فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و یکم شماره 1 (پیاپی 61، بهار و تابستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/05/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • امیر بک خوشنویس، مسعود پدرام صفحه 1
    اثر نصب سیم اغتشاش ساز بر روی پارامترهای جریانی دنباله یک ایرفویل اعم از سرعت متوسط و شدت اغتشاشات، در عدد رینولدز3780 به صورت تجربی بررسی شده است. سیم در ضخامت بیشینه ایرفویل NACA0012 نصب گردیده، و قطر آن برای بدست آوردن جریان های اغتشاشی مختلف تغییر کرده است. این مطالعه نشان می دهد عرض و کمینه پرو فیل های سرعت، با افزایش قطر سیم افزایش یافته است. همچنین با افزایش x/c و قطر سیم، نصف دهانه در نصف عمق(b1/2) افزایش یافته است. جریان خارج از ناحیه دنباله، برای تمامی موارد تقریبا یکسان می باشد. این تحقیق همچنین نشان می دهد ضریب پسا با افزایش قطر سیم افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: جریان سنج سیم داغ، دنباله، ایرفویل NACA0012، سیم اغتشاش ساز
  • محمود پسندیده فرد، مهدی نوروزی صفحه 11
    موضوع اصلی این مقاله، شبیه سازی جریان کاویتاسیون جزئی و گسترده حول هندسه-های متقارن محوری با استفاده از روش المان مرزی بر پایه پتانسیل و به کارگیری مدل «جت بازگشتی» برای منطقه انتهای کاویتی است. مدل جت بازگشتی از جمله مدل-های بستن انتهای حفره است که تطابق نسبتا مناسبی با فیزیک جریان ناپایای کاویتاسیون دارد. به منظور شبیه سازی جریان کاویتاسیون، سطوح جسم و حفره توسط المان هایی تقریب زده می شوند. سپس با استفاده از بیان انتگرالی تئوری گرین، حلقه های چشمه روی سطح حفره و حلقه های دوگان روی سطوح حفره و جسم توزیع می شوند. طول حفره و جت بازگشتی، مقداری ثابت و به عنوان ورودی مساله است و هندسه حفره و عدد کاویتاسیون از جمله نتایج این شبیه سازی می باشد. در این تحلیل، توزیع ضریب فشار در کاویتاسیون جزئی و ضریب پسا در کاویتاسیون گسترده نیز پیش بینی می شود. مقایسه نتایج حاصل با نتایج تجربی و عددی دیگر، بیانگر این است که استفاده از مدل جت بازگشتی، پرش نامتعارف ضریب فشار در انتهای حفره جزئی – حاصل از شبیه-سازی کاویتاسیون بدون استفاده از مدل جت بازگشتی – را اصلاح می نماید. هم چنین استفاده از مدل جت بازگشتی در روش المان مرزی در کاویتاسیون گسترده، منجر به پیش بینی مناسب هندسه حفره و نیز ضریب پسا می شود. از مهم ترین مزیت های این روش، سرعت بالای همگرایی و دقت نسبتا مطلوب می باشد.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون گسترده، کاویتاسیون جزئی، المان مرزی، جت بازگشتی، متقارن محوری
  • موسی رضایی، وحید عرب ملکی صفحه 23
    در این پژوهش، مدل پیوسته جدیدی برای بررسی رفتار ارتعاش عرضی تیر اویلر- برنولی ترک دار ارائه شده است. اثر ترک به صورت یک اغتشاش پیوسته مدل شده است که علاوه بر تاثیر در میدان تنش و کرنش، بر میدان جابه جایی نیز اثر می کند. با استفاده از اصل Hu-Washizu معادلات دیفرانسیل حاکم بر حرکت و شرایط مرزی متناظر استخراج گردیده است. به منظور استخراج فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی، معادله حرکت برای تیر با تکیه گاه های ساده در دو انتها با استفاده از روش گالرکین حل شده است. در نهایت، تاثیر پارامترهای ترک بر پاسخ ارتعاشی تیر ترک دار با تکیه گاه های ساده در دو انتها بررسی شده است. صحت نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج تجربی موجود در ادبیات فن به اثبات رسیده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که مدل جدید ارائه شده با دقت مناسبی رفتار ارتعاشی تیر ترک دار را به ازای بازه گسترده ای از پارامترهای ترک پیش بینی می کند.
    کلیدواژگان: آنالیز ارتعاشی، مدل پیوسته، تیر ترک دار، اصل Hu، Washizu، تابع اغتشاش ترک
  • ایمان محمدی، سیامک حسین پور صفحه 37
    در این مقاله به بررسی احتراق مخلوط پیش آمیخته هوا- متان در حالت دو بعدی و متقارن محور همراه با پروفیل تغییر تخلخل متغیر با استفاده از روش های عددی پرداخته شده است برای این کار از مکانیزم های چند مرحله ای شامل GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0مکانیزم اسکلتال و مکانیزمی با17گونه و 58 واکنش شیمیایی استفاده شده است و اثرات این مکانیزم ها بر روی پروفیل های دما، کسر جرمی گونه ها و انتشار آلاینده ها مورد بررسی قرار گرفته است. معادله ی پیوستگی، معادلات ناویر استوکس، معادلات انرژی فاز گاز و جامد و معادلات حاکم بر گونه های شیمیایی با استفاده از روش حجم محدود حل شده و برای ارتباط بین سرعت و فشار از الگوریتم SIMPLE استفاده شده است. نتایج نشان داد که مکانیزم های احتراقی حاضر دارای دقت تقریبا یکسان در پیش بینی دما و کسر جرمی گونه ها می باشند. به عبارت دیگر مکانیزم های GRI.1.2، GRI.2.11، GRI.3.0 دارای دقت یکسان و مکانیزم های اسکلتال و 17 جزئی نیز دارای پیش بینی های نزدیک به هم برای پروفیل دما و کسر جرمی گونه های شیمیایی، می باشند. علاوه بر آن اثرات افزایش در سرعت ورودی و ضریب انتقال گرمای حجمی ناحیه ی احتراقی درحالی که از پروفیل تغییر تخلخل متغیر استفاده شده است، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش سرعت ورودی دمای بیشینه گاز کاهش پیدا می کند و به تبع آن میزان انتشار NOx نیز کاهش می یابد و همچنین با کاهش ضریب انتقال گرمای حجمی دمای بیشینه کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: محیط متخلخل، تخلخل متغیر، احتراق متقارن محور، مکانیزم های شیمیایی، انتقال حرارت، حجم محدود
  • علیرضا مرادخانی، حمیدرضا بهاروندی، مهدی تاجداری، حافظ احمدی صفحه 47
    آلومینا (Al2O3) با داشتن خواص عالی مانند سختی بالا، دارای معایبی مانند چقرمگی شکست کم می باشد و با محدوده گسترده ای از انواع افزودنی ها همچون نانوذرات کاربید سیلیسیم (SiC)، برای بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی به زمینه آلومینا اضافه می شود. در مقاله حاضر مقادیر مختلف نانوذرات کاربید سیلیسیم شامل 5/2، 5، 5/7، 10 و 15% حجمی با پودر آلومینا حاوی 05/0% وزنی نانواکسید منیزیم مخلوط گردید. ترکیب پودرها در آسیاب پرانرژی و در محیط ایزوپروپانول حاوی گلوله های کاربید تنگستن (WC) انجام شد. ترکیب حاصل خشک شده و با استفاده از پرس سرد شکل دهی گردید. قطعات خام حاصل با پرس گرم در قالب گرافیتی و اتمسفر آرگون و در دماهای 1600، 1650، 1700 و 1750 درجه سلسیوس و در فشار معین تحت زینتر قرار گرفتند. اثر ترکیب افزودنی ها به مواد اولیه و دمای زینتر بر خواص فیزیکی و مکانیکی آنها اثر بخش بوده و نتایج حاصل بهبود خواص مکانیکی را با افزایش مقادیر مختلف پودر نانوکاربید سیلیسیم نشان داد.
    کلیدواژگان: سرامیک، نانو کامپوزیت، پرس گرم، آلومینا، کاربید سیلیسیم، خواص مکانیکی
  • مونا میرزابابایی، ناصر احسانی، بهروز شاه بهرامی صفحه 59
    درصدهای حجمی مختلفی از کاربید وانادیوم (صفر تا 20% حجمی) به کامپوزیت های کاربید تانتالوم- نانو گرافیت در روش زینتر بدون فشار و در دماهای C ̊2200 و C ̊2300 افزوده شد. خواص فیزیکی و مکانیکی نظیر چگالی، مدول الاستیسیته، سختی و نیز ریزساختار آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل، افزایش قابل توجهی در چگالی، مدول الاستیسیته و سختی نشان داد، به طوریکه چگالی نسبی از مقدار 79% برای نمونه حاوی 10% حجمی کاربید وانادیوم به %6/95 در نمونه حاوی 20% حجمی کاربید وانادیوم در دمای C ̊2300 افزایش یافت. سختی GPa 22/23 برای نمونه حاوی 20% حجمی کاربید وانادیوم در دمای C ̊2200 حاصل گردید. نتایج الگوی پراش اشعه ایکس (XRD) تشکیل محلول جامد بین کاربید تانتالوم و کاربید وانادیوم را نشان داد.
    کلیدواژگان: کاربید تانتالوم، کاربید وانادیوم، زینتر بدون فشار، محلول جامد
  • حسین نوید، نسار محمدی بانه صفحه 67
    مدل های عددی از قبیل اجزا محدود می توانند به خوبی برای شبیه سازی فرایند خاک-ورزی و حرکت تیغه در خاک به کار روند. در این تحقیق یک مدل اجزای محدود غیر خطی سه بعدی برای آنالیز حرکت ابزار خاک ورزی عریض در خاک توسعه داده شده است. خاک با فرض همگن بودن و بر اساس مدل دراکر- پراگر مدل سازی شد و برای مدل سازی سطح تماس خاک و ابزار از المان های تماسی استفاده شد. با استفاده از این مدل، نیرو-های عمودی و افقی مورد نیاز برای حرکت تیغه در خاک پیش بینی شده و سطوح شکست در نتیجه عملیات خاک ورزی، توزیع تنش های الاستیک و پلاستیک در خاک و بردارهای جابه-جایی خاک به دست آمدند. نتایج به دست آمده از این مدل با نتایج به دست آمده توسط سایر محققان مقایسه شد و نشان داد این روش می تواند به خوبی برای پیش بینی عملیات خاک ورزی به کار رود.
    کلیدواژگان: اجزای محدود غیرخطی سه بعدی، ابزار خاک ورزی عریض، مدل های عددی، توزیع تنش و نیروی کشش
|
  • A.B. Khoshnevis, M. Pedram Page 1
    The effect of installation of turbulence promoter wire on the wake flow characteristics such as average velocity and turbulence intensity about an airfoil is investigated experimentally at a Reynolds number of 3780. The wire is installed at the maximum thickness of NACA0012 airfoil and its diameter is changed to obtain different turbulente flows. This study shows that the width and minimum of velocity profile in the wake is increased by increasing the wire diameter. Also by increasing x/c and the wire diameter, the half width at half depth (b1/2) is increased. The velocity outside of wake region is approximately equal for all cases. This investigation also shows that the drag coefficient is increased by increasing the wire diameter.
    Keywords: Hot Wire, Wake, NACA 0012 Airfoil, Turbulence Promoter
  • M. Pasandidehfard, M. Nouroozi Page 11
    The main subject of this article is the simulation of the cavitation including partial and super cavitation over the axisymmetric bodies using a boundary element method (BEM) based on potential by re-entrant jet model in closure zone of cavity. Re-entrant jet model is one of the closure models of cavity which is in agreement with physics of unsteady cavitating flows. To simulate the cavitation region, cavity and body surfaces are modeled with plane panels. Then, by applying the integral expression of Green theory, cavitation can be modeled by distributing the source rings on cavity surfaces and dipole rings on cavity/body surfaces. The length of the cavity and re-entrant jet are assumed to be fixed as initial predictions. The cavitation number and shape of cavity are the main results of this simulation. Furthermore, the pressure coefficient in partial cavitation and drag coefficient in super cavitation are predicted. The comparison between these results with experimental and analytical ones show that simulation of partial cavitation using BEM with re-entrant jet model modified the overshoot -that exists in results of BEM simulation without using re-entrant jet model- at the end of the cavity pressure coefficient. The implemented BEM method with re-entrant jet in super cavitation led to very good results in prediction of cavity shape and drag coefficient. The main advantage of this method is shortening the time of the desirable convergence.
    Keywords: Super Cavitation, Partial Cavitation, Boundary Element, Re, Entrant Jet, Axisymmetric
  • M. Rezaee, V. A. Maleki Page 23
    In this research, a new continuous model for vibration analysis of a simply support cracked Euler Bernouli beam is proposed. The effect of the crack on the stress, strain and displacement field is modeled as a continuous disturbance function. The equation of motion and the corresponding boundary conditions for bending vibration of a cracked beam with an open edge crack, are derived by using Hu-Washizu variational principle. By employing the Galerkin method, the natural frequencies and mode shapes are obtained, and the influence of the crack parameters (crack depth and location) on the vibration behavior of the cracked beam is studied. The results have been validated by the experimental and theoretical dada reported in the literature. There is a good agreement between the results obtained through the proposed method and those obtained from the reported experimental data.
    Keywords: Vibration Analysis, Cracked Beam, Continous Model, Hu, Washizu Principle
  • I. Mohammadi, S. Hossainpour Page 37
    In this paper a two-dimensional axisymmetric numerical model with variable porosity for premixed methane/air combustion in porous media has been developed. For this purpose، multi step mechanisms such as GRI 1. 2، GRI. 2. 11، GRI. 3. 0، Skeletal and a mechanism with 17 species and 58 chemical reactions has been used and the effects of the mechanisms on the temperature profile، mass fraction of species and emission of pollutants have been investigated. This model solves the continuity، Navier Stokes، the gas and solid energy and the chemical species transport equations by using the finite volume method. The pressure and velocity have been coupled with the SIMPLE algorithm. The results showed that the combustion mechanisms have the same accuracy in predicting of temperature profile and mass fraction of species in order to the GRI. 1. 2، GRI. 2. 11، GRI. 3. 0 mechanisms are the same accuracy and also the skeletal and 17 species mechanisms are the same in predicting of temperature profile and mass fraction of species. Also the effects of increasing the inlet velocity and the volumetric heat transfer coefficient at combustion zone with variation porosity are investigated. The results showed that by increasing in inlet velocity، the peak temperature and the amount of NOx emission will be decreased and also by decreasing in volumetric heat transfer، the peak temperature will be decreased.
    Keywords: Porous Media, Porosity Variation, Axisymmetric Combustion, Chemical Kinetic, Heat Transfer, Finite Volume
  • A. R. Moradkhani H. R. Baharvandi, M. Tajdari, H. Ahmadi Page 47
    Alumina (Al2O3) with having excellent properties such as high hardness has disadvantages such as low fracture toughness and various types of additives such as nanoscale silicon carbide (SiC) powder can added to Al2O3 to improve physical and mechanical properties In this study، silicon carbide nanoparticles containing 2 5، 5، 7 5، 10 and 15 volumetric were added to Al2O3 powder containing 0 05 weight magnesium oxide (MgO) nanoparticles. The combined powder was ball milled in isopropanol using high purity tungsten carbide (WC) balls in a planetary ball mill The milled mixtures were dried and compacted by the cold press Sintering of the powder compacts was carried out the graphite furnace in argon atmosphere and employ hot press method at 1600، 1650، 1700 and 1750°C temperatures and constant pressure. The effect of raw materials composition and temperature of synthesis to the physical and mechanical properties and the results indicate significant increases in mechanical properties with addition nanoscale SiC powder.
    Keywords: Ceramic, Nanocomposite, Hot Press, Alumina, Silicon Carbide, Mechanical Properties
  • M. Mirzababaei, N. Ehsani, B. Shahbahrami Page 59
    Various volume fractions of vanadium carbide (VC) (5-20 vol%) was added to TaC- nano Gr composites produced by the pressure-less sintering at the sintering temperatures 2200 °C and 2300 °C. Physical and mechanical properties of the samples such as density, modulus elasticity, hardness and microstructure were studied. The results indicated increasing remarkable of the density, modulus elasticity and hardness. The density increased from 79 to 95.6% for the samples consisting 10 vol% and 20 vol%, respectively at the sintering temperature 2300 °C. Also, the hardness 23.22 GPa was obtained for the composition consisting 20 vol%, sintered at temperature 2200 °C. X-ray diffraction pattern analysis confirmed the formation solid solution between of TaC and VC.
    Keywords: Tantalum Carbide, Vanadium Carbide, Pressure, Less Sintering, Solid Solution
  • H. Navid, N. Mohammadi Baneh Page 67
    Numerical model such as finite element analysis can be used for simulation of tillage process and movement of blade in soil. In this paper a non-linear 3-D finite element model for analyzing of wide tillage tool moving in soil was developed. It is assumed that soil is completely homogenous and modeled based on drucker-pragers elastic perfectly plastic model. Contact element was used for modeling of contact surface between soil and tool. By this model، horizontal and vertical forces needed for blade moving in soil were predicted and failure surfaces made by tillage operation، distribution of elastic and plastic stress in soil and displacement vectors of soil obtained. This model was compared with other models and showed a good agreement. Results showed that this method can be used for prediction of tillage operation.
    Keywords: 3D Nonlinear Finite Element Method, Wide Tillage Tools, Numerical Models, Draft, Stress