فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و چهارم شماره 2 (پیاپی 68، پاییز 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/12/19
  • تعداد عناوین: 7
|
  • جواهرده کوروش، حبیب کریمی* صفحات 1-7
    در این مقاله، انتقال حرارت ترکیبی برای سیال غیر نیوتنی همراه با اثر مگنوهیدرودینامیک در شرایط مرزی شار ثابت در طول سطوح قائم موجدار مورد مطالعه قرار گرفته است. از یک تبدیل مختصات برای تبدیل معادلات سطح مواج به سطح صاف استفاده شده است. همچنین روش اسپیلاین مکعبی برای حل معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی به کار گرفته شده است. تاثیر پارامترهایی چون اثر میدان مغناطیسی، بزرگی دامنه موج، پارامترهای شناوری، عدد پرانتل تعمیم یافته و شاخص توانی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن به صورت نمودارهای عدد ناسلت متوسط، ضریب اصطکاک و پروفیل های سرعت و دما آورده شده است. نتایج نشان می دهد که با اثر میدان مغناطیسی، عدد ناسلت متوسط و موضعی در نزدیکی لبه صفحه افزایش می یابد. در حالیکه در پایین دست جریان کاهش می یابد. همچنین با افزایش عدد پرانتل تعمیم یافته، میزان انتقال حرارت افزایش و ضخامت لایه مرزی دما و سرعت کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: جابه جایی ترکیبی، سیال غیر نیوتنی، سطوح قائم موج دار، شار ثابت
  • موسی رضایی، فرزاد فلاحی، حامد سمندری صفحات 9-19
    تاثیر ضربه فرود و ناهمواری های باند فرود بررفتار دینامیکی هواپیما همواره مورد توجه شرکت های سازنده هواپیما و محققان بوده است. پیچیدگی های موجود در مسئله سبب شده است که در تحقیقات انجام شده تاکنون غالبا از مدل های خطی برای شبیه سازی پدیده فرود استفاده شود. همچنین در تحقیقاتی که مدل های غیرخطی مورد توجه بوده است تاثیر ضربه و ناهمواری باند هر یک به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق، برای مدل کردن سیستم فرود هواپیما از یک مدل غیرخطی استفاده شده است همچنین تاثیر ترکیب ضربه فرود و ناهمواری باند بر دینامیک هواپیما مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی نشان می دهد که وجود ترکیب دو پدیده اخیر سبب بروز رفتارهای خاصی در پاسخ سیستم می شود. سپس تاثیر تغییرات میرایی و سفتی جاذب ضربه بر رفتار دینامیکی غیرخطی هواپیما در حین فرود بر روی باند ناهموار بررسی شد. نتایج نشان می دهد که به ازای مقادیری از سفتی و میرایی جاذب ضربه، احتمال جدایش چرخ از باند وجود دارد.
    کلیدواژگان: سیستم تعلیق هواپیما، ارتعاشات غیرخطی، پدیده ضربه، جاذب ضربه الئوپنوماتیکی
  • عبدالحسین فریدون*، شکوفه دولتی، محمدرضا اسماعیلی صفحات 21-28
    در این پژوهش، تاثیر زاویه قرارگیری الیاف و نانوخاک رس کلوسید 30 بی بر روی خواص مکانیکی موادمرکب لایه ای الیاف شیشه/ اپوکسی مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه های مواد مرکب با الیاف شیشه بافته شده که به اختصار WR نامیده می شوند، با چهار زاویه قرارگیری الیاف ساخته شده و با درصدهای وزنی مختلف نانوخاک رس شامل 5/0، 5/1 و 3 درصد وزنی در نمونه بهینه ماده مرکب ترکیب شده و مورد بررسی قرار گرفته اند. برای بررسی خواص از آزمون های کشش، خمش و پراش پرتو اشعه ایکس (XRD) استفاده شد. نتایج بیانگر بهبود خواص مکانیکی در نمونه های ماده مرکب با زاویه قرارگیری الیاف 45± نسبت به سایر زاویه های قرارگیری الیاف بوده است. افزودن نانوخاک رس موجب بهبود خواص مکانیکی نمونه های نانو مواد مرکب هیبریدی نسبت به نمونه های مواد مرکب شده است. بهترین نتایج در نمونه های حاوی5/0 و 5/1 درصدوزنی نانوخاک رس مشاهده شده است.
    کلیدواژگان: زاویه قرارگیری الیاف، نانوخاک رس، خواص مکانیکی، موادمرکب پلیمری هیبریدی
  • فرشاد مرادی کشکولی*، عبدالله منصوری مهریان، افشین قنبر زاده، سیدسعید بحرینیان صفحات 29-37
    در این مقاله، به مدل سازی و بهینه سازی یک مبادله کن گرمای صفحه ای پره دار به منظور بازیابی حرارت در سیستم های تولید همزمان برق و حرارت پرداخته شده است. متغیرهای طراحی جهت بهینه سازی مبادله کن گرما شامل طول جریان های گرم وسرد، تعداد لایه ها، گام، طول نیزه، ضخامت و ارتفاع پره می باشند. کارآیی مبادله کن و هزینه سالیانه کلی سیستم (مجموع هزینه ی سرمایه گذاری اولیه وعملکرد) به عنوان دو تابع هدف متفاوت در نظر گرفته شده اند. با توجه به اینکه با افزایش کارآیی (مطلوب)، سطح حرارتی و افت فشار (هزینه ی سالیانه کلی) افزایش می یابند (نامطلوب)، بنابراین به جای یک جواب خاص، به جواب هایی متعادل نیاز است که تمام توابع هدف را به صورت همزمان برآورده کند. در این مطالعه از الگوریتم چندهدفه ی زنبور عسل (MOBA) جهت بهبود هر دو تابع هدف استفاده شده است و مجموعه جواب ها به وسیله منحنی پاریتو نشان داده شده است. در نهایت، به منظور اثبات کارآیی الگوریتم پیشنهادی، نتایج به دست آمده با نمونه مورد مطالعه از مراجع، مقایسه شده که در تعدادی از نقاط طراحی، بهتر از نتایج مرجع می باشد.
    کلیدواژگان: طراحی بهینه، مبادله کن فشرده ی گرما، بازیابی حرارت، الگوریتم زنبور عسل
  • علی میرمحمدی*، شعبان علیاری شوره دلی، سیدعبدالله موسوی، هادی بنایی بروجنی صفحات 39-50
    مجموعه پاشش مستقیم سوخت به اتاق احتراق به جای پاشش در راهگاه ورودی یکی از راهکارهای موثر برای کاهش مصرف سوخت و گازهای آلاینده خروجی موتور است. با این راهبرد در حالی که مصرف سوخت موتورکاهش چشمگیری می یابد قدرت موتور نیز حفظ می شود. هدف این پژوهش تعیین زاویه مناسب افشانه سوخت برای یک موتور پاشش مستقیم سوخت در حالت بار چینه ای است. به همین منظور ابتدا موتورEF7 (موتورملی) به صورت پاشش در راهگاه ورودی به صورت عددی در نرم افزار کیوا شبیه سازی شد. پس از مقایسه نتایج این شبیه سازی با نتایج تجربی وصحه گذاری داده های شبیه سازی، راهبرد پاشش مستقیم جایگزین سیستم پاشش در راهگاه ورودی شد. سپس زاویه مناسب پاشش سوخت برای کارکرد موتور در حالت پاشش مستقیم و بار چینه ای تعیین گردید. نتایج شبیه سازی نشان دادکه پاشش مستقیم سوخت در داخل سیلندر باعث توسعه و ایجاد بردارهای سرعت جریان با اندازه بزرگتر در تمام اتاق احتراق می شود. این امر باعث اختلاط، تبخیر و احتراق بهتر خواهد شد. زاویه پاشش 90 درجه بهترین زاویه پاشش سوخت در شرایط کاری تعیین شده موتور EF7است. در این حالت سوخت و هوا بهتر مخلوط می شود. فشار داخل سیلندر و کار حاصل چرخه در این زاویه پاشش در مقایسه با زوایای دیگر افزایش یافت. همچنین مقدار تولید هیدروکربن نسوخته، مونوکسیدکربن و اکسیدنیتروژن، کمتر از زاویه های پاشش دیگر است.
    کلیدواژگان: موتور بنزینی پاشش مستقیم، بار چینه ای، شبیه سازی عددی، نرم افزار کیوا
  • غلامرضا تطهیری*، اسماعیل اسماعیل زاده، غلامحسین پوریوسفی، علیرضا دوست محمودی صفحات 53-58
    امروزه استفاده از محرک های پلاسمایی جریان متناوب نسبت به جریان مستقیم، جهت کنترل فعال جریان، متداول تر بوده و تقریبا هیچ کار تحقیقی بر روی پلاسمای جریان مستقیم انجام نگرفته است. در این مقاله با استفاده از یک منبع تغذیه جریان مستقیم و هندسه های گوناگون، خصوصیات پلاسما در هر دو حالت corona و DBD (dielectric barrier discharge) مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از نتایج این پژوهش مشخص شد که جریان القا شده در این نوع محرک ها، نسبت به محرک های جریان متناوب ضعیف تر بوده و دارای مولفه های عمود بر جریان نیز می باشد. همچنین جریان القا شده در این نوع محرک ها در حالت corona قویتر از حالت DBD می باشد.
    کلیدواژگان: محرک پلاسما، جریان القایی، کرونا، DBD
  • سیداسماعیل رضوی، ناصر علی محمدزاده صفحات 59-65
    قدرت تصفیه فیلتر هوا رابطه مستقیمی با افت فشار جریان در آن دارد. در پژوهش حاضر، اندازه افت فشار و سایر پارامترهای جریان در عبور از فیلتر هوای پژو 405، به صورت عددی مدل شده است. با توجه به محاسبات انجام یافته، جریان، تراکم ناپذیر و آشفته در نظر گرفته شده و مدل k- استاندارد به کار رفته است. جملات همرفت نیز با روش فراباد مرتبه اول گسسته شده اند. همچنین در محیط متخلخل از سرعت فیزیکی به جای سرعت ظاهری استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشانگر افت فشاری بین 0.05% تا 1.9%، بسته به دور موتور، می باشد. این افت فشار در مقایسه با افت فشار سایر اجزای سیستم تامین هوا، ناچیز بوده و می توان قدرت تصفیه فیلتر را افزایش داد. همچنین نتایج مدلسازی، نشانگر وجود جریان های چرخشی در گوشه های قسمت ورودی محفظه فیلتر می باشد که علاوه بر افت فشار، باعث کاهش ظرفیت فیلتر نیز می گردند. برای حذف این جریان ها، تغییراتی در سطح مقطع لوله کثیف و نحوه اتصال آن به محفظه ورودی داده شده و مدل جدید دوباره تحلیل گردید. نتایج به دست آمده، نشانگر حذف جریان های چرخشی و کاهش نسبی در افت فشار می باشند.
    کلیدواژگان: جریان تراکم ناپذیر، محیط متخلخل، معادلات ناویر، استوکس، مدل آشفتگی k، ε استاندارد، فیلتر هوا، افت فشار، موتور احتراق داخلی SI
|
  • K. Javaherdeh, H. Karimi Pages 1-7
    In this study, a numerical study of mixed convection of non-Newtonian fluid and magnetic field effect in constant heat flux boundary condition along a vertical wavy surface is investigated. A simple coordinate transformation to transform wavy surface to flat surface is employed. A cubic spline collocation numerical method is used for present analyses. The effec of magnetic field, amplitude wave length ratio , the bouyancy parameter, generalized prandtl number and power law viscosity discussed and show graphically as skin friction coefficient, local and average Nusselt number.results show when imposing the magnetic field effect the local and average Nusselt number increase near the leading edge. Also with increasing the generalized prantle number the rate of heat transfer increase and the thermal and velocity boundary layer thickness decrease.
    Keywords: Mix convection, Non, Newtonian fluid, Vertical wavy plates, Heat flux
  • M. Rezaee, F. Falahi, H. Samandari Pages 9-19
    The Influence of landing impact and runway surface roughness on the airplane dynamics have always been considered by aircraft manufactures and researchers. But due to complexity of nonlinear models most of researchers have used linear models to simplify the problem. Also in the researches that nonlinear models have been used, influence of landing impact and runway surface roughness has been studied separately. In this paper, a nonlinear model has been used to model aircraft landing gear system. Also, the influence of both landing impact and runway surface roughness during landing has simultaneously investigated. The results show that considering both of these phenomena simultaneously, cause specific behaviors in systems response. Then the influence of shock absorber stiffness and damping on the airplane nonlinear dynamic during landing on uneven runway is investigated. The results show that there is possibility of loss of contact between the tire and runway for some values of landing gear parameters.
    Keywords: Airplane suspension system, Nonlinear vibration, Impact phenomena, Oleo, pneumatic shock absorber
  • A. Fereidoon, Sh. Dolati, M. R. Esmaeeli Pages 21-28
    In this research, the influence of stacking sequence and nanoclay Closite30B on mechanical properties of 2D woven E-glass/epoxy laminated was investigated. The specimens of composite laminates with woven glass fiber (WR) were made with four various stacking sequences. They were composed with different weighted percentages of nanoclay such as 0.5wt.%, 1.5wt.% and 3wt.% in optimal specimen of composite laminates. For checking their properties, some points such as tensile test, flexural test and X-Ray diffraction were used. The study of their mechanical properties shows the specimens with ±45 angles had a significant improvement in comparison to other angles. Adding nanoclay caused improvement in mechanical properties of nanocomposite laminates in comparison to composite laminates. The best results were found on specimens with 0.5wt.% and 1.5wt.% nanoclay.
    Keywords: Stacking sequence, Nanoclay, Mechanical properties, Hybrid composite laminates
  • F. Moradi, Kashkooli, A. Mansuri, Mehryan, A. Ghanbarzadeh, S. Bahrainian Pages 29-37
    In this paper, modeling and optimization of a plate-fin heat exchanger for heat recovery in simultaneous heat and power generation systems has been studied. Design variables for the optimization of heat exchanger are hot and cold flow lengths, number of layers, pitch, lance length, thickness and fin height. Effectiveness and total annual cost of system (sum of the initial investment cost and performance) are considered as two contradict objective functions. Due to the increase of efficiency (favorite), heat and pressure loss (total annual cost) increase (unfavorable), so instead of a specific answer, it is needed to balance solutions to satisfy all of the objective functions, simultaneously. In this study, the multi-objective Bees Algorithm (MOBA) is used to improve both objective functions and the results are shown as a Pareto curve. Finally, in order to prove the effectiveness of the proposed algorithm, the results are compared with a case study from literature review that is better than the references results in some design points.
    Keywords: Optimal design, Compact heat exchanger, Heat recovery, Bees Algorithm
  • A. Mirmohammadi, Sh. Alyary Shorehdeli, S. A. Mousavi, H. Banaei Boroujeni Pages 39-50
    Replacement of port fuel injection strategy with direct fuel injection to the combustion chamber is one of the effective methods for fuel consumption and emission reduction. With this strategy the engine would have diesel engines low fuel consumption. Also it would have gasoline engines power. Determination of optimum fuel injection angle in a direct fuel injection stratified charge engine is the object of this research. In this view Iranian nation engine first simulated numerically as port fuel injection using KIVA-3V code. Inlet port injection strategy was replaced with direct injection one hereinafter simulation results was calibrated using experimental data. Then optimum fuel injection was determined for direct injection stratified charge engine. Simulation results show that flow velocity vectors are biger because of fuel direct injection to the cylinder. Ninthy degree is the best fuel injection angle for determined engine condition. In this way air fuel is mixed better. With this fuel injection angle in cylinder pressure and cycle work increased in comparison to other fuel injection angles. Also, unburned hydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxide emissions reduced in comparison to other fuel injection angles.
    Keywords: Gasoline direct injection, Stratified charge, Numerical simulation, KIVA, 3V code
  • G. R. Tathiri, E. Esmaeilzadeh, G. Hosein Pouryoussefi, A. R. Doostmahmoudi Pages 53-58
    Nowadays, AC-current plasma actuators are more preferred to the DC-current plasma actuators in active flow control. So far, almost no research work has been done on DC-current plasma actuator. In this paper, using a direct current power supply and different geometries, plasma characteristics of the both corona and DBD, were studied. Using the results of this study, it was found that the induced flow of the DC current corona is weaker than that caused by AC-current ones, and it has perpendicular components to the flow direction. Also, the induced flow of the DBD actuators is stronger than the corona ones.
    Keywords: Plasma actuator, Induced flow, Corona, DBD
  • S. E. Razavi, N. Ali Mohammadzadeh Pages 59-65
    The filtering efficiency is affected directly by the pressure drop throughout. In this study, pressure drop and other flow parameters throw the air filter of Peugeot 405 is modeled, numerically. Flow is supposed to be incompressible and turbulent. The k-  turbulent model was used along with first-order upwind scheme for convective terms discretizations. The obtained results show the range of pressure drop between 0.05% and 1.9% depending on the engine speed. This amount of pressure drop is negligible in comparison to the pressure drop in other parts of air feed system. Therefore, one can increase the power of filtering. The numerical results indicate the presence of vortices in the edges of inlet section of filter hose. This vortices leads to decreasing of filtering efficiency. For eliminating the vortices, some changes have been made on the cross section of inlet pipe and its junctin to inlet box. Then the new geometry was analyzed. The results confirm the remove of vortices and a rather small reduction in pressure drop.
    Keywords: Incompressible flow, Porous media, Navier, Stocks Equations, Standard k,  turbulance model, Air filter, Pressure drop, SI Internal combustion engine