فهرست مطالب
فصلنامه مکانیک هوافضا
سال چهارم شماره 4 (پیاپی 14، زمستان 1387)
- 92 صفحه، بهای روی جلد: 20,000ريال
- تاریخ انتشار: 1387/11/22
- تعداد عناوین: 7
-
-
صفحه 1
احتراق پیش مخلوط با نسبت سوخت به هوای کم برای موتورهای توربین گاز در سال های اخیر به عنوان روشی برای رسیدن به استانداردهای زیست محیطی در خصوص انتشار NOx به طورگسترده پذیرفته شده است. با وجود این، سیستم های احتراقی پیش مخلوط با نسبت تعادل کمتر از یک، برای تحریک ناپایداری احتراق بسیار مستعد هستند. در این تحقیق، برای مطالعه تجربی ناپایداری احتراق در مخلوط های رقیق، یک محفظه احتراق پیش مخلوط به همراه میز آزمایش و سیستم های تغذیه پیشران طراحی و ساخته شده است. در این پژوهش، از پروپان گازی به عنوان سوخت بهره گرفته شده و آزمایش ها در فشار تقریبا اتمسفریک و در نسبت تعادل بین 7/0 الی 5/1 و دبی جرمی 2 تا 4 گرم بر ثانیه انجام شده است. ملاحظه گردیده که در محدوده های نسبت تعادل کمتر از یک، محفظه احتراق موتور توربین گاز ساخته شده ناپایدار می شود. برای تشخیص ناپایداری محفظه احتراق در شرایط مختلف، از نمودارهای توابع چگالی، اسپکترال و منحنی توزیع فضایی نوسانات فشاری همراه با معیار رایلی استفاده شده است. تاثیر نسبت تعادل در پایدار کردن یک سیستم احتراقی ناپایدار و همچنین ناپایدار شدن یک سیستم پایدار نیز مورد بررسی تجربی قرار گرفته است، همچنین، زمان تاخیر جابه جایی برای هرکدام از آزمایش های صورت گرفته محاسبه شده و نتایج به دست آمده از این تحقیق با معیار رایلی سنجیده شده است. نتایج سنجش نشان می دهد که مقادیر به دست آمده با معیار رایلی مطابقت خیلی خوبی دارد. در نهایت، محدوده پایداری بر اساس دبی جرمی ورودی به محفظه با نسبت تعادل برای این محفظه احتراق تعیین گردیده است.
کلیدواژگان: ناپایداری احتراق، موتورهای گاز، محفظه های پیش مخلوط، نوسانات نسبت تعادل -
صفحه 15در مقاله حاضر، برای اولین بار از روش نوری غیر مخرب برش نگاری دیجیتالی برای به دست آوردن ضریب شدت تنش مود بازشوندگی در ترک های لبه ای یک نمونه کامپوزیتی استفاده شده است. در این روش، ابتدا با تنظیم یک چیدمان با تابش دو جهته، هاله های برش نگاری در اطراف ترک تشکیل شده و با استفاده از آن ها متغیرهای کرنش داخل صفحه ای مورد نیاز حاصل گردیده است. سپس، با بکارگیری روابط مکانیک شکست الاستیک خطی ضریب شدت تنش به دست آمده است. گفتنی است که به منظور استخراج کرنش های مورد نظر از هاله های برش نگاری، یک برنامه در محیط نرم افزار MATLAB نوشته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. مقایسه بین نتایج حاصل از بکارگیری این روش جدید و همچنین مقادیر تئوری ضریب شدت تنش، میزان اعتبار این تکنیک و توانایی آن در کاربردهای محاسباتی را به اثبات می رساند و بدین ترتیب بهبود و توسعه بکارگیری این روش در دیگر بخش های مکانیک تجربی قابل پیش بینی است.
کلیدواژگان: برش نگاری دیجیتالی، ضریب شدت تنش، کامپوزیت -
صفحه 27
در این تحقیق، به عنوان مساله پایه، جریان آشفته کاملا توسعه یافته داخل یک کانال مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا، روش فیلتراسیون صریح توسط فیلتر هموار در حل عددی به کار رفته است. بدین منظور، فیلتر لاپلاس که در فضای فرکانسی دارای شکلی هموار است، به عنوان فیلتر صریح بر معادلات اعمال شده که در این حالت به مدل زیر شبکه، عبارت دیگری با عنوان مدل زیر فیلتر اضافه شده است. به منظور ارزیابی چگونگی تاثیرگذاری این روش بر بهبود حل نواحی مختلف جریان توسعه یافته، مشخصه های آشفتگی جریان حاصل از این روش با نتایج حل مستقیم عددی مورد مقایسه قرار گرفته که بهبود قابل ملاحظه ای در نتایج نواحی مختلف لایه مرزی مشاهده می شود. در روش دوم، به منظور بررسی اثر نزدیکی شکل فیلتر صریح به برش تیز، سه نوع فیلتر با اشکال نزدیک به شکل فیلتر برش تیز در فضای فرکانسی بر میدان حل اعمال شده است. در این حالت، مدل زیر شبکه بدون مدل زیر فیلتر برای مدلسازی کافی است. در این تحقیق، برای حل عددی متد حجم محدود مورد استفاده قرار گرفته که به منظور گسسته سازی عبارت های جابه جایی و نفوذ روش های مرتبه دوم و برای گسسته سازی ترم زمانی ایده کرنک-نیکلسون به کار رفته است. در ادامه، با مقایسه نتایج به دست آمده از دو متد فیلتراسیون، تاثیر هر یک بر نواحی مختلف لایه مرزی آشفته مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج، با نزدیک تر شدن شکل فیلترصریح به شکل برش تیز، مشخصه های آشفتگی جریان بهبود یافته است.
کلیدواژگان: شبیه سازی گردابه های بزرگ، فیلتراسیون صریح، جریان آشفته کاملا توسعه یافته -
صفحه 41در این مقاله، با استفاده از تئوری انتشار امواج تنش پلاستیک و بر مبنای معادلات ممنتم، مدل تحلیلی جدیدی برای فرایند نفوذ پرتابه های تغییر شکل پذیر سر پخ در اهداف فلزی ارائه شده است. طی فرایند نفوذ واماندگی حاصل در هدف به صورت پلاگینگ همراه با دیشینگ بوده و پرتابه نیز قارچی شکل می شود. در مدل جدید این مقاله، با تغییر در مراحل نفوذ مدل های قبلی، نفوذ در نه وضعیت تعریف شده است. ماده پرتابه به صورت صلب-کرنش سختی خطی و هدف به صورت صلب- کاملا پلاستیک در نظر گرفته شده است. برای هر مرحله، معادلات حرکت برای پرتابه و هدف استخراج گردیده و معادلات بدست آمده در هر مرحله، تغییر شکل پرتابه، پلاگ و دیشینگ را به طور همزمان حل می کند. با مقایسه نتایج، همخوانی مناسبی بین نتایج مدل تحلیلی این مقاله و نتایج تجربی دیگر محققان وجود دارد.
کلیدواژگان: برخورد نفوذ، پلاگینگ، دیشینگ، امواج تنش پلاستیک، مدل تحلیلی -
صفحه 55در این مقاله، ابتدا مسئله هدایت تناسبی خالص در فضای سه بعدی با نگرشی جدید بیان می شود. ایده اصلی مبتنی بر تمایز بین مفاهیم بردار چرخش و بردار سرعت زاویه ای است. در این نوآوری تاکید بر انتخاب دستگاه خط دید بوده و مقایسه ای بین دو دیدگاه برای انتخاب این دستگاه انجام گردیده است. سپس، اصلاح این قانون با اضافه کردن یک جمله اضافه انجام گرفته است. این جمله شامل جبران ساز فاصله عرضی است که جهت فراهم نمودن نوسانات اولیه برای همگرایی تخمین متغیرهای حالت به کار گرفته شده است. در ادامه، توصیف فضای حالت در دستگاه مختصات کروی اصلاح شده انجام گردیده است. اندازه گیری های موجود در سیستم با توجه به نکات در نظر گرفته شده عملی، انتخاب شده است. در ادامه، مسئله تخمین فاصله تا هدف مطرح گردیده و از فیلترهای غیرخطی مانند فیلتر کالمن توسعه یافته، فیلتر کالمن خنثی، فیلتر ذره ای، فیلتر ذره ای کالمن توسعه یافته و فیلتر ذره ای کالمن خنثی در مختصات کروی اصلاح شده استفاده گردیده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که فیلترهای ردیابی پیشنهاد شده در ترکیب با قانون هدایت دوگانه پیشنهادی قادر به تامین همگرایی تخمین فاصله برای هدف های شتابدار و بدون شتاب می باشند.
کلیدواژگان: تخمین فاصله، فیلتر کالمن خنثی، فیلتر ذره ای، کران پایین کرامر، راو، هدایت تناسبی خالص -
صفحه 71برج های خنک کن خشک یکی از متداول ترین برج ها در اکثر نیروگاه های موجود در مناطق کم آب می باشند. از جمله مهم ترین عواملی که درباره عملکرد این برج ها همواره مورد توجه بوده، اثر شرایط محیطی، به ویژه وزش باد است که باعث کاهش بازدهی برج ها می شود. جهت بررسی این اثر می توان از روش های عددی، تجربی و میدانی استفاده نمود. هر یک از این روش ها دارای مزایا و معایب مربوط به خود بوده، ولی مکمل هم می باشند. در این مقاله، با مدل سازی یک برج خنک کن به صورت عددی و تجربی تاثیر باد برعملکرد برج های خنک کن جابه جایی طبیعی خشک بررسی شده و در نهایت تاثیر استفاده از دیوارهای بادشکن با آرایش های مختلف برای جلوگیری از این اثر نامطلوب مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش عددی، با استفاده از روش حجم محدود، جریان سیال داخل و اطراف این برج ها مدلسازی شده و در روش تجربی نیز با استفاده از تونل باد دانشگاه صنعتی شاهرود، توزیع فشار در ورودی برج ها بررسی گردیده است. نتایج به دست آمده بیان کننده این مطلب است که ایجاد تغییراتی در شکل خارجی برج های خنک کن می تواند عاملی برای بهبود عملکرد آنها در شرایط وزش بادهای متقاطع باشد و استفاده از هشت دیوار بادشکن شعاعی بهترین عملکرد را در کاهش اثر نامطلوب باد داشته که این آرایش در مناطق بادخیز بسیار موثر خواهد بود.
کلیدواژگان: بادهای عرضی، برج خنک کن جا به جایی طبیعت خشک، تونل باد، دینامیک سیالات عددی، دیوار بادشکن -
صفحه 83در این مقاله، مدل نیروی ماشینکاری برای تراشکاری به کمک ارتعاشات اولتراسونیک به دست آمده است. برای این هدف آزمایشاتی با لحاظ کردن تمام فاکتورهای طراحی انجام شده و نتایج آن به صورت آماری تحلیل گردیده است. اثر پارامترهای مختلف، مانند سرعت برشی، پیشروی، عمق برش و دامنه ارتعاش بررسی شده است. از میان چهار مدل رگرسیون مختلف، مدلی پیشنهاد شده که بتواند بهترین پیش بینی را در مورد جواب ها به دست دهد. سپس، شرایطی که در مدل پیشنهادی کم تر تحت تاثیر پارامترهای مزاحم قرار می گیرد، مورد بررسی قرار گرفته است. چندین آزمایش نیز روی تراشکاری معمولی انجام گرفته و نتایج آن پس از تحلیل با نتایج تراشکاری به کمک ارتعاشات اولتراسونیک مقایسه شده است. نشان داده شد که مدل درجه دو می تواند نیروی ماشینکاری را با دقت کافی برآورد نماید. همچنین آزمایش ها نشان داد که نیرو در تراشکاری به کمک ارتعاشات اولتراسونیک از تراشکاری معمولی بسیار کمتر است. از طرفی، براده پیوسته ایجاد شده در فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات اولتراسونیک نشانگر این موضوع است که ماشینکاری در این فرآیند از نظر داکتیل شدن برش در مقایسه با تراشکاری معمولی کارآمدتر شده است.
کلیدواژگان: تراشکاری به کمک ارتعاشات اولتراسونیک، نیروی ماشینکاری، طراحی آزمایش، تحلیل آماری
-
Page 1
Lean premixed combustion is widely used in recent years as a method to achieve the environmental standards with regard to NOx emission. In spite of the advantages, premixed combustion systems with equivalence ratios less than one are susceptible to combustion instability. To study the lean combustion instability experimentally, one premixed combustion setup, equipped with reactant supplying system, is designed and manufactured. In this research, gaseous propane is introduced as fuel and experiments are performed at nearly atmospheric pressure with equivalence ratios within the range of 0.7 to 1.5 and fuel mass flow rates of 2 to 4 gr/s. It has been observed that the combustion chamber of the gas turbine becomes unstable when equivalence ratio is less than one. To distinguish the combustion instability, through various operating conditions, probability density functions, spectral diagrams, space distribution of pressure oscillations, along with Rayleigh criteria are employed. Accordingly, equivalence ratio effects in stabilizing the unstable combustion system is investigated experimentally. Moreover, convective delay time is calculated for all experiments and the results are compared with Rayleigh Criteria, showing relatively good agreements. Finally, stability limits are identified, based on inlet mass flow rate and equivalence ratio.
Keywords: Combustion instability, Gas Turbine Engines, Premixed Chambers, Equivalence Ratio Oscillations -
Page 15In this research, digital shearography as a non-destructive technique is applied to determine opening mode stress intensity factor in a specific cross-ply composite specimen with edge cracks. Optical set-up with two in-plane illumination sources is used to determine purposed strain variables and consequently obtain the first mode stress intensity factor as a result of applying linear elastic fracture mechanics (LEFM). The results of shearography technique are some fringes which contain the information needed to obtain the strain variables. Processing these images numerically will result the parameters related to the variables of strains. The results are compared with those of applying empirical equations and hence the ability of this method is evaluated.Keywords: Digital Shearography, Stress Intensity Factor (SIF), Composites
-
Page 27
Equations of Large Eddy Simulation are obtained by applying low pass filter on the Navier-Stokes equations. The turbulent modeling in LES depends on the type of the filter function used. In this paper, two explicit filtering methods are compared, using a fully developed turbulent channel flow. First, it is simulated by explicit filtration method applying the smooth Laplace filter. In this case, the subfilter stress term is added to the subgrid model. Good agreements are observed in comparison with Kim's DNS results. Second, in order to consider the effects of closeness of explicit filter shape to the cut-off filter, three different filter types were used for the flow simulation. Finally, the abilities of each approach was investigated. Moreover, the regions of boundary layer being more different from each approaches are specified.
Keywords: Large Eddy Simulation, Explicit Filtering, Fully Developed Turbulent Flow -
Page 41In this paper, a new analytical model for penetration of deformable blunt projectile into metallic targets is developed, using the plastic stress waves theory and momentum equation. During the penetration process, failure of target plate is assumed to be plugging with dishing of target plate and projectile deforms into mushroom shape. In this model, penetration stages change with relation to old models and penetration stages are classified in nine stages. Material projectile and target are defined as rigid-linear work hardening and rigid-perfectly plastic, respectively. For each stage, equations of motion for projectile and target are derived. Equations for projectile erosion and deformation, plug formation and ejection, and dishing of the target are solved instantaneously. The analytical results are in good agreements with the existing experimental ones.Keywords: Impact, Penetration, Plugging, Dishing, Plastic Stress Wave, Analytical Model
-
Page 55In this paper, pure proportional guidance in 3-D space is first explained with a new perception. The main idea is based upon the distinction between angular rate vector and rotation vector conceptions. In this innovation, the emphasis is based upon the selection of line of sight coordinates and comparison between the two available views for choosing this system. Then, using an additional term, an improvement to this law is made. This term compromises a cross range compensator, which is used to provide first fluctuations for obtaining convergent estimates of state variables. Then, a state-space description within the improved spherical coordinate system has been offered. The available measurements in this system have been chosen with regard to the considered practical points. Then, the issue of range-to-target estimation is proposed and some non-linear filters, such as extended Kalman filter, unscented Kalman filter, particle filter, EKF particle filter, and UKF particle filter in the modified spherical coordinates have been used. Simulations indicate that the proposed tracking filters in conjunction with the dual guidance law are able to provide the convergence of the range estimation for both maneuvering and non-maneuvering targets.Keywords: Range Estimation, Neutral Kalman Filter, Particle Filter, Cramer, Rao Lower Bound, Pure Proportional Guidance
-
Page 71Natural draft dry cooling towers are amongst the usual towers mostly used in arid areas. Surrounding conditions, such as wind blowing, is an important factor in tower operation which decreases the efficiency of cooling towers. To study this effect numerical, experimental and field methods could be used. Each of these methods has its own advantages and disadvantages but they complement each other. In this article, the effect of wind on natural draft dry cooling tower performance was studied both numerically and experimentally. Effect of different wind break walls arrangement on the cooling tower was studied to address the restriction of this unfavorable effect. The fluid flow inside and around these towers was modeled using finite volume method and in experimental investigation, the pressure distribution at the inlet of cooling towers was studied, using the wind tunnel at Shahrood University of Technology. Results indicate that changes in the external shape of natural draft dry cooling towers improve their performance under cross wind condition and the eight radial wind break walls have the best performance in reducing the unfavorable effects.Keywords: Cross Wind, Natural Draft Dry Cooling Tower, Wind Tunnel, CFD, Wind Break Wall
-
Page 83A machining force model for ultrasonic vibration-assisted turning (UAT) has been developed in the present study. For this purpose, extensive full-factorial experiments were carried out and the results were analyzed statistically. Various influential parameters, such as cutting speed, feed rate, depth of cut, and ultrasonic vibration amplitude were taken into account. The proposed model was selected from among four different regression models. The condition for the robustness of the proposed model was then investigated. Several experiments were also carried out on conventional turning and the results were analyzed and compared with those obtained during ultrasonic vibration-assisted turning. It was shown that the quadratic polynomial model can better estimate the machining force. The latter experiment with a vibrating tool is unconditional and considerably lower than that created in conventional turning. The continuous chip being formed in UAT is partially responsible for more efficient machining (from the view point of ductile regime of machining) compared to conventional turning (CT).Keywords: Ultrasonic Vibration assisted Turning, Machining Force, Design of Experiments, Statistical Analysis
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.