فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال هشتم شماره 4 (پیاپی 29، زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهرداد مسگرپور، علی حیدری*، سیف الله سعدالدین صفحات 7-13
    ضریب رسانش (K) در تعیین انتقال حرارت صورت گرفته در مواد نقش اساسی دارد. این ضریب به عنوان یک خاصیت از ماده، قابل اندازه گیری می باشد. مواد مختلف دارای خاضیت هدایت حرارتی مختلف می باشند. به طور کلی به ترتیب فلزات، غیر فلزات و گازها دارای بیشترین خاصیت انتقال حرارت هدایت هستند. در این بررسی به مطالعه روش های سنجش این ضریب در حالت های مختلف مواد از قبیل جامدات، سیالات، گازها و نانو سیال ها پرداخته می شود. روش های ازمایشگاهی متنوعی برای اندازه گیری مقدار ضریب هدایت حرارتی وجود دارد.نتایج نشان می دهد روش اندازه گیری ضریب رسانش، وابسته به حالت ماده و ساختار درونی آن می باشد. روش های اندازه گیری این ضریب در سیالات و گازها با توجه به ماهیت متغیر آن ها به چند روش متفاوت تقسیم گردیده است که از آن جمله می توان به روش اندازه گیری با سیم داغ، روش آنالیز ثابت گرمایی، حالت پایدار صفحات موازی و ω3 اشاره نمود.
    کلیدواژگان: ضریب رسانش، هدایت حرارتی، انتقال حرارت، جابجایی
  • افشین فتحعلیان، هادی کارگر شریف آباد* صفحات 14-19
    علت اصلی اتلاف انرژی در بناهای کشور، علاوه بر طراحی نادرست در سبک شهر سازی بکارگیری مصالح نامناسب در اجزای مختلف ساختمان می باشد. در نتیجه می توان با اجرای برخی راهکارهای ساده از اتلاف مقدار قابل توجهی انرژی تجدید ناپذیر جلوگیری کرد. در این تحقیق، ، بهینه سازی مصرف انرژی در یک ساختمان اداری واقع در اقلیم شهرستان سمنان با پیشنهاد جایگزینی پنجره با شیشه های دوجداره کم گسیل در جدار خارجی بجای پنجره تک جداره با وضعیت موجود توسط نرم افزار شبیه ساز دیزاین بیلدر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از صرفه جویی انرژی سالیانه بمیزان 12درصد در بار سرمایشی، 2 درصد در بار گرمایشی و 11 درصد در بار کلی ساختمان نمونه بوده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی مصرف انرژی، نرم افزار دیزاین بیلدر، ساختمان اداری، شیشه دو جداره
  • نادر رهبر*، علی خوش آهنگ صفحات 20-30
    بحران کمبود آب شرب، به یکی از چالش های اصلی جوامع بشری در سال های اخیر تبدیل شده است. اکثر منابع آبی موجود در کره زمین یا به صورت آب شور غیر قابل شرب و یا به صورت یخچال در قطب ها ذخیره شده اند. بنابراین از آن ها نمی توان به صورت مستقیم جهت آشامیدن استفاده نمود. این موضوع، اهمیت استفاده از تکنیک-های مناسب جهت شیرین سازی آب را نشان می دهد. یکی از این تکنیک ها، استفاده از آب شیرین کن های خورشیدی است که از آن در نواحی گرمسیری دور افتاده می توان بهره جست. ساختار ساده، هزینه ساخت پایین و استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع پاک و در دسترس از جمله مزایای این گونه وسایل می باشند. مشکلی اصلی آب شیرین کن های خورشیدی، پایین بودن راندمان آن ها می باشد. محققین در این زمینه روش های فعال و غیر فعال زیادی را برای افزایش راندمان آن ها به کار بردند. در این پژوهش، تحقیقات روی دو روش غیرفعال به کارگرفته شده برای افزایش راندمان آب شیرین کن خورشیدی شامل استفاده از مواد متخلخل و نانوذرات مرور می شوند. نتایج تحقیقات به دست آمده در این زمینه ها به صورت خلاصه ارایه می شوند. در پایان، بر اساس مرور انجام شده، چند پیشنهاد برای ادامه کار در آینده مطرح می گردد.
    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی، تکنیک های غیرفعال، مواد متخلخل، نانوذرات، بازدهی
  • اشکان عبدالی سوسن*، محمدامین مجاوری آگاه صفحات 31-50

    امروزه با توجه به نگرانی جهانی به افزایش دمای زمین و اهمیت محیط زیستی عاری از آلودگی حاصل از سوخت های فسیلی به استفاده از فن آوری های جدید در بالا بردن راندمان تولید در نیروگاه ها توجه خاصی شده است. در این مقاله با ارایه سه ساختار مختلف در چیدمان توربین و تجهیزات نیروگاه های بخار و با استفاده از معادلات بالانس جرم، انرژی و اگزرژی برای هر یک از اجزای سیکل تولید، تلفات انرژی، تلفات اگزرژی، درصد بازگشت ناپذیری و برای کل نیروگاه، بازدهی انرژی و بازدهی اگزرژی محاسبه می شود. روش انجام محاسبات تحلیل انرژی و اگزرژی در نیروگاه بخار به روش کلاسیک و نیز با روش دسته بندی تجهیزات اصلی در سه زیر سیستم موسوم به بویلر ، سیکل بخار و برج خنک کننده نیز مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از آنالیز اگزرژی در انواع نیروگاه های بخار مشخص می سازد که بویلر مهم ترین عامل اتلاف اگزرژی در سیکل تولید نیروگاه ها می باشد ولی با مطالعات انجام شده روی این نیروگاه ها، پیشنهاد های فنی متعددی به کارفرما ارایه می شود که دقیقا بداند برای هر توان تولیدی کدام طرح نیروگاهی و با چه میزان بازدهی انرژی و اگزرژی مناسب است تا روی آن طرح سرمایه گذاری مطمین و قابل دفاعی برای مدیران ارشد خود داشته باشد. در این مقاله علاوه بر طرح های پیشنهادی نیروگاهی، پیشنهاد های فنی مناسب دیگری برای افزایش راندمان نیروگاه نیز ارایه خواهند شد.

    کلیدواژگان: نیرو گاه حرارتی، آنالیز انرژی، آنالیز اگزرژی، بازگشت ناپذیری، اتلاف اگزرژی، سیکل رانکین
  • محمدحسین تهرانی، مهرداد عضو امینیان* صفحات 51-58

    فرآیند خمکاری یکی از پرکاربردترین فرآیندها در شکل دهی فلزات می باشد. با توجه به محدود بودن ضریب الاستیسیته مواد ، در پی تغییر شکل پلاستیکی،پس از برداشتن بار همواره یک بازیابی الاستیک وجود دارد. در فرآیند خمکاری لوله، کاهش میزان برگشت فنری و بهینه سازی فرآیند دارای اهمیت است. در این مقاله اثر پارامترهای دما و زمان بر میزان برگشت فنری برروی خمکاری لوله های زنگ نزن فولادی و آلومینیومی بررسی شده است. برای این منظور به کمک روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار شبیه سازی آباکوس فرآیند خمکاری شبیه سازی شده است ، این شبیه سازی برای حالت های مختلف دما و زمان مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت برای صحه گذاری نتایج شبیه سازی یک سری آزمایشات تجربی برای خمکاری این لوله ها انجام شده است. نتایج بدست آمده از هر دو روش مطابقت خوبی باهم دارند. بطوریکه که با افزایش دما میزان برگشت فنری کاهش می یابد و همچنین با گذشت زمان از انجام فرآیند خمکاری، میزان درصد برگشت فنری کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: خمکاری لوله، برگشت فنری، روش المان محدود
  • سعیده لطفی محمدآباد، سید سینا سبت احمدی*، حمیدرضا مومنی صفحات 59-77

    این مقاله تحلیلی پیچیده از استراتژی سوییچینگ جدید را برای یک مبدل گشتاور مستقیم مبتنی بر مبدل ماتریس DTC موتور درایو القایی IM مورد بررسی قرار می دهد. Paradigm switching پیشنهاد شده با استفاده از دوازده بخش 30 درجه برای هر دو جریان بردارهای ولتاژ. بیان تحلیلی از نرخ تغییر گشتاور و شار برای IM به عنوان یک عامل از بردارهای ولتاژ MC، مشتق شده است. تاثیر بردارهای ولتاژ MC بر روی جریان استاتور و تنش گشتاور الکترومغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است و یک برنامه سوییچینگ پیشرفته مستقل از هر تغییر بار و سرعت است. برای کاهش تلفات سوییچینگ MC حالت سوییچینگ مطلوب با استفاده از اختیاری و میانگین بر روی تغییرات شار انتخاب می شود. عملکرد استراتژی تعویض پیشنهادی در شرایط نامساعد تایید شده است و همچنین طرح سوییچینگ مرزی متعارف شش ضلعی مقایسه شده است. روش پیشنهادی دارای رله های گشتاور کم، بدون نیاز به تبدیل مختصات چرخشی و فرکانس سوییچینگ به حداقل رسیده است. نتایج نشان می دهد که میزان آزادی برای انتخاب ولتاژ مناسب افزایش می یابد و گشتاور به طور قابل توجهی تا 40% کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: کنترل گشتاور مستقیم، موتور القایی، مبدل ماتریس، طرح سوئیچینگ، موج گشتاور
  • امین آرمانیان، حسن خادمی زاده* صفحات 78-88
    امروزه مواد فوق ریز دانه به دلیل خواص کم نظیر خود جایگاه ویژه ای در صنایع مختلف پیدا کرده اند. با کاهش اندازه دانه، سهم اتم های موجود در مرز دانه ها افزایش یافته و زیادشدن مرز دانه ها موجب جلوگیری از حرکت نابه جایی ها و بالا رفتن استحکام می-شود. یکی از روش های تولید مواد فوق ریز دانه، اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید می باشد. جهت اعمال تغییر شکل پلاستیک می-توان از روش های بسیاری استفاده نمود که در این پژوهش از کانال های زاویه دار موازی استفاده می شود. جهت بررسی عددی این فرایند از نرم افزار المان محدود آباکوس و جهت بهینه سازی نتایج از روش شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک استفاده شده است. در این پژوهش اثر پارامتر های قالب که شامل زاویه کانال، طول لوله، افزایش اختلاف قطر و ضریب اصطکاک می باشد، بررسی می شود. نتایج نشان داد که ضریب اصطکاک و طول لوله مورد آزمایش هر کدام جداگانه بر همگن شدن توزیع کرنش بسیار نقش داشته است، به طوری که با افزایش مقدار ضریب اصطکاک تعریفی و کاهش میزان طول لوله، توزیع کرنش به سمت همگنی و یکنواختی سوق پیدا خواهد کرد. تفاضل افزایش قطر لوله و زاویه کانال قالب تاثیر چندانی بر بهبود یکنواختی توزیع کرنش نخواهند داشت. از سوی دیگر افزایش ضریب اصطکاک، طول لوله و افزایش قطر لوله هر کدام جداگانه منجر به افزایش نیروی فرایند می‏شوند درحالی که افزایش زاویه کانال قالب منجر به کاهش نیروی شکل‏ دهی شد.
    کلیدواژگان: کانال های زاویه دار موازی، مواد فوق ریز دانه، تغییر شکل پلاستیک شدید، شبیه سازی المان محدود
|
  • Mehrdad Mesgarpour, Ali Heydari *, Seyfollah Saddodin Pages 7-13
    Thermal conductivity is one of the most important property of any type of materials. It’s shown that how much thermal energy can be cross inside the body. Solid material have the most rate of thermal conductivity. After solid material, fluid and gases have thermal conductivity rate. Measuring this property is step 1 to understand where and how material can be use. In this study several ways to measure thermal conductivity is shown. Also for non-solid material like fluid and component material introduce some new experimental test to measure thermal conductivity
    Keywords: Conduction heat transfer coefficient, convection, heat, Fluid
  • Afshin Fathalian, Hadi Kargar Sharifabad * Pages 14-19
    The main cause of the energy dissipation in buildings in the country, in addition to design style of employment in the town of Bad materials in different parts of the building. It can be simple solutions to the implementation of some of the loss of a significant amount of renewable energy. In this study , optimize energy consumption in an administrative building in Semnan province climate in a bid to replace the window glass - with the designated low dispatch in foreign wall instead of single - walled window with the situation by simulator design builder software was investigated. Results of energy - saving by 12 percent annually in the coolant load, 2 percent in heating load and 11 percent of the total sample building in loads.
    Keywords: Optimization of energy, Design builder software, Office Building, Double glazing
  • Nader Rahbar *, Ali Khosh Ahang Pages 20-30
    Drinking water scarcity has become one of the main challenges of human societies in recent years. Most of the water resources are stored as the non-drinkable saline water or are frozen in the poles. Therefore, they cannot be used directly for drinking. This issue indicates the importance of using appropriate techniques for water purification. One of these techniques is the usage of solar stills that can be used in remote tropical areas. The simple structure, low cost of manufacturing, and the usage of solar energy as a clean source is some benefits of this kind of equipment. The main problem of solar stills is their low efficiency. The researchers in this field used many active and passive methods to increase the efficiency of this device. In this research, two passive techniques used for enhancing the efficiency of solar stills containing usage of porous materials and nanoparticles are reviewed. The results of the research in these fields are briefly presented. Finally, based on the literature review, some suggestions for future works are provided.
    Keywords: Solar still, Passive techniques, Porous material, nanoparticles, Efficiency
  • Ashkan Abdali Susan *, MohammadAmin Mojavery Agah Pages 31-50

    Nowadays, there are some worries about the increasing temperature of earth and the pollution of fossil burning, hence using of new techniques in increasing power plant efficiency are very important. In this paper three structure layouts of turbine and power plant elements have been presented and The energy and the exergy losses for each component, energy and exergy efficiency of overall plant and irreversibility have also been determined using mass, energy and exergy balance equations. The energy and exergy analysis have been calculated in traditional and sub-system techniques namely boiler subsystem, steam cycle or thermal cycle subsystem and cooling tower subsystem. Results of exergy analysis in different steam power plants show that the major source of exergy destruction is the boiler. Suitable power plant design and its energy and exergy efficiency will be presented to client, till to support project and have capital investment on it. In this paper, in addition to suggested proportional power plant designs, the technical suggestions have been also presented to increase the power plant efficiencies.

    Keywords: steam power plant, energy analysis, exergy analysis, irreversibility, exergy destruction, Rankin cycle, power plant cycle
  • MohammadHossein Tehrany, Mehrdad Ozve Aminian * Pages 51-58

    Bending is one of the most usable metal forming processes. Due to the limited elasticity coefficient of the material, followed by plastic deformation, after removing the load, there is always an elastic recovery. Reducing the amount of spring back and process optimization are important in bending process. In this article, the effects of temperature and time on spring back of stainless steel and aluminum tubes bending have investigated. For this purpose, bending process has stimulated by finite element method using Abacus software. This method has investigated for different temperatures and times. Finally, to validating simulation results, a series of practical examinations have done for tube bending. The results of both methods are in a good agreement with each other so that with increasing of temperature, spring back effect has decreased and also with increasing time after bending, spring back amount percent has decreased.

    Keywords: Tube bending, Spring Back, Finite Element Method
  • Saeedeh Lotfi Mohammad Abad, S. Sina Sebtahmadi *, H. Reza Momeni Pages 59-77

    This paper investigates the sophisticated analysis of a novel switching strategy for a matrix converter (MC) based direct torque control (DTC) of an induction motor (IM) drive. The proposed switching paradigm utilizes twelve 30° sectors for both flux and voltage vectors. Analytical expression of change rates of torque and flux for IM as a function of MC’s voltage vectors are derived. The influence of MC’s voltage vectors on the stator flux and electromagnetic torque variation is scrutinized and  an advanced switching scheme independent of any load and speed variation is developed. To decrease the switching losses of MC, the optimum switching state is selected by means of discretization and averaging on the flux variations. The performance of the proposed switching strategy is corroborated under rated conditions, and is also compared to the conventional hexagonal boundary switching scheme. The proposed method is characterized by low torque ripples, no need for rotational coordinate transformation and minimized switching frequency. The results verify that the degree of freedom to select proper voltage increases, and the torque ripple is hence significantly reduced up to 40%.

    Keywords: direct torque control, induction motor, matrix converter, switching scheme, Torque Ripple
  • Amin Armanian, Hassan Khademi Zadeh * Pages 78-88
    In this day and age, the ultra-fine materials due to their unique properties have found a special place in various industries. By reducing the grain size, the share of atoms at the grain boundaries has been increased and the increase of grain boundaries prevents the movement of dislocations and increases the strength. One method of producing ultra-fine materials is imposing severe plastic deformation. In order to apply Plastic deformation, disparate methods can be used that parallel angled channels are used in this study. ABAQUS finite element software is used to analyze the process numerically and to optimize the results, neural network and genetic algorithm methods have been used. In this study, the effects of die parameters including channel angle, tube length, increase of diameter difference and the friction coefficient are checked out. The results depicted that the coefficient of friction and pipe length which are tested, played a pivotal role in the homogenization of strain distribution separately; that by increasing the supposed friction coefficient and reducing the length of the tube, the strain distribution will be homogeneous. The difference between the increase in the diameter of pipe and the angle of die’s channel will have little impact on the improved uniformity of strain distribution. On the other hand, increasing the coefficient of friction, pipe length and diameter of pipe ends with an increase in the force of process while increasing the angle of die’s channel culminated in reducing the formation force. Additionally, considering the results obtained from optimization of parameters,
    Keywords: Parallel Tubular Channel Angular Pressing, ultra-fine materials, Severe Plastic Deformation, Finite Element Simulation