فهرست مطالب

مهندسی مکانیک و ارتعاشات - سال هفتم شماره 3 (پیاپی 24، پاییز 1395)

نشریه مهندسی مکانیک و ارتعاشات
سال هفتم شماره 3 (پیاپی 24، پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/09/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد جعفریان*، نادر رهبر صفحات 7-14
    همواره توجه جوامع علمی همچنین صنایع مختلف از جمله صنایع الکترونیک در جهت یافتن تکنیک های جدیدی در زمینه افزایش نرخ انتقال حرارت بوده است. بکار گیری محیط های متخلخل با توجه به افزایش سطح موثر دریچه جدیدی را در این زمینه ایجاد می نماید. بدین منظور در این تحقیق بدنبال بهینه سازی و یافتن طول بهینه برای پره متخلخل هستیم. در این مطالعه اثر انتقال حرارت جابجایی بر روی یک پره مستطیل شکل در نظر گرفته شده است. پره متخلخل اجازه می دهد تا سیال بداخل آن نفوذ نماید و تعامل میان جامد وسیال از طریق جابجایی طبیعی صورت می پذیرد. برای فرموله کردن معادلات انتقال حرارت از مدل دارسی استفاده شده است. در نهایت به یک معادله درجه دو غیر خطی رسیده ایم. اثرات نیروی شناوری و نفوذپذیری سیال همچنین پارامتر های هندسی و تخلخل در یک پارامتر بی بعد دسته بندی شده است. برای بررسی عملکرد حرارتی پره چهار حالت پره با طول بلند، پره با طول محدود و لبه ی عایق، پره با طول محدود با دمای نوک معلوم و پره با طول محدود با فرض انتقال حرارت جابجایی از نوک پره در نظر گرفته شده است. درصد کاهش دما در طول پره و نرخ انتقال حرارت بدست آمده است.
    کلیدواژگان: پره متخلخل، انتقال حرارت، جابجایی طبیعی، مدل دارسی
  • محمدرضا رضائی آباده، محمدجواد رضوانی* صفحات 15-20

    هدف از این مقاله، به منظور مشخص شدن ضربه پذیری این نوع جاذب های جدارنازک دولوله ای به عنوان سیستم جذب انرژی می باشد. این مدل های دولوله ای بعد از اعمال نیرو در داخل همدیگر فرو می روند. بنابراین، جهت دستیابی به این هدف تاثیر قطرهای مختلف لوله رینگ دار و لوله ساده، ضخامت لوله رینگ دار و لوله ساده همگی با اعمال اثر فوم بر روی معیار های ضربه پذیری لوله های دوتایی بررسی می شوند. لذا، با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس به بررسی پارامترهای ضربه پذیری شامل جذب انرژی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی بعنوان اهداف آزمایش می پردازیم. این نوع سیستم جاذب انرژی می تواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه استفاده شود. در انتها پارامتر های هندسی مناسب و بهترین نمونه ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی می شوند.

    کلیدواژگان: جاذب دولوله ای ساده، جاذب دولوله ای رینگ دار و ساده، جذب انرژی ویژه، راندمان نیروی لهیدگی، انرژی جذب شده کل، نیروی متوسط لهیدگی
  • ساسان امینیان دهکردی، امین کلاهدوز*، محسن لوح موسوی صفحات 21-31

    نیروی الکترومغناطیس یکی از نیرو های بنیادی و پرکاربرد در صنعت می باشد . در صورت افزایش این نیرو می تواند در صنعت های شکل دهی ، مونتاژ کاری ، جوشکاری و شتاب دهی مورد استفاده قرار گیرد . شتاب اجسام و سرعت گرفتن آنها یکی از کاربرد های دیگر نیروی الکترومغناطیس است. با قرار گرفتن جسمی در میدان مغناطیسی شدید و لحظه ای، باعث شتاب گرفتن و افزایش سرعت آن می شود. با توجه به اینکه نیروی الکترومغناطیس نسبت به سایر نیرو های پاک تر و بدون صدا می باشد از این رو از شتاب دهی جهت پرتاب هواپیما ها جهت جایگزین نیروی فنر ، پرتاب پرتابه ها به جای استفاده از نیروی باد و یا باروت استفاده نمود . هدف اصلی در این تحقیق استفاده از نیروی الکترومغناطیس در پرتاب پرتابه ها می باشد. جهت انجام این کار ابتدا دستگاه تامین کننده انرژی الکترومغناطیس ساخته می شود. در ادامه کار با مطالعه و انتخاب پارامتر های قطر سیم سیم پیچ ، طول سیم پیچ ، تعداد لایه ، جنس لوله ، ولتاژ و وزن و طول پرتابه، تاثیر هر یک از پارامتر ها بر روی سرعت پرتابه ها بررسی می شود.

    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیس، شتاب دهی الکترومغناطیس، تاگوچی، بهینه سازی
  • احسان جمشیدی*، بهرام جمشیدی، فاطمه تقی خاکی، علیرضا ارغوان صفحات 32-39
    انتخاب تابع هدف مناسب برای تعیین محل آسیب و تخمین شدت آن در سازه امری ضروری می باشد. برای این منظور توابع هدف وابسته به پارامترهای مودال سازه از قبیل شکل مود و فرکانس طبیعی با توابع هدف دیگر که قادر به پیش بینی محل آسیب می باشند ترکیب می شوند. سپس به کمک روش های بهینه سازی محل و شدت آسیب به دست می آید. در این مقاله با استفاده از روش المان محدود ابتدا یک تیر یک سرگیر دار در نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده و سپس الگوریتم ژنتیک تک و چند هدفه با استفاده از توابع هدف مختلف به دست آمده از پارامترهای مودال برای تعیین میزان و محل ترک بکار گرفته می شود. به منظور مقایسه توابع هدف مختلف اثر ناکاملی درجات آزادی اندازه گیری شده، محدوده فرکانسی اندازه گیری و همچنین نویز محیطی بر نتایج شناسایی آسیب مورد مطالعه قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: شناسایی آسیب، تابع هدف، فرکانس طبیعی، شکل مود، پارامترهای مودال، تیر یکسر گیردار
  • علی حیدری*، وحید صحافی صفحات 40-48

    امروزه مصرف بالای انرژی در ساختمان ها و کمبود منابع تامین انرژی، لزوم توجه به استفاده از سیستم هایی با کارایی بالاتر را در ساختمان ها بیش ازپیش ضروری می سازد. از طرفی بین سیستم ها و تجهیزات تهویه مطبوع سیستم های سرمایشی نیز بیشترین درصد مصرف انرژی را به خود اختصاص داده اند. به دلیل تغییرات آب و هوایی با توجه به مسیله گرم شدن کره زمین و تقلیل منابع سوخت های فسیلی و افزایش آلودگی ها، انگیزه جایگزینی منابع انرژی موجود با منابع تولید انرژی تجدید پذیر نیز افزایش یافته که سرمایش تبخیری ازجمله روش های سرمایش غیرفعال و یکی از قدیمی ترین و پرکاربردترین روش سرمایش است؛ که در این تحقیق جهت کاهش مصرف انرژی و صرفه جویی در مصرف آب تغییراتی در کولرآبی ایجاد شده است. بطوری که کانال چرخان استوانه ای جایگزین محفظه ثابت شده و این عمل باعث حذف پمپ و افزایش ضریب انتقال حرارت به علت جریان سیال می شود. سپس نتایج مورد ارزیابی قرار گرفته و اثر سرعت های ورودی هوا و سرعت های دورانی متفاوت محفظه به کمک آنالیز انرژی بر نقطه شبنمی موثر، ضریب عملکرد، ظرفیت سرمایش و اتلاف اکسرژی مورد بررسی قرارگرفته است.

    کلیدواژگان: کولرآبی، اکسرژی، ضریب عملکرد، ظرفیت سرمایش، کانال استوانه ای دوار
  • فریبرز فروهنده* صفحات 49-56

    هیدروفرمینگ ورقه ای در بین روش های شکل دهی به دلیل برتری هایی مانند بهتربودن کیفیت سطح محصول، نسبت کشش بیشتر، نیاز کمتر به عملیات دوباره مانند ماشین کاری متداول گردیده است. تیتانیم و آلیاژهای آن نه تنها به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا بلکه به دلیل توانایی کار در دماهای بالا بسیار پرکاربرد می باشد. در این مقاله فرایند هیدروفرمینگ ورقه ای به روش المان محدود شبیه سازی شده است. پارامترهای مختلف مانند نیروی ورق گیر، نرخ کرنش، فشار سیال، توزیع ضخامت و غیره مورد تحلیل قرار گرفته است. یک دستگاه هیدروفرمینگ ورقه ای بر مبنای نتایج حاصل از شبیه سازی طراحی و ساخته شده است. دستگاه با انواع فلزات و آلیاژها به خصوص فلز تیتانیم مورد آزمایش قرار گرفته است. اعتبار مناسبی از مقایسه نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی به دست آمده است. در نهایت خصوصیات مواد محصولات هیدروفرم شده ارایه شده و برتری روش مذکور نسبت به روش های سنتی به اثبات رسیده است.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، المان محدود، تیتانیم خالص تجاری، کامپیوتر به کمک مهندسی
  • فرامرز ملکی مقدم، احد عابدینی* صفحات 57-64

    انتقال حرارت یکی از مهمترین و اساسیترین پدیده های طبیعی میباشد. مبدل های حرارتی تقریبا پرکاربردترین عضو در فرآیندهای شیمیایی اند و می توان آن ها را در بیشتر واحدهای صنعتی ملاحظه کرد. آنها وسایلی هستند که امکان انتقال انرژی گرمایی بین دو یا چند سیال در دماهای مختلف را فراهم می کنند. این عملیات می تواند بین مایع- مایع، گاز- گاز و یا گاز- مایع انجام شود. مبدل های حرارتی به منظور خنک کردن سیال گرم و یا گرم کردن سیال با دمای پایین تر و یا هر دو، مورد استفاده قرار می گیرند. صنایع بسیاری در طراحی انواع مبدل های حرارتی فعالیت دارند و هم چنین، دروس متعددی در کالج ها و دانشگاه ها با نام های گوناگون در طراحی مبدل های حرارتی ارایه می گردد . در این مقاله انتقال حرارت یک مبدل حرارتی پوسته و لوله ای مدل شده که بصورت یو شکل میباشد. هندسه این مبدل با نرم افزار گمبیت رسم و شبکه بندی شده، سپس با نرم افزار انسیس فلوینت تحلیل می شود. پس از آن جواب های بدست آمده با جواب های طراح که از نرم افزار اسپن بدست آمده، مقایسه می گردد. نوع جریان نیز سه بعدی و آشفته بوده و از مدل آشفتگی کیامگا - اساستی استفاده شده است. قابل ذکر است که مبدلحرارتی، تک فاز مدل شده است.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت، مبدل حرارتی پوسته و لوله ای، سه بعدی
  • بهنام وثوق، هادی کارگر شریف آباد* صفحات 65-74
    در این مطالعه، رفتار حرارتی و هیدرودینامیکی یک فروسیال (آب بعلاوه 2% اکسید آهن) در یک کانال دو بعدی افقی و در حضور میدان های مغناطیسی مختلف، به صورت عددی با استفاده از مدل تک فازی و روش حجم محدود مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن اصول مگنتو ‏ هیدرودینامیک، تاثیر اضافه کردن نانو ذرات مغناطیسی به سیال حامل به طور جداگانه بررسی شده و سپس تاثیر میدان های مختلف مغناطیسی غیر یکنواخت بر روی فروسیال بررسی میشود. دیواره های کانال مورد بررسی در دمای ثابت 290کلوین قرار داشته و سیال با دمای 340 کلوین و رینولدز 2000 وارد کانال میشود. سیال مورد نظرتوسط 4 دو قطبی مغناطیسی که در فواصل مساوی در طول کانال قرار دارند که سیال را تحت میدان مغناطیسی با قدرت های 1/0، 15/0، 2/0، 25/0 قرار میدهند و تاثیرات این میدان بر روی مویلفه های سرعت، فشار، نرخ انتقال حرارت و عدد ناسلت نشان دهنده تاثیر ناچیز نیروی لورنتز بر بهبود انتقال حرارت در محل اعمال میدان را نشان میدهد و قابل صرف نظر کردن است.
    کلیدواژگان: فروسیال، مگنتو هیدرودینامیک، انتقال حرارت جابجایی، کانال
|
  • Mohammad Jafarian *, Nader Rahbar Pages 7-14
    Always considering the scientific community as well as various industries including electronics industries to find new techniques to increase the heat transfer rate. The use of a porous media due to increase the effective surface provides a new window in this context. Therefore, in this study we are trying to find the optimal length for porous fin. In this study the effect of heat convection considered on a rectangular fin. Porous fin allows fluid to flow through and cause a better Natural Convection and Heat Transfer between them. Darcy Models have been applied to formulate Heat Transfer which is presented as a second order nonlinear equation. Geometry and porosity are classified with a Dimensionless Parameter. Thermal behaviors of Fins on Temperature Reduction including: long fin, finite-length fin with insulated tip, finite-length fin with known Convective Coefficient at the tip and finite-length fin with known temperature at the tip are found. Amount of Temperature Reduction and heat transfer are calculated.
    Keywords: Porous fin, heat transfer, Natural convection, Darcy equation
  • Mohammadreza Rezaeiabadeh, Mohammad Javad Rezvani * Pages 15-20

    The purpose of this article, in order to determine the impact of this type of attraction is thin-walled tubes as energy absorbing system. The twin-tube models after applying a force inside each sink. So, in order to achieve this goal and pipes of different diameters of pipe rings and simple tube, The thickness of the ring pipes and tubes, all with the impact of foam on bumpers are considered on cylindrical tube. Therefore, using numerical simulations by Abaqus software to evaluate the impact parameters, including Specific Energy Absorption (SEA) and Crush Force Efficiency (CFE) as discussed testing purposes. The energy absorbing system can be used in the aerospace industry, shipbuilding, automotive, railway industry and elevators used to absorb impact energy. Finally, appropriate geometric parameters and the best examples of criteria considered with respect to the objectives, are introduced

    Keywords: Specific energy absorption, Crush force efficiency, absorbing bumpers two cylindrical tube, energy absorbing bumpers, Total energy absorbed, average energy absorbed
  • Sasan Aminian Dehkordi, Amin Kolahdooz *, Mohsen Loh‐Mousavi Pages 21-31

    electromagnetic force is One of the fundamental forces and it is widely used in industry . the use of the electromagnetic force is different for example it can use for Electric engine , Contactor , etc. if it increase can use electromagnetic force in Forming , assemble, welding and Acceleration . Acceleration and To speed up of thing is newest Application , when object is in intense field and magnetic moment that is causing the acceleration and speed So this energy is Clean and quite for use to acceleration of airplane , projectile and etc. to do this research at first electromagnetic source was build then with study about effective parameters, chose wire diameter , length of coil , number of layer and tube material .use final element method (J-Mag and Abaqus ) for parameters impact on the theory. The final element test and experimental test had a good match. For analysis the output( velocity ) use minitab program. As result the coil with maximum layer and 150 mm length with wire diameter 2 is the best coil and high speed was achive with this coil and it about 431m/s.

    Keywords: Electromagnetic Forming, electromagnetic acceleration, Taguchi, Optimization
  • Ehsan Jamshidi *, Bahram Jamshidi, Fatemeh Taghi Khaki, Alireza Arghavan Pages 32-39
    Choosing appropriate objective function is necessary for detection of damage location and severity. To this end, objective functions based on modal parameters such as mode shapes and natural frequencies are combined with other objective functions capable to detect damage location. Then the location and severity of damage is obtained using optimization techniques. In this paper a cantilever beam is simulated numerically in MATLAB software using finite element method and then single and multi-objective genetic algorithms with different objective functions based on modal parameters are used to detect damage location and severity. To compare different objective functions, the effect of coordinate incompleteness, frequency range of interest and also environmental noise on the obtained results is studied.
    Keywords: Damage Detection, Objective function, Natural frequency, Mode Shape, Modal parameters, Cantilever beam
  • Ali Heydari *, Vahid Sahafi Pages 40-48

    Paying attention to using systems with higher efficiency in buildings is increasingly necessary due to high energy consumption in buildings and lack of energy sources. On the other hand, air conditioning systems and cooling equipment accounted for the largest percentage of building energy consumption. In this study some changes in direct evaporative cooling has been performed to reduce energy and water consumptions. A rotary cylindrical channel is assumed instead of the fixed evaporating chamber. Thus the pump is eliminated and the heat transfer coefficient is enhanced due to rotational water flow. The results are evaluated by changing input parameters such as different input speeds and different rotational speeds. The energy analysis is done and the effects of input parameters are investigated on cooling capacity, dew point effective, coefficient of performance and exergy loss.

    Keywords: Evaporative cooler, coefficient of performance, cooling capacity, rotating cylindrical channel
  • Fariborz Forouhandeh * Pages 49-56

    Sheet hydroforming process has been come very common between sheet metal forming methods due to some advantages like better surface quality of products, more drawing ratio, less needing to secondary operation etc. Titanium and Titanium alloys are very applicable not only due to high ratio of strength to weight but also because of ability to tolerate work in elevated temperature. In this paper, sheet hydroforming process has been simulated using finite element method. Different parameters like effect of blank holding force, strain rate or ram speed, temperature, fluid pressue, thickness distribution etc have been analyzed. A sheet hydroforming setup based on simulation studies has been designed and fabricated. Setup has been tested for different metals and alloys especially for Titanium. Setup has ability to measure ram speed, blank holding force, total forming load and all the parameters. A good agreement has been found by comparison between simulation and experimental results. Finally, material characterization for sheet hydroformed products has been presented.

    Keywords: Hydroforming, Finite Element, CP Titanium, CAE
  • Faramarz Maleki Moghaddam, Ahad Abedini * Pages 57-64

    Heat transfer used is one of the most important and applicable natural phenomenon. Heat exchangers are the must applicable member in the chemical process and we can consider them in lots of industrial units. That provided the hat energy transfer between two or several fluid with different temperature. This operation can be done between liquid – liquid, gas - gas and gas - liquid. Heat exchanger will be used in order to cooling hot fluid and heating fluid with lower temperature or both of them. Many industries are acting in design kind of heat exchanger and many field with difference names in heat exchangers design are submitted by college and university. In this dissertation, heat transfer of heat exchanger shell and tube is simulated that it is U figure and the geometric of heat exchanger has been plotted and are meshed in GAMBIT software then are analyze in ANSYS FLUENT software. Finally the obtained answers are compare with designer is answers that have obtained in ASPEN software. The flow kind has been three-dimensional and turbulence that it has been used of turbulence model kω-sst. That should be noted the heat exchanger has been simulated by single phase.

    Keywords: heat transfer, Heat exchanger shell & tube, Three-dimensional
  • Hadi Kargar Sharifabad * Pages 65-74
    In this numerical case study, thermal and hydrodynamic behavior of Ferro fluid (water + %2 Fe2O3) in two dimension channel in present of magnetic field has been study by single phase model and finite volume method. Magneto hydrodynamic effect and then impact of adding magnetic Nano and effect of non-uniform magnetic field on fluid has been study. channel’s wall are on constant temperature of 290 kelvin and main fluid inter the channel in 340 K. four magnetic dipole place along channel and the placed the fluid under magnetic field strength of 0.1,0.15,0.2,0.25 .impact of these magnetic field on velocity, pressure, heat transfer rate and Nusselt number studied and it showed very little impact heat transfer enhancement under magnetic field and can be negligible.
    Keywords: Ferrofluid, Magneto hydrodynamic, Convection Heat Transfer, Channel