فهرست مطالب
نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال سی‌ام شماره 1 (پاییز و زمستان 1397)
- تاریخ انتشار: 1397/10/26
- تعداد عناوین: 9
-
-
صفحات 1-15در این پژوهش ناپایداری جت های آب بیضوی، مستطیلی و دایروی به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. از روش سایه نگاری برای ثبت لحظه ای ستون جت استفاده شد. پارامترهای جت همچون طول شکست و طول موج تغییر محور به صورت کمی بررسی شده اند. نتایج پژوهش نشان داد که به دلیل مشخصه های مشترک جت های مستطیلی و بیضوی، طول شکست جت بیضوی با جت مستطیلی در رژیم باد القایی دوم تقریبا ایکسان ست. درمقایسه با جت دایروی، جت های بیضوی و مستطیلی زودتر تحت تاثیر اثرات آیرودینامیکی قرار می گیرند و بنابراین زودتر وارد رژیم جریان باد القایی اول می شوند. همچنین نشان داده شد که طول موج پدیده تغییر محور در اعداد وبر پایین به هندسه جت وابسته نیست و برای جت های مستطیلی و بیضوی یکسان است. مشاهده شد که در اعداد وبر بالا، طول موج تغییر محور جت مستطیلی بزرگ تر از جت بیضوی می باشد. براساس نتایج به دست آمده رابطه ای نیمه تجربی برای تخمین طول موج تغییر محور پیشنهاد داده شد.
.کلیدواژگان: شکست جت آب، پدیده تغییر محور، جت بیضوی، جت مستطیلی -
صفحات 17-30به هنگام سازی تنش در تحلیل اجزای محدود ناخطی مواد، مهم ترین قسمت تحلیل می باشد، زیرا به طور قابل توجهی بر دقت پاسخ های به دست آمده اثرگذار است. با توجه به این که دقت و زمان دو عامل کلیدی در کارایی روش های تابع اولیه گیری هستند، بررسی دقت و عملکرد این روش ها اهمیت بسیاری دارد. در این پژوهش، الگوی مومسانی وان- مایسز با سخت شوندگی های خطی همگن و پویا در محدوده تغییرشک ل های کوچک درنظر گرفته می شود. باید دانست در حل دستگاه معادله های دیفرانسیل مومسانی به روش نیمه ضمنی رویکرد رایج این گونه است که متغیرهای مورد نیاز تحلیل از میانه گام مومسانی برداشت شود. به منظور بررسی دقت در این پژوهش رابطه سازی ها به گونه ای انجام شده است که بتوان متغیرها را از یک چهارم گام مومسانی برداشت نمود. درپایان، با انجام آزمون های عددی، دقت پاسخ های به دست آمده از این حالت بررسی می شود و با حالت رایج مقایسه می گردد.کلیدواژگان: به هنگام سازی تنش، روش نیمه ضمنی، مومسانی وان- مایسز، سخت شوندگی همگن، سخت شوندگی پویا
-
صفحات 31-50ربات های دوپا با کف پای نقطه ای گام سریع تری دارند و دینامیک طبیعی تری را نشان می دهند، در حالی که طرح ریزی گام این ربات ها به دلیل تحریک ناقص بسیار مشکل است. در این پژوهش به مدل سازی، بهینه سازی و طرح ریزی حرکت دو مدل مختلف ربات دوپای واقعی شامل مدل ربات تلسکوپی فنری و ربات پرگاری زانودار پرداخته شده است. همه این مدل ها فاقد کف پا هستند، حرکت چرخشی بدنه آنها مقید شده است و در صفحه نیم رخ حرکت می کنند. تفاوت این مدل ها با مدل های نظری مربوط این است که به منظور واقعیت بخشی به گام در این مدل ها زانوی پای آونگی خم می شود، از زمین رد می شود و قبل از برخورد به زمین صاف می شود که باعث افزایش درجات آزادی و تقسیم فاز تک تکیه گاهی به دو زیرفاز می شود. فازهای مختلف گام راه رفتن هر کدام از مدل ها شامل فاز تک تکیه گاهی، رخداد برخورد و فاز دو تکیه گاهی با استفاده از معادلات لاگرانژ مدل سازی شده است. سپس صحت معادلات مورد بررسی قرار گرفته و با اتصال این قسمت ها به یکدیگر گام کامل هر یک از آنها شکل گرفته است. درادامه، پارامترها، توابع هدف و قیدهای بهینه سازی ارائه شده و نمودار تغییرات این توابع مورد بحث و بررسی قرار گرفته است؛ سپس گشتاور موتورها در حالت گام بهینه برای هر یک از مدل ها نشان داده شده است.کلیدواژگان: ربات دوپا، راه رفتن، مدل سازی، بهینه سازی گام
-
صفحات 51-60تشکیل برفک اثرات مهمی در بسیاری از زمینه ها ازجمله صنعت تبرید، تهویه مطبوع، حمل و نقل هوایی و غیره دارد. هنگامی که هوای مرطوب نزدیک سطح سرد به زیر دمای انجماد آب برسد برفک تشکیل می شود. تشکیل برفک پدیده پیچیده ای است که انواع مکانیزم های انتقال حرارت و جرم به طور هم زمان درحال وقوع است. در این کار به صورت تجربی، تاثیر زبری بر تشکیل برفک در استوانه افقی تحت جریان جابه جایی اجباری مورد بررسی قرار گرفته است. برای ایجاد جریان اجباری از تونل باد استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، ضخامت برفک در پشت استوانه بیشینه و در جلوی استوانه کمینه می باشد. با ایجاد زبری بیشتر روی سطح میزان ضخامت برفک بیشتر می شود و هر چه سطح زبر ایجادشده دارای ضریب انتقال حرارت بیشتری باشد میزان ضخامت برفک بیشتر خواهد بود.
.کلیدواژگان: استوانه سرد، انتقال حرارت و جرم، برفک، جابه جایی اجباری، زبری دیواره -
صفحات 61-78باتوجه به اهمیت انرژی و محدود بودن منابع موجود، برنامه ریزی مناسب برای گسترش استفاده از سیستم های پربازده امری اجتناب ناپذیر است. سیستم هایCCHP ازجمله سیستم هایی است که به منظور بالا بردن راندمان تولید انرژی و کاهش هزینه های مربوط به کار می رود. از زمان ظهور این سیستم ها تا به امروز، روش های مختلفی به منظور تعیین ظرفیت تجهیزات و بهینه سازی آنها ارائه شده است. در پژوهش حاضر، پس از معرفی اجمالی روش های تعیین ظرفیت، شامل روش ماکزیمم بار (MLM)، روش ماکزیمم مستطیل (گرمایی MRM,h و الکتریکیMRM,e ) و روش یکنواخت سود سالیانه نسبی (REUAB) به ارائه یک روش جدید به منظور بهینه سازی سیستم CCHP برای یک مجتمع مسکونی با محرک اولیه موتور گازسوز پرداخته می شود. در این روش سه معیار انرژی، اقتصادی و زیست محیطی به همراه ملاحظات مربوط به روش های گذشته بسط داده می شود و در انتها با اعمال شرایط واقعی برای محرک اولیه نتایج بهینه سازی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت.
.کلیدواژگان: روش یکنواخت سود سالیانه نسبی، روش ماکزیمم مستطیل، سیستم های CCHP -
صفحات 79-96در این تحقیق، اثر انتقال حرارت برروی ضرایب برآ و پسای دو بالواره متقارن و انحنادار با حرکت نوسانی فراز و فرود در جریان لایه ای، به روش عددی بررسی شده است. معادلات ناویراستوکس قابل تراکم توسط یک روش عددی برمبنای حجم محدود گسسته و با الگوریتم پیمپل حل شده اند. در این شبیه سازی لزجت دینامیکی و ضریب هدایت حرارتی سیال متغیر در نظر گرفته شده است و از تکنیک شبکه های دینامیکی استفاده گردیده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد، با کاهش دمای سطح بالواره ها نسبت به دمای جریان آزاد، نسبت برآ به پسا افزایش می یابد. همچنین اثر انتقال حرارت بر الگوی گردابه ها در لبه انتهایی بالواره ها و درنتیجه تاثیر آن بر ضرایب آیرودینامیکی آنها بررسی شده است.
.کلیدواژگان: انتقال حرارت، حجم محدود، شبکه دینامیکی، عدد رینولدز -
صفحات 97-118در این مقاله، تحلیل دینامیکی حالت گذرا با استفاده از روش بدون مش اختلاف محدود تعمیم یافته (The meshless generalized finite difference method) در شبه کریستال های با ساختار ده وجهی (Decagonal quasicrystals) انجام شده است. مطالعه برروی تغییرات حالت گذرای تغییرمکان های فنونی و فیزنی در این نوع از شبه کریستال ها که تحت تاثیر بارگذاری به صورت شوک مکانیکی می باشند، ازجمله اهداف این پژوهش می باشد. همچنین توسعه کاربرد روش بدون مش بیان شده برای حل دینامیکی مواد شبه کریستال را با درنظر گرفتن کوپلینگ بین میدان های تغییرمکان های فنونی (Phonon displacement) و فیزنی (Phason displacement) از دیگر اهداف این مقاله می توان برشمرد. در معادلات حاکم بر مسئله ارائه شده در این مقاله، برهمکنش بین تغییرمکان های فنونی و فیزنی با درنظر گرفتن کوپلینگ بین این تغییرمکان ها با اعمال ضریب کوپلینگ لحاظ شده است، که این مورد باعث به دست آمدن معادلات تعادل دینامیکی به صورت دسته معادلات دیفرانسیل جزئی کوپل، شده است. برای به دست آوردن رفتار حالت گذرای تغییرمکان های فنونی و فیزنی، ناحیه ای مستطیلی و دوبعدی از جنس شبه کریستال با ساختار ده وجهی (AL-Ni-Co) درنظر گرفته شده است، به طوری که یکی از وجوه آن تحت تاثیر بارگذاری شوک اعمال شده بر میدان تغییرمکان های فنونی می باشد. باتوجه به وجود کوپلینگ بین میدان های تغییر مکان، تحریک ایجاد شده در میدان تغییر مکان فنونی باعث بروز آشفتگی و تغییرات در میدان تغییر مکان فیزنی نیز می شود. برای حل معادلات حاکم بر مسئله کلیه روابط استخراج شده با استفاده از تبدیل لاپلاس به محیط لاپلاس منتقل شده و پس از حل معادلات با استفاده از روش بدون مش اختلاف محدود تعمیم یافته، کلیه پاسخ های استخراج شده با استفاده از روش معکوس لاپلاس به حوزه زمان انتقال داده شده اند. میزان اثرگذاری هر یک از میدان های تغییر مکان بر یکدیگر، تاثیر پارامتر کوپلینگ و نیز ضریب میرایی میدان تغییر مکان فیزنی بر رفتارهای دینامیکی حالت گذرای تغییرمکان ها مورد مطالعه قرار گرفته اند.کلیدواژگان: تحلیل دینامیکی حالت گذرا، روش بدون مش، روش اختلاف محدود تعمیم یافته، مواد شبه کریستال، تغییر مکان فنونی، تغییر مکان فیزنی
- یادداشت پژوهشی
-
صفحات 119-128در حال حاضر مطالعات اندکی به عیب یابی لوله ها و پوسته های استوانه ای جدارنازک اختصاص یافته است. در سا ل های اخیر انحنای شکل مودها به علت حساسیت بالا به عیب، مورد توجه محققان قرار گرفته است ولی این روش ها نیازمند داده برداری متراکم و اسکن ارتعاشی کل سطح می باشند که این موضوع استفاده صنعتی از این روش ها را بسیار محدود کرده است. در این پژوهش روش جدیدی برای عیب یابی پوسته های استوانه ای معرفی گردیده است که نیازمند داده سازه سالم نمی باشد و داده برداری صرفا در سه راستای طولی پوسته انجام می شود. با انتقال اطلاعات آنالیز ارتعاشی سازه به شبکه عصبی، خروجی شبکه مکان دقیق عیب در سطح سازه خواهد بود و به تکنسین ماهر برای تفسیر داده ها نیاز ندارد. عملکرد روش پیشنهادی با استفاده از ورودی های جدید و غیر آشنا برای شبکه، صحت سنجی گردید و میزان رگرسیون 97/0 به دست آمد.کلیدواژگان: پوسته ی استوانه ای، انحنای شکل مود، تحلیل المان محدود، شبکه عصبی مصنوعی، شاخص عیب
-
صفحات 129-140در این مقاله ابتدا یک رابطه جدید برای محاسبه مقاومت الکتریکی ناشی از فشردگی جریان و حضور فیلم های سطحی برروی ورق ها در جوشکاری مقاومتی نقطه ای مقیاس کوچک ارائه شده است. سپس شبیه سازی با استفاده از مدل جدید انجام شده و اعتبار آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای تصدیق نتایج حاصل از شبیه سازی پس از ساخت Set-up، آزمایش های عملی برروی ورق هایی از جنس Hastelloy X انجام پذیرفت و مشخص گردید که قطر دکمه جوش حاصل از آزمایش ها دارای سازگاری خوبی با نتایج حاصل از شبیه سازی می باشد. بیشترین میانگین قطر جوش درصورت وجود لایه نازک فیلم به وجود می آید. همچنین وجود فیلم استحکام کششی را بهبود می دهد. ارتفاع دکمه جوش درصورت وجود فیلم ضخیم بیشینه می باشد که به دلیل رخداد بیرون زدگی است.کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای مقیاس کوچک، مقاومت فیلم، مقاومت تماسی، Hastelloy X
-
Pages 1-15In this study, the instabilities of elliptical, rectangular and circular water jets were experimentally investigated. Shadowgraph technique was employed to capture the jet column status instantaneously. Jet parameters such as disintegration length and axis switching wavelength were quantitatively studied. The results showed that due to the similar characteristics of rectangular and elliptical jets, their breakup length in the second wind-induced regime is nearly equal, while the breakup length of circular jet is perceptibly shorter. Both rectangular and elliptical jets are affected by aerodynamic forces sooner and thus enter the first wind induced regime at lower velocities. Furthermore, it was revealed that the axis switching wavelength is not dependent upon the jet geometry at low Weber numbers and remains equal for both elliptical and rectangular jets. However, at high Weber numbers, the axis switching wavelength of rectangular jet become larger than the elliptical one. Based on the obtained results, a semi-empirical relation was proposed to predict the axis switching wavelength of rectangular and elliptical jets.Keywords: Water jet breakup, Axis switching phenomenon, Elliptical jet, Rectangular jet, Multiphase flows
-
Pages 17-30Updating stress in a nonlinear finite element analysis is the most important part as the precision of the stress-updating algorithm greatly affects the accuracy of the final solutions.The most important part of the analysis is the stress-updating. There are two key factors that have impact on the efficiency evaluation; those are the accuracy and time. Based on this point, investigating the accuracy of the integration methods becomes important. In this study, the von-Mises plasticity model along with the linear isotropic and kinematic hardening mechanisms is considered in the small strain realm. In solving the plasticity differential equations system through a semi-implicit method, the prevalent approach is picking up the variables from the middle of the plasticity step. In order to assess the accuracy, here, the relations are derived so that one can pick up the variables from the first quarter of the plasticity step. Finally, to determine the accuracy and comparing two aforementioned methods, the numerical tests are performed.Keywords: Stress updating, Semi-implicit method, Von-Mises plasticity, Isotropic hardening, Kinematic hardening
-
Pages 31-50Biped robots with point feet demonstrate faster gaits and more natural dynamics while their gait planning is very difficult due to their underactuation. This research focuses on modelling, optimization and gait generation of two different real biped models including a telescopic springy biped model and compass gait biped with kneed swing leg. All of these models have point feet and their torso angle is constrained and they move in sagittal plane. The main difference of these models with their corresponding theoretical models is that to give realization to the gaits of these models the knee of their swing leg bends, clears the ground and straightens before touch-down. This increases degrees of freedom and divides single support phase to two sub-phases. Different phases of walking gait of each model including single support phase, touch-down event and double support phase are modeled using Lagrange equation and validity of equations are demonstrated. Then the dynamic equations of the phases are combined together to make dynamic model of a full walking gait. Afterwards, optimization parameters, objective functions and constraints are presented and successive stages of optimization are performed to find optimal gaits. The optimization diagrams are discussed and the needed motor torques for the optimal gait of each model are illustrated.Keywords: Biped robot, Gait Optimization, Walking, Modeling
-
Pages 51-60Frost formation has important effects on many fields, such as refrigeration industry, air-conditioning, aviation, etc. The frost develops when a humid air contacts with a cooler surface at its freezing point. Frost formation is a complicated transient phenomenon in which a variety of heat and mass transfer mechanisms are taking place simultaneously. In this work, effect of roughness on frost formation over horizontal cylinder in force convection conditions was investigated experimentally. For creating the force flow field, a wind tunnel was used. Results indicated that the frost thickness behind the cylinder is at the maximum and in the front of cylinder is in the minimum. Further increasing of the wall roughness, result in the frost thickness increases and increasing the thermal conductivity coefficient of rough surface, increases the frost thickness too.Keywords: Cold cylinder, Heat, mass transfer, Frost, Force convection, Wall roughness
-
Pages 61-78The importance of energy and shortage of its sources have necessitated appropriate planning for developing systems with high efficiency. Combined cooling, heating and power generation systems CCHP, are systems that used for increasing the efficiency of generated energy, while decreasing costs. Since the invention off CCHP systems, different methods have been provided for determination capacity of equipment and their optimization. In this research, at first these systems summary are presented and then three main methods namely maximum load method (MLM), maximum rectangle method (heating MRM,h and electric MRM,e ) and relative equivalent uniform annual benefit method(REUAB), for determination of capacity of prime mover have been introduced. Then for a residential convened that its prime mover is gas engine, with consideration three mentioned methods and a new proposed method, for optimization the CCHP will be explained. Finally, the results of the optimization with applying real conditions for prime mover are investigated.Keywords: Relative equivalent uniform annual benefit, Maximum rectangle method, CCHP systems
-
Pages 79-96In this study, the effect of heat transfers on lift and drag coefficients of two symmetric and camber airfoils with plunging motion in laminar flow is numerically investigated. The compressible Navier–Stokes equations are discretized using a finite volume method and they are solved by PIMPLE algorithm. In this simulation, fluid dynamic viscosity and thermal conductivity are considered to be variable. Also dynamic mesh method is used for oscillating motion. The results show that, by reducing the airfoil surface temperature less than the free flow temperature, lift to drag ratio increases. Moreover, influence of heat transfer on vortexes pattern at airfoils trailing edge and therefore its impact on the aerodynamic coefficients are investigated.Keywords: Heat Transfer, Finite Volume, Dynamic Mesh, Reynolds number
-
Pages 97-118In this article, the transient dynamic analysis of decagonal quasicrystal (QC) is carried out using the meshless generalized finite difference (GFD) method. The transient behaviors of phonon and phason displacements in these types of QCs, when they are subjected to mechanical shock loading are studied. Also, the meshless GFD method is developed to solve the dynamic problems of QCs, considering coupling between phonon and phason displacements. The governing equations of the problem are obtained in the coupled system of PDEs by applying the coupling coefficient in the governing equations to simulate the interaction between phonon and phason displacements. A 2D rectangular domain made from decagonal (Al-Ni-Co) QCs is assumed for the problem to show the transient behaviors of phonon and phason displacements, when one side of 2D domain is excited by phonon displacement shock loading. Based on the coupling between phonon and phason displacements, any disturbance in phonon field causes some variations in phason field. To study the dynamic behaviors of phonon and phason fields, the coupled governing equations are transferred to Laplace domain. After analysis the problem by GFD method, the obtained results in Laplace domain are transferred to time domain using the Laplace inversion technique. The interactions between phonon and phason fields are studied in details. Also, the effects of coupling parameter and the phason friction coefficient on the dynamic and transient behaviors of phonon and phason displacement fields are obtained and discussed in details.Keywords: Transient dynamic analysis, Meshless method, Generalized finite difference (GFD) method, Quasicrystals, Phonon displacement, Phason displacement
-
Pages 119-128Currently there are just a few papers about fault detection of tubes and cylindrical shells. Recently, methods based on modal curvatures have gained great attention due to their sensitivity to defects. But the methods require dense number of data extraction points which limits their industrial application. In this research a new method for damage identification of cylindrical shells has been introduced. The method does not need intact structure's data and in contrast to other methods requires a few data extraction points. By transferring the modal information of the structure to the ANN, output of the network is exact position of the defect on the structure and the method does not need skilled technician to interpret the data. Performance of the network is validated by unfamiliar data for the network and 0.97 regression is obtainedKeywords: Cylindrical Shell, Mode Shape Curvature, Finite Element Analysis, Damage Index, Artificial Neural Network
-
Pages 129-140At this paper, a new equation has been presented to calculate the electrical resistance caused by constriction and presence of surface films on the sheets in small scale resistance spot welding. Then, the simulations have been conducted using the new model and its validity has been evaluated. Experimental verification was carried out on sheets made of Hastelloy X and it was found that the experimental nugget diameters have a good agreement with the results of the simulation. The maximum nugget diameter was created in the case of thin film. Also, existence of film layer improves tensile strength. At the presence of thick film the height of the weld is maximum that can be due to expulsion.Keywords: Small Scale Resistance Spot Welding, Film resistance, Contact resistance, Hastelloy X
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.