فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال دهم شماره 2 (پیاپی 35، تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/06/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • فرشید نعمتی، هادی کارگر شریف آباد* صفحات 7-13

    امروزه لوله های حرارتی به عنوان ابررسانا ها می توانند نقش اساسی در انتقال حرارت ایفا کنند که با توجه به نوع کاربرد در اندازه های مختلف طراحی می شوند . لوله گرمایی وسیله ای برای انتقال حرارت با ضریب هدایت گرمایی خیلی بالا می باشد که انرژی گرمایی را به وسیله تبخیر و میعان یک سیال عامل با افت دمای ناچیز منتقل می کند . هنگامی که گرما به ناحیه تبخیر می رسد سیال عامل تبخیر می شود و یک گرادیان فشار در لوله ایجاد می کند . این گرادیان فشار باعث می شود بخار در طول لوله حرکت کند تا به چگالنده برسد در چگالنده بخار میعان شده ، گرمای نهان آن آزاد می شود . سپس سیال عامل توسط نیروی جاذبه در لوله های حرارتی از نوع ترموسیفون به ناحیه تبخیر باز می گردد . در این تحقیق جریان بخار و مایع در داخل لوله گرمایی نوع ترموسیفون مدلسازی شده است . فرض شده که جریان به صورت دایمی و دوبعدی و آرام می باشد و از نیروهای حجمی صرفنظر گردیده است . در این مقاله از روش حجم محدود و الگوریتم ساده استفاده شده است . هندسه این مدل با نرم افزار گمبیت رسم و شبکه بندی شده و سپس محاسبات عددی مورد نظر با بکارگیری یک بسته نرم افزاری کارآمد به نام انسیس فلوینت توسط یارانه انجام و نتایج حاصل با نتایج یک مقاله مقایسه شده و دما در دیواره و مرکز لوله حرارتی در هر سه ناحیه بررسی گردیده است.

    کلیدواژگان: لوله های حرارتی، ترموسیفون، شبیه سازی عددی، انتقال حرارت
  • سید محمود مدنی*، محمدرضا فروزان، علیرضا صالحیان صفحات 14-24

    لوله ها در فرآیند ساخت و عملکرد، ناشی از عواملی از قبیل خستگی و خوردگی در معرض ایجاد ریز ترک هایی در سطوح داخلی و خارجی لوله قرار دارند. در این حالت، ترک با سرعت بسیار زیادی به موازات محور لوله رشد خواهد نمود. در این تحقیق که برای اولین بار در کشور صورت گرفته، به طراحی و ساخت مجموعه سازه آزمایش با هدف اندازه گیری سرعت رشد نوک ترک با استفاده از دو روش دوربین سرعت بالا و دستگاه زمان سنج سیمی در لوله های بدون درز آلومینیمی از سری 6063-T5 پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از آزمایش با این مجموعه سازه عیارت است از: فشار ترکیدگی برای نمونه های با عمق ترک 8/0، 0/1 و 2/1 به ترتیب برابر 70، 65 و 58 بار و سرعت های بدست آمده با کمک دوربین سرعت بالا و دستگاه زمان سنج سیمی در محدوده 120 تا 132 و 120 تا 126 متر بر ثانیه ثبت شد. نتایج کیفی بدست آمده در این تحقیق تطابق مناسبی با دیگر تحقیقات ارایه شده در دیگر منابع علمی دارد.

    کلیدواژگان: پدیده رشد سریع ترک، سرعت رشد نوک ترک، آلومینیم سری 6063-T5، خطوط انتقال انتقال نفت و گاز، دستگاه زمان سنج سیمی، دوربین سرعت بالا، مجموعه سازه آزمایش
  • میثم الیاسی*، علیرضا رودباری صفحات 25-37
    در مطالعه حاضر با فرض وجود عدم قطعیت در متغیرهای طراحی سیستم، بهینه سازی مقاوم سرعت فلاتر یک نمونه بال تحت اثر خمش-پیچش ب مورد بررسی قرار می گیرد. از این رو ابتدا مدل سازی بر اساس مدل تیر یکسرگیردار اویلر-برنولی در شرایط آیرودینامیک شبه پایا، انجام شده و با استفاده از روش مودهای فرضی، معادلات آیروالاستیک گسسته سازی می گردند. پس از اعتبار سنجی نتایج، با حل عددی معادلات حاکم به روش رانج -کوتا پاسخ زمانی سیستم و با استفاده از تیوری مقادیر ویژه سرعت فلاتر بال محاسبه می گردند. در ادامه با انتخاب پارامترهای طراحی همچون سفتی خمشی، سفتی پیچشی و جرم بال به عنوان متغیرهای بهینه سازی، اثر عدم قطعیت بر متغیرهای طراحی اعمال شده و بهینه سازی با استفاده الگوریتم ژنتیک انجام می شود. در ادامه مقادیر متغیرها قبل و بعد از بهینه سازی و همچنین میزان بهبود سرعت فلاتر در بهینه سازی مقاوم و قطعی ارایه می گردند که نهایتا بر اساس نتایج بهینه سازی، متغیرهای طراحی برای دست یابی به سازه ای با پایداری مناسب از نظر پدیده فلاتر تایید می گردد.
    کلیدواژگان: فلاتر، عدم قطعیت، بهینه سازی مقاوم، آیرودینامیک شبه پایا
  • شهرام یاره یی*، مجید گنجی صفحات 38-50
    انفجار یک واکنش شیمیایی سریع در ماده است، که ماده ای اولیه را به گاز تبدیل می کند. فرآیند انفجار به دو بخش کلی شروع انفجار و فرآیند برهم کنش میان محصولات گازی و محیط اطراف تقسیم می شود. شناخت رفتار الاستیک-پلاستیک و پیش بینی فشار پارگی صفحات دایروی مورد استفاده در لوله شاک ها و ارتباط آن با پارامترهای هندسی ورق های دایروی لازم است. بنابراین از لوله شاک در تحلیل و ایجاد موج شاک و شبیه سازی بار انفجاری روی صفحات استفاده می شود. در این مقاله با استفاده از آزمایشات تجربی و مدلسازی المان محدود، به بررسی اثر موج انفجار ناشی از ماده منفجره بر روی ورق های آلومینیومی پرداخته می شود. برای شبیه سازی آزمایش ها از نرم افزار هیدروکد اتوداین انسیس استفاده خواهد شد. همچنین به منظور انجام آزمایش تجربی، لوله شاکی با ابعاد مشخص برای بررسی اثر انفجار مواد منفجره بر روی ورق های هدف طراحی و ساخته شد.
    کلیدواژگان: انفجار، لوله شاک، طراحی و ساخت، شبیه سازی المان محدود، انسیس اتوداین، مدلسازی اویلری - لاگرانژی
  • اشکان عبدالی سوسن* صفحات 51-61
    یکی از مکانهای مناسب جهت احداث واحدهای تولید همزمان برق، حرارت و برودت (CCHP) بیمارستانها و مراکز درمانی می باشند. بالا بودن و پیوسته بودن مقادیر بارهای الکتریکی، حرارتی و برودتی سبب شده است تا بکارگیری این نوع سامانه ها از جذابیت بالایی برخوردار باشد. پایین بودن تعرفه حاملهای انرژی بیمارستانهای دولتی سبب گردیده است تا به دلیل عدم توجیه اقتصادی از سرمایه گذاری مستقیم در این بخش خودداری گردد در این مطالعه در یک بیمارستان نمونه، بعنوان یکی از مکانهای بسیار مناسب برای احداث سیستمCCHP به ظرفیت نیروگاهی 2.4 مگاوات بر پایه دو موتور گاز سوز 1.2 مگاواتی، تشخیص داده شد. در این طرح پیش بینی می گردد با بهره برداری از حرارت اتلافی موتورهای گازسوز در تامین بارسرمایشی و گرمایشی بیمارستان بتوان راندمان تبدیل انرژی را از حدود 42 درصد به 56.4 درصد، افزایش داد. به منظور رفع موانع حاکم در جذب این میزان سرمایه گذاری و اثر بخشی استفاده از تسهیلات ماده 12 بر شاخص های اقتصادی پروژه سرمایه گذاری بعنوان یک راهکار تاثیر گذار مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تولید همزمان برق و حرارت، بیمارستان، قانون رفع موانع تولید رقابت پذیر
  • محمدامین مجاوری آگاه، خلیل مجاوری آگاه، علیرضا سرائی* صفحات 62-76

    فن آوری سرمایش اتاق های سرور با ظرفیتهای مختلف و با توجه به میزان بار برودتی آنها بسیار مهم و تعیین کننده است . در این راستا انتخاب نوع طراحی سیستم سرمایش باید به گونه ای باشد که بیشترین بازدهی و کمترین مصرف انرژی را در مراکز داده سبب گردد . در این مقاله با در نظر گرفتن مراکز داده دارای کف کاذب و بدون کف کاذب، 9 راهکار توزیع هوا برای خنک سازی فضای اتاق IT با جزییات مورد بحث و مقایسه قرار می گیرند و در نهایت براساس تعداد و توان مصرفی کابینت ها و رک های به کار رفته در مرکز داده ، بهترین گزینه توزیع هوا ارایه می شود. بنابراین بسیاری از تصمیم سازان و مدیران کارآفرین که به تاسیس یا تغییر در ساختار مرکز داده خود تمایل دارند می توانند بهترین راهکار توزیع هوا برای خنک سازی مرکز داده و متناسب با تعداد رک ها و توان حرارتی را انتخاب نمایند.

    کلیدواژگان: مراکز داده، دیتا سنتر، راهکار توزیع هوا، خنک سازی اتاق IT، بازدهی انرژی کابینت ها، رک ها، کف کاذب
  • محمد قویدل، سیف الله سعدالدین* صفحات 77-80
    تحقیق حاضر با هدف بررسی ضزیب انتقال حرارت جابجایی نانوسیالات حاوی نانوذرات اکسید منیزیم در سیال پایه آب در مبدل صفحه ای، انجام شده است. آزمایشات در کسر حجمی های (0/005، 0/01، 0/015 و0/02) انجام شده است. نانوذره ای که در این تحقیق استفاده کرده ایم دارای قطر 20 نانومتر می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی نانوسیال، ضریب انتقال حرارت جابجایی و در نتیجه انتقال حرارت نیز افزایش پیدا می کند. همچنین درصد افزایش انتقال حرارت جابجایی نانوسیال در کسرحجمی0/02نسبت به 0/005، در به ترتیب برابر 52% و 3/4% است.
    کلیدواژگان: اکسید منیزیم، نانوسیالات، ضریب انتقال حرارت جابجایی، کسر حجمی
|
  • Farshid Neemati, Hadi Kargar Sharifabad * Pages 7-13

    The heat pipe as superconductors can play an essential role in heat transfer According to the application, are designed in different sizes The heat pipe for heat transfer with very high thermal conductivity that heat energy by evaporation and condensation of a working fluid with minimal temperature drop pass When the heat of evaporation area is the working fluid evaporates and creates a pressure gradient in the tube The steam pressure gradient along the tube makes the move to steam condenser condenses in the condenser is, the latent heat is released. The working fluid of the heat pipe by gravity thermosyphon returns to the evaporation zone In this study the vapor and liquid inside the heat pipe is modeled thermosyphon type It is assumed that the flow is permanent and peaceful two-dimensional and volumetric forces have been ignored. In this paper, the finite volume method and SIMPLE algorithm is used. The geometry of the model with the software Gambit drawing grid and numerical calculations to using a software package Efficient called Ansys Fluent by subsidies carried out and the results with the results of a study comparing the temperature of the wall and the heat pipe in all three areas have been analyzed.

    Keywords: Heat pipe, thermosyphon, numerical simulation, heat transfer
  • Sayed Mahmoud Madani *, Mohammadreza Forouzan, AliReza Salehian Pages 14-24

    Gas and liquid transmission is a routine activity in the oil industry, powerhouses, petrochemicals and nuclear industries. The pipes are exposed to micro cracks in the inner and outer surface due to factors like corrosion and fatigue in the manufacturing process. If the aligned cracks are all over, the rapid crack growth phenomenon occurs. In this case, crack will grow at high speed along the pipe axis. In this research that has been conducted for the first time in the country, the measurement of the growth rate of the crack tip is done in two ways: High-Speed camera and timing wire system in the seamless aluminum 6063-T5 pipes. The bursting pressure of the specimens with the initial crack depth of 0.8, 1.0 and 1.2 mm are 70, 65 and 58 bar. The resulting growth rates in High-Speed camera and timing wire system is about 120 to 132 and 120 to 126 m/s. The qualitative results of this research matches well with other researches in this field in other journals.

    Keywords: Rapid Crack Propagation (RCP), Timing wire system (TWS), High speed camera (HSC), Test set up
  • Meysam Elyasi *, ALIREZA ROUDBARI Pages 25-37
    In this study, with the assumption of uncertainty in system design variables, a robust Optimization of the Flutter velocity aeroelastic wing with high-aspect-ratio under the bending-torsion effect is examined . Therefore, the aerospace wings are firstly modeled based on the Euler-Bernoulli cantilever beam model in quasi-steady aerodynamic conditions. After validating the results, in the simulation section, by using the Runge-Kutta numerical solution and the theory of Eigenvalues, the system response time and Flutter velocity are obtained. Therefore, by choosing parameters such as bending and torsional rigidity and mass per unit wing as optimization variables the effect of uncertainty on the design variables and optimized by genetic algorithm. In addition, the values of variables before and after optimization, as well as the rate of improvement of the Flutter velocity are presented in a robust and deterministic optimization. Finally, based on the optimization results, design variables for achieving an appropriate stability structure in terms of the phenomenon Flutter is confirmed.
    Keywords: Flutter, Uncertainty, Robust Optimization, Quasi-Steady Aerodynamic Simulation
  • Shahram Yareiee *, Majid Ganji Pages 38-50
    Explosion is fast chemical reaction that alters primary explosive material to gas. Explosion process include two general part of starting explosion and interaction between environment and explosion products. Study of plate performance and investigation elastic – plastic behavior and plate rupture is essential to determine relation of those with plate geometric parameter. Shock tube is used for modeling and simulation of loading explosion. In this paper, Experimental and FEM modeling are used to Investigation of Explosive Wave blasting on the Aluminum Plate. Simulation is done by ANSIS Autodyn software. Shock tube was designed and fabricated in order to experimental study.
    Keywords: Explosion, Shock Tube, Design, Fabricated, Finite Element Simulation, Ansys Autodyn Lagrangian– Eulerian Modeling
  • Ashkan Abdali Susan * Pages 51-61
    One of the most suitable places for the implementation of cogeneration systems (CCHPs) are hospitals . The high and continuous of electricity, heating and cooling loads in these places have caused the use of this type of system to be of great attraction. The low tariffs for energy carriers in government hospitals have caused the private sector to refrain from investing directly in this sector due to lack of economic justification. In this study, which was performed in a typical hospital, as one of the most suitable places for construction of the CCHP system, the capacity has been estimated to 2.4 MW power plant based on two 1.2 MW gas engines. In this project, it is anticipated that by utilizing the waste heat of gas engines in the supply of heat and power to the hospital, the energy conversion efficiency could be increased from 42% to 56.4%. In this study, different solutions have been introduced in order to eliminate the obstacles of the ruler in attracting this amount of investment .
    Keywords: Cogeneration, Hospital, the law eliminating barriers to competitive production
  • Mohammadamin Mojavery Agah, Khalil Mojaveryagah, Alireza Saraei * Pages 62-76

    Nowadays, so much heat has been generated in data centers which is caused by many electronic devices. This generated heat has been increased proportionally with the number of racks in IT rooms .In other hands, the power consumption of IT cooling system is more than 43% of total electrical consumption in data centers, hence the technology of its cooling systems is very important. Selection of cooling system design should provide the most efficiency and the least power consumption. In this paper, data centers with raised floor or without raised floor will be considered and 9 air distribution procedures for air cooling of IT rooms will be discussed and will be compared. According to the number of IT’s racks and power consumption of IT’s cabinets, the best selection of air distribution options will be determined .by the results of this paper , the clients of data centers could choose the best cooling system options which are appropriate with the number of racks and the power heat generation in data centers.

    Keywords: Data center, air distribution, IT rooms air cooling, energy efficiency racks, cabinets, raised floor
  • Mohammad Ghavidel, Seyfolah Saedodin * Pages 77-80
    The present study aimed to investigate the convective heat transfer coefficient of nanofluids containing magnesium oxide nanoparticles in water-based fluid in the exchanger plates have been carried out. Tests on the volume fraction of (0.005, 0.01, 0.015and 0.02) were used in this study have Ast.nanvzrh which has a diameter of 20 nm. Also the results show that with increasing fraction nanofluid volume, heat transfer coefficient and thus increases the heat transfer. Also heat transfer nanofluids% increase in volume fraction of 0.02 to 0.005 respectively 52% and 4.3% is on.
    Keywords: Magnesium oxide, nano-fluids, convective heat transfer coefficient, volume fraction