مکانیک سازه ها و شاره ها
سال:1398 | دوره:9 | شماره:2 |تعداد مقالات:19

فهم عملکرد هیدرودینامیکی یک وسیله زیرسطحی خودکنترل (AUV) جهت بررسی قابلیت انجام ماموریت تعیین شده برای آن وسیله ضروری است. حل معادلات حرکت یک وسیله زیرسطحی و بررسی مانورپذیری آن، ابزاری مناسب برای فهم عملکرد AUV است. جهت نیل به این هدف می توان میزان حساسیت مانور یک وسیله زیرسطحی را نسبت به تغییر پارامترهای هیدرودینامیکی بررسی کرد. در مقاله حاضر حساسیت مانورپذیری یک وسیله زیرسطحی خودکنترل نسبت به تغییرات ضرایب جرم مجازی بررسی شده است. برای این منظور ابتدا ضرایب هیدرودینامیکی وسیله زیرسطحی موردنظر به کمک روش تحلیلی-نیمه تجربی محاسبه شده است. در گام بعدی معادلات دینامیکی 6 درجه آزادی برای این وسیله زیرسطحی حل شده و رفتار آن در مانور دور زدن شبیه سازی شده است. در ادامه با تغییر ضرایب جرم مجازی مختلف تغییررفتار مانور این وسیله مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که شعاع دوران حالت پایای مانور به المان های جرم افزوده غیرحساس است از طرفی طول قسمت ورودی که قسمت گذرای مانور می باشد بیشترین حساسیت را به ترم های جرم افزوده دارد. در حالیکه قطر تاکتیکی که ترکیبی از قسمت گذرا و پایای مانور می باشد حساسیت متوسطی به همه ترم ها دارد.

در این تحقیق، ابتدا یک سری آزمایش برای ارزیابی تغییر شکل پلاستیک ورق های مستطیلی آلومینیومی تقویت شده با پوشش پلیمری تحت بارگذاری انفجار مخلوط گاز انجام شد. برای بررسی اثر ضخامت لایه جلویی و عقبی بر مقاومت در برابر تغییر شکل ساختارهای دولایه فلز-پلیمری، چهار نوع لایه بندی مختلف انتخاب شدند. در مدل سازی تحلیلی، مدلی برای پیش بینی بیشترین خیز دائمی ساختار دولایه فلز-پلیمری ارائه شد. همچنین، در مدل سازی تجربی، با بی بعد سازی معادلات حاکم بر ورق بر مبنای تحلیل ابعادی، تعدادی عدد بی بعد ارائه شد که هر عدد بی بعد بیان گر هندسه ساختار، نسبت بار دینامیکی اعمالی به مقاومت ماده و توانایی مقاومت دینامیکی ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک است. با تبدیل داده های تجربی به فرم اعداد بی بعد و استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد، توابعی ریاضی برای پیش بینی بیشترین خیز دائمی ساختار ارائه شد. سپس، مدل های تجربی ارائه شده با نتایج تجربی صورت گرفته صحه گذاری شد. نتایج بدست آمده نشان دهنده توافق بسیار خوب نتایج آزمایش ها و پیش بینی مدل سازی از لحاظ بیشترین خیز دائمی است.

امروزه در مکانیک ضربه، سرامیک به علت چگالی پایین و سختی بالا به طور وسیعی در ساخت هدف های ضدگلوله مورداستفاده قرارگرفته و از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله به ارائه یک مدل تحلیلی اصلاحی جدید و کامل در اهداف نیمه بی نهایت سرامیک-فلز، بر اساس مدل تحلیلی فلوز که یکی از مدل های مهم و اساسی درزمینه نفوذ هست، پرداخته شده است. مدل تحلیلی جدید شامل اصلاحاتی ازجمله در نظر گرفتن تغییرات سرعت پرتابه در هر بازه زمانی، محاسبه مدت زمان تشکیل مخروط سرامیکی، تغییر نیم زاویه شکست مخروط سرامیکی، تغییر مقاومت فشاری سرامیک در طول فرآیند نفوذ، محاسبه کاهش جرم سرامیک بر اساس زمان تشکیل مخروط سرامیکی، کاهش طول پرتابه وابسته به تغییرات سرعت پرتابه و سرامیک در هر بازه زمانی و محاسبه کاهش جرم پشتیبان است. فلوچارتی از مراحل تعیین عمق نفوذ نیز با توجه به اصلاحات مدل تحلیلی جدید و رفع ابهامات مدل فلوز ارائه شده است. نتایج مربوط به مدل تحلیلی جدید با نتایج مدل های تحلیلی فلوز و وودوارد و آزمایش های تجربی مقایسه شده است. این نتایج ضمن بهبود پیش بینی های مدل فلوز در تعیین عمق نفوذ در سرعت های پایین، با داده های تجربی نیز مطابقت خوبی را نشان می دهد.

در این مقاله به مطالعه نوسانات یک پایدارکننده انعطاف پذیر متصل به جسم سه بعدی که در معرض جریان سیال لزج فروصوت قرار دارد، پرداخته شده است. هدف از پژوهش حاضر، اولا تحلیل تداخل سازه و سیال با استفاده از الگوریتم ترکیبی مناسبی است که بتواند بخش حل سیال و حل سازه را بخوبی با هم ترکیب نموده و تبادل اطلاعات بین آنها را تامین نماید ثانیا تحلیل پایداری جسم در حضور صفحه انعطاف-پذیر متصل به انتهای آن است. برای این منظور از الگوریتم چند بخشی تکراری برای تبادل اطلاعات میان بخش های سیال و سازه استفاده شده است. در ادامه با توجه به سختی خمشی ها و جرم های متفاوت نوار باریک، نتایج مربوط به مشخصات نوسان شامل دامنه و فرکانس، همچنین تغییرات نیرو و گشتاور ناشی از نوسانات ارائه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که چارچوب محاسباتی توسعه یافته با خطای کمتر از 10 درصد برای شاخص های مورد نظر، فیزیک حاکم بر مساله تداخل سیال-سازه را تسخیر نموده است. همچنین مطالعه ارتعاشات اجباری جسم به منظور آنالیز پایداری آن با توجه به ضریب میرایی پیچشی، انجام گرفت که نتایج حاصل از تحلیل ها نشان می دهد با توجه به شاخص پایداری، وجود صفحه انعطاف پذیر می تواند وضعیت پایداری جسم را تا حد زیادی بهبود بخشد.

در این مقاله، رفتار خزشی آلیاژ آلومینیوم-سیلیسیوم-مس-نیکل-منیزیم، که در ساخت قطعه پیستون در موتور خودرو کاربرد دارد، در دماها و تنش های مختلف، مدلسازی شد. برای این منظور، آزمون خزش بر روی نمونه های استاندارد ریخته گری شده، تحت نیروی کشش ثابت و دمای ثابت، اجرا گردید. دماها در آزمون خزش برابر با 250، 275 و 300 درجه سانتی گراد و سطوح تنشی نیز، برابر با 75، 100 و 125 مگاپاسکال در نظر گرفته شد. تحلیل داده های تجربی نشان داد که در یک سطح تنش ثابت، با افزایش دما، کمینه نرخ کرنش خزشی، افزایش یافته و کرنش شکست خزشی، کاهش می یابد اما در یک دمای ثابت، با افزایش سطوح تنشی، هر دو مقدار فوق، افزایش می یابد. براساس نتایج مدلسازی، قانون توانی وابسته به دما، با کمترین خطای نسبی و کوچکترین محدوده پراکندگی، بهترین مدل رفتار ماده بر پایه نرخ کرنش خزشی، معرفی گردید. مدل بیلی-نورتن نیز، در بین مدل های رفتار ماده بر پایه کرنش خزشی، نتایج بهتری را نشان داد.

آزمون آلتراسونیک یکی از روش های کارآمد و مقرون به صرفه به جهت بازرسی اتصالاتی همچون جوش است. در مراکز هسته ای از جوش فریتی-آستنیتی برای اتصال لوله های از جنس فولاد آستنیتی به بدنه راکتور که از جنس فولاد فریتی است، استفاده می شود. ناهمگن و ناهمسانگرد بودن محیط جوش موجب انحراف و تضعیف امواج منتشر شده می شود. این موضوع سبب کاهش دامنه اکوی عیوب و نتیجتا کاهش احتمال کشف آنها در جوش می شود. لذا از روش آرایه فازی به دلیل توانایی تمرکز امواج برای بازرسی جوش فریتی-آستنیتی استفاده می شود. روش تمرکز معمولی از جمله روش های موجود به جهت تمرکز امواج در مواد همگن و همسانگرد است. لذا، از این روش در محیط های ناهمگن و ناهمسانگردی همچون جوش فریتی-آستنیتی نمی توان استفاده کرد. بر همین اساس، در این پژوهش روش تمرکز معمولی به منظور تمرکز امواج در محیط های ناهمگن و ناهمسانگرد توسعه داده شده است. بمنظور صحت سنجی روش توسعه یافته، نتایج حاصل از شبیه سازی روش تمرکز معمولی توسعه یافته بر عیب موجود در بلوک فولادی و جوش فریتی-آستنیتی با نتایج روش تمرکز تطبیقی مقایسه شده اند. نتایج بدست آمده از شبیه سازی روش تمرکز معمولی توسعه یافته در جوش فریتی-آستنیتی نشان از دقت بالای عملکرد این روش در متمرکز ساختن امواج در محیط های ناهمگن و ناهمسانگرد دارد. همچنین، مقایسه نتایج شبیه سازی روش توسعه یافته با روش آلتراسونیک معمولی نشان می دهد که استفاده از این روش در بازرسی جوش فریتی-آستنیتی، دامنه اکوی عیب را به میزان 235% افزایش می دهد که این موضوع نشان از تمرکز امواج در نقطه هدف یا همان عیب موجود در جوش است.

در این مقاله یک استراتژی کنترلی فعال بر مبنای نوسانات چرخشی اجباری به منظور کاهش ارتعاشات ناشی از جریان بر روی یک استوانه دایره ای دو درجه آزادی که آزادانه در جهات طولی و عرضی حرکت می کند، در نظر گرفته شده است. معادلات حاکم بر میدان جریان، معادلات ناویر استوکس تراکم ناپذیر دو بعدی می باشد که به روش حجم محدود گسسته سازی شده است. نسبت فرکانسی f_rot/f_n، و نرخ چرخش α ، دو پارامتر مهم در نوسانات چرخشی استوانه بوده که می بایست بگونه ای تنظیم شوند که فرکانس جدایش گردابه ها بر روی فرکانس نوسانات چرخشی اجباری قفل شده و در نتیجه آن، دامنه ارتعاشات عرضی و طولی استوانه کاهش پیدا کند. بر اساس شبیه سازی های جامع انجام گرفته در این مقاله، سه سیستم کنترل فعال حلقه باز منتخب برای سرعت های کاهش یافته واقع در ناحیه قفل شدگی فرکانسی با پارامترهای ورودی (برای)، (برای)، و (برای)، به منظور کاهش موثر دامنه ارتعاشات استوانه انتخاب شده اند. این سیستم ها توانسته اند بیشینه دامنه پاسخ عرضی استوانه را به ترتیب به میزان 88، 92 و 92 درصد نسبت به حالت کنترل نشده کاهش دهند در حالیکه این مقادیر برای دامنه پاسخ طولی استوانه به ترتیب برابر با 93، 90 و 82 درصد می باشند.

در مقاله پیش رو، یک تئوری عمومی-محلی مرتبه بالای اصلاح شده با روابط سه بعدی الاستیسیته به منظور مطالعه رفتار تنشی و جابجایی در راستای ضخامت ورق های ساندویچی ضخیم و نازک با هسته تغییر شکل پذیر آگزتیک تحت بارهای استاتیکی ارائه شده است. معادلات حاکم بر اساس اصل همیلتون استخراج شده اند. از مهم ترین نوآوری های پژوهش حاضر می توان به ارائه تئوری عمومی-محلی مرتبه بالای اصلاح شده با استفاده از روابط سه بعدی الاستیسیته، درنظر گرفتن تغییر شکل عرضی هسته (موضوعی که به خصوص در مطالعه رفتار ورقهای ساندویچی با هسته نرم و یا ورق های ساندویچی ضخیم از اهمیت بالایی برخوردار است) و بررسی اثر آگزتیک بودن هسته بر رفتار استاتیکی ورق ساندویچی و مولفه های مختلف تنش و جابجایی ورق ساندویچی اشاره کرد. از آنجایی که تنش های عرضی با استفاده از معادلات تعادل سه بعدی الاستیسیته محاسبه شده اند، برخلاف تئوری های متداول مرسوم، شرایط پیوستگی تنش های برشی بین لایه ها به خوبی برآورده شده است. مقایسه نتایج بدست آمده با نتایج موجود در مراجع معتبر نشان می دهد که فرمولاسیون المان محدود ارایه شده، از دقت بسیار مناسبی حتی برای ورق های ساندویچی ضخیم برخوردار است. همچنین نتایج حاصله نشان دادند که استفاده از هسته آگزتیک، منجر به کاهش سطح تنش و همچنین جابجایی عرضی هسته و رویه های ورق ساندویچی می شود.

منیپولیشن نانوذرات از دو فاز تشکیل شده است. فاز اول بررسی نیرو و زمان بحرانی و فاز دوم بررسی حرکت و جابه جایی نانوذرات است. در این مقاله به بررسی فاز اول منیپولیشن نانوذرات پرداخته شده است. نیروی بحرانی مقدار نیروی لازم برای غلبه بر نیروهای اصطکاک و چسبندگی سطح است. همچنین زمان بحرانی مدت زمانی است که ذره از حالت استاتیکی خود به حالت دینامیکی تغییر پیدا می کند. دو دسته پارامتر به صورت عمده بر این دو فاکتور مهم تاثیر گذار است: 1-پارامترهای محیطی و 2-پارامترهای ابعادی. در این مقاله با استفاده از آنالیز حساسیت که روش آماری ای-فست یکی از آن ها است و همچنین مدل دقیق اصطکاکی اچ کا به بررسی تاثیر پارامترهای محیطی بر نیرو و زمان بحرانی غلطش پرداخته شده است. انرژی سطحی، کارچسبندگی، مدول الاستیسیته سوزن، مدول الاستیسیته ذره، ضریب پواسون سوزن و ضریب پواسون ذره پارامترهای محیطی مورد بررسی هستند. با فرض صلب بودن نانو ذره و بدون تغییر شکل آن مدول الاستیسیته ذره به عنوان تاثیر گذارترین فاکتور بر روی نیرو و زمان بحرانی غلطش در راستای محور x و مدول الاستیسیته سوزن اثرگذارترین پارامتر بر روی نیرو و زمان بحرانی غلطش در راستای محور y در نانومنیپولیشن با استفاده از مدل اصطکاکی اچ کا بوده است.

هدف از این پژوهش، بررسی رفتار الکترومکانیکی میکرو حسگر های فشار خازنی و بررسی اثر اعمال تحریک الکترواستاتیک بر عملکرد و دقت این سیستم ها می باشد. حسگر به صورت یک صفحه دایرهای انعطاف پذیر در نظر گرفته شده است که یک فاصله اولیه از یک صفحه صلب دارد و بین آن دو خلاء است. در اثر فشار محیط و همچنین اعمال ولتاژ بین دو صفحه، ورق انعطاف پذیر خیز برداشته و به پایه ثابت نزدیک می گردد. با نزدیک شدن صفحه به پایه، ظرفیت خازنی بین آنها تغییر می کند که این تغییر وابسته به خیز صفحه انعطاف پذیر و یا به عبارتی وابسته به فشار محیط است. بنابراین در صورت معلوم بودن رابطه میان فشار و ظرفیت خازنی، می توان با اندازه گیری ظرفیت خازنی فشار محیط را محاسبه نمود. از این رو در کار حاضر، رابطه میان ظرفیت خازنی و فشار خارجی مطالعه گردیده است. در این راستا، نخست معادله حاکم بر خیز میکرو ورق تحت بار الکترواستاتیک و همچنین فشار خارجی استخراج شده است. این معادله با استفاده از روش گلرکین به یک معادله جبری تبدیل شده و با بکارگیری یک روش مبتنی بر تکرار حل شده است. در بخش نتایج، اثر پارامترهای مختلف مانند ولتاژ اعمالی و همچنین فشار محیط بر روی ظرفیت خازنی و حساسیت دستگاه مطالعه شده و همگرایی و دقت الگوریتم مبتنی بر تکرار نیز بررسی شده است.

در این مقاله یک روش عددی ترکیبی برای مدلسازی سه بعدی رفتار دینامیکی گذرای پوسته استوانه ای جدار ضخیم مدرج تابعی در معرض فشار دینامیکی نامتقارن و شوک حرارتی توسعه داده شده است. خواص مادی پوسته وابسته به دما در نظر گرفته شده و پوسته در جهت شعاعی مدرج تابعی می باشد. روش ارائه شده ترکیبی از تئوری لایه ای، روش مربعات دیفرانسیلی و بسط سری فوریه است. جهت ارزیابی دقت روش معرفی شده، نتایج بدست آمده از این روش با نتایج حاصل از تست های تجربی و مدلسازی های عددی ارائه شده در دیگر مقالات مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با انجام تحلیل همگرایی، سرعت همگرایی بالای این روش تایید گردید. در ادامه با بکارگیری روش ارائه شده برای یک پوسته استوانه ای مدرج تابعی انتخابی، رفتار دینامیکی وابسته به دمای آن در برابر شوک حرارتی و همچنین فشار دینامیکی نامتقارن محوری بررسی گردید در انتها نیز تاثیر پارامترهای موثر بر این رفتار مورد مطالعه قرار گرفت. این تحقیق در برگیرنده نتایج کاربردی مفیدی است که می تواند در طراحی پوسته های مدرج تابعی در معرض فشار دینامیکی و شوک حرارتی، مورد استفاده قرار گیرد.

در این مقاله مطالعه عددی تاثیر آشفتگی جریان هوای ورودی بر روی مسیر و شکست جت مایع در جریان عرضی و سرعت و فشار جریان دو فاز در کل میدان جریان انجام گرفته است. روش عددی مورد استفاده برای گسسته سازی معادلات ناویر استوکس، روش شبیه سازی گردابه های بزرگ می باشد و از مدل ترکیبی حجم سیال و تعیین سطح برای مدل سازی دوفاز استفاده شده است. نتایج نشان داد با افزایش شدت آشفتگی، گردابه های موجود در میدان جریان انرژی بیشتری را در خود ذخیره می کنند. در نتیجه طول شکست حدودا 33% و ارتفاع شکست نیز 11% به محل شکست نزدیک می گردد چراکه مکانیزم شکست، متفاوت می شود. همچنین معادله مسیر پاشش جت، در شدت آشفتگی های متفاوت، تغییر چندانی نمی کند، که به دلیل مقدار بسیار ناچیز انرژی دینامیک موجود در نوسانات آشفتگی می باشد. همچنین مسیر جت مایع در هندسه های مختلف نازل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که مسیر جت مایع برای هندسه های بیضوی و دایروی متفاوت می باشد. در ادامه معادلات مسیر جت برای دو نوع هندسه متفاوت ارائه شده است. اعتبارسنجی نشان می دهد، نتایج بدست آمده در این تحقیق با نتایج دیگر محققین همخوانی مطلوبی دارد.

در این پژوهش به بررسی تولید بخار خورشیدی با استفاده از نانوذرات اکسید آهن (مگنتیت، Fe3O4) و نانوصفحات گرافن در محلول پایه آب پرداخته می شود. برای این منظور از یک شبیه ساز خورشیدی به عنوان منبع تابش، یک بشر حاوی نانوسیال به عنوان دریافت کننده نور به همراه ترازوی دیجیتالی و نیز حسگرهای دما استفاده شده است. در گام نخست نانوسیال های حاوی نانوذرات مگنتیت (با غلظت های 0/01، 0/02و 0/04 درصد وزنی) و نانوصفحات گرافن (با غلظت های 0/001، 0/002 و 0/004 درصد وزنی) در شدت تابشی 3/5 سان (یک سان معادل یک کیلووات بر متر مربع) در تولید بخار خورشیدی، مورد بررسی قرار می گیرند و سپس بهترین نتیجه نانوذرات مگنتیت با غلظت بهینه (0/01 %وزنی)، با نانوصفحات گرافن با غلظت های 0/001، 0/002 و 0/004 % وزنی ترکیب شده و عملکرد حرارتی و نیز تولید بخار خورشیدی آن ها ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهد که افزودن نانوذرات، جذب نور را نسبت به آب خالص به طور چشم گیری افزایش می دهد به طوری که بازده های تبخیری نانوسیال های حاوی نانوذرات 0/04درصد وزنی مگنتیت و غلظت 0/004 درصد وزنی نانوصفحه گرافن به ترتیب 1/97 و 2/69 برابر، بازده تبخیری آب بدست می آیند. در حالی که برای نانوسیال ترکیبی حاوی نانوذرات مگنتیت 0/01 درصد و نانوصفحه گرافن 0/004درصد وزنی، بازده تبخیری 32/4 درصد گزارش می شود که 2/92 برابر بازده آب خالص است.

در تحقیق حاضر، از یک الگوریتم عددی جدید برمبنای ترکیب روش شبکه بولتزمن و نمایه هموار برای بررسی حرکت تعدادی ذره دایره ای شکل درون سیال غیرنیوتنی قانون توانی در جریان برشی استفاده شده است. در ابتدا تغییرات سرعت سیال در مقادیر مختلف اندیس قانون توانی (n) آنالیز گردید و نتایج آن با نتایج عددی به دست آمده از سایر تحقیقات گذشته مقایسه شد. در این تحقیق، برای اولین بار رفتار رئولوژیکی ذرات دایره ای شکل در دو حالت با اندازه یکسان و اندازه های متفاوت که به صورت تصادفی میان دو صفحه موازی در جریان برشی قرار گرفته اند، در محیط غلیظ برشی با استفاده از مدل شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار گرفت و ویسکوزیته موثر سوسپانسیون برای عدد رینولدز بین 0. 04 و 0. 6 و φ بین 0. 05 و 0. 25 که φ کسر حجمی جامد می باشد، اندازه گیری شد. برای اعتبارسنجی، نتایج ویسکوزیته موثر نسبی با نتایج سایر کارهای گذشته برای سیال نیوتنی مقایسه شد و هماهنگی خوبی بین آنها مشاهده گردید.

دومین مورد در بین کلیه سرطان ها، سرطان غیرهوچکین مرتبط با ایدز می باشد. روش درمانی پیشنهادی باید در کوتاه-ترین مدت ممکنه انجام گیرد، زیرا با طولانی شدن طول دوره درمان هم توانایی سیستم ایمنی بیمار کاهش می باشد و هم مقاومت دارویی نسبت به درمان ایجاد خواهد شد. مشاهده شده است که در بسیاری اوقات سیستم ایمنی بدن به تنهایی و بدون دخالت درمان خارجی قادر به حذف سلول های سرطانی در بدن می باشد. با توجه به نکات بیان شده، در این مقاله مدلی جدید برای درمان سرطان مرتبط با ایدز در طول درمان توسعه داده شده است. برای این منظور از درمان ترکیبی شیمی درمانی و ایمنی درمانی استفاده شده است که شیمی درمانی موظف به کنترل رشد سلول های سرطانی و ایمنی درمانی موظف به اصلاح دینامیک ناپایدار سیستم می باشد. برای بررسی چگونگی اصلاح دینامیک سیستم به بررسی نقاط تعادل، پایداری آن ها و پدیده انشعاب در سیستم پرداخته شده است. همچنین، برای ارائه دوز بهینه شیمی درمانی و درنظر گرفتن شرایط سنی بیمار، از ترکیب روش SDRE و فازی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده موثر بودن روش پیشنهادی در درمان سرطان می باشد. نشان داده شده است که اصلاح دینامیک سیستم با تغییر بر روی پارامترهای سیستم بخش اصلی در درمان سرطان می باشد.

خنک کاری لایه ای یکی از موثرترین روش ها برای حفظ پره های توربین از داغ شدگی بیش از حد می باشد. برای جریان گاز پایا، خنک کاری لایه ای به طور گسترده بررسی شده است اما دانش کمی درباره تاثیر نوسان بر عملکرد خنک کاری لایه ای وجود دارد. در این تحقیق، اثر نوسانی کردن تزریق هوای خنک کننده پره توربین با نوسان سینوسی بر توزیع دما و اثربخشی خنک کاری سطوح مختلف یک پره توربین، به صورت عددی بررسی می شود. سیال خنک کاری از طریق سه پلنوم و در پنج نسبت دمش 0/5، 0/75، 1، 1/5, 5/1، 2 و2/5 در فرکانس50 هرتز به لبه حمله، سطح فشار و مکش پره تزریق می شود. همچنین تاثیر عدد رینولدز جریان اصلی بر اثربخشی خنک کاری لایه ای مطالعه می شود. از روش حجم محدود برای حل معادلات جریان استفاده گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که نوسانی بودن دبی خنک کننده باعث تغییر اندازه جفت ورتکس ناهمسان گرد می گردد و در نتیجه تغییر توزیع دمای سطح در هر گام زمانی را در پی دارد. متوسط توزیع اثربخشی خط مرکزی در حالت نوسانی، روی سطح پایین دست سوراخ تزریق لبه حمله، سطح فشار و سطح مکش به ترتیب در نسبت دمش های 75/0، 5/0 و 1 بیشترین مقدار را خواهد داشت.

در این مقاله به صورت تجربی، ایجاد، رشد و گسترش کاویتاسیون حول یک جسم ترکیبی مورد بررسی قرار می گیرد. قطر پس جسم 25 و طول مدل210 میلیمتر بوده که دارای نوک مخروطی با زوایای 30 و 45 درجه هستند. مدل ها در یک تونل کاویتاسیون مداربسته مورد آزمایش قرار گرفته اند. بر روی پس جسم و در مرحله بعد بر روی دماغه، شیار محیطی ایجاد کرده و آزمایش ها تکرار می گردند، و بین دو حالت اخیر و حالت بدون شیار مقایسه صورت می گیرد. در حالت 30 درجه، چه بدون شیار و چه با شیار روی پس جسم کاویتاسیون در یک فاصله کوتاهی از پس جسم شروع می شود، اما هنگامی که شیار بر روی دماغه ایجاد شود کاویتاسیون در درون شیار ایجاد می شود. در حالت 45 درجه کاویتاسیون در هر سه حالت بر روی فصل مشترک اتفاق می افتد. کاویتاسیون در درون شیار و پشت پس جسم در مرکز گردابه ناشی از جدایی آغاز می شود. با گسترش طول کاویتاسیون بر روی پس جسم، نوسانات طولی حباب به صورت منظم رخ خواهد داد. در پشت مدل، درون فضای دنباله ای جسم، کاویتاسیون در درون گردابه های حلقوی شکل شروع می شود. پس از رشد کاویتاسیون از نظر طولی، در قسمت انتهای آن نشر حباب ها به صورت منظم رخ می دهدکه با تولید صدا همراه است. با نوسان طول، نشر حباب به صورت نامنظم هم صورت می گیرد.

در این مطالعه اثر سه مدل مختلف مرز ورودی بر مشخصه های جریان لایه مرزی آشفته روی صفحه تخت بررسی شده است. مدل های مرزی مورد بررسی شامل پروفیل سرعت ورودی یکنواخت با آشفته سازی توسط تریپ، مدل مرز ورودی مبتنی بر حل اولیه (تی وی ام اف) و مدل بازمقیاس-بازنگاشتی لاند، در رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ قابل استفاده است. شبیه سازی جریان با رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ و ضریب اسماگورینسکی دینامیکی در نرم افزار اوپنفوم انجام شده است. همچنین اعتبارسنجی روش عددی با کمک نتایج حل عددی مستقیم و تحلیلی انجام شده است. مقایسه ضریب اصطکاک پوسته ای با روابط تحلیلی نشان می دهد که حداکثر انحراف در شبیه سازی با مدل های مرزی مبتنی بر حل اولیه، لاند و آشفته سازی توسط تریپ به ترتیب %4/3، %4/5 و %19/2است. بعلاوه در حالیکه مقدار و روند توسعه ضخامت های انتگرالی، مولفه-های سرعت و سایر مشخصه های جریان در شبیه سازی با شروط مرزی مبتنی بر حل اولیه و لاند انطباق مناسبی با نتایج شبیه سازی مستقیم عددی دارند، نتایج استفاده از تریپ انحراف بیشتری از نتایج شبیه سازی مستقیم عددی دارند. نتایج این تحقیق نشان می دهد که استفاده از مدل های مرز ورودی مبتنی بر حل اولیه و لاند در شبیه سازی با رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ، مناسب تر بوده و در کاهش هزینه محاسبات کاملا موثر است.

یکی از راه های متداول جهت جلوگیری از تلاطم در مخازن سوخت، استفاده از تیغه های میرا کننده در داخل مخازن است. در این تحقیق 5 نمونه مخزن، شامل مخزن بدون تیغه و مخزن با تیغه های میراکننده به شکل های مختلف به صورت سه بعدی مدل سازی شده است. در ادامه با اعمال شتاب گرانشی به مخزن، اثرات شکل تیغه های میراکننده بر میزان تلاطم و حرکت سیال درون مخزن سوخت با استفاده از روش عددی حجم سیال، تحلیل شده است و نتایج حاکی از میزان خطا کمتر از 4 درصد بین روش عددی و تجربی می باشد. بر اساس نتایج بدست آمده، سیال متلاطم پس از 35/0 ثانیه به یک پایداری نسبی می رسد، در حالیکه در مخزن بدون تیغه میرا کننده این پایداری نسبی بعد از زمان 1/1 ثانیه رخ می دهد. با توجه به نتایج، حرکت سوخت در حالت قرارگیری تیغه در قسمت تحتانی و میانی مخزن با توجه به ارتفاع کمتر تیغه نسبت به حالت قرارگیری با تیغه فوقانی در مخزن بیشتر است. بر اساس نتایج بدست آمده در حالت قرارگیری همزمان تیغه ها در قسمت تحتانی، میانی و فوقانی مخزن، سیال تلاطم کمتری ایجاد کرده و لوله سوخت در وضعیت بهتری نسبت به شکل تیغه ها در مخازن دیگر قرار گرفته است.