فهرست مطالب

مهندسی مکانیک و ارتعاشات - سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 41، زمستان 1399)

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال یازدهم شماره 4 (پیاپی 41، زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/25
  • تعداد عناوین: 6
|
  • جواد صفائی کوچکسرائی* صفحات 7-17
    شناسایی محل، اندازه بارهای غیرخطی واثرات هارمونیک هایکی از مهم ترین بخشهای برنامه ریزی تعمیر و نگهداری،عیب یابی و اصلاح سیستم های قدرت می باشد. بنابراین، در این پژوهش برای تعیین الگوی کلید زنی حذف انتخابی هارمونیک ها، از الگوریتم جدید ازدحام سالپ بهره گرفته شده است که بر روییک اینورتر 7 سطحی اعمال شده و نتایج در حالات مختلف موردبررسی قرارگرفته اند. در ادامه ابتدا به نحوه شبیه سازی اینورتر 7 سطحی و هارمونیک تولیدشده توسط آن در نرم افزارMATLAB پرداخته می شود و سپس نتایج اعمال طرح پیشنهادی بررسی می شود. بررسی نتایج نشان میدهند که با استفاده از طرح پیشنهادی از آنجا که از ولتاژ خط خروجی اینورتر سه فاز استفاده می شود، نسبت به حالت پایه بیش از 5 درصد هارمونیک کاهش داده شده است. در این حالت میزان هارمونیک کلی ولتاژ خط مقدار تقریبی 14%درصد دارد که با پیاده سازی طرح پیشنهادی با محاسبات آفلاین در حالت عادی به مقدار 73/8% درصد و با محاسبات آنلاین به مقدار 43/8% درصد کاهش یافته است که نشان از دقت و عملکرد الگوریتم مطرح شده در کاهش اعوجاج هارمونیکی در ولتاژ خروجی اینورترشبیه سازی شده می باشد.
    کلیدواژگان: هارمونیک، اینورترهای منبع ولتاژ، بارهای غیرخطی، اعوجاج هارمونیکی، الگوریتم جدید ازدحام سالپ SSA))
  • محمد صائمیان*، نادر رهبر صفحات 18-31
    این پژوهش، سیستم بازیافت انرژی خورشیدی را که از سه بخش اصلی شامل یک ترموالکتریک ژنراتور، یک عدسی محدب و یک هیتسینک حرارتی تشکیل شده را ارایه می نماید. مهمترین ویژگی سیستم بازیافت ارایه شده، ساختار و طراحی ساده، بدون پیچدگی و قیمت مناسب آن می باشد که در طراحی سیستم بازیافت، یک سمت ترموالکتریک توسط انرژی خورشید گرم و سمت دیگر ترموالکتریک توسط هیتسینک که در معرض آب یک رودخانه قرار دارد، خنک می شود. گرادیان دما در دو سمت ترموالکتریک ایجاد شده که این امر بازیافت انرژی خورشیدی، در نتیجه ولتاژ و توان الکتریکی را به همراه خواهد داشت. برای ارزیابی سیستم ارایه شده در جهت بازیافت انرژی خورشیدی، پس از ساخت آن، تمامی داده ها و پارامترهای اثرگذار در دو سمت ترموالکتریک ژنراتور در حین آزمایش در هر ده دقیقه ثبت شده و سپس سیستم بازیافت و اطلاعات ثبت شده در نرم افزار حلگر معادلات مهندسی به صورت کد، شبیه سازی شده اند. بر اساس آزمایش های عملی ماکزیمم ولتاژ خروجی مدار بازیافت در اختلاف دمای 25 درجه سانتی گراد، 229 میلی ولت گزارش شده است.
    کلیدواژگان: ترموالکتریک ژنراتور، ولتاژ خروجی، بازیافت انرژی خورشیدی، گرادیان دما، عدسی محدب، هیتسینک حرارتی
  • مهدی رفیعی* صفحات 32-36
    تاثیر مقدار و نوع عناصر موجود در فولاد و همچنین آثار بعدی آن در ریز ساختار و مشخصات مکانیکی در فرآیند عملیات حرارتی موضوع ثابت شده ای می باشد در این مقاله تاثیر دو عنصر مهم کربن و منگنز بر فولاد 1050 در هنگام شوکه کردن مورد بررسی قرار گرفته و نتایج حاصل از مدلسازی با استفاده از نرم افزار AC3 و نمودارهای مربوط به رابطه سختی و تغییرات عناصر تحلیل و بررسی شده است. عناصر مورد استفاده در این مطالعه ، کربن و منگنز می باشند که برای هر یک از آنها نمودار سختی و رفتار آن در سطح و عمق بررسی تهیه شده است و مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی ، نتایج تجربی را با دقت نسبتا بالایی تایید کرده و نشان می دهد که از این روش می توان در فولادهای دیگر نیز استفاده کرد و این نرم افزار از دقت بسیار خوبی برای بررسی تاثیرات عناصر بر عملیات حرارتی فولادها برخوردار می باشد.
    کلیدواژگان: سختی فولاد، کوئنچینگ فولاد 1050، کربن، منگنز
  • مجتبی جمعیتی*، حسین پورمحمدیان صفحات 37-48
    در این پژوهش به صورت عددی و با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به بررسی اثر کنگره درون مبدل حرارتی پیچشی دوسیاله حاوی نانوسیال هیبریدی آب-مس-نانولوله کربنی پرداخته می شود. هندسه مبدل حرارتی پیچیشی با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر آماده می گردد. همچنین به منظور تحلیل سیالاتی از روش حجم محدود و نرم افزار انسیس فلوینت استفاده می شود. جریان نانوسیال هیبریدی در توربولنت بوده و به منظور مدل سازی آن از مدل توربولانسی کا امگا استفاده می شود. هندسه مبدل حرارتی پیچشی ساده با مبدل حرارتی پیچشی به همراه کنگره مورد مقایسه قرار گرفته و نتایج خروجی به صورت نمودار های عدد ناسلت متوسط، افت فشار و شاخص PEC ارایه می گردد. مطالعه برای اعداد رینولدز 6000 تا 24000، کسرحجمی 1 تا 5 درصد و سه ارتفاع مختلف 1، 2 و 3 میلی متر از کنگره انجام می شود. نتایج بدست آمده از شبیه سازی عددی نشان می دهد که استفاده از نانوسیال هیبریدی آب-مس-نانو لوله کربنی نسبت به سیال پایه آب باعث عملکرد حرارتی بیشتری می شود.
    کلیدواژگان: نانوسیال هیبریدی، مبدل حرارتی پیچشی، کنگره های کروی، معیار ارزیابی عملکرد هیدرولیکی حرارتی ((PEC)، نرم افزار فلوئنت
  • رضا آقایی طوق*، علیرضا سخاوت بنیس، مصطفی هادی دولابی صفحات 49-58
    بال مثلثی در زوایای حمله مختلف، رژیم های صوتی متفاوت، زوایای عقبگرد گوناگون و لبه حمله تیز و خمیده، ، مورد تحلیل و بررسی عددی قرار گرفته شده است. الگوی جریان روی سطح بالایی بال برای کلیه موارد مذکور حل شده و روند جریان به صورت های مختلف به تصویر درآمده است. الگوی جریان روی بال مثلثی مورد مطالعه در این تحقیق با الگوهای شناخته شده در مطالعات پیشین مقایسه شده و تغییرات این الگوها با تغییر عدد ماخ جریان آزاد و تغییر زاویه حمله و تغییر زوایای عقبگرد و تغییر لبه حمله مورد بحث قرار گرفته است. تصاویر بدست آمده از آشکار سازی ها نشان می دهد که روی سطح بالایی بال مثلثی، گردابه ای پدید می آید که با افزایش عدد ماخ، به سطح بال، نزدیکتر شده و تدریجا کشیده تر می شود. هم چنین، علاوه بر گردابه اولیه، در قسمت بین این گردابه و سطح روی بال، گردابه ثانویه نیز پدید می آید. در اعداد ماخ بیش از 2/1، لبه حمله بال مثلثی مافوق صوت شده و موج انبساطی منتشرشده از لبه حمله، به جریان شتاب می دهد.
    کلیدواژگان: بال مثلثی، الگوی جریان، گردابه لبه حمله، انفجار گردابه
  • مجتبی جمعیتی*، حسین پورمحمدیان صفحات 59-70
    در این مطالعه به صورت عددی به بررسی اثر نوار تابیده بر عملکرد هیدرولیکی حرارتی نانوسیال هیبریدی آب-نانولوله کربنی چند جداره-اکسید آلومینیوم درون کلکتور خورشیدی سهموی خطی پرداخته شده است. مطالعه در رژیم جریان آشفته بوده و به منظور مدل سازی آن از مدل توربولانسی k−ε استفاده شده است. به منظور حل معادلات بقا از روش حجم محدود و الگوریتم SIMPLE C استفاده شده است. مطالعه برای بررسی عملکرد هیدرولیکی(ضریب اصطکاک) و حرارتی کلکتور خورشیدی سهموی مجهز به 1، 2 و 3 نوار تابیده انجام شده است. همچنین نتایج به دست آمده از شبیه سازی کلکتور خورشیدی سهموی خطی به همراه نوار تابیده با زمانی که کلکتور خورشیدی ساده (بدون نوار تابیده) است، مقایسه می گردد. غلظتهای گوناگون نانوذرات (1 تا 3 درصد در حجم) برای اعداد رینولدز 3000 تا 18000 استفاده گردید. اندازه گیری ها نشان داد که با افزایش درصد نانو ذرات در سیال عامل پایه، خواص حرارتی سیستم به صورت قابل توجهی بهبود می یابد در صورتی که ضریب اصطکاک متوسط و در نتیجه ی آن میزان افت فشار نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: نانوسیال هیبریدی، کلکتور خورشیدی سهموی خطی، نوار تابیده، الگوریتم سیمپل سی، معیار ارزیابی عملکرد هیدرولیکی حرارتی
|
  • Javad Safaee Kouchaksaraee * Pages 7-17
    Identifying the location, magnitude of nonlinear loads, and the effects of harmonics is one of the most important parts of maintenance planning, troubleshooting, and modification of power systems. Therefore to determine the keying pattern of selective deletion of harmonics, a new salp congestion algorithm has been used which has been applied to a 7-levels inverter and the results have been investigated in different cases. In the following, first, we discuss how to simulate the 7-levels inverter and the harmonic produced by it in MATLAB software, and then the results of the proposed design are reviewed. The results show that using the proposed design since the output line voltage of the 3phase inverter is used, the harmonic is reduced by more than 5% compared to the ground state. In this case, the overall harmonic value of the line voltage is approximately 14%, which has been reduced by 8.73% by normal implementation with offline calculations and by 8.43% by online calculations, which shows the accuracy and the performance of the proposed algorithm is to reduce the harmonic distortion at the output voltage…
    Keywords: Harmonic, Voltage source inverters, Nonlinear loads, Harmonic Distortion, New salp congestion algorithm (SSA)
  • ISLAMIC AZAD UNIVERSITY Saemian *, Nader Rahbar Pages 18-31
    This research presents a solar energy recovery system consisting of three main parts including a thermoelectric generator, a convex lens, and a thermal heatsink. The most important feature of the proposed recycling system is its simple structure and design, without complexity and reasonable price. In the design of the recycling system, one side of the thermoelectric is hotted by solar energy, and the other side of the thermoelectric is cooled by the heatsink which is exposed to river water. The temperature gradient is created on both sides of the thermoelectric, which recycles solar energy, resulting in voltage and electrical power. To evaluate the proposed system for solar energy recovery, after its construction, all data and effective parameters on both sides of the thermoelectric generator during the test are recorded every ten minutes, and then the recycling system and information recorded in the engineering equation solver software as codes. Based on the experimental tests, the maximum output voltage of the recycling circuit at a temperature difference of 25 ° C is reported to be 229 mV.
    Keywords: Thermoelectric generator, output voltage, solar energy recycling, Temperature Gradient, convex lens, thermal heat sink
  • Mehdi Rafiei * Pages 32-36
    The effect of the amount and type of metal elements in the steel as well as its subsequent effects on microstructure and mechanical properties during the heat treatment process is a proven issue. In this paper, the effect of two important elements, carbon and manganese, on steel 1050 heat treatment, quenching, is investigated. The results of the simulation including, relation between wight percentage variation of them and the effects on surface and depth hardness and also the hardness behavior are analyzed using AC3 software. The elements used in this study were carbon and manganese (%C & %Mn), for either of them the hardness diagram and its behavior at the surface and depth have been prepared. The comparison of the simulation results with the experimental data showed relatively good adaptation. This method can be used in other steels and this software has a very good accuracy to study the effects of elements on the heat treatment of steels.
    Keywords: steel hardness, steel quenching, Carbon, Manganese
  • Mojtaba Jamiati *, Hossein Pourmohamadian Pages 37-48
    In this research, the effect of the corrugate inside a two-fluid torsional heat exchanger containing a hybrid water-copper-carbon nanotube nanofluid is investigated numerically using computational fluid dynamics. The geometry of the torsion heat exchanger is prepared using Design Modler software. Also, in order to analyze the fluids, the finite volume method and Ensys Fluent software are used. The hybrid nanofluid stream is in the turbulent and the K Omega turbulence model is used to model it. The geometry of the simple torsional heat exchanger is compared with the torsional heat exchanger with the corrugate and the output results are presented in the form of graphs of mean Nusselt number, pressure drop and PEC index. The study is performed for Reynolds numbers 6000 to 24000, volume fraction of 1 to 5% and three different heights of 1, 2 and 3 mm from the congress. The results obtained from numerical simulation show that the use of water-copper-carbon nanotube hybrid nanofluid causes higher thermal performance than water-based fluid.
    Keywords: Hybrid nanofluid, Torsional Heat Exchanger, Spherical corrugate, Thermal Hydraulic Performance Evaluation Criteria (PEC), Fluent software
  • Reza Aaghaei Togh *, Alireza Sekhavat Benis, Mostafa Hadi Doolabi Pages 49-58
    Delta wing is studied in several Mach numbers, sweep angles, sharp and curved edges of attack. Algorithm of flow on upper side of the wing is studied and illustrated. Algorithm of flow is compared with the elder studies and changes of these options by Mach number and angle of attack and sweep angle is determined. Illustrations show that on the upper side of the delta wing, a vortex arises that by increasing Mach number, stretches and comes near the wing. Also addition to the primary vortex, secondary vortex arises. In Mach numbers up to 1.2 edge of attack becomes supersonic and expansion waves, accelerate the flow. In higher angles of attack, vortex breakdown occurred that in different Mach numbers and different angles of attack is studied.
    Keywords: delta wing, flow algorithm, leading edge vortex, vortex breakdown
  • Mojtaba Jamiati *, Hossein Pourmohamadian Pages 59-70
    In this study, the effect of spinning tape on the thermal hydraulic performance of water-hybrid water-hybrid carbon nanotubes-aluminum oxide inside a linear parabolic solar collector has been investigated numerically. The study is in turbulent flow regime and in order to model it, the k epsilon turbulence model has been used. In order to solve the survival equations, the finite volume method and the SIMPLE C algorithm have been used. The study was performed to investigate the hydraulic and thermal performance of the parabolic solar collector equipped with 1, 2 and 3 twisted strips. Also, the results obtained from the simulation of a linear parabolic solar collector with a radiant strip are compared with when the solar collector is simple (without a radiant strip). Different concentrations of nanoparticles (1 to 3% by volume) were used for Reynolds numbers from 3000 to 18000. The obtained results are presented in the form of Nusselt dimensionless number diagrams, pressure drop and thermal hydraulic performance evaluation criteria(PEC).
    Keywords: Hybrid nanofluid, Linear Parabolic Solar Collector, Spinning Band, Simple C Algorithm, Criteria Thermal Hydraulic Performance (PEC)