فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، آذر 1385)

فصلنامه مکانیک هوافضا
سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، آذر 1385)

  • 106 صفحه، بهای روی جلد: 20,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1385/09/15
  • تعداد عناوین: 9
|
  • مجید بازارگان، حسن کریمی، مهدی محسنی صفحه 1
    در موشک های سوخت مایع، هدایت پیشران به محفظه احتراق توسط فشاری که از طریق سیستم دمش تامین می شود، انجام می گیرد و تا زمان پایان کار موتور ادامه می یابد. دو عامل که در بهینه سازی جرم سیستم دمش، تاثیر مستقیم دارند عبارتند از تامین حداقل فشار مورد نیاز پمپ و قطع به موقع گاز ورودی به مخزن پیشران، انتخاب و تعیین حداقل فشار مورد نیاز پمپ های پیشران مستلزم محاسبه دقیق تغییرات فشار ورودی به پمپ می باشد. فشار بالشتک، ارتفاع ستون مایع پیشران و شتاب موشک، عوامل تاثیرگذار بر فشار ورودی به پمپ می باشند. تعیین زمان قطع گاز نیز با توجه به شتاب موشک انجام می گیرد. در این مقاله، تامین حداقل فشار مورد نیاز پمپ و قطع به موقع گاز ورودی به مخزن پیشران به طور تحلیلی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده از این تحقیق تطابق خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: هینه سازی جرمی، محاسبات جرمی، موشک سوخت مایع، سیستم فشارگذاری مخازن، مخزن پیشران
  • خسرو لاری *، سیدعبدالرضا گنجعلیخان نسب صفحه 13
    پژوهش حاضر به منظور بررسی گونه ای از مشعل های احتراقی با بازده حرارتی زیاد و انتشار کم گازهای مضر که براساس شعله آزاد عمل نمی کند، انجام شده است. در این مشعل تمامی فرآیند احتراق در داخل یک ماتریس جامد متخلخل صورت می گیرد. برای حل معادلات جریان گاز و محیط متخلخل از یک مدل یک بعدی استفاده شده است. فرآیند احتراق در محیط متخلخل با جایگزینی یک منبع تولید حرارت با قدرت یکنواخت مدل شده است. برای آنالیز حرارتی مشعل های متخلخل در حالت گذرا، معادلات انرژی برای جریان گاز و محیط متخلخل و معادلات انتقال حرارتی تشعشعی بر پایه مدل دو شار حرارتی به صورت عددی حل شده و اثر پارامترهای مختلف بر عملکرد سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. انطباق نتایج کار حاضر و نتایج معتبر دیگر محققین که از مدل های تشعشعی متفاوتی استفاده نموده اند، بسیار رضایت بخش است.
    کلیدواژگان: مشعل های متخلخل تابشی، مدل دو شار حرارتی، شرایط گذرا، مشخصه های حرارتی
  • سیدوحید حسینی، جمال زمانی*، ابوالفضل درویزه، مجید سلیمانی صفحه 27
    در بسیاری از طراحی های مهندسی، برای جلوگیری از و یا کاهش خسارات ناشی از برخورد،از سیستم های جاذب انرژی استفاده می شود. در این مقاله، ابتدا گزارشی در مورد چگونگی آماده سازی تعداد قابل توجهی سلول اکسترود به عنوان سازه های جاذب انرژی و نحوه بازپخت آنها ارایه می شود. سپس، نتایج حاصل از بیش از 90 آزمایش انجام شده در این تحقیق مرتبط با تاثیر پارامترهای هندسی، مانند ضخامت و ارتفاع سازه، پارامترهای مکانیکی، مثل تنش تسلیم سلول سازه و تغییر شرایط مرزی در میزان نیروی مچالگی در حالت بارگذاری محوری ثبت شده است. در بررسی این نتایج تجربی، شاخص های جذب انرژی مشخص و در ادامه تحلیل عددی سازه ها انجام شده است. در انتها، مقایسه ای بین میزان و نحوه جذب انرژی در نتایج تجربی و عددی صورت گرفته که براساس این مقایسه، اختلاف نتایج حدود 3 الی 8 درصد است.
    کلیدواژگان: لهیدگی، سازه های جدار نازک، بارگذاری محوری، جاذب های انرژی، بارگذاری شبه استاتیک
  • قادر فرجی*، محمود موسوی مشهدی، حسین کاشانی زاده، محمدکاظم بشارتی صفحه 41
    در ساخت بیلوزهای فلزی، نسبت قطر خارجی به قطر ریشه از حساسیت ویژه ای برخوردار است، مخصوصا زمانی که این نسبت بزرگ باشد. در این موارد خطر پارگی و یا چروکیدگی در این نوع قطعات بسیار بالا است. بنابراین، انتخاب و کنترل پارامترهای فرآیندی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بیلوز فلزی در این پژوهش در دو مرحله با استفاده از تیوب اولیه ساخته می شود که شامل بالجینگ و فولدینگ است. پس از مرحله فولدینگ، ابتدا فشار داخلی و سپس نیروی محوری برداشته شده، برگشت فنری باعث افزایش طول بیلوز می شود. مشخصات اساسی بیلوز ساخته شده شامل قطر خارجی، برگشت فنری و توزیع ضخامت آن است. پارامترهای اصلی که روی مشخصه های مذکور اثر می گذارد شامل فشار داخلی، کورس اولیه و مقدار پیشروی محوری می باشد. در این مقاله، یک مطالعه عددی پارامترهای انجام شده و تاثیر پارامترهای اصلی روی کیفیت بیلوزهای فلزی بررسی شده است. پارامترهای مشخصی برای رسیدن به بیلوز مطلوب از بررسی پارامتری به دست آمده و تست های تجربی با این پارامترها انجام شده است. نتایج به دست آمده به روش های اجزای محدود و تجربی مطابقت بسیار خوبی دارد.
    کلیدواژگان: بیلوز فلزی، متد اجزا محدود، شکل دهی فلزات
  • جاماسب پیرکندی*، علی کشاورز، مسعود ضیابشر حق صفحه 51
    در این پژوهش، فرآیند انتقال حرارت در یک سیستم ذخیره کننده انرژی با استفاده از روش آنتالپی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. در این روش، از شبکه ثابت استفاده شده و معادلات حاکم به گونه ای تصحیح شده که برای هر دو فاز معتبر باشد. در سیستم های ذخیره کننده انرژی انتقال حرارت از اهمیت بسزایی برخوردار بوده و تابعی از انتقال حرارت اجباری بین سیال و دیواره می باشد. سیستم مورد نظر از دو سیلندر هم مرکز تشکیل شده که در لوله داخلی سیال عامل قرار گرفته و سیلندر خارجی از ماده تغییر فاز دهنده پرشده است. ضمنا، نحوه کار سیستم به صورت تناوبی است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر انتقال حرارت در سیال و در محیط ذخیره کننده با در نظر گرفتن شرایط اولیه و مرزی به صورت عددی و به متد حجم محدود گسسته شده و سپس با روش های تکراری حل شده اند. در نهایت، در این سیستم ذخیره کننده انرژی، توزیع دما، آنتالپی و ضریب انتقال حرارت جابجایی در طول زمان شارژ و دشارژ به دست آمده، نتایج دو حالت با هم مقایسه شده اند. نتایج حاصل تفاوت توزیع دما و ضریب انتقال حرارت جابجایی را در دو حالت شارژ و دشارژ به خوبی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم ذخیره کننده انرژی، تغییر فاز، روش آنتالپی
  • مهدی مقیمی*، هادی خرمی شاد، حمیدرضا مساح، سید مرتضی مرتضایی صفحه 63
    در این مقاله مطالعه ای تحلیلی بر جریان روی صفحه تخت به روش وردشی تکراری انجام شده است. در این روش به منظور بدست آوردن فانکشنال از ضرایب لاگرانژ در یک چرخه تکراری استفاده شده است. به کمک روش محاسبات وردشی این ضرایب بصورت بهینه قابل تعیین می باشد. روش وردشی تکراری برای حل مساله بلازیوس بصورت تحلیلی تقریبی بکار گرفته شده و نتایج حاصل با نتایج موجود عددی و تحلیلی واهم نهشتی ادومین مقایسه شده است. دقت بالا در تکرارهای کم نشان دهنده قابلیت این روش در حل مسایل مشابه می باشد.
    کلیدواژگان: روش وردشی تکراری، جریان روی صفحه تخت، معادله بلازیوس
  • کامران دانشجو*، علی نوری، روح الله طالبی توتی صفحه 71
    امروزه از پوسته های کامپوزیت لایه ای در کاربردهای مختلفی نظیر مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، مهندسی صنایع دریایی و مهندسی خودرو به صورت گسترده ای استفاده می شود. در این مقاله، انتقال صوت به داخل یک پوسته کامپوزیت لایه ای نامحدود باهدف بررسی انتقال صوت به داخل کابین هواپیما مورد مطالعه قرار گرفته است. پوسته در داخل محیط سیال غوطه ور بوده و سیال خارجی با سرعت ثابتی از روی آن عبور می کند. از روش امپیدانس مشخصه مودال و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول برای محاسبه انتقال صوت با در نظر گرفتن سه جهت مختصات پوسته استفاده شده است. افت انتقال صوت بدست آمده در این مقاله بانتایج بدست آمده برای پوسته های جدار نازک کامپوزیت لایه ای توسط سایر محققین مقایسه شده است. همچنین، اثرات خواص سازه ای و شرایط پروازی، نظیر عدد ماخ، ارتفاع پرواز هواپیما، ضخامت جداره پوسته و زاویه چیدمان لایه ها بر افت انتقال صوت مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان، نتایج افت انتقال صوت حاصل از تئوری کلاسیک پوسته و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول برای پوسته های ایزوتروپ و کامپوزیت لایه ای با هم مقایسه شده اند که همخوانی خوبی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: افت انتقال موج، پوسته کامپوزیت لایه ای، تغییر شکل زاویه ای درجه 1، موج صفحه
  • رضا تقوی زنوز *، محمود سالاری صفحه 85
    در مقاله حاضر از یک مدل فیزیکی که اساس آن بر مدلسازی نوسانات سرعت نزدیک دیواره جریان های لایه مرزی استوار است، برای پیش بینی فرایند گذار، در جریان های با لایه مرزی چسبیده به سطح استفاده شده است. این مدل فرض می کند تولید و رشد نقطه های توربولانسی در ناحیه لایه ای جریان زمانی آغاز می شود که دامنه نوسانات سرعت نزدیک دیواره از مقدار معینی بیشتر شود. در این تحقیق، روابط فیزیکی حاکم بر رفتار پارامترهای ناحیه گذار بسط داده شده و بر مبنای آن یک نرم افزار رایانه ای لایه مرزی تهیه شده است. به کمک این نرم افزار، رفتار تعدادی از جریان های در حال گذار مطالعه شده است. جریان های مطالعه شده در این مقاله شامل جریان های لایه مرزی در حال گذار تحت شرایط گرادیان فشار صفر و غیر صفر می باشد که در آنها شدت توربولانس جریان آزاد دارای مقادیر متفاوت و بالایی است. نتایج حاصل تطبیق مناسبی را با داده های تجربی نشان می دهد.
    کلیدواژگان: لایه مرزی در حال گذار، نوسانات ناحیه لایه ای، مدلسازی فرایند گذار
  • محمدرضا خالقی*، مسعود برومند، ابوالقاسم مسگرپور طوسی صفحه 97
    در این تحقیق، فرآیند گذرای واماندگی یک توربین گازی بصورت عددی بررسی شده است. یک مدل یک بعدی ریاضی مرحله به مرحله توسعه یافته که می تواند رفتار سیستم را در خلال ناپایداری های آیرودینامیکی توصیف نماید. این ناپایداری ها می تواند با استفاده از استراتژی های کنترل فعال، مثل تنفس و تزریق هوا از بین برود. دو نوع کنترل فعال به صورت های دایمی و غیردایمی در نظر گرفته شده است: در حالت دایمی، جرم با نرخ ثابتی از دیفیوزر خارج و یا با نرخ ثابتی به اولین مرحله کمپرسور تزریق می شود. در کنترل غیردایمی، نرخ تنفس یا تزریق هوا به دامنه و فرکانس نوسان اغتشاشات فشاری بالادست جریان مربوط می شود. نتایج نشان می دهد که در هر دو استراتژی تزاحمات واماندگی حذف شده، ناپایداری های مربوطه محدود می شود و بنابراین دامنه پایدار عملکردی کمپرسور افزایش می یابد. همچنین، نتایج این تحقیق نشان می دهد که مقدار کمتری هوای کمپرسور بایستی با داشتن کنترل غیردایمی خارج شود. یک سطح مقطع متغیر دیفیوزر قادر است کار محدود کردن ناپایداری های واماندگی را انجام دهد. کنترل فعال ناپایداری ها که توسط تزاحمات سینوسی فشار کل ورودی به وجود می آید نیز در این کار بررسی شده که نتیجه اش ناپایدار کردن شرایط پایدار سیستم در نقطه طراحی می باشد.
    کلیدواژگان: جلوگیری از واماندگی، توربین گازی، کنترل فعال
|
  • M. Bazargan, H. Karimi, M. Mohseni Page 1
    The propellants in a liquid fuel rocket engine are guided into the combustion chamber by means of a back pressure provided by a pressurizing system. There are two common ways to optimize the mass of a pressurizing system, namely minimizing the pressure of the system and cutting off the inlet gas flow to the propellant tank at the right moment. In the former, the minimum pressure required by the propellant pumps depends on accurate calculation of the inlet pressure of the pumps. In the later however, the cut-off time of the gas flow to the propellant tank is a function of the rocket acceleration. The above parameters have direct impact on the total mass of the pressurizing system. In this work, the system pressure minimization and the inlet gas flow cut-off have been analytically studied. Our results have been compared with the existing experimental data, showing relatively close agreements.
    Keywords: Mass Optimization, Mass Calculation, Liquid Fuel Rocket EnginPressurizing System, Propellant Tank
  • K. Lari*, S.A. Gandjalikhan, Nassab Page 13
    This work has been carried out towards low emission high heat efficiency burners which do not operate with free flames. In such burners, the entire combustion takes place in a porous matrix. A one-dimensional model is used to solve the governing equations for the porous medium and for the gas flow. The combustion in a porous medium is modeled as a spatially dependent heat generation zone. In this work, the coupled energy equations for the gas and for the porous medium, based on two–flux radiation model, are numerically solved in order to analyze the transient thermal characteristics of porous burners. This way, the effects of various factors on the performance of porous radiant burners are determined. Comparison between the present results and the benchmark data shows close agreements.
    Keywords: Porous Radiant Burners, Two–flux Model, Transient Condition
  • S.V. Hossini, J. Zamani*, A. Darvize, M. Soleimani Page 27
    In most engineering structures, specially moving ones and in general in the ones under dynamic and static loads, absorbing energy systems are used for preventing or reducing damages due to impacts. This paper examines the effective absorbing capability of the extruded single thin walled structures as absorbing energy systems. In this work, about 90 tests were carried out, wherein the effects of geometrical parameters, such as the thickness and the height of structures, mechanical parameters, such as yielding stresses, and the change in boundary conditions in the value of folding force in out of plane loading were investigated. Finally, a numerical study, which was based on finite element method, was conducted for comparison purposes. The accuracy of the numerical model was found to be about 95%.
    Keywords: Thin Wall Structures, Out of Plane Loading, Energy Absorbers, Quasi, static Loading
  • G. Faraji*, H. Kashanizadeh, M. Mosavi, M.K. Besharati Page 41
    Manufacturing of metal bellows with high ratio of crown to root diameter is very sensitive to design parameters, because of bursting possibilities. In this work, a process is introduced in which metal bellows are manufactured from tubes using bulging and folding processes. After the folding process, internal pressure, axial force, and annular plate dies are removed and the length of the bellows is increased with spring back. The quality of the final product depends on spring back, crown diameter, and thickness distribution. The main design parameters, which affect the quality of the products,are internal pressure, die course, and axial feeding. In this work, a parametric study was performed, using a commercial explicit finite element code and the effects of the main design parameters on the quality of the product is studied. Then, the design parameters leading to a product with acceptable quality were obtained numerically. Finally, an experiment was conducted to produce the metal bellows. The numerical and the experimental result showed very close agreements.
    Keywords: Metal Bellows, Finite Element Method, Metal Forming, Experimental Study
  • J. Pirkandi *, A. Keshavarz, M. Ziabasharhagh Page 51
    In this work, a numerical analysis of heat transfer in a thermal storage system has been performed using enthalpy method. In this method, the solution is based on a fixed grid and the governing equations are modified, such that they are valid for both phases. The heat transfer in the thermal storage system is the conjugate problem: phase change material and the transient forced convection between the fluid heat transfer and the wall. The system consists of two concentric cylinders, whose working fluid flows through inner pipe and its outer cylinder has been filled with the phase change material. The system works periodically and the governing heat transfer equations for the working fluid and for the phase change material are solved numerically. The differential flow equations and heat transfer have been discretized using the finite volume approach which, are solved using an iterative procedure. Temperature, enthalpy, and heat transfer coefficient inside the thermal storage system have been obtained and the results of the two cases have been compared, which are in relatively close agrements.
    Keywords: Thermal Storage System, Phase Change, Enthalpy Method
  • M. Moghimi*, H. Khoramishad, H. R. Massah, S. M. Mortezaei Page 63
    Variational iteration method is employed to investigate the flow over a flat plate. General Lagrange multipliers are introduced in this method to construct correction functionals for problems. The multipliers in the functionals can be identified optimally via variational theory. Comparison with Adomian decomposition method and Howarth’s numerical solution reveals that the approximate solutions obtained by the proposed method are of high accuracy.
    Keywords: Variational Iteration Method_Flow over a Flat Plate_Blasius equation
  • K. Daneshjou *, A. Nouri, R. Talebitooti Page 71
    Laminated composite shells are increasingly being used in various engineering applications, including aerospace, mechanical, marine, and automotive. In this paper, sound transmission through an infinite laminated composite cylindrical shell is studied in the context of the transmission of airborne sound into aircraft interior. The shell is immersed into an external fluid medium and contains internal fluid, while the airflow in external fluid medium is moving with a constant velocity. Modal impedance method, along with the first-order shear deformation theory (FSDT), is used to calculate the transmission loss (TL), considering three directions of the shell. The TL obtained in this study is compared with that of thin laminated composite obtained by others. The effects of structural properties and flight conditions on TL are studied for a range of values, especially, Mach number, aircraft flight altitude, shell thickness, and warp angle. Comparisons of the transmission loss are made among classical shell theory (CST) and FSDT for laminated composite and isotropic shells, which show close agreements.
    Keywords: Wave Transmission Loss, Laminated Composite Shell, First, order Shear Deformation, Plane
  • R. Tagavi, Zenouz*, M. Salari Page 85
    A physical model, based on modeling of the near wall velocity fluctuations, is used for prediction of transition in an attached boundary layer. The near wall velocity fluctuations are assumed to develop into turbulent spots when their amplitudes, exceed a threshold value. In this work, the relevant physical correlations are developed and incorporated in a conventional boundary layer computer code for prediction of transitional flows. Test cases include transitional flat plate boundary layer flows under zero and non-zero pressure gradients with various freestream turbulence intensities. The results show close agreements with available experimental data.
    Keywords: Boundary Layer Transition, Laminar Flow Fluctuations, Transition Modeling, Physical Model
  • H. Khaleghi *, M. Boromand, A. M. Tousi Page 97
    In this work, the transient process of surge has been investigated numerically in a gas turbine engine. A one-dimensional stage-by-stage mathematical model has been developed which can describe the system behavior during aerodynamic instabilities. It is demonstrated that, these instabilities can be stabilized by the use of active control strategies, such as air bleeding and air injection. Both steady and unsteady active control systems were considered. In the steady case, mass is removed at a fixed rate from the diffuser, or mass is injected at a fixed rate into the first stage of the compressor. In unsteady control, the rate of bleeding or injection is linked with the amplitude and the frequency of the upstream pressure disturbances. Results show that both steady and unsteady strategies eliminate surge disturbances and suppress the instabilities. Therefore, they extend the stable operating range of compressor. It is also shown that smaller amount of compressed air needs to be removed in the unsteady control case. Also, a variable area diffuser is shown to be able of suppressing surge instabilities. Active control of instabilities, caused by sinusoidal perturbations of inlet total pressure, was also investigated, which showed to destabilize the stable operating condition the design point.
    Keywords: Surge Avoidance, Gas Turbine, Active Control