فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال سوم شماره 2 (پیاپی 8، تابستان 1386)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال سوم شماره 2 (پیاپی 8، تابستان 1386)

  • 74 صفحه، بهای روی جلد: 20,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1386/05/16
  • تعداد عناوین: 9
|
  • غلامعلی عاطفی، محمد قلی زاده، مهدی مقیمی * صفحه 1
    در اکثر تحقیقات و تحلیل های صورت گرفته در زمینه روغنکاری برای حل معادلات حاکم بر جریان (معادلات ناویر- استوکس) از فرض استفاده می شود. در بسیاری از موارد، خصوصا در یاتاقان هایی که با سرعت های بالا سروکار دارند، فرض مذکور فرض درستی نخواهد بود. در واقع، در رینولدزهای نزدیک به یک نمی توان از ترم اینرسی در مقایسه با ترم اصطکاک صرفنظر کرد و بایستی هر دو ترم را در محاسبات وارد کنیم. در این مقاله، معادلات ناویر- استوکس با استفاده از روش عددی حجم محدود برای یک یاتاقان لغزنده با در نظر گرفتن هر دو ترم اینرسی و لزجت حل شده و میدان های فشار و سرعت محاسبه شده است. بعد از محاسبه میدان های فشار و سرعت، نیروهای موثر در روغنکاری یاتاقان مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در پایان، نتایج حاصله با نتایج بدست آمده از یک روش تقریبا تحلیلی مقایسه شده و ارزیابی های لازم صورت گرفته که بسیار رضایت بخش می باشد.
    کلیدواژگان: یاتاقان لغزنده، روغنکاری، معادله ناویر، استوکس، نیروهای اینرسی(لختی)، عدد رینولدز
  • مصطفی غیور*، علی مستجاب الدعوه صفحه 13
    در این مقاله برای یک بازوی موبایل که می خواهد ارابه مشخصی را روی مسیر معینی به حرکت درآورد، از دو روش کنترل بهینه زمان مبنا و رویداد مبنا طراحی می شود. به این منظور، ابتدا سینما تیک ربات و ارابه مورد بررسی قرار می گیرد و معادلات قیود سینماتیکی برای ربات و ارابه و سینماتیک مستقیم ربات استخراج می شود. سپس، سینتیک ربات و ارابه بررسی و معادلات مربوطه استخراج می گردد و پس از آن بهینه سازی برای ربات انجام می شود. سپس، طراحی مسیر رویداد مبنا و کنترلر موقعیت و نیرو برای ربات (از روش کنترل هیبرید نیرو-موقعیت) طراحی می شود. در انتها، نتایج شبیه سازی پاسخ کنترلر زمان مبنا و رویداد مبنا به خطای اولیه مسیر ارائه و با هم مقایسه می شود.
    کلیدواژگان: موبایل ربات، بهینه سازی، طراح مسیر، کنترل زمان مبنا، کنترل رویداد مبنا
  • محمدرضا رازفر*، ونداد اردبیلی اصل صفحه 25
    در این مقاله، نحوه تاثیر پارامترهای مهم برشی و هندسه تیغ فرز (قطر و زاویه خروج از قطعه کار) در عملیات فرزکاری پیشانی تراش روی خصوصیات ابعادی پلیسه خروجی بررسی شده است. آزمایش های زیادی در شرایط مختلف ماشینکاری انجام گرفته و مقدار ارتفاع و ضخامت پلیسه اندازه گیری شده است. در ادامه، با استفاده از روش های آماری، یک مدل ریاضی برای پیش گویی ارتفاع و ضخامت پلیسه روی جنس قطعه کار ST37 ارائه شده تا بتوان به مقادیر بهینه پارامترهای برشی برای داشتن حداقل ارتفاع پلیسه دست یافت.
    کلیدواژگان: پلیسه، ارتفاع پلیسه، ضخامت پلیسه، فرزکاری
  • محمدعلی فرنیا*، مهرزاد شمس، رضا ابراهیمی صفحه 35
    در این مقاله جریان در شیپوره همگرا- واگرای دوبعدی در شرایط فرامنبسط به صورت عددی شبیه سازی شده است. چنانچه شیپوره در رژیم فرامنبسط عمل نماید، امکان ایجاد موج ضربه ای مایل درون شیپوره وجود دارد. در این حالت، به دلیل اندرکنش موج ضربه ای و لایه مرزی، جریان از دیواره شیپوره جدا شده و ایجاد گردابه هایی می نماید. با جدایش جریان، عموما نیروی رانش تولید شده توسط نازل کاهش می یابد که میزان این کاهش بستگی به موقعیت نقطه جدایش دارد. در این تحقیق برای شبیه سازی جریان از یک کد عددی که معادلات ناویر-استوکس رینولدز متوسط گیری شده را به روش حجم محدود در یک شبکه چند بلوکی حل می نماید، استفاده شده است. برای محاسبه لزجت آشفتگی، مدل جبری بالدوین و لومکس به کار برده شده است. برای صحه گذاری بر حل عددی انجام شده، نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که حل عددی انجام شده به خوبی توانایی پیش بینی مکان و نحوه قرارگیری موج ضربه ای مایل در روی دیواره و دیسک ماخ در بخش مرکزی جریان را دارا می باشد.
  • پویان رضایی نیا، مهرزاد شمس*، رضا ابراهیمی صفحه 47
    در این پژوهش، مدلی برای شبیه سازی جریان های رقیق دو فاز گاز جامد از دیدگاه لاگرانژی با استفاده از پردازشگرهای موازی ارائه شده است. ذرات بیضوی فرض شده و علاوه بر حرکت انتقالی، حرکت دورانی آنها نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. برای حل عددی معادلات از روش صریح استفاده شده و نیروی های پسا و وزن و نیز گشتاورهای هیدرودینامیکی در نظر گرفته شده است. به دلیل حجم بالای محاسبات، از یک سیستم پردازشگر موازی که شامل پنج پردازشگر می باشد، جهت حل استفاده شده است. نتایج برای ذرات بین 2 تا 30 میکرون و با نسبت منظری 1 تا 10 ارائه شده و اثرات این نسبت بر سرعت ته نشینی بررسی شده است. مقایسه نتایج حاصله با نتایج تجربی و کارهای عددی دیگران نشان دهنده دقت قابل قبول نتایج حاصل از تحقیق حاضر می باشد.
    کلیدواژگان: ذرات بیضوی، جریان های رقیق، دیدگاه لاگرانژی، سرعت ته نشینی، پردازشگرهای موازی
  • محمدحسن کیهانی*، محمدرضا حیرانی نوبری، محمود نوروزی صفحه 59
    در این مقاله رفتار هیدرودینامیکی و حرارتی جریان در یک کانال U شکل گردان بررسی شده و عوامل موثر بر آن مورد مطالعه قرار گرفته اند. کاربرد عمده این جریان در خنک کاری داخلی پره های توربین گازی است. در این تحقیق با وجود هندسه نسبتا پیچیده، فضای مساله به بخشهای مجزایی تقسیم شده و با به کارگیری دستگاه های مختصات نسبی مختلف، تحلیل جریان صورت گرفته است. همچنین شبکه محاسباتی از نوع شبکه جابجا شده بوده و گسسته کردن معادلات حاکم به شکل صریح و به روش تفاضل محدود انجام شده است. در این مقاله با استفاده از مدلسازی عددی، رفتار هیدرودینامیکی و حرارتی سیال خنک کننده در حالتهای ایستا و گردان شبیه سازی شده و اثر پارامترهای موثر بر این جریان شامل شعاع دوران توربین، زاویه حمله پره و عدد دوران در حالتهای دوبعدی و سه بعدی بررسی شده است. از جمله نتایج جدید این تحقیق، بررسی نحوه تقابل جریانهای ثانویه ناشی از دوران و انحنا در زوایای حمله مختلف و اثر این تقابل در انتقال حرارت جریان است.
    کلیدواژگان: خنک کاری داخلی، پره های توربین گازی، انحنا، زاویه حمله
  • محمدرضا میگون پوری*، غلامعلی عاطفی، حمید نیازمند، علی میربزرگی صفحه 73
    در این مقاله به بررسی عددی جریان سه بعدی سیال غیرقابل تراکم در اطراف یک ذره کروی جامد معلق در حال دوران درمحدوده پرداخته می شود. به این منظور یک کد عددی سه بعدی نوشته شده که برای گسسته سازی معادلات دیفرانسیل جزئی با روش جبری از روش حجم محدود و با آرایش مرتب شده متغیرها و برای مدل نمودن شارهای جابجایی از روش ون لیر و برای ارتباط دادن میدانهای فشار وسرعت از روش سیمپل سی استفاده می کند. برای افزایش قابلیت های روش حجم محدود، از روش مختصات منطبق بر مرز استفاده می شود و سیستم معادلات جبری توسط الگوریتم TDMA حل می گردد. در این مقاله مشخص شد که چرخش کره باعث تغییرات زیادی در الگوی جریان و توزیع فشار و ورتیسیتی جریان حول آن می شود. در اعداد رینولدز پایین، چرخش ذره کروی تاثیر زیادی بر ضرایب درگ ولیفت ندارد ولی در اعداد رینولدز بالاتر تاثیرچرخش برمقادیر ضرایب برا وپسا افزایش می یابد. همچنین، به کارگیری مولفه های کارتزین سرعت به جای مولفه های کووارینت و کونتراوارینت باعث کاهش قابل ملاحظه حجم محاسبات می شود. مقایسه نتایج حاصله با نتایج سایر محققین صحت روند حل والگوریتم های مورد استفاده را تایید می کند.
    کلیدواژگان: کره چرخان، تحلیل سه بعدی جریان، مختصات منطبق بر مرز
  • میرمحمد اتفاق*، مرتضی همایون صادقی، سهراب خانمحمدی صفحه 83
    در این مقاله، یک روش جدید برای تشخیص وجود، محل و نوع عیب در سازه های با تحریک اتفاقی بر اساس مدل پارامتریک ARMA و کلاس بندی فازی ارائه شده است. یکی از مزیت های برجسته روش پیشنهادی عبارت است از وارد نمودن دیدگاه فازی برای عیب یابی سازه ها با استفاده از پارامتر های تخمین زده شده که به عنوان بردار مشخصه ها در نظر گرفته می شود. به علاوه، در روش پیشنهادی، با وارد کردن مستقیم واریانس پارامتر های مدل ARMA به عنوان پارامتر های تنظیم کننده توابع عضویت سیستم فازی، مرحله بهینه سازی که برای پیدا کردن پارامتر های بهینه آن توابع به کار می رود، حذف می شود. همچنین، عدم لزوم اندازه گیری نیروی تحریک اعمالی به سازه از مزیت های مهم دیگر روش مذکور می باشد. برای مطالعه قابلیت های روش پیشنهادی، یک مدل اجزای محدود قاب طراحی شده که در مدل مذکور عیوب به صورت کاهش سختی اعضای قاب در نظر گرفته شده اند. بعد از به دست آوردن نتایج رضایت بخش از شبیه سازی عددی مدل قاب، روش پیشنهادی برای عیب یابی روی یک مدل آزمایشگاهی تیر دو سر مفصلی به کار برده شده است. عیوب به صورت وارد نمودن فنرهایی با ضرایب متفاوت در محل های مختلف تیر مذکور به وجود آمده اند. نتایج حاصل از اعمال روش پیشنهادی روی مدل آزمایشگاهی مذکور نیز نشان دهنده قابلیت های بالای روش برای عیب یابی سازه های با تحریک اتفاقی است.
    کلیدواژگان: عیب یابی، مدل ARMA، کلاس بندی فازی، شبیه سازی مونت، کارلو
  • منصور درویزه، ابوالفضل شاطرزاده*، رضا انصاری صفحه 97
    در این مقاله، یک روش نیمه تحلیلی المان محدود برای مطالعه رفتار کمانش حرارتی پوسته های نسبتا ضخیم ارائه شده است. تئوری به کار رفته بر اساس فرضیات تغییر شکل برشی مرتبه اول فرمول بندی شده است. برای محاسبه ماتریس سختی هندسی، تئوری های ساده شده و ساده نشده سندرز به کار رفته است. نتایج به دست آمده از این دو تئوری با هم مقایسه شده اند. مقایسه نتایج حاصل از این دو تئوری نشان می دهد که دمای بحرانی کمانش حرارتی در تئوری ساده نشده سندرز بالاتر است. ماده مورد بررسی کربن با مقاومت بالا و شرایط مرزی دو سر درگیر در فرض شده است. تاثیر زاویه الیاف نیز مورد مطالعه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: اجزای محدود نیمه تحلیلی، بار حرارتی، دمای متقارن محوری
|
  • Gh. Atefi, M. Gholizadeh, M. Moghimi* Page 1
    In most literature on lubrication theory, the assumption of is considered to solve the Navier-Stokes equations in which inertial forces are neglected in comparison with the viscous ones. In problems of bearing with high speed motion, neglecting the inertial forces can not be utilized. In this study, the Navier-Stokes equations for a slider bearing are solved, considering both the inertial and the viscous forces. Then, the effective forces were computed and analyzed. Finally, the results were compared with the available approximate ones, which showed close agreements.
    Keywords: Leave Slider Bearing, Lubrication, Inertial Forces, Navier, Stokes Equations
  • M. Ghayour*, A. Mostajab Aldaveh Page 13
    In this paper, an optimal controller for a mobile manipulator pushing a cart on a specified path by using time-based and event-base control method is designed. Therefore, first the kinematics of the robot and the cart is studied and their kinematic equations on are derived. The kinetic of the robot and the cart is then studied and the related equations are obtained. Next, after optimizing the robot, an event-based path planner and the force/position controller is designed for the robot, using a hybrid control of force/position type. Finally, the results of the event-based and the time-based control methods are presented and compared and the advantages of event-based control method are discussed.
    Keywords: Mobile Robot, Optimization, Path Planner, Time Based Control, Event Based Control
  • M.R. Razfar*, V. Ardebili Asl Page 25
    In this paper, the effect of cutting parameters and tool geometry on the burr dimensional properties in face milling operation was considered. Many experimental tests in different machining conditions have been performed and the amounts of burr height and thickness have been measured. Further, by statistical method, a mathematical model was developed to predict burr height and thickness where the type of work piece material was St37. Then, the model was used to define optimum cutting parameters to reach at minimum burr height.
    Keywords: Burr, Burr Height, Burr Thickness, Milling
  • M.A. Farnia*, M. Shams, R. Ebrahimi Page 35
    A computational scheme is developed to study flow separation in a two-dimensional, converging-diverging nozzle with consideration of jet and external flow interactions. Different chamber to ambient pressure ratios are considered. The exhaust flow pressure is adapted to the ambient pressure by shocks emanating into the flow field in the over expanded nozzles. In general, the boundary layer and the shock interaction will cause boundary layer separation in the nozzle. The code developed in this work employs an implicit finite volume lower-upper symmetric successive overreaction scheme (LU-SSOR) with Van Leer flux vector splitting scheme, using MUSCLE technique. The Baldwin-Lomax algebraic model is used to close the Reynolds averaged equations. The position of the separation point and the oblique shock angle is compared with the experimental data and shows good agreements.
    Keywords: Overexpanded Flow, Flow Separation, Multi, block Grid, Converging, Diverging Nozzle
  • P. Rezaeenia, M. Shams*, R. Ebrahimi Page 47
    A numerical methodology for two-phase gas-solid flow is developed, using parallel computing. The particles are assumed elliptic and their translation and rotation are both considered. The drag, weight, and hydrodynamic torques are taken into account. Due to high computational time, a parallel is used. The results are obtained for particles ranging from 2 to 30 microns with aspect ratios of 1-10. The effects of this ratio on particle deposition are examined. The results are compared with previous experimental and numerical benchmark data, which show acceptable agreements.
    Keywords: Elliptic Particles, Dilute Gas, Solid Flow, Deposition Velocity, Parallel Computing
  • M.H. Kayhani*, M.R. Heyrani, Nobari, M. Norouzi Page 59
    In this paper, the hydrodynamics and the thermal behavior of the flow in a rotating U-shape channel and also the effective parameters are studied. This kind of flow is most applicable in internal cooling of gas turbine blades. In this study, because of the complication of geometry, it has been divided into distinct zones and using different relative coordinate systems, the flow has been analyzed. Also, the grid is staggered and the governing equations are formulated explicitly, using finite difference method. In this paper, the hydrodynamics and the thermal behaviors of coolant fluid are simulated by numerical modeling at rotary and stationary blade and the effective parameters, such as turbine rotation radius, radius of internal arc curvature, blade staggered angle, and rotation number are studied at two- and three-dimensional conditions. The recent considerable result of this research is the study of the manner of secondary flows interaction that formed due to curvature and rotation at different staggered angle and effect of this interaction in heat transfer.
    Keywords: Internal Cooling, Gas Turbine Blades, Rotation, Staggered Angle
  • M.R. Meigounpoory*, Gh. Atefi, H. Niazmand, A. Mirbozorgi Page 73
    Computations are performed to determine the steady 3-D viscous fluid flow forces acting on an impenetrable rotating spherical suspended particle at low and moderate Reynolds numbers in the range of. In order to extend the capabilities of the finite volume method, the boundary (body) fitted coordinates (BFC) method is used. Transformation of the governing partial differential equation to algebraic relations is based on the finite volume method and collocated variables arrangement. For solving the algebraic relations, the TDMA in a periodic state is used. To approximate the convective fluxes, the differencing scheme of Van Leer is used and the SIMPLEC algorithm handles the linkage between velocity and the pressure. Rotation increases the drag and lift forces exerted by flow at the surface of on the sphere. Using velocity components in Cartesian coordinates causes slight decrease in the run time of program with respect to using it in contra-variant and covariant coordinates. The flow patterns are changed with increasing rotation at x-y plane, but flow at x-y plane remains symmetric the present numerical results are in complete accord with other results of flow around a rotating sphere.
    Keywords: Rotating Suspended Particle, 3, D Flow, Body Fitted Coordinate
  • M.M. Ettefagh*, M.H. Sadeghi, S. Khanmohammadi Page 83
    In this paper, a new method is introduced for recognition, location, and severity of damage in engineering stochastic structures, based on Autoregressive Moving Average (ARMA) parametric model and fuzzy classification. The important aspect of the proposed method is the fuzzy viewpoint on stochastic structural damage diagnosis, which uses estimated ARMA parameters as feature vector. Moreover, the proposed method eliminates the optimization stage in finding membership functions parameters of fuzzy system by substituting the variances of estimated ARMA parameters directly as tuning parameters in membership functions. Another important aspect of the proposed method is the inessentiality to measure the excitation input force applied to the structure. A finite element model of a frame for diagnosing damage, wherein the damage is modeled by different stiffness reduction and location, is considered as a case study. After obtaining satisfactory results from numerical simulations, the proposed method is applied to a simply supported beam as an experimental laboratory structure, where the spring connected to the structure in different locations with different stiffness is considered as the damaged object. the results are considerably satisfactory.
    Keywords: Damage Diagnosis, ARMA Model, Fuzzy Classification, Monte Carlo Simulation
  • M. Darvizeh, A. Darvizeh *, A.R. Shaterzadeh, R. Ansari Page 97
    In this paper, a semi-analytical finite element method is presented to study the thermal buckling behavior of moderate-thick cylindrical shells. The theory is formulated based on first shear deformation assumptions. Simplified Sanders theory and non simplified theory are employed for calculation of geometrical stiffness matrix. The results obtained from these two theories are compared which shows that the critical thermal buckling temperature based on non-simplified theory is higher than that of the simplified Sanders theory. The material is high strength carbon and the boundary condition is clamped-clamped. The influence of fiber angle orientations is also studied.
    Keywords: Semi, analytical Finite Element Method, Thermal Load, Axisymmetric Temperature