مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 121 (مهر و آبان 1397)

در ساختمان های سنتی راهکارهای غیر فعال خورشیدی فراوانی برای ایجاد آسایش حرارتی محیط داخل استفاده شده که می تواند در ساختمان های مدرن امروزی نیز به کار رود. عنصر مشترک در بسیاری از ساختمان های سنتی ایران در اقلیم گرم و خشک، اتاق تالار با ایوان است. هدف از این پژوهش بررسی آسایش حرارتی در اتاق تالار خانه سنتی منطقی نژاد در شیراز است. برای رسیدن به این هدف، ابتدا ساختمان سنتی با تمامی جزییات در نرم افزار دیزاین بیلدر نسخه 5.03.007 شبیه سازی شده و سپس داده های مربوط به دما، رطوبت نسبی اتاق، میزان شاخص آسایش حرارتی میانگین آرای پیش بینی شده (PMV) و درصد نارضایتی پیش بینی شده (PPD) اتاق تالار در طول سال محاسبه شد. برای اعتبارسنجی داده ها، داده های به دست آمده دما و رطوبت نسبی بوسیله ی حسگر طی ده روز با داده های نرم افزار مقایسه گشت که اختلاف آنها قابل قبول بود. نتایج محاسبات حاکی از آن است که اتاق تالار با ایوان در جبهه ی جنوبی حیاط مرکزی در ماه های مه، ژوئن، سپتامبر و اکتبر از لحاظ آسایش حرارتی مناسب است. اتاق تالار در دو ماه جولای و آگوست در محدوده کمی گرم تا گرم قرار گرفته و در ماه های سرد در محدود تنش سرمایی است.

استفاده از روش های تجربی جهت اندازه گیری تنش همواره مورد توجه مهندسان بوده است. اما روش های مختلف تجربی مشکلاتی نیز به همراه دارند. در این میان فتوالاستیسیته روشی تجربی است که به کمک آن قادر خواهیم بود تا تنش و کرنش را در قطعات مختلف و در حالت استاتیکی و دینامیکی اندازه گیری کنیم. یکی از زیر مجموعه های این تکنیک، روش تنش تصویری است. با استفاده از روش تنش تصویری، یک پوشش پلاستیکی حساس به کرنش بر روی سطح نمونه چسبانده می شود. پس از آنکه نمونه تحت بار قرار گرفت، نور پولاریزه شده به پوشش تابانده می شود. در نهایت کرنش های ایجاد شده بصورت یک الگوی رنگی نشان داده شده و به کمک روش پردازش تصویر، مشخصات تنش و کرنش بدست خواهد آمد. این مقاله به مروری بر فعالیت های انجام شده در خصوص روش تنش تصویری پرداخته و در ادامه به بررسی روش محاسبه تنش-کرنش در این روش و خواص پوشش ها می پردازد.

مدل سازی جریان واکنشی در شرایطی که جریان آرام باشد (و حتی زمانی که جریان اغتشاشی می شود اما اغتشاش به طور مستقیم شبیه سازی می شود) بدون نیاز به مدل سازی شدت واکنش، مستقیما به صورت عددی مدل سازی می شود؛ اما زمانی که جریان مغشوش می شود و جریان اغتشاشی مدل سازی می شود، نیاز است که اثرات متقابل آشفتگی و واکنش مدنظر قرار گیرد. به منظور مدل سازی اثرات متقابل آشفتگی و واکنش، روش های متفاوتی ارائه شده است. یکی از مدل هایی که توانایی مدل سازی اثرات متقابل آشفتگی و واکنش را دارد مدل EDC می باشد که در این گزارش سعی بران است این مدل موردبررسی قرار گیرد. آن گونه که در مراجع اشاره شده است مدل EDC به شکل آبشار انرژی در نظر گرفته می شود که انرژی مکانیکی از گردابه های بزرگ مقیاس به گردابه های کوچک مقیاس منتقل می شود و بر اساس همین نظریه آبشار انرژی است که روابط حاکم بر این روش استخراج میشود. در این گزارش سعی شده است تا حد امکان و به صورت مختصر تئوری حاکم بر مدل EDC بیان شود و سیر تکامل این روش موردبررسی قرار گیرد و همچنین روش های متعددی که در جهت توسعه این مدل اقدام کرده اند، موردبررسی قرار گیرد و در آخر نیز محدوده ی کارایی این روش به صورت کلی بیان شود.

یکی از مشکلات جدی در نیروگا ه های تولید توان، تغییر شکل پوسته توربین و به تبع آن ارتعاش موتور می باشد که منجر به آسیب دیدن توربین و اجزای داخلی، توقف واحد و نیز افزایش هزینه تعمیرات می شود. با تغییر لقی نوک پره ها در اثر تغییر شکل پوسته، افت افزایش یافته و بازده توربین کاهش می یابد. تغییر شکل شدید پوسته، برهم کنش قسمت های ثابت و متحرک توربین را در بر می گیرد که مسبب آن تعدادی عامل های استاتیکی و دینامیکی می باشد. پوسته توربین از دو قسمت تشکیل شده که از طریق فلنج با پیچ به هم متصل می شوند. از آنجا که سازه پوسته در نقاط مختلف خود در تماس با جریان گاز اصلی و سیال خنک کاری می باشد، توزیع دما در سیال پیرامون تاثیر مستقیمی بر توزیع حرارت سازه خواهد داشت. دو قسمت بودن پوسته و وجود فلنج های ضخیم نسبت به پوسته جهت جلوگیری از نشتی، منشا اصلی تغییر شکل پوسته در اثر بارهای حرارتی و فشاری اعمال شده می باشد. در مقاله حاضر دلایل مختلف تغییر شکل پوسته با تمرکز بر اثرات گرادیان دمایی و چگونگی آن بررسی شده است. در ادامه راهکارهای عملی جهت کاهش تغییر شکل پوسته ارائه شده است. راهکارهای مطرح شده برای پوسته های با هندسه پیچیده نیز که در اثر وجود گرادیان های دمایی بالا دچار تغییر شکل می شوند، کاربرد دارد.

فرآیند تولید تزریق پودر فلزی یکی از فرآیندهای جدید تولید قطعات دقیق و نزدیک به شکل نهایی می باشد که مکانیزم آن بر پایه روش متالورژی پودر می باشد. در این روش پودر فلزات به همراه چسب به داخل قالب تزریق می شوند و با توجه به سیالیت بیشتر مخلوط تشکیل شده در این حالت نسبت به روش متالورژی پودر، هندسه قطعات پیچیده تری را می توان به کمک آن تولید نمود. در بسیاری از صنایع از قبیل صنایع هوافضا، پزشکی و خودروسازی این روش اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. قطات درب خودرو، انگشتی های سوپاپ، بست نگهدارنده انژکتور و پره های پرخوران از جمله قطعاتی هستند که در حال حاضر با استفاد از این روش تولید می شوند. با توجه به اینکه ان روش در صنعت کشور هنوز چندان شناخته شده نیست، در این مقاله سعی شده است شبیه سازی این فرآیند با استفاده از نرم افزار تجاری Moldflow انجام شده و قابلیت نرم افزار برای انجام شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گیرد. برای این منظور ابتدا صحه گذاری نتایج نرم افزار با هندسه و شرایط مرزی مشخص از مقالات موجود انجام شد، سپس برای قطعه پره پرخوران مربوط به یک موتور دیزل سواری شبیه سازی انجام گرفت. نتایج نشان دادند که نرم افزار انتخاب شده قابلیت خوبی برای شبیه سازی فرایند تولید تزریق پودر فلزی دارد.

یکی از موثرترین تکنیک های روش تغییرشکل پلاستیک شدید به منظور ایجاد ساختار فوق ریزدانه در مواد، تکنیک فشردن در کانال همسان زاویه دار یا (ایکپ) می باشد. در دو دهه گذشته شاهد تحولات زیادی در نحوه ی طراحی قالب و ایجاد تغییرات در تکنیک ایکپ بوده ایم. در مقاله حاضر به توصیف انواع مختلفی از تکنیک های ایکپ که اخیرا توسعه یافته و درصدد حل مشکلات فرایند ایکپ سنتی بوده؛ پرداخته شده است. همچنین نگاه ویژه ای به استفاده از تکنیک فشردن در کانال همسان زاویه دار به صورت مداوم یا ایکپ-کانفرم (ECAP-Conform) در ایجاد ساختار فوق ریزدانه شده است. این تکنیک در واقع ترکیبی از تکنیک فشردن در کانال همسان زاویه دار یا ایکپ و فرایند کانفرم می باشد؛ که به عنوان یک راه حل برای تولید مداوم مواد ریزساختار ارائه شده است. نتایج نشان دهنده موثر بودن استفاده از این تکنیک در تولید مواد ریزدانه به عنوان روش تغییرشکل پلاستیک شدید و حذف محدودیت های موجود در تکنیک ایکپ می باشد.

کنترل بردار تراست قابلیتی از هواپیما، موشک یا هر پرنده دیگری است که به کمک آن می توان با ایجاد اثری روی گازهای خروجی نازل جهت نیروی تراست را منحرف کرده تا نیازی به استقاده از سطوح کنترل آیرودینامیکی مانند بالک ها نباشد. یکی از روش های کننرل بردار تراست استفاده از جریان پاشش ثانویه می باشد. یکی از مهم ترین مسائل مطرح در این روش، تزریق یک سیال با دما، سرعت، لزجت و چگالی مختلف به درون سیال با خواص دیگری بوده که میدان جریان پیچیده ای را ایجاد می کند. در این مطالعه ابتدا به بررسی جریان پاشش ثانویه روی صفحه تخت پرداخته شده و سپس جریان سیال در نازل همگرا-واگرا شبیه سازی و مطالعه پیرامون اثر جریان پاشش ثانویه درون آن انجام شده است. در ادامه شبیه سازی جریان سیال درون نازل همگرا-واگرای فرامنبسط انجام شده است. در این مسئله پدیده شوک مایل و الماس ماخ به ترتیب در خروجی و پایین دست نازل رخ خواهد داد. سپس جریان پاشش ثانویه با دبی جرمی، زاویه پاشش و در مکان های مختلف به این نازل اضافه گردیده و اثرات آنها بر پارامترهای مهمی از قبیل زاویه انحراف، بازدهی برداردهی و تراست نازل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که بیشترین مقدار انحراف در بردار تراست برابر 8/9 درجه و دبی جرمی پاشش ثانویه در این حالت 05629/0 کل دبی جرمی عبوری از نازل می باشد. به منظور صحت سنجی، نتایج حاصل از شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی مقایسه شده که نشان دهنده دقت قابل قبول مدل مورد استفاده در پژوهش حاضر می باشد

در این مطالعه با استفاده از روش غیرفعال بهبود پوسته کمپرسور، از گردابه های نشتی نوک (که عامل ایجاد پدیده های نامطلوب استال و سرج می باشند) کاسته شده و حاشیه سرج نیز افزایش یافته است. این گردابه ها در نوک روتور باعث انسداد جریان در این ناحیه، ایجاد افت زیاد در روتور، کاهش راندمان و نسبت فشار کمپرسور و ایجاد توزیع سرعت غیر یکنواخت در صفحه خروجی می شوند. به منظور صحه گذاری عددی، نتایج کار حاضر با نتایج آزمایشگاهی روتور 37 ناسا مقایسه شده و مطابقت قابل قبولی بین نتایج آزمایشگاهی و عددی حاصل گردیده است. برای بهبود پوسته کمپرسور خاص مورد بررسی در این پژوهش؛از سه حالت شیار محیطی یعنی 100% و 40% و 80% استفاده شده است. شبیه سازی کمپرسور در حالت پایا و با استفاده از مدل توربولانسی SST، توسط نرم افزار انسیس14 انجام شده و نتایج بدست آمده با نتایج پوسته بهبود نیافته مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهد که در حالت 80% ، بیشترین حاشیه استال( 2/6 درصد) و کمترین میزان افت راندمان 4/0- بدست می آید. در این حالت می توان با افزایش عمق شیار، حاشیه استال را به 1/9 درصد و افت راندمان را به 67/0- تغییر داد. همچنین در این حالت با کاهش عرض شیار، حاشیه استال به 1/5 درصد کاهش می یابد.