فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 61، پاییز 1399)
  • سال شانزدهم شماره 3 (پیاپی 61، پاییز 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/07/06
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد قسمتی، محمدرضا عاروان*، عبدالرضا کاشانی نیا صفحات 1-20

    در این مقاله الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت یک سامانه ی اینرسی صفحه پایدار طراحی شده و در قالب دو قضیه بیان و اثبات شده است. الگوریتم های ناوبری متداول از تخمین نرخ های موقعیت برای ساخت فرامین سرعت زاویه ای اعمالی به ژیروسکوپ ها استفاده می کنند، این کار نه تنها منبع اولیه ای برای خطای موقعیت بوده بلکه پیاده سازی فرامین را پیچیده می کند. مزیت اصلی الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت این است که فرامین سرعت زاویه ای، مستقل از موقعیت سامانه ی ناوبری و متناسب با انتگرال شتاب ها بوده و بدین ترتیب خطاهای ناشی از تخمین نرخ طول و عرض جغرافیایی به صفحه پایدار اعمال نشده و باعث خارج شدن آن از تراز و ایجاد خطا نمی شود. در این مقاله، مدل سازی سامانه ی صفحه پایدار، نحوه ی ترازسازی صفحه و شرایط اولیه ی ورود به فاز ناوبری ارایه شده است. برای ارزیابی عملکرد الگوریتم ناوبری ارایه شده، نتایج این الگوریتم با نتایج الگوریتم ناوبری سمت-رها به ازای چهار سناریوی مختلف مقایسه شده است. همچنین عملکرد الگوریتم ناوبری مستقل از موقعیت در آزمون های عملی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و نتایج آن ارایه شده است.

    کلیدواژگان: الگوریتم ناوبری، سامانه ی اینرسی، صفحه پایدار، ترازسازی صفحه
  • علی صابری مهر، توحید ادیبی* صفحات 21-34

    در این مقاله، چرخه تبرید جذبی گکس استاندارد از لحاظ ترمودینامیکی و ترمواکونومیکی مورد بررسی قرار گرفته و بهینه سازی آن با هدف به دست آوردن بیشترین مقدار ضریب عملکرد (یا بازده اگزرژی) یا کمترین مقدار هزینه محصول انجام شد. با نوشتن معادلات بالانس جرمی، انرژی و اگزرژی برای اجزای مختلف سیستم، تحلیل ترمودینامیکی سیستم انجام می شود و با حل همزمان معادلات بالانس اگزرژی - اقتصادی که برای تک تک اجزای سیستم اعمال شده است، آنالیز اقتصادی سیستم تحلیل خواهد شد. با تعریف قوانین اول و دوم ترمودینامیک و همچنین تعریف هزینه واحد اگزرژی محصول نهایی سیستم مورد نظر تحلیل و بهینه سازی می گردد. در سیستم طرح شده، برای بهینه سازی سیستم، پارامترهای کلیدی سیستم، دمای ژنراتور، دمای کندانسور و اختلاف غلظت محلول غلیظ و رقیق به عنوان متغیر های بهینه سازی انتخاب می شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در مقایسه با حالت بهینه ترمودینامیکی (بالاترین ضریب عملکرد و یا بازده اگزرژی)، کمترین مقدار هزینه واحد محصول در دمای ژنراتور پایین تری، به دست می آید. نتایج بهینه سازی حاکی از این است که در شرایط کمترین مقدار هزینه واحد محصول، ضریب عملکرد و بازده قانون دوم به ترتیب 602/0 و 508/0بدست می آید که این معیارهای عملکردی در مقایسه با مقادیر ماکزیمم آنها به ترتیب 2/57% و 35/57% کمتر است.

    کلیدواژگان: تبرید جذبی، چرخه گکس، اگزرژواکونومیک، آمونیاک- آب، ضریب عملکرد
  • مهدی زارع مهرجردی*، اصغر دشتی رحمت آبادی، ابوالفضل رسولی زاده صفحات 35-48
    اغتشاشات حرکتی روتورها متاثر از عواملی همچون نابالانسی جرمی، در تجهیزاتی نظیر توربوماشین ها، کمپرسورها و موتورهای احتراقی، غالبا زمینه ساز بروز سایش سطوح روتور و پوسته یاتاقان و به تبع آن اختلال در وضعیت حرکتی مجموعه می شود. از اینرو شناخت عوامل موثر بر توانمندی یاتاقان های ژورنال به عنوان متداول ترین نوع تکیه گاه روتورها در اینگونه تجهیزات دوار، به منظور ارتقاء کارایی مجموعه در مهار این نوسانات اغتشاشی، اهمیت ویژه ای دارد. در پژوهش حاضر تاثیر میزان بار خارجی به عنوان عامل تعیین کننده ی نسبت خروج از مرکزی روتور نامتوازن جرمی، بر رفتار دینامیکی یاتاقان های ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور سه لب با روانکار میکروپلار بررسی شده است. به این منظور معادلات حاکم بر روانکاری به همراه معادلات حرکت روتور نامتوازن در فضای یاتاقان، به کمک حل عددی اجزاء محدود و روش وابسته به زمان رانگ-کوتای مرتبه چهار، در شرایط تعادل استاتیکی و گام های زمانی متوالی پس از پیدایش اغتشاشات دینامیکی، بازنویسی و ارزیابی گردیده اند. نتایج گویای توسعه دامنه و شدت اغتشاشات در قالب بروز نوسانات پریودیکی، KT پریودیکی و شبه نوسانی در مقادیر متوسط نسبت خروج از مرکزی و تغییر آنها به نوسانات سیکل محدود با دامنه کوچک در مقادیر پایین و بویژه بالای نسبت خروج از مرکزی می باشد.
    کلیدواژگان: رفتار دینامیکی، یاتاقان ژورنال سه لب، نابالانسی جرمی روتور، نسبت خروج از مرکزی، دیاگرام دوشاخه گی
  • سعید خان کلانتری، حسن محمدخانی* صفحات 49-57
    در این پژوهش به مسیله رهگیری اهداف با سرعت بسیار بالا و بدون مانور پرداخته شده و قانون هدایت جدیدی برای افزایش احتمال برخورد طراحی شده است. چالش های مهم درگیری با این اهداف مواردی مانند سرعت زیاد نزدیک شدن و در نتیجه کمبود زمان لازم برای واکنش نهایی، وجود نویز با انحراف معیار بالا در سنسورها و در نتیجه عدم توانایی در شناسایی دقیق موقعیت اهداف و تاخیر دینامیکی قابل توجه در مرتبه زمانی فاز نهایی را شامل می شود. روش های هدایت موجود در ادبیات موضوع معمولا با صرف‎نظرکردن یا تقلیل موارد فوق به سرعت پایین و پاسخ سریع موشک رهگیر به فرامین هدایت طراحی می شوند که در برخی موارد عملی اشاره شده در این مقاله کارایی چندانی ندارند. در این مقاله از دو ایده استفاده از تیم موشکی به شکل پشت سر هم به جهت مشارکت در شناسایی هدف و استفاده از قانون هدایت پله ای ثابت در راستای افزایش کیفیت رهگیری استفاده شده است. برای تعیین اندازه پله مذکور از یک مدل رگرسیون برمبنای خروجی های نرم افزار شبیه ساز استفاده می شود. شبیه سازی روش ارایه شده روی مدل با دقت بالا کارایی عملکرد روش ارایه شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: اهداف بالیستیک، سرعت بسیار بالا، اشتراک گذاری اطلاعات، مدل رگرسیون
  • احمد مامندی*، محسن سلیم زاده صفحات 59-73
    در این مقاله، تحلیل ارتعاشات گذرای غیرخطی ضربه با سرعت پایین بر روی پوسته استوانه ای مرکب تحت فشار داخلی با استفاده از روش های تحلیلی و اجزای محدود مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی حاکم بر حرکت پوسته با استفاده از نظریه غیرخطی پوسته دانل استخراج شده است. نیروی برخورد ناشی از ضربه زننده با قانون تماس اصلاح شده هرتز مدل شده است. برای مدل سازی ضربه با سرعت پایین در روش تحلیلی از مدل ارایه شده توسط شیواکمار بهره گرفته شده است. با استفاده از روش گالرکین معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر ارتعاشات پوسته حل شده اند. سپس، پاسخ دینامیکی و تنشی پوسته تحت ضربه با سرعت پایین به کمک روش اجزای محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS و برنامه توسعه داه شده در محیط نرم افزار ریاضی Mathematica تحلیل شده است. سرانجام، اثر تغییر پارامترهای مختلف مانند تعداد لایه ها، چیدمان لایه ها، ضخامت و شعاع پوسته و مشخصات ضربه زننده بر پاسخ پوسته مورد بررسی قرار گرفته است. مشاهده گردید که زاویه الیاف لایه کامپوزیت اثر قابل توجهی بر پاسخ دینامیکی پوسته تحت ضربه داشته و با افزایش زاویه الیاف، دامنه پاسخ دینامیکی پوسته کاهش می یابد. همچنین، برای پوسته با شعاع کوچکتر فرکانس پاسخ بالاتر بوده و با افزایش شعاع پوسته اثر آن در تغییر فرکانس پاسخ کمتر می گردد.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای، ماده مرکب، ارتعاشات غیرخطی، فرکانس طبیعی، ضربه با سرعت پایین، فشار داخلی
  • محمد مرادی، مرتضی بیاتی* صفحات 75-84
    بهبود عملکرد پمپ های حرارتی خورشیدی همواره مورد توجه محققان بوده است. هدف از انجام این پژوهش، یافتن حالت بهینه ای از غلظت نانولوله کربنی (CNT)، طول کل لوله و قطر حلقه مارپیچی لوله چگالنده در یک سیستم پمپ حرارتی خورشیدی است تا بیشترین مقدار انتقال حرارت و اگزرژی را نتیجه دهد. روش بررسی، عددی بوده که از روش حجم محدود در حالت ناپایا و آرام استفاده شده است. از الگوریتم ژنتیک برای دستیابی به حالت بهینه برای دو حالت چگالنده با قطر ثابت و قطر متغیر استفاده شد. غلظت های 0، 5/0 و 1 درصد نانولوله کربنی در مبرد و غلظت های 0، 1 و 3 درصد نانولوله کربنی در لوله مسی، به همراه سه قطر مختلف چگالنده در هر دو حالت قطر ثابت و قطر متغیر و سه طول مختلف لوله چگالنده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که استفاده از نانولوله کربنی در مبرد، موجب افزایش عدد ناسلت و افزایش اگزرژی می شود درحالیکه استفاده از نانولوله کربنی در ساختار لوله مسی چگالنده، باعث کاهش عدد ناسلت و اگزرژی خواهد شد. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از نانولوله کربنی در مبرد موجب افزایش عدد ناسلت بین 16 تا 21 درصد و افزایش اگزرژی بین 9 تا 13 درصد می شود. این در حالی است که استفاده از نانولوله کربنی در ساختار دیواره لوله مسی کندانسور باعث کاهش عدد ناسلت تا 5/9 درصد و کاهش اگزرژی تا 18 درصد شد.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، چگالنده، شبیه سازی عددی، اگزرژی، الگوریتم ژنتیک
  • امیر گودرزی* صفحات 85-98

    تحلیل اگزرژی ابزاری برای شناخت مقدار و نوع قابلیت کاردهی سامانه نسبت به محیط اطراف و چگونگی تغییر خواص ماکروسکوپیک آن در طول یک فرآیند می باشد. توسط آنالیز اگزرژی سهم فرآیندهای دخیل در انتقال قابلیت کاردهی ورودی به سامانه و مکانی که در آن افت انرژی مفید در یک سامانه یا فرآیند رخ می دهد، تعیین می شودند. در تحقیق حاضر آنالیز انرژی و اگزرژی و مطالعه پارامتری مبدل حرارتی فشرده گاز به مایع از نوع  -SR737/0-32/11، بر اساس نتایج تجربی، در شرایط کاری مختلف مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور مدل مناسب مبدل بر اساس مشخصه های هندسی و روابط تیوری و تجربی ترمودینامیکی توسعه یافته است. در این تحقیق ضرایب انتقال حرارت و افت فشار سیال در مبدل از طریق برازش منحنی مناسب بر نتایج تجربی بدست آمده است و محاسبه دمای خروجی هر سیال طبق روش ε-Ntu صورت پذیرفته است. متغیرهای شرایط کاری مورد بررسی در این تحقیق شامل دما، فشار و دبی حجمی هوا به عنوان سیال گرم و دبی جرمی آب خنک کن می باشد. در مورد جریان گرم این متغیرها عواملی هستند که برای موتور مجهز به پرخوران در شرایط کاری مختلف تحت تاثیر قرار می گیرند. همچنین محدوده تغییرات دبی آب خنک کن بر اساس عدم تبخیر آب در مبدل تعیین شده است. تحلیل انرژی صورت گرفته بر مبنای تاثیر متغیرهای فوق الذکر بر مشخصه های کارایی مبدل، کارایی سمت هوا، کارایی سمت آب، پارامتر افت فشار سمت هوا و پارامتر افت فشار سمت آب ارایه شده است. همچنین تحلیل اگزرژی بر مبنای دو تعریف از بازده اگزرژی و پارامتر بازگشت ناپذیری حرارتی و بررسی تاثیر متغیرهای شرایط کاری بر آنها بیان گردیده است. نتایج این تحقیق بیانگر مقدار و چگونگی تغییر پارامترهای مشخصه در شرایط کاری مختلف می باشد

    کلیدواژگان: مبدل حرارتی فشرده، تحلیل ترمودینامیکی، آنالیز اگزرژی، روش ε-Ntu، نتایج تجربی، مطالعه پارامتری
  • غلامرضا فغانی*، محمدعلی رنجبر صفحات 99-105

    از میان روش های موجود برای خنک کاری محفظه ی احتراق موتور سوخت مایع، روش خنک کاری بازیابی به دلیل راندمان و کارایی بالا، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله، یک محفظه ی احتراق سوخت مایع با خنک کاری بازیابی به روش عددی و به صورت تقارن محوری شبیه سازی شده و تاثیر افزایش زبری سطوح کانال خنک کننده، بر عملکرد خنک کاری بازیابی مورد بررسی قرار گرفته است، نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع زبری سطح تا 24 میکرون در دیواره ی کانال خنک کننده، بیشینه دمای دیواره ی نازل که در قسمت گلوگاه رخ می دهد، کاهش چشم گیری یافته و میزان حرارت منتقل شده از گازهای حاصل از احتراق به سیال خنک کننده افزایش می یابد. میزان کاهش دما در گلوگاه زمانی که از آب به عنوان سیال خنک کننده استفاده شود 9.9 درصد و زمانی که از هیدروژن مایع به عنوان سیال خنک کننده استفاده شود حدود 32 درصد می باشد. همچنین در محدوده ی ارتفاع زبری 0 تا 24 میکرون، با افزایش بیشتر ارتفاع زبری سطح، بیشینه دمای دیواره ی نازل کمتر می شود.

    کلیدواژگان: خنک کاری بازیابی، موتور سوخت مایع، ارتفاع زبری
|
  • Mohammad Ghesmati, MohammadReza Arvan * Pages 1-20

    This paper deals with designing the navigation scheme of a gimballed inertial system. This design is introduced and proved in the form of two theorems. Most of the gimballed navigation schemes proposed in the literature have the drawback of estimating position rates for alignment commands. Not only the estimating position rates are the basic source of the position errors, but also, they make the alignment commands and their implementation more complicated. The major advantage of the proposed design is that it eliminates the errors resulting from the estimation of the longitude and latitude rates because the angular velocity commands of gyroscopes are proportional to accelerations’ integrals and independent of the system position. In this paper, the stabilized platform is modelled, the platform alignment procedure is determined, and the initial conditions of the navigation phase are calculated. The results of the navigation scheme are compared with the wander-azimuth scheme in four scenarios and the performance of the position-independent navigation scheme is evaluated in practical tests and its results are presented.

    Keywords: navigation scheme, gimballed inertial system, alignment, stabilized platform
  • Ali Saberi Mehr, Tohid Adibi * Pages 21-34

    In this article, a standard GAX absorption refrigeration cycle is investigated from the viewpoints of thermodynamics and thermos economics and its optimization is performed with the aim of obtaining maximum COP (or maximum exergy efficiency) or minimum unit product cost. The thermodynamic analysis of this system is done by applying the mass, energy and exergy balance equations on different components of the system, and its economic analysis is performed by solving simultaneously, the exergy-economics equations for each of the system components. The system is analyzed and optimized by defining the first and second laws of thermodynamics and also defining the unit exergy cost of the product. The key parameters selected as optimization parameters for the proposed system are the generator temperature, the condenser temperature and the degassing range (the difference between densities of the strong solution and that of the weak solution). Results indicate that in comparison with the thermodynamically optimized condition (maximum COP or exergy efficiency), minimum unit product cost is obtained at a lower generator temperature. Optimization results show that at minimum unit product cost, COP and 2nd law efficiency are calculated to be 0.602 and 0.508, which are 57.2% and 57.35% less in comparison with their maximum values, respectively.

    Keywords: Absorption Refrigeration, GAX cycle, exergoeconomics, ammonia-water, COP
  • Mahdi Zare Mehrjardi *, Asghar Dashti Rahmatabadi, Aboulfazl Rasoolizadeh Pages 35-48
    Oscillation disturbances of the rotor in turbomachines, compressors, combustion engines and other rotary equipment are affected by various factors which cause the wear of the rotor and bearing surfaces such as the mass unbalance factor. This phenomenon always leads to the failure of parts and interruptions of the equipment performance. Therefore, to improve efficiency of the system in controlling the rotor fluctuations, recognition of the factors affecting the strength of journal bearings is important, as they are the most common type of rotor support in such rotary machines. In this study, the effect of external load, as an indicator of mass unbalanced rotor eccentricity ratio in the bearing clearance space, on the dynamic behavior of noncircular three lobe bearings with micropolar lubricant is investigated. For this purpose, the governing Reynolds equation and the equation of rotor motion have been rewritten and evaluated using FEM and 4th order Runge-Kutta methods in static conditions and successive time steps after the occurrence of rotor disturbances. The results indicate that the amplitude and intensity of rotor disturbances are developed in the form of periodic, KT periodic and quasiperiodic motions in the mean values of eccentricity ratio and they are changed to limited cyclic oscillations with small amplitudes in low or especially high values of the eccentricity ratios.
    Keywords: Dynamic behavior, Three lobe bearing, Mass unbalance, Eccentricity, Bifurcation diagram
  • Saeed Khan Kalantary, Hassan Mohammadkhani * Pages 49-57
    In this paper, the problem of intercepting very high-speed non-maneuvering ballistic targets is addressed and a novel guidance law to enhance the probability of ‘hit to kill’ is designed. The most important challenges which arise in the interception of high-speed ballistic targets include high closing velocity resulting in the lack of time for the final reaction, low radar cross section and high noise power resulting in the lack of precise detection of target track until the last moments and considerable time constant in the order of final interception phase time. By ignoring some of these important challenges, existing guidance laws show great degradation in practice. In this paper we propose a twofold technique to overcome the challenges: a staggered missile team to share the target detection information and a feedforward static guidance input. The amplitude of static guidance is deduced through a regression model using a simulator software. Simulation of the proposed guidance law on a high precision model shows the efficiency of the method.
    Keywords: Ballistic targets, Very high speed, Information Sharing, Regression Model
  • Ahmad Mamandi *, Mohsen Salimzadeh Pages 59-73
    In this paper, nonlinear vibration analysis of a composite cylindrical shell with internal pressure, subjected to a low velocity impact is investigated using analytical and FE methods. The governing coupled partial differential equations of motion are derived using Donnel’s nonlinear shell theory. The impact force is modeled by employing the modified Hertzian contact theory. To model the low velocity impact, the model proposed by Shivakumar is exploited. The governing nonlinear coupled partial differential equations of motion for the shell are solved using the Galerkin method. Then, the dynamic response and generated stresses of the cylindrical shell subjected to a low velocity impact are analyzed using the ABAQUS FE software and a mathematical code developed in the environment of Mathematica software. Finally, the effect of some parameters on the impact response is studied. These parameters include the number of layers, ply orientation, shell thickness and shell radius and characteristics of the striker. It is seen that ply orientation of the composite layer has a significant effect on the dynamic response of the shell under impact and when the ply angle increases the amplitude of dynamic response of the shell decreases. Moreover, for a shell with smaller radius the response frequency is higher and when the radius of the shell increases, its effect on the frequency variation, decreases.
    Keywords: Cylindrical Shell, Composite Material, Nonlinear vibrations, Natural frequency, Low velocity impact, Internal pressure
  • Mohammad Moradi, Morteza Bayati * Pages 75-84
    Improving the performance of solar heat pumps has always been of interest to researchers. The purpose of this study has been to find the optimal state of carbon nanotube (CNT) concentration in the refrigerants and condenser copper tubes as well as the total tube length and the diameter of the condenser helical coil, in order to maximize the exergy and heat transfer. The investigation has been carried out by the numerical method using finite volume, unsteady and laminar flow. The genetic algorithm has been used to obtain the optimum choice for the condenser in two states of constant and variable diameter. Three concentrations of 0, 0.5 and 1 percent for the carbon nanotubes in the refrigerant, three concentrations of 0, 1 and 3 percent for the carbon nanotubes in the copper tube, three different values for the condenser diameter in each of the two states of constant and variable diameter, and three different condenser tube lengths have been investigated. The results show that the use of CNT in the refrigerant, always increases the Nusselt number and the exergy while, the use of CNT in the wall structure of the condenser copper tube reduces them. The results also show that the use of carbon nanotubes in the refrigerant increases the Nusselt number by 16% to 21%, and the exergy by 9% to 13%. However, using carbon nanotubes in the condenser copper tube wall reduces the Nusselt number and the exergy up to 9.5% and 18% respectively.
    Keywords: Carbon nanotube, Condenser, Numerical Simulation, Exergy, genetic algorithm
  • A. Goudarzi* Pages 85-98

    Exergy analysis is a method for recognizing the value and type of system availability variation with regard to the surrounding environment. It also helps to find how macroscopic properties of the system change during a process. By exergy analysis, the proportion of each process in the internal availability transmission and the places of useful energy loss in the system can be determined. In this research, the energy and exergy analysis and the parametric study of a gas to liquid compact heat exchanger (737/0-32/11–SR type) in various working conditions are accomplished, based on experimental findings. For this purpose, the appropriate model for the heat exchanger is achieved by means of theoretical and experimental thermodynamic relations, based on geometrical characteristics.  The estimation of heat exchanger’s performance in the presented model is based on the ε-Ntu method. In this study, various working conditions are determined by changing some parameters like temperature, pressure and volumetric flow rate of air and mass flow rate of water. The variation range of these parameters is chosen to manifest an intercooler working conditions. For the assessment of system performance, energy analysis is performed by definition and evaluation of parameters such as effectiveness and pressure drop coefficient. Also, for exergy analysis parameters such as exergic efficiency and irreversibility coefficient are considered. The presented results focus on how the variation of working conditions affects the characteristic parameters of the compact heat exchanger.

    Keywords: Compact heat exchanger, Thermodynamic analysis, Exergy Analysis, ε-Ntu method, Empirical results, Parametric Study
  • G.R. Faghani*, M.A.Ranjbar Pages 99-105

    Among the available coolingmethods in the combustion chamber of liquid propellant engine, regenerative cooling is widely used due to its good performance used. In this paper, a combustion chamber of liquid propellant engine is simulated numerically and effect of increasing cooling channel surface roughness on cooling performance is studied. The results showed that maximum temperature of combustion chamber wall is in the throat and by increasing surface roughness in cooling channel, the temperature in throat decrease and the heat transfer from the combustion gases to the cooling fluid increases. The temperature drop in the throat is  and  when water and liquid hydrogen is used as cooling fluid respectively. Also in the roughness height between  and  by increasing the surface roughness, temperature drop in throat increase.

    Keywords: Regenerative cooling, Liquid propellant engine, roughness height