فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و چهارم شماره 1 (پیاپی 67، بهار و تابستان1393)

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و چهارم شماره 1 (پیاپی 67، بهار و تابستان1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/12
  • تعداد عناوین: 8
|
  • زهرا ابوالقاسمی*، مرتضی تمیزی فر، کاوه ارزانی، علی نعمتی، ارسیا خانفکر صفحات 1-6
    در این مقاله پس از فرمول بندی و ساخت لایه های ضخیم YSZ8 و YSZ8-Ni5/1 توسط روش چاپ سیلک روی زیرپایه آلومینایی، مقدار بندگپ در اثر افزودن اکسید نیکل با نمونه بدون دوپنت و همچنین حساسیت این حسگرها نسبت به بخار اتانول مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. از اهداف این پژوهش بررسی و مقایسه مقدار بندگپ، انرژی فعالسازی، تغییرات حساسیت، زمان پاسخ و بازیابی می باشد. نتایج نشان می دهد که نمونه بدون دوپنت نسبت به Ni-YSZ مقدار کم تر بندگپ و حساسیت بهتری را نشان می دهد، همچنین دمای کار کم تر و حساسیت در دمای کم تر از دیگر مزایای آن است.
    کلیدواژگان: YSZ، اکسید نیکل، حسگر، بخار اتانول
  • فرهاد حاجی ابوطالبی* صفحات 7-15
    مکانیک آسیب پیوسته، ابزار جدیدی در مهندسی مکانیک است. این ابزار جدید به عنوان متمم تئوری پلاستیسیته و مکانیک شکست شناخته می شود. نرم افزار تجاری ABAQUS برای مواد نرم، ترد و مرکب دارای مدل های آسیب مختلفی است. در این تحقیق ابتدا، مدل های آسیب نرم موجود در نرم افزار ABAQUS/Explicitمعرفی می شوند. سپس با انجام شبیه سازی های عددی، نتایج پیش بینی معیارهای آسیب فوق در تعدادی از مسائل آزمون و هم چنین فرآیندهای شکل دهی ورق مانند هیدروفرمینگ لوله و کشش عمیق هیدرودینامیکی حاصل می گردد. در ادامه، نتایج شبیه سازی های عددی با نتایج عملی مقایسه شده و مدل های مناسب برای پیش بینی رشد آسیب در فرآیندهای شکل دهی ورق مشخص می گردند. مقایسه نتایج آشکار می کند که معیار آسیب نرم هوپیوترا مدلی مناسب برای پیش بینی رشد آسیب نرم در فرآیندهای شکل دهی ورق می باشد.
    کلیدواژگان: مدل های آسیب نرم، فرآیندهای شکل دهی ورق، مدل آسیب نرم هوپیوترا، نرم افزارABAQUS
  • اسماعیل لکزیان*، سیما شعبانی، احمد مسجدی، فهیمه سلمانی صفحات 17-28
    جریانهای چگالشی درون نازل ها و پره های ثابت توربین بخار همواره موضوع بسیاری از پژوهش ها بوده است. تاکنون در مطالعات جریان چگالشی اغلب از لغزش بین دو فاز (بخار و مایع) چشم پوشی شده است، ولی در تحقیق حاضر معادلات حاکم با در نظر گرفتن اثرات لغزش بین فازها و اضافه کردن معادله اندازه حرکت قطره بیان می شوند. معادلات مذکور با استفاده از روش اولری- لاگرانژی و طرح رانگ کوتای مرتبه چهارم حل و نتایج حالتهای لغزشی و عدم لغزش با داده های تجربی مقایسه شده اند. بنابراین نوآوری این پژوهش اضافه کردن معادله مومنتم قطره به معادلات حاکم و شبیه سازی لغزش بین فازها در جریان فراصوت چگالشی برای اولین بار بصورت تحلیلی می باشد که در سه نازل همگرا- واگرا بصورت یک بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. در هر سه نازل بادر نظر گرفتن لغزش، شعاع قطرات نسبت به حالت بدون لغزش افزایش یافته و به مقادیر تجربی نزدیک تر شده است. همچنین کسر رطوبت نسبت به حالت بدون لغزش کاهش یافته است.
    کلیدواژگان: جریان های چگالشی، لغزش، نازل همگرا، واگرا، شعاع قطرات، کسر رطوبت
  • اسماعیل نامور بهرغانی، ابراهیم حاجی دولو *، یونس شکاری، محسن خضریان صفحات 29-38
    جریان های دوفازی در صنایع نفت و گاز و نیروگاه های هسته ای از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. در تحقیق حاضر از مدل شار رانشی برای مدل سازی ریاضی جریان های دوفازی استفاده شده و تحلیل هذلولوی آن نیز انجام شده است. برای حل عددی معادلات هذلولوی مدل شار رانشی، از روش پایستار در امتداد مسیر مرکزی اولیه PRImitive CEntered) PRICE-C) استفاده شده است. به دلیل اینکه در این روش برای حل سیستم معادلات نیاز به محاسبه تمام ساختار مشخصه سیستم نیست، سرعت حل بالا می باشد. مسائل لوله ضربه، موج انبساطی و انبساط گذر صوتی با استفاده از این روش حل شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده این است که روش PRICE-C توانایی بالایی در تسخیر ناپیوستگی های میدان جریان دارد و به خوبی می تواند رفتار جریان را پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: جریان دوفازی، مدل شار رانشی، روش پایستار در امتداد مسیر PRICE، C
  • پژمان نیک اندیش*، سعید مینایی، برات قبادیان، محمد جواد شیخ داودی صفحات 39-49
    در این مقاله، تعیین ضریب تخلیه و ضرایب خطی سازی شده ی جریانبرای سوپاپ کنترل جهت هیدرولیکی، شامل اسپول با هم پوشانی صفر و منفی در دستور کار قرار دارد. ضریب تخلیه ی تنگنای ایجاد شده توسط اسپول در شرایط آشفته ی جریان در حدود 0/6229 و شیب بخش خطی منحنی، برابر 0/222 تعیین گردید. ارزیابی نتایج نشان می دهد که دامنه ی تغییرات ضریب فشار- جریان سوپاپ های با هم پوشانی صفر نسبت به سوپاپ های با هم پوشانی منفی کم تر است. از طرفی، سوپاپ های با هم پوشانی صفر، تغییرات بیش تری را در بهره ی جریان نسبت به سوپاپ های با هم پوشانی منفی ایجاد می کنند.
    کلیدواژگان: هیدرولیک، ضریب تخلیه، اسپول، هم پوشانی، بهره ی جریان، ضریب فشار جریان
  • علیرضا تهور*، محمد مهدی پورجم، شاهین حیدری صفحات 53-58
    در این تحقیق تحلیل تجربی و عددی بر روی مشخصات جریان آشفته ناشی از تماس جت با صفحه صاف انجام شده است. هدف از این تحقیق بررسی رفتار جت برشی است. در مدل عددی از روش حجم محدود و مدل آشفتگی k-ε realizable استفاده می شود. توزیع فشار و تنش برشی بر روی صفحه صاف برای فواصل مختلف میان صفحه و نازل مشخص شده است. مقایسه میان نتایج عددی و اندازه گیری های تجربی نشان می دهد که نتایج عددی از صحت کامل برخوردار بوده و در صورتی که فاصله افقی میان دهانه نازل و صفحه مسطح 7/48 برابر طول مشخصه جت باشد، تنش برشی برروی صفحه مسطح حداکثر مقدار خود را خواهد داشت. بنابراین در این حالت جت بیشترین کارایی خود در عمل برش را خواهد داشت.
    کلیدواژگان: جت تماسی، جت مستطیلی، جت آشفته، توزیع تنش برشی، صفحه مسطح
  • مهدی جهانگیری*، مجتبی دهقان منشادی، مهرداد بزاز زاده صفحات 59-65
    از آنجا که جهت انجام آزمایش در تونل های باد فرا صوت بایستی به مرحله اجرای تونل باد برسیم و رسیدن به مرحله اجرای تونل مستلزم گذر از مرحله راه اندازی تونل می باشد لذا تحلیل و بررسی جریان تونل در مرحله راه اندازی ضروری است. در مرحله راه اندازی که در یک بازه زمانی بسیار کوتاه و به صورت ناپایا و گذرا می باشد، امواج ضربه ای قدرتمندی ایجاد می گردد که بایستی به سرعت از مقطع آزمون عبور نمایند و توسط گلوگاه دوم متعلق به دیفیوزر فرا صوت، بلعیده شوند. در غیر این صورت، امواج ضربه ای عمودی تولید شده در مقطع آزمون باقی مانده و علاوه بر ایجاد افت فشار شدید، مانع از برقراری جریان در تونل باد می گردند. چنین رویدادی عملا تونل را به یک تونل باد غیر قابل استفاده مبدل می سازد. در این مقاله فرایند راه اندازی در یک تونل باد فرا صوت دمشی (Blow-down)، با ماخ هدف 2/8 که هندسه نازل آن با استفاده از روش مشخصه ها طراحی شده است، بصورت ناپایا و گذرا مورد تحلیل قرار گرفته است. کانتورهای عدد ماخ و نمودارهای آن جهت بررسی انتشار امواج ضربه ای و دستیابی به ماخ هدف ترسیم شد. نمودار y+ جهت صحت سنجی مدلسازی آشفتگی جریان که با استفاده از روش اسپالارت-آلماراس انجام شده بود، استفاده شد. نتایج بدست آمده، صحت مدلسازی مرحله راه اندازی تونل باد را تایید نمود.
    کلیدواژگان: تونل باد فراصوت، امواج ضربه ای، مرحله راه اندازی، آنالیز ناپایا
  • سید اسماعیل رضوی، فراز افشاری* صفحات 67-72
    در این پژوهش معادلات ناویر-استوکس برای تحلیل حرکت شتابدار کره صلب داخل سیال تراکم ناپذیر به کار رفته اند. ایده حرکت شتاب لحظه ای کره برای اولین بار مطرح شده است. تکانش در یک لحظه کوچک به وجود آمده و سرعت قبل و بعد از تکانش ثابت در نظر گرفته می شود. جریان آرام و ناپایا در رینولدزهای مختلف حل شده است. در یک لحظه عدد رینولدز از یک مقدار ثابت تغییر پیدا کرده و موجب تغییرات اساسی پسا می شود. برای حل سایر حرکتهای شتابدار (مانند حرکت نوسانی) نوع مدل دیگر (مانند زیردریایی های کره مانند) این روش قابل اعمال می باشد.
    کلیدواژگان: شتاب لحظه ای، تطبیق شبکه، معادلات ناویر، استوکس، جریان آرام، جرم افزوده، ضریب پسا، جریان ناپایا، جریان متقارن محوری
|
  • Z. Abolghasemi*, M. Tamizifar, K. Arzani, A. Nemati, A. Khanfekr Pages 1-6
    In this paper after the formulation and manufacture of thick 8YSZ and 1. 5Ni-8YSZ layers by screen-printing method on Alumina substrate، the amount of YSZ and Ni-YSZ band gaps and the sensitivity of these sensors to ethanol vapor have been studied and compared. The objectives of this study are to examine and compare the amount of band gap، activation energy، sensitivity changes، response and recovery time. Regarding to the sensing results، YSZ causes a lower band gap and better sensitivity than Ni-YSZ، other advantages of the sample without dopant are the lower working temperature and sensitivity at lower temperature.
    Keywords: YSZ, Nickel Oxide, Sensor, Ethanol Vapor
  • F. Haji Aboutalebi* Pages 7-15
    Continuum damage mechanics is a new tool in mechanical engineering. This new tool is known as the complementarity for theory of plasticity and fracture mechanics. ABAQUS commercial software owns different damage models for ductile, brittle, and composite materials. In this study, first, ductile damage models exist in the ABAQUS/Explicit software are introduced. Then, performing the numerical simulations, the prediction results of the above damage criteria in a number of benchmark problems, and also sheet metal forming processes such as tube hydroforming and hydrodynamic deep drawing are achieved. In the continue, the numerical simulation results are compared with the experimental results and the proper models for predicting the damage evolution in sheet metal forming processes are specified. Comparison of the results reveals that Hooputra's ductile damage criterion is a suitable model for predicting the ductile damage evolution in sheet metal forming processes.
    Keywords: Ductile damage models, Sheet metal forming processes, Hooputra's ductile damage model, ABAQUS software
  • E. Lakzian*, S. Shabani, A. Masjedi, F. Salmani Pages 17-28
    Condensing flows in nozzles and stationary blades of steam turbine have always been the subject of many studies in recent years. The slip between two phases of droplet and vapor has been ignored in calculations but, in the present study, the governing equations by considering slip between two phases and also incorporating droplet momentum equation have been developed to the solution. The governing equations have been solved using the Eulerian–Lagrangian method and fourth order Runge- kutta scheme. The numerical results of slip and no slip cases have been compared with the experimental data. The innovation of this study is developing an analytical code by adding the droplet momentum equation to governing equations and modeling the slip between phases in supersonic condensing flow. All the solutions are based on a one dimensional analytical code in convergingdiverging nozzles.Considering slip in these three nozzles shows that the radius of droplets has a good agreement with experimental data and its value is increased. Also, wetness fraction is reduced compared to no slip case.
    Keywords: Condensing flows, slip, convergent, divergent nozzle, radius of droplets, wetness fraction
  • E. Namvar, Beherghani, E. Hajidavalloo*, Y. Shekari, M. Khezrian Pages 29-38
    Two-phase flows are of great importance in the oil, gas and nuclear power plant industries. In this paper drift-flux model was used for mathematical modeling of two-phase flows and then its hyperbolic analysis was performed. For numerical solution of hyperbolic equations, primitive (PRI) centered (CE) or PRICE-C scheme, which is a conservative scheme along the central path was used. The scheme does not need calculation of whole eigenstucture for solving the system of governing equations; therefore, the speed of solution is high. Shock-tube, pure rarefaction and transonic rarefaction problems were solved using this method. The results indicate that the PRICE-C scheme has high ability in capturing the discontinuities in the flow field and can predict the flow behavior successfully.
    Keywords: Two phase flow, Drift, flux model, PRICE, C scheme
  • P. Nikandish*, S. Minaee, B. Gobadian, M. J. Sheikh Davodie Pages 39-49
    In this paper, the discharge coefficient and the flow linearized coefficients for hydraulic valves with spool are examined. The discharge coefficient was determined for orifice created by spool in turbulent flow and the linear part slope of C Re d - curve, 0.6229 and 0.222, respectively. Furthermore, the variation range of pressure-flow coefficient for valves with zero overlap is less than valves with negative overlap. On the other hand, the flow gain for valves with zero overlap has more changes than valves with negative overlap.
    Keywords: Hydraulic, Discharge coefficient, Spool, Overlap, Flow gain, Pressure, flow coefficient
  • A. R. Tahavvor*, M. M. Poorjam, Sh. Heidari Pages 53-58
    In this study, an experimental and numerical analysis based on computational fluid dynamics is done to study the flow characteristics of a turbulent compressible jet impingement on a flat plate. The purpose is to investigate the behavior of cutting gas jets. In numerical model a finite volume approach with realizable k-ε model is used. Pressure and shear stress distribution over the flat plate are determined for various distances between nozzle and plate. Comparisons between numerical results and experimental measurements validate the accuracy of numerical results. Obtained results show that if the horizontal distance between the nozzle outlet and flat plate is 7.84 times of characteristic length of jet, the shear stress on the flat plate has maximum value. Therefore, in this case jet has a maximum performance in cutting procedure.
    Keywords: Impinging jet, Rectangular jet, Turbulent jet, Shear stress distribution, Flat plate
  • M. Jahangiri*, M. Dehghan Manshadi, M. Bazaz Zadeh Pages 59-65
    In order to perform experiments in wind tunnels it is needed to arrive in the “run” stage, and knowing that the “run” stage is arrived after passing the triggering and “start” stage, it is necessary to study the tunnel flow in the start stage. In the start stage, which is occurring in a very short time interval in an unsteady and transient mode, some strong shock waves are formed who should rapidly pass the test section to be swallowed by the second throat of the supersonic diffuser. Otherwise, the normal shock waves formed in the test section will remain and in addition to causing severe pressure drop, will hinder the flow in the tunnel. Such a phenomenon will practically make the tunnel unusable. In this paper, the “start” stage of a blow-down supersonic wind tunnel with a Mach number of 2.8 and a nuzzle geometry designed with “method of characteristics”, has been studied under unsteady and transient conditions. Mach counters and their diagrams were plotted to assess the propagation of shock waves and achieve goal Mach number. y+ diagram was used to cross examine the modeling of the flow turbulence done in Spalart – Allmaras method. The results confirmed the accuracy of the model.
    Keywords: Supersonic wind tunnel, Shock wave, Start stage, Unsteady analysis
  • S. E. Razavi, F. Afshari* Pages 67-72
    In this study, accelerating motion of a sphere in incompressible fluid has been nvestigated by the Navier-Stokes equations. The motion is set in a small time interval, having the constant velocities out of it.The laminar and unsteady flow has been solved in various Reynolds numbers. In a short moment the Reynolds number is rised which cause large variations in the drag force. This method is applicable to other accelerating motions such as oscillation and also spherical submarines.
    Keywords: Acceleration, Adaptive grid, Navier, Stokes equations, Laminar flow, Added mass, Drag coefficient