مهندسی مکانیک امیرکبیر (امیرکبیر)
سال:1403 | دوره:56 | شماره:7 |تعداد مقالات:6

در کار حاضر، مدل سازی و فرمولاسیون اثر گرادیان دمایی بر فرایند اسمز معکوس برای  تعیین میزان نفوذ آب تصفیه شده و تولید آب تحت تأثیر دو عامل اختلاف دما و میزان غلظت نمک بررسی می گردد. مدل سازی توسط برنامه نویسی با متلب با استفاده از مدل محلول - نفوذ انجام می گردد. بررسی پارامترهای مهم در اسمز معکوس دمایی، بیانگر تأثیر مستقیم اختلاف دمای بین قسمت آب تصفیه شده و آب شور بر پارامترها مربوطه می باشد. در هر غلظت نمک  افزایش اختلاف دمای بین قسمت آب تصفیه شده و آب شور، به عنوان نیروی محرک، سبب افزایش نفوذ آب تصفیه شده می گردد. در این کار تحقیقی، تأثیر غلظت قسمت آب شور و اختلاف دمای بین قسمت آب تصفیه شده و آب شور بر پارامترهای مختلف اسمز معکوس دمایی بررسی شده است. نمودارهای پارامترهای مختلف بر اساس دما در غلظت های یک و0/35 گرم بر لیتر ارائه گردیده است. در غلظت یک گرم بر لیتر برای اختلاف دماهای 1/5، 2/5 و 10/8 درجه سلسیوس مقادیر نفوذ آب تصفیه شده به ترتیب 0/9، 0/9545 و 1/3118 بر حسب لیتر بر مترمربع ساعت بار و در غلظت 0/35 گرم بر لیتر برای اختلاف دماهای 1/5 و 9/3 درجه سلسیوس مقادیر نفوذ آب تصفیه شده به ترتیب 0/917 و 1/167 بر حسب لیتر بر مترمربع ساعت بار به دست می آیند.

مدلسازی عدم قطعیت در قالب بهره و فاز اضافی و محاسبه حاشیه های مقاومت بر اساس آن ها یکی از روش های متداول طراحی مقاوم سیستم های کنترلی و مقایسه مقاومت آن هاست. از طرفی یک روش مرسوم کنترل مقاوم در حوزه ی فرکانس، تئوری بازخورد کمی است که به علت مدلسازی عدم قطعیت در قالب نامعینی پارامتری با محدوده ی مشخص، با چالش هایی از جمله عدم امکان مقایسه ی کنترل کننده ها و طراحی غیر خودکار همراه است. همچنین شرایط سیستم به ازای مقادیر نامعینی پارامتری خارج از بازه طراحی مشخص نیست. در این پژوهش با استفاده از مدلسازی عدم قطعیت در قالب بهره و فاز در روش تئوری بازخورد کمی این مشکلات مرتفع شده است. به این منظور حاشیه ای ترکیبی، متشکل از بهره و فاز، معرفی شده که با استفاده از نمودار نیکولز اصلاح شده و نامعادلات مرتبط با معیارهای تئوری بازخورد کمی، محاسبه می شود. کنترل موقعیت یک موتور جریان مستقیم به عنوان نمونه ی مطالعاتی انتخاب شده و برای آن کنترل کننده ی تناسبی-مشتق گیر بهینه و مقاومی طراحی شده است. بررسی نتایج به دو شیوه عددی و تجربی صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهد روش پیشنهادی توانسته است به خوبی نواقص روش تئوری بازخورد کمی را رفع نماید. کنترل کننده ی طراحی شده در این حالت نسبت به کنترل کننده طراحی شده به روش مرسوم تئوری بازخورد کمی نتایج مطلوب تری داشته و حتی به ازای مقادیر نامعینی پارامتری بالاتر از محدوده ی طراحی، توانسته است عملکرد خود را به نحو بهتری حفظ نماید.

در سال های اخیر به سبب افزایش تقاضای انرژی و به دنبال جایگزینی برای سوخت های فسیلی، توجهات بسیاری معطوف انرژی های تجدیدپذیر به خصوص انرژی زمین گرمایی شده است. مناطق دارای پتانسیل زمین گرمایی بسیاری در ایران طی مطالعات گذشته معرفی شده است که یکی از این مناطق که دارای بیشترین پتانسیل می باشد، منطقه بوشلی در شمال غرب ایران می باشد. در مطالعه حاضر سه چرخه تبخیرآنی یک تا سه مرحله ای به منظور تولید توان از چاه های زمین گرمایی منطقه بوشلی در ایران، مطالعه و مدل سازی شده و سپس مورد تحلیل انرژی، اگزرژی و اقتصادی قرار گرفته است. هر سه چرخه ابتدا نسبت به بازده انرژی و اگزرژی به صورت مستقل بیشینه سازی شده و به صورت جداگانه، هزینه تولید توان واحد کمینه سازی شد. همچنین با هدف بیشینه سازی همزمان بازده انرژی و اگزرژی و کمینه سازی هزینه تولید توان واحد، مورد بهینه سازی چند هدفه قرار گرفت. بهینه سازی با روش الگوریتم ژنتیک و در نرم افزار ای.ای.اس انجام شد. درنهایت نیز یک مطالعه پارامتری به منظور بررسی تاثیر فشارجداسازهای هر سه چرخه بر توابع عملکردی انجام گرفت. در مطالعه حاضر مشاهده شد که چرخه تبخیر آنی سه مرحله ای برای منطقه بوشلی از دیگر چرخه های مورد بررسی دارای عملکرد بهتری از لحاظ ترمودینامیکی و اقتصادی می باشد. برای چرخه تبخیر آنی سه مرحله ای در حالت بهینه چند هدفه (به ازای فشار جداساز اول 1351 کیلوپاسکال و فشار جداساز دوم 440/9 کیلوپاسکال، فشار جداساز سوم 80/09 کیلوپاسکال)، توان خالص، بازده انرژی، بازده اگزرژی، ضریب اگزرژواکونومیک و هزینه تولید توان واحد به ترتیب 8463 کیلووات، 15/24 درصد، 57/01 درصد، 79/7 درصد و 4/853 دلاربرگیگاژول حاصل شده است.

در بسیاری از پیمایه های نسل جدید، استفاده از رویکرد تخصیص کنترل، یکی از روش های موثر برای انجام مانورهای هماهنگ هوایی به منظور کاهش انرژِی مورد نیاز جهت انجام عملیات مختلف، جبران سازی عیوب عملگرهای سیستم، افزایش قابلیت اطمینان، افزایش قابلیت اعتماد و جلوگیری از به اشباع رسیدن عملگرها است. این مقاله، به کنترل هماهنگ چند عامل برای فرود خودکار و انجام مانورهای هماهنگ با استفاده از رویکرد تخصیص کنترل فازی می پردازد. برای انجام پرواز هماهنگ، نقش پیشرو  برعهده یکی از پیمایه ها است که به عنوان عامل پیشرو شناخته می شود، در حالی که دو پیمایه دیگر، به عنوان عامل های پیرو عمل می کنند. با استفاده از کنترل کننده فازی، بهینه سازی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم ژنتیک و تخصیص سیگنال های کنترلی بین عملگرهای بالابر و سیستم کنترل بردار نیروی پیشران، می توان عامل ها را با پایداری مطلوب، دقت کافی و حداقل تلاش کنترلی به ارتفاعی مشخص هدایت نمود و سپس مانورهای هماهنگ و منظمی را به انجام رسانید. نتایج نشان می دهد که روش تخصیص کنترل فازی، دقت بالایی را در کنترل فرود  پیمایه به یک ارتفاع مشخص دارا بوده و در نهایت، پیمایه ها با شرایط مناسب، پایداری کافی، دقت بالا ، زمان نسبتاً کوتاه و کمترین میزان تلاش کنترلی به اجرای مانور فرود خودکار هماهنگ می پردازند.

در مقاله ی حاضر با بهره گیری از ویژگی های منحصر به فرد عملگرهای پیزوالکتریک همچون قابلیت کوچک سازی، خودقفلی، قابلیت کار در شرایط سخت، ایمنی بالا و غیره، استفاده از آن به عنوان عملگر در تجهیز انتقال گاز احتراق پیشنهاد شده است. بدین منظور عملگر پیزوالکتریک دورانی انتخاب شده و دریچه انتقال گاز در آن تعبیه گردیده است. در بخش شبیه سازی، عملگر به کمک المان محدود تحلیل شده و سپس تحت تحلیل حساسیت فرکانسی قرارگرفته و در نهایت یک نمونه از آن ساخته شده است. در بخش تجربی پارامترهای نمونه ساخته شده ارزیابی گردیده و با نتایج حل عددی مقایسه و صحت سنجی شده است. در بخش نتایج با انجام تست عملکردی و اندازه گیری مشخصه های خروجی سرعت و گشتاور، کارایی عملگر پیزوالکتریک به عنوان یک عملگر مجزا اثبات گردیده است. سپس با مقایسه پارامترهای هندسی نشان داده شده است که عملگر توانسته کاهش 28% در ابعاد قطری، کاهش 57% در حجم کلی و کاهش 50% در وزن را تامین نماید. در انتها با انجام تست های محیطی نشان داده شده است که عملگر می تواند در شرایط محیطی سخت ناشی از ارتعاشات و تغییرات دمایی از تغییر در وضعیت دریچه انتقال گاز ممانعت به عمل آورده و ضریب ایمنی بالایی را تامین نماید.

پژوهش حاضر شبیه سازی گرمایش آیرودینامیکی یک نمونه پرتابه بازگشت پذیر با قرارگیری بالک کنترلی و اجزای متصل به آن را مورد بررسی قرار داده است. در این پژوهش به بررسی چهار هندسه مختلف یک نمونه موشک تجاری سازی شده شامل موشک بدون بالک، موشک به همراه بالک کنترلی، موشک با بالک کنترلی به همراه شفت متصل به آن و موشک با بالک کنترلی و شفت متصل به آن با درنظرگرفتن گوه پرداخته شده و مقایسه نتایج بین این هندسه ها صورت گرفته است. نتایج نشان می دهند که حضور بالک کنترلی به عنوان مانعی در راه حرکت جریان هوا باعث افزایش 27 درصدی شار حرارتی روی بدنه موشک شده است. به واسطه وجود شفت، شار حرارتی روی بدنه موشک در بخش جلوی شفت افزایش یافته است. علت این موضوع، تداخل لایه مرزی روی بدنه با موج شاک تشکیل شده در جلوی شفت است. بطوری که در بالادست شفت این افزایش مقدار شار حرارتی 5 برابر هندسه بدون شفت است. حضور گوه در جلوی شفت، باعث کاهش 52 درصدی شار حرارتی در قسمت پایین دست خود می شود. همچنین گوه ماکزیمم شار حرارتی ایجاد شده روی سطح شفت را نسبت به هندسه سوم حدود 74% کاهش می دهد. بنابراین وجود گوه از اثرات مخرب گرمایش آیرودینامیکی در نزدیکی بالادست شفت به خوبی کاسته است.