مدل سازی در مهندسی
سال:1391 | دوره:10 | شماره:28 |تعداد مقالات:7

در این مقاله، به تشریح فرآیندی به منظور بهبود کارایی و ساخت قطعات ماشین آلات و سازه های هوایی کارکرده پرداخته شده است. در این راستا یک متدولوژی بر مبنای مهندسی معکوس تدوین شده که شامل مراحل مهندسی مجدد و نمونه سازی سریع معرفی نیز می باشد. با فرض عدم وجود اطلاعات و دانش طراحی قطعه مورد نظر، استفاده از این متدولوژی می تواند علاوه بر تولید دانش فنی، به ایجاد بستر لازم برای طراحی ابداعی و جدید نیز منجر شود. در این متدولوژی، ابتدا از نمونه اولیه مدل ابر نقاط تهیه شده و پس از ساخت مدل نمونه بر اساس مدل پارامتری و انجام آنالیزها و محاسبات اطلاعات طراحی استخراج می شود. سپس، با تغییرات منطقی در مدل اولیه به مدل بهینه سازی شده دست یافته و نهایتا روش تولید آن منطبق با معیارهای نمونه سازی سریع انتخاب می شود. در این روش به موضوع شکست و طراحی بر اساس تحمل آسیب، نگاه ویژه ای شده است. فرایند مورد نظر به صورت تجربی روی یک قطعه هواپیما پیاده سازی شده است.

در این مقاله، فرآیند اکستروژن مستقیم ورق های دو فلزی با قالب گوه ای شکل، به روش کرانه بالایی تحلیل و به روش اجزا محدود شبیه سازی شده است. منطقه تغییر شکل به دو ناحیه تغییر شکل تک فلزی و و ناحیه دو فلزی تقسیم شده و بر اساس میدان سرعت داده شده برای هر ناحیه، توان های داخلی، برشی و اصطکاکی کل محاسبه شده اند. با مساوی قرار دادن توان خارجی با توان کل، نیروی اکستروژن لازم به دست آمده است. نتایج روش تحلیلی با نتایج به دست آمده از شبیه سازی به روش اجزا محدود (نرم افزار ABAQUS) مقایسه شده اند. مقایسه نتایج تحلیلی با نتایج شبیه سازی، تطابق مناسبی را نشان دادند. در پایان نیز اثر پارامترهای مختلف شامل درصد کاهش سطح مقطع و ثابت اصطکاک بر نیروی اکستروژن و زاویه بهینه قالب بررسی شده اند.

در این مقاله یک روش جدید بر اساس تجزیه بندرز برای برنامه ریزی نیروگاه های آبی و حرارتی ارائه شده است. در حل این مساله محدودیت های ایمنی، پخش بار ac و پایداری ولتاژ سیستم قدرت مورد توجه قرار گرفته است. روش پیشنهادی مساله را به دو زیر برنامه اصلی و تابع تقسیم بندی می نماید. مساله اصلی یک مساله عدد صحیح است که در آن انتخاب واحد نیروگاه های حرارتی و آبی و میزان تولید واحدهای آبی به همراه محدودیت های واحدهای آبی دیده شده است. مساله تابع نیز یک مساله غیرخطی می باشد که میزان تولید هر واحد حرارتی در آن تعیین می شود. این در حالی است که در این مساله از پخش بار ac استفاده شده و محدویت های ایمنی و پایداری ولتاژ مطلوب سیستم قدرت در نظر گرفته می شود. پایداری ولتاژ سیستم قدرت بوسیله شاخص Lj مورد ارزیابی قرار می گیرد. از آنجایی که ممکن است به علت در نظر گرفتن معادلات پخش بارac  و محدویت های ایمنی، مساله تابع غیر قابل حل گردد از ضرایب جریمه در آن استفاده شده است. مدل پیشنهادی بر روی سیستم های 9 باسه و 118 باسه تست شده است که نتایج بدست آمده کارایی این روش را نشان می دهد.

امروزه تونل باد به عنوان یک آزمایشگاه تجربی کاربردهای فراوانی دارد. نصب تونل باد بسیار هزینه بر است بنابراین طراحان سعی می کنند که با طراحی بهینه اجزای مختلف تونل باد هزینه نصب و تست تونل باد را به حداقل برسانند. در این مقاله با بهینه سازی و ارائه طرح جدیدی از یک دیفیوزر تونل باد، هزینه به حداقل رسیده و راندمان افزایش داده شده است. در بسیاری از تونل های باد مافوق صوت، قسمت همگرای دیفیوزر تونل باد دیواره هایی با شیب ثابت دارد. به علت تاثیر زیاد هندسه دیواره های دیفیوزر بر روی عملکرد تونل باد، روند بهینه سازی بر این اساس انجام شد. در ادامه، مدل جدیدی از دیفیوزر تونل باد مافوق صوت ارائه شده است. این مدل از دیفیوزر، شامل یک دیواره انعطاف پذیر و سه جک در راستای آن می باشد. سپس جریان مغشوش و تراکم پذیر به صورت دوبعدی با مدل اغتشاش k-w SST و با استفاده از روش AUSM+ در تونل باد مافوق صوت تحلیل شد. در نهایت، با کمک الگوریتم ژنتیک و در ماخ 4، مدل جدید دیفیوزر تونل باد مافوق صوت با هدف کمترین افت فشار کلی بهینه گردید. جهت بررسی عملی، از نمونه دیفیوزر تونل باد مافوق صوت مرکز قدر استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که تونل باد بهینه جدید نسبت به نمونه تونل باد موجود در مرکز قدر 83 درصد افزایش راندمان داشته است.

در این مقاله، از شبکه عصبی از نوع Group Method of Data Handling یا به اختصار GMDH، مبتنی بر الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزاری با قابلیت بالا در مدل سازی سیستم های غیر خطی و پیچیده، برای مدل سازی موتور توربوفن استفاده شده است. بدلیل اهمیت میزان مصرف سوخت و تاثیر آن بر روی نیروی رانش موتور توربوفن به خصوص در موتور هواپیماهای تجاری و مسافربری، در این تحقیق تاثیر نسبت سوخت به هوا بر روی دو پارامتر بسیار مهم یعنی مصرف سوخت ویژه و تراست در ارتفاع ها و سرعت های متفاوت در محدوده رژیم زیر سرعت صوت بررسی شده است. سپس از شبکه عصبی از نوع GMDH مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای مدل سازی تاثیر ارتفاع پروازی و میزان نسبت سوخت به هوا بر روی نیروی رانش و مصرف سوخت ویژه موتور توربوفن استفاده شده است. در نهایت، مدل بدست آمده با داده های واقعی مقایسه شده است؛ که کارایی و دقت شبکه را نشان می دهد. با استفاده از توابع ریاضی بدست آمده از مدل سازی نیروی رانش و مصرف سوخت ویژه، قادر به بهینه سازی موتور و پیش بینی بهترین نقاط عملکردی برای آن خواهیم شد.

برای تحلیل جابجایی ترکیبی جریان سیال و انتقال حرارت در نانوسیال درون یک محفظه مربعی شکل زاویه دار که دو مانع درون آن وجود دارند، یک روش عددی حجم محدود مورد استفاده قرار گرفته است. تاثیر عدد رایلی، کسر حجمی نانوذرات و ارتفاع موانع داغ مورد مطالعه قرار گرفته است و نتایج به صورت نمودارهای خط جریان و نمودارهای هم دما و عدد ناسلت ارائه شده اند. در این تحقیق، نانو سیال آب - آلومینا با قطر نانوذرات 47 نانومتر و دمای 300 کلوین به عنوان سیال عامل مورد استفاده قرار گرفته است. محدوده مورد استفاده برای عدد رایلی بین 104 و 105، برای کسر حجمی نانوذرات بین 0 تا 0.06 و برای ارتفاع مانع بین 0.1 تا 0.2 طول محفظه می باشد. نتایج نشان دادند که افزایش عدد رایلی و همچنین افزایش کسر حجمی نانوذرات سبب افزایش انتقال حرارت درون محفظه می شود. همچنین مشخص شد که افزایش ارتفاع مانع داغ سبب کاهش مقادیر ناسلت متوسط می گردد.

بازیاب های گرمایی نوع دوار از دسته مبدل های فشرده ای هستند که در آنها انرژی حرارتی جریان گاز داغ توسط ماتریس جذب شده و سپس این انرژی به جریان گاز سرد داده می شود. تحلیل ریاضی این نوع از مبدل و بررسی اثر پارامترهای مختلف می تواند نقش بسزایی در بهبود عملکرد آنها داشته باشد. در این مقاله از مدل ریاضی برای تحلیل گرمایی سیال و ماتریس استفاده شده است. در مدل اثر پارامترهای سرعت چرخش ماتریس، هدایت حرارتی در جهت حرکت سیال و زمان در نظر گرفته شده است. این مدل با استفاده از حل عددی در نرم افزار ویژوال بیسیک حل شده و اثر پارامترهای مختلفی مانند سرعت چرخش ماتریس، طول و قطر مبدل بر دمای خروجی سیالات و بازده مبدل بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش طول مبدل و سرعت چرخش، ماتریس بازده مبدل افزایش می یابد؛ در حالی که با افزایش قطر مبدل، ابتدا بازده افزایش و سپس کاهش می یابد. مقایسه دماهای خروجی حاصل از مدل با نتایج آزمایشگاهی، عملکرد مناسب مدل در پیش بینی دمای خروجی را نشان می دهد.