استقلال
سال:1384 | دوره:24 (جلد دوم) | شماره:1 |تعداد مقالات:17

با افزایش توان محاسباتی و دسترسی به رایانه های پربازده تر، امروزه استفاده از روشهای ضمنی برای حل معادلات حاکم بر جریان در حالت دایم بر روی شبکه های حجیم سه بعدی مورد توجه بیشتری قرار گرفته است. با این وجود در روشهای مرسوم خطی سازی جملات استهلاکی که با جایگزین ماتریس ژاکوبین با یک مقدار شعاع طیفی ثابت انجام می پذیرد خطای میرایی روشهای ضمنی نسبت به روشهای صریح متناظر با آن افزایش قابل ملاحظه ای می یابد. هدف کار حاضر توسعه یک روش ضمنی بر پایه روش رو است که جمله استهلاک عددی آن، هم مرتبه با جمله استهلاکی روش صریح باقی می ماند. در حل معادلات خطی شده با این روش از تکنیک GMRES+LU-SGS که بر پایه زیر فضای کرایلف تعریف شده است، استفاده می شود. توانایی این روش در کاهش خطای میرایی با ارائه چند مثال و مقایسه عملکرد آن با روشهای مرسوم در انتها نشان داده خواهد شد.

مقاله حاضر نتایج حاصل از آزمایشهای انجام شده برروی مدل یک شناور کاتاماران از نوع پروازی است. هدف از انجام این آزمایشها بررسی تاثیر به کارگیری هیدروفویل در این نوع شناور است. آزمایش ابتدا روی مدل بدون هیدروفویل انجام شده و نمودار نیروی مقاومت هیدرودینامیکی برحسب سرعت آن به صورت بی بعد به دست آمده است. سپس مدل شناور به همراه هیدروفویل با آرایشهای مختلف از نظر محل قرارگیری و زاویه حمله مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آن با حال بدون هیدروفویل مقایسه شده است. نتایج بیانگر کاهش قابل توجهی در مقاومت شناور مجهز به هیدروفویل به خصوص در سرعتهای بالا است. همچنین جانمایی هیدروفویل ها مهم بوده و طراحی نامناسب موجب ناپایداری در حرکت و افزایش مقاومت هیدرودینامیکی خواهد شد.

تحلیل پایداری خنثی برای یک جریان برشی برای نیمرخ سرعت در پشت صفحه تخت به کمک روش طیفی انجام شده است. پس از نگاشت معادله ماتریسی شده اورسامرفلد و نیمرخ سرعت حاکم توسط تابع تبدیل مناسب، مساله مقادیر ویژه تعمیم یافته، با سری چند جمله ای کسینوسی چبی شف، تقریب زده شده است. با اعمال یکسری شرطها و توابع براساس تعداد جمله های به کار رفته سری و نقاط تصحیح، به انطباق ضرایب سری در نقاط ابتدایی و پایانی دامنه پراخته می شود و در نهایت با اعمال شرایط مرزی نیومن برنامه محاسبات عددی مورد نیاز تهیه شده است. نتایج به دست آمده به صورت منحنیهای مختلف پایداری خنثی و همچنین جدول نتایج ارائه شده است. درستی و صحت عملکرد روش با نتایج به دست آمده برای حالتی که نتایج عددی و آزمایشگاهی برای آن موجود بوده است برای نیمرخ سرعت در پشت سیلندر انجام شده است. مقایسه نشان می دهد که پاسخ به دست آمده انطباق کامل بر نتایج گزارش شده از روشهای دیگر و نتایج آزمایشگاهی دارد.

در این مقاله یک مدل تحلیلی برای نورد سرد ورق توصیف شده است. این مدل براساس روش تحلیل قاچی و روانسازی هیدرودینامیک توسعه یافته است. مشخصات نورد به کمک معادلات تعادل، امکان ایجاد کرنش سختی و با فرض اینکه روانساز همانند یک سیال نیوتنی رفتارکند، استخراج شده است. تنش برشی اعمالی به ورق با محاسبه ضخامت لایه روانساز و به کارگیری رابطه ای برای ضریب لزجت فشار- دما به دست آمده است. معادله دیفرانسیل حاکم با ترکیب این معادلات به دست آمده و حل شده است. از حل معادله نهایی، نیروی نورد، گشتاور و تنش برشی اعمال به ورق به دست آمده است. برای اثبات صحت مدل پیشنهادی این مقادیر با مقادیر تجربی و تحلیلی سایر محققان مقایسه شده است. همچنین ملاحظه شد که با به کارگیری این مدل تحلیلی به میزان زیادی در محاسبات و زمان لازم صرفه جویی می شود.

در این تحقیق، معادله انتقال حرارت تشعشعی برای یک گاز غیرخاکستری واقع بین دو صفحه بزرگ و موازی، حل شده است. با حل این معادله، ابتدا توزیع دمای گاز در فاصله بین دو صفحه به دست آمده و با استفاده از آن شار حرارتی تشعشعی گذرنده از این لایه گاز محاسبه شده است. چون گازهای CO2 و H2O از مهمترین گازهای محصولات احتراق اند، با استفاده از برنامه رایانه ای نوشته شده، نتایج برای این دو گاز به دست آورده شده و سپس با نتایج دیگران مقایسه شده است. چون دراینجا از شبیه سازی تقریبا دقیق باندهای جذب گازهای غیرخاکستری استفاده شده است، می توان گفت که این حل تا حدودی نزدیک به حل دقیق است. براساس نتایج می توان گفت که در نظر گرفتن گازهای فوق الذکر به عنوان گاز خاکستری می تواند در محاسبات دمای گاز و نرخ حرارت تشعشعی خطای زیادی وارد کند. این خطا البته برای بخارآب بیشتراز گاز دی اکسید کربن است.

در این مقاله ضریب انتقال گرمای متوسط سه لوله افقی در یک ردیف قائم در یک کانال و در یک جریان از هوا که کاملا توسعه یافته نیست. به طور تجربی اندازه گیری شده است. اساسا روش اندازه گیری بر پایه روش رطوبت سنجی استوار است و ضریب انتقال گرما به کمک تشابه بین مکانیزمهای انتقال جرم و گرما محاسبه شده است. قطر لوله ها 11mm و فاصله بین آنها 40mm و نسبت بین قطر لوله ها به فاصله بین دیواره های مجاور 0.055‹D/W‹0.22 است. عدد رینولدز جریان بین 500‹ReD‹6000 تغییر می کند. نتایج نشان می دهد که عدد ناسلت هر یک از لوله ها، با افزایش D/W، افزایش می یابد. همچنین افزایش عدد ناسلت لوله دوم بیشتر از لوله سوم است.

فولاد مقاوم در دمای بالای 25Cr-35Ni دارای مقاومت عالی در برابر اکسیداسیون و خزش در دمای بالاست. نتایج بررسیهای به عمل آمده نشان دهنده آن است که این فولاد در شرایط ریختگی دارای جوش پذیری مطلوبی بوده ولی چنانچه جوشکاری برروی فولاد پیرشده انجام گیرد احتمال ایجاد ترکهایی در منطقه مجاور جوش به سمت فلز پایه وجود دارد. لذا در این پژوهش تاثیر ریز ساختار میکروسکوپی بر جوش پذیری این نوع فولاد مورد بررسی قرار گرفته است. ریز ساختار فولاد 25Cr-35Ni در شرایط ریختگی دارای زمینه آستنیتی و شبکه ای از کاربیدهای اولیه بوده درحالی که ریز ساختار این فولاد در شرایط پیر شده دارای زمینه آستنیتی و شبکه ای از کاربیدهای اولیه همراه با کاربیدهای ریز ثانویه است. تغییر مرفولوژی کاربیدهای اولیه همراه با تشکیل کاربیدهای ثانویه سبب کاهش انعطاف پذیری نمونه پیر شده و افزایش حساسیت آن به ترک خوردن در طی جوشکاری به خصوص از میان کاربیدهای اولیه شده و جوش پذیری این فولاد را در شرایط پیر شده کاهش می دهد. ترکها از نوع بین دانه ای و از میان کاربیدهای اولیه (یوتکتیک) است. کاربیدهای از نوع NbC و M23C6 در نمونه ریختگی و کاربیدهای از نوع Ni16Nb6Si7 و M23C6 در نمونه پیر شده وجود دارد.

برای انحلال فلزات موجود (کبالت، آهن، منگنز) در سنگ معدن کبالت تیدراقلید فارس به ویژه کبالت از روش لیچینگ احیایی استفاده شد. در این مقاله انحلال نمونه حاوی کبالت در حضور فنل با اسید سولفوریک انجام و تاثیر عوامل مختلف بر لیچینگ تعیین شد. عوامل مورد بررسی شامل دما، غلظت اسید، زمان انحلال، میزان فنل، نسبت مایع به جامد و تاثیر متقابل بعضی از عوامل مذکور بو که در این تحقیق مشخص شد دما بیش از سایر عوامل بر نسبت SN تاثیر گذاشته که تحلیل واریانس، میزان تاثیر آن را برابر 79.98 درصد محاسبه کرد. زمان با سهم 7.68 درصد و غلظت اسید با 4.17 درصد از دیگر عواملی بود که بر نسبت SN اثر گذاشت. علی رغم اینکه تاثیر مقدار فنل ناچیز بود ولی آزمایش لیچینگ در غیاب میزان سطوح انتخاب شده بیان کرد. این مطلب در مورد تاثیر نسبت مایع به جامد و غلظت اسید نیز صادق بود. در هر حال سه عامل دما، زمان و غلظت اسید به عنوان عملهای برتر انتخاب شدند که سطوح بالایی این عوامل به عنوان شرایط بهینه در نظر گرفته شدند. ولی با توجه به ناچیز بودن اثر دو عامل دیگر سطوح برگزیده انتخاب شد.

وجود نواقصی در فرایند مرسرایزینگ سرد کالاهای پنبه ای، منجر به ابداع شیوه نوینی به نام مرسرایزینگ گرم شد که در آن از محلول سود در دمای بالا استفاده می شود. مرسرایزینگ گرم به طور موفقیت آمیزی در مورد مخلوط پنبه با برخی از الیاف دیگر قابل اجراست. در مخلوطهای پنبه- پلی استر، این عملیات از طرفی موجب مرسرایزینگ در جزء پنبه شده و از طرف دیگر باعث آبکافت قلیایی پلی استر می شود. در این مقاله، عملیات مرسرایزینگ با محلول هیدروکسید سدیم در 16 دمای مختلف از 15oC تا 90oC با گام 5 درجه، در دو حالت تحت کشش و بدون کشش، بر روی پارچه مخلوط پلی استر- پنبه با نسبت 65 به 35 انجام پذیرفت. پس از آن تاثیر دمای حمام قلیایی بر برخی از خواص پارچه نظیر خواص کششی، کاهش وزن و جمع شدگی مورد بررسی قرار گرفت. عملیات مزبور موجب کاهش وزن در پارچه شده که بخش عمده آن به جزء پلی استر موجود در مخلوط نسبت داده می شود و با افزایش دمای حمام قلیایی میزان آن افزایش می یابد. کاهش وزن حاصله موجب آزادی بیشتر نخها و در نتیجه بهبود آویزش و زیردست در پارچه می شود و لیکن از استحکام پارچه کاسته و باعث تضعیف آن می شود، لذا بایستی مقدار بهینه ای برای دما در نظر گرفته شود. در عملیات قلیایی در حالت بدون کشش، آزادسازی تنشهای موجود در پارچه تا حدودی موجب بروز جمع شدگی در کالا خصوصا در جهت تاری می شود، لیکن نقش کشش در عملیات قلیایی در خواص پارچه پنبه- پلی استر چندان حایز اهمیت نیست.

با توجه به اهمیت سیستم ریسندگی رینگ در میان سایر روشهای ریسندگی موجود، ظرفیتهای زیادی برای تحقیق و بررسی بیشتر در مورد بهبود کیفیت و خواص نخ تولید شده در این روش وجود دارد. در این تحقیق با هدف بهبود کیفیت نخ تولید شده، تغییر شکل و ابعاد مثلث ریسندگی تشکیل شده با ایجاد یک شیار دارای انحنایی در محدوده 5 تا 7 میلی متر در وسط غلتک جلو کشش (غلتک پایین) و استفاده از اورینگهای لاستیکی دوار مطابق با اندازه شیار و انحنای ایجاد شده به عنوان غلتک فوقانی مورد مطالعه قرار گرفته است. با این تغییر شکل انتظار می رود که شکل هندسی مثلث ریسندگی از حالت اقلیدسی به شکل ریمانی تبدیل شود. نتایج این تحقیق شامل بهبود در خواص استحکام، ازدیاد طول تا حد پارگی، یکنواختی و عیوب نخ، حجم کمتر و نظم بیشتر بالن تشکیل شده، کاهش کشش نخ و افزایش ثبات ریسندگی و کاهش نخ پارگی، بهبود شکل و میزان تجمع الیاف در مقطع نخ، یکنواختی بیشتر نمره و تاب نخ و در نهایت افزایش ضریب مشارکت الیاف در ساختمان نخ تولیدی است.

دستگاههای تعویض خط پیوسته برای خطوط جوشکاری شده طویل خصوصا هنگام عبور از ایستگاه راه آهن بسیار مهم است. براساس نظریه های مقاومت معادل و مقاومت غیرخطی و اصول توزیع نیرو در دستگاه تعویض خط، روش نظری جدیدی برای محاسبات مربوط به آنها در خطوط پیوسته توسعه داده شده است. طراحی دستگاه تعویض خط پیوسته و نصب آن براساس محاسبات نظری روش جدید تطابق بسیار خوبی با موارد واقعی دارد. براساس محاسبات نظری و داده های حاصل از آزمایشها ثابت شده است که محاسبات نظری صحیح بوده و مقادیر پارامترهای محاسباتی قابل قبول اند.

مقاطع فولادی پرشده با بتن به دلیل عملکرد مناسب در برابر بارهای لرزه ای و اقتصادی بودنشان دامنه کاربرد فراوانی را درسازه های مهندسی عمران به خود اختصاص داده اند. در این تحقیق ابتدا به صورت تحلیلی، رفتار ستونهای مختلط بر اساس برخی تحقیقات نظری و آزمایشات از قبل انجام شده بررسی شده، سپس به بررسی رفتار غیرخطی مدل سه بعدی مقاطع فولادی جدار نازک پرشده با بتن توسط روش اجزای محدود پرداخته و با مقایسه نتایج حاصله از روش اجزای محدود با نتایج تحقیقات آزمایشگاهی، مدل اجزای محدود کالیبره شده است. پس از اطمینان از صحت عملکرد مدل اجزای محدود، از آن بررسی نمونه هایی که از آنها مدل آزمایشگاهی انجام نشده استفاده شده است. نتایج حاصل از تحلیل با نتایج حاصل از روش طرح LRFD مقایسه شده تا عملکرد این روش مشخص شود. با توجه به کاربرد روز افزون مصالح با مقاومت بالا در طراحی و اجرای سازه ها، اثرات افزایش مقاومت فولاد و بتن و تغییرات ضخامت جداره فولادی در عملکرد این ستونها مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل کردن ستون از المان مکعبی برای هسته بتنی، المان پوسته برای پروفیل فولادی و همچنین از المان تماسی بین هسته و پوسته برای در نظر گرفتن پیوستگی بین فولاد و بتن استفاده شده است. همچنین برای در نظر گرفتن خواص غیرخطی از مدل سخت شوندگی سینماتیکی در تحلیل استفاده شده است.

امروزه استفاده از میکروسیلیس در بتن به دلیل بهبود خواص سیمان از نظر مقاومت و دوام کاملا متداول شده است. از طرفی استفاده از پودر سنگ آهک به جای بخشی از سیمان در بتن نیز به دلیل فراوانی و ارزان بودن، توجه محققان درتکنولوژی بتن را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. هدف از این تحقیق حاضر بررسی نقش توام میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری و بهینه سازی طرح اختلاط بتن بوده است. بدین منظور در این مطالعه، 27 طرح اختلاط براساس سه نسبت آب به مواد سیمانی (0.4 و 0.3 و (W/CM=0.25، سه نسبت میکروسیلیس به مواد سیمانی (10% و 5% و (SF/CM=%0 و سه نسبت پودر سنگ آهک به سیمان (30% و 15% و (LP/C=%0 ساخته و مقاومت فشاری 28 روزه آنها اندازه گیری شد. سپس با رسم منحنیهای هم پاسخ برای مقاومت فشاری و محاسبه پارامتری به نام «ضریب تاثیر قیمت» که با تقسیم مقاومت فشاری بر قیمت بتن به دست می آید، نقش میکروسیلیس و پودر سنگ آهک بر مقاومت فشاری مورد بررسی قرار گرفت و بهینه سازی برای طرح اختلاط بتن حاوی میکروسیلیس و پودر سنگ آهک انجام گرفت.

در مقاله حاضر دو سیکل نیروگاه حرارتی مورد بررسی قرار گرفته و پس از تحلیل ترمو- اقتصادی آنها، با انجام محاسبات لازم؛ اجزایی را که دارای افت بالاتر و یا راندمانهای کمترند در این سیکلها شناسایی کرده و نیاز آنها را برای بهینه سازی بیشتری معرفی می کنیم. این سیکلها به ترتیب شامل یک سیکل ترکیبی و یک سیکل نیروگاه بخار معمولی اند. در تجزیه و تحلیل این سیکلها کلیه اجزا را آدیاباتیک فرض کرده و مولفه های پتانسیل و جنبشی مربوط به اکسرژی هم ناچیز فرض شده اند. محاسبات مربوط به تحلیل اکسرژی سیکلهای فوق را می توان با اطلاعات مربوط به جنبه های اقتصادی که شامل هزینه های سرمایه گذاری، سوخت و تعمیر و نگهداری می شود به گونه مناسبی ترکیب کرده و قمیت محصول نهایی یعنی قیمت الکتریسیته تولید شده را محاسبه کرد. از روی این محاسبات می توان به هزینه مربوط به تلفات اکسرژی هر یک از اجزای نیروگاه نیز پی برده و نقش آنها را مورد ارزیابی قرار داد. با استفاده از نتایج حاصل به نقش راندمان اجزا و سرشکن کردن هزینه ها بر روی قیمت تمام شده محصول نهایی می توان پی برد. از مقایسه نتایج مربوط به سیکل نیروگاه بخار معمولی و سیکل ترکیبی می توان به برتری آشکار سیکل ترکیبی رسید.

افزایش دما در فرایند احیای مستقیم به خاطر فواید آن نظیر افزایش سرعت تولید و بهبود کیفیت محصول همواره مورد توجه تولید کنندگان آهن اسفنجی است. پارامتر محدود کننده افزایش دمای احیا پدیده چسبندگی یا خوشه شدن آهن اسفنجی در راکتور احیای مستقیم است و بنابراین در عمل نمی توان دما را از حد معینی بالاتر برد. ثابت شده است که پوشش دهی گندله با برخی مواد و سپس استفاده از آن در احیای مستقیم اثر قابل توجهی بر جلوگیری از چسبندگی و کاهش آن دارد. در این تحقیق میل به چسبندگی گندله تولیدی از کنسانتره سنگ آهن گل گهر و چادر ملو در دماهای مختلف بررسی شد. همچنین چسبندگی این گندله در حالتی که با مقادیر مختلف آهک هیدراته پوشش داده شده بود در یک دما ثابت مورد مطالعه قرار گرفت. با افزایش دمای احیای درجه خوشه شدن این گندله به طور خطی در محدوده دمایی مورد مطالعه افزایش می یابد و در مقابل در حالت پوشش داده شده مقاومت خوبی در مقابل خوشه شدن از خود نشان می دهد. این رفتار عالی در حالی است که احیاپذیری و فلزی شدن این گندله در طی احیای مستقیم به خاطر ماهیت پوشش آهک هیدراته که متخلخل و ناپیوسته است تفاوت چندانی با گندله بدون پوشش ندارد.