مهندسی مکانیک شریف (شریف ویژه مهندسی مکانیک)
سال:1398 | دوره:35-3 | شماره:2 |تعداد مقالات:14

در این نوشتار به تخمین هم زمان شار حرارتی ورودی به قطعه کار و ضریب انتقال حرارت جابه جایی در عملیات فرزکاری پرداخته شده است. دو مدل حرارتی صفربعدی و سه بعدی گذرا برای قطعه کار از جنس 13AISIH در نظر گرفته شده است. دماها در پنج نقطه در داخل قطعه کار با استفاده از ترموکوپل برای دو سرعت برشی 50mm/min و 100mm/min اندازه گیری شده است و برای تخمین مجهولات از روش جست و جوی الگویی و روش اف مین سرچ استفاده شده است. نتایج حاصل از دو مدل حرارتی برای مجهولات متفاوت و تقریبا مستقل از الگوریتم معکوس است. نتایج نشان می دهد با افزایش سرعت برشی، شار حرارتی افزایش می یابد و ضریب انتقال حرارت جابه جایی، در مدل حرارتی اول افزایش و در مدل حرارتی دوم کاهش می یابد. همچنین هر دو الگوریتم با دقت خوبی مقادیر مجهول را بر اساس دماهای اندازه گیری شده و مدل حرارتی برآورد کرده اند.

در این مقاله روش جدیدی برای تحلیل اکسرژی سیستم ها ارائه شده که به «تحلیل چشمه و چاه» موسوم است. در روش متداول تحلیل اکسرژی، معمولا بازده سیستم ها بیش از آنچه که هست نشان داده می شود. به طور مثال بازده اکسرژی محاسبه شده از روش متداول برای سیستم ظرفیت بالا حدود %91/84 بوده در حالی که در روش جدید، این مقدار معادل %7/43 به دست می آید. در ادامه، یک مزرعه ی خورشیدی جهت تامین سیال کمکی ارائه می شود. در حال حاضر با توجه به عملی نبودن اجرای یک مزرعه ی خورشیدی در ایران و همچنین پایین بودن بازده اکسرژی آب شیرین کن، با ایجاد تغییراتی در این سیستم، آب شیرین کن ظرفیت پایینی پیشنهاد شده است که بازده اکسرژی آن بالا رفته و با کمک کلکتورهای خورشیدی غیرمتمرکز کننده قابلیت کارکرد دارد. همچنین در این مقاله ناکارآمدی روش جریان نگر در تحلیل یک نوع آب شیرین کن ظرفیت پایین نیز نشان داده می شود.

مطالعه ی جریان سیال و انتقال حرارت درون فوم های متخلخل با استفاده از دو مدل تعادل حرارتی محلی (LTE) و عدم تعادل حرارتی محلی (LTNE) صورت می گیرد. در این نوشتار با تعریف انحراف ناسلت بین دو مدل LTE و LTNE شرایطی که در آن اثر LTNE قابل توجه است تعیین شده است. درواقع با استفاده از این تحلیل کاربر می تواند با توجه به خواص هندسیفوم مورد نظر مانند تخلخل، چگالی حفرات و هدایت حرارتی فوم و شرایط عملیاتی مانند سرعت و هدایت حرارتی سیال، مدل مناسب برای انتقال حرارت در فوم را انتخاب کند. نتایج نشان می دهد که اثر LTNE در تخلخل و چگالی حفرات پایین و هدایت حرارتی بالای فوم (فوم های فلزی نسبت به سرامیکی) و در سرعت ها و هدایت حرارتی پایین سیال بیشتر اهمیت دارد. همچنین، در میان پارامترهای مذکور، اثر «هدایت حرارتی فوم» بر شدت عدم تعادل حرارتی محلی بیشینه است.

خرابی در بسترهای آسفالتی یکی از بزرگترین مشکلات راه سازی است که سالانه مبالغ فراوانی صرف بازسازی آنها می شود. فرایند ترمیم برای بازیابی آسیب یکی از روش های موثر به منظور افزایش عمر این بسترهاست که اخیرا توسط محققین ارائه شده است. لذا در این پژوهش با در نظر گرفتن یک مدل سازگار ترمودینامیکی، رفتار مکانیکی بستر آسفالت خودترمیم حین حرکت وسیله ی نقلیه در نرم افزار اجزاء محدود بررسی شده است. به همین دلیل مدل ساختاری مذکور صریحا گسسته سازی زمانی شده و در غالب زیرروال VUMAT در نرم افزار ABAQUS مورد استفاده قرار گرفته است. در این شبیه سازی عمر بستر آسفالت با در نظر گرفتن اثر ترمیم و بدون آن مقایسه می شود. نتایج به دست آمده از شبیه سازی های انجام گرفته نشان می دهد که با اعمال اثر ترمیم سرعت رشد آسیب و خرابی ناشی از تغییر شکل دائمی بستر کاهش پیدا کرده و می توان عمر بستر را تا بیش از %70 افزایش داد.

در این مطالعه، کاربرد معادله ی کسی بکستر در محاسبه ی زاویه ی تماس ظاهری برای قطرات با اندازه ی مختلف روی سطح زبر بررسی شده است. زاویه ی تماس محاسبه شده از تقریب کسر سطحی ارائه شده توسط کسی بکستر در سطوح زبر با مقدار حاصل از روش عددی توسعه داده شده در این مطالعه، مقایسه شده است. همچنین مفهوم کسر طولی پیشنهادی توسط یارسلو و میلر بررسی و روش عددی برای محاسبه ی آن ارائه شده است. بدین منظور قطرات کروی در اندازه های مختلف روی سطح مصنوعی زبر با ساختار زبری مکعبی شبیه سازی شده است. کسر طولی و کسر سطحی محاسبه شده توسط روش عددی توسعه داده شده در این کار، حول تقریب کسی بکستر رفتاری نوسانی دارد. مقدار این دو کسر هنگامی که شعاع قطره به بی نهایت میل می کند، برابر تقریب کسی بکستر است. نتایج این کار به تحلیل و پیش بینی مقدار زاویه ی تماس برای بازه گسترده یی از ابعاد قطرات به منظور تعیین ترشوندگی در سطوح زبر کمک می کند.

در این تحقیق، پاشش قطره در برخورد با سطوح نرم ویسکوالاستیک پلی دیمیتیل سیلوکسان با ضخامت های فیلم مختلف با استفاده از دوربین سرعت بالا به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. از مخلوط قطرات آب و اتانول در اندازه میلی متر با خواص فیزیکی مختلف برای سرعت برخورد 3/5 تا 5 متر بر ثانیه استفاده شد. زوایای تماس پیشروی و پسروی و زبری سطوح با نرمی و ضخامت های مختلف فیلم برای تعیین وضعیت میزان ترشوندگی سطوح اندازه گیری شد. مشاهده شد که در زمان مشخصی از لحظه ی برخورد برای سطح با ضخامت بیشتر فیلم، ارتفاع پاشش بیشتر است. نتایج تجربی نشان داد که افزایش نرمی سطح و ضخامت فیلم، هر دو به افزایش پسماند زاویه ی تماس منجر می شود. همچنین نرمی و ضخامت سطح اثر کمی بر مرز پاشش / عدم پاشش دارد.

در این تحقیق عملکرد یک دودکش خورشیدی با شار حرارتی متفاوت خورشید روی آن و استفاده از دیواره جاذب در میان دودکش با استفاده از پدیده ی ترموسیفون مورد بررسی قرار گرفته است. شدت و تمرکز انتقال حرارت و پارامترهای هندسی مربوط به دودکش خورشیدی از قبیل محل ورودی, ضخامت و طول دیوار جاذب و محل دیوار جاذب در میزان دبی هوای جابه جا شده بررسی و مقادیر بهینه برای دبی هوای بیشینه استخراج شده است. معادلات مربوط به جریان درون دودکش خورشیدی با استفاده از تقریب بوزینسک و در نظر گرفتن خواص فیزیکی ثابت و جریان پایدار, طی یک تحلیل عددی با استفاده از روش حجم محدود حل شده است و صحت نتایج با نتایج عددی و تجربی دیگران بررسی شده است. همچنین در این پژوهش المان بندی دیوار جاذب به عنوان راهکاری جدید برای افزایش پدیده ی ترموسیفون و دبی هوای خروجی در دودکش خورشیدی ارائه شده است.

در پژوهش حاضر، حلگری برای شبیه سازی انتقال حرارت کوپل از دیواره به سیال خنک کننده ی متان درون کانال خنک کاری بازیابی مستطیلی درفشارهای فوق بحرانی توسعه داده شده است. از روش های گسسته سازی حجم محدود، الگوریتم حل سیمپل سی، روش میانیابی رای چو و روابط ترمودینامیکی و خواص انتقالی متناسب با شرایط سیال خنک کننده در رژیم گذربحرانی استفاده شده است. اعتبارسنجی حلگر با استفاده از داده های تجربی متان در آزمون های MTP انجام شده است. با استفاده از داده های ترمودینامیکی مرجع NIST، رابطه یی با خطای کمتر از 0٫ 5 درصد برای محاسبه ی دمای شبه بحرانی متان در فشار 4/6 تا 30 مگاپاسکال استخراج شده است. دقت روابط ناسلت مختلف شامل پیتلا، پیزارلی و تیلور برای تخمین ضریب انتقال حرارت متان در فشارهای فوق بحرانی ارزیابی و مقایسه شده است. همچنین، خطای روابط ناسلت پیشنهادی برای سیال خنک کننده ی متانی درون کانال سه بعدی مستطیلی کمتر از %1 است.

نوشتار حاضر به بررسی عددی اثر اعمال اسپلیتر واقع در ناحیه ی دنباله یک سیلندر مربعی بر کنترل جریان و کاهش نویز آیرودینامیکی می پردازد. بدین منظور سیلندری با مقطع مربعی با ضلع D=10mm و اسپلیترهایی با ضخامت ثابت 2 میلی متر و طول های مختلف (0

در این مقاله ارتعاشات آزاد صفحات قطاعی حلقوی ساخته شده از مواد مدرج تابعی با استفاده از روش کانترویچ توسعه یافته مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، بر اساس نظریه ی تغییر شکل برشی مرتبه اول و اصل همیلتون، معادلات حرکت که پنج معادله ی دیفرانسیل جزئی و کوپل هستند، استخراج می شود. با اعمال روش کانترویچ توسعه یافته بر این معادلات، دو دسته معادلات دیفرانسیل معمولی به دست می آید که برای ترکیب شرایط مرزی گیردار و ساده با استفاده از روش فضای حالت و مربعات دیفرانسیل تعمیم یافته حل شوند، و در یک روند تکراری فرکانس های طبیعی سیستم به دست می آید. در ادامه نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات پیشین مقایسه و صحت سنجی می شود. سپس اثر پارامترهای گوناگون مانند شرایط مرزی، ثابت ماده و پارامترهای هندسی ورق بر فرکانس های طبیعی صفحات قطاعی حلقوی مدرج تابعی بررسی می شود.

چرخه ی استرلینگ یکی از چرخه های ترمودینامیکی است که مزیت های فراوان آن باعث شده تا امروزه موتورهای استرلینگ در صنعت و دیگر کاربردهای روزمره مورد استفاده قرار بگیرد. یکی از مزیت های موتور استرلینگ قابلیت عملکرد معکوس این چرخه به منظور تولید سرمایش است. در این نوشتار ساختار جدیدی پیشنهاد می شود که در آن، با اتصال دو موتور استرلینگ مشابه به یکدیگر می توان با استفاده از یک منبع حرارتی، سرمایش تولید کرد. در این نوشتار علاوه بر معرفی و تحلیل این سامانه، شبیه سازی هایی انجام شده که نشان می دهد می توان با استفاده از یک آینه ی متمرکزکننده ی نور خورشید، در دمای محیطی 60 درجه سانتی گراد، سرمایش در دمای 5 درجه سانتی گراد جهت نگه داری مواد غذایی ایجاد کرد. شرایط محیطی بر اساس مقادیر واقعی حاصل از آزمایش و نیاز کاربران در جنوب کشور ایران در نظر گرفته شده است. یادآور می شود علاوه بر انرژی خورشیدی به عنوان منبع حرارتی، می توان از سایر منابع انرژی تجدیدپذیر یا فسیلی نیز استفاده کرد.

در این پژوهش هدف ارائه راهبرد یافتن حالت بهینه یک سیستم تبرید برای یک ساختمان مسکونی در شهر تهران از میان سه سیستم تبرید تراکمی معمولی، دوکمپرسوره و با صرفه جویی کننده با سیال عامل R-134a است. ضریب عملکرد و نیاز درآمدی کل به عنوان توابع هدف در نظر گرفته شده اند و روش بهینه سازی روش الگوریتم ژنتیک دوهدفه است. فشارهای عملکردی و نسبت دبی جرمی در صرفه جویی کننده به عنوان متغیرهای اثرگذار انتخاب شده اند. گزینه مناسب از جبهه پارتو با استفاده از روش تاپسیس انتخاب شده است. بیشترین ضریب عملکرد برای سیکل تبرید با صرفه جویی کننده و کم ترین هزینه برای سیکل تبرید معمولی است. بهترین حالت از حالت بهینه سه سیکل تبرید با استفاده از روش تصمیم سازی نوین سلسله مراتبی، معیار اقتصادی و معیار عملکرد مشخص شده است و اولویت اول، دوم و سوم به ترتیب با سیستم تبرید تراکمی معمولی، با صرفه جویی کننده و دوکمپرسوره است.

بسیاری از مناطقی که پتانسیل تابشی بالایی برای نصب پنل های فتوولتاییک دارند، مناطقی با آب و هوای خشک هستند؛ پدیده گرد و غبار در این مناطق به شدت بر عملکرد پنل های فتوولتاییک تاثیر می گذارد. این معضل در اقلیم ایران، که به طور مکرر با طوفان های گرد و غبار و انتشار ریزگردها مواجه اند، بسیار جدی تر است. بر این اساس، آشنایی با روش های مختلف حذف گرد و غبار از سطح پنل های فتوولتاییک در چنین مناطقی بسیار حیاتی است. در مطالعه ی حاضر به مرور جامع پژوهش های صورت گرفته در حوزه ی تمیزکاری سطوح فتوولتاییک و حذف گرد و غبار نشسته بر این سطوح می پردازیم. از نتایج این پژوهش می توان به عنوان مرجعی کامل برای استفاده ی پژوهش گران، طراحان و مهندسانی که با سامانه های فتوولتاییک در مناطقی مانند خاورمیانه و به ویژه ایران، که با مشکل گرد و غبار دست و پنجه نرم می کنند، بهره جست.

در تحقیق تجربی حاضر، مکان یابی بارها و اثر جابه جایی آن ها بر عملکرد پروازی و خواص پایداری چهارپره های مرسوم بررسی شده است. برای دست یابی به بالاترین مکان مرکز جرم، داده های بیش از هشتاد آزمایش پرواز به وسیله ی شناسایی حوزه ی فرکانس مورد ارزیابی قرار گرفته است. داده ها توسط ژیروسکوپ، شتاب سنج و مغناطیس سنج اندازه گیری و جمع آوری شده و با استفاده از فیلتر کالمن تعمیم یافته احیاء شده اند. با استفاده از این داده ها، مودهای طولی و عرضی چهارپره شناسایی شده و رفتارشان با هدف پیدا کردن مکانی که در آن مودهای دینامیکی دچار ناپایداری شده اند تحقق بخشیده شده و تغییرات ضریب میرایی در مقابل تغییر مرکز جرم نشان داده شده است. برای صحه گذاری و اطمینان از نتایج حاصله، از چهارپره یی دیگر برای مقایسه ی نتایج استفاده شده است. علاوه بر این، به منظور بررسی عدم قطعیت و نویزهای موجود روی داده های سیستم اندازه گیری، هر آزمایش چهار بار تکرار شده و رفتار میانگین نتایج گزارش شده است.