فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و سوم شماره 1 (پیاپی 65، بهار و تابستان 1392)

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و سوم شماره 1 (پیاپی 65، بهار و تابستان 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/10/18
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدعلی بدری*، داوود میرزایی صفحات 1-9
    یکی از قسمت های مهم در زیردریایی ها که وظیفه تغییر عمق آنرا به عهده دارد مخازن اصلی هستند. زیردریایی ها را معمولا دو جداره ساخته و این مخازن در بین دو جدار قرار می گیرند تا با دمیدن هوای پر فشار در آن ها، حرکت عمقی زیردریایی تنظیم شود. برای شبیه سازی دقیق از محیط و زیردریایی، مدل دینامیکی دقیق و کاملی از زیردریایی مورد نیاز می باشد. برای این منظور، لازمست تغییرات وزن و شناوری با توجه به فرآیند دمش هوا درآن ها به دست آید. شرایط نامعین محیط اقیانوس نیاز به محیطی برای شبیه سازی و انجام تست های مختلف را گریز ناپذیر نموده است. بنابراین در این پژوهش مدل سازی عددی تغییرات نیروهای وزن و شناوری و مراکز تاثیر آنها بر اثر دمش هوای فشرده در مخازن اصلی در عمق های مختلف و نیز بررسی نحوه تغییرات عوامل دینامیکی برای یک زیردریایی نمونه مورد توجه قرار گرفته و نتایج عددی با داده های تجربی مقایسه و اعتبار سنجی شده است. نتایج نشان داده است که عواملی نظیر موقعیت مخازن، زاویه حول محور عرضی و عمقی زیردریایی بر فرآیند دمش هوا در مخازن تاثیر مستقیم داشته و همچنین در مانور صعود، زیردریایی دچار ناپایداری رول خواهد شد که با افزایش سرعت زیردریایی این ناپایداری کمتر خواهد شد.
    کلیدواژگان: مدل سازی عددی، زیردریایی، مخازن اصلی، نیروهای شناوری و وزن، دمیدن هوا
  • علی حیدری*، محمود پسندیده فرد، مجید ملک جعفریان صفحات 11-24
    در این مقاله هدف بررسی اثر همزمان و متقابل اتلافات عددیو تسخیر گردابه در نواحی نزدیک و دور از سطح جسم در حالت پایا و ناپایا می باشد. از یک طرف در روش های مختلف عددی به دلیل خطاهای عددی ناشی از نحوه ی بسط معادلات و نیز قطع کردن آنها، وجود عبارت های اتلافی مصنوعی یا خاصیت پخشی معادلات تفاضلی گریز ناپذیر است. از طرف دیگر تسخیر گردابه یک جمله چشمه به معادلات اویلر به عنوان یک نیروی جسمی وارد کرده که این نیز مقداری لزجت مصنوعی به معادلات اضافه و یا از آن کم می کند. اما تاثیر آنها بر لزجت عددی متفاوت است و لذا بررسی عمیق اثر آنها بر یکدیگر و نهایتا بر دقت نتایج و نیز سرعت و همگرایی حل لازم به نظر می رسد. این روش ها برای جریان تراکم پذیر، دوبعدی پایا و ناپایا حول ایرفویل ثابت و پیچشیNACA0012 در زوایای حمله مختلف پیاده شده است. اثر این عوامل بر نتایج حاصله هم در نواحی بدون جدایش و هم در نواحی جدا شده ی وسیع از سطح مورد تحلیل قرار می گیرد. هدف کلی این است که آیا می توان تنها با حل معادلات اویلر و کاربرد تسخیر گردابه و اتلافات عددی مناسب برای شبکه نسبتا درشت، نتایج قابل قبولی در مقایسه با استفاده از معادلات ناویر- استوکس و مدلهای آشفتگی برای شبکه بسیار ریز به دست آورد. نتایج نشان می دهد که تحت شرایطی با کمی سعی و خطا می توان با حل معادله اویلر و اعمال تسخیر گردابه در زمان بسیار کم نتایج اولیه ی قابل قبولی گرفت.
    کلیدواژگان: تسخیر گردابه، اتلافات عددی، لزجت مصنوعی، جدایش لایه مرزی
  • علی گل نژاد، عبدالامیر بک خوشنویس*، محمد رضایی مقدم صفحات 25-32
    در این مقاله بهینه سازی مقید تابع هدف کمپرسور محوری با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از روش وزنی و اثر تغییر ترکیب های متفاوت ضرایب وزنی تابع هدف، بهینه سازی کمپرسور محوری مورد بررسی شده است. تابع هدف شامل ترکیب خطی بازده آیزنتروپیک و ضریب افزایش فشار استاتیک با درنظر گرفتن سه متغیر قطر متوسط طبقه ی کمپرسور، زاویه هوا در ورود به روتور و ضریب جریان می باشد. در هر گام مسئله ی بهینه سازی، تابع هدف بوسیله ی ضرایب وزنی تشکیل شده و توسط الگوریتم ژنتیک حل می شود. با تغییر ضرایب تابع هدف جدید ساخته می شود و مسئله ی بهینه سازی جدید تشکیل می شود. کاهش تابع هدف در نسبت های مختلف ضرایب وزنی نشان دهنده بهینه شدن مساله با توجه به سه قید بررسی شده در هر تکرار می باشد که صحت محاسبات را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: روش وزنی، بازده آیزنتروپیک، کمپرسور محوری، الگوریتم ژنتیک
  • حد محمدزاده، مازیار آزادبه، امیرعطا آزادبه، عباس صباحی نمین* صفحات 33-41
    در این پژوهش از روش رویه پاسخ، جهت بررسی تاثیر پارامترهای موثر نظیر دما و زمان بر تف جوشی پودر آلیاژی برنجی با ترکیب Cu-28%Zn، استفاده شد. به منظور گسترش مدل، چگالی تف جوشی و ابعاد نمونه ها اندازه گیری و پارامتر چگالش، درصد تخلخل و میزان انقباض حجمی برای بدست آوردن روابط ریاضی بین متغیرهای تف جوشی محاسبه شدند. برای ارزیابی روابط ریاضی از آنالیز واریانس در سطح اطمینان 95% استفاده شد. بطورکلی نتایج حاصل از آزمایشات تائید کننده صحت مدل های ریاضی ارائه شده و امکان بکارگیری این مدل ها برای پیش بینی چگالش حین تف جوشی فاز مایع سوپرسالیدوس آلیاژ برنجی با ترکیب Cu-28Zn می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ برنجی Cu، 28Zn، تف جوشی فاز مایع سوپرسالیدوس، روش رویه پاسخ
  • سعید وحیدی فر*، محسن کهرم صفحات 43-52
    در این نوشتار کاهش نیروی پسای وارد بر یک صفحه تخت از طریق قرار دادن یک مانع در مجاورت صفحه، مورد مطالعه عددی و تجربی قرار گرفته است. بررسی عددی نشان می دهد که با قرارگیری مانع در کنار صفحه فرایند گذار جریان در لایه مرزی تغییر کرده و تحت تاثیرگردابه های صادر شده از مانع به کاهش ضریب اصطکاک می انجامد. در این پژوهش نیروی پسای متوسط وارد بر صفحه تخت در سه حالت بدون مانع، با مانع مربعی و با گونیا اندازه گیری و با نتایج عددی مقایسه شده اند. از یک تونل باد و صفحه تخت به عنوان بستر اصلی آزمون و یک سلول بار[1] با دقتdyne 1 برای اندازه گیری نیرو استفاده گردیده است. نتایج نشان می دهد با تغییر فاصله مانع از صفحه، تا فاصله خاصی که مانع از صفحه قرار داده می شود، ضریب پسای متوسط کاهش و از آن نقطه به بعد رو به افزایش می گذارد تا اینکه اثر مانع از بین می رود. برای مانع مربعی حداقل ضریب پسا در 5/2 میلیمتری صفحه مشاهده شده و نتایج عددی به طور کامل با نتایج آزمایشگاهی تونل باد مقایسه و گزارش شده اند.
    کلیدواژگان: تحریک لایه مرزی، ضریب پسا، مانع مربعی، بهینه سازی انرژی
  • عبدالله رضوانی آلیله*، رسام دهنوی، فرزانه بهنام گرمی صفحات 55-60
    در این تحقیق از روش عددی حجم محدود برای مطالعه دوبعدی همرفت آزاد و تراکم ناپذیر جریان داخل محفظه ای با سطح مقطع مربعی شکل پر شده با نانو سیال آب، تحت دیواره گرم متفاوت استفاده شده است. به عنوان شرایط مرزی، محفظه شامل دو دیواره افقی آدیاباتیک و دیواره های عمودی هم دما می باشد. معادلات ناویر– استوکس و انرژی به صورت عددی حل شده اند. مساله برای تعیین نرخ انتقال گرما در اثر تغییر پارامترهای مانند نانوذرات غیر یکنواخت، اندازه قطر متوسط نانوذرات، کسر حجمی نانوذرات، در اعداد گراشف، و پرانتل برای هندسه های مختلف حل شده است. در این مقاله جهت گسسته کردن معادلات حاکم بر جریان از روش حجم محدود استفاده شده است به گونه ای که معادلات حاصل جبری صریح بوده و به صورت شبه زمانی ظاهر می شوند که با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهار و با الگوی پیشرو زمانی حل شده است. همچنین به جای استفاده از الگوریتم های متداول، SIMPLE، SIMPLEM، SIMPLEC با استفاده از روش تراکم پذیری مصنوعی، معادله پیوستگی به معادلات ممنتوم کوپل شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از نانو سیال باعث افزایش نرخ انتقال گرما و عدد ناسلت می شود. علاوه براین با کاهش میانگین قطر نانو ذرات، عدد ناسلت افزایش می یابد. با افزایش، کسر حجمی نانو سیال و عدد ناسلت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: ضریب تراکم پذیری مصنوعی، روش حجم محدود، عدد ناسلت، عدد گراشف، نانو ذرات
  • علی ملکی*، میثم رضوانی، محمد مرادی صفحات 61-66
    در این پژوهش تاثیر رزوناتورهای خودروهای سوزوکی ویتارا، تندر 90، پژو 206 معمولی و پژو 206 صندوق دار به منظور کاهش تراز صدای خودرو بررسی شد. آزمایش ها به صورت آزمایش فاکتوریل 4×5×10 در قالب طرح کامل تصادفی انجام شد که نوع رزوناتور در چهار سطح، دامنه صوت در پنج سطح (05/0، 15/0، 25/0، 35/0 و 45/0) و فرکانس تحریک در 10 سطح (32، 64، 128، 256، 512، 1024، 2048، 4096، 8192 و 16348 هرتز) فاکتورهای این آزمایش بودند. نتایج بدست آمده بیانگرتاثیرمعنی دار فاکتورهای نوع رزوناتورو فرکانس تحریک بود به نحوی که رزوناتور خودرو سوزوکی ویتارا و تندر 90 به ترتیب بیشترین و کمترین تاثیر را در کاهش تراز صدای خودرو داشتند. همچنین بیشترین میزان کاهش تراز صدا برای رزوناتورهای مختلف به طور متوسط در فرکانس 8192 هرتز بوجود آمد.
    کلیدواژگان: آکوستیک، رزوناتور، آلودگی صوتی، خودرو، پژو 206، سوزوکی ویتارا، تندر 90
|
  • M. A. Badri, D. Mirzaii Pages 1-9
    One of the important compartments in a submarine due to change of the depth is main ballast tanks (MBT). Submarines are usually designed in order to blow compressed air into main ballast tanks. In order to provide an exact model, it is required to determine the relation between weight and buoyancy with blowing air process. In the oceans with non-deterministic conditions, it is required to simulate and test these conditions in a virtual space by the aid of an exact and complete dynamic model. In this paper, a numerical modeling for air blowing into MBTs for a typical submarine is considered and verified with experimental results. The results were shown direct effects of tanks situation, submarine angle about pitch and yaw on air blowing into MBTs. Meanwhile, in case of rising, the submarine made rolling instability being smaller by increasing velocity.
    Keywords: Numerical modeling, Submarine, Main ballast tanks, Buoyancy, weight, Air blowing
  • A. Heydari, M. Pasandideh, Fard, M. Malek, Jafarian Pages 11-24
    The purpose of this article is investigating the simultaneous and mutual effect of numerical dissipations and vorticity confinement in the regions near and far from the surface. From one hand because of the numerical dissipations due to differencing method and truncation errors, the existence of artificial dissipation or diffusion property is inevitable. On the other hand vorticity confinement acts as a body force source term to the Euler equations, which this also add or subtract the amount of numerical viscosity. However, the effects of these properties are different and thus deeply consideration of these effects on each other and finally on the predictions and the speed of convergence seems to be necessary. The problem is set up for the compressible, two dimensional and steady and unsteady flow around the fixed and pitching NACA0012 airfoil at different angles of attack. From this point of view the attached and highly separated regions of the boundary layer are investigated. The overall goal is that, is it possible to achieve acceptable predictions using only Euler equations with vorticity confinement and suitable artificial dissipations with coarse grid meshes in comparison with Navier Stokes equations with turbulence models and very fine grids? The numerical predictions show that under these conditions with several try and errors satisfactory primary results could be obtained in much less running time.
    Keywords: Vorticity confinement, Numerical diffusion, Artificial viscosity, Boundary layer separation
  • A. Golnejad, A. B. Khoshnevis, M. Rezaeimoghaddam Pages 25-32
    In this study optimization of objective function of axial compressor by using Genetic Algorithm with weighted method has been investigated. The effects of variations in combination of different weighted coefficients of objective function on optimization have been carried out. The objective function contains linear isentropic efficiency and static pressure rise coefficient by considering mean stage diameter, angle of inlet air at rotor and flow coefficient. In each steps of optimization the fitness function is created by weighted coefficients and the new objective function is produced and the new optimization problem has been established. The effect of variations in weighted coefficients on objective function was studied. Results showed that the objective function has been reduced in each step which explains the optimization has been achieved.
    Keywords: Objective function, Genetic Algorithm, Axial compressor, Static pressure rise coefficient, Isentropic efficiency
  • A. Mohammadzadeh, M. Azadbeh, A. A. Azadbeh, A. Sabahinamin Pages 33-41
    This paper studies the effect of sintering variables such as sintering temperature and time on densification and shape distortion of Cu-28Zn prealloyed powder using response surface methodology. Sintered density and dimensional change was measured to calculate densification parameter, porosity percentage, and volumetric shrinkage and develop mathematical models, consequently. Adequacy of models was evaluated by analysis of variance, which corresponding to a 95% confidence interval. Obtained mathematical models are useful not only for high accuracy predicting of densification and shape distortion but also for selecting optimum sintering variables to achieve the desired properties.
    Keywords: Cu, 28Zn Brass Alloy, SuperSolidus Liquid Phase Sintering (SSLPS), Response SurfaceMethodology (RSM)
  • S. Vahidifar, M. Kahrom Pages 43-52
    Numerical and experimental evaluation of total drag of a quad cylinder in the vicinity of a flat plate is investigated. A quad of rectangular shape and later a quad with optimal drag are placed near and the inside of a turbulent boundary layer of a flat plate. The drag on the flat plate and the quad are measured separately and compared to the case when they are in similar flow field lonely. The experiment is performed by employing a low speed wind tunnel. The measuring device was a one Dyne accurate load cell. Conclusion is reaveled that when the obstacle closes to the flat plate, the total drag is reduced to a minimum and then increases again at very close to the plate. For the case of square cylinder the minimum distance is about 2.5 millimeter. The same conclusion is arrived to by reforming a numerical evaluation of the same flow fields and results are reported.
    Keywords: Enhancement of boundary layer, Darg coefficient, Obstacle Rod, Optimization of energy
  • A. Rezvani Alile, R. Dehnavi, F. Behnam Germi Pages 55-60
    This paper presents an explicit finite-volume model which has been developed to study two dimensional incompressible natural convection in a square enclosure filled with Al2O3 Water nanofluid that operates under differentially heated walls. As boundary conditions of cavity, two opposite left and right walls were kept at constant but different temperatures. Also two opposite bottom and top walls were thermally insulated. The Navier-Stokes and energy equations are solved, numerically. Heat transfer and fluid flow are examined for parameters of non-uniform nanoparticle size, mean nanoparticle diameter, nanoparticle volume fraction, Grashof number, Prandtl number and different geometries of enclosure. At this work, for solving of the governing equations an explicit finite-volume procedure and a time-marching method are utilized, and the forth order rungkuta is used for discretizating time expressions. Also instead of the conventional algorithms of SIMPLE, SIMPLEM and SIMPLEC, an artificial compressibility technique is applied for coupling the continuity to the momentum equations. Results indicate that using nanofluid causes an increase in the heat transfer and the Nusselt number. Furthermore; by decreasing the mean diameters of nanoparticles, Nusselt number increases. By increasing R nano particle volume fraction, Nusselt number increases.
    Keywords: Artificial compressibility, Finite volume method, Nusselt number, Grashof number, Nanoparticle
  • A. Maleki, M. Rezvani, M. Moradi Pages 61-66
    In this research the effect of Suzuki Vitara, L90, 206T3 and 206SD Peugeot resonators were investigated to verify vehicle sound level. Experiments were done in form of 4510 factorial by complete randomize design. Type of resonators in four levels, sound amplitude in five levels (0.05, 0.15, 0.25, 0.35 and 0.45) and excited frequency in ten levels (32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192 and 16384 Hz) were the factors of these experiments. Results showed that type of resonators and excited frequency had significant effects on vehicle of sound levels. Suzuki Vitara and L90 had maximum and minimum effect on decrement of vehicle sound levels, respectively.
    Keywords: Acoustic, Resonator, Noise Pollution, Vehicle, 206 Peugeot, Suzuki Vitara, L90