مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1403 | دوره:56 | شماره:5 |تعداد مقالات:6

در این پژوهش تحلیل ارتعاش آزاد برای یک پوسته استوانه ای دولایه دوار به کمک تئوری مرتبه اول برشی انجام شده است. این پوسته متشکل از لایه داخلی مدرج متخلخل و تقویت شده با گرافن و رویه مگنتوالکتروالاستیک بوده و تحت اثر محیط حرارتی قرار دارد. شرایط مرزی دو انتهای پوسته را بدلیل وجود یاتاقان هائی که از حرکت عرضی جلوگیری می کنند می توان بصورت دوسر مفصل درنظرگرفت. در ابتدا، فرکانس طبیعی مودهای پیش رونده و پس رونده ارتعاش آزاد پوسته دوار کامپوزیتی با خواص کاملا معین محاسبه شده و با نتایج سایر مقالات صحت سنجی شده است. سپس تاثیر سرعت دورانی، عدد مود، تغییردما، میزان تخلخل و کسرجرمی گرافن بر نتایج مورد بررسی قرار گرفته است. سپس این مطالعه به دنبال بررسی تاثیر عدم قطعیت ها در خواص لایه مگنتوالکتروالاستیک بر ارتعاش آزاد پوسته استوانه ای دوار و در معرض پتانسیل های الکتریکی و مغناطیسی است. در این حالت عدم قطعیت های مدول الاستیک، ضریب پیزوالکتریک و پیزومغناطیس لایه هوشمند، با استفاده از عدد فازی متقارن گوسی مرتبط می شوند. معادلات حاکم برای ارتعاش آزاد مدل نامعین با ترکیب اصل همیلتون و فرم پارامتری دوگانه اعداد فازی به دست می آیند؛ سپس فرکانس های طبیعی مدل نامعین با استفاده از رویکرد ناویر محاسبه می شوند. ارتعاشات آزاد نیز با محاسبه محدوده فرکانس طبیعی در رابطه با پارامترهای نامعین مختلف بررسی شده اند. نتایج عددی نشان داده است که وجود تخلخل فرکانس های طبیعی را افزایش می دهد. در سرعت دوران صفر، دوبرابر کردن میزان تقویت کننده گرافنی منجر به افزایش 21% ، 26% و 33% به ترتیب در فرکانس مودهای اول، دوم و سوم شده است؛ در حالی که در سرعت دورانی بیشینه، دوبرابر کردن گرافن تقویتی منجر به افزایش 14% ، 4/5% و 3/3% به ترتیب در فرکانس مودهای اول، دوم و سوم شده است. در مورد خواص دارای عدم قطیت نیز،  محدوده فرکانس طبیعی با افزایش پتانسیل الکتریکی اندکی کاهش یافته است اما با افزایش پتانسیل مغناطیسی به شدت افزایش داشته است.

تولید آب شیرین به روش اسمز معکوس، از گزینه های به صرفه در بسیاری از کشورها است. یکی از مشکلات این روش، کاهش مقدار آب تولیدی به دلیل تغییر شرایط فرآیندی و آب خام مصرفی است . در این مقاله، به روشی برای بازطراحی روتور توربوشارژر هیدرولیکی به عنوان اصلی ترین قطعه این تجهیز که نقش بازیافت کننده انرژی در واحدهای آب شیرین کن را دارد، پرداخته شده است. بدین منظور، ابتدا عملکرد یک واحد نمک زدایی در حال بهره برداری بررسی و سپس با استفاده از روابط تشابه در توربوماشین ها و دینامیک سیالات محاسباتی، دو روتور جدید برای توربوشارژر موجود طراحی و ساخته شدند تا برای دو حالتی که به دلیل تغییر شرایط، ممبران به فشار بالاتر یا پایین تر از طراحی اولیه نیاز دارد، جایگزین روتور موجود شوند. برای صحت سنجی، نتایج تست با پارامترهای طراحی مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد علی رغم اعمال تغییر در فشار ورودی ممبران، توربوشارژر با روتورهای جدید علاوه بر ثابت نگه داشتن درصد تولید آب، باعث شده است مقدار بازیافت انرژی ثابت بماند و راندمان کل نیز در حالت فشار بالا، از راندمان توربوشارژر اولیه بیش از 4درصد و بازیافت انرژی حدود 2درصد بیش تر شود که نشان می دهد از این روش می وان در شرایطی که تغییر فشار ممبران ها به صورت محسوسی از فشار طراحی اولیه بالاتر یا پایین تر است، استفاده کرد.

مبنای عملکرد دبی سنج گردابه ای رابطه خطیQ=KF  ( K عدد ثابت و  F فرکانس ریزش گردابه ­ها) است. لذا دقت دبی سنج فقط تابعی از دقت اندازه گیری فرکانس داده ها می باشد. به منظور مشخص نمودن دقت اندازه گیری فرکانس ریزش گردابه ها، نیاز است که طیف فرکانسی آن بررسی شود. در این تحقیق تجربی، طیف فرکانسی ریزش گردابه های ناشی از مدل مثلث متساوی الاضلاع به ضلع 10 میلی متر در پایین دست مدل با استفاده از تونل باد و دستگاه جریان سنج سیم داغ اندازه گیری و با استفاده از توزیع نرمال گاوس برازش شده است . با توجه به سطح اطمینان مورد نظر، دقت اندازه گیری فرکانس ریزش گردابه ها بررسی و تغییرات آن با استفاده از انحراف معیار توزیع نرمال، کمی سازی شده است. نتایج نشان می دهد تغییرات عدد استروهال برای اعداد رینولدز بالاتر از 1200 مستقل از عدد رینولدز بوده ولی به زاویه جریان وابسته است. با در نظر گرفتن سطح اطمینان 95%، حداکثر خطای اندازه گیری فرکانس ریزش گردابه ها برای مدل مثلثی در زاویه °60، 1/53% و برای زاویه °0 این خطا 2/46% می باشد. میزان انحراف معیار طیف فرکانسی در جهت جریان دارای روند افزایشی بوده ولی در جهت عمود بر جریان خارج از ناحیه جدایش، ثابت می باشد. هنگامی که زاویه جریان در بازه  23>α>                     است، خطای اندازه گیری فرکانس ریزش گردابه ها تا حدود 9% افزایش می یابد.

در این تحقیق از شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی برای بررسی تاثیر پارامترهای هندسی کانال های مارپیچ مستطیلی بر ضریب انتقال حرارت استفاده شد. دو مدل شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون و تابع پایه شعایی برای مدلسازی انتقال حرارت در کانال های مارپیچ مستطیلی استفاده شد. ورودی های مدل ها شامل عدد رینولدز و پارامترهای هندسی کانال و خروجی آن ها عدد ناسلت درنظر گرفته شد. 135 داده توسط شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی ایجاد و پس از تایید اعتبار برای آموزش و ارزیابی مدل های شبکه عصبی استفاده شد. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که دقت شبکه عصبی پرسپترون کمی بالاتر از تابع پایه شعایی بود و در کل دو مدل قابل قبول بودند. با توجه به دقت قابل قبول این دو مدل، آن ها را می توان به خوبی در تحقیقات آینده و برنامه های کاربردی استفاده کرد. نوآوری اصلی در مقایسه دو روش مختلف برای مدلسازی مبدل حرارتی با کانال مارپیچ مستطیلی و ارائه نتایج برای هر دو روش است. این پژوهش نشان می دهد که استفاده از شبکه عصبی پرسپترون و تابع پایه شعاعی می تواند در بهبود عملکرد و بهره وری مبدل حرارتی موثر باشد. این تحقیق می تواند به عنوان راهنمایی برای انتخاب روش مناسب برای مدلسازی مبدل های حرارتی مورد استفاده قرار گیرد و به بهبود فناوری های مرتبط با این حوزه کمک کند.

امروزه استفاده از ساخت افزودنی، امکان ایجاد فراسازه های با هندسه پیچیده را فراهم کرده است. یکی از سازه هایی که امروزه در زمینه های مختلف از جمله جذب انرژی مورد توجه قرار گرفته است، سازه های اوریگامی می باشد. در پژوهش حاضر، به منظور بهبود خواص جذب انرژی تحت فشار محوری شبه استاتیک، فراسازه چند سلولی اوریگامی نوینی معرفی شده است. این سازه ها با دو پارامتر تعداد لایه و نسبت دو ضلع بالا و پایین از یکدیگر متمایز شده اند. به منظور استخراج خواص جذب انرژی این سازه ها شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد و این نتایج با آزمایش تجربی مدل های ساخته شده به روش ساخت افرودنی صحه گذاری شدند. همچنین برای مقایسه میان سازه های اوریگامی و غیر اوریگامی یک سازه ساده نیز طراحی و مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج این پژوهش نشان داد پارامترهای هندسی نقش مهمی در افزایش قابلیت جذب انرژی دارند و سازه های اوریگامی به میزان 97 درصد افزایش جذب انرژی را نسبت به سازه غیر اوریگامی داشتند.  در کنار این موارد، بر اساس روش ارزیابی تناسبی پیچیده بهترین سازه از میان سازه های طراحی شده بر مبنای معیارهای جذب انرژی مشخص گردید.

در مناطق گرمسیر به خصوص در فصل تابستان، بالارفتن دمای محیط سبب افزایش شدید دمای نقطه داغ ترانسفورماتور ها می شود که نتیجة آن ازکارافتادگی زود هنگام ترانسفورماتورها و بروز خسارات جبران ناپذیری در شبکه برق خواهد شد. بنابر این، تلاش برای کاهش دمای نقطه داغ ترانسفورماتور از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. یکی از روش های مدیریت حرارتی ترانسفورماتورهای روغنی، افزایش خواص انتقال حرارت روغن با مواد افزودنی است تا بتوان به طور مؤثر و سریع حرارت اتلافی از سیم پیچ ها و هسته را به محیط اطراف منتقل کرد. ازاین رو در این پژوهش به مطالعه تجربی عملکرد سه نانوروغن اکسید آلومینیوم، اکسید آهن و نانولوله های کربنی چند جداره در یک ترانسفورماتور روغنی آزمایشگاهی با حداکثر توان نامی 150 وات پرداخته می شود. بدین منظور نانوذره های مذکور با غلظت  g/L0/5 با روغن معدنی ترانسفورماتور مخلوط شده و در ترانسفورماتور مورد آزمایش قرار می گیرند. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات به روغن تا محدوده مجاز برای عامل های مختلف، منجر به بهبود خواص فیزیکی نانوروغن می شود که می تواند نقش مؤثری در مدیریت حرارتی روغن ترانسفورماتور داشته باشد. به عنوان نمونه در 100 درصد توان کامل ترانسفورماتور، نانوروغن های اکسید آلومینیوم، اکسید آهن و نانولوله های کربنی چند جداره به ترتیب موجب کاهش2/1، 1/3 و 5/4 درجه سانتی گراد در دمای نقطه داغ ترانسفورماتور نسبت به آزمون پایه با روغن معدنی می شوند که دلیل اصلی آن بهبود ضریب هدایت حرارتی نانوروغن است.