فهرست مطالب

نشریه یافته های نوین کاربردی و محاسباتی در سیستم های مکانیکی
سال یکم شماره 3 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/09/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • عباس کوثری نیا*، امین ضیائی فر صفحات 1-12
    در پژوهش حاضر به مطالعه ی عددی فرآیند ذوب ماده تغییر فازدهنده در مبدل حرارتی سه لوله دارای فین به صورت دو بعدی پرداخته شده است و نتایج با حالت بدون فین مقایسه شده است.در حالت بدون فین زمان ذوب 113 دقیقه می باشد. آب به عنوان سیال گرم در لوله های داخل و بیرون جریان داشته و لوله ی میانی با پارافین RT82 به عنوان ماده ی تغییر فاز دهنده پر شده است. برای شبیه سازی ذوب ماده تغییر فازدهنده، از روش انتالپی متخلخل استفاده شده است. هدف اصلی در این پژوهش مطالعه ی اثر هندسه و چیدمان فین ها به منظور دست یابی به حالت بهینه اثربخشی حرارتی برای رسیدن به کم ترین زمان ذوب ماده تغییر فازدهنده می باشد.به دلیل آنکه با افزایش سطوح انتقال حرارت به صورت بدیهی زمان ذوب کاهش می یابد مساحت مجموع سطوح انتقال حرارت را ثابت در نظر گرفتیم.دو حالت فین های V شکل وY شکل را بررسی کردیم که به ترتیب زمان ذوب برای حالت های بهینه به 43.3 دقیقه و39 دقیقه رسیدکه در حالت شماره 2 هندسه های Y شکل توانستیم زمان ذوب را به 34/5 در صد حالت بدون فین کاهش دهیم.
    کلیدواژگان: مواد تغییرفازدهنده، مبدل حرارتی، RT82
  • مجتبی جمعیتی*، حسین پورمحمدیان صفحات 13-28
    در این مطالعه تحلیل میدان جریان و انتقال حرارت جریان دو فازی نانوسیال در یک کلکتور خورشیدی سهموی با جاذب خارج از مرکز و عایق جامد مورد بررسی قرار گرفته است. سیال مورد استفاده در این کلکتور نانوسیال آب- آلومینیم است. هدف اصلی پژوهش پیش رو، بررسی تاثیر استفاده از سیستم جاذب خارج از مرکز و عایق جامد بر بازده انرژی کلکتورهای سهموی خطی است. بدین منظور بازده انرژی برای حالت های مختلف (شامل دمای محیط، دمای ورودی سیال، کسر حجمی نانوسیال، قطر نانوذرات و مشخصات هندسی) اندازه گیری و ارایه شده اند. 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. مدل های بهینه مختلف از نظر دارا بودن بیش ترین بازده انرژی، معرفی شده و در نهایت براساس نتایج به دست آمده برترین مدل مشخص می شود. بر اساس نتایج بدست آمده بیشترین مقدار بازده انرژی در رینولدزهای مختلف، مربوط به کلکتور نوین و مدل دوفازی می شود. در جایگاه های بعدی به ترتیب، کلکتور نوین و مدل تک فازی، کلکتور پایه و مدل دوفازی و در انتها کلکتور پایه و مدل تک فازی قرار دارند. همچنین مشخص شد که با افزایش مقدار عدد رینولدز، تمامی حالات روند صعودی دارند. بیشینه مقدار بازده انرژی برای کلکتور نوین و مدل دوفازی در رینولدز 15000 بوده که مقدار آن برابر برابر 68٪ است. همچنین بیشینه مقدار بازده انرژی برای خروج از مرکز mm 20 در رینولدز 15000 بوده که مقدار آن برابر 9/74٪ است.
    کلیدواژگان: کلکتور خورشیدی سهموی خطی، بهینه سازی انرژی، تشعشع، عایق جامد، نانوسیال
  • میلاد محمودزاده، اشکان غفوری* صفحات 29-41
    با رشد و توسعه تکنولوژی های انتقال حرارت، کاهش زمان انتقال حرارت، کوچک سازی اندازه ی تجهیزات حرارتی و در نهایت افزایش راندمان حرارتی مورد توجه بوده است. در این پژوهش، بهمنظور بررسی خواص انتقال حرارت نانوسیال های آب-آلومینا و آب-دی اکسید تیتانیوم در مبدلی با جداکننده ی Vشکل و باله میانی شبیهسازی عددی انجام شده است. طراحی بهوسیله نرم افزار سولیدورک انجام شده و در انسیس شبکهبندی انجام شده است. ورودی سیستم از نوع سرعت ورودی و خروجی از نوع فشار ثابت انتخاب گردید. بعد از طراحی در نرم افزار تاثیر سرعت ورودی نانوسیال بر روی ضریب انتقال حرارت جابهجایی و عدد ناسلت پارامتری است که مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه با در نظر گرفتن نسبت حجمی و قطر ذرات نانو، معادله ی پیوستگی و معادله ی ناویر استوکس تراکم ناپذیر برای یک سیستم مختصات منطبق بر جسم با استفاده از روش حجم کنترلی حل شده است. نتایج به کاهش ضریب اصطکاک با افزایش عدد رینولدز اشاره دارد. با مقایسه ی ضریب انتقال حرارت بین نانوسیال آلومینا و نانوسیال آب- دی اکسید تیتانیوم مشاهده می شود که متوسط مقدار این ضریب برای نانوسیال آب-آلومینا 14درصد بیشتر است. همچنین با افزایش قطر از 40 به 60 میلیمتر در محدوده عدد رینولدز از 3000 تا 8000 افزایش عدد ناسلت مشاهده شد. با بررسی شاخص ارزیابی عملکرد مشاهده می شود که با افزایش قطر بطور میانگین افزایش 19.3 درصدی در شاخص ارزیابی عملکرد دیده می شود. همچنین با وجود باله ی میانی میزان عدد ناسلت در رینولدزهای برابر بیشتر است.
    کلیدواژگان: نانوسیال، باله ی میانی، عدد ناسلت، انتقال حرارت، جداکننده ی V شکل
  • مهدی بروجردنیا*، محمد یزدی زاده صفحات 42-51
    در تحقیق حاضر از دو بازدارنده بنزومیدازول و متیل بنزومیدازول به منظور جلوگیری از خوردگی فولاد میکروآلیاژی X70 محیط ترش در محیط یک مولار اسید سولفوریک استفاده شده است. به این منظور از هر دو بازدارنده در غلظت های متفاوت به منظور یافتن بهترین میزان غلظت، دما و راندمان آزمون های کاهش وزن، پلاریزاسیون و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) استفاده گردید. ترکیب شیمیایی نمونه توسط تست کوانتومتری به دست آمد و نمونه با ابعاد 100×50×10 میلیمتر به تعداد 20 عدد آماده سازی گردید. عملکرد حفاظت در برابر خوردگی بازدارنده ها در محلول 1 مولار اسید سولفوریک جهت آزمون کاهش وزن پس از 10 روز غوطه وری و نیز در آزمون های پلاریزاسیون و امپدانس با استفاده از دستگاه Auto Lab و نرم افزار Nova1.11 نتایج مورد ارزیابی واقع گردیدند. نتایج نشان داد بهترین راندمان بازدارندگی بنزومیدازول در غلظت ppm600 برابر با 37 درصد و متیل بنزومیدازول در غلظت ppm400 برابر با 30 درصد تعیین گردید و در حالت ترکیبی این دو محلول توانایی افزایش بهبود راندمان خوردگی تا 73 درصد را دارند. در نتیجه هر دو این بازدارنده ها توانایی عملی به منظور استفاده در محیط صنعتی را از خود نشان دادند.
    کلیدواژگان: بنزومیدازول، متیل بنزومیدازول، فولاد میکروآلیاژی، رفتار خوردگی
  • پیمان محمدیان*، مهدی حمزه ای صفحات 52-64
    در این تحلیل، تاثیر نصب صفحه ضربه گیر بر عدد ناسلت، انتقال حرارت و همچنین آشفتگی جریان سیال سمت پوسته، در یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی مورد مطالعه قرار گرفته است. مبدل های پوسته و لوله به دلایل مختلفی دچار خرابی می شوند. نشت از لوله ها و نیز شکستگی آنها در نقاط اتصال لوله ها با بافل و تیوب شیت، از متداولترین این خرابی ها می باشد. در صنعت برای کاهش این خرابی ها در ورودی جریان سیال سمت پوسته یک صفحه ضربه گیر نصب می شود. به همین منظور برای بررسی تاثیر نصب این صفحه بر فاکتورهای مهم انتقال حرارت و جریان سیال، حوزه ورودی سمت پوسته یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی با 361 لوله، به صورت دو مدل سه بعدی مجزا برای حالت های با صفحه ضربه گیر و بدون آن مدل گردید، و شبکه بندی این مدل ها نیز به صورت کاملا شش وجهی انجام شد. در این تحلیل، میدان جریان با استفاده از نرم افزار فلوینت برای دو حالت مذکور شبیه سازی گردید، که بررسی عدد ناسلت متوسط سمت پوسته، در دو حالت با صفحه و بدون صفحه ضربه گیر نشان داد که در حالت با صفحه ضربه گیر، در مقایسه با حالت بدون آن، عدد ناسلت، بیش از 3 درصد و همچنین شدت آشفتگی جریان بین لوله ها در مقطع میانی مبدل در حدود 30 درصد کاهش یافته است، که این کاهش در عدد ناسلت و شدت آشفتگی نشان دهنده کاهش ضریب انتقال حرارت جابجایی میان لوله ها می باشد و در واقع به شکل مستقیم موجب کاهش عملکرد حرارتی مبدل پوسته و لوله گردید.
  • عرفان میرشکاری*، افشین قنبرزاده صفحات 65-76
    در کار حاضر، ربات موازی شش درجه آزادی با محرک دورانی نوع هانت بر اساس شاخص های عملکردی سینماتیکی-استاتیکی بهینه می گردد و تاثیر پارامترهای هندسی ساختاری بر این شاخص ها مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، ابتدا ویژگی های ساختاری و هندسی ربات موازی شش درجه آزادی با محرک دورانی نوع هانت معرفی می گردند. سپس روابط مربوط به سینماتیک معکوس برای تعیین ارتباط میان مختصات مفصلی ربات و مجری نهایی استخراج می شود. ماتریس ژاکوبین به عنوان ارتباط دهنده بردار سرعت مجری نهایی و بردار سرعت های زاویه ای مفصلی استخراج می-گردد. شاخص های توانایی تردستی، ظرفیت اعمال نیرو و عدد وضعیت به عنوان شاخص های عملکردی مد نظر قرار می گیرند. پس از تعیین تابع هدف، قیود بهینه سازی و حدود پارامترهای هندسی با استفاده از روش بهینه سازی زنبور عسل چند هدفه، نمودار پارتو مربوط به پاسخ های نامغلوب که نشان دهنده توزیع بهترین پاسخ ها است به دست می آیند. در نهایت، ساختارهایی ارایه می شود که هرکدام از آن ها بر مبنای یکی از شاخص های عملکرد دارای بهتزین عملکرد می باشد. همچنین از میان دسته مشخصات هندسی به دست آمده از نمودار پارتو، یک ساختار انتخاب می گردد از لحاظ هر سه مشخصه عملکردی، وضعیت مناسبی دارد. در نهایت تاثیر تغییر مکان مجری نهایی در فضای کاری بر عملکرد ربات موازی نوع هانت مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: ربات موازی نوع هانت، شاخص های عملکردی، بهینه سازی چندهدفه، نمودار پارتو
|
  • Abbas Kosarineia *, Amin Ziaeifar Pages 1-12
  • Mojtaba Jamiati *, Hossein Pourmohamadian Pages 13-28
    In this study, the flow field analysis and heat transfer of two-phase nanofluid flow in a parabolic solar collector with eccentric absorber and solid insulation have been investigated. The fluid used in this collector is nanofluid of water - Aluminium. The main aim of current study is to investigate the effect of using eccentric absorber system and solid insulation on the energy efficiency of linear parabolic collectors. For this purpose, energy efficiency has been measured and presented for different states (including ambient temperature, fluid inlet temperature, nanofluid volume fraction, nanoparticle diameter and geometric characteristics). 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. Different optimal models are introduced in terms of having the highest energy efficiency, and the best model is determined. Based on obtained results, the highest energy efficiency in different Reynolds is related to the novel collector and two-phase model(TPM). In the next positions, respectively, are the novel collector and single-phase model(SPM), the basic collector and two-phase model, and at the end, the basic collector and single-phase model. It was also found that as the Reynolds number increases, all modes have an uptrend. The maximum amount of energy efficiency was for the novel collector and the two-phase model at Reynolds 15000, Which is equal to 68%. Also, the maximum energy efficiency for eccentricity 20 mm at Reynolds 15000, which is equal to 74.9%.
    Keywords: Linear Parabolic Solar Collector, Energy efficiency, Radiation, Solid insulation, Nanofluid
  • Milad Mahmoodzadeh, Ashkan Ghafouri * Pages 29-41
  • Mohammad Yazdizadeh Pages 42-51
    In the present study, two inhibitors, benzomidazole and methyl benzomidazole, were used to prevent corrosion of X70 micro-alloy steel in acidic environment in one molar of sulfuric acid. For this purpose, both inhibitors in different concentrations were investigated in order to find the best concentration, temperature and efficiency of weight loss tests, polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The chemical composition of the sample was obtained by quantum test and the sample with dimensions of 100 × 50 × 10 mm was prepared in 20 pieces. Corrosion protection performance of inhibitors in 1 M sulfuric acid solution for weight loss test after 10 days of immersion and also in polarization and impedance tests using Auto Lab and Nova1.11 software were evaluated. . As a result, the best inhibitory efficiency of benzomidazole at a concentration of 600 ppm was equal to 37% and methyl benzomidazole at a concentration of 400 ppm equal to 30%, and in the combined state of these two solutions have the ability to increase corrosion efficiency up to 73%. As a result, both of these inhibitors showed practical ability to be used in industrial environments.
    Keywords: Benzomidazole, Methyl benzomidazole, Microalloy steel, Corrosion behavior
  • Erfan Mirshekari *, Afshin Ghanbarzadeh Pages 65-76
    In this research, Hunt type 6-DOF parallel robot is optimized based on kinetostatic performance indices and the effect of geometrical parameters on these indices is investigated. For this purpose, structural and geometrical parameters of Hunt type parallel robot are introduced. in order to determine the relationship between joint angle values and end effector coordinates, inverse kinematic is obtained. Jacobian matrix is developed to map velocity from joint space to Cartesian space. Manipulability, force manipulability and condition number are considered as indices to evaluate the robot performance. By defining the fitness functions, constraints and boundaries of geometric parameters, the optimized parallel robot structure is obtained using the multi-objective bees algorithm. A set of robot geometric parameters is presented, each of which has the best performance based on one of the indices. Also, a robot with specific geometric parameters is selected, which is suitable based on almost all performance indices. Finally, the effect of end effector movement on robot performance is investigated.
    Keywords: Hunt type parallel robot, performance index, multi objective optimization, pareto frontier