مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1397 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:20

در این مقاله دو روش آزمایشگاهی تماسی و غیرتماسی برای تحریک ارتعاشی یک ورق مستطیلی نازک با شرایط مرزی گیردار در هر چهار لبه آن، به کار رفته است. در روش تماسی از یک چکش مودال برای اعمال ضربه به سطح ورق استفاده شده و در روش غیرتماسی سه بلندگو برای فرستادن سیگنال نویز سفید و تحریک ورق به کار رفته است. بلندگوها سه محدوده فرکانسی پایین، متوسط و بالا را پوشش می دادند. موقعیت های مختلفی برای اتصال شتاب سنج بر روی ورق پیشنهاد شده است تا بهترین موقعیتی که بتواند بیشترین فرکانس های طبیعی را اندازه گیری کند، مشخص شود. مقایسه دو روش تحریک نشان می دهد که روش غیرتماسی در فرکانس های متوسط و بالا کارآیی بهتری دارد درحالی که روش تماسی در فرکانس های پایین عملکرد بهتری دارد. یک روش تحلیلی-تقریبی بر اساس روش رایلی-ریتز نیز برای محاسبه فرکانس های طبیعی ورق مستطیلی نازک به صورت تئوری ارائه شده و فرکانس های طبیعی بدست آمده به دو روش آزمایشگاهی با نتایج تئوری مقایسه شده است.

اصلاح بدشکلی استخوان فمور، با استفاده از دو فیکسچر داخلی و خارجی انجام می شود. مزیت استفاده از فیکسچر خارجی دوار، آسیب رسانی کمتر به بافت نرم، هم راستایی بهتر و افزایش کرنش در مقطع برش، که باعث تسریع در ترمیم استخوان می شود، است. این مقاله به مطالعه تنش های ایجادشده در استخوان در زمان به کارگیری قاب فضایی تیلور که یک ساختار مدور خارجی با دو حلقه و شش اتصال دهنده تنظیم شونده است، پرداخته است. مدل سازی استخوان فمور با استفاده از نرم افزار Mimics و تحلیل استاتیکی المان محدود توسط نرم اقزار ABAQUS انجام شد. شرایط بارگذاری به صورت یک فرد ایستاده و خواص استخوان به صورت همگن و همسانگرد در دو فاز متراکم و اسفنجی، در نظر گرفته شد. جهت صحت سنجی نتایج تحلیل، آزمایش تجربی انجام، و کرنش های حاصل مقایسه شد. در تمامی نیرو ها، تنش های بیشینه ایجادشده در استخوان، در نقاط اتصال پین ها و هاف پین ها به استخوان رخ داده است. همچنین، بیشینه تنش ایجادشده در استخوان با اعمال نیروی N350، در محل اتصال پین ها از مقدار معادل آن در هاف پین ها بیشتر است به طوری که مقادیر آن به ترتیب برابر MPa130 وMPa 86 محاسبه شد. این مسئله بیانگر این نکته است که جایگزینی هاف پین بجای پین در جراحی سبب کاهش تنش های وارد بر استخوان می شود.

رشد روزافزون صنعت حمل و نقل ریلی در جهان باعث افزایش توجه محققان و مهندسان برای ایجاد تکامل، ایمنی و سرعت بیشتر در این صنعت شده است. به طوری که باید اذعان داشت که راه آهن در صنعت حمل و نقل از نظر هزینه ایمنی و کیفیت حمل کالا و مسافر، حرف اول را می زند. بررسی فرکانس طبیعی اجزا مختلف سیستم و عدم انطباق آنها بر یکدیگر به منظور جلوگیری از پدیده تشدید از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این تحقیق سازه بدنه لکوموتیو مورد نظر تحت تحلیل مودال و استاتیکی قرار گرفته است. ابتدا مدل اجزا محدود بدنه براساس نقشه های ساخت و مشخصات فنی شرکت سازنده لکوموتیو ایجاد گردیده و سپس توسط نتایج بدست آمده از شرکت طراح لکوموتیو صحه گذاری می گردد. با توجه به معیارهای مختلفی که براساس استانداردهای صنعت ریلی باید در طراحی بدنه لکوموتیو در نظر گرفته شود، مساله فوق در قالب یک مسئله بهینه سازی ارائه می شود که با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی نسبت به حل آن اقدام گردیده است. تحلیل استحکام بدنه لکوموتیو برای اطمینان از دارا بودن حداقل استانداردهای طراحی و شناسایی نقاط بحرانی به منظور بهینه سازی، یکی از مهمترین مراحل در طراحی لکوموتیو می باشد. پاسخ پیشنهاد شده توسط الگوریتم بهینه سازی بر مدل اجزا محدود اعمال شده است و نتایج حاکی از موفقیت الگوریتم های جستجوی تصادفی و فرضیات در نظر گرفته شده در بهینه سازی سازه بدنه لکوموتیو است.

در این پژوهش، اثر شرایط مرزی دلخواه روی یک ورق چندلایة کامپوزیتی که تحت بار ضربه ای با جرم بزرگ و سرعت پایین قرار گرفته، بررسی شده است. هنگامی ضربه زننده جرم بزرگ تعریف می شود که نسبت جرم آن به جرم هدف بزرگتر از 2 باشد. به این منظور، تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی به عنوان میدان جابجایی ورق در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از روش تحلیلی بر پایه چند جمله ای های جبری مناسب و تابع وزنی گالرکین، معادلات حرکت برای چند نوع شرط مرزی مختلف حل شده است. همچنین، رفتار متقابل بین ضربه زننده و ورق مرکب به کمک یک سیستم دو درجه آزادی جرم-فنر مدلسازی شده است. نتایج نشان داد که شرایط مرزی اختیار شده روی فرکانس طبیعی ورق چندلایة کامپوزیتی مؤثر است. این تأثیرات در نیروی تماسی و جابه جایی ورق برای تکیه گاه های گیردار نسبت به ساده و آزاد قابل ملاحظه است. پارامترهایی مانند شرایط مرزی مختلف، جرم و سرعت ضربه زننده در یک مقدار انرژی جنبشی ثابت و شعاع ضربه زننده از عوامل مهم و تأثیرگذار در بررسی پدیدة ضربه و طراحی سازه ها می باشد.

مطابق اعلام سازمان بهداشت جهانی، افتادن های ناگهانی دومین عامل در آسیب های تصادفی منجر به مرگ شناخته می شود. در این مقاله هدف بررسی پارامترهای مؤثر در تعادل انسان به منظور جلوگیری از افتادن می باشد. برای این منظور آزمایش های متعددی جهت بررسی شدت تأثیر این پارامترها در تعادل به هنگام ایستادن و راه رفتن پیشنهاد و انجام شده است. در این راستا یک بانک داده به وسیله ی نتایج حاصل از این آزمایش ها ایجاد شده است. بانک داده ی فوق حاوی اطلاعات و نتایج آزمایش های انجام شده بر روی 30 دانشجو هنگام ایستادن و راه رفتن و تحت تأثیر پارامترهای مختلف می باشد. در الگوی پیشنهادی تأثیر پارامترهای بینایی، مایع گوش و قدرت عضلات در دو حالت ایستادن و راه رفتن به صورت مجزا مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه به منظور بررسی تعادل به هنگام استفاده از تلفن همراه به عنوان یکی از پرتکرارترین رویدادهای روزمره، آزمایش هایی طراحی و انجام شد. یافته های گزارش شده از این پژوهش میزان تأثیر پذیر تعادل انسان از پارامترهای مختلف را نشان می دهد. همچنین مطابق نتایج آزمایش های انجام شده، مردان تعادل استاتیکی بهتری نسبت به زنان برخوردار هستند اما حفظ تعادل زنان در مقایسه با مردان به هنگام استفاده از تلفن همراه در حین حرکت بهتر می باشد.

در این مقاله، یک مطالعه ی تجربی و عددی بر استحکام فشاری، انرژی و تغییر طول کامپوزیت های تقویت شده با گرافن اکساید و نانوذرات هیدروکسی آپاتیت انجام شده است. گرافن اکساید تا 5/0 درصد وزنی و نانوذرات هیدروکسی تا 7 درصد وزنی مورد استفاده قرار گرفته و درصدهای وزنی از طریق طراحی آزمایش و با روش کامپوزیت مرکزی بدست آمده اند. درصد وزنی پرکننده ها به عنوان پارامترهای ورودی جهت مدلسازی نتایج توسط روش سطح پاسخ و شبکه عصبی مصنوعی در نظر گرفته شده اند. نتایج تجربی نشان می دهد افزایش محتوای نانوذرات باعث افزایش استحکام فشاری شده است. همچنین نتایج مدلسازی نشان می دهد میانگین خطای بدست آمده از روش شبکه عصبی مصنوعی دارای کمترین میانگین خطا بوده است. بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک صورت گرفته و نتایج نشان می دهد مقدار بهینه ی استحکام فشاری در 7 درصد وزنی از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و 289/0 درصد وزنی از گرافن اکساید حاصل می شود که مقدار آن برابر 95/23 مگاپاسکال می باشد. مقدار بهینه ی انرژی معادل J 3/33 گزارش شده که در عدم حضور نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و 239/0 درصد وزنی گرافن اکساید بدست آمده است. همچنین مقدار بهینه ی تغییر طول در 224/0 درصد وزنی گرافن اکساید و عدم حضور هیدروکسی آپاتیت گزارش شده که معادل 98/23 درصد می باشد.

عایق های حرارتی چندلایه از قرارگیری لایه های متوالی مواد عایق متخلخل و سپرهای تشعشعی در کنار یکدیگر ایجاد شده و در دماهای بالا و نیز شرایط برودتی مورد استفاده قرار می گیرند. در این نوع عایق ها، انتقال حرارت می تواند به سه حالت هدایتی، جابجایی و تشعشعی وجود داشته باشد. اما زمانی که چگالی مواد عایق متخلخل بیش تر از kg/m^3 20 باشد، انتقال حرارت جابجایی قابل چشم پوشی است. در این مقاله خواص مربوط به سپرهای تشعشعی از جمله ضخامت، ضریب صدور, تعداد و فاصله ی سپرهای تشعشعی مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته است. جهت بررسی تأثیر خواص مذکور بر ضریب هدایت حرارتی مؤثر عایق چندلایه، از کد نرم افزاری نوشته شده استفاده گشته و نتایج با دیگر پژوهش های انجام گرفته در این زمینه مقایسه شده است. همچنین بهینه سازی پارامترها با استفاده از روش پاول انجام پذیرفته است. نتایج نشان دهنده آن است که مقدار ضریب صدور سپرهای تشعشی و نیز نحوه چیدمان آنها تأثیر بسزایی در مقدار ضریب هدایت حرارتی مؤثر عایق چندلایه دارد. همچنین در رابطه با فواصل بهینه سازی شده بین سپرهای تشعشعی، مشاهده گردید که با فاصله گرفتن از ناحیه گرم عایق (در جهت انتقال حرارت)، فاصله ی بهینه بین سپرها نیز بیش تر می شود.

هدف از مقاله حاضر، تحلیل انتقال حرارت ترکیبی (تشعشع گرمایی-جابجایی مختلط) آشفته در یک کانال سه بعدی قائم تحت شرایطی که خواص سیال با تغییرات دما تغییر می کند است. جریان سیال در عدد رینولدز برابر با 6200 بر مبنای عرض کانال و عدد گراشف برابر با 107 بر مبنای عرض کانال و اختلاف دمای دیواره گرم و سرد، با سرعت و دمای یکنواخت وارد این کانال می شود. دیواره سمت راست گرم بوده و جریان سیال در نزدیکی آن دارای اثرات شناوری هم سو و دیواره سمت چپ سرد بوده و جریان سیال در نزدیکی آن دارای شناوری ناهم سو می باشد. خواص ترموفیزیکی سیال مانند ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی بر مبنای قانون توانی با دما تغییر می یابد. چگالی سیال نیز بر مبنای قانون گاز کامل تغییر می کند. نتایج نشان می دهد که در حضور تشعشع گرمایی، به دلیل کاهش اثرات شناوری، پروفیل های دما مسطح تر می شود. هم چنین، تشعشع گرمایی باعث افزایش انتقال گرما در هر دو سمت هم سو و ناهم سو می گردد و گرادیان سرعت در سمت هم سو کاهش و در سمت ناهم سو افزایش می یابد. علاوه بر آن، فرض خواص متغیر با دما باعث کاهش گرادیان های سرعت و دما در ناحیه هم سو و افزایش آنها در ناحیه ناهم سو می شود.

شبیه سازی توزیع انتشار آلودگی در فضاهای داخل، معمولاً با استفاده از روش های بسیار زمان بر و پرهزینه دینامیک سیالات محاسباتی انجام می گردد. در مقاله حاضر به منظور دست یابی به روشی با دقت مناسب و سرعت بالا، جهت شبیه سازی سه بعدی انتشار آلودگی بر اثر وجود منبع آلودگی گازی در اتاق، روش ناحیه ای نسخه فشار توسعه داده شده است. به منظور نشان دادن قابلیت روش توسعه داده شده، دو مسأله انتشار آلودگی مورد بررسی قرار گرفته شده است. در مساله اول که برای اعتبارسنجی نتایج این تحقیق می باشد، شبیه سازی انتشار آلودگی به واسطه ورود هوای آلوده به یک اتاق با ابعاد 5/2×4×3 متر از طریق دریچه تهویه مطبوع تعبیه شده روی دیوار و نزدیک به سقف انجام شده و نتایج آن با داده های آزمایشگاهی و نتایج حل عددی معادلات ناویراستوکس مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که درصد خطای متوسط حل ناحیه ای نسبت به داده های تجربی برابر با 8/26 و نسبت به حل عددی معادلات ناویراستوکس برابر با 10 است. در ادامه، با در نظر گرفتن دو نوع منبع آلودگی گازی ثابت و لحظه ای در یک اتاق با ابعاد 3×4×3 متر، توزیع آلودگی در محیط داخل مورد بررسی قرار گرفته است. با مشاهده نتایج حاصل از این تحقیق، می توان نتیجه گرفت که این روش، نتایج قابل قبولی را در زمان بسیار کمتری نسبت به روش های آزمایشگاهی و حل عددی معادلات ناویراستوکس به دست می دهد. در نتیجه این روش می تواند در بررسی مسائل زیست محیطی زمان بر، کارآمد باشد.

در کار حاضر، برای اولین بار، انتقال حرارت جابجایی ترکیبی نانوسیال درون محفظه K شکل در حضور میدان مغناطیسی با استفاده از روش شبکه بولتزمن شبیه سازی شده است. دیواره های سمت راست و چپ محفظه در دمای ثابت سرد قرار دارند. دیواره افقی پایینی محفظه در دمای ثابت گرم است. دما روی دیواره افقی بالایی محفظه بصورت خطی تغییر می کند. در شبیه سازی صورت گرفته میدان جریان و دما با حل همزمان توابع توزیع جریان و دما محاسبه شده است. تأثیر پارامترهای مختلفی چون عدد رینولدز (200-50)، عدد هارتمن (60-0)، نسبت ابعاد محفظه (1-4/0) و کسر حجمی نانوذرات (05/0-0) بر روی انتقال حرارت جابجایی ترکیبی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با ثابت ماندن تمامی پارامترها، افزایش نسبت ابعاد محفظه و عدد رینولدز سبب افزایش انتقال حرارت می شود. بعلاوه در یک عدد رینولدز و نسبت ابعاد ثابت، افزایش عدد هارتمن باعث کاهش سرعت جریان درون محفظه و انتقال حرارت می شود. همچنین تغییر کسر حجمی نانوسیال بر روی انتقال حرارت تأثیرگذار بود.

پژوهش حاضر، مدلسازی سه بعدی جریان آشفته حول پره های روتور یک توربین و بهینه سازی آئرودینامیکی هندسه پره ها است. جریان حول پره ها با استفاده از روش AUSM+ و آشفتگی جریان حول پره ها با به کارگیری روش SST k-ω مدل شده است. عملیات بهینه سازی با استفاده از روش گرادیانی الحاقی انجام شده است. این الگوریتم در پژوهشهای گذشته، به صورت کدهای بهینه سازی برای هندسه های دو بعدی مورد استفاده قرار گرفته است و در این پژوهش برای اولین بار از این روش برای بهینه-سازی پره یک توربوماشین به صورت سه بعدی استفاده شده است. برای اعتبارسنجی کار، بازده آیزنتروپیک کل به کل روتور (86/73 درصد) در کنار برخی دیگر از پارامترها، انطباق خوبی در مقایسه با مقادیر تجربی نشان میدهد. همچنین این پارامتر به عنوان تابع هدف مسئله بهینه سازی نیز تعریف شده است. با استفاده از بهینه سازی با الگوریتم الحاقی بازده آیزنتروپیک پره در حدود 18/0 درصد بهینه گردیده است که با استناد به کار دیگران و با درنظر گرفتن شرایط مدلسازی و نیز نتایج بهینه سازی با تابع هدف راندمان آیرودینامیکی، نشان از یک فرآیند بهینه سازی قابل قبول برای این روتور است.

بهبود شرایط آسایش حرارتی در وسایل نقلیه، بخصوص در وسایل نقلیه عمومی به دلیل محدودیت های طراحی در جانمایی دریچه ها، جمعیت زیاد و یکسان نبودن شرایط برای تمامی افراد، همواره با چالش های زیادی روبرو است. در این تحقیق تاثیر هم پوشانی عدم تقارن حرارتی و وزشی بر ایجاد شرایط حرارتی یکنواخت کلی و موضعی برای مسافران اتوبوس توسط مدل 65 نقطه ای آسایش حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، دمای هوای ورودی چنان تنظیم شده که بتواند شاخص میانگین رأی افراد را در محدوده مجاز نگه دارد. همچنین، برای حل معادلات جریان و انرژی از حلگر ایرپک و برای معادلات آسایش حرارتی موضعی از کد نویسی عددی استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که تحت شرایط عدم تقارن حرارتی، لازم است تا از یک الگوی توزیع جریان غیرمتقارن به منظور تأمین احساس حرارتی یکنواخت تر برای مسافران استفاده شود. در این صورت دمای هوا در ناحیه سر افراد در حدود ℃ 22 است که در مقایسه با الگوی جریان متقارن در حدود ℃ 2 کم تر است. نتایج مدل 65 نقطه ای نشان می دهد که استفاده از یک الگوی توزیع غیرمتقارن در اتوبوسی با شرایط حرارتی غیرمتقارن و سیستم تهویه اختلاطی عملکرد مطلوب-تری دارد و دمای سطح پوست در این حالت به حالت خنثی نزدیک تر است.

برای بررسی رفتارهای حدی پدیده جریان کاویتاسیون حول استوانه مدور در تونل کاویتاسیون سرعت بالا، استوانه هایی با قطرهای مختلف از جنس استیل ساخته شده اند که قطر آنها 10، 15 و 20 میلی متر می باشد. با تعبیه دو سوراخ راه بدر محوری و شعاعی و نصب فشارسنج، فشار پشت مدل به ازاء اعداد مختلف کاویتاسیون اندازه گیری می شود. قبل از ایجاد حالت شفاف نقره ای در پشت مدل، نوسان فشار پشت مدل شدید بوده و بعد از ظاهر شدن حالت مذکور، شدت نوسان کاهش یافته و طول حباب بشدت افزایش می یابد. نوسان طول بصورت نامنظم و تصادفی اتفاق می افتد. فشار حدی کمینه برای تمامی مدلها تقریبا یکسان و برابر 13500 نیوتن بر مترمربع می باشد و همچنین با افزایش فشار اولیه، مقدار فشار حدی تقریبا ثابت است. وقتی طول حباب کاویتاسیون کوتاه است، نشر گردابه ها بر اساس الگوی ون-کارمن بصورت منظم رخ می دهد. در حالت سوپرکاویتاسیون صدای انهدام برای استوانه با قطر 20 میلی متر بسیار شدیدتر از مدل 10 میلی متر است. با کاهش قطر مدل، عدد کاویتاسیون کمینه بشدت کاهش می یابد. عدد کاویتاسیون کمینه، بترتیب برای مدل 10 و 20 میلی متری برابر با 0. 125 و 0. 49 می باشد. نتایج حاکی از آنست که اختلاف عدد کاویتاسیون کمینه میان محاسبات تئوری و آزمایشگاهی تقریبا 14% می باشد.

در این مطالعه به بررسی اثر تغییرات خواص فیزیکی سیال از جمله لزجت سینماتیکی و ضریب پخش حرارتی بر روی ناپایداری اولیه جریان جابجایی آزاد رایلی بنارد به صورت نیمه تحلیلی پرداخته شده است. بر این اساس معادلات حاکم بر لحظه شروع جابجایی آزاد با استفاده از پارامترهای اغتشاش دما و اغتشاش سرعت و با حل پایه هدایت خالص محاسبه گردیده است. با کمک تئوری پایداری خطی و شرط پایداری در فضای موج گونه، می توان کمینه مقدار رایلی را به عنوان رایلی بحرانی در دستگاه معادلات مقدار ویژه مذکور تعریف نمود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد تابع عدد موج بحرانی نسبت به پارامترهای موثر در تغییر خواص، یک تابع زوج بوده و رفتار کاملا متقارن نسبت به مقادیر قرینه از خود نشان می دهد. هم چنین وابستگی دامنه و فرکانس نوسان اغتشاشات دما و سرعت بر اساس پارامترهای موثر در تغییرات خواص مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج تحلیل گردید. می توان گفت رفتار رایلی بحرانی نسبت به تغییرات ضریب پخش حرارتی و لزجت سینماتیکی کاملا معکوس است و لذا اثر همزمان آنها در حل معادلات منجر به کاهش بازه نوسان رایلی بحرانی خواهد شد.

در این تحقیق، مدل حجم سیال برای شبیه سازی جریان دو فازی بخار-مایع درون یک آب شیرین کن خورشیدی شیب دار یک طرفه به کار گرفته شد. این مدل توانایی ردیابی فصل مشترک بین فازهای مایع و بخار را هنگام تغییر فاز دارا می باشد. به منظور ارزیابی دقت مدل ارائه شده، نتایج حل عددی بدست آمده توسط این مدل با نتایج تجربی و نتایج عددی مدل دیگر شبیه سازی آب شیرین کن خورشیدی (مدل هوای مرطوب) مقایسه شده اند. نتایج نشان داد که مدل حجم سیال ارائه شده، نتایج دقیق تر و نزدیک تر به نتایج تجربی را نسبت به مدل پیشین شبیه سازی آب شیرین کن خورشیدی (هوای مرطوب) ارائه می کند. پس از شبیه سازی، پتانسیل استفاده از اسفنج به عنوان یک ماده متخلخل ارزان برای افزایش تولید آب مقطر درون آب شیرین کن خورشیدی بررسی شد. اسفنج سطح مؤثر بیشتری برای تبخیر و جذب تشعشع درون آب شیرین کن فراهم می کند. همچنین این ماده دارای خاصیت فتیله ای بوده و آب را به سطح خود جهت تبخیر منتقل می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که میزان تولید آب مقطر توسط آب شیرین کن خورشیدی حدود 10 درصد با به کارگیری اسفنج با نفوذپذیری 6/0 افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که میزان تولید آب مقطر با کاهش نفوذپذیری لایه متخلخل برای نفوذپذیری های بیشتر از 6/0 افزایش می یابد درحالی که میزان تولید آب مقطر با کاهش نفوذپذیری لایه متخلخل برای نفوذپذیری های کمتر از 6/0 کاهش می یابد.

در این پژوهش اثرات تلاطم مایع درون یک مخزن حمل شونده توسط وسیله نقلیه همزمان با عملکرد دینامیکی وسیله نقلیه بررسی شده اند. بدین منظور حلگر غیرخطی سه بعدی دینامیک سیال با حلگر دینامیک وسیله نقلیه با سه درجه آزادی در یک فضای شبیه سازی همکار تحت مدیریت یک نرم افزار واسط جهت شبیه سازی تلاطم سیال درون مخزن حمل شونده با وسیله مورد استفاده قرار گرفته است. به جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن از روش نیروهای وزنی استفاده شد. بنابراین اصلاحاتی به سبب استفاده از روش نیروهای وزنی جهت اعمال اثرات حرکت شتاب دار مخزن بر معادلات ناویر-استوکس اعمال شده اند. روش مذکور در شبیه سازی مخازن دو بعدی که با شتاب در راستای افق حرکت می کنند مورد استفاده قرار گرفت که نتایج با نتایج تجربی پیشین در مقالات مقایسه و اعتبارسنجی شده اند. در مورد اول، مخزن در پایان مسیر حرکت شتاب دار با یک مانع برخورد کرد که سطح آب در دیواره سمت چپی آن با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد که مطابقت خوبی نشان داد. در شبیه سازی مخزن دوم نیز حرکت شتاب دار متناوب یک مخزن دو بعدی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج فشار روی دیواره با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه شدند که مطابقت خوبی نشان داد. علاوه بر این حرکت وسیله نقلیه حامل مخزن همزمان با دینامیک سیال درون آن حین عبور از دست اندازهایی متقارن به جهت ارزیابی اثر تلاطم سیال درون مخزن بر دینامیک وسیله نقلیه و عملکرد آن در تحریک عمودی شبیه سازی شد.

مژک اولیه اندامکی است که تقریبا در تمامی سلول های بدن مهره داران وجود دارد. این اندامک که مانند شاخک از سطح سلول بیرون زده است به عنوان حسگر سلول شناخته می شود که می تواند تحریکات مکانیکی و شیمیایی وارد بر سلول را حس کند. در اثر عبور جریان سیال از سطح سلول، مژک اولیه خم می شود و غشای اطرافش تحت کرنش قرار می گیرد. در اثر این کرنش کانال های یونی موجود در غشا فعال می شوند و می توانند یون های کلسیم را از خود عبور دهند. به این ترتیب مژک اولیه می تواند تحریک مکانیکی را به پیام یونی تبدیل کند و باعث شود که سلول به نحوی جریان سیال اطراف خود را حس کند. در تحقیق پیش رو مدلی جدید برای مژک ارائه شده است که هم چرخش و هم خمش آن را تحت اثر جریان سیال ممکن می سازد. در این مدل سه بعدی، مژک توسط یک لایه ی نازک الاستیک که یک نوع شرط مرزی است به سلول متصل شده است. دامنه ی مژک با ماده الاستیک خطی مدل شده و از روش اجزا محدود در کنار تکنیک های برهم کنش سیّال و سازه به منظور حل معادلات کاملا جفت شده ی حاکم بر دامنه ها استفاده شده است. بیشینه ی تنش به دست آمده در پایه ی مژک بسته به سختی لایه ی الاستیک بین 10 تا 50 کیلو پاسکال متغیر است. به کارگیری این شرط مرزی خاص باعث انتقال محل رخ دادن تنش و کرنش بیشینه از نواحی داخلی پایه ی مژک به کناره های آن می شود. به همین دلیل این مدل می تواند حساسیت پاسخ مژک اولیه به تحریکات مکانیکی را بهتر توجیه کند.

در این مقاله نحوه استخراج برخی از ضرایب هیدرودینامیک یک رونده زیرسطحی با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی، ارائه شده و نتایج با نتایج تجربی مدل هندسی دارپا سابوف موجود در مراجع مقایسه شده است. این تحقیق روش کاربردی در استخراج ضرایب در مسائل صنعتی ارائه نموده که بدون نیاز به تولید شبکه مجدد برای هر مانور دینامیکی انجام شده و در بازه زمانی منطقی قابل اجرا باشد. در این روش با استفاده از شبیه سازی برخی مانورهای دینامیک استاندارد، مانند مانور یاو خالص و سوای خالص، تعدادی از ضرایب هیدرودینامیک شامل ضرایب خطی Y_v، Y_v ̇ ، N_v، N_v ̇ و ضرایب Y_r، Y_r ̇ ، N_r، N_r ̇ در صفحه یاو قابل استخراج هستند. با تغییر صفحه مانور از یاو به پیچ، هشت ضریب دیگر نیز قابل استحصال خواهد بود. اطلاعات لازم جهت انجام تحلیل عددی، هندسه، مرکز جرم وسیله و سرعت کاری آن است. تحلیل عددی مطابق با شرایط ذکر شده برای تست تجربی مدل سابوف در مراجع، انجام گرفته و نمودارهای نیرو و ممان به صورت تابعی از زمان ارائه شده اند. با به کار بردن معادلات دینامیکی حرکت متناظر با نقاط خاص شامل نقاط صفر شدن سرعت و یا شتاب جانبی وسیله، ضرایب هیدرودینامیک مربوط به هندسه مورد نظر استخراج می گردد. نتایج بدست آمده از روش عددی با نتایج حاصل از تست تجربی، مقایسه شده و نشان داده شده است که از این روش برای استخراج ضرایب هیدرودینامیک با دقت مناسبی می توان بهره برد و تطابق خوبی بین نتایج تحلیلی و تجربی دیده می شود.

در این مقاله پدیده سوپرکاویتاسیون بر روی سطوح زیر سطحی در حالت تزریق گاز بررسی می گردد. پدیده کاویتاسیون، یکی از پیچیده ترین مسائل در دینامیک سیالات است، که تاکنون توسط محققان بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل ماهیت پدیده کاویتاسیون، در بعضی از موارد وجود آن مشکل ساز است، که باید از بوجود آمدن آن پیشگیری کرد. ولی در بعضی از موارد وجود آن مفید است که محققان سعی بر تولید، توسعه و کنترل آن دارند. در این مطالعه وجود پدیده کاویتاسیون به عنوان یک عامل موثر و مثبت در نظر گرفته می شود که به دلیل کاربرد و حساسیت آن باید کنترل دقیقی برروی آن داشت. برای افزایش دقت محاسبات، مدل جریان مغشوش RSM به عنوان مدل جریان آشفته مناسب برای بررسی جریان در تحلیل پدیده کاویتاسیون انتخاب گردید. بخش عمده این مقاله به بررسی مسئله تزریق گاز در مدل های زیرسطحی برای تقویت ابرکاواک به منظور کاهش نیروی پسا در سیستم مربوط می شود. از آنجا که تحلیل های مربوط به اجسام زیر سطحی در اندازه های دقیق، بسیار زمانبر و پر هزینه است لذا در این مقاله مقایسه عدد بدون بعد نسبت طول ابر کاواک به طول جسم در دو مدل مشابه و متناسب اما با اندازه های متفاوت انجام پذیرفت. نتایج نشان می دهد که تزریق بخار آب باعث کاهش نیروی مقاوم نخواهد شد در حالی که تزریق هوا باعث می شود که اطراف زیر سطحی لایه نازکی از هوا قرار گیرد که باعث کاهش نیروی مقاوم سیال می شود.

در مطالعه حاضر، شبیه سازی عددی جریان سطح آزاد و اندرکنش موج-اجسام شناور با استفاده از یک روش هیدرودینامیک ذرات هموار کاملاً تراکم ناپذیر بر پایه ایده تراکم پذیری مصنوعی انجام شده است. معادلات حاکم دوبعدی در فرمولاسیون متغیرهای اولیه، با استفاده از روش تراکم پذیری مصنوعی کورین در چهارچوب مرجع لاگرانژی بیان شده تا یک الگوریتم هیدرودینامیک ذرات هموار مناسب برای حل جریان های تراکم ناپذیر ارائه شود. از یک شیوه ضمنی دوزمانه برای انتگرال گیری در زمان با قابلیت حل مسائل گذرا استفاده شده است. برخلاف روش کلاسیک تراکم پذیر جزئی، روش فوق با مشکلات تقریب های شرایط تراکم ناپذیری که باعث ایجاد محدودیت در گام زمانی و نوسانات نادرست در میدان جریان می شود، مواجه نیست. برخلاف الگوریتم تصویرسازی هیدرودینامیک ذرات هموار، روش فوق نیازی به حل با تکرار معادله پواسون فشار ندارد و میدان فشار به صورت محلی از حل معادلات حاکم محاسبه می شود. دقت روش فوق با حل یک مسأله نمونه دوبعدی جریان تراکم ناپذیر در مخزن هیدرواستاتیک نشان داده شده است. در ادامه، اثر متقابل امواج و شناورها در جریان سطح آزاد شبیه سازی شده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود مقایسه شده اند. این مطالعه نشان می دهد که روش هیدرودینامیک ذرات هموار بر پایه تراکم پذیری مصنوعی به کار گرفته شده برای حل مسائل جریان تراکم ناپذیر سطح آزاد و اندرکنش موج-اجسام شناور از دقت و انعطاف پذیری خوبی برخوردار است.