فهرست مطالب

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 30 (بهار 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/03/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امیر رئوفی، وحید فخاری، عبدالرضا اوحدی همدانی صفحات 3-14
    در این پژوهش، پایش ارتعاشات موتور ملی (EF7) با استفاده از نگهدارنده های فعال، با در نظر گرفتن دو سامانه نگهدارنده متفاوت بررسی می شود. در سامانه نخست، نگهدارنده ها مطابق طرح کنونی سامانه نگهدارنده های موتور ملی قرار گرفته اند (سه نگهدارنده غیرفعال)، با این تفاوت که نگهدارنده روغنی موتور با نگهدارنده فعال جایگزین شده است. سامانه دیگر دارای چهار نگهدارنده شامل دو نگهدارنده فعال و دو نگهدارنده غیرفعال است. حرکت پویای موتور با 6 درجه آزادی و اتصال یک طرفه موتور شبیه سازی می شود. همچنین، شبیه سازی مناسبی برای نگهدارنده فعال با عملگر برقی-آهنربایی انتخاب می گردد. برای کاهش نیروی نگهدارنده ها به کفی از روش پایش تطبیقی پیشخوراند FXLMS (کمترین میانگین مربعات با حذف علامتهای مرجع) که یکی از متداول ترین روش های پایشی بکار رفته در حذف نوفه های صدا و ارتعاش است، استفاده می شود. این روش با توجه به ماهیت نیروی منتقل شونده به شاسی، در قالب روند نوار باریک برای حذف بسامد غالب ارتعاشات نامطلوب موتور استفاده می شود.
    کلیدواژگان: پایش فعال، موتور ملی، نگهدارنده های فعال، روش پایش تطبیقی پیشخوراند، صافی های تطبیقی
  • رامین مهدی پور، زهرا بنی عامریان، بابک سخایی صفحات 15-23
    مبدل های حرارتی هواخنک در صنایع متنوعی استفاده می شوند و عملکرد مناسب مجموعه وابسته به عملکرد سامانه خنک کاری است. مبدل حرارتی خودرو تاثیر شدیدی در سامانه خنک کاری موتور دارد. بر همین اساس، در این مقاله شبیه سازی ریاضی مبدل حرارتی با استفاده از روش وراثت انجام شده است. علیرغم مطالعات تجربی متعددی که برای بررسی رفتار مبدل های حرارتی صورت گرفته است، هیچ شبیه سازی تحلیلی واحدی برای شبیه سازی عملکرد مبدل حرارتی موجود نیست. در این تحقیق، با استفاده از نتایج تجربی معادله ای عمومی برای شبیه سازی عملکرد مبدل حرارتی ارائه شده است. بر این اساس، یک برنامه رایانه ای تدوین شد که با استفاده از داده های تجربی به عنوان ورودی، شبیه سازی ریاضی را توسعه می دهد. این شبیه سازی بر مبنای محاسبات ترمودینامیک و انتقال حرارت است و نرخ خنک کاری مبدل حرارتی را در هر لحظه با خطای کمتر از 1.68% محاسبه می کند.
    کلیدواژگان: مبدل حرارتی (رادیاتور)، روش وراثت، انتقال حرارت جابه جایی، مبدل حرارتی
  • رضا پورحمید، حسین مهدوی مقدم، علیرضا محمدزاده صفحات 25-36
    در این مقاله، تحلیل حرارتی استوانه و سمبه در موتورهای چهار استوانه ای، ساخته شده از مواد هدفمند، با استفاه از روش اجزاء برتر، انجام شده است. هدف از بکارگیری مواد هدفمند در استوانه و سمبه، افزایش عملکرد آنهاست. مواد هدفمند شامل ترکیبی از سفال ها و فلزات اند. در داخل استوانه، ماده از جنس سفال و در سطح خارجی آن، ماده از جنس فلز است. جنس روی تاج سمبه، سفال و سطح زیرین آن از فلز فرض شده است. این ترکیب باعث ایجاد خواص سایشی بهتر (بر اساس خواص سایشی سفال) می شود. همچنین، این ترکیب باعث ایجاد محافظ گرمایی (براساس خواص ضعیف انتقال حرارت سفال) می گردد. مزیت خواص سایشی برای سطح داخل استوانه و مزیت محافظ گرمایی برای سطح روی تاج سمبه مطرح است. نتایج تحلیل تطابق مناسبی بین روش های اجزاء محدود و اجزاء برتر را نشان می دهند. درحالی که تعداد اجزاء روش اجزاء برتر بسیار کمتر از تعداد اجزاء روش اجزاء محدود، با همان دقت نتایج است. همچنین، نتایج نشان می دهند که مقدار توان مربوط به خواص مواد هدفمند، تاثیر زیادی بر توزیع دما ندارد.
    کلیدواژگان: تحلیل حرارتی، مواد هدفمند، استوانه، سمبه، اجزاء برتر
  • محمد آزادی، رضوان روحانی، مهدی روزبان، امیر مافی صفحات 37-46
    در این مقاله، تحلیل خرابی محور لگام ترمز با چهار دفعه تکرار شکست، ارائه می شود. برای تحلیل خرابی، بررسی مواد با استفاده از عکس های میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد. به علاوه، ریزساختار محور آسیب دیده، عکس برداری شد؛ سختی آن نیز اندازه گیری گردید و با خواص ماده مرجع، مقایسه شد. همچنین، با استفاده از شبیه سازی ناهم محوری در یک الگوی اجزاء محدود، عمر خستگی آن بر اساس محدوده خستگی پربسامد و حد دوام خستگی قطعه، محاسبه گردید. احتمال تاثیر ارتعاش پیچشی و پدیده تشدید نیز، مطالعه شد. در انتها، با مقدار ارتعاشات و محدوده مجاز دامنه ارتعاشی، مقایسه گردید. عکس های ذره بین برقی روبشی (SEM)، اثرات رخ برگی (cleavage) را تحت بارهای خستگی نشان دادند. این اثرات، گویای شکست شکننده ماده اند. ریزساختار به همراه سختی ماده، مشکلی نداشت. براساس نتایج عددی، در عمر خستگی محور، به دلیل افزایش ناهم محوری، به عنوان یک عامل خرابی، مشکلی وجود داشت. عامل دیگر خرابی می توانست پدیده تشدید و سرعت بحرانی محور باشد که کمتر از دور آرام موتور، محاسبه شد.
    کلیدواژگان: تحلیل خرابی، محور لگام ترمز، عمر خستگی، ناهم محوری، تشدید
  • سید شهاب الدین علویون، محمد علی احترام صفحات 47-54
    در این پژوهش، رفتار شیر تنظیم فشار دیافراگمی محفظه لنگ به صورت عددی و تجربی شبیه سازی شد و منحنی عملکرد شیر بر حسب سختی فنر استخراج شد. این شیر با استفاده از یک دیافراگم لاستیکی و فنر و با توجه به شکل ورود و خروجی آن، فشار محفظه لنگ را بر حسب فشار چندراهه هوا تنظیم می کند. شبیه سازی عددی برای جریان تراکم پذیر و در حالت تقارن محوری انجام شده است. در حل عددی، جابجایی دیافراگم به صورت شبه تعادلی درنظر گرفته شد. به منظور بررسی تجربی شیر، فشار قبل و بعد از شیر به همراه شار جریان اندازه گیری شد. در عین حال جابه جایی و نوسانات دیافراگم بر حسب فشار با استفاده از فاصله سنج نوری اندازه گیری شد. مقایسه نتایج تجربی با نتایج شبیه سازی نشان دهنده قابلیت مناسب شبیه سازی ارائه شده برای پیش بینی منحنی فشار میانگین محفظه لنگ بر حسب فشار چندراهه هوا به همراه مقدار جابه جایی دیافراگم در فشارهای مختلف است.
    کلیدواژگان: شیر تنظیم فشار، موتور احتراق داخلی، فشار محفظه لنگ، دیافراگم، سختی فنر
  • محمد امین نشان، علی کشاورز، کاظم خسروی صفحات 55-65
    در این مطالعه، در ابتدا چندراهه خروجی جدید و راهگاه های خنک کاری آن برای چندراهه خروجی یکپارچه با بستار در موتور ملی پرخوران طراحی شد. سپس، تحلیل عددی تبادل گاز و خنک کاری انجام شد تا به ترتیب از شرایط مطلوب برای گازهای خروجی و جریان سیال خنک کننده اطمینان حاصل گردد. در نهایت، کل قطعات موتور تحلیل حرارتی شد تا شرایط دمایی قابل قبول آنها بررسی گردد. مقایسه نتایج در هر مرحله با موتور پایه نشان داد موتور جدید با چندراهه خروجی یکپارچه با بستار از محدویت های حرارتی تجاوز نمی کند.
    کلیدواژگان: چندراهه خروجی یکپارچه با بستار، چندراهه خروجی خنک کاری شده، چندراهه خروجی آلومینیومی، تحلیل حرارتی سیالاتی
|
  • A. Raoofy, V. Fakhari, A.R. Ohadi Hamedani Pages 3-14
    In this research، vibration control of national engine (EF7) using active mounts is studied for two different mounting layouts. The first layout is based on the current engine mounting of national engine (system of three passive mounts)، but the hydraulic mount is substituted by an active mount. The other mounting layout contains 4 mounts، 2 of which are active ones and the others are passive mounts. In order to simulate the dynamic behavior of the engine، a 6-degree-of-freedom، one-way-coupled model is hired. In addition، a proper dynamic model for active mount with electromagnetic actuator is chosen. In order to reduce transmitted force to the chassis through the mounting system، a feed-forward adaptive control method، FXLMS (Filtered-x Least Mean Squares) is employed which is one of the widely used methods in cancellation of acoustical and vibrational noises. Considering the characteristics of the transmitted force to the chassis، this method is used in a specific algorithm called narrow-band algorithm to cancel dominant harmonic frequency of the unwanted vibrations of the engine.
    Keywords: Active control, National engine, Active mounts, FXLMS method, Adaptive filters
  • R. Mehdipour, Z. Baniamerian, B. Sakhaei Pages 15-23
    In many industrial processes، heat exchangers play the important role of the cooling function. The effective heat transfer rate in a specific process strongly depends on the heat exchanger design. The most popular type of heat exchangers commonly used in the automotive industry، is called «radiator». In engines، radiators play the important role of the cooling process. The present study is devoted to develop a mathematical model for the simulation of the vehicle radiator by utilizing the genetic algorithm method. Beside available experimental/analytical studies for studying the behavior of heat exchangers، an analytical model to predict and simulate their performance is of great worth. In the present study، we are going to use results of experimental data to obtain a general correlation، which can simulate the performance of heat exchangers. In this regard، a program is written to develop a mathematical model applying experimental data as inputs. The model is based on thermodynamic and heat transfer calculations and calculates cooling rate in each time step with deviation of 1. 68%.
    Keywords: Radiator, Genetic algorithm, Convective heat transfer, Heat exchanger
  • R. Pourhamid, H. Mahdavy Moghaddam, A. Mohammadzadeh Pages 25-36
    In the present article، the thermal analysis of the cylinder and the piston in four-cylinder engines، made of functionally graded materials (FGMs)، has been performed by using the super element method. The objective of using FGMs in the cylinder and the piston is to increase their performance. FGMs include a combination of ceramics and metals. Inside the cylinder، the ceramic is considered and outside the cylinder، there is the metal. On the top area of the piston، it is consumed that there is the ceramic and on the bottom، there is the metal. This combination causes a better wear property (according to proper wear characteristics of the ceramic) and also makes a thermal barrier system (according to low heat transfer properties of the ceramic). The wear benefit is inside the cylinder and the thermal barrier benefit is on the top area of the piston. Obtained results indicate that there is a good agreement between finite element and super elements methods. However، the number of super elements is so lower than the number of finite elements with the same accuracy in results. In addition، the power value، which is related to material properties of FGMs، has no significant effect on the temperature distribution and the temperature gradient.
    Keywords: Thermal analysis, Functionally graded material, Cylinder, Piston, Super element
  • M. Azadi, R. Rohani, M. Roozban, A. Mafi Pages 37-46
    A typical dynamometer drive shaft was damaged during its working condition. This failure was repeated in four cases. In the present article، a failure analysis of a dynamometer drive shaft has been performed. To analyze the failure، the material investigation was carried out by scanning electron microscopy (SEM) images. Additionally، the micro-structure of the failed coupling shaft was photographed، the hardness was measured and compared to properties of the original material. Besides، the fatigue lifetime was calculated based on the high cycle fatigue (HCF) regime and the fatigue endurance limit by simulating the misalignment in a finite element (FE) model. The possibility of torsional vibrations and the occurrence of the resonance condition were also studied. Finally، vibration-monitoring practices were done to compare the vibration amplitudes to an acceptable criterion. SEM images showed cleavage marks under fatigue loadings. These marks indicated the brittle behavior of the material. The micro-structure together with the hardness of the alloy was satisfied. Based on numerical results، the fatigue lifetime of the coupling was likely to terminate according to the misalignment increase، as a cause of the failure. The other cause could be the resonance and the shaft critical speed، which was calculated below the idle speed of engines.
    Keywords: Failure analysis, Dynamometer drive shaft, Fatigue lifetime, Misalignment, Resonance
  • Sh. Alaviyoun, M.A. Ehteram Pages 47-54
    Pressure control valve (PCV) is implemented in internal combustion engine to regulate crankcase pressure. In this study، the performance of a diaphragm PCV valve is investigated numerically and experimentally. Firstly، numerical simulation is carried out using commercial code to predict the flow and pressure distribution inside the valve. Furthermore، downstream and upstream pressure of the valve is measured in a laboratory test rig. Finally، displacement and oscillation of the diaphragm are measured by a high speed laser displacement sensor. Comparison of experimental and numerical results show that proposed method is capable to properly predict performance curve of the valve.
    Keywords: Pressure control valve, Engine crankcase pressure, Diaphragm, Spring stiffness
  • M.A. Neshan, A. Keshavarz, K. Khosravi Pages 55-65
    In this research, a new exhaust manifold and its cooling jackets is first designed for the integrated exhaust manifold into cylinder head (IEMCH) for a turbocharged engine. Then, the gas exchange and flow analysis is carried out numerically to evaluate the proper conditions for the exhaust gas and the coolant stream respectively. Finally, the entire engine parts are thermally analyzed to assure their acceptable temperature. The obtained results are compared to the base engine conditions, indicating that the new engine with IEMCH may well satisfy all its thermal limitations.
    Keywords: Integrated exhaust manifold into cylinder head, Cooled exhaust manifold, Aluminum exhaust manifold, Thermo, fluid analysis