فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - پیاپی 151 (مهر و آبان 1402)

مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 151 (مهر و آبان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمدجواد محمودی *، عباس رهی صفحات 3-11

    در این مقاله، یک مطالعه عددی روی فروریزش و جذب انرژی جاذب هایی کامپوزیتی کربن/اپوکسی با مقاطع هندسی مختلف شامل دایره، مربع و هشت ضلعی در جهت گیری های صفر، 30، 45، 60 و 90 درجه الیاف با استفاده از نرم افزار آباکوس صورت می گیرد. به منظور اعتبارسنجی و اطمینان از صحت شبیه سازی انجام شده نتایج حاصل از این شبیه سازی ها با نتایج تجربی محققان پیشین مقایسه می شود. نتایج نشان می دهد که جهت گیری غیر صفر درجه الیاف باعث ایجاد پیچش، تغییر توزیع تنش و افت پایداری هندسی می شود. همچنین نتایج نشان می دهد که مقطع دایره شکل از بین مقاطع معرفی شده، دارای بالاترین ظرفیت جذب انرژی است. نتایج نشان می دهد که جهت گیری الیاف به طور مستقیم در نحوه فروریزش پوسته های کامپوزیتی اثر گذار است. رفتار جاذب در جهت گیری صفر درجه الیاف مشابه رفتار مواد نرم (همراه با لهیدگی و چین خوردگی) می باشد. در جهت گیری 90 درجه، الیاف همراستا با محور پوسته کامپوزیتی هستند و فروریزش شباهت بیشتری به رفتار مواد ترد (خردشدگی و شکست) پیدا می کند.

    کلیدواژگان: جاذب کامپوزیتی، کامپوزیت کربن، اپوکسی، جهت گیری الیاف، شبیه سازی آباکوس، فروریزش
  • محمود احمدی، سعادت زیرک*، آرمان گله داری صفحات 12-24

    امروزه با توجه به محدودیت منابع طبیعی و بالارفتن تقاضای انرژی، استفاده از سیکل های نوین از جمله سیکل دی اکسیدکربن فوق بحراتی با بازده ترمودینامیکی و اقتصادی بالا، جهت تولید انرژی مد نظر قرار گرفته است. در این پژوهش، طراحی حرارتی مبدل بهبود دهنده در دو حالت سیکل ریکوپراتور و سیکل اسپلیت با استفاده از روابط و محاسبات دستی انجام و با نتایج حاصل از طراحی در نرم افزارهای HTRI و EDR مقایسه شده است. در این طراحی ها، هم لوله های سایز بزرگ و هم میکرولوله بکار رفته اند. نتایج نشان می دهد که تعداد لوله های مبدل سیکل ریکوپراتور با سایز بزرگ برابر1840 لوله با قطر 05/19 میلیمتر می باشد، درحالیکه همین طراحی با میکرولوله برابر  لوله با قطر 35/6 میلیمتر خواهد بود. در سیکل اسپلیت که دبی سیال سرد سمت لوله، 35 درصد سیکل ریکوپراتور است، تعداد لوله های سایز بزرگ برابر 3267 لوله و طراحی با میکرولوله برابر 11679 لوله می باشد. بنابراین طراحی مبدل های حرارتی جدیدی با میکرولوله ارایه شده که بطور معمول در صنعت از آن استفاده نمی شود ولی برای سیال دی اکسیدکربن فوق بحرانی تحت مطالعه و بررسی پژوهشگران است.

    کلیدواژگان: سیکل دی اکسیدکربن فوق بحرانی، مبدل حرارتی، ریکوپراتور، پوسته لوله، طراحی حرارتی
  • مرضیه فاتحی، مصطفی باقری، مرتضی عبدل زاده * صفحات 25-37

    در تحقیق حاضر، شبیه سازی عددی تاثیر برخی از مشخصه های طراحی مانند حضور بفل و فاصله پروانه از کف مخزن بر عملکرد هیدرودینامیکی پمپ-همزن با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی بررسی شد. به منظور شبیه سازی جریان تک فازی، از روش قاب چندگانه برای مدل سازی حرکت پروانه و نیز مدل آشفتگی k-ε استفاده شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که در تجهیز بدون بفل، الگوی جریان مماسی غالب بوده که منجر به تضعیف اختلاط می گردد. با تعبیه بفل، الگوی جریان به محوری تغییر کرده و سبب کاهش هد هیدرولیک و افزایش توان مصرفی می شود. جهت بررسی تاثیر فاصله پروانه از کف مخزن بر مشخصه های ماکروسکوپی تجهیز، سه فاصله 5/82، 135 و 200 میلی متر در نظر گرفته شد. با افزایش فاصله، الگوی جریان محوری به شعاعی تغییر کرد که با افزایش توان مصرفی و کاهش هد هیدرولیک همراه بود. در فواصل 135 و 200 میلی متر نسبت به مقدار اولیه 5/82 میلی متر، توان مصرفی به ترتیب 157 و 214 درصد افزایش و هد هیدرولیک 47 و 58 درصد کاهش یافت.

    کلیدواژگان: پمپ-همزن، شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی، بفل، توان مصرفی، هدهیدرولیک، فاصله پروانه از کف مخزن
  • ولی کلانتر*، مهدی عباسی صفحات 38-49

    در این مقاله یک میکروکانال T شکل با دوره های اختلاط 1 الی 25 واحد و تغییر در هندسه هر دوره اختلاط در حالت دو بعدی و دایم توسط نرم افزار کامسول مورد ارزیابی عددی قرار گرفته است. یک پارامتر MQ برای مشخص نمودن کیفیت اختلاط در خروجی کانال و همچنین افت فشار استفاده شده است. همچنین تاثیر تعداد دوره های واحد اختلاط و موانع واقع در واحد اختلاط بر کیفیت اختلاط بررسی شده است. در ابتدا 6 مدل هندسه برای یک دوره اختلاط طراحی شد و بعد بدست آمدن نتایج عددی بهترین هندسه برای ادامه محاسبات و کار انتخاب شد. نتایج عددی بدست آمده برای هندسه c </strong>نشان می دهند که استفاده از 1، 5، 10، 15، 20، 25 واحد اختلاط در کانال، کیفیت اختلاط بدست آمده برای سیال خون به ترتیب 30 ، 46 ، 73 ، 85 ، 92 و 98 درصد می باشد که میتوان آن را برای استفاده در سیستم های شیمیایی مناسب دانست.

    کلیدواژگان: سیال غیرنیوتونی، میکروکانال، میکرومیکسر، کیفیت اختالط، افت فشار
  • حسام دانش، علی فرجی * صفحات 50-62

    موضوع این پژوهش حمل بار و چالشی که به آن پرداخته، چگونگی انجام آن در خطوط تولید کارخانه های خودروسازی است. حمل بار، جابجایی یک محموله از انبار قطعات به خط تولید و بالعکس است. این خطوط به طور پیوسته مشغول تولید بوده و هر لحظه توقف، زیان های سنگینی وارد می آورد. بنابراین حمل هوشمند بار الزامی می گردد. هدف و ماهیت این پژوهش به ترتیب کاربردی و کیفی-توصیفی است. از روش پیمایشی برای جمع آوری داده ها استفاده کرده و به صورت میدانی، از پرسش نامه کلامی-تصویری و از واکاوی گروه دلفی بهره برده است. با کاربرد طراحی نامه که مبتنی بر روش طراحی تعامل و کاربر محوری است و به کارگیری تحلیل سلسله مراتبی، روش طراحی شکل گرفته است. طرح نمای پیکره سامانه حمل بار به صورت پژوهش کتابخانه ای تحقق یافته است. پژوهش میدانی به روش کلینیک کاربران و سامانه، دنبال شده و پس از ایده پردازی در طرحستان، از طریق طرح آورد، دستاورد پژوهش با عنوان پیکره سامانه حمل بار هدایت پذیر خودکار خط تولید خودرو با برند دان رو رقم خورده است. نسبت به محصولات مشابه مزایایی از جمله هزینه های تعمیر و نگهداری پایین تر، آموزش سریع تر کاربران، توانایی کار به جای نوار نقاله و حذف آن، توانایی چرخش 360 درجه درجا و حرکت در جهات عمود بر هم را به ارمغان می آورد.

    کلیدواژگان: پیکره تعاملی، سامانه حمل بار هدایت پذیر خودکار، خط تولید خودرو، طراحی تعامل، طراحی صنعتی
  • محمد صالح پور * صفحات 63-78

    در این مقاله بهینه یابی دو و هفت هدفی مدل ارتعاشی خطی و فعال خودروی پنج درجه آزادی توسط تلفیق الگوریتم تکامل تفاضلی دارای ضریب جهش فازی شده با الگوریتم جست و جوی نامغلوب و معیار فاصله ازدحامی (MODE-FM) انجام شده است و نتایج در قالب جبهه پارتو به نمایش درآمده اند. توابع هدفی که برای بررسی کارآمدی سیستم تعلیق در دستیابی توامان به راحتی سرنشین و فرمان پذیری خودرو به کار رفته اند عبارتند از شتاب عمودی صندلی، سرعت عمودی تایر جلو، سرعت عمودی تایر عقب، جا به جایی نسبی جرم معلق و تایر جلو، جا به جایی نسبی جرم معلق و تایر عقب، نیروی کنترلی تعلیق جلو و نیروی کنترلی تعلیق عقب. متغیرهای طراحی شامل ضرایب فنرها و مستهلک کننده های سیستم تعلیق و صندلی و ضرایب نیروی کنترلی به همراه فاصله صندلی از مرکز جرم جرم معلق هستند که طراحی پیشنهادی مبتنی بر آنها ارایه می شود. ضمنا، ناهمواری جاده ای به صورت پروفایل تصادفی ایستا با زبری کلاس C طبق استاندارد ایزو 8608 به سیستم تعلیق وارد می شود. مقایسه نتایج با کارهای پیشین موید برتری کار حاضر است.

    کلیدواژگان: الگوریتم MODE-FM، بهینه یابی چندهدفی، پارتو، سیستم تعلیق خطی و فعال خودرو، پروفایل تصادفی جاده
|
  • MohammadJavad Mahmoodi, Abbas Rahi Pages 3-11

    In this paper, a numerical study on the collapse and energy absorption of carbon/epoxy composite absorbers with different geometrical cross sections, including circle, square and octagonal in the fiber orientations of zero, 30, 45, 60 and 90 degrees is conducted using Abaqus software. In order to validate and ensure the accuracy of the simulation, the results of these simulations are compared with the experimental results of previous researchers. The results reveal that the non-zero degree orientation of the fibers causes twisting, changes in the stress distribution and loss of geometric stability. Also, the results show that the circular section has the highest energy absorption capacity among the introduced sections. The results show that the fiber orientation is directly effective in the collapse of composite shells. The behavior of the absorber in the zero degree orientation of fibers is similar to the behavior of ductile materials (along with crushing and wrinkling). In the 90 degree orientation of fibers, the fibers are aligned with the axis of the composite shell and the collapse becomes more similar to the behavior of brittle materials (crushing and fracture).

    Keywords: Composite absorber, Carbon, epoxy composite, Fiber orientation, Abaqussimulation, Collapse
  • Mahmood Ahmadi, Saadat Zirak*, Arman Galledari Pages 12-24

    Nowadays, due to the limitation of natural resources and the increase in energy demand, the use of modern cycles including the supercritical carbon dioxide cycle with high thermodynamic and economic efficiency is considered for energy production. In this research, the thermal design of the recuperator in two modes of recuperator cycle and split cycle has been done using relationships and hand calculations and compared with the results of HTRI and EDR softwares. In these designs, both large size tubes and microtubes are used. The results show that the number of the tubes of the heat exchanger in recuperator cycle with large size tubes is equal to 1840 with a diameter of 19.05 mm, while the same design with a microtube will be equal to 21815 with a diameter of 6.35 mm. In the split cycle, where the flow of cold fluid in the tube side is 35% of the recuperator cycle, the number of large size tubes is equal to 3267 and the design with microtubes is equal to 11679. Therefore, the design of new heat exchangers with microtubes is presented which is not a usual design procedure in the industry, but for the supercritical carbon dioxide fluid, it is under study and investigation by researchers.

    Keywords: Supercritical carbon dioxide cycle, Heat exchanger, Recuperator, Shell andtube, Thermal design
  • Marzie Fatehi, Mostafa Bagheri, Morteza Abdolzadeh* Pages 25-37

    In this research, computational fluid dynamics (CFD) was used to undertake a numerical simulation of the influence of several design factors on the hydrodynamic performance of a pump-mixer, including the baffle and impeller clearance. For single phase flow simulation, the k-ε turbulence model as well as the multiple reference frame (MRF) were used. Results showed that the tangential flow in pump-mixer without baffles was dominant and led to poor mixing. The flow pattern in pump-mixer with baffles changed to axial flow that reduced the hydraulic head and increased the power consumption. The effects of three different clearances on the pump-mixer macroscopic parameters were also studied. The results indicated that the axial flow pattern changed to radial flow by increasing the clearance, which led to an increase in power consumption and a decrease in head. Power consumption at the clearance 135 and 200 mm, compared to the initial clearance of 82.5 mm, increased by 157 and 214% and the head also decreased by 47 and 58%, respectively.

    Keywords: Pump-mixer, Computational fluid dynamics simulation, Baffle, Powerconsumption, Hydraulic head, Impeller clearance
  • Vali Kalantar*, Mahdi Abbasi Pages 38-49

    In this article, a T-shaped microchannel with mixing periods ranging from 1 to 25 units and variations in the geometry of each mixing period in a two-dimensional and steady state has been numerically evaluated using the COMSOL software. An MQ parameter has been used to determine the quality of mixing at the channel outlet as well as the pressure drop. Additionally, the influence of the number of mixing periods and obstacles present in the mixing unit on the mixing quality has been investigated. Initially, six geometric models were designed for one mixing period, and after obtaining the numerical results, the best geometry was selected for fur ther calculations and work. The numerical results obtained for geometry "c" indicate that using 1, 5, 10, 15, 20, and 25 mixing units in the channel results in mixing qualities of 30%, 46%, 73%, 85%, 92%, and 98% respectively for blood fluid, which can be considered suitable for use in chemical systems.

    Keywords: Non-Newtonian fluid, Microchannel, Micromixer, Mixing quality, Pressuredrop
  • Hessam Danesh, Ali Faraji* Pages 50-62

    The topic of this research is cargo transportation and the challenge that has been addressed is how to do it in the production lines of automobile factories. Cargo transportation is the movement of a shipment from the parts warehouse to the production line and vice versa. These lines are continuously engaged in production and every time the line stops, it causes heavy losses. Therefore, intelligent cargo transportation is required. The purpose and nature of this research is applied and qualitative-descriptive. It used a survey method to collect data and, used the verbal-visual questionnaire and the Delphi group in the field research. By applying the so-called Design up, which is based on interaction and user-centered design, and the use of Analytical Hierarchy Process, the design method has been formed. The automated guided vehicle (AGV) scope, which includes the needs as well as subject view, has been realized in the form of library research. Field research has been followed by the method of users and product clinics, and in the design stage, the AGV and its brand logo have been designed via battlefield designs. This achievement is obtained under the name of DanRo. In comparison to similar products, it has advantages such as lower maintenance costs, faster training of users, the ability to work instead of the production line conveyor belt and its removal, the ability to rotate 360 degrees in place and move in perpendicular directions, and increases the flexibility and speed of production.

    Keywords: Interactive configuration, Automated guided vehicle (AGV), Automobileproduction line, Interaction design, Industrial design
  • Mohammad Salehpour Pages 63-78

    In this paper, a multi-objective differential evolution with fuzzified mutation factor using the combination of non-dominated sorting and crowding distance criterion (MODE-FM) is used for Pareto optimization (in bi- and 7-objectve spaces) of a 5-degree of freedom active and linear suspension vehicle model considering the seven conflicting functions simultaneously, under stationary random road profile. The significant conflicting objective functions that have been utilized here for assessing the applicability of the aforesaid suspension system reaching the compromise between ride comfort and road holding capability are, namely, vertical seat acceleration, vertical forward tire velocity, vertical rear tire velocity, relative displacement between sprung mass and forward tire, relative displacement between sprung mass and rear tire, forward control and rear control force. Further, the design variables include the coefficients of springs and dampers of suspension system and seat and coefficients of control force along with the seat position in relation to the center of mass of sprung mass in which the suggested design can be achieved. It should be noted that the road roughness used here is in class C based on the ISO 8608 standard. Comparison of the attained results of this work with those in the literature has proved the superiority of the results of this work.

    Keywords: MODE - FM algorithm, Multi-objective optimization, Pareto, Linear, activesuspension system, Random road profile