فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و یکم شماره 2 (پاییز و زمستان 1388)
  • سال چهل و یکم شماره 2 (پاییز و زمستان 1388)
  • تاریخ انتشار: 1388/08/15
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقاله پژوهشی
  • مسعود ضیاء بشرحق، رضا ابراهیمی، محمدرضا رجایی صفحات 1-10
    در مشعل های محیط متخلخل دمای ناحیه احتراق در مقایسه با مشعل هائی که شعله آزاد دارند، پائین تر است، که این امر باعث کاهش انتشار NOx در این مشعل ها می شود. به علاوه، چون محیط متخلخل سبب می شود که فرصت کافی برای احتراق وجود داشته باشد، انتشار CO و هیدروکربن های نسوخته نیز کاهش می یابند. در این پژوهش، میزان انتشار آلاینده ها در یک مشعل متخلخل یکپارچه با مبدل حرارتی با توان kW 5 مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات ناویراستوکس، انرژی و بقای اجزاء شیمیائی در یک محیط متخلخل با فرض تعادل حرارتی موضعی بین فازهای جامد و گاز، حل شده است. میدان دمای دو بعدی و غلظت اجزاء شیمیائی برای احتراق پیش مخلوط هوا- متان ارائه شده و تاثیر هوای اضافی بر روی انتشار CO و NO مورد بررسی قرار گرفته است. مقادیر پیش بینی شده برای CO و NO تطابق قابل قبولی با نتایج آزمایشگاهی داشته و همچنین از لحاظ کمی و کیفی به برخی از مدل سازی ها برتری دارد.
    کلیدواژگان: احتراق، آلاینده ها، محیط متخلخل، مدل سازی عددی و هوا، متان
  • رضا حسینی، سید حسن صفایی، آرش ابجدپور صفحات 11-20
    با توجه به وابستگی شدید رفتار طیفی گازها به دما، فشار، طول موج وغلظت، نیاز است که اینگونه خواص با مدلهای ریاضی به صورت ساده تر بیان شود. علاوه بر این درحل معادله انتقال تشعشعی استفاده از روش های عددی مناسب برای بدست آوردن شدت تشعشع در محیط، دیورژانس شار حرارتی و میدان دما مورد نیاز می باشد. حل معادله انتقال تشعشعی برای حالت یک بعدی برای گاز خاکستری توسط محققین مختلف صورت گرفته است. در این مقاله معادله انتقال تشعشعی برای حالت دو بعدی (مقطع مستطیلی بلند)، با در نظر گرفتن رفتار طیفی محیط (گاز CO2 و H2O) از تلفیق مدل جعبه ای و روش ناحیه ای حل می شود. با توجه به رفتار غیر خاکستری محیط گازهای صنعتی، حل این معادله می تواند فرضیات خاکستری در نظر گرفتن گازها را تصحیح نماید.
    کلیدواژگان: معادله انتقال تشعشی، گاز غیر خاکستری، مدل جعبه ای، روش ناحیه ای
  • پژمان کاظم پور، کیومرث مظاهری صفحات 21-28
    هدف این مقاله بررسی تاثیر مدل ماده فلزی آستر بر شکل نهایی و نتایج بدست آمده از شبیه سازی پرتابه شکل یافته انفجاری یا EFP می باشد. مدل های ماده در نظر گرفته شده شامل سه مدل جانسون – کوک ، اشتنبرگ و زریلی- آرمسترونگ است. نتایج حاصل نشان می دهد که هر سه مدل یادشده دارای دقت بسیار خوبی در شبیه سازی EFP می باشند. از میان این مدل ها، نتایج مدل زریلی- آرمسترونگ دارای دقت بیشتری در تعیین شکل پرتابه و مدل های اشتنبرگ و جانسون- کوک نیز طول پرتابه را با دقت بیشتری نشان می دهند. سرعت بدست آمده از هر سه مدل اختلاف اندکی با مقادیر تجربی دارد.
    کلیدواژگان: پرتابه شکل یافته انفجاری EFP، مدل ماده، Ls Dyna
  • محسن نظری، فرشاد کوثری صفحات 29-36
    در این مقاله به بررسی انتقال حرارت هدایتی معکوس گذرا در کانال حاوی ماده متخلخل پرداخته شده است. برای تحلیل مساله از شرط نداشتن تعادل حرارتی بین دو فاز جامد و سیال استفاده شده و به کمک دو روش جداگانه معکوس تخمین متوالی تابع (SFSM) و گرادیان مزدوج به تخمین شار حرارتی سطحی نسبت به زمان پرداخته می شود. استفاده از دو معادله انرژی در حالت نداشتن تعادل حرارتی و به کار بردن آن در مسایل معکوس حرارتی از ویژگی های برجسته این پژوهش بوده و کاری نو در این زمینه می باشد. استخراج معادلات الحاقی از معادلات حاکم بر مواد متخلخل در حالت نداشتن تعادل حرارتی و استفاده از آن به منظور تخمین شار حرارتی مجهول از دیگر برجستگی های این مقاله است. گفتنی است که تاثیر پارامترهایی مثل ضریب توالی (r) در روش تخمین متوالی تابع مجهول، خطای دماهای اندازه گیری شده در محل سنسور و محل قرار گیری حسگرها، بر توزیع شار تخمین زده شده مورد بحث قرار گرفته است. همچنین مقایسه کاملی بین دو روش معکوس در تخمین شار حرارتی ارایه شده است.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت معکوس، محیط متخلخل، عدم تعادل حرارتی، تخمین متوالی تابع، معادله الحاقی
  • محسن کهرم، بهروز ظفرمند، علیرضا اکسیر صفحات 37-46
    در این تحقیق رفتار جریان آشفته در اطراف یک مانع مثلث شکل، تولید گردابه و اثر آن بر تحریک لایه مرزی بر روی یک صفحه تخت که در مجاورت مانع قرار دارد بررسی شده است. هدف از این پژوهش، برآورد میزان تاثیرگذاری گردابه های تولید شده در تحریک لایه مرزی و افزایش ضریب انتقال حرارت از صفحه تخت است. اندازه گردابه های تولیدی با تغییر اندازه اضلاع و زوایای مانع مثلثی شکل کنترل می شود. اضافه بر این، فاصله مانع مثلثی از صفحه تخت نیز تغییر داده می شود، همچنین طول یک ضلع و اندازه زاویه ضلعی که در تولید گردابه موثر است کم کم تغییر داده می شوند و در هر حالت، مقدار و چگونگی اثر بر تحریک لایه مرزی و تغییر ضریب انتقال حرارت از صفحه تخت محاسبه و مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مانع مثلثی یک نقطه سکون، یک جت در زیر مانع و دو گردابه در پشت مانع تولید می کند که هردو گردابه بر عملکرد لایه مرزی تاثیر قابل توجهی می گذارند. گردابه نزدیکتر به مانع، عامل کاهش ضریب انتقال حرارت و گردابه دورتر، عامل افزایش قابل توجه در ضریب انتقال حرارت است.
    کلیدواژگان: گردابه، تحریک لایه مرزی، لایه درهم
  • قاسم حیدری نژاد، جعفر اسماعیلیان صفحات 47-54
    به منظور استفاده از روش المانهای مرزی در حل مسایل سیالات، بایستی علاوه بر انفصال روی مرز، تعدادی سلول داخلی برای محاسبه انتگرال های ناشی از ترم های جابجایی نیز در نظر گرفت. برای این منظور از روش تابع پنالتی که کاربرد زیادی در روش المان های محدود دارد استفاده شده است. با استفاده از این روش، ترم فشار از معادلات حاکم حذف شده و معادلات به شکل معادله ناویر در الاستواستاتیک تبدیل می شود. این روش از برتری های وی‍ژه ای برخوردار است که از جمله می توان به سادگی استفاده از انواع المانها، محاسبه دقیق مشتق ها توسط تابع حل اساسی در هر نقطه دلخواه از دامنه و کاهش حافظه مورد نیاز و تعداد محاسبات در الگوریتم تکرار اشاره کرد. در این تحقیق دو روش مختلف برای محاسبه مشتق های داخلی بررسی شد و معادلات حاصل برای حل جریان داخل حفره تا میزان عدد رینولدز 400 و جریان پشت پله تا عدد رینولدز 75 مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با کارهای قبلی مقایسه گردید که بر خلاف کاهش زمان محاسبات و حافظه لازم از دقت بسیار خوبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: روش المانهای مرزی، تابع پنالتی، جریان حفره، جریان پله
  • علی نوری، پدرام حنفی زاده صفحات 55-62
    در این مقاله اثر تنش برشی و انتقال جرم در فصل مشترک فیلم مایع و جریان بخار روی عملکرد یک ترموسیفون با استفاده از روش انتگرالی بررسی شده است. با حل معادلات حاکم در بخش چگالنده، توزیع سرعت و ضخامت فیلم مایع به دست می آید. سپس دبی جرم فیلم مایع و نرخ انتقال حرارت قابل محاسبه است. نتایج برای یک ترموسیفون با طولcm 5/30 و قطر داخلیcm 42/2 با سیال عامل متانل در دمای اشباع 63 درجه سانتیگراد و دمای دیوار 38 درجه سانتیگراد انجام گرفته است. نتایج تحلیلی ارایه شده با نتایج تجربی و عددی محققین قبلی مقایسه گردیده است
    کلیدواژگان: لوله گرمایی، ترموسیفون، انتقال حرارت و جرم، تنش برشی
  • مجید قریشی، ولی علی میرزالو صفحات 63-71
    ساخت پره های متحرک موتورهای توربین گازی با توجه به شکل پیچیده و شرایط کاری حاد از تکنولوژی بالایی برخوردار است. در این میان ریشه پره با توجه به نیروهایی که به آن وارد می شود نسبت به بقیه قسمتهای پره دارای کیفیت سطح و دقت ابعادی بالایی می باشد. تاکنون کیفیت سطح نامناسب مانع از بکارگیری روش تخلیه الکتریکی سیمی(وایرکات) برای ماشینکاری ریشه پره می شد. چندی پیش با توجه به پیشرفتهای بوجود آمده در مولد ماشینهای وایرکات، استفاده از این روش برای ماشینکاری ریشه پره مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله کیفیت سطح حاصل از بکارگیری انواع ماشینهای وایرکات مطرح در این صنعت برای ماشینکاری ریشه پره کمپرسور بررسی شده است. بدین منظور با ماشینکاری نمونه هایی با ماشینهای وایرکات، مولفه های مختلف کیفیت سطح مانند زبری سطح، توپوگرافی سطح، سختی، ضخامت لایه های تغییر یافته سطحی، عیوبی مانند حفره ها و ترکهای ریز و تنشهای پسماند بررسی شده و در نهایت در مورد ماشینکاری ریشه پره کمپرسور با این روش نتیجه گیری شده است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری تخلیه الکتریکی، کیفیت سطح، پره، تنشهای پسماند
  • عباس سقایی، مرضیه مهرجو، امیرحسین امیری صفحات 73-82
    آنچه در اکثر مسائل کنترل فرایند آماری به آن پرداخته می شود، توصیف عملکرد یک فرایند یا کیفیت محصول به وسیله یک مشخصه کیفی تک متغیره یا چند متغیره و کنترل آن با استفاده از نمودارهای کنترل مناسب است. هر چند در بعضی اوقات توصیف عملکرد یک فرایند یا کیفیت یک محصول بوسیله رابطه‏ای بین یک متغیر پاسخ و یک یا چند متغیر پاسخ نتایج بهتری در پی هایی برای پایش انواع پروفایل ها در هر دو فاز 1 و 2 ارائه کرده‏اند. در این مقاله، روشی خواهد داشت. محققان این رابطه را که می‏تواند خطی، غیر خطی و یا حتی پیچیده‏تر باشد، پروفایل نامیده و تاکنون روش جدید مبتنی بر آماره های جمع تجمعی (CUSUM) برای بهبود پایش پروفایل های خطی ساده در فاز 2 ارائه شده است. برای ارزیابی و مقایسه روش پیشنهادی با روش های موجود از شبیه سازی و معیار متوسط طول دنباله استفاده و نتایج گزارش شده است. نتایج نشان دهنده عملکرد مناسب روش پیشنهادی برای پایش پروفایل‏های خطی ساده در فاز 2 می‏باشد. در پایان، اثر مقدار ماخذ روی عملکرد نمودارهای کنترل جمع تجمعی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته‏ است.
    کلیدواژگان: پروفایل، متوسط طول دنباله، نمودار کنترل جمع تجمعی، نمودار کنترل میانگین متحرک موزون نمایی، کنترل فرایند آماری
  • داود شیشه بری، مهدی مهنام، علی شاهنده صفحات 83-92
    مساله جایابی تسهیلات (MFLP) مکان یابی تعداد معینی تسهیل برای خدمت رسانی به مجموعه ای از مشتریان با نیازها و مکان های مشخص است. اگر محیط مورد نظر ناپیوسته باشد مساله به صورت مکان یابی تسهیلات در محیط غیر پیوسته (DMFLP) مطرح می گرد. در این مقاله حالت خاصی از مساله DMFLP با هدف استقرار تسهیلات غیر مشابه در محیط ناپیوسته و با درنظرگرفتن تسهیلات موجود مورد بررسی قرار می گیرد. مساله مورد نظر در دو حالت وجود و عدم وجود ارتباط میان تسهیلات قابل بررسی است. در این مقاله یک الگوریتم حل دقیق بر پایه روش شاخه وکران و یک الگوریتم ابتکاری برای حل مساله ارائه شده است. در هر دو حالت وجود و عدم وجود ارتباط، با افزایش تعداد تسهیلات و مکان ها زمان حل مساله برای رسیدن به جواب بهینه به طور قابل توجهی افزایش می یابد. بدین لحاظ یک الگوریتم ابتکاری کارآ توسعه داده شده و برای حل مساله برای هر دو دیدگاه به کار گرفته شد. با تولید مسائل تصادفی کارآیی روش ابتکاری در مقایسه با الگوریتم حل دقیق بررسی و نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: جایابی تسهیلات، الگوریتم شاخه وکران، روش ابتکاری
|
  • M. Ziabasharhagh, R. Ebrahimi, M. R. Rajaei Pages 1-10
    Combustion zone temperature in porous burners (PBs) is lower than free flame burners, which leads to a reduction in NOx emission. Furthermore, because of enough resident time for complete combustion, amount of CO emission will be reduced. In this research, pollutant emissions are investigated for a 5 kW porous burner integrated with a heat exchanger. Navier-Stockes, energy and the chemical species transport equations in a porous media with local thermal equilibrium assumption between the solid and gas are solved. 2D temperature field and species concentrations are presented in the premixed methane - air combustion. The effect of excess air on CO and NO emission are investigated. Results are acceptable with comparison of experimental data, also the results of this simulation are better than some simulations in quantitative and qualitative sense.
    Keywords: combustion, pollutants, porous media, Numerical Modeling, Methane, Air
  • R. Hosseini, S.H. Saffaie, A. Abjadpour Pages 11-20
    According to high dependence of spectral behavior of gases to temperature, pressure, wave length and concentration, it is needed that such properties be explained by simpler mathematical models. Moreover, appropriate numerical methods should be used to solve the radiative transfer equation for radiation intensity in the media, heat flux divergence and temperature field. Solution of the radiative transfer equation has been made by several researchers for gray gas in one-dimensional case. In this article, the radiative transfer equation is solved for two-dimensional case (long rectangular section) considering the spectral behavior of media (CO2 , H2O gases) through combining the box model and zone method. Because of the nongray behavior of the industrial gases, solving this equation can improve the gray gases assumptions in the model.
    Keywords: Radiative Transfer Equation, Nongray gas, Box model, Zone Method
  • P. Kazempoor, K. Mazaheri Pages 21-28
    In this paper, the effect of the liner material model on the result of numerical simulation of Explosively Formed Projectile (EFP) is examined. Johnson-Cook, Steinberg, and Zerilli – Armstrong models are used for the simulation. All models are shown that have a good agreement with the experimental results. Zerilli – Armstrong model predicts final EFP shape with more accuracy in comparison with the other models. The results of simulations indicate that Johnson-Cook and Steinberg models predict the projectile length better than Zerilli – Armstrong model. The velocity of projectile predicted by all models agrees well with the experimental measurement.
    Keywords: Explosively formed projectile (EFP), material model, Ls, Dyna
  • M. Nazari, F. Kowsari Pages 29-36
    This paper is concerned with the inverse heat transfer between two parallel plates filled with a porous medium under a non-equilibrium condition. Sequential Function Specification Method (SFSM) and Conjugate Gradient Method (CGM) with Adjoint equations are employed to estimate the transient wall heat flux at the porous boundary. Combination of the non-thermal equilibrium model and inverse heat transfer methods is the novelty of this paper. Results showed that sensor locations and existing noise in the measured data have important effects on the calculated heat flux.
    Keywords: Inverse Heat Transfer, porous medium, Non, Thermal Equilibrium, SFSM, Adjoint Problem
  • M.Kahrom, B. Zafarmand, A.Exier Pages 37-46
    In this paper development of turbulent flow around a triangular obstacle, its vortex generation and resulting effect on neighboring turbulent boundary layer of a flat plat, are studied. Vortex shedding controlled in size and position by changing side length and relevant angles of the triangle. The distance from the plate changed gradually from a point stuck to the plate to points far inside the free stream. As a result in each step, a stagnation point forms on frontal area, a jet at the beneath of the obstacle and one, two or three vortices after the rear face. Each of flow developments contributes to local heat transfer coefficient of neighboring flat plate. Most effective part seems to be the last vortex at downstream to the obstacle. Its local contribution to total enhancement is about 80% when total heat transfer compared to that of a single flat plate of a similar flow field. The overall heat transfer enhancement over the affected area is about 60%.
    Keywords: Heat transfer enhancement, Vortex Shedding, wake, stagnation point
  • Ghassem Heidarinejad, Jafar Esmaeelian Pages 47-54
    In this research, applications of the Boundary Element Method to viscous flow are investigated. The BEM formulation allows a boundary-only solution for linear stokes flow. For higher speed flows in which the non-linear convective effects cannot be ignored, a volume integral must be retained. The proposed formulation is based on analogy between Navier’s equations in elastostatics and Navier-Stokes equations expressed by using a penalty function. By using penalty function formulation, pressure term is eliminated and Navier-Stokes equations are converted to Navier equations in elastostatics. In many previous works, potential fundamental solution was used for solving viscous fluid flow with BEM but in this research elastostatics fundamental solution is used. Finally, some two-dimensional examples are provided to validate the presented approach. It is found that the boundary element method gives accurate solutions and it is more economical than other methods since the application of the method requires discretization only on the boundaries of the domain and thus it reduces the spatial dimensions of the problem by one.
    Keywords: Boundary Elements Method, Penalty function, Cavity flow, Step flow
  • A. Nouri, P. Hanafizadeh Pages 55-62
    This paper shows the effect of shear stress of liquid-vapor interface with and without mass transfer on thermal performance of a thermosyphon by the integral method. In this analysis, governing equation solved for laminar flow to find velocity profile, thickness of liquid film as well as heat transfer coefficient. In this study, a thermosyphon with 30.5cm length and 2.42cm inner diameter is analyzed. Methanol is used as a working fluid at saturated temperature of 63°C. Results show that the shear stress of liquid-vapor interface decreases the rate of heat transfer.
    Keywords: Heat Pipe, Thermosyphon, Heat Transfer, shear stress, Mass Transfer
  • Majid Ghoreishi, Vali Ali Mirzaloo Pages 63-71
    Manufacturing of blades in air turbine motors according to complicated shape and critical working conditions needs a high technology. The root of blade under applied forces should have high surface quality and dimensional accuracy in comparison with the other blade components. In this study, the surface quality due to different types of available wire-cut machines for machining of compressor blade root has been investigated. To this end some samples has been machined by different wire-cut machines. Afterwards the different components of surface integrity (such as surface roughness, surface topography, hardness, thickness of affected surface layers, microcrackes and pits, residual stresses) has been studied. Finally, the machining of the root of compressor blade with this process has been discussed and concluded.
    Keywords: Electrical Discharge Machining, Surface Integrity, Blade, Residual Stress
  • Abbas Saghaei, Marziye Mehrjoo, Amir Hossein .Amiri Pages 73-82
    In some applications a single variable, either a process variable or product variable, characterizes the state of the process. In the other applications, multiple variables characterize the state of the process. However, in some practical situations, the quality of a process or product is characterized by a relationship between two or more variables instead of by the distribution of a single quality characteristic. This relationship, which can be linear, nonlinear or even a complicated model, is referred to as profile by researchers. Up to now, several methods have been proposed for monitoring simple linear profiles in both Phases I and II. In this paper, for improving phase II monitoring of linear profiles, a method has been proposed which applies Cumulative Sum control charts. Average run length criterion and simulation studies are used in order to evaluate the performance of the proposed method. The results show the suitable performance of the proposed method. Finally, the effect of reference value on the performance of the proposed method is evaluated.
    Keywords: Profile, Average Run Length (ARL), Cumulative Sum (CUSUM) control chart, Exponentially Weighted Moving Average (EWMA) control chart, Statistical process control
  • D. Shishebori, M. Mahnam, A. Shahandeh Pages 83-92
    The Multiple Facility Location Problem (MFLP) is to locate certain facilities so as to serve a given set of customers, whose locations and requirements are known. When the locations have to be selected from a given set of candidate locations, the problem becomes a Discrete Multiple Facility Location Problem (DMFLP). In this study, a special case of DMFLP is discussed where multiple facilities that are of different type are to be placed (location decision) and assign customers to these facilities (allocation or assignment). Both cases with and without interactions among new facilities are considered in this problem. In this paper, efficient lower and upper bounds are used to propose a branch-and-bound scheme as an exact method. Also, new heuristic method is provided for both cases and compared for large-job sizes. Computational results on randomly generated data in comparison with optimal solutions indicate that the heuristic method is accurate and efficient.
    Keywords: Facility location, Branch, Bound, Heuristic