فهرست مطالب
مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و پنجم شماره 4 (پیاپی 73، زمستان 1394)
- تاریخ انتشار: 1394/12/25
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 1-14یکی از روش های اندازه گیری نیروی پسا، اندازه گیری اختلاف ممنتوم در بالادست و پایین دست مدل می باشد. در این روش با استفاده از توزیع سرعت و شدت اغتشاش های جریان سیال در پایین دست مدل، می توان نیروی پسا را اندازه گیری کرد. هنگامی که شدت اغتشاش های جریان سیال در پایین دست مدل بالا باشد، اغتشاش ها همگن نبوده و اندازه گیری ضریب نیروی پسا با استفاده از جریان سنج سیم داغ با پراب یک بعدی صحیح نخواهد بود. در این تحقیق تجربی، شدت اغتشاش های جریان هوا پایین دست مدل (مفتول)، بررسی شده و حداقل فاصله ای که در آن اغتشاش های جریان را بتوان با دقت قابل قبولی همگن در نظر گرفت معین شده است. شدت اغتشاش های جریان پایین دست مفتول با افزایش فاصله(X/D) کاهش می یابد. به طوریکه حداکثرشدت اغتشاش ها در فاصله 25 برابر قطر پایین دست مفتول، به حدود 10% کاهش یافته و خطای اندازه گیری ضریب نیروی پسا در این فاصله حدود8% می باشد. در فاصله 35 برابر قطر پایین دست مفتول، حداکثر شدت اغتشاش ها به حدود 7% کاهش یافته و خطای اندازه گیری ضریب نیروی پسا حدود 5% می باشد.در این تحقیق، توزیع سرعت و شدت اغتشاش های جریان هوا در پایین دست مفتول در اعداد رینولدز 1570 تا 10470 با استفاده از جریان سنج سیم داغ بررسی شده است.کلیدواژگان: توزیع سرعت، شدت اغتشاش ها، ضریب نیروی پسا، تنش های رینولدز، جریان سنج سیم داغ
-
صفحات 15-22انتقال و پخش لکه نفتی در محیط های آبی به دلیل فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی است که خود وابسته به خصوصیات نفت، هیدرودینامیک، هواشناسی و شرایط زیست محیطی است. در این مقاله مدلسازی آلودگی نفتی در منطقه عسلویه انجام شده است. همچنین اثرات کلیه عوامل آب و هوایی از جمله باد و جزرومد در انتشار و پخش لکه نفتی نیز بررسی شده اند. مدل استفاده شده یک مدل سه بعدی بر اساس روش حجم محدود می باشد. همچنین در این مقاله سعی شده است با استفاده از داده های بومی، امکان تهیه دستور العمل کلی جمع آوری لکه نفتی با توجه به تغییرات آب وهوایی فراهم گردد. به همین منظور از نرم افزار Mike 3، برای تعیین سرنوشت لکه نفتی که شامل تعیین گسترش، انتشار، پخش و نیزمیزان تبخیر، امولسیون، حلالیت نفت در آب و ضخامت لکه نفت باقی مانده می باشد، استفاده شده است. در ابتدا، الگوی جریان با توجه به نوسانات سطحی آب تعیین شده است. نوسانات جزرومدی به عنوان مرز باز با استفاده از تغییرات سطح آب در جزیره هنگام به مدل اعمال شده است و برای رسیدن به نتیجه های دقیق تر به جای در نظر گرفتن سرعت ثابت باد از داده های تجربی سری زمانی باد استفاده شده است. همچنین برای حل معادلات هیدرودینامیکی اغتشاشی از فرمول بندی اسماگورینسکی[1] که تطابق خوب آن با نتایج تجربی احراز شده، استفاده گردیده است. همچنین نتایج الگوی جریان با داده های حاصل از بویه ها و جریان سنج ها در سال های 2008 و 2012 مقایسه شده اند.کلیدواژگان: آلودگی نفتی، مدلسازی عددی، منطقه عسلویه، نرم افزار Mike
-
صفحات 23-31این مقاله به بررسی تحلیلی و عددی نفوذ پرتابه های مخروطی در اهداف فلز-کامپوزیت می پردازد و هدف از آن، به دست آوردن یک تئوری تحلیلی مناسب برای بیان نفوذ پرتابه های سرمخروطی با سرعتی بالاتر از حدبالستیک، در اهداف فلز-کامپوزیت می باشد. از آنجاییکه سرعت برخورد پرتابه در این تحلیل چند برابر حدبالستیک هدف فلز-کامپوزیتی می باشد، فقط سرعت خروجی پرتابه قابل محاسبه است.تئوری تحلیلی مذکور از کوپل نمودن فرمول تحلیلی پال و زید برای بخش فلزی و فرمول تحلیلی ون، برای قسمت کامپوزیتی حاصل گردیده است. برای صحه گذاری بر نتایج حاصل از این تحلیل، نتایج حاصل با نتایج تجربی مقایسه شده اند و همچنین از حل عددی نیز بهره گرفته شده است که برای شبیه سازی بخش فلزی از مدل ماده ی جانسون-کوک اصلاحی و برای مدل نمودن قسمت کامپوزیتی در نرم افزار، از مدل ماده ی کامپوزیت استفاده گردیده است.کلیدواژگان: پرتابه های سرمخروطی، تئوری تحلیلی، تلفیقی، اهداف فلز، کامپوزیت، تئوری تحلیلی پال و زید و ون، نرم افزار LS، DAYNA
-
صفحات 33-45هنگام پرواز هواپیما در ارتفاعات بالا تشکیل یخ بر روی سطح بال یکی از پدیده های متداول است. در تحقیق حاضر اثر موقعیت یخ زدگی روی سطح یک ایرفویل متقارن (0015 NACA)، بر میدان جریان اطراف آن با استفاده از روش های تجربی و عددی بررسی شده است. بدین منظور یک مدل یخ در مکان های مختلف بر روی ایرفویل قرار گرفته و میدان جریان دنباله ایرفویل در چهار زاویه حمله مختلف 15، 10، 5 و 0 در عدد رینولدز 120000Re= بررسی شده است. با روش اختلاف مومنتوم، ضریب پسای مدل در حالت های مختلف با اندازه گیری سیم داغ به دست آمده است. همچنین شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم افزار تجاری Fluent به صورت دو بعدی انجام شده است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی های عددی و تجربی هم خوانی خوبی با هم دارند. بررسی نتایج نشان می دهد که تغییر موقعیت یخ زدگی از نوک بال به سمت لبه فرار ایرفویل باعث افزایش ضریب پسا خواهد شد و افزایش زاویه حمله نیز اثر یخ زدگی را تشدید می کند. مرئی سازی نشان می دهد که جریان در محل تشکیل یخ از سطح مدل جدا شده و باعث تولید گردابه می شود. این گردابه در پشت یخ باعث ایجاد ناحیه کم فشار می شود. در نتیجه اختلاف فشار ناحیه کم فشار پشت یخ و ناحیه پر فشار جلوی یخ باعث ایجاد پسای اضافه خواهد شد.کلیدواژگان: یخ زدگی، ضریب پسا، ایرفویل، گردابه، سیم داغ، مرئی سازی، شبیه سازی عددی Fluent
-
صفحات 47-53این تحقیق در راستای توسعه قابلیت های گرمایی و تابشی اجاق های خورشیدی انجام شده است، به همین منظور دو اجاق خورشیدی طراحی، ساخته و عملکرد آنها به روش تجربی و در شرایط آب و هوایی یکسان با هم مقایسه گردید. در طول آزمایش هاسطح آیینه سهمی در یکی از سیستم ها ثابت و در دیگری متغیر بوده است.برای تغییر اندازه آیینه سهمی، به جای یک سطح پیوسته از تعدادی آیینه باریک استفاده شد؛ مجموعه آیینه ها بر روی یک منحنی سهمی نصب شدند که به تناسب آزمایش ها برخی از آنها حذف گردیدند. از تحلیل نتایج به دست آمده منحنی سهمی اجاق خورشیدی به سه ناحیه تقسیم شد و سهم تاثیر هر ناحیه بر عملکرد آن تعیین گردید؛ بر این اساس می توان قسمت های دارای اثر بیشتر را تقویت و نواحی با کمترین تاثیر در عملکرد سیستم را حذف نمود که این امر موجب بهینه سازی هندسه و اندازه سیستم خواهد شد. روش آزمایشگاهی انجام شده در این تحقیق می تواند برای بهینه سازی هندسه سطوح سهمی یا کروی در اجاق های خورشیدی مورد استفاده قرار گیرد.همه آزمایش های این تحقیق در پژوهشکده علوم و صنایع غذایی واقع در مشهد با طول و عرض جغرافیایی 54 و 37 درجه و ارتفاع 985 متر از سطح دریا طراحی و انجام شده است.کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، اجاق خورشیدی، اجاق خورشیدی دو منظره، سطوح انعکاسی
-
صفحات 55-65در این مقاله جریان همرفت آزاد در داخل محفظه ای با مقطع مربعی که یک میله با مقطع مثلث در آن قرار دارد، بررسی شده است. دیواره ی محفظه و میله هر دو در دمای ثابت و متفاوت قرار دارند.هدف از این بررسی، پیش بینی اثر تغییر عدد ریلی، تغییر موقعیت میله ی مثلثی و چرخش آن است.برای حل عددی این معادلات، از روش اختلاف محدود مبتنی بر حجم کنترل و الگوریتم SIMPLE استفاده می شود. برای حل معادلات جبری به دست آمده، برنامه کامپیوتری به زبان فرترن نوشته شده است. بر اساس نتایج مدل سازی، افزایش عدد ریلی موجب می گردد که آهنگ انتقال گرمای همرفت آزاد در محفظه افزایش یابد. بررسی در موقعیت میله ی مثلثی در محفظه نیز نشان می دهد که تغییر مکان میله در راستای عمودی به مراتب تاثیر بیشتری در عدد نوسلت میانگین نسبت به موقعیت های دیگر می گذارد. به عبارت دیگر وقتی میله در پایین ترین حالت واقع می گردد، افزایش قابل توجهی در آهنگ انتقال گرما مشاهده می شود. همچنین بررسی بر روی اثر چرخش میله در محفظه نیز نشان داد که با قرار گرفتن راس میله ی مثلثی در پایین، انتقال گرما کاهش می یابد.کلیدواژگان: همرفت آزاد، محفظه، میله ی مثلثی، معادلات نویراستوکس، تقریب بوزینیسک
-
صفحات 67-79در این مقاله پاسخ دینامیکی پوسته های کامپوزیتی دوانحنایی با وجود تنش های اولیه به صورت کششی، فشاری، به ویژه پیش تنش برشی، تحت ضربه ی سرعت پایین به روش تحلیلی بررسی می شود. معادلات حرکت بر اساس تئوری مرتبه اول برشی (FSDT) برای شرایط مرزی ساده استخراج می گردد. تاریخچه ی نیروی تماسی از دو مدل جرم و فنر بهبود یافته و مدل کامل با استفاده از قانون غیر خطی تماس هرتز پیش بینی و با هم مقایسه می شوند. با در نظر گرفتن مولفه های جابه جایی به صورت سری فوریه دو گانه، با نوشتن کد در نرم افزار Matlab و استفاده از روش گالرکین معادلات حرکت پوسته و ضربه زننده به صورت کوپل محاسبه می گردند. اثرتنش های اولیه کششی، فشاری و برشی و همچنین اثر افزایش پیش تنش ها تا نزدیک مقدار بحرانی کمانش، روی پاسخ ضربه توسط هر دو مدل بررسی و مقایسه می شوند.کلیدواژگان: پاسخ دینامیکی ضربه، پوسته ی کامپوزیتی دوانحنایی، مدل جرم و فنر، مدل کامل، تنش های اولیه
-
صفحات 81-92باد عرضی می تواند به طور چشمگیری بازدهی خنک کنندگی برج خنک خشک با مکش طبیعی را تحت تاثیر قرار دهد. در این تحقیق، یک توزیع غیریکنواخت برای آب به منظور افزایش راندمان برج تحت وزش باد پیشنهاد شده است. این ایده بر این حقیقت استوار است که در شرایط وزش باد، مقادیر ضرایب انتقال حرارت جابجایی متوسط در رادیاتورهای سمت باد بیشتر از ضرایب انتقال حرارت در رادیاتورهای پشت به باد است. در این تحقیق، برای ارزیابی کارایی این طرح از روش دینامیک سیالات محاسباتی استفاده شده است. همچنین یک مدل ریاضی با دقت مناسب برای پیش بینی عملکرد حرارتی برج به هنگام وزش باد و توزیع دلخواه آب درون رادیاتورها استخراج شده است. نتایج نشان داد که در سرعت باد 10 متر بر ثانیه توزیع غیریکنواخت خاصی از آب در رادیاتورها می تواند کارایی برج را تا 28/2 درصد افزایش دهد.کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، برج خنک کن خشک با مکش طبیعی، باد، توزیع آب
-
صفحات 93-97استفاده از برج خنک کن خشک و یا دوگانه سازی برج های خشک و تر، یکی از راه حل های شناخته شده برای کاهش آب مصرفی در برج های خنک کن تر نیروگاه های بخار است. در این مقاله این راهکار با استفاده از برج خنک کن هلر مورد بررسی قرار گرفت. شبیه سازی برای دو برج خنک کن خشک هلر نیروگاه شهید منتظری و برج خنک کن تر جریان اجباری نیروگاه اصفهان با استفاده از معادلات تحلیلی و تجربی حاکم بر آنها انجام شد. دو حالت موازی و سری برای ترکیب برج خنک کن های خشک هلر و تر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی و بررسی روش های اجرایی نشان می دهند که استفاده موازی از برج هلر با برج تر از نظر طراحی و بهره برداری قابل توجیه نیست، اما حالت سری آنها در دو وضعیت با تغییر سیستم پمپاژ و بدون تغییر سیستم پمپاژ مناسب است. این تحقیق نشان داد که بدون تغییر در سیستم پمپاژ و چگالنده، نیروگاه می تواند با وضعیت مطلوب به کار خود ادامه دهد. صرفه جویی در مصرف آب تا دمای محیط زیرoC20، به میزان کامل به دست آمد، اما در دماهای بالاتر از آن مصرف آب روندی افزایشی دارد.کلیدواژگان: برج تر، برج خشک هلر، برج دوگانه، مصرف آب، نیروگاه
-
صفحات 99-108در این مقاله، مدل سازی عملکرد موتور میکروجت در فاز استارت سرد با دو روش استارت الکتریکی و استارت هوایی ارائه شده و نتایج به دست آمده با نتایج تست عملی ارزشیابی شده است. مدل سازی در این مقاله توسط روش تخمین و شناسایی سیستم صورت گرفته است. در ادامه، برای اولین بار در موتورهای توربین گاز کوچک، از مدل های مختلف با ساختار خطی ARX جهت مدل سازی استارت الکتریکی و ساختار خطی BJ جهت مدل سازی استارت هوایی استفاده شده است. تخمین پارامترهای مدل بر اساس روش حداقل مربعات صورت گرفته است. این مدل ها بر اساس معیارAIC، ترسیم صفر- قطب و تطابق نتایج تست و شبیه سازی ارزیابی و انتخاب گردیده اند. به منظور تست عملی، ابتدا سیستم مانیتورینگ در نرم افزار LABVIEW برای تست طراحی گردیده و بستر تست فراهم شده تا داده های ورودی، خروجی و زمان نمونه برداری جمع آوری و ذخیره گردند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل سازی صورت گرفته تطابق خوبی با داده های آزمایش داشته و برای مطالعات بعدی از جمله اهداف کنترلی و همچنین بهینه سازی عملکرد فاز استارت موتورمناسب می باشد.کلیدواژگان: موتور میکروجت، فاز استارت سرد، سیستم مانیتورینگ، مدل سازی، شناسایی سیستم آمار
-
Pages 1-14Momentum difference method can be used for measuring drag force. In this method, using velocity and turbulence intensity distributions at the model downstream, drag coefficient is determined. If the turbulenceintensity downstream of the model is high, turbulence will not be uniform (homogenous) and measurements by one-dimensional hot-wire probe will be associated with error. In this experimental investigation, turbulence intensity downstream of a rod has been studied and the minimum distance at which the flow turbulence can be considered with acceptable uniformity(homogeneity), has been determined. Turbulence intensity at the rod downstream, decreases with increase in X/D ratio, so that the maximum turbulence intensity at a distance of 25 times the downstream diameter reduces to %10 and error in measurement of drag coefficient at this distance is about 8%. at the distance of 35 times the downstream diameter, the maximum turbulence intensity reduces to about %7 and the measurement error is about %5. In this study, a hot wire anemometer has been used to investigate velocity distribution and air flow turbulence intensity at the rod downstream at Reynolds numbers of 1570 to 10470.Keywords: Velocity Profile, Turbulence Intensity, Drag Coefficient, Reynolds stress, Hot Wire Anemometer
-
Pages 15-22Advection and dispersion occur because of chemicals, physicals and biological processes that related by properties of oil and other things. In this paper oil pollution simulation was done in Assaluyeh port. The spreading and diffusion of oil pollution was investigated due to wind forces and tide effects as well. The model, MIKE3, as a three dimensional model based on finite volume method was invoked for oil spill fate including spreading, advection, diffusion and determination of evaporation rate, emulsification, oil in water dissolution and total remaining oil.First, the model of water current was determined with respect to water level fluctuations. The main tidal components as an open boundary were applied to the model using initial conditions of water level variations in Hangam Island. Also, due to turbulence hydrodynamic considerations, Smagorinsky formulation was used and verified with experimental results in a fair agreement. Also, flow pattern results compared with buoys and current meters data in 2008 and 2012 years.Keywords: Oil pollution, Numerical Modeling, MIKE software, Assaluyeh Port
-
Pages 23-31In this paper, developing a new analytical model for expressing the penetration of conical projectiles into fiber metal laminates is presented. For this purpose, the Paul&Zaid theory i.e. an analytical model for calculating the residual velocity of projectile after perforation of metal and Wen theory i.e. an analytical model for calculating the residual velocity and ballistic limit of laminate of composite in impact, are combined. Then the results of this new analytical model is compared with numerical results and a good correlation has been observed, comparing the analytical model presented in this paper to the numerical results.Keywords: FML, Penetration, Paul, Zaid, Wen theory, Conical projectile, LSDyna
-
Pages 33-45The formation of ice on the surface of a wing is a common phenomenon when airplanes flies at high altitudes. In this study, the effect of ice position on the surface of a NACA 0015 airfoil on the flow field around it have been investigated by using numerical and experimental methods. For this purpose, a model of ice was placed on the surface of the airfoil at various positions and the wake of airfoil was investigated at four angles of attack 0, 5, 10, 15 at Re =120000. Drag coefficient has been achieved by using the momentum difference method by hotwire measurements. Furthermore, two-dimensional numerical simulations were performed with Fluent software. The numerical result was found in good agreement with the experimental results. The results show that the position of ice from leading to trailing edge will increase the drag coefficient and growing angle of attack amplifies the effect of ice. Flow visualization is revealed that the flow separates and vortices are occurred at ice positions where the vortices in the downstream of ice generate low pressure fields. The dissimilarity between the upstraem high-pressure and the downstream low pressure of the ice causes extra drag.Keywords: Icing, Drag Coefficient, Airfoil, Vortex, Hot Wire, Visualization, Numerical simulation with Fluent
-
Pages 47-53The present study aims to develop and improve the thermal and optical performance of the solar cookers;thus two double exposure solar cookers were designed, constructed and their performance compared under the same climatic conditions. During the tests, the parabolic reflected surface of one solar cooker was unaltered while the reflected surface of the other one varied. To change the size of the parabolic mirror, a set of narrow mirrors were used instead of a continuous surface. The narrow mirrors were installed on a parabolic curve and some of them were eliminated proportion to the test progress. By analyzing the experimental results parabolic curve of the solar cooker was divided into three sections and the effects of each part on the solar cooker performance was determined. Accordingly, we can remove the areas with minimal impact on system performance and strength the portion with the further effect. Finally, experimental study conducted in this research, could lead as a new method, to an optimum design of a solar cooker geometry. The tests were carried out in the Research Institute of Food Science and Technology, located at 37 latitude, 54 longitudes and a height of 985 meters above sea level in Mashhad, Iran.Keywords: Solar energy, solar cooker, Double, exposure solar cooker, Reflected surface
-
Pages 55-65In this work we investigate the natural convection heat transfer in a two-dimensional horizontal annulus. The study consists of an annular-shape enclosure, which is created between a triangular inner cylinder and a square outer cylinder. The inner and outer surface temperatures were set as hot and cold.The effect of Rayleigh numbers to the enhancement of heat transfer is examined. Furthermore, the effect of vertical and horizontal eccentricities at various locations and rotation of rod is examined. To solve these equations numerically, the finite difference method based on control volume and simple algorithm is used and to solve algebraical equations computational program is written in Fortran. Result shows that the Nusselt number increases by augmentation of Rayleigh number. Also average Nusselt number increases when the inner cylinder moves downward. The results also show that the average Nusselt number was decresed when the triangular rod is reversed.Keywords: Natural Convection, Enclosure, Triangular rod, Navier, stokes equations, Boussinesq approximation
-
Pages 67-79In this paper, analysis of dynamic impact response of doubly curved composite shells initially stressed is studied analytically. The governing equations based on the first-order deformation theory (FSDT) are derived for simply supported boundary conditions. The contact force history is predicted using two models of improved spring-mass and complete couple model. Considering the displacement components as the doubly Fourier series, equations of motion of the shell and impactor are solved analytically by writing a code in Matlab software using Galerkin method, so that the dynamic response of shell is obtained. The effects of parameters, such as curvature changes, aspect ratio (curvature length ratio), fiber orientation, tension, compression and shear initial stresses on the impact response are studied. Obtained results from both presented models are compared.Keywords: Impact, Dynamic response, Doubly curved shell, Spring, mass model, Complete model, Initial stresses
-
Pages 81-92Crosswind significantly affects the cooling efficiency of natural draft cooling tower. A heterogeneous water distribution was proposed to improve cooling efficiency of cooling tower under crosswind condition. This idea was based on the fact that, the frontal radiators have greater convective heat transfer coefficients than the rear ones. The assessment of the proposal was performed with computational fluid dynamics approach. Meanwhile, a mathematical model has been developed for predicting the cooling performance of the cooling tower under crosswind condition and arbitrary water distribution within the radiators. Results showed that at wind velocity of 10 m/s, a particular heterogeneous water distribution within the radiators improved the cooling efficiency up to 2.28%.Keywords: Computational fluid dynamics, Natural draft cooling tower, Wind, Water distribution
-
Pages 93-97Using of dry cooling towers or hybridized dry-wet towers is one of the well-known solutions for this purpose. In this paper, dry Heller cooling tower was combined appropriately with existing wet cooling tower to reduce the water consumption. Simulation of dry Heller cooling tower of Shahid Montazery power plant and wet forced counter flow cooling tower of Isfahan power plant was performed. Two cases of parallel and series for combination of dry and wet cooling towers was considered. The results of simulation and analysis of executive methods show that parallel use of Heller tower with wet tower is not reasonable. But series case in various ambient temperatures in two situations of changing pump system and without changing it was recognized appropriate. It was shown that there was no need for changing the pump systems and condenser works in continuous desirable condition. Water saving is full for ambient temperature below 20oC, but in more ambient temperature water saving trend is decreasing.Keywords: Wet Tower, Dry Heller Tower, Hybrid Tower, Water Consumption, Power plant
-
Pages 99-108In this paper,modeling and simulation of cold start phase for a microjet engine is investigated using both air and electric start methods. Based on a model identification approach, the mathematical models are developed and evaluated with experimental results. For the first time in small gas turbine engines,obtained results show that, ARX linear structure and BJ linear structure are appropriate for electric and air start modeling respectively. Parameters estimation of the models are performed with least square method.These models are selected based on AIC criteria. In addition, a monitoring system is designedand developed in LABVIEW environment to save Input/output data. The simulation results are then compared with experimental data where a good agreement is observed. Consequently the proposed models can be used in future works for different purposes like controller design and optimization.Keywords: Microjet engine, Cold start mode, Monitoring system, Modeling, Model identification
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.