مدل سازی در مهندسی
سال:1391 | دوره:10 | شماره:30 |تعداد مقالات:7

در این مقاله از سیستمی چند جسمی در محیط نرم افزار ADAMS برای مدل سازی رفتار غیرخطی توربین بادی با سکوی پایه کششی تحت باد و موج تصادفی استفاده شده است. برای بارگذاری ناشی از باد، داده های باد متلاطم توسط نرم افزار TurbSim استخراج و از ماژول  AeroDynبرای محاسبه نیروهای برا و پسای پره های توربین استفاده شده است. مدل های آیرودینامیکی موجود در این ماژول، دربر دارنده تئوری اندازه حرکت المان پره و دنباله دینامیکی تعمیم یافته هستند. بارهای هیدرودینامیکی در حوزه زمان با استفاده از ماژول  HydroDynاستخراج و محاسبه گردیده اند. مدل محاسباتی موجود در این ماژول شامل سختی هیدرواستاتیکی خطی، پسای لزجت غیرخطی ناشی از سینماتیک موج برخوردی، جریان دریا و حرکت سکو، جرم افزوده و سهم استهلاک تشعشع موج خطی شامل آثار حافظه سطح آزاد و تحریک موج برخوردی ناشی از تفرق خطی در دریاهای منظم یا نامنظم، می باشد. با برقراری اتصال این ماژول ها با محیط محاسبه گر نرم افزار ADAMS، شبیه سازی آیروهیدروالاستیک توربین بادی پایه کششی در حوزه زمان حاصل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی حاضر با نتایج نرم افزار FAST مقایسه شده است. نتایج تحلیل انجام یافته این اطمینان را می دهد که ابزار شبیه سازی برای تحلیل گونه های دیگر توربین بادی، سکوی نگهدارنده و اشکال سامانه مهار، قابل بکارگیری است.

آنالیز مودال یک دانش در حال توسعه در زمینه مطالعه خواص دینامیکی سازه ها می باشد. در عمل مدل هایی که بوسیله آزمایش مودال ایجاد می شوند، با مشکلات زیادی مواجه هستند. یکی از دلایل کاهش دقت در آزمایش مودال خطاهایی است که با استفاده از وسایلی مانند شتاب سنج ها و فنرها ایجاد می شوند. در این مقاله، حذف اثر جرم شتاب سنج از پاسخ فرکانسی سازه، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور یک استراتژی برای حذف اثر جرم بر مبنای آنالیز حساسیت ارائه می شود. در این روش مقدار تغییر جرم و محل اندازه گیری پاسخ سازه بر اساس کمترین خطای حاصل در اصلاح فرکانس، انتخاب می گردد. به منظور بررسی روش ارائه شده، از مدل یک سیستم جرم و فنر استفاده و استراتژی مذکور بر روی آن پیاده سازی شده است. همچنین به منظور بررسی تجربی، یک تیر فلزی تحت آزمایش مودال کلاسیک قرار گرفته است و با استفاده از استراتژی پیشنهادی اثر جرم شتاب سنج ها از نتایج آزمایش حذف شده است. نتایج عددی و تجربی حاصل، کارایی الگوریتم ارائه شده را نشان می دهند.

در سالیان اخیر محققین گام های موثری در بهسازی لرزه ای سازه ها برداشته اند و دیدگاه آنان در فراهم آوردن طرح ایمن از تامین مقاومت، متوجه عملکرد سازه ها گردیده است. روش تحلیل استاتیکی غیر خطی یا بارافزون یکی از روش های نوینی است که علاوه بر سرعت بالا و سادگی محاسبات، مورد توجه قرار گرفته است. دستورالعمل بهسازی لرزه ای و FEMA356 این روش را مورد توجه قرار داده اند. نتیجه این تحلیل تغییر مکان هدفی است که مبنای تعیین عملکرد سازه و بهسازی آن قرار می گیرد. تحلیل دینامیکی غیر خطی تنها روشی است که امروزه با بالاترین دقت اثرات محرک لرزه ای بر سازه ها را بررسی می کند. یکی از ضرایبی که در تعیین تغییر مکان هدف در این روش به کار می رود، ضریب کاهش سختی و مقاومت (C2) است؛ که برای اصلاح خطای در نظر نگرفتن اثرات کاهش سختی و کاهش مقاومت چرخه های هیسترزیسی است. در این مطالعه سه قاب بتن مسلح با دیوار برشی که مطابق با استاندارد 2800 ویرایش 3 طراحی شده اند، تحت تاثیر شتاب نگاشت های مختلفی که مطابق با دستورالعمل های FEMA273 و FEMA356 همپایه شده اند، قرار گرفته اند. با انجام تحلیل بارافزون و مقایسه نتایج آن با نتایج تحلیل دینامیکی، مقدار بدست آمده برای C2 با مقادیر پیشنهادی دستورالعمل بهسازی مقایسه شده است. که با افزایش زمان تناوب سازه، از میزان ضریب C2 کاسته می شود، به طوری که می توان در زمان تناوب های بالاتر آن را برابر یک در نظر گرفت و در محاسبات جابجایی هدف از آن صرف نظر نمود. بیشترین تاثیر کاهش مقاومت و کاهش سختی بر آسیب های وارد شده، در سازه های با زمان تناوب پایین تر مشاهده می شود.

تمرکز این مقاله، بر روی مساله جریان سیال و انتقال حرارت جابجایی ترکیبی در نانو سیال با چسبندگی دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی وابسته به دما، در یک محفظه کشیده با نسبت منظرهای متفاوت می باشد. معادلات پیوستگی، ممنتوم و انرژی به همراه شرایط مرزی، به وسیله روش حجم محدود با سیستم شبکه جابجا شده به صورت عددی با استفاده از یک کد کامپیوتری به زبان فرترن، حل شده است. در این مطالعه، تاثیر مربوط به تغییرات نسبت سرعت دیواره های متحرک، نسبت منظر و تاثیر وجود نانوذرات، بر مشخصه های هیدرودینامیکی و حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است. دو نوع سیال آب و نانوسیال آب / آلومینا با قطر نانوذرات 80 نانومتر، نسبت قطرها 0.006 و دمای 298 کلوین، به عنوان سیال عامل مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج حاصله نشان می دهد، در یک محدوده پارامتری ثابت، انتقال حرارت در محفظه کشیده با طولی دو برابر ارتفاع (نسبت منظر برابر 2) از سایر نسبت منظرها، بسیار بیشتر است. همچنین وجود نانوذرات باعث افزایش انتقال حرارت درون محفظه می شود.

قابلیت تبادل در سیستم قدرت تجدید ساختار یافته، مبنای تنظیم تبادلات توان بین نواحی را تشکیل می دهد. با حضور نیروگاه های بادی در سیستم قدرت برای تولید انرژی الکتریکی، مدل سازی و بررسی اثرات آن بر سیستم امری مهم جلوه می نماید. در این میان عدم قطعیت های ناشی از شرایط بهره برداری شبکه و ماهیت تصادفی نیروگاه های بادی، لزوم استفاده از روش های احتمالاتی برای ارزیابی قابلیت تبادل سیستم های قدرت با نیروگاه های بادی را قوت بخشیده است. خصوصیت تصادفی نیروگاه های بادی، تاثیرات قابل تاملی را بر قابلیت تبادل ایجاد می کند؛ که به عوامل متعددی چون محل اتصال نیروگاه بادی، ظرفیت آن و رژیم باد وابسته است. در این مقاله تاثیر نیروگاه های بادی بر قابلیت تبادل بین نواحی، مدل سازی شده و مورد تحلیل قرار می گیرد. به این منظور از شبیه سازی مونت کارلو و روش پخش بار بهینه برای مدل سازی و ارزیابی احتمالاتی قابلیت تبادل استفاده شده است. در روش پیشنهادی قیود وابسته به منابع تولیدی، حد حرارتی خطوط و ولتاژ مجاز باس ها در ارزیابی قابلیت تبادل مورد توجه قرار گرفته است. شبکه 24 باسه IEEE به منظور انجام تحلیل ها مورد استفاده قرار گرفته است.

مکانیک تماس یکی از شاخه های مهم و پرکاربرد در مکانیک جامدات می باشد. هدف این مقاله به کارگیری روش بهینه سازی تکاملی دو طرفه برای رسیدن به شکل بهینه سطوح تماس در سازه ها تحت بارگذاری چندگانه می باشد. در اینجا برای مدل سازی سطوح تماس، بین هر دو گره متناظر در حال تماس، یک المان فاصله در نظر گرفته شده طوری که با تغییر طول این المان های فاصله، شکل سطح تماس تعیین می شود. مدل سازی سطح تماس با المان های فاصله، موجب ساده تر شدن تحلیل مساله به کمک روش اجزای محدود و کاهش حجم زیاد محاسبات غیر خطی مساله می شود. در روش بهینه سازی تکاملی سازه ها برای به دست آوردن شکل بهینه سطح تماس، در طی یک فرآیند ساده با افزایش تدریجی طول المان های ناکارآمد، شکل سازه به یک حالت بهینه همگرا می شود اما در این مقاله با به کارگیری روش بهینه سازی تکاملی دو طرفه سازه ها امکان افزایش و کاهش طول المان های فاصله، به طور همزمان وجود دارد که این مورد، باعث افزایش سرعت همگرایی روش شده است. در اینجا معیار کارآیی هر المان، فاصله در طی فرآیند بهینه سازی با به کارگیری روش تنش بیشینه و روش میانگین وزنی ارزیابی می شود و در نهایت یک توزیع یکنواخت از تنش در طول سطح تماس حاصل می شود.

کراکینگ کاتالیستی بستر سیال یا (Fluid Catalytic Cracking) FCC از روش های مهم تبدیل برش های سنگین نفتی به برش های سبکی چون بنزین و (Liquid Petroleum Gas) LPG است. در این مطالعه، مدل سازی پایا و یک بعدی رایزر (بالابرنده) فرایند FCC، با در نظرگرفتن مدل سینتیکی 4 لامپ (Lump)، انجام شد. مدل با استفاده از موازنه جرم، مومنتوم و انرژی به کمک MATLAB برنامه نویسی گردید. مدل بر اساس این واقعیت که ذرات کاتالیست در طول رایزر به صورت کلاستر (Cluster) حرکت می کند، ایجاد شده است. در این مقاله، از فرض ثابت بودن قطر کلاستر در طول رایزر صرف نظر شده و مدل سازی با در نظر گرفتن تغییرات قطر کلاستر در طول رایزر انجام شده است. با استفاده از مدل حاصل، بازده محصولات، پروفایل دمای درون رایزر، سرعت فاز گاز و جامد، سرعت کاهش فعالیت کاتالیست و تغییر اندازه قطر کلاستر در طول رایزر بررسی شده است. صحت این مدل با 4 نمونه صنعتی گزارش شده در مقالات، معتبرسازی شده است. نتایج بدست آمده در انتهای رایزر با درصد خطای میانگین 3.12 درصد برای بازده بنزین، 5.35 درصد برای بازده کک و 1.81 درصد برای دمای رایزر، مطابقت خوبی با داده های صنعتی نشان داده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که درصد خطا نسبت به حالتی که قطر کلاستر در طول رایزر مقدار ثابتی فرض شده، کاهش می یابد.