فهرست مطالب

نشریه فناوری در مهندسی هوافضا
پیاپی 2 (پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • یاسر جعفری* صفحات 1-15
    روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) یک روش عددی بدون شبکه نسبتا جدید است که در چند دهه گذشته توجه زیادی را به خود جلب کرده است. روش SPH در مقایسه با روش های متداول دینامیک سیالات محاسباتی مبتنی بر شبکه، دارای برخی مزایای خاص در مد ل سازی جریان های چندفازی و فیزیک های پیچیده است. SPH، در واقع همچنان یک روش CFD در حال توسعه است. در این مطالعه سعی شده است که نحوه تکامل SPH، مزایا، معایب، مراحل به کارگیری و کاربرد های صنعتی  (با تاکید بیشتر بر روی کاربرد های هوافضا) مطرح شود.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، هیدرودینامیک ذرات هموار، روش های بدون شبکه
  • محمد صابری توکلی* صفحات 17-26
    هدف از ارایه این مقاله، بیان روند مناسب برای مدل سازی و شبیه سازی مسیر حرکت یک حامل بالستیک به صورت ساختارمند و معرفی ابزارهای ریاضی لازم برای این کار است. وسیله مورد نظر یک حامل سه مرحله ای است که در هر مرحله دارای شرایط جرمی، آیرودینامیکی، پیشرانشی و کنترلی مجزا است. برای مدل سازی دستگاه های مورد نیاز از جمله دستگاه اینرسی، دستگاه زمین، دستگاه ناوبری و دستگاه بدنی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، معادلات پروازی این وسیله نسبت به چارچوب زمین و چارچوب ناوبری برای مدل سازی مد نظر قرار گرفته و ماتریس های تبدیل میان دستگاه های مختلف ارایه شده است. در مدل مورد نظر زمین به صورت یک بیضی گون به همراه مدل مشخصی از میدان جاذبه زمین و مطابق با مدل WGS-84 مورد استفاده قرار گرفته است. برای جلوگیری از تکینگی در معادلات حرکت دورانی از کواترنیون ها به جای زوایای اویلر به عنوان متغیرهای حالت استفاده و تبدیلات میان آنها نیز معرفی شده است. در نهایت پس از شبیه سازی نتایج به صورت گرافیکی ارایه و بررسی شده است.
    کلیدواژگان: حامل بالستیک، مدل سازی دینامیکی، چارچوب زمین، دستگاه ناوبری، ماتریس تبدیل
  • زهرا حاج ابراهیمی* صفحات 27-33
    قرارگیری حیوانات و انسان در فضا با تغییرات فیزیولوژیک بسیاری همراه است. سلول واحد ساختمان و عملکرد بدن موجودات زنده است. برای فهم بهتر این تغییرات در سطح عملکرد بدن لازم است که در ابتدا این تغییرات در سطح سلول و بافت مطالعه شود. از آنجاکه انجام آزمایش ها در محیط فضا بسیار کم و گران است، این آزمایش ها روی زمین شبیه سازی می شود. کلینواستت دستگاهی است که از طریق چرخش موجب حذف تاثیر نیروی جاذبه بر رشد و تکوین می شود. از کلینواستت برای مطالعه اثرات بی وزنی بر کشت سلول و جنین های جانوری و گیاهی استفاده می شود. انوع کلینواستت شامل تک محوره و دو محوره (ماشین وضعیت تصادفی) وجود دارد. ماشین وضعیت تصادفی یا (Random Positioning Machine) RPM با چرخاندن نمونه های زیستی حول دو محور، موجب تغییر جهت نمونه در فضا به شکل پیچیده و بدین صورت موجب حذف اثر جاذبه می شود. از هر دوی این دستگاه ها برای شبیه سازی بی وزنی بر روی سلول استفاده می شود.
    کلیدواژگان: کلینواستت، سلول، بی وزنی
  • کورس نکوفر، اندیشه تیرگر، سیدامیر حسینی* صفحات 35-44
    در طراحی موتور سوخت مایع به دلیل دمای بالای احتراق و نرخ بالای انتقال از گازهای داغ به دیوار محفظه، خنک کاری محفظه رانش اهمیت بسیار بالایی دارد. در طراحی خنک کاری محفظه رانش، انتخاب روش مناسب، طراحی مجاری خنک کاری و مباحث مرتبط با محفظه رانش دو جداره و استفاده از پوشش های حرارتی  اهمیت بسیار زیادی دارد. در دیواره محفظه احتراق و نازل موتور پیشران مایع لازم است یک سیستم خنک کاری به منظور جلوگیری از شکست مقاومت بدنه موتور استفاده شود. در خنک کاری به روش بازیابی سیال مبرد (معمولا سوخت) از میان کانال هایی که برای آن در بدنه موتور تعبیه شده است، عبور می کند و دمای بدنه موتور را کاهش می دهد. مدل سازی و تحلیل جریان سیال کانال خنک کننده در موتور پیشران مایع به دلیل شار حرارتی بالا یکی از مهم ترین و چالشی ترین موضوع در زمینه این نوع موتورهاست. در این مقاله، فرایند احتراق با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار ابتدا مطالعه روی کارهای مشابه منتشر شده در این زمینه انجام شد. سپس، معادلات موجود و لازم برای شبیه سازی این فرایند استخراج شد. در نهایت با استفاده از روش عددی انتخاب شده برای حل احتراق، شبیه سازی برای هندسه موجود در دبی های مختلف انجام شد که نتایج قابل قبولی دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی به روش دینامیک سیالات محاسباتی، احتراق، نازل همگرا واگرا، اعتشاش درون نازل
  • حلیمه حسن پور*، فاطمه موسوی صفحات 45-53
    کشت گیاهان در فضا، نقش مهمی در سیستم پشتیبان حیات برای تولید غذا و اکسیژن، کاهش دی اکسید کربن و دفع آب های زاید دارد. همچنین، گیاهان در فضا می توانند اثرات مثبت روانی برای فضانوردان داشته باشند. فضا دارای شرایط منحصر به فردی برای مطالعات زیستی است. نمونه های زیستی در فضا با تنش های گوناگونی از جمله بی وزنی، تشعشعات، ارتعاشات، میدان های مغناطیسی و میکرو ارگانیسم ها مواجه اند. برررسی اثر این تنش ها بر موجودات زنده برای ماموریت های طولانی مدت انسان به فضا، پیشرفت تکنولوژی و علوم از اهمیت به سزایی برخوردار است. برای ارسال نمونه های زیستی گیاهی به فضا نیاز به طراحی و ساخت تجهیزات رشد گیاهی است. این سیستم ها در ابتدای مطالعات فضایی طراحی و ساختار ساده ای داشتند و سپس در طی پروازهای متمادی پیشرفته تر شدند. بررسی این سیستم ها از نظر شکل ظاهری، سیستم نوری، گردش غذایی، سیستم تهویه و دما از اهمیت به سزایی برخوردارند. این مقاله سیستم های کشت گیاهی به کار گرفته شده در ایستگاه های فضایی سالیوت، میر، شاتل های فضایی و ایستگاه های فضایی بین المللی را مورد بررسی قرار می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم های کشت گیاه، ایستگاه بین المللی فضایی، شاتل فضایی
  • حسین قره باغی* صفحات 55-62

    با توجه به مشکلات کشور در خرید هواپیما و فرسوده شدن هواپیماهای ناوگان هوایی، بایستی برای پاسخ به این نیاز چاره‏اندیشی نمود. یکی از راه‏های رفع این نیاز، طراحی و ساخت هواپیما در داخل کشور است. با توجه به بررسی‏های انجام شده، هواپیماهای مسافربری حدود 180 نفره با برد 5000 کیلومتر یکی از نیازهای کشور است. در این کار تحقیقاتی هزینه ‏های طراحی، ساخت و بهره‏برداری این نوع هواپیما مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، هزینه‏های موجود در کشور آمریکا بررسی و با هزینه ‏های موجود در ایران مقایسه شده است. در تحقیقات انجام شده سه هدف اصلی وجود داشت، اول تخمین کلیه هزینه ‏ها به تفکیک مراحل مختلف طراحی، ساخت و بهره‏برداری، دوم آنکه هزینه‏ های طراحی سهم بسیار کمتری نسبت به هزینه‏ های ساخت و بهره‏ برداری دارد، سوم آنکه هزینه ‏های موجود در ایران کمتر از آمریکاست.

    کلیدواژگان: خرید هواپیما، هزینه، تخمین، طراحی، ساخت، بهره‏برداری
|
  • Yaser Jafari * Pages 1-15
    Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a relatively new particle and meshfree numerical method which is highly noticed during the last few decades. In comparison to conventional grid-based computational fluid dynamics (CFD) methods, smoothed particle hydrodynamics (SPH) has some unique advantages when it comes to modeling multiphase flows and complex physics. Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a promising computitional fluid drodynamics (CFD) method but it is still in progress. This study deals with the evolution procedure of SPH, its pros and cons, using steps and its applications specialy in aerospace field. In the final section of this paper, we have tried to classify all industrial and research applications of the Smooth Particle Hydrodynamic (SPH) method. Among these applications, progress in the field of aerospace engineering will be studied more widely. At the end, conclusions will be made on the submitted content. At the end, conclusions will be made on the submitted content.
    Keywords: numerical simulation, Smoothed particle hydrodynamics, meshless numerical method
  • Mohammad Saberi Tavakkoli * Pages 17-26
    The purpose in this paper is to express a suitable process of modeling and simulation of a ballistic launch vehicle and introducing necessary mathematical solutions for the process. This vehicle is a three – stage ballistic launch vehicle such that each stage has independent condition and characteristic such as mass characteristic, aerodynamic characteristic, propulsion characteristic and control characteristic. The suitable coordinate systems are introduced and analyzed for modeling, such as inertial coordinate system, earth coordinate system, navigation coordinate system and body coordinate system. The equation of motion of this ballistic launch vehicle with respect to earth frame and navigation frame are considered and transformation matrices are mentioned to express definition of vectors in coordinate systems. In this procedure the earth is modeled as an ellipsoid surface with a gravitational field model according to World Geodetic System 1984. Avoiding singularity, quaternions are considered as rotational states instead of Euler angles. Finally, the results of simulation are presented and analyzed graphically.
    Keywords: Launch Vehicle, Dynamic Modeling, Earth Frame, Navigation Coordinate System, Transformation Matrix
  • Zahra Hajebrahimi * Pages 27-33
    Exposure of animals and humans to space flight conditions has resulted in numerous alterations in their physiological parameters. As a cell is the functional basic unit of living organisms, to better understand the changes at the function level, it is necessary to comprehend the changes at cellular and tissue levels. Although experiments in real microgravity in space are rare and expensive, similar experiments can be conducted on the ground. A clinostat is a device which uses rotation to negate the effects of gravitational pull on the growth and development of living organisms. It has been used to study the effects of microgravity on cell cultures and embryos in animal and plants. There are some types of clinostat: single axis clinostat and two axis clinostat (Random Positioning Machine). A random positioning machine (RPM) rotates biological samples along two independent axes to change their orientation in space in complex ways so as to eliminate the effect of gravity. Both of these devices are used to simulate weightlessness on cell cultures.
    Keywords: Clinostat, cell, Microgravity
  • Koros Nekofar, Andishe Tirgar, Seyedamir Hosseini * Pages 35-44
    In liquid rocket engine design, because of the combustion due to the high temperatures and high rates of heat transfer (1MW / m2 to about 160MW / m2 ) of hot gases to the chamber walls, the cooling thrust chamber is of utmost importance. Also, the thrust chamber cooling design, the selection of appropriate methods, as well as the design and topics related to thrust chamber cooling ducts, double glazing and thermal coating are very important. Liquid propellant engine in the wall of the combustion chamber and nozzle is a necessary part in order to prevent the failure of a cooling system using engine block resistance. In this paper, the combustion process is investigated using a computational fluid dynamics method. To do this, first the similar works in the field are reviewed and then the equations that exist for this process are extracted to determine what equations need to be solved. By examining this method, it was determined that the chosen numerical method could be used to solve the combustion equation. Finally, the simulation results for the geometry in different fluxes are studied which led to acceptable outcomes
    Keywords: Liquid Propellant Engine, The combustion Chamber, Cooling Channel, Cryogenic Fuels, Regenerative Cooling
  • Halimeh Hassanpour *, Fatemeh Mousavi Pages 45-53
    The cultivation of higher plants plays an essential role in bio-regenerative life support systems for food production, CO2reduction, O2 production, as well as for waste recycling and water management. Fresh crops are also expected to have a positive impact on the crew psychological health. Space has unique conditions for biological studies.Biological samples in the space are subject to various stresses including zero gravity, microgravity, irradiation, vibrations, magnetic fields and microorganisms. The effect of space stresses that living organisms are important for human long-duration missions to space and for the improvement of science and technology. Sending plant biological samples to the space needs the design and construction of plant growth systems. At first, these systems had a simple structure, and then they becamemore advanced during the flight. The study of these systems is important in terms of theirappearance, lighting system, food circulation, ventilation system and temperature. In this paper, plant cultivation systems are studied in Salyut Space Station,Mir, Space Shuttle and International Space Station.
    Keywords: Plant cultivation systems, International space station, Space shuttle
  • Hussain Gharehbaghi * Pages 55-62

    Due to the problems in the country (Islamic Republic of Iran) for purchasing aircraft and aircraft old fleet, a solution should be proposedfor this problem. One way to address this need is designing and manufacturing the aircraft in the country.According to the previous investigations carried out, 180-seater passenger planes with a range about 5,000 Km are part of the requirements of the country. In this paper, the costs of design, construction and operation of this type of aircraft has been studied. Also, the inventory costs in the United States of America have been investigated and compared with the costs in the Islamic Republic of Iran. There are three main objectives in this research: the first is to estimate the total expenditures in terms of the different phases of the design, construction and operation; the second concerns reducing design costs to much less than the costs of construction and mining; and finally, the third involves an analogy of the costs of design and production in Iran versus the U.S.

    Keywords: Buying Airplanes, price, Estimating, Design, Construction, Operation