است(علت امر نیز دخیلی شدن معادلات دینامیکی-سینماتیکی پرنده و به تبع دشوار و پیچیده شدن مسئله می باشد). این در حالی است که در این مقاله معادلات غیرخطی ربات هوایی جهت سرویس دهی به مشتریان به فرم فضای حالت بیان شد. سپس مسئله مسیریابی با در نظر گرفتن معادلات فرم فضای حالت ربات های پرنده و محدودیت های مشتریان و شبکه با الگوریتم بهینه سازی ژنتیک(حل گر بهینه ساز) حل گردید. پس از بیان روابط و حل مسئله توسط الگوریتم ژنتیک، نتایج در قالب مسیرهای بهینه ارائه شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد رویکرد پیشنهادی به خوبی توانسته کلیه نیازهای و اهداف مسئله را پاسخ دهد و می توان از آن در مسئله مسیریابی شبکه های هوایی با ابعاد بالا نیز بهره گرفت.

در شرایط غیرایده آل جوی، دستگاه سنجش فاصله برای کاهش خطا در فرود هواپیما باید در موقعیت بهینه ای قرار گیرد. در این راستا، منطق فازی بازه ای به عنوان روشی کارآمد برای تعیین موقعیت بهینه دستگاه سنجش فاصله استفاده می شود. با این روش، عواملی نظیر شرایط هوا، مسیر پرواز و سایر متغیرهای مرتبط به صورت فازی ارزیابی و موقعیت بهینه دستگاه سنجش فاصله تعیین می شود. زمانی که فاصله های غیر یکسان از باند فرود نرمال برای هر یک از سنجش گرها برقرار باشد، نیاز به شناسایی مناسب ترین مکان جهت قرارگیری سنجش گر ثانویه وجود دارد. این سیستم به صورت پویا عمل می کند، به گونه ای که پس از شناسایی خط فرود مرکزی مفروض، بر اساس نحوه قرارگیری اولیه هر یک از سنجش گرها، در نهایت جایگاه مناسب و محل قرارگیری بهینه برای سنجش گر ثانویه شناسایی می شود. در آزمایش های ما، در حالت ایده آل فاصله سنجش گرها از هواپیما به ترتیب 131.5 متر و 132 متر بود، که سیستم با دقت بالایی مکان مناسب فرود را تشخیص داد. در شرایط غیرایده آل، با فاصله های 134 متر و 129.4 متر، سیستم نشان داد که نزدیکی بیشتر به سنجش گر دوم منجر به خط فرود مرکزی نامناسب می شود. نتایج نشان می دهد که استفاده از منطق فازی بازه ای می تواند با دقت بالا به شناسایی و بهینه سازی مکان سنجش گرها کمک کند و احتمال خطای فرود در شرایط جوی نامناسب را کاهش دهد.