فهرست مطالب

بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید - سال نوزدهم شماره 3 (1387)

نشریه بین المللی مهندسی صنایع و مدیریت تولید
سال نوزدهم شماره 3 (1387)

  • ویژه مهندسی مکانیک
  • 114 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1387/10/20
  • تعداد عناوین: 11
|
  • محمدرضا مدرس رضوی، سید حسین سیدین، پیمان باشی شهابی صفحه 1
    در این مقاله جریان ضربانی خون در مجاری تنگ شده با استفاده از مدل سیال غیرنیوتنی تابع نمایی (Power law) برای جریان با تقارن محوری شبیه سازی شده است. اثرات تنگ شدگی مجرای خون، گرفتگی شدید 75% بر دینامیک جریان سیال مورد مطالعه قرار گرفته و تغییرات در میدان جریان برای سه عدد ومرسلی1 (پارامتر نوسان) مختلف بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که برای عدد ومرسلی 5/12 تفاوت اساسی در میدان جریان که ناشی از ایجاد شدن دو گردابه نزدیک به هم در پشت گرفتگی است، قابل مشاهده است. با استفاده از منحنی صفحه ای تنش برشی دیواره () اغتشاشاتی که منجر به تشکیل گردابه اولیه و گردابه دوم (برای 5/12) می شوند به خوبی نمایش داده می شود. همچنین زمان تشکیل گردابه اولیه با بررسی خطوط هم تنش برشی صفر از روی این منحنی های صفحه ای قابل رویت است. این زمان با افزایش عدد ومرسلی به تاخیر می افتد. تاثیر این تاخیر در تشکیل گردابه اولیه، به صورت کوچک تر شدن آن با افزایش عدد ومرسلی برای زمانهای مشابه، در نتایج مربوط به خطوط جریان نمایان می شود.
    کلیدواژگان: جریان ضربانی، سیال غیر نیوتنی، عدد ومرسلی، تقارن محوری، تنش برشی دیواره
  • غلام علی عاطفی، روح الله ابراهیمی صفحه 13
    در این مقاله حل تحلیلی میدان دما در استوانه توخالی تحت شرط مرزی هارمونیک محیط خارج که در جهت محور به طور دلخواه تغییر می نماید ارائه شده است. استوانه بصورت همگن و با خواص فیزیکی غیر وابسته به دما می باشد. برای حل مساله ابتدا شرایط مرزی به صورت مقادیر ثابت فرض شده و با روش جداسازی متغیرها توزیع دما در استوانه بدست می آید. سپس با استفاده از تئوری دوها مل میدان دما تحت شرایط مرزی متغیر با زمان محاسبه می شود. در پایان برای تایید صحت حل، نتیجه را برای حالت خاص یکبعدی هارمونیک بدست آورده و با مراجع موجود مقایسه می نماییم.
    کلیدواژگان: دما، استوانه، شرایط مرزی
  • مهدی شریف نیا، منصور رفیعیان صفحه 27
    در این مقاله کنترل فعال ارتعاشات ورق مستطیلی با تکیه گاه های ساده به روش جدیدی بررسی می شود. ابتدا معادله دیفرانسیل ورق وصله دار با استفاده از تئوری سنتی ورق برای استفاده در این روش توسعه داده می شود و برای لحاظ کردن اثرات سختی و جرم وصله ها از یک تابع محلی استفاده می شود. سپس با استفاده از سری فوریه فرکانس های طبیعی و مودشیپ های ورق وصله دار و نیز قطب های مدار بسته در حین استفاده از کنترل کننده های PID به دست می آید. آنگاه با استفاده از تبدیل لاپلاس و مودشیپ های به دست آمده، پاسخ سیستم در حالت ارتعاش اجباری محاسبه می شود. با استفاده از این روش تاثیر کنترل کننده های PID به راحتی بررسی و برای اولین بار اثر کنترل کننده های انتگرال گیر در کنترل فعال ورق در نظر گرفته می شود. اعتبار این روش با حل و بحث چند مثال نشان داده می شود.
  • علی پورکمالی انارکی، مجید میرزایی صفحه 37
    «روش المان محدود توسعه یافته»، یک روش عددی برای مدل کردن انواع ناپیوستگی ها از جمله ترک است که بر مبنای المان محدود استاندارد استوار است و تنها توابع خاصی بر مبنای نوع ناپیوستگی به حل عددی استاندارد اضافه می شوند. برای مدل کردن ترک در ماده الاستیک خطی، از یک تابع برای ایجاد ناپیوستگی در امتداد طول ترک و از تابع دیگری برای ایجاد شرایط «تکینه» در المان نوک ترک استفاده می گردد. در نتیجه اعمال توابع، درجه آزادی گره های اطراف المان نوک ترک و گره های اطراف طول ترک افزایش می یابد، که به آن غنی سازی گره ای گفته می شود. با این روش، ترک به صورت مجازی و مستقل از مش مدل می شود و نیاز به استفاده از مش ریز، المان تکینه در اطراف نوک ترک و ایجاد مش مجدد در بررسی رشد ترک نخواهد بود. در این مقاله اصول روش المان محدود توسعه یافته توضیح داده می شود. یک روش جدید بر مبنای دستگاه مختصات متعامد محلی نوک ترک، جهت غنی سازی گره ای به کار گرفته می شود. برای مدل کردن ترکهای دو بعدی به روش المان محدود توسعه یافته، اصول و روش های جدید در یک نرم افزار تخصصی استفاده شده است که در این مقاله به آن اشاره می شود. نتایج حاصل از نرم افزار نوشته شده بر پایه روش های جدید، برای ترکهایی با هندسه مختلف، در مقایسه با نتایج روابط تحلیلی دقیق، تطبیق خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: المان محدود توسعه یافته، مدل کردن ترک دو بعدی، غنی سازی گره ای، افزایش درجات آزادی
  • غلام رضا تطهیری*، اسماعیل اسماعیل زاده صفحه 51
    از جمله راه های کنترل نیروی درگ وارد بر استوانه، کنترل لایه مرزی تشکیل شده روی استوانه می باشد. یکی از روش های موثر و نوین در کنترل لایه مرزی ورقه ای، استفاده از میدان های الکتریکی با ولتاژ بالا در جریان سیال است. در چنین شرایطی به علت بررسی توام معادلات میدان های الکتریکی و معادلات اساسی مومنتم، مساله تحت عنوان الکتروهیدرودینامیک EHD بحث می شود. برای بررسی این موضوع، معادلات پیوستگی و مومنتم برای میدان سیال و معادلات پایستاری جریان الکتریکی و پواسون برای الکتریسیته به صورت عددی و به روش حجم محدود حل شده اند. در این پژوهش از دو الکترود سیمی و دو الکترود صفحه ای برای اعمال میدان الکتریکی استفاده شده است. با استفاده از نتایج حاصله مشاهده شد که، نحوه تاثیرگذاری میدان های الکتریکی بر میدان جریان سیال به شدت تابع هندسه الکترودها و شدت میدان الکتریکی است. با اعمال این نیروها، مومنتم ذرات و بنابراین سرعت آنها در لایه مرزی افزایش می یابد. همچنین با افزایش عدد رینولدز این تاثیرات کاهش می یابند.
    کلیدواژگان: نیروی درگ، باد کرونا، لایه مرزی ورقه ای، جریان آرام، الکتروهیدرودینامیک
  • حسین خدارحمی، ناصر دشتیان گرامی، نجمه خضراییان صفحه 61
    در این مقاله، روشی برای تحلیل شکست دینامیکی استوانه های شیاردار در اثر انفجار خرج میانی شدیدالانفجار (HE) برای تعیین زمان شکست، شعاع شکست، سرعت و شتاب ترکش ارائه و با استفاده از کد صریح و غیر خطی LS - DYNA شکست دینامیکی استوانه های شیاردار متاثر از انفجار خرج میانی شبیه سازی عددی شده است. در شبیه سازی عددی از مدل های مادی جانسون-کوک و شدیدالانفجار، و معادلات حالت مای-گرونیزن و JWL استفاده شده است. نتایج تحلیلی و عددی با نتایج حاصل از تعمیم مدل تیلور در تعیین پارامترهای مورد نظر برای استوانه های شیاردار مقایسه شده و موارد اختلاف سه روش و همچنین اثر پارامترهای مختلف مادی و هندسی پوسته و خرج بر روی زمان شکست و سرعت ترکش بحث و بررسی شده است.
    کلیدواژگان: استوانه شیاردار، بارگذاری انفجاری، شکست، شبیه سازی عددی، LS، DYNA
  • مهدی شریف نیا*، منصور رفیعیان صفحه 73
    در این مقاله کنترل فعال ارتعاشات ورق مستطیلی با تکیه گاه های ساده به روش جدیدی بررسی می شود. ابتدا معادله دیفرانسیل ورق وصله دار با استفاده از تئوری سنتی ورق برای استفاده در این روش توسعه داده می شود و برای لحاظ کردن اثرات سختی و جرم وصله ها از یک تابع محلی استفاده می شود. سپس با استفاده از سری فوریه فرکانس های طبیعی و مودشیپ های ورق وصله دار و نیز قطب های مدار بسته در حین استفاده از کنترل کننده های PID به دست می آید. آنگاه با استفاده از تبدیل لاپلاس و مودشیپ های به دست آمده، پاسخ سیستم در حالت ارتعاش اجباری محاسبه می شود. با استفاده از این روش تاثیر کنترل کننده های PID به راحتی بررسی و برای اولین بار اثر کنترل کننده های انتگرال گیر در کنترل فعال ورق در نظر گرفته می شود. اعتبار این روش با حل و بحث چند مثال نشان داده می شود.
    کلیدواژگان: کنترل فعال، ورق مستطیلی، ارتعاش موضعی، وصله پیزو الکتریک، PID
  • مهدی بیدآبادی، محمد صدیقی، مریم سیدی صفحه 85
    در این مقاله نتایج حاصل از یک مطالعه تجربی در رابطه با سرعت سوزش ابر ذرات آلومینیم در مخلوط گازی اکسیژن/ نیتروژن ارایه می گردد. این تحقیق به بررسی تاثیر میزان اکسیدایزر موجود در مخلوط اکسیژن/ نیتروژن بر سرعت انتشار شعله و سرعت سوزش ابر ذرات آلومینیم به قطر 18 میکرون می پردازد. برای انجام آزمایشات از دستگاه موجود در آزمایشگاه تحقیقاتی سوخت و احتراق دانشگاه علم و صنعت ایران استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که با افزایش درصد اکسیژن در مخلوط اکسیژن/ نیتروژن از 21 درصد به 25 درصد، سرعت سوزش ذرات آلومینیم افزایش می یابد اما با افزایش غلظت ذرات، از روند افزایش سرعت کاسته می شود. همچنین افزایش درصد اکسیژن در مخلوط اکسیژن/ نیتروژن از 21 درصد به 25 درصد، حد رقیق اشتعال پذیری را از 95 گرم بر مترمکعب در 21 درصد اکسیژن به 94 گرم بر مترمکعب در 25 درصد اکسیژن کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: سرعت سوزش، سرعت انتشار شعله، تاثیر اکسیدایزر، تاثیر قطر ذرات
  • یاسر ملایی برزی، مجید قاسمی، محمدحسین حامدی صفحه 87
    هدف از این مطالعه بررسی رفتار گذرای یک پیل سوختی اکسید جامد لوله ای با تغییر ناگهانی بار الکتریکی خارجی، با استفاده از مدلسازی عددی پیل می باشد. مدل ارائه شده برای شبیه سازی رفتار گذرای پیل معادلات گذرای جریان، انرژی، بقای اجزای شیمیایی و همچنین معادلات الکتریکی را در یک تک سلول پیل اکسید جامد لوله ای حل کرده و پاسخ زمانی پارامترهای خروجی پیل را با تغییر بار الکتریکی به صورت تغییر پله ای جریان الکتریکی محاسبه می کند. برای شبیه سازی رفتار گذرای پیل ابتدا یک شرایط عملکرد دائم به عنوان شرط اولیه در نظر گرفته شده و سپس با تغییر بار الکتریکی، تغییر زمانی پارامترهای خروجی تا رسیدن به حالت دائم جدید بررسی می شود. نتایج حاصل به طور کلی نشان می دهد که افزایش پله ای جریان الکتریکی باعث کاهش ولتاژ پیل در طول زمان حدود 700 ثانیه برای رسیدن به حالت دائم جدید خواهد شد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی اکسید جامد لوله ای، SOFC، انتقال جرم، انتقال حرارت، شبیه سازی عددی گذرا، پتانسیل مدار باز
  • سید محمد رجایی، نظام علی بختیاری، شهاب منصور بقایی صفحه 91
    آسیب های وارده به سر از صدمات شایع و خطرناکی است که با توجه به وجود سیستم کنترل مرکزی در سر همواره مورد توجه بوده است. پدیده برخورد سر به یک مانع یکی از مسائل جدی در بیومکانیک ضربه بوده خصوصا اگر مانع صلب باشد. در این مطالعه سر با سرعت ثابت (m /s 5/6) به چند مانع از جمله موانع تغییر فرم پذیر برخورد کرده و به کمک LS-DYNA و به روش مقایسه ای، تحلیل دینامیکی انجام می پذیرد. مواد به کار گرفته جهت مدلسازی مانع، آلومینیوم، آلولایت، آلپوراس، پلیمر ABS و فوم انبساط یافته پلی پروپیلن (EPP31) می باشد. این مواد در بدنه اتومبیل و تزئینات درونی آن به کار می روند. همچنین مدل المان محدود سر با استفاده از داده های آناتومیکی بر اساس شاخص 50 درصدی مردان جامعه در نظر گرفته شده است. روش مقایسه ای بر حسب بیشترین تنش وارده به سر، حداکثر کرنش و شتاب کاهشی انجام گرفته تا اثر این موانع بر سر مورد بررسی واقع شود. در تحلیل نشان داده می شود که مقادیر تنش، کرنش و شتاب کاهشی وارده به سر وابستگی مستقیم به دانسیته، تنش تسلیم و الاستیسیته موانع دارد. به طوریکه هر چه مانع دارای تنش تسلیم پایینتر ودانسیته کمتری باشد مقدار تنش و کرنش و شتاب کاهشی وارده به سر کمتر خواهد بود. فوم های آلولایت و EPP31 دارای خاصیت جذب انرژی خوبی بوده ضمن اینکه استحکام خوبی نیز دارند اما با توجه به محدودیت حداکثر تنش و شتاب کاهشی وارده بر سر، فوم آلپوراس با کمترین تنش تسلیم، تنشی معادل MPa 3/2 بر سر وارد کرده که نشان دهنده قابلیت بالای آن در جذب انرژی جنبشی حاصل از برخورد می باشد. با استفاده از این فوم نیز می توان شتاب کاهشی کمتر از g 300 به سر وارد کرد که در محدوه ایمن می باشد.
    کلیدواژگان: سر انسان، برخورد از مقابل، تحلیل دینامیکی، مواد تغییر فرم پذیر، مواد جاذب انرژی
  • کریم کاظمی، کریم مظاهری صفحه 121
    کیفیت اسپری به خواص سیال، شرایط محیطی و نوع پودرکننده بستگی دارد. در این مقاله با استفاده از سیستم PDA (Phase Doppler Anemometer) تاثیر پارامترهای هندسی یک انژکتور پیچشی بر روی اندازه و سرعت قطرات اسپری مورد مطالعه قرار گرفته و با اندازه گیری های انجام یافته مشخص می شود که تغییر هر یک از اندازه های ابعادی انژکتور پیچشی چه تاثیری بر سرعت و اندازه قطرات می گذارد. بدین ترتیب می توان در طراحی و آزمایشهای عملکردی، راهکاری برای انجام اصلاحات در دست داشت و همچنین بانک اطلاعات تدوین شده می تواند برای کالیبراسیون نرم افزارهای طراحی انژکتور مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: اسپری، انژکتور پیچشی، PDA، قطر، سرعت، پارامترهای هندسی، قطرات
|
  • S.M.R. Modares Razzavi, S.H. Seyedein, P. Bashi Shahabi Page 1
    In this paper pulsatile laminar blood flow in an axisymmetric stenosed tube is simulated by the Non-Newtonian Power law model. Effect of stenosis, for severe condition of 75% reduction of local area was considered and the flow patterns for three Womersley numbers were studied. The results show that there is a fundamental difference in the flow pattern at. This difference is related to second co-rotating vortex which is observed downstream of stenosis at. The propagation of disturbance that leads to formation of this vortex is shown by wall shear stress surface at. Examining three flow patterns shows that the time that primary vortex forms on the distal face of stenosis is delayed with increasing Womersley number.
  • Gh.A. Atefi, R. Ebrahimi Page 13
    An exact study on temperature field in a hollow cylinder of finite length which is influenced by a surrounding with harmonic boundary condition is presented. To simulate an idealized situation, it is supposed that the cylinder is homogeneous and isotropic with physical properties independent of temperature and time. Here we impose a harmonic boundary condition on the external surface of the finite cylinder using Fourier analysis. The classical method of separation of variables and Duhamel’s theory is used to calculate the temperature field under periodic boundary condition. Numerical results reve the key effects of frequency of the surrounding temperature, Biot number and shell thickness on the amplitude ratio and phase difference of the cylinder temperature. The presented solution can lead to a better understanding of temperature behavior under harmonic boundary conditions. A limited case is considered and fair agreement with an available solution is obtained.
  • M. Sharifnia, M. Rafieian Page 27
    Active control vibrations of an arbitrary point of a simply supported rectangular plate is presented in this paper. The governing differential equation of plate with attached piezoelectric sensor/actuator patches, whose effects of mass and stiffness are included by the local functions, is solved at first. The response of the plate is computed using the first nine natural modes. Then, piezoelectric patches are attached about the point based on a special arrangement and possibility of vibration reduction of the local area of the plate without reducing the global vibration of the plate is discussed. Numerical examples with four and nine patches are discussed to contrast the present method. The results show the superiority of the present approach.
  • A. Pourkamali Anaraki, M. Mirzaee Page 37
    The extended finite element method (X-FEM) is a numerical method for modeling discontinuties, such as cracks, within the standard finite element framework. In X-FEM, special functions are added to the finite element approximation. For crack modeling in linear elasticity, appropriate functions are used for modeling discontinuties along the crack length and simulating the singularity in the crack tip element. As a result, the degrees of freedom (D.O.F.) for the nodes arround the crack tip and the crack length are increased, the so-called node-enrichment scheme. This virtual crack modeling, which is mesh independent, avoids the usage of refined mesh and singular elements arround the crack tip, and does not require remeshing during crack growth simulation. In this paper the principles of the X-FEM are described. A new method, based on the local orthogonal coordinate system, is proposed for the node-enrichment scheme. The development of a special-purpose computer code for modeling 2D cracks using the X-FEM and the new method is presented. The code and the new method are verified through the analyses of different standard cracked geometries.
  • Gholamreza Tathiri*, Esmaeel Esmaeelzadeh Page 51
    One of the ways, to control of the drag forces applying to the circular cylinder in the air flow, is control of the generated boundary layer around the cylinder, and one of the new and effective ways for control of the boundary layer, is using high voltage electrostatic field in fluid flow. In these conditions, because of the coupled relations between electric field and momentum equations, the problem is complicated and discussed as electro-hydro-dynamic or EHD. For this purpose, the equation of conservation and momentum for flow field and conservation for electric density and Poisson's for electric field are solved with numerical and finite element method. In this research we used two wire and two plate electrode for generation electric field. By use of the results, we observed that the effect of electric field on fluid flow field is widely dependent on geometry of the electrodes and the intensity of the electric field. But in fact, by applying these forces, particles momentum and the velocity of them is increased. It was shown that increasing in Reynolds number, decrease these effects.
  • Mehdi Sharifnia, Mansour Rafeeyan Page 73
    In this research, active control of vibrations of a simply supported rectangular plate is investigated by a new method. At first, differential equation of motion of a plate with piezoelectric patches is developed by means of classical plate theory in order to apply in this method, and a local function is used for applying the mass and stiffness effects. Then, natural frequencies and modeshapes of the plate with patches are obtained using Fourier series. A PID controller is designed and closed loop poles are calculated. Forced response of the system and mode shapes will be calculated using Laplace transform. The effect of PID on active control of plate is investigated simply for the first time. Some examples are presented to illustrate the validity of this method.