فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - پیاپی 2 (آبان 1384)

فصلنامه مکانیک هوافضا
پیاپی 2 (آبان 1384)

  • 105 صفحه، بهای روی جلد: 15,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1384/08/25
  • تعداد عناوین: 9
|
  • فرید نجفی، محمدرضا همایی نژاد صفحه 1
    دراین مقاله، مدل سازی ریاضی جدیدی از دینامیک سیستم سرو- نیوماتیک ارایه می گردد. در این روش، نیروهای مزاحم درونی، مانند اصطکاک و نیروهای اعمالی ازخارج به سیستم، اعم از اغتشاشات و یا بارهای متصل به پیستون، می توانند با منطق مقتضی وارد مدل سازی سیستم شده و سهمی را از فشار کل در دو سمت پیستون به خود اختصاص دهند. به عنوان نمونه، توزیع فشار در دو سمت پیستون به گونه ای صورت گرفته که نیروی اصطکاک با توجه به جهت حرکت ونیروی اعمالی به سیستم خنثی گردند. سپس، تنظیم فشار تا آنجا ادامه می یابد که شتاب مطلوب در لغزنده ایجاد گردد. روابط شیر محدود کننده جریان به صورت خطی در مدل سازی وارد می گردد. با توجه به واردشدن عبارت های غیر خطی، مدل سازی ریاضی دینامیک سیستم به وسیله الگوریتم مود لغزشی انجام می گیرد. همچنین، منطق و استراتژی کنترل براساس منطق مود لغزشی در نظر گرفته می شود. در پایان، یک نمونه شبیه سازی کامپیوتری به منظور بررسی صحت روش ارایه شده در مدل سازی و کنترل انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: کنترل لغزشی، سیستم سرو، نیوماتیک، نیروهای اغتشاشی، کنترل موقعیت
  • سیدعبدالرضا گنجعلیخان نسب، محمد امیدپناه صفحه 11
    در مطالعه حاضر، طرح جدیدی از یک سیستم هواگرم کن ارایه گردیده که در ساختمان داخلی آن از مشعل متخلخل تابشی استفاده شده است. اصول کار این سیستم بر پایه تبدیل انتالپی گاز به انرژی تشعشعی و بالعکس استوار می باشد. هوا گرم کن مذکور دارای سه لایه متخلخل درسه قسمت اصلی خود می باشد. لایه متخلخل درقسمت مرکزی بصورت یک مشعل متخلخل تابشی عمل نموده که می تواند انرژی حاصل از فرآیند احتراق را بصورت تابشی ازخود صادر نموده و به سمت لایه های متخلخل در دو قسمت دیگر منتشر نماید. در این دو قسمت، در اثر جذب شار تشعشعی، محیط متخلخل افزایش دما پیدا نموده و برپایه تبدیل انرژی تابشی به انتالپی گاز، جریان هوای عبوری بطور موثر گرم می شود. جهت تعیین مشخصه های حرارتی سیستم مورد نظر، معادلات حاکم شامل معادله انرژی برای فاز گاز و جامد به همراه معادلات انتقال حرارت تشعشعی برای هر کدام از سه قسمت هوا گرم کن بصورت عددی و با استفاده از روش تکرار حل شده است. نتایج نشان می دهد در صورتیکه از لایه های متخلخلی با ضخامت اپتیکی زیاد درساختمان هوا گرم کن استفاده شود، سیستم مربوطه دارای راندمان بالایی خواهد بود.
    کلیدواژگان: انرژی تابشی، محیط متخلخل، هوا گرم کن
  • محمدرضا حسنی آهنگر، مهدی دهقان، خداداد واحدی صفحه 21
    بالانس یکی از مناسب ترین ابزارهای اندازه گیری در تونل باد است که پل های کرنش سنج نصب شده برروی آن کرنش های اعمال شده را بادقت مطلوبی اندازه گیری می کند. سیستم های بالانس به دلیل نوع وظیفه و کاربرد از سیستم های حساس است، لذا، دقت قابلیت اتکاپذیری و ایمنی از خصوصیات تفکیک ناپذیر آن است. اینگونه سیستم ها بایستی بتوانند ماموریت محول شده را حتی درصورت بروز خطا به درستی انجام داده و خطا را تحمل کنند. در این مقاله، ساختار بالانس و انواع خطاهای تاثیر گذار بر روی آن در تونل باد مورد تجزیه و تحلیل واقع شده است. نرخ خرابی هر یک از اجزای بالانس، از قبیل کرنش سنج ها، سازه بالانس و منبع تغذیه، براساس مستندات فنی شرکت های سازنده و با انجام آزمایش های خستگی ارزیابی و محاسبه شده است. با مدل سازی قابلیت اطمینان سیستم بالانس، تاثیر هر یک از اجزا بر روی قابلیت اطمینان بالانس بررسی و با ارایه مدل مارکوف قابلیت اطمینان سیستم بالانس تحلیل و محاسبه شده است. نتایج بدست آمده از این بررسی و تحلیل نشان می دهد که کوتاه بودن مدت زمان آزمایش تونل باد تاثیر به سزایی درمیزان قابلیت اطمینان سیستم دارد. این امر نقش عمده ای در افزایش دقت و صحت نتایج بدست آمده از مدل مورد آزمون در تونل باد و کاهش هزینه های انجام آزمون را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: بالانس، کرنش سنج، قابلیت اتکاپذیری، قابلیت اطمینان، تحمل پذیری خطا
  • احمد قربانی، امین پژوهش جهرمی صفحه 31
    اغلب شبیه سازی پرواز برای تحلیل رفتار هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد و داده های خروجی آن با داده های تست پرواز مقایسه می شود. در این مقاله از روش های پیشرفته آماری و آنالیز طیفی، اعتبار مدل های ریاضی به کار گرفته شده در شبیه سازی ارزیابی شده است. همچنین، برای تایید این متدولوژی مقایسه ای بین نتایج شبیه سازی و تست پروازی سه نمونه پرواز واقعی به عمل آمده است. این مقایسه توافق های نسبتا نزدیکی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی پرواز، آزمایش پرواز، روش های آماری، آنالیز طیفی
  • مصطفی محمودی، محمدرضا انصاری صفحه 47
    دراین تحقیق، اثر جریان تزریقی از لبه فرار پرده توربین گازی روی توزیع عدد ماخ بررسی شده است. برای تحلیل جریان از مدل آشفتگی RNG.K-ε استفاده شده و نتایج به صورت منحنی های عدد ماخ برروی سطوح پره با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. مقایسه نتایج مدل آشفتگی RNG.K-ε بانتایج آزمایشگاهی دقت مدل مذکور برای نشان دادن افت عدد ماخ در لبه فرار ناشی از گردابه های ایجاد شده در انتهای آن را نشان می دهد. همچنین، این نتایج اثرات نرخ جریان تزریقی از لبه فرار پره را روی توزیع عدد ماخ سطح پره نشان می دهد.
    کلیدواژگان: توربین گازی، ردیف پره، لبه فرار، جریان تزریقی، مدل آشفتگی RNG، k
  • علی غفاری، عباس علی آبادی، مسعود ضیاء بشر حق صفحه 61
    در موتورهای استرلینگ، علت اصلی کندی عکس العمل موتور نسبت به تامین توان مورد نیاز آن است که تامین انرژی سیستم به وسیله انتقال انرژی حرارتی از طریق پوسته گرمکن به گاز عامل داخل سیلندر انجام می شود. چون انتقال انرژی حرارتی از طریق پوسته به کندی انجام می شود، برخلاف اکثر سیستمهای کنترلی، درموتورهای استرلینگ عملگر سیستم خود دارای بیشترین تاخیر زمانی است. در این مقاله، به منظور افزایش سرعت عکس العمل موتور استرلینگ به تغییرات توان مورد نیاز، علاوه بر ورودی های کنترلی دما و فشار، سرعت پیستون جابجایی نیز در نظر گرفته شده است. به این ترتیب، سیستم کنترلی نخست درشرایط دما ثابت، براساس توان مورد تقاضا، ازجداول سرعت- توان، سرعت مناسب موتور را انتخاب می نماید. این سرعت در ابتدا توسط یک موتور الکتریکی کمکی DC تامین می شود. سپس، با مقایسه سیگنال خروجی، توان حاصله با توان مورد نیاز، فرامین کنترلی برای تنظیم فشار و دمای گاز عامل تعیین می شوند. در مدلسازی موتور استرلینگ فرض ایزوترم بودن فرایند حذف شده است تا رفتار مدل به موتور واقعی نزدیکترباشد. نتایج شبیه سازی سیستم مدار بسته با کنترلر طراحی شده نشان دهنده افزایش موثر سرعت عکس العمل موتور است. همچنین، نشان داده شده که سیستم کنترلی در مقابل اغتشاشات خارجی و داخلی نیز مقاوم است. این اغتشاشات به صورت تغییر در دمای منبع سرد و تغییر در پارامترهای سیستم اعمال شده است. به دلیل ثابت بودن گشتاور موتور های استرلینگ در محدوده وسیعی از سرعت، در سیستم کنترلی فرض شده راندمان موتور کمتر دستخوش تغییر می شود.
    کلیدواژگان: موتور استرلینگ، شبیه سازی دینامیکی، کنترل قدرت
  • مجتبی سمنانی رهبر، طاهره کاغذچی صفحه 73
    وجود ویتامین ها، پروتئین ها و مواد آلی دیگر سبب گردیده که تبخیر آب سیب فرایندی کاملا حساس بوده و به همین دلیل این عمل باید در تجهیزاتی صورت گیرد که حداکثر راندمان در انتقال حرارت و حداقل زمان اقامت را داشته باشند. در این تحقیق، آب سیب بدست آمده از منطقه ارومیه، در یک تبخیر کننده نیمه صنعتی با فیلم ریزان تغلیظ شده و غلظت آن به 40BX رسیده و همچنین تغییرات عدد ناسلت فیلم مایع و ضخامت آن بر حسب عدد رینولدز مورد بررسی قرار گرفته است...
    کلیدواژگان: تبخیر، آب سیب، ضخامت، فیلم ریزان، ضریب انتقال حرارت
  • رضا اسلامی فارسانی، علی شکوه فر، آرمان صدقی صفحه 87
    الیاف کربن، ماده ای با خواص منحصر به فرد (نظیر استحکام ویژه و مدول ویژه بسیار بالا) است که مانند تقویت کننده ای در انواع کامپوزیت ها درصنایع مختلف به خصوص صنایع هوا فضایی و نظامی مورد استفاده قرار می گیرد. این الیاف عمدتا از نوع ویژه ای ازالیاف پلی اکریلونیتریل (PAN) تولید می شود. مراحل تولید الیاف کربن شامل پایدارسازی اکسیدی دردمای پایین درمحیط هوا وکربونیزاسیون الیافPAN پایدار شده در محیط خنثی در دمای بالاست. گرانی قیمت الیاف PAN ویژه و هزینه زیاد فرآیند تولید سبب بالا رفتن قیمت الیاف کربن شده است. در این تحقیق، تولید و بررسی خواص الیاف کربن حاصل از الیافPAN تجاری ارزان قیمت درمقایسه با الیاف کربن حاصل از الیاف PAN ویژه، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که امکان تولید الیاف کربن از الیافPAN تجاری با خواص مناسب (اما پایین تر درمقایسه با الیاف کربن حاصل از الیاف PAN ویژه) برای به کارگیری در کامپوزیت ها وجود دارد. در این حالت، استحکام کششی، مدول الاستیک و دانسیته الیاف کربن حاصل درمقایسه با الیاف کربنی که ازالیاف PAN ویژه تولید می شود کمتر است. پایین تر بودن خواص الیاف کربن حاصل از الیاف PAN تجاری در مقایسه با الیاف PAN ویژه، به علت قطر دانسیته خطی بالاتر و استحکام کششی کمتر الیافPAN تجاری است.
    کلیدواژگان: الیاف کربن، الیاف پلی اکریلونیتریل تجاری، خواص مکانیکی و فیزیکی
  • حسین خدارحمی، حمیدرضا خلجی، رضا محسنی صفحه 95
    با توجه به پیچیدگی تحلیل مسایل انفجار موادمنفجره، انتشار موج شوک و تعییر فرم لاینر درشکل گیری پرتابه های شکل یافته انفجاری (EFP) و نفوذ آن در صفحه هدف، شبیه سازی عددی مساله شکل گیری و نفوذ این پرتابه ها می تواند نقش موثری در طراحی سرجنگی های ضد زره داشته باشد. در این مقاله، مراحل شکل گیری و نفوذ پرتابه های EFP به روش اجزا محدود و به کمک کدLS-DYNA برای دو نوع لاینر کروی با ضخامت متغیر و لاینر با پروفیل چند جمله ای مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه، با ساخت این دو نوع لاینر و انجام تست های تجربی، میزان عمق نفوذ و قطر حفره حاصل از برخورد پرتابه شکل یافته در صفحه هدف فولادی اندازه گیری شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با یافته های تجربی مقایسه گردیده و تطابق خوبی را نشان می دهد. به علاوه، مقایسه نسبت L/D، سرعت و قابلیت نفوذ پرتابه های بدست آمده نشان می دهد که لاینر با پروفیل چند جمله ای نسبت به لاینر کروی برتری کاملی دارد.
    کلیدواژگان: پرتابه شکل یافته انفجاری، شکل گیری، نفوذ، شبیه سازی عددی، تست های تجربی، نرم افزار LS، DYNA
|
  • F. Najafi, M.R. Homaenejad Page 1
    In this work, a new mathematical modeling of servo-pneumatic system's dynamics is presented. In this new modeling, internal forces, such as friction and external forces acting on the moving rod of actuator, such as loads or disturbances, are mathematically modeled with their appropriate logic. First, pressure distribution on two sides of moving piston is assigned to cancel out the friction force with respect to the piston velocity sense and to balance the external forces according to their acting direction. The regulation of pressure continues to provide the desired acceleration in the piston. The model of pressure valves is assumed linear. Due to the entrance of non-linear terms into the equations describing dynamics of the system, mathematical modeling is based on sliding mode logic. Also, sliding mode control algorithm is used to achieve the positioning aim. Finally, a numerical simulation is done to show the performance of the control activity in the presence of the new mathematical modeling.
    Keywords: Sliding Control, Servo–Pneumatic System, Disturbance Forces, Position Control
  • S.A. Ganjalikhan Nassab, M. Omid Panah Page 11
    In the present study, a new type of air heater is developed using porous radiant burner. The air heater has three layered structure and works based on energy conversion method between gas enthalpy and thermal radiation. The main layer operates as a porous radiant burner, where the energy of combustion is converted into thermal radiation and emitted towards the two low temperature sections. The porous media in these sections are heated by absorbing the emitted radiation and the low temperature air flowing through the media is effectively heated by the reverse conversion from thermal radiation into gas enthalpy. In order to investigate the heat transfer characteristics of the heater, the coupled energy equations for the gas flows and the porous layers for each section are solved numerically by an iterative method. The Computational results show that this type of air heater has a very high efficiency, especially when the porous layers have high optical thickness.
    Keywords: Thermal Radiation, Porous Media, Air Heater
  • M.R. Hassani Ahangar M. Dehghan Kh. Vahedi Page 21
    Balance strain gauge bridges should operate with a high accuracy level and therefore the system of balance is considered as a precise device. Several significant matters, like safety, dependability, and reliability are involved in designing precise devices. Therefore, the fault tolerance property of balance systems is very important. The structure of a balance system and all types of errors affecting its operation are analyzed in this work. Then, the failure rate of balance components, such as balance structure, strain gauges, and power supply, are estimated using manufacturer technical documents or by doing field tests. Finally, the effect, of each component on the reliability of the system is investigated and the system reliability is calculated using a proposed Markov model. Simulation results show that shortening the duration time of experiments in the wind tunnel leads to system reliability improvement and experiment cost reduction.
    Keywords: Wind Tunnel Balance, Strain Gauge, Dependability, Reliability, Fault Tolerant
  • A. Ghorbany A. Pazhuhesh Jahromi Page 31
    Flight simulation is frequently used to analyze airplane performance. However, the related results must be compared with corresponding flight test data. This paper uses statistical procedures and spectral analysis in determining the validity of the mathematical model. For validation of this methodology, the simulation results have been compared with three actual airplane flight tests. This comparison shows relatively close agreements
    Keywords: Flight Simulation, Flight Test, Statistical Procedures, Spectral Analysis
  • M. Mahmoodi M.R. Ansari Page 47
    In this research, the turbine blade trailing edge flow ejection effects on Mach number distribution hasbeen analyzed. For flow analysis RNG.K-ε turbulence model was used and the results as Machnumber distribution on the blade surface was compared with experimental data. This comparisonshows that the precision of the mentioned model for analyzing the Mach number loss at the trailingedge is due to the vortex which is generated there. The results also show the trailing edge flow ejectioneffects on blade surface Mach number distribution.
    Keywords: Gas Turbine, Cascade, Trailing Edge, Flow Ejection, RNG.k, ε Turbulance Model
  • A. Ghafari, A.B. Aliabadi, M. Ziabasharhagh Page 61
    The main reason for the slow response of stirling engine with respect to power requirement supply is that the system energy supply is provided from wall to the working gas inside the cylinder. On contrary to most control systems, in stirling engines, actuator has the highest lag time, since energy transfer from the wall is taking place very slowly. In this article, increasing the reaction speed of stirling engine with respect to the required power is considered. Also, besides the temperatare and pressure control inputs, a piston speed is also taken into accunt. As a result, control system is considered as a constant pressure and based on needed demand, the required parameters are calculated first from power-speed tables. At first, this speed is provided by an auxilary eletrical DC motor. Then, by comparing the output signal with the required output, the controlling commads are specified for pressure and gas temperature adjustments. In striling engine modeling, the isothermal assumption is eliminated in order to have a real behavior. The simulation of closed loop system and the designed controller show the effective increase in engine response speed. In this article, it is also shown that the control system is resistant, subjected to internal as wellas external disturabnes. These disturbances are in the form of changes in heat sink and system parameters. Since, torque is considered constant in a large speed interval, the engine efficiency will not be much affected.
    Keywords: Stirling Engine, Dynamical Simulatin, Power Control
  • M.S. Rahbar T. Kaghazchi Page 73
    Apple juice is a heat sensitive material. Vitamins, proteins, and other organic materials present in apple juice may be easily decomposed during heat processing. Therefore, evaporators with minimum residence time and maximum efficiency should be used for concentrating this material. Thus, long tubular type of falling film evaporator is a suitable device. In this work, the concentration of apple juice obtained from Uroumieh (North West region of Iran) up to 40 °BX in a pilot-plant with single effect of falling film evaporator has been investigated. The results show that liquid film of apple juice flows down in turbulent regime. Also, variations ofthe Nusselt number and thickness of liquid film versus Reynolds number have been presented. Comparison of obtained results with the results of Chun-Seban, Garwin-Kelly and Mudawware-El Masri, show that Nusseltnumbers in this case are very close to their results and the film thickness is less than the results of Brauer, Feind,and Takahama. These results mean that the heat transfer coefficients of the liquid film in evaporation of applejuice are greater than the evaporation of regular water.
    Keywords: Evaporation, Apple Juice, Falling Film, Heat Transfer Coefficient
  • R. Eslami Farsani, A. Shokuhfar A. Sedghi Page 87
    Carbon fibers are special materials with unique properties (i.e., high specific strength and specific modulus) used as reinforcement in different composites in various applications, e.g., aerospace and defense industries. These fibers are mainly manufactured from special polyacrylonitrile (PAN) fibers. Their fabrication method is composed of oxidative stabilization at low temperature in an air atmosphere following by carbonization at high temperature in an inert atmosphere. However, the high price of these fibers is related to raw material (special PAN fibers) and processing costs. In this study, the properties of carbon fibers fabricated from low cost commercial PAN fibers are compared to carbon fibers produced by special PAN fibers. The results reveals that, carbon fibers could be fabricated by commercial fibers successfully, but their tensile strength, elastic modulus, and densities are less than the carbon fibers fabricated by special PAN fibers. Higher diameter, linear density, and lower tensile strength of commercial PAN fibers are the main parameters which decrease the properties of carbon fibers fabricated from them.
    Keywords: Carbon Fibers, Commercial Polyacrylonitrile Fibers, Physical, Mechanical Properties
  • H. Khodarahmi H.R. Khalaji, R. Mohseni Page 95
    xplosive Formed Projectiles (EFP) are applied extensively in anti-armour missiles. However, ue to its complexity in analysis, numerical simulation is widely used. In particular, analysis of FP forming and penetration can be effectively utilized in anti-armour warhead design. In this aper, the forming and penetration of two types of liner, including spherical with variable hickness and polynomial curve, have been simulated by LS-DYNA Code. For comparison and valuation, several ballistic tests have also been carried out as experimental work. The results of umerical simulation, such as penetration depth and crater diameter, have been compared with he experimental results and good agreement have been obtained.
    Keywords: Explosive Formed Projectile, Forming, Penetration, Numerical Simulation, Ballistic Tests, LS, DYNA Code