فهرست مطالب

نشریه یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
سال دوم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مطالعه مروری بر کارآیی روش بدون المان درونیابی نقطه ای شعاعی در حل مسائل مکانیک شکست
    بهروز آرین نژاد، شهرام شهروئی*، محمد شیشه ساز صفحات 1-10

    گسسته سازی دامنه های تحلیل در مسایل دارای هندسه پیچیده یا بی قاعده از طریق معادلات انتگرالی نیازمند انتخاب روش های عددی مناسب، معرفی نقاط گاووسی و گره ای با توزیع مطلوب، توابع پایه و وزن، تعیین روش تقریب زنی یا درونیابی است. جملات ناهمگن، شرایط مرزی هندسی و بارگذاری خاص ناشی از شبیه سازی مدل فیزیکی رخداد ها به مدل ریاضی، کارآیی برخی روش ها را کاهش می دهد. در این میان روش بدون المان درونیابی نقطه ای شعاعی در زمره روش های عددی بدون المان جدید به شمار می آید. در این روش، درکنار توابع چند جمله ای با امکان غنی سازی آنها، می توان از تابع پایه شعاعی که منجر به تبدیل دامنه های نامتناهی به دامنه ای متناهی فرضی برای رفع تکینگی می شود، نیز استفاده نمود. در این تحقیق مروری ضمن بیان تیوری این روش عددی تا حد امکان به بیان سیر تکامل، بهبود و بکارگیری آن در بحث مکانیک شکست پرداخته و درنهایت ضمن بیان مزایا و معایب این روش طرحواره های پیشنهادی جهت تکمیل و ادامه مطالعات مطرح می گردد.

    کلیدواژگان: روش بدون المان، درونیابی نقطه ای شعاعی، ترک، مکانیک شکست
    چکیده مشاهده متن مقاله مروری زبان: فارسی
  • بررسی تجربی ضریب اصطکاک و تنش برشی بین سطحی در جریان دوفازی ناهمسو در لوله عمودی
    آرش غفوری، اشکان غفوری*، عباس کوثری نیا، علیرضا دنه دزفولی صفحات 11-20
    در پژوهش تجربی حاضر، شکل گیری الگوی جریان حلقوی در لوله عمودی با جریان دوفازی ناهمسو به کمک تکنیک ثبت و پردازش تصاویر مورد بررسی قرار گرفته است. پس از تفکیک رژیم جریان های دو فاز ایجاد شده، محدوده سرعت ظاهری هوا (پایین به بالا) و آب (بالا به پایین) به ترتیب 20.94-3.66 متر بر ثانیه و 0.31-0.06 متر بر ثانیه برای جریان حلقوی می باشد. ضریب اصطکاک بین سطحی (فاز مایع و گاز) بر حسب پارامترهای هیدرودینامیکی جریان مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه متوسط انحراف نتایج حاصله از پژوهش حاضر در مقایسه با پژوهش های پیشین نشان از تطابق مناسب نتایج دارد. همچنین تنش برشی بین سطحی برای دو لوله آزمایش در الگوی جریان دوفازی ناهمسو در رژیم جریان حلقوی محاسبه و ارزیابی شده است. در این پژوهش ضریب اصطکاک بین سطحی (فاز مایع و گاز) نیز در قالب یک رابطه همبستگی جدید وابسته به عدد رینولدز جریان گاز و عدد رینولدز جریان مایع با ضریب همبستگی 0.98R2= ارایه شده است.
    کلیدواژگان: سرعت ظاهری فاز مایع، سرعت ظاهری فاز گاز، ضریب اصطکاک بین سطحی، جریان حلقوی، تنش برشی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • تحلیل دوشاخگی حرکت طولی هواپیما در زاویه حمله بالا
    امیرحشمت خدمتی بازکیائی* صفحات 21-40
    تغییر زاویه حمله در پرواز باعث ایجاد تاثیر متقابل نیرو های آیرودینامیکی بال، دم و نیرو های اینرسی بریکدیگر بوده و از این رو یکی از عوامل مهم در تحلیل حرکت طولی هوانورد و ایمنی پرواز بوده است و با توجه به هزینه بر بودن آزمایشات شبیه سازی پرواز، مدل سازی حرکت هوانورد و تحلیل دینامیک غیرخطی آن از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. در این پژوهش ضمن دستیابی به معادلات غیرخطی حرکت و مدل سازی مختلف آن، با بررسی پارامترهای دوشاخگی، تغییرات نقاط تعادل برحسب این پارامترها، تحلیل دوشاخگی هاپف، شرایط وقوع چرخه حدی، ساختارهای هتروکلینیک و مونوکلینیک مورد بررسی قرار گرفته و با استفاده از یک مدل حقیقی جنگنده، شرایط پایداری پرواز بیان شده است. این شرایط با احتساب زاویه الویتور به عنوان پارامتر دوشاخگی، پیش بینی مناسبی در تعداد نقاط تعادل برای انواع مدل، نوع نقاط تعادل، محدوده جذب، پایداری حرکت هواپیما و .. ارایه نموده است.
    کلیدواژگان: دینامیک غیرخطی، دوشاخگی، حرکت طولی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • ارائه یک شیوه جایگزین برای طراحی کانالهای انتقال هوا از طریق برنامه نویسی در نرم افزار EES
    ایمان زحمتکش* صفحات 41-47
    در طراحی کانالهای هوا ابتدا یک سرعت مجاز برای هوا در شاخه اصلی در نظر می گیرند. سپس، بر اساس این سرعت و دبی در شاخه اصلی، قطر کانال و اتلاف هد در آن تعیین می شود. البته، برای کانالهای مستطیلی، ابعاد را با توجه محدودیت ارتفاع کانال مشخص می کنند. سپس، قطر کانال (یا ابعاد کانال مستطیلی) در شاخه های دیگر بر پایه دبی در هر شاخه و مقدار اتلاف هد شاخه اصلی به دست می آید. در پایان، هد فن بر پایه اتلاف هد در پراتلافترین شاخه تعیین می شود. بدیهی است که در صورت تغییر در شرایط، همه محاسبات باید تکرار شود. برای رفع این مشکل، در مقاله حاضر یک شیوه جایگزین از طریق برنامه نویسی در نرم افزار EES پیشنهاد می شود. در این روش، کافیست یک بار، شاخه ها به نرم افزار معرفی شوند. در ادامه، با تغییر شرایط، تنها لازم است برنامه دوباره اجرا شود. به منظور نمایش برتری این روش، از آن برای طراحی یک کانال نمونه استفاده می شود. در ادامه، یک تحلیل پارامتری برای تحلیل اثر ارتفاع کانال و سرعت در شاخه اصلی بر سطح ورق مصرفی انجام می شود. این تحلیل با استفاده از روش سطح پاسخ صورت می گیرد.
    کلیدواژگان: کانال هوا، تعیین اندازه، فن، نرم افزار EES، روش سطح پاسخ
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • مقایسه سیکل رانکین آلی و سیکل کالینا برای استفاده از انرژی اتلافی سیکل تبرید آبشاری جهت کاهش توان مصرفی
    محسن مهدوی عادلی*، سید امیدرضا موسوی صفحات 48-59

    در این مقاله یک سیستم ترکیبی جدید با هدف جلوگیری از اتلاف انرژی و کاهش توان مصرفی ارایه شده است. در این سیستم از سیکل تبرید آبشاری (سیکل تولید برودت)، سیکل رانکین آلی (سیکل تولید توان) و سیکل کالینا (سیکل تولید توان) استفاده می شود. سیکل تبرید آبشاری به وسیله یک مبدل حرارتی با سیکل های تولید توان نامبرده ترکیب می شود، این مبدل حرارتی نقش کندانسور برای سیکل تبرید آبشاری و نقش اواپراتور برای سیکل های تولید توان دارد. بعد از تولید سرما در دمای پایین(45- درجه سانتی گراد) به وسیله سیکل تبرید آبشاری به جای اینکه حرارت با سطح انرژی پایین اما با ارزش حرارتی بالا در سیکل تبرید آبشاری اتلاف شود، از آن در اواپراتور سیکل های رانکین آلی و کالینا برای تولید بخار مورد نیاز استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که با استفاده از سیکل های تولید توان رانکین آلی و کالینا، ضمن تولید برودت در دمای °C45- ، به ترتیب می توان 13/20درصد و 06/14 درصد توان مصرفی سیکل تبرید آبشاری را کاهش داد.

    کلیدواژگان: تبرید آبشاری، سیکل رانکین آلی، کاهش انرژی مصرفی، تحلیل ترمودینامیکی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • ارائه یک مدل جهت پیش بینی مصارف گاز خانگی با کمک دمای هوا و تعداد مشترکین
    مسعود اکبری*، مهدی اصغری، علی اکبر امامی، پرهام داوری، شهناز سلامات ثانی، ناهید طاهریان، منصور قلی نژاد صفحات 60-68
    گاز طبیعی یکی از منابع مهم انرژی در خانه ها -بصورت مستقیم یا غیرمستقیم- در ایران می باشد. طبق آمار ارایه شده توسط مدیر دیسپچینگ شرکت ملی گاز ایران، در روزهای سرد سال 1400، سهم مصرف مشترکین خانگی از کل گاز تولید شده در کشور به 70 درصد رسیده بوده است. همچنین براساس گزارش آماری صنعت آب و برق در آذر 1399، نزدیک به 88 درصد از نیروی برق کشور توسط سوخت های فسیلی تامین می شود. این آمار نشان از اهمیت مدیریت مصرف گاز در مشترکین خانگی دارد. در این مطالعه با در نظر گرفتن تاثیر دمای هوا و جمعیت، یک مدل رگرسیون غیرخطی برای پیش بینی میزان مصرف گاز مشترکین خانگی در بازه های مختلف سال ارایه شده است. همچنین جهت بررسی عملکرد این مدل، از داده های مصارف مشترکین خانگی ناحیه 2 کرج استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که ارتباط معناداری میان دمای هوا و جمعیت و میزان گاز مصرفی وجود دارد که می تواند به پیش بینی دقیق تر مصارف در آینده کمک کند.
    کلیدواژگان: پیش بینی مصرف گاز، گاز طبیعی، رگرسیون، مشترکین خانگی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
|
  • A review study on the ability of radial point interpolation meshless method in solving fracture mechanics problems
    Behrooz Ariannezhad, Shahram Shahrooi *, Mohammad Shishesaz Pages 1-10
    View Paper Review Article Original: Persian
  • Experimental Study of Interfacial Friction Factor and Shear Stress in Counter-current Two-phase Flow in a Vertical Pipe
    Arash Ghafouri, Ashkan Ghafouri *, Abbas Kosarineia, Alireza Daneh-Dezfuli Pages 11-20
    In the experimental study, the formation of the annular flow pattern in a vertical pipe with the counter-current two-phase flow has been investigated with the help of image recording and processing techniques. After separating the created two-phase flow regime, the range of superficial velocity of air (upward) and water (downward) is 3.66-20.94 m/s and 0.06-0.31m/s for annular flow, respectively. The interfacial friction factor (liquid and gas phase) has been evaluated according to the hydrodynamic parameters of the flow. Comparing the average deviation of the results obtained from the current research with the previous research shows that the results are in good agreement. Also, the interfacial shear stress has been calculated and evaluated for two test pipes in the center-current two-phase flow pattern in the annular flow regime. In this research, the interfacial friction factor (liquid and gas phase) is also presented as a new correlation depending on the Reynolds number of the gas flow and the Reynolds number of the liquid flow with a coefficient of determination of R2=0.98.
    Keywords: Superficial liquid velocity, Superficial gas velocity, Interfacial friction factor, Annular flow, Shear stress
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Bifurcation analysis of aircraft longitudinal motion at a high angle of attack
    Amirheshmat Khedmati Bazkiaei * Pages 21-40
    variation of the angle of attack in flight causes the interaction of the aerodynamic forces of the wing, the tail and the inertial forces of the brake. Hence, it has been one of the essential factors in the analysis of the plane's longitudinal movement and flight safety. And its nonlinear dynamic analysis has been of great importance. In this research, while obtaining the nonlinear equations of motion and its different modelling, by examining bifurcation parameters, the changes of equilibrium points according to these parameters, Hopf bifurcation analysis, limit cycle occurrence conditions, heteroclinic and monoclinic structures are investigated and using an actual model of aircraft, flight stability conditions are stated. These conditions, including the elevator angle as a bifurcation parameter, have provided a suitable prediction of the number of balance points for all types of models, the type of balance points, absorption range, stability of aircraft movement, etc.
    Keywords: Nonlinear dynamic, Bifurcation, longitudinal motion
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Proposing an alternative method for the design of air ductworks through coding in EES software
    Iman Zahmatkesh * Pages 41-47
    In the design of air ductworks, a permissible velocity for air in the main branch is taken firstly. Then, according to this velocity and flow rate in the main branch, the diameter of the duct and the corresponding head loss are computed. Here, for the rectangular ducts, the dimensions are found taking into account the limitations in the height of the duct. Thereafter, the diameter of the duct (or the dimensions of the rectangular duct) are calculated in other branches according to the flow rate in each branch as well as the head loss in the main branch. Finally, the fan head is obtained based on the head loss in the branches having the highest losses. It is obvious that change in the conditions in accompanied with the repetition of the computations. To remove this shortcoming, in this work, an alternative method is proposed through coding in the EES software. In this method, the branches are input to the code once. Then, with any changes in the conditions, the code is required to be run once more. To demonstrate the suitability of this method, it is utilized here for the design of a typical ductwork. Thereafter, a parametric analysis is undertaken to examine the effects of the duct height as well as the velocity on the main branch on the area of the consumed plate. This analysis is based on the response surface method.
    Keywords: Air duct, Sizing, Fan, EES software, Response Surface Method
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Comparing the organic Rankine and Kalina cycles to use the waste energy of the cascade refrigeration cycle to reduce power consumption
    Mohsen Mahdavi Adeli *, Seyed Omidreza Mousavi Pages 48-59

    In this article, a new integrated system is presented to prevent energy loss and reduce power consumption. In this system, the cascade refrigeration cycle (cooling production cycle), organic Rankine cycle (power production cycle), and Kalina cycle (power production cycle) are used. The cascade refrigeration cycle is combined with the mentioned power generation cycles employing a heat exchanger. The heat exchanger has the role of a condenser for the cascade refrigeration cycle and the role of an evaporator for the power generation cycles. After producing cooling at a low temperature (-45°C) by the cascade refrigeration cycle, the generated heat in the cascade refrigeration cycle is utilized in the evaporator of the organic Rankine or Kalina cycles to produce the required steam instead of being wasted. The results showed that by using the organic Rankine and Kalina cycles, the power consumption of the cascade refrigeration cycle is reduced by 20.13 % and 14.06 %, respectively.

    Keywords: Cascade Refrigeration, Organic Rankine Cycle, Reduce Energy Consumption. Thermodynamic Analysis
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Prediction of Residual Gas Consumption using Temperature and Population of ConsumersUse case : Residual Consumers of Karaj
    Masoud Akbari *, Mahdi Asghari, Aliakbar Imami Satlou, Parham Davari, Shahnaz Salamat Thani, Nahid Taherian, Mansour Gholinejda Pages 60-68
    Natural gas has a vital role as energy supplier in Iranian residual regions. According to reports of manager of dispatching department of National Iranian Gas Company, residual consumers had a share of 70 percentage of all manufactured natural gas, on cold days of 2021. Also about 88 percentage of the country's electricity is supplied by fossil fuels, based on the report of Water and Electricity Industry. All of these statistics warn us about the importance of residential gas management. In this article, a nonlinear regression model was produced based on temperature and population of residential consumers in different periods of year. Also consumptions of residential consumers of Karaj city used to evaluate performance of the model. Results show that there is a meaningful correlation between selected features and consumed amount of natural gas that can help us to predict consumption more accurate in future.
    Keywords: Natural Gas Consumption Prediction, Natural gas, Regression, Residential Consumers
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian