فصلنامه مکانیک هوافضا
سال دوم شماره 1 (پیاپی 4، شهریور 1385)

در این تحقیق، جریان سه بعدی تراکم ناپذیر آشفته به روش حجم محدود در یک کانال مارپیچ (حلرونی) حل شده است. در حل معادلات از شبکه بی سازمان هم گره هرمی استفاده شده است. همچنین یک معادله ی تصحیح فشار جدید ابداع و برای جریان آشفته از یک مدل دو معادله ای k-? غیر خطی جدید استفاده شده است. در ابتدا، با مقایسه حل عددی جریان در یک کانال با مقطع مربعی با نتایج تجربی موجود، صحت عملکرد نرم افزار تهیه شده تایید و سپس جریان داخل کانال مارپیچ حل شده است. نتایج مربوطه وجود گرادیان شدید جریان را در ابتدای مارپیچ نشان می دهد که نقطه ای سکون جریان در آن ناحیه اتفاق می افتد. این نتایج قابل توسعه برای جریان داخل حلزونی فن ها و پمپ ها نیز می باشد.

در این تحقیق، مشخصه های ارتعاشی پره های چرخان تیموشینکو با روش اجزای محدود بررسی شده است. برای توسعه معادلات حاکم از 3 نوع المان 4، 5 و 8 درجه آزادی استفاده شده است. المان های 5 و 8 درجه آزادی برای تیر ساکن پیشنهاد شده که برای اولین بار در این تحقیق برای پره چرخان توسعه یافته و نتایج آن با هم مقایسه شده است. همچنین، در این تحقیق، اثرات سرعت دورانی، زاویه استقرار، شعاع هاب، ضخامت پره، اینرسی دورانی و تغییر شکل برشی روی فرکانس طبیعی پره چرخان بررسی شده است.

در این تحقیق، شکست زود هنگام پره های فن روتور ژنراتور در یک واحد نیروگاهی کشور از دیدگاه های مکانیکی و متالوژیکی مورد بررسی قرار گرفته است. حادثه شکست پره های فن که توام با وارد شدن خسارات جدی به ژنراتور و توقف طولانی مدت واحدهای نیروگاهی بود، در حالی روی داد که از راه اندازی مجدد واحد پس از آخرین بازرسی دوره ای اساسی، تنها 12 ساعت می گذشت. بر اساس نتایج به دست آمده از شکست نگاری، خستگی در سیکل های زیاد به عنوان مکانیزم تخریب پره ها شناسایی گردید. جوانه زنی ترک ها در سطح مقعر داخلی و سطح محدب خارجی و تشکیل ترک های نیم بیضی شکل و کم عمق حاکی از وارد شدن تنش های خمشی اضافی در طی شکست خستگی پره ها بوده است. محاسبات انجام شده بر مبنای مکانیک شکست نشان می دهد که تنش وارده در زمان شکست پره ها به حدود 4 برابر تنش وارده در شرایط عادی افزایش یافته است. نتایج محاسبه عمر رشد ترک خستگی تحت تنش های وارده با استفاده از نرم افزار شبیه ساز رشد ترک France3D نشان می دهد که زمان لازم برای گسترش یک ترک اولیه کوچک به ابعاد بحرانی، حدود 5.5 ساعت است که در صورت در نظر گرفتن فرکانس تشدید، زمان لازم به 0.5 ساعت کاهش می یابد. بر اساس نتایج بررسی های شکست نگاری و نیز محاسبات تنشی و شبیه سازی عمر رشد ترک، احتمال ارتعاشات اضافی سیستم، افرایش مقدار تنش های خمشی وارد به پره ها، جوانه زنی و رشد سریع خستگی و در نهایت شکست زود هنگام پره ها هنگام وقوع پدیده تشدید بسیار زیاد است.

در این تحقیق، مشخصه های ارتعاشی پره های چرخان تیموشینکو با روش اجزای محدود بررسی شده است. برای توسعه معادلات حاکم از 3 نوع المان 4، 5 و 8 درجه آزادی استفاده شده است. المان های 5 و 8 درجه آزادی برای تیر ساکن پیشنهاد شده که برای اولین بار در این تحقیق برای پره چرخان توسعه یافته و نتایج آن با هم مقایسه شده است. همچنین، در این تحقیق، اثرات سرعت دورانی، زاویه استقرار، شعاع هاب، ضخامت پره، اینرسی دورانی و تغییر شکل برشی روی فرکانس طبیعی پره چرخان بررسی شده است.

در این تحقیق، با اعمال تبدیلات انتگرالی هنکل و لاپلاس برای معادله دیفرانسیل جزیی و شرایط مرزی حاکم بر انتقال حرارت در بستر پودر در حال تفجوشی، معادله دیفرانسیل معمولی (ODE) مرتبه دوم حاصل شده است. پس از حل این مقاله با اعمال شرایط مرزی و اولیه و با استفاده از تبدیلات معکوس هنکل و لاپلاس، تابع توزیع دما به صورت یک تابع تحلیلی به دست آمده است. سپس، نمودار تغییرات دما به صورت تابعی از شعاع استوانه و عمق پودر از سطح بستر آن و در پایان زمان اعمال انرژی حرارتی متمرکز قوس پلاسما ترسیم شده است. بعلاوه، دمای نقاط مختلف سطح بستر پودر با نصب ترموکوپل های نوع K به صورت تجربی اندازه گیری شده و توزیع دمای تجربی نیز ترسیم شده است. مقایسه نتایج تجربی با حل تحلیلی انطباق نزدیکی را نشان داده و نتایج حل را تایید می کند. همچنین، بر اساس نتایج به دست آمده از این تحقیق، مشخص می شود که افزایش دما در ناحیه معینی از بستر پودر که در معرض دریافت انرژی حرارتی قوس پلاسما قرار می گیرد، می تواند در این ناحیه شرایط ایجاد تفجوشی در بستر پودر را فراهم آورد.

در این تحقیق، یک کنترلر غیر خطی به روش گام به عقب برای کنترل حرکت طولی یک وسیله پرنده پینشهاد شده که در آن پایدارسازی کلیه متغیرهای حالت بر اساس روش لیاپانوف به طور هم زمان انجام شده است. هدف از طراحی کنترلر ردیابی زاویه مسیر پرواز است که برای تنظیم آن از دو سیگنال زاویه حمله و سرعت زاویه ای گام استفاده می شود. در مقایسه با سایر تحقیقات انجام شده در این زمینه که با فرض اندازه گیری و فیدبک همه متغیرهای حالت ارایه شده اند و با توجه به اینکه در حالت واقعی اندازه گیری زاویه حمله با مشکلاتی همراه است، در این تحقیق فرض شده که زاویه حمله در دسترس نیست و لذا برای تخمین آن از یک روایتگر حالت استفاده شده است. برای جبران خطاهایی که تخمین متغیر حالت رویتگر به الگوریتم گام به عقب تحمیل می کند، ترم میرایی غیر خطی به معادلات تخمین زاویه حمله اضافه شده که باعث تضمین پایداری سیستم از طریق معرفی تابع لیاپانوف اصلاح شده، شده است. با استفاده از روش پیشنهادی در شرایط عملکرد معمول و در شرایط حضور اغتشاشات و عدم قطعیت ها در ضرایب آیرودینامیکی و اشباع عملگر کارایی سیستم مورد بررسی قرار گرفته و مقاوم بودن آن در برابر این عوامل نشان داده شده است.

در این مقاله، با استفاده از تئوری پایداری لیاپانوف، یک قانون دو بعدی برای هدایت موشک ها ارایه شده است. در استخراج این قانون از معادلات دینامیکی غیر خطی حاکم بر وضعیت تعقیب استفاده شده، به طوری که سرعت موشک بتواند متغیر بوده و هدف نیز دارای هر مانوری باشد. قانون هدایت ناوبری تناسبی (PNG) یک روش کارآمد و کاربردی است که به وفور از آن استفاده می شود، اما در مقابل هدف های دارای مانور، شتاب موشکی که با این قانون هدایت می شود، در فاز نهایی دارای مقدار زیادی است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که طبق قانون پیشنهاد شده، شتاب مورد نیاز در فاز نهایی کمتر از شتاب مشابه از قانون هدایت PN است و شتاب فرمان زیادی لازم نیست. هم چنین، مقدار شتاب مورد نیاز در کل پرواز و زمان پرواز موشک تا لحظه برخورد به هدف برای قانون پیشنهاد شده کمتر از مقادیر مشابه از PN است. در ادامه، با انجام شبیه سازی می توان اجرای مطلوب قانون هندسی ناوبری موازی را توسط قانون پیشنهاد شده به خوبی مشاهده نمود.

در این تحقیق، ابتدا معادلات حرکت یک صفحه ویسک الاستیک مستطیل شکل با در نظر گرفتن اثرات تغییر شکل برشی و اینرسی چرخشی و استفاده از مدل کلوین - ویت برای ماده ویسکو الاستیک استخراج می شود. سپس، بر اساس تئوری مانیفولد نامتغیر و با استفاده از روش گالرکین و نیز روش مقیاس های چندگانه یک حل عمومی به دست می آید. معادلات مذکور شامل کلیه ترم های غیر خطی اینرسی، سختی و میرایی است. بر اساس این حل عمومی، فرکانس طبیعی و شکل مود غیر خطی، طبق شرایط مرزی دلخواه ارایه می شود. در پایان، با ذکر مثال و استفاده از روابط فوق، فرکانس طبیعی و شکل مود غیر خطی صفحه ویسکوالاستیک با شرایط مرزی تکیه گاه ساده به دست می آید و اثر پارامترهای سیستم، مانند ضریب میرایی، نسبت پواسون و ضخامت صفحه بر فرکانس طبیعی بررسی می شود.

در این تحقیق، یک روش صریح رونگه کوتای درجه 4 برای ترم زمانی و یک روش فشرده (Compact) درجه 4 (با استفاده از میانگین گیری کمیت ها داخل هر سلول) برای گسسته سازی ترم های مکانی معادلات حاکم بر یک جریان آشفته داخل یک کانال به کار رفته است. با استفاده از رهیافت شبیه سازی گردابه های بزرگ (LES) و مدل های مختلف زیر شبکه ای (SGS)، تاثیر فیلتر صریح در نرخ همگرایی معادله تصحیح فشار و نیز در ساختارهای آشفتگی نزدیک دیواره ها بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که وقتی فیلتر صریحت استفاده می شود نرخ همگرایی 1.75 برابر افزایش می یابد. در مدل فیلتر، صریح تنها پارامتر قابل تنظیم نسبت پهنای فیلتر به پهنای سلول های شبکه می باشد که تاثیر به سزایی روی نرخ همگرایی دارد. بررسی ها در این تحقیق نشان داد که مقدار مناسب این نسبت 2 می باشد. به علاوه، مقایسه سطوح همتراز مولفه اصلی سرعت در حالت های با و بدون استفاده از فیلتر صریح نشان داد که در حالتی که از این مدل استفاده شود، نوسانات ناخواسته آشفتگی حذف می شود. همچنین، نتایج حاکی از این است که در جریان آشفته داخل یک کانال، اثر فیلتر صریح به ناحیه 15

کلیدواژگان: رهیافت LES، فیلتر صریح، روش حجم محدود فشرده، جریان در کانال