فهرست مطالب

مهندسی مکانیک امیرکبیر - سال چهل و چهارم شماره 1 (تابستان 1391)
  • سال چهل و چهارم شماره 1 (تابستان 1391)
  • تاریخ انتشار: 1391/05/19
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مقاله پژوهشی
  • محمدرضا انصاری، محسن آزادی، رضا قیصری صفحات 1-10
    در این مقاله نتایج حاصل از آزمایش های انجام شده برای بررسی اثر زاویه شیب و فاصله عمودی در کانال با هندسه S شکل ارائه و تحلیل شده است. نقشه های الگوی جریان با دو معیار متفاوت، ثابت بودن زاویه شیب و تغییر طول قسمت میانی و ثابت بودن طول قسمت میانی و تغییر در زاویه شیب مقایسه شده اند. نتایج نشان دادند که با افزایش طول، گذار به الگوی جریان قالبی گردابه ای در سرعت های ظاهری بالاتری از مایع رخ می دهد و ناحیه با الگوی جریان حلقوی تکه ای مه آلود کوچکتر شده و به سمت دبی های بالاتر فاز گاز می رود. همچنین افزایش طول، منجر به بزرگتر شدن ناحیه با الگوی جریان چرن شده و در ازای آن ناحیه با الگوی جریان لخته ای گردابه ای کوچکتر می شود. با افزایش شیب نیز، گذار به الگوی جریان قالبی گردابه ای در سرعت های ظاهری بالاتر هوا صورت می گیرد و اندازه این ناحیه کاهش می یابد و همچنین اندازه ناحیه با الگوی جریان چرن بزرگتر شده و در ازای آن گستره ناحیه با الگوی جریان لخته ای کوچکتر می شود.
    کلیدواژگان: جریان دو فازی، الگوی جریان، نقشهء جریان، هندسه S شکل، گذار
  • بهناز تاجیک، عباس عباسی، مجید صفاراول، امیر عبدالله، محمد کاظمی، حسین بابایی صفحات 11-20
    در این مقاله اثر جریان آکوستیک بر افزایش انتقال حرارت از یک گرمکن تخت افقی و رو به پایین در یک محفظه بسته استوانه ای شکل پر از آب، به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. امواج ایستا بین منبع حرارتی، به عنوان منعکس کننده و صفحه مرتعش پایینی ایجاد می شود. جریان آکوستیک، یک جریان پایدار چرخشی است که توسط این میدان امواج ایستا، القا می شود. صفحه بالایی با شار حرارتی ثابت گرم شده و دیواره های کناری در یک دمای ثابت نگاه داشته می شوند. بنابراین اثرات گرانش در این مقاله ناچیز است و افزایش انتقال حرارت، به دلیل ارتعاشات فراصوت است. برای یافتن بهترین محدوده قدرت آکوستیک، فشار آکوستیک اندازه گیری شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش انتقال حرارت می تواند به کمک ارتعاشات فراصوت، نزدیک به 400٪ افزایش یابد. افزایش در توان ترانسدیوسر و کاهش در ارتفاع گرمکن، موجب افزایش ضریب انتقال حرارتی در محفظه می شود. همچنین افزایش کاویتاسیون به شدت موجب تضعیف افزایش ضریب انتقال حرارت می شود.
    کلیدواژگان: افزایش انتقال حرارت، جریان های آکوستیک، امواج ایستا، محفظه استوانه ای، فراصوت، کاویتاسیون
  • پیمان باشی شهابی، حمید نیازمند، سید محمدرضا مدرس رضوی صفحات 21-33
    روند رو به افزایش آلودگی محیط زیست و قوانین سختگیرانه ، شرکت های خودروسازی را مجبور به تولید محصولاتی با آلاینگی کمتر می نماید. در این راستا تخلیه گازهای رخنه ای تولید شده در موتور خودروها به محیط ممنوع شده است. امروزه راهکار مورد استفاده، بازگرداندن این گازها به محفظه احتراق و سوزاندن آن ها است. از سوی دیگر استفاده از روش بازگردانی دود برای کاهش اکسیدهای ازت در موتورهای احتراق داخلی مفید بوده است. در هر دو روش، توزیع غیر یکنواخت گازهای بازگردانده شده بین راهگاه های چندراهه ورودی، منجر به کاهش چشمگیر توان و افزایش آلاینده های موتور خواهد شد. علاوه بر موقعیت تزریق که نقش تعیین کننده ای در چگونگی توزیع گازهای تزریق شده دارد، به نظر می رسد که عواملی مانند دور موتور، سرعت و زاویه تزریق بر چگونگی توزیع گازها اثربخش باشند. در این تحقیق عددی اثر این عوامل بر توزیع دود یا گازهای رخنه ای تزریق شده به چندراهه ورودی موتور EF7 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زاویه تزریق کم ترین و دور موتور بیش ترین اثر را بر توزیع دود یا گازهای رخنه ای تزریق شده به منیفولد دارند.
    کلیدواژگان: گازهای برگشتی، گازهای رخنه ای، زاویه تزریق، سرعت تزریق، دور موتور، غیریکنواختی
  • سید عبدالمهدی هاشمی، مجید نیکفر، روح الله معتقدی فرد صفحات 35-46
    در مقاله حاضر عملکرد یک مشعل متخلخل تابشی از نوع فلزی به طور تجربی بررسی شده است. برای بررسی اثر نرخ آتش و نسبت هم ارزی، آزمایش ها در پنج نرخ آتش متفاوت و در محدوده ای از نسبت های هم ارزی که شعله در محیط متخلخل پایدار است انجام شده است. عوامل فوق بر روی سه محیط متخلخل تشکیل شده از توری های با شبکه ریز و درشت بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که افزایش نرخ آتش در اکثر حالت ها موجب بالا رفتن دمای سطح مشعل می شود. در هر نرخ آتش، مقدار نسبت هم ارزی که دمای سطح در آن بیشینه است مشخص شده است. بیشترین دمای سطح در نسبت هم ارزی های کمتر از یک (1-7/0) بوده و راندمان تابشی مشعل با افزایش نرخ آتش کاهش می یابد. راندمان تابشی بیشینه در نسبت هم ارزی مربوط به دمای بیشینه سطح بدست می آید. در یک نرخ آتش معین، بیشینه دما برای محیط متخلخل ترکیبی (دولایه توری ریز و یک لایه توری درشت) در نسبت هم ارزی کمتری نسبت به دیگر محیط های متخلخل رخ می دهد. نتایج بدست آمده هم خوانی خوبی با نتایج دیگر دارد.
    کلیدواژگان: محیط متخلخل فلزی، احتراق، مشعل تابشی، راندمان تابشی، نرخ آتش، نسبت هم ارزی
  • بهزاد نیکنام، حسن مدنی، حسین سالاری راد صفحات 47-55
    دود و گازهای سمی خارج شده از آتش سوزی درون تونل، برای سلامتی کاربران تونل بسیار مضر است. بنابراین برای خروج افراد و وسائط نقلیه و جلوگیری از گسترش این مواد در بالادست محل آتش سوزی، تامین هوای تازه اهمیت زیادی دارد. سرعت بحرانی جریان هوا، مهمترین فاکتور موثر برای طراحی سامانه ایمنی درون تونل و جلوگیری از گسترش دود در جلوی محل آتش سوزی در امتداد جهت جریان می باشد. برای برآورد این سرعت، تونل البرز واقع در آزادراه تهران- شمال، حین آتش سوزی با انرژی حرارتی آزادشده برابر100 مگاوات به مدت960 ثانیه به کمک یک مدل عددی سه بعدی با نرم افزارFDS شبیه سازی شده است. مدل سه بعدی تونل به طول 500 متر، و روند آتش سوزی بر اساس آهنگ گرمای آزاد شده متناسب با زمان احتراق هپتان شبیه سازی شده است . شبیه سازی جریان مغشوش واحتراق به ترتیب براساس معادلات لس (LES)و معادلات شکست ادی (EDDY). مدل سه بعدی با شبکه بندی متشکل از سلول های مربعی با اندازه 50 سانتی متر انجام شد .در این تحقیق نتایج شبیه سازی، باروابط تجربی مقایسه شدند . بر اساس نتایج مدل عددی برای آتش سوزی با اندازه 100مگاوات، سرعت بحرانی5/3متر در ثانیه پیش بینی شده که همخوانی مناسبی با رابطه ارائه شده توسط اوکا و اتکینسون دارد و به عنوان سرعت بحرانی برای کنترل دود در بالادست آتش سوزی با اندازه 100 مگاوات پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: سرعت بحرانی، آتش سوزی، شبیه سازی عددی، نرم افزارFDS، تونل البرز
  • علیرضا باصحبت نوین زاده، مصطفی محمدی، مصطفی ذاکری صفحات 57-65
    در مقاله ی حاضر روند طراحی مفهومی بوستر جانبی سوخت جامد ارائه می شود. این فرآیند بر اساس طراحی مفهومی موتورهای سوخت جامد و به کمک مطالعه ی آماری بر روی بوسترهای سوخت جامد موجود در جهان استخراج گردیده است. طراحی مفهومی، به کمک نظریه ی طراحی مشارکتی که قابلیت تداخل کاربر در تغییر عوامل ورودی را فراهم می آورد انجام شده است. محدودیت های موجود بر روی عوامل موتور در روند طراحی در نظر گرفته شده است و با اطلاعات آماری تطبیق داده می شود. در راستای این طراحی، نرم افزار طراحی موتور سوخت جامد و شبیه سازی پرواز موشک نیز تهیه و بکار گرفته شده است.
    کلیدواژگان: طراحی مفهومی، موتور سوخت جامد، سیکل طراحی بوسترهای جانبی، طراحی مشارکتی
  • حسن قاسمی، محمدحسن مقدس، محسن طاهری نسب صفحات 67-77
    تاکنون روش های محاسباتی مختلفی برای تحلیل پروانه های دریایی به کار گرفته شده اند. در این مقاله، روش المان مرزی برای تحلیل عددی عملکرد هیدرودینامیکی دائم پروانه معکوس گرد توسعه داده شده است. جریان پتانسیل اطراف پروانه جلو و پروانه عقب مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، با محاسبه توزیع جریان گردابی القایی، برهم کنش میان پروانه های جلو و عقب(پروانه معکوس گرد) به کارگرفته شد. نتایج شامل ضرایب عملکرد هیدرودینامیکی، نیروها و گشتاور کلی پروانه معکوس گرد، توزیع جریان گردشی، مقایسه گردابه القایی در فاصله بین دو پروانه و گردابه القایی در پایین پروانه عقب است. نتایج عددی نشان می دهد که پیش بینی عملکرد هیدرودینامیکی، برابری خوبی با نتایج تجربی دارند.
    کلیدواژگان: پروانه معکوس گرد، روش المان مرزی، توزیع گردابه القایی، عملکرد هیدرودینامیکی دائم
  • حمید زراعتگر، ریحانه مهری، حمیدرضا جعفر یگانه صفحات 79-90
    آسیبدیدگی کشتی ها ممکن است باعث آبگرفتگی بخشهایی از کشتی و یا حتی ازدسترفتن تعادل آن شود آسیب دیدگی کشتی ها اجتناب ناپذیراست. از زمانی که کشتی دچار صدمه می شود تا هنگامی که بخشهای صدمه دیده به طور کامل از آب پر شوند، رفتار کشتی تغییر مینماید. از طرف دیگر به طور معمول در شرایط محیطی سخت (وجود امواج دریا) آسیب دیدگی رخ می دهد، بنابراین لازم است تحلیل رفتار شناور در وضعیت صدمهدیده در موج انجام شود. در این تحقیق سعی شده است رفتار شناور صدمهدیده در موج با تاکید بر سه حرکت رول، پیچ و هیو تجزیه و تحلیل شود. بدین منظور طرح ریاضی برای سه حرکت مزبور همراه با مقدار آبگرفتگی مخزن صدمه دیده نوشته شده است که چهار معادله دیفرانسیلی وابسته، بطور همزمان در بازه زمان حل میشود. براین اساس یک روش مناسب تهیه شده و کد رایانه ای آن نوشته شده است کد تهیه شده ابتدا معتبرسازی شده و سپس برای یک نمونه شناور فریگیت اجرا گردیده و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: آسیب دیدگی، کشتی، آبگرفتگی، رول، پیچ، هیو
  • حامد ملکوتی خواه، محمود موسوی مشهدی، آرش گل شاه، امید محمد پور صفحات 91-99
    صدای حاصل از موتور که از راه سازه و بدنه به داخل هواپیما نفوذ می نماید یکی از مشکلات جدی برای طراحان هواپیماهای توربوپراپ به شمار می رود. چرخش ملخ های موتور، منبع اصلی صدا در این نوع هواپیماها هستند. این صدا ها بدنه هواپیما را به ارتعاش در می آورند. به دلیل فرکانس پایین صدای حاصل از ملخ، کاهش سر و صدای ایجاد شده در داخل هواپیما توسط مستهلک کننده هایی همچون لاستیک، ویسکوالاستیک و سایر جاذب های غیر دینامیکی امکان پذیر نیست. در این مقاله طراحی جاذب دینامیکی برای نصب، روی بدنه برای جذب ارتعاش و استهلاک انرژی صوت در سازه هواپیما که مسیر انتقال ارتعاش و صوت است، مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا روابط تئوری برای طراحی جاذب های دینامیکی قابل تنظیم استخراج شده، سپس طرح اجزاء محدود جاذب، با استفاده از نرم افزار انسیستحلیل شده و در پایان، ساخت و آزمایش آن برای هواپیمای توربوپراپ آنتونف 140 انجام شده است.
    کلیدواژگان: جاذب دینامیکی قابل تنظیم، هواپیمای توربوپراپ، کاهش صدا، کاهش ارتعاش، المان محدود
|
  • Mohammad Reza Ansari, Mohsen Azadi, Reza Gheysari Pages 1-10
    An experimental investigation is conducted to study the effect of vertical distance and inclination angle of a S-shaped channel on two-phase flow patterns. Five flow patterns of vortex plug¡ vortex slug¡ vortex wavy-annular¡ churn and mist packet annular were observed. Flow pattern maps were obtained for each case and then compared based on the different vertical distance and inclination angle to perform a parametric study. Increasing mid-section length and inclination angle cause the transition to vortex plug flow pattern to occur at higher liquid velocities as well as a greater area of churn flow pattern at the expense of smaller vortex slug flow pattern area. However¡ increasing mid-section length and decreasing inclination angle¡ ends in smaller area of mist packet annular area. It is revealed that for higher mid-section lengths¡ effect of increasing inclination on shifting transition lines between flow patterns is more determining.
    Keywords: Two, phse flow, Flow pattern, Flow pattern map, S, shaped channel, Transition line
  • Behnaz Tajik, Abbas Abbasi, Majid Saffar Avval, Amir Abdollah, Mohammad Kazemi, Hosein Babaei Pages 11-20
    In this study, the effect of acoustic streaming on heat transfer enhancement of a down-ward-facing horizontal heating surface in a closed cylindrical enclosure filled with water was investigated experimentally. Standing waves were generated between the heating source as a reflector and vibrating lower plate. Acoustic streaming is a steady circular flow induced by this standing waves field. The upper plate was heated with a constant heat flux and side-walls were kept at the constant temperature. Therefore, the gravitational effects were negligible and the heat transfer enhancement was due to ultrasonic vibrations. In order to find out the best range of ultrasonic power, the acoustic pressure was measured. The results show that the enhancement of the heat transfer can be up to 400% by the ultrasonic vibrations. The increase in the transducer power and the decrease in the height of the heater cause the higher heat transfer coefficient in the enclosure. In addition, the increase in cavitation phenomenon severely weakens the increase in heat transfer coefficient.
    Keywords: heat transfer enhancement, acoustic streaming, standing wave, cylindrical enclosure, ultrasonic, cavitation
  • Peyman Bashi Shahabi, Hamide Niazmand, Seyed Mohammad Reza Modarres Razavi Pages 21-33
    Increase of environmental pollution and stricted emission legislations has forced companies to produce automobiles with the lower air pollutants. In this respect, discharge of blowby gases into the environment is prohibited and recirculating the gases into the combustion chamber and burning them is used as the accepted solution. In addition, using EGR technique to control and reduce nitrogen oxides in internal combustion engines has been quite effective. An important common feature of these two methods is that if they have not employed correctly the increase of other pollutants and significant engine power reducti-on may occur which is mostly due to maldistribution of recirculated gases in the manifold. Besides the injection position that has significant role in distribution of injected gas, it seems that other parameters such as the engine speed, the velocity and angle of injection may play a great role on the distribution of i-njected gases. In this numerical study the effect of these parameters on distribution of injected EGR or blowby gases into the EF7 intake manifold are determined. Results show inject-ion angle and engine speed have the least and the most effect on injected gases distribution, respectively.
    Keywords: Recirculated gases, Blowby gases, Injection angle, Injection velocity, Engine speed, Maldistribution
  • Seyed Abdolmahdi Hashemi, Majid Nikfar, Rohollah Motaghedi Fard Pages 35-46
    In this paper, the performance of a metal porous radiant burner is investigated experimentally. To study the effect of firing rate and equivalence ratio, some tests have been carried out in five different firing rates and in a range of equivalence ratios which the flame is stable in the porous media. These parameters have been investigated on three porous media, which are formed from fine and coarse meshes. The results show that the surface temperature increases with increasing firing rate. In each firing rate, the equivalence ratio corresponding to the maximum temperature is determined. The maximum temperature occurs in equivalence ratios less than one (0.7-1) and Radiation efficiency of the burner decreases with increasing firing rate. The maximum radiation efficiency takes place in equivalence ratio corresponding to the maximum surface temperature. In a specific firing rate, the maximum temperature for the combined porous media (two layers of fine mesh and one layer of coarse mesh) occurs in an equivalence ratio less than that of the other porous media. Listen Read phonetically The obtained results are in a good agreement with the other studies.
    Keywords: Metal porous media, Combustion, radiant burner, Radiant efficiency, firing rate, equivalence ratio
  • B. Niknam, H. Madani, H. Salarirad Pages 47-55
    Smoke and toxic gases created by fire accidents in tunnel are very harmful for tunnel users health and safety .So fresh air supply for fire smoke control in the fire upstream, is important .Thus, the critical velocity is a most important factor for this .In order to determine the critical velocity during fire in the Alborz tunnel 3dimensional model of the tunnel and fire was created by FDS software .Fire with 100 mw size for 960second in model with 500m length was simulated. Fire and Smoke was modeled by HRR and heptanes’ combustions. Unsteady flow and combustions was simulated by LES and Eddy break up model. Model was meshed by 50 cm cell. Finally, simulation result was validated by experimental equation .simulation predicted value for critical velocity is 3.5 m/s which have good agreement with Oka and Atkinson experimental equation so we propose 3.5 m/s as critical velocity for fire with 100 mw in Alborz Tunnel .
    Keywords: Critical Velocity, Fire, Numerical Simulation, FDS Software, Alborz Tunnel
  • Ali Reza Ba Sohbat Novinzade, Mostafa Mohammadi, Mostafa Zakeri Pages 57-65
    In this study, a design cycle of strap on booster is presented. This procedure, based on conceptual design of solid rocket motor and statistical studies of strap on booster, is derived. The conceptual design, usages the collaborative design that enables the user interfaces to affection the design parameters. Afterwards, the software of solid rocket design and simulation of missile flight has been produced.
    Keywords: Strap on Booster Design, Conceptual design, Solid Rocket Motor
  • Hassan Ghasemi, Mohammad Hossein Moghaddas, Mohsen Taheri Nasab Pages 67-77
    Computational hydrodynamics method was formulated and implemented for marine propellers. In this paper, a design methodology for predicting steady hydrodynamic performance of contra rotating propeller (CRP) has been developed based on boundary element method. The potential flow around fore propeller and aft propeller has been analyzed. In addition, with computation of induced wake distribution, interaction between fore and aft propellers are contemplated. This method for a typical contra-rotating propeller is applied. The results include hydrodynamic performance coefficients, overall force and torque on the CRP, circulation distributions and comparison of induced wake at position of distance between two propellers and induced wake at position of downstream of aft propeller. Numerical results show that the hydrodynamic performance predictions agree well with the experiment data.
    Keywords: Contra, rotating propeller, Boundary Element Method, induced wake distribution, steady hydrodynamic performance
  • Hamid Zeraatgar, Reyhane Mehri, Hamid Reza Jafar Yegane Pages 79-90
    Damage of a ship may cause flooding of some compartment. In extreme case it may result in the total loss of the vessel. As far as the probability of damage of a ship in seaway is concerned, there is no confidence for not happening damage of a ship. In a case of damaged ship, motion in wave is coupled with mass of flooded water where the rate of flooding itself is also coupled with the damaged ship motions. Normally damage is happening in harsh sea conditions where sea waves are the main feature of such environment. On that basis, it is needed to analyze damaged ship motions in waves. In this article, an attempt has been made to analyze a damaged ship motions in sea wave focusing on three motions, heave, pitch and roll. A mathematical model is developed in which the equation of ship motions and mass of flooding are solved simultaneously in time domain. A computer code is developed and validated by comparing with some published results. A damaged naval ship behaviors in sea waves are calculated and results are discussed.
    Keywords: Damage, ship, flooding, roll, pitch, heave
  • Hamed Malakoti Khah, Mahmood Mosavi Mashhadi, Arash Golshah, Omid Mohammadpor Pages 91-99
    The sound produced by the engine penetrates into the airplane through the structure and fuselage is still a grave concern for turboprop plane designers. The engine’s propellers rotation is the main source of the sound in this kind of planes, the sound is transmitted to the fuselage through the structure and air so makes it vibrated. The decrease of noise made in the planes by dampers such as rubber, visco-elastic, and other non-dynamic absorber is not possible due to frequency low level. The present study investigates the designing of dynamic absorber for installing on the fuselage to absorb vibration and damping of the sound energy in the structure of the plane which makes the transmission way of vibration and sound possible in the structure. In the beginning, the theoretical relationship to design tunable dynamic absorber is gained, then the finite element model of the absorber is analyzed by ANSYS, and at the end, structuring and examining it for turboprop Antonov- is carried out.
    Keywords: Tunable dynamic absorber, Turboprop aircraft, Sound reduction, Vibration reduction, finite element