مهندسی مکانیک مدرس
سال:1399 | دوره:20 | شماره:11 |تعداد مقالات:6

در سال های اخیر ایجاد ساختارهای سه بعدی و کانال های کوچک هدایت کننده جریان سیال، بر روی مواد نارسانای جریان الکتریکی نظیر پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، جهت کاربرد در سیستم های الکترومکانیکی و پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. عموما جهت ایجاد میکروکانال در پلی دی متیل سیلوکسان از فرایند لیتوگرافی استفاده می شود که از جمله محدودیت های این فرایند می توان به زمان و هزینه بالای فرایند و دیواره های زاویه دار اشاره نمود. در تمامی مصارف، عملکرد کانال وابسته به کیفیت سطح آن است. در این پژوهش برای اولین بار فرآیند ماشین کاری تخلیه الکتروشیمیایی (ECDM) که با هزینه کم و نرخ براده برداری مناسب قادر به ایجاد کانال بر روی مواد نارسانا است جهت ایجاد میکروکانال در پلی دی متیل سیلوکسان استفاده شده است. از سایر مزایای این روش می توان به امکان دستیابی به عمق های بالا اشاره کرد. بدین منظور تاثیر پارامترهایی فرایند نظیر غلظت الکترولیت، سرعت دورانی و پیشروی، اختلاف پتانسیل اعمالی بر کیفیت سطح و زبری سطح بررسی شد. ملاحظه شد که ماشین کاری تخلیه الکتروشیمیایی قادر است کانال های با کیفیت سطح مشابه روش لیتوگرافی ایجاد کند. همچنین ملاحظه شد که با کاهش سرعت دورانی از 10000 دور بر دقیقه تا 0، زبری سطح 2 تا 4 برابر افزایش می یابد این امر بدلیل افزایش ضخامت فیلم گاز و افزایش جرقه های سرگردان از سطح ابزار و قطعه کار با کاهش سرعت دورانی رخ می دهد. همچنین مقدار زبری سطح کانال ایجاد شده با افزایش ولتاژ از 38 به 42 ولت، به اندازه 36 درصد افزایش می یابد. غلظت الکترولیت 25% منجر به بهترین زبری سطح در تمام نمونه شد.

امروزه استفاده از صفحات دوقطبی فلزی در صنعت پیل سوختی به دلیل هزینه بسیار پایین تر آن نسبت به صفحات ضخیم گرافیتی که با روش ماشینکاری تولید می شوند، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. بهترین روش برای تولید صفحات دوقطبی فلزی، استفاده از فرآیند شکل دهی است. در میان انواع روش های شکل دهی، فرآیند شکل دهی استمپینگ از سرعت تولید بالاتر، سادگی فرآیند و هزینه تولید پایین تری برخوردار است. یکی از مشکلات عمده شکل دهی صفحات دوقطبی فلزی، برگشت فنری ورق بعد از شکل دهی می باشد که موجب اعوجاج و عدم یکنواختی در کانال های شکل گرفته می گردد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای هندسی همچون ابعاد و زاویه دیواره کانال، شعاع گوشه، عمق کانال و تاثیر پارامتر فرآیندی همچون روانکار بر پروفیل پرشدگی و برگشت فنری ورق شکل دهی شده از جنس فولاد زنگ نرن 304 با ضخامت 1/0 میلی متر بررسی گردید. به همین منظور، در ابتدا به کمک نرم افزار المان محدود آباکوس، شبیه سازی انجام شد و صحت نتایج به کمک آزمایش های تجربی بررسی شد. در ادامه با تغییر پارامترهای ورودی در شبیه سازی، خروجی های نامبرده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که زاویه دیواره و پهنای کانال بیشترین تاثیر را بر مقدار برگشت فنری صفحات شکل دهی شده دارند. نتایج در ارتباط با پارامتر فرآیندی چون تاثیر روانکار نشان داد که مقدار برگشت فنری تقریبا مستقل از پارامتر روانکار است. اما در شرایط کاملا برابر، در حالت استفاده از روانکار، توزیع تنش در گوشه ها و دیواره کانال بسیار یکنواخت تر است.

یک روش تجربی جدید برای اندازه گیری توزیع فشار روی سطح یک مدل در حال چرخش در تونل باد توسعه داده شده است. در این تکنیک جدید که سنسورها و تجهیزات داده برداری داخل مدل درحال چرخش تعبیه شده اند از بسیاری از مشکلات فنی و محدودیتهای عملیاتی مرتبط با تلاشهای قبلی، جلوگیری می کند. توزیع فشار روی سطح برای سرعت های چرخشی تا 5000 دور بر دقیقه در زوایای مختلف حمله بدست آمده است. نتایج بدست امده از پروفیل های فشار، تعیین کننده نیروهای مگنس بوده و تفسیر لایه مرزی و اثرات جدایش جریان را امکان پذیر می سازند. در این روش علاوه بر تعیین نیروی مگنس، توزیع آن روی مدل نیز بدست می آید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که قسمت اعظم نیروی مگنس در قسمتهای انتهایی پرتابه ایجاد می گردد. اعتبارسنجی داده ها با مقایسه مقادیر انتگرال توزیع فشار و مقایسه با داده های نیرویی بدست امده از سیستم بالانس تونل باد انجام شده است. نتایج مشابه با حل عددی به دست آمده و با داده های تجربی مقایسه شده است. این روش جدید قابلیت پیاده سازی روی انواع مدل ها و رژیم های جریان در تونل باد را دارا می باشد.

در پژوهش حاضر با استفاده از روشی نوین، فولاد دوفازی با استحکام بالا و انعطاف پذیری مطلوب از فولاد ساده کربنی با 16/0% کربن، تولید شد. با استفاده از آستنیته کردن، کوینچ، نورد سرد نامتقارن و آنیل میان بحرانی در دماهای C 770 و C 800 و زمان های کوتاه نگهداری 1 و 5 دقیقه، فولاد دوفازی با ساختار فریت-مارتنزیت به دست آمد. به دلیل اعمال کرنش برشی یکنواخت از طریق نورد سرد نامتقارن، توزیع یکنواختی از فاز مارتنزیت در صفحات RD-TD و RD-ND مشاهده شد. با افزایش زمان نگهداری، کسرحجمی مارتنزیت در دمای C 770 از 8 به 12 درصد و در دمای C 800 از 10 به 33 درصد به ترتیب در زمان های 1 و 5 دقیقه رسید. با افزایش دما و زمان آنیل میان بحرانی مقدار مارتنزیت افزایش و سختی و استحکام بهبود یافت. نمونه تولید شده در دمای C 800 و زمان 5 دقیقه، خواص مکانیکی عالی از جمله سختی HV 244 و استحکام MPa 1020 و انعطاف پذیری 5/12% را از خود نشان داد. همچنین به دلیل بالا بودن کسرحجمی مارتنزیت و در پی آن کاهش کربن محتوی آن، سختی این فاز کاهش یافته و در نتیجه تغییرشکل پلاستیک قابل توجه و کرنش سختی بالایی را از خود نشان داد. سطح شکست اکثر فولادهای دوفازی تولید شده عمدتا شامل دیمپل بود که نشان دهنده ی رفتار شکست نرم است.

عیب اصلی برج های خنک کن خشک جریان طبیعی، تاثیر شرایط جوی نظیر دمای محیط و وزش باد بر روی عملکرد حرارتی این نوع از برج ها است. وزش باد باعث اختلال در جریان طبیعی هوای درون برج شده و با ایجاد گردابه هایی در پشت و درون برج، ساختار جریان هوا را کاملا مغشوش می کند. در هنگام وزش باد، سرعت هوای وارد شده از لوورهای جلوی برج به حدی زیاد است که به جای خروج از دهانه برج، از لوورهای روبرویی عبور می کند. اثر منفی این پدیده باعث کاهش قدرت سرمایی برج و در نتیجه کاهش توان تولیدی توربین در نیروگاه های سیکل ترکیبی می گردد. یک راهکار مناسب جهت رفع این مشکل، تنظیم صحیح و به موقع لوورها است. لذا در پژوهش حاضر عملکرد حرارتی برج خنک کن خشک در شرایط باز و بسته شدن لوورهای جلویی و تغییر زوایای آن ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این راستا، یک واحد برج خنک کن خشک جریان طبیعی مطابق با ابعاد برج مستقر در نیروگاه سیکل ترکیبی یزد به صورت سه بعدی و با بهره گیری از نرم افزار فلوینت شبیه سازی شده و نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی اعتبارسنجی گردیده اند. جهت مدل سازی جریان مغشوش از مدل توربولانسی استفاده شده و عملکرد برج در سه حالت بدون وزش باد، با وزش باد و لوورهای کاملا باز و با وزش باد و لوورهای نیمه باز مورد بررسی قرار گرفته است. مطابق نتایج، با نیمه باز گذاشتن لوورهای واقع تا زاویه ° 60 می توان انتقال حرارت را 16% و دبی جرمی را 15% افزایش داد.

در این مقاله، به بررسی تجربی و تحلیل رگرسیونی تغییر شکل پلاستیک ساندویچ پنل کامپوزیتی پلی یورتان تقویت شده با ذرات صفحه ای نانو رس تحت بارگذاری انفجاری پرداخته شده است. برای این منظور ساندویچ پنل پلی یورتان با درصدهای مختلف نانو رس و در چگالی های مختلف تهیه شد. خواص مکانیکی فوم های تقویت شده با نانو رس توسط آزمون کشش-فشار مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از دستگاه لوله شوک انفجاری و ماده منفجره C4 به منظور بارگذاری انفجاری استفاده شد. در ادامه به منظور بررسی اثر پارامترهای موثر نظیر درصد نانو رس و چگالی فوم پلی یورتان بر میزان جابجایی صفحات ساندویچ پنل کامپوزیتی و بهینه سازی آنها به منظور کمترین تغییر شکل، از روش سطح پاسخ استفاده شد. نتایج بدست آمده از مدل رگرسیونی در سطح اطمینان 95% حاکی از مطابقت بسیار خوب نتایج تجربی و مقادیر پیش بینی شده توسط مدل بوده است. مقدار بالای ضریب همبستگی بین پارامترهای بررسی شده و میزان تغییر شکل پلاستیک ساندویچ پنل (R2= 99 %) حاکی از آن است که مدل ارایه شده از دقت بالاتری برخوردار بوده است. در پایان شرایط بهینه برای دستیابی به کمترین میزان جابجایی صفحات ساندویچ پنل کامپوزیتی بصورت 57/1 درصد نانو رس و چگالی فوم kg/m3 130 تعیین گردید.