نشریه صوت و ارتعاش
پیاپی 3 (بهار و تابستان 1392)

در این مقاله نتایج شبیه سازی عددی میدان جریان سیال و نوفه حاصل از آن توسط نرم افزارهای فلوئنت[i] و سیس نویز[ii]در اطراف یک پروانه زیرسطحی نمونه ارائه شده است. برای این منظور، ابتدا جریان مغشوش غیردائم اطراف پروانه به وسیله روش های دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. در این مرحله، ضرایب هیدرودینامیکی پروانه از حل دینامیک سیالات محاسباتی حاصل می شود. به منظور اعتبارسنجی نتایج عددی، ضرایب هیدرودینامیکی پروانه نمونه، با نتایج تجربی موجود مقایسه شده است که البته تطابق خوبی مشاهده شد. حل کامل هیدرودینامیکی جریان اطراف این پروانه شامل اطلاعاتی چون میدان فشار و چگالی سیال اطراف پروانه، میدان سرعت، انرژی جنبشی اغتشاشی و نرخ استهلاک انرژی اغتشاشی اطراف پروانه است که این نتایج در محاسبه میدان آکوستیکی اطراف پروانه استفاده شده است. پس از کامل شدن محاسبات هیدرودینامیکی پروانه زیرسطحی، به منظور به دست آوردن میدان آکوستیکی جریان اطراف آن، نتایج دینامیک سیالات محاسباتی به دست آمده، در حل کننده های آکوستیک مورد استفاده قرار گرفته اند. نتایج حاصل از دو نرم افزار در فواصل دور تطابق نسبی دارند. در فواصل نزدیک گیرنده تا منابع آکوستیک، تراز صوتی پیش بینی شده توسط نرم افزار فلوئنت دارای مقداری زیاد و غیرواقعی است و مقدار آن با نتایج نرم افزار سیس نویز تفاوت زیادی دارد. همچنین نتایج نشان دهنده توزیع جهتی شدید نوفه است. به شکلی که بیشترین میزان انتشار نوفه در جهت محور هاب پروانه و کمترین میزان انتشار آن در جهت عمود بر محور هاب پروانه است. در ادامه و به منظور تعیین نقش اجزای گوناگون پروانه در ایجاد نوفه، حل معادله طیف گسترده انجام شده است. با حل این معادله، مناطقی که سبب تولید بیشترین میزان نوفه روی سطوح پروانه می شوند قابل شناسایی است. در نهایت، نتایج حاصل از روش طیف گسترده به صورت توزیع ارائه شده و بحث بر مناطق حائز اهمیت در ایجاد نوفه مورد توجه قرار گرفته است.

ماشین آلات دوار از جمله مهم ترین دارایی های هر صنعت محسوب می شوند. کارکرد بلندمدت یاتاقان های غلتشی به عنوان یکی از اجزای اصلی این دسته از ماشین ها، نقش مهمی در تداوم کارکرد ماشین آلات دوار دارد. بدین جهت است که تاکنون روش های متنوعی برای ارزیابی وضعیت این دسته از یاتاقان ها ابداع و به کار گرفته شده است. از جمله این روش ها، بررسی محتوای منحنی پوش سیگنال ارتعاشات اندازه گیری شده از روی هوزینگ یاتاقان های غلتشی است. در این روش، برخی پردازش ها روی سیگنال شتاب ارتعاشات انجام می شود و از این رهگذر منحنی فرکانسی پوش آنها به دست می آید. بررسی مولفه های فرکانسی موجود در این منحنی، روشی کارآمد برای پایش وضعیت یاتاقان های غلتشی و شناسایی به موقع عیب های آنهاست. با استفاده از این روش و براساس روش های پیش بینانه و پیش گیرا نه تعمیر و نگه داری، می توان ضمن جلوگیری از خرابی کلی یاتاقان، در برخی موارد عمر مفید آن را نیز افزایش داد. در این مقاله، پس از بررسی مبانی پردازش سیگنال مربوطه و روش به کارگیری منحنی پوش، بررسی های موردی متعددی مطرح و بدین ترتیب کارآیی روش مورد بحث ارزیابی می شود.

از جمله مهم ترین عوامل ایجاد صدای ماشین های لباسشویی، ارتعاشات بدنه خارجی آنهاست. وظیفه سیستم تعلیق ماشین لباسشویی، که اتصال دهنده ماشین لباسشویی (مخزن ثابت در لباسشویی) به بدنه می باشد، تلاش برای عدم انتقال ارتعاشات مخزن به بدنه است. به طور کلی سه نوع طراحی برای سیستم تعلیق ماشین لباسشویی وجود دارد: سسیتم تعلیق در بالای مخزن، سسیتم تعلیق در پایین مخزن و نهایتا سیستم تعلیق ترکیبی از دو مورد پیشین. در این مقاله از مدل سوم استفاده شده است. در این رهگذر، سیستم تعلیق ماشین لباسشویی خودکار با محور دوران افقی مورد ارزیابی قرار گرفته و سعی شده است تا مدل تحلیلی دقیقی از دینامیک سیستم تعلیق آن ارائه گردد. معادلات دینامیکی برای حرکت دوبعدی مخزن یک ماشین لباسشویی خودکار در صفحه استخراج شده و به صورت عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. همچنین آزمون های عملی روی این ماشین لباسشویی - که در آزمایشگاه واحد تحقیق و توسعه گروه صنعتی انتخاب انجام شده - با نتایج تئوری مقایسه شده است. نتیجه مقایسه بیانگر تطابق مناسب نتایج تئوری و تجربی است. از مدل به دست آمده می توان به منظور بهینه سازی اولیه طراحی ماشین های لباسشویی خودکار استفاده کرد.

در این مقاله فرایند انجام آزمون های ارتعاشات روبش سینوسی و اتفاقی روی مدل سازه ای[i] طرح اولیه نانوماهواره رصد 1، مبتنی بر استاندارد آزمون های ارتعاشی آژانس فضایی اروپا[ii] در فاز کیفیت سنجی سازه تشریح و ارزیابی شده است. براساس این استاندارد، آزمون های روبش سینوسی و اتفاقی در سه راستای عمود بر هم، که یکی از آنها باید در امتداد پیشرانش موشک ماهواره بر باشد، انجام شده است. میزان تراز و مدت زمان انجام این آزمون ها طبق میزان در نظرگرفته شده در فاز کیفیت سنجی این استاندارد است. در مدل سازه ای تمامی زیرسیستم ها به صورت جرم معادل شبیه سازی می شوند و از این رو گاهی به مدل سازه ای، مدل جرمی نیز گفته می شود. برای انجام این آزمایش ها یک فیکسچر خاص مطابق با میز دستگاه ارتعاش به گونه ای طراحی شده است که اعمال ارتعاش ماهواره در سه راستا را ممکن می کند. این فیکسچر باید از صلبیت کافی برخوردار باشد تا از وقوع پدیده ضدتشدید[iii] جلوگیری کند. داده های مورد نیاز برای انجام آزمایش ارتعاش روبش سینوسی از جدول ارتعاشات فرکانس پایین موشک ماهواره بر و اطلاعات مورد نیاز جهت انجام آزمایش ارتعاش اتفاقی نیز از نمودار چگالی طیفی توان[iv] موشک ماهواره بر موجود در شناسنامه سازگاری فنی ماهواره و ماهواره بر اتخاذ شده است. برای برآورد تراز شتاب در نقاط حساس ماهواره، با توجه به محدودیت فضای درون آن و تعداد شتاب سنج ها، حسگرهایی در نقاط کلیدی همچون محل نصب دوربین، دریافت کننده جی. پی. اس.[v]، روی محفظه نگه دارنده باتری ها و صفحه فوقانی، نصب شده است. همچنین یک شتاب سنج دیگر به عنوان حسگر کنترلی روی میز ارتعاشی قرار می گیرد تا در صورت عبور دامنه ارتعاش این میز از محدوده مجاز تعیین شده، با ارسال سیگنال بازخورد، ارتعاش دهنده را از ادامه اعمال ارتعاش باز دارد. آزمون روبش سینوسی در دو جهت افزایشی و کاهشی، یکبار از 20 تا 2000 هرتز و بار دیگر از 2000 تا 20 هرتز انجام می شود.

امروزه استفاده از سیستم های دوار در صنایع هوایی، نیروگاهی و خودرو و جز این ها مرسوم و متداول شده است. از جمله مشکلات اساسی در سیستم های هوایی، مسئله شکست قطعات به ویژه شکست در سیستم های انتقال قدرت است که عمدتا ناشی از خستگی در اثر سایش بیش از حد مواد و تشکیل ترک های اولیه می باشد؛ ترک هایی که در نهایت منجر به آسیب و ازکار افتادگی کل سیستم می شوند. بالگرد از جمله سیستم های هوایی پیچیده است؛ سیستمی که ارتعاشات قطعات دوار آن اهمیت زیادی دارد. در این مقاله سیستم انتقال قدرت جعبه دنده 90 درجه بالگرد یا به عبارتی دم بالگرد بررسی شده است. برای این منظور پنج حسگر شتاب سنج سه جهته در نقاط حساس به عیب روی سیستم شبیه سازی شده دم بالگرد نصب شده است. عیب شبیه سازی شده بر روی سیستم مورد نظر، عیب سایش روی دنده پینیون ورودی است که طی سه مرحله ایجاد شده است. سیگنال های ارتعاشی جمع آوری شده، توسط تبدیل موجک گسسته تحلیل شده و با محاسبه انرژی و برخی دیگر از شاخصه های آماری در زیرباندهای مورد نظر، روند حساسیت این شاخصه ها نسبت به عیوب در زیرباندهای گوناگون محاسبه و رسم شده است. در پایان مشخص شد که سیگنال های ارتعاشی حسگر نصب شده روی پینیون ورودی در جهت های شعاعی و نرمال در زیرباندهای مورد نظر نسبت به این نوع عیب حساسیت بیشتری دارد.

از جمله کاربردهای آزمون غیرمخرب فراصوتی، اندازه گیری خواص مواد، همچون سرعت صوت، در آنهاست. برای اندازه گیری سرعت صوت در یک نمونه، می توان با استفاده از روش بازتابی، یک موج فراصوتی به داخل قطعه ارسال و اختلاف زمانی بین دو پژواک متوالی دریافتی از سطح پشتی قطعه را اندازه گیری کرد. در ساده ترین حالت، با اندازه گیری ضخامت نمونه و تقسیم ضخامت بر نصف اختلاف زمان دریافت دو پژواک، سرعت صوت در نمونه اندازه گیری می شود. در این مقاله با پردازش سیگنال فراصوتی سعی شده است که دقت اندازه گیری سرعت صوت در نمونه بهبود یافته و عدم قطعیت این اندازه گیری نیز تخمین زده شود. تکینک مورد استفاده برای بالابردن دقت، معکوس تابع همدوسی است. این تابع همانند تابع همبستگی متقابل عمل می کند و به طور مشابه، بیشینه تابع همدوسی مقدار اختلاف زمانی بین دو پژواک را مشخص می کند. با به کارگیری این روش در نمونه هایی که ضریب میرایی بالایی دارند و یا به دلیل نوفه های ساختاری، نسبت سیگنال به نوفه در آنها پایین است، نتایج خوبی به دست می آید. چون در محاسبه تابع همدوسی از تحلیل طیف توان استفاده می شود، در سیگنال هایی با نسبت سیگنال به نوفه بسیار پایین نیز این روش دقت خوبی دارد. برای نشان دادن توانایی تکنیک معکوس تابع همدوسی، نمونه ای از جنس فولاد ای. آی. اس. آی. 4041 به ضخامت 10 میلی متر مورد آزمایش قرار گرفت. اختلاف زمانی بین پژواک ها برای پنجاه بار تکرار اندازه گیری محاسبه و با میانگین گیری از این مقادیر و محاسبه انحراف معیار آنها مقدار اختلاف زمانی و عدم قطعیت به دست آمد. سپس با اندازه گیری دقیق ضخامت قطعه و اختلاف زمانی حاصل از معکوس تابع همدوسی و عدم قطعیت هر یک این مقادیر، مقدار سرعت صوت و عدم قطعیت آن محاسبه شد. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج موجود برای قطعه مورد آزمایش نشان می دهد که تکینک معکوس تابع همدوسی دقت اندازه گیری سرعت صوت را افزایش داده است.

اصولا ویژگی هایی چون راحتی سرنشین، پایداری و کیفیت رانندگی از جمله شاخص های اساسی و مهم در عملکرد هر وسیله نقلیه محسوب می شوند. به همین دلیل، موضوعات مرتبط با دانش ارتعاشات مکانیکی و دینامیک خودرو از جمله مباحث مورد اهمیت در صنعت طراحی و ساخت خودرو به شمار می روند. به طور کلی دو منبع عمده تحریک که سبب پیدایش ارتعاشات نامطلوب می شوند، عبارت اند از نامیزانی[i] موتور و تحریک ناشی از ناهمواری های جاده؛ تحریک هایی که مستقیما به بدنه خودرو وارد و از طریق دسته موتورها[ii] به خط انتقال قدرت منتقل می شوند. با توجه به اینکه منبع تولید قدرت، خود از جمله منابع تولید نوسانات و ارتعاشات است و می تواند سبب ایجاد خلل در عملکرد خودرو شود، تاکنون تحقیقات گسترده ای جهت بررسی دلائل بروز ارتعاشات موتور و روش های کاهش آن انجام شده است. این در حالی است که همچنان حوزه های بررسی نشده فراوانی در موضوع مدلسازی و جداسازی[iii] ارتعاشات وجود دارد. این مقاله برآمده از تحقیقات انجام شده پیرامون مبحث مهمی چون ارتعاشات موتور و روش های مهار و کنترل آن است. در این مقاله مطالعات انجام شده در زمینه مدلسازی دسته موتور و ارتعاشات آن مرور و خلا تحقیقاتی موجود جهت مطالعات آتی بیان شده است. همچنین با پژوهش در مدلسازی های انجام شده در مسیر مدلسازی ارتعاشی، ضمن بررسی مسیر توسعه مدلسازی در دسته موتورهای ارتجاعی[iv]، هیدرولیکی[v]، شبه فعال[vi] و فعال[vii]، الگوریتم مدلسازی دسته موتور نیز ارائه شده است.