فهرست مطالب

International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology
Volume:1 Issue: 3, 2008

  • تاریخ انتشار: 1387/04/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • عباس وفایی صفت، محمد تفضلی هرندی صفحه 1
    مخزن گاز طبیعی فشرده CNG از جنس کامپوزیت کربن - اپوکسی با آستر غیرفلزی حدودا 60% از مخزن آلومینیومی با ابعاد و هندسه و شرایط کاری مشابه، سبک تر است. یکی از پارامترهای مهم در طراحی این مخزنها، مقاومت آنها در برابر ضربه و جلوگیری از انفجار است. در این مقاله، اثر ضربه با سرعت پائین بر مخزن کامپوزیتی گاز طبیعی فشرده بوسیله روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار مخزن تحت ضربه با سرعت و زوایای مختلف و تغییر زوایای پیچش براساس معیار شکست چانگ-چانگ ارائه گردیده و در نهایت، اثر وجود فشار گاز در داخل مخزن قبل و بعد از ضربه در شکست مخزن مورد تحلیل واقع شده است.
    کلیدواژگان: مخزن کامپوزیتی، ضربه، معیار شکست چانگ، چانگ، مخزن فشار
  • محمدحسین کارگر نوین، کسری کرباسچی، حسن حسن زاده صفحه 9
    امروزه سازه های با ساختار صفحه ای نظیر ورق ها، اهمیت ویژه ای در فناوری های نوین به خود اختصاص داده اند. در این میان بررسی رفتار ارتعاشی ورق ها از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که در تحلیل های دینامیکی و ارتعاشی، اگر فرکانس های طبیعی سازه در نظر گرفته نشوند، امکان وقوع پدیده تشدید وجود دارد که این امر صدمات جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت. در این مقاله به منظور بررسی رفتار ارتعاشی ورق ها، از روش تفاضل محدود با مرتبه های خطای و استفاده شده است. برای این منظور ابتدا روش حل تحلیلی کلاسیک مورد بررسی قرار گرفته، سپس روابط متناظر برای تحلیل عددی با مرتبه های خطای یاد شده استخراج شده است. در نهایت نتایج بدست آمده برای فرکانس های طبیعی در هر دو حالت به صورت بدون بعد مورد مقایسه قرار گرفته اند.
    از آنجا که استفاده از روش تفاضل محدود با مرتبه خطای برای نخستین بار در این مقاله انجام شده، از نتایج موجود در مراجع مختلف و نیز شبیه سازی صورت گرفته توسط نرم افزار ANSYS جهت تایید صحت و اعتبار نتایج بدست آمده، استفاده شده است.
    کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، تشدید، مرتبه خطا، ورق ایزوتروپیک، تفاضل محدود، مولکول محاسباتی، گره
  • حسین اسماعیلی ملک آبادی، احمد افسری، پیام سراییان صفحه 19
    در پژوهش صورت گرفته با طراحی و ساخت ابزار تراشکاری خود چرخان به بررسی و بهینه سازی پارامترهای ماشین کاری و تاثیر آن بر روی صافی سطح آلومینیوم Al99 که یکی از آلیاژهای پر مصرف در صنعت هوا فضا می باشد پرداخته شده است. بنابراین آزمایش های مورد نیاز با استفاده از روش تاگوچی طراحی گردید تا بتوان بیشترین و مهمترین اثرات تقابل را با کمترین تعداد آزمایش به دست آورد. در ادامه با استفاده از روش نسبت S/N به تحلیل و بهینه سازی این پارامترها پرداخته شد. در نهایت پارامترهای بهینه ماشینکاری برای رسیدن به بهترین صافی سطح ارائه شده است.
    کلیدواژگان: ابزار خود چرخان تراشکاری، صافی سطح، تاگوچی، نسبت S، N
  • حمید زارع پور فیروزآبادی، حسام شاه علی، اسماعیل سلطانی صفحه 27
    در این مقاله به مطالعه و بررسی تاثیر پارامترهایی همچون سرعت برشی، نرخ پیشروی و نوع ابزار بر توان مصرفی (Pm) در ماشینکاری آلیاژ EN-AC 48000 به روش های تحلیل های آماری پرداخته شده است. برای انجام آزمایشات از آرایه استاندارد L27 تاگوچی به عنوان آرایه اقتصادی برای مطالعه فاکتورها و تعاملات بین فاکتورها استفاده شده است. تعداد آزمایشات با انجام دو تکرار جمعا 54 آزمایش برای خروجی مورد نظر می باشد. آلیاژ EN-AC 48000 یکی از آلیاژهای مهم در صنعت به شمار می آید. ماشینکاری این آلیاژ به علت ایجاد لبه انباشته و فرسایش ابزار بسیارحا اهمیت است. توان مصرفی از عوامل موثر بر عمر ابزار، دقت ابعادی و راندمان تراش می باشند. درمقاله حاضر از سه نوع ابزار مخصوص تراشکاری آلیاژهای آلومینیوم شامل کارباید روکش دار (CD1810)CVD، کارباید بدون پوشش (H10)و الماس پلی کریستال(CD10)PCD استفاده شده است. بررسی تاثیر فاکتورها و تعاملات بین آنها توسط آنالیز ANOVA انجام شده و پارامترهای موثر و اهمیت آنها مورد بررسی قرار گرفته شده است. مقادیر بهینه فاکتورها نیز به وسیله آنالیز S/N در مورد خروجی های آزمایش بیان شده اند و همچنین مدل های رگرسیون برای پیش بینی توان مصرفی و تست های صحت به منظور درستی مدل ها، ارا شده است.
    کلیدواژگان: ماشینکاری آلیاژEN، AC 48000، توان مصرفی، تحلیل های آماری
  • اسماعیل اسفندیاری، مهران مرادی غریبوند، بوذرجمهر قاسمی صفحه 35
    در گذشته تلاش های بسیاری برای بهبود توربین های گازی صورت گرفته است که هدف از آنها افزایش نیروی پیشرانه و همچنین خنک ماندن دیواره موتور بوده است. در این راستا استفاده از موتورهای سیکلونی و موتور ورتکسی پیشنهاد شده است. جریان چرخشی دو جهته Bidirectional Swirl، در موتور ورتکسی ایجاد می شود و با توجه به افزایش راندمان موتور و خنک ماندن دیواره آن، در سالهای اخیر نظر محققین را به خود جلب کرده است. در موتور ورتکسی با توجه به هندسه خاص دو جریان ورتکس (Vortex) ایجاد می شود که در ورتکس داخلی احتراق صورت گرفته و ورتکس خارجی از انتقال حرارت به دیواره محافظت می کند. موتور ورتکسی با سوخت و اکسید کننده گازی در دانشگاه Virginia Institute of Technology در ابعاد آزمایشگاهی ساخته و تحت بررسی است. استفاده عملی موتور ورتکسی با سوخت مایع و گازی نیز حائز اهمیت می باشد. بررسی و تحلیل میدان جریان در چنین محفظه ای در پنج سال گذشته در مراکز تحقیقاتی مختلف صورت یافته است که نتیجه قابل ذکر آن، حل تحلیلی و عددی میدان جریان با شرایط بسیار ساده کننده بوده است. انتخاب مواد مناسب، تعیین ابعاد موتور، طراحی صفحه انژکتور و سایر پارامترهای ساخت موتور نیازمند مدل سازی میدان جریان در محفظه احتراق می باشد که خود مستلزم حل معادلات حاکم است. برای بررسی میدان جریان در محیط ورتکسی نیاز به حل معادلات بقاء جرم، مومنتوم و انرژی می باشد. در صورت آشفته بودن جریان، معادلات بسیار پیچیده شده و برای حل استفاده از فرضیات بسیاری برای ساده سازی مسئله ضروری است. لازم به ذکر است که با فرض جریان غیرقابل تراکم، معادله انرژی از سایر معادلات جدا خواهد شد. هدف از این پروژه بررسی حل تحلیلی انجام یافته و بهبود آن برای همخوانی با سایر نتایج عددی و تجربی با شرایط مشابه، بررسی عددی معادلات حاکم با حداقل فرضیات و مقایسه نتایج عددی و تحلیلی با یکدیگر می باشد. با توجه به غیر خطی بودن معادلات و همچنین آشفته بودن جریان امکان حل تحلیلی آن، با جزییات زیاد، وجود ندارد. لذا با استفاده از نتایج حل عددی و در نظر گرفتن مدلهای متداول، جریان مدل شده و نتایج ارائه خواهند شد. لازم به ذکر است که در صورت استفاده از سوخت مایع، مدل سازی احتراق اسپری در محیطی با جریان دو فازی (گاز – مایع) نیز مورد نیاز است که در این مورد نیز توضیحاتی داده خواهد شد. با استفاده از تحلیل میدان جریان، نتایج بررسی پیشرانشی و آیرودینامیکی موتور در دسترس قرار می گیرد که برای تعیین پارامترهای طراحی و ساخت بستر آزمون موتور ورتکسی ضروری می باشند. در ادامه، با تعیین نیازهای اساسی برای نصب دستگاه مناسب برای آزمایش موتور ورتکسی، به بررسی ساخت بستر آزمون موتور ورتکسی و تجهیزات جانبی آن خواهیم پرداخت. نتایج بدست آمده در این پروژه شامل بررسی میدان جریان، طراحی و ساخت بستر آزمون، گام اولیه در راستای ساخت موتور ورتکسی با سوخت گازی و مایع و در ابعاد صنعتی محسوب می شود که با توجه به نوآوری و راندمان بالای این موتور از اهمیت خاصی برخوردار خواهد بود.
    کلیدواژگان: موتور ورتکسی، جریان چرخشی دو جهته، اسپری، دیدگاه اویلری، قطرات در حال تبخیر، پارامترهای طراحی
  • محمد مقیمیان، بهنام رحمانیان، محمدرضا صفایی، مرجان گودرزی صفحه 43

    در آینده بسیار نزدیک، جمع کننده های مشبک خورشیدی بدون شیشه به طور گسترده ای در سراسر دنیا، برای پیش گرم نمودن هوا مورد استفاده قرار خواهند گرفت. پیش گرم کردن هوای ساختمانها، فضاهای بزرگ و گرم نمودن هوا به منظور خشک کردن محصولات کشاورزی، چند نمونه از کاربردهای این جمع کننده ها می باشند. هوای محیط به طور مستقیم از طریق یک مکنده، به داخل منافذ تعبیه شده بر روی صفحه جاذب (صفحه بدون شیشه ای که با رنگ تیره پوشیده شده است) که در مقابل آفتاب قرار دارد، کشیده شده و این امر باعث گرم شدن هوای مکیده شده خواهد شد. عملکرد این صفحات وابسته به پارامترهای متعددی از قبیل هندسه و نوع منافذ، سرعت مکش و همچنین جهت باد خواهد بود. در این پژوهش، با به کارگیری روش حجم محدود، نقشی که باد در عملکرد حرارتی این صفحات بازی می کند، بررسی شده است. در این مطالعه، صفحات با منافذ دایره ای شکل و در دو چیدمان مربعی و مثلثی در نظر گرفته شده اند و سعی شده که دامنه در نظر گرفته شده، برای پارامترهای مستقل مسئله، نظیر ضریب تخلخل، سرعت مکش، ضخامت صفحه، ضریب گذر حرارتی و سرعت باد دامنه عملی این پارامترها را نیز، در برگیرد. نتایج نشان می دهد عملکرد حرارتی صفحات مشبک وابسته به شش پارامتر بدون بعد بوده که مهم ترین آنها پارامتر رینولدز درون سوراخ بوده و کم اهمیت ترین این پارامترها، ناسلت تشعشعی می باشد. نیز بررسی تغییرات فشار در پشت این صفحات این نتیجه را حاصل نمود که موثرترین پارامتر بر روی این تغییرات، پارامتر ضریب تخلخل بوده و با تغییر این پارامتر، تغییرات شدید افت فشار رخ خواهد داد. همچنین، در شرایط مشابه کاری، کارائی جمع کننده هائی با چیدمان مثلثی بیشتر از کارائی جمع کننده هایی با چیدمان مربعی است.

    کلیدواژگان: جمع کننده خورشیدی مشبک بدون شیشه، روش حجم محدود، صفحه سوراخدار مثلثی شکل، عدد ناسلت تشعشعی
  • سید امیر عباس علومی، مهران عامری صفحه 55
    تجزیه و تحلیل های عددی نشان داده است که شبیه سازی های موفقیت آمیز جریان و دقت حل، قویا به تعداد گره های به کار رفته در شبکه محاسباتی بستگی دارد. یک شبکه خوب بایستی قابلیت تطبیق با خصوصیات مهم جریان را داشته باشد. ایجاد چنین شبکه ای برای جریان های پیچیده اگر غیر ممکن نباشد، تا حدودی مشکل است. زیرا تعداد کل گره هایی که می توانند در شبیه سازی عددی مورد استفاده قرار گیرند، اغلب محدود می باشد. همچنین موقعیت نواحی با گرادیان بالا در ابتدا معلوم نیست. بنابراین استفاده از شبکه های هوشمند در روش های حل عددی بسیار مطلوب می باشد. از میان روش های شبکه هوشمند، روش های شبکه هوشمند توزیع مجدد و جا داده شده بیشترمورد توجه محققین قرار گرفته است. ترکیب این روش ها به طور طبیعی پیچیده تر از هر کدام از این دو روش به تنهایی می باشد. به منظور بررسی دقت و بازده حل، چنین ترکیبی برای حل معادلات اویلر دو بعدی در دو مساله مدل به کار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که ترکیب روش های شبکه هوشمند توزیع مجدد و جا داده شده با حفظ دقت بالا موجب صرفه جویی بیشتر در تعداد گره های لازم و در نتیجه حافظه و زمان محاسبه نسبت به هر کدام از این دو روش به تنهایی شده و بنابراین ترکیب این دو روش را مجاز می نماید.
    کلیدواژگان: توزیع مجدد، جاداده شده، شبکه هوشمند، معادلات اویلر
  • مهرانعلی عزیزی ارومیه، حسام صالحی پور، سیما فراضی صفحه 65
    در این مقاله، یک هواپیمای بدون سرنشین (UAV) به کمک روشی جدید طراحی گردیده است. طراحی این هواپیمای بدون سرنشین بر سقف حمل بار چهار کیلوگرم در ارتفاع حداکثر 2500 متری و با سرعت کروز حداکثر 120 کیلومتر بر ساعت در سطح دریا و تداوم پروازی حداکثر 60 دقیقه انجام پذیرفته است. بر این اساس پیکربندی طرح این هواپیمای UAV که بیشتر با اهداف گشتی، شناسایی و اطلاعاتی می باشد، انجام گرفته و در پایان پارامترهای طراحی به همراه سه نمای هواپیما ارائه شده است.
    کلیدواژگان: طراحی هواپیما، هواپیمای بدون سرنشین، روش طراحی، هواپیمای گشتی، شناسایی، راسکام
|
  • Abbas Vafaei Sefat, Mohammad Tafazoli Harandi Page 1
    Composite pressure vessel CNG made of epoxy – carbon material with nonmetal liner is 60% lighter than aluminum vessel under the same conditions. One of the important parameters in the pressure vessels design is their resistance against impact and prevention of explosion. In this paper, the effects of low velocity impact on composite pressure vessel are investigated using FE analysis. The vessel reactions under velocity impact with different velocity, impact angle, and ply angle are studied based on Chang-Chang composite failure criterion. Finally, the effect of gas pressure inside the vessel before and after impact are analyzed
  • Mohammad Hosein Kargarnovin, Hasan Hasanzadeh, Kasra Karbaschi Page 9
    Now a days, structures with planar geometry such as Sheet metals, have attracted special consideration among advanced techno logia, and hence investing vibration behavior of sheet metal is of prim important. In particular regarding dynamical investigations, if the natural frequencies get ignored, the resonance phenomena can exert noun computing damages to the structure and systems. In this research for investigating the plate's vibration behavior, finite difference method with error orders of and is implemented. At first, the classical and analytical solutions are reviewed and then relevant equations, needed for numerical analysis, are extracted for those mentioned error orders. Finally the obtained natural frequencies for both modes are compared non-dimensionally. In this research, finite difference method using error order, is being applied for the first time, however the results of various references and simulation with ANSYS software are used to verify the outcome and accuracy of the proposed method
  • Hosein Esmaili Malekabadi, Payam Saraeian, Ahmad Afsari Page 19
    At this study, after designing and manufacturing a rotary tool, its machining parameters and their effects on surface roughness of aluminum alloy of Al99 which is one of the most consumable alloys in aerospace industry, is studied and optimized. First, the rotary tool is designed and manufactred. Then according to Taguchi method, the experiments have been designed to record surface roughness, machining temperature and exerted forces on the tool. In order to evaluate optimum condition of the experiment results, MINITAB and Genetic Programming (GP) have been implemented to obtain the best regression; then for obtaining the optimum condition of machining, the results of running Genetic Programming has been used. In the end optimum machining parameters to achieve the best surface quality is presented
  • Hamid Zarepour, Esmaeil Soltani, Ahmad Afsari Page 27
    In this research using statistical analysis the effect of machining parameters such as cutting velocity, feed rate, and tool type on machining power (Pm) in machining process of EN-AC 48000 aluminum alloy has been studied. A Taguchi L27 standard array has been utilized as the most economical array to evaluate the factors and their interaction. EN-AC 48000 alloy is frequently used in automotive and aerospace industry. Machining of this alloy is of vital importance because of generating the built-up edge and tool wear. Machining power is an essential factor affecting tool life, dimensional accuracy, and machining efficiency. Three types of cutting tools specialized for machining the aluminum alloys have been used for machining experiments. The effect of factors and their interactions have been studied; moreover, the optimum levels of factors have been offered. Finally, regression models to predict the machining power and related confirmation tests have been represented to evaluate the adequacy of equations
  • Esmaeil Esfandiari, Bozarjomehr Ghasemi, Mehran Moradi Gharibvand Page 35
    For a long time, many efforts have been taken on improving gas turbine performance to increase the propulsive force and keep the chamber walls cool. In this regard, implementation of cyclonic and vortex engines have been proposed. According to increasing in the engine efficiency and keeping the chamber walls cool, the bidirectional vortex flow which is exited in the vortex engine, makes researchers more interested in it. In the vortex engine, due to its specific geometry, two vortex layers are established. The combustion occurs in the inner vortex layer, while the outer layer protects the walls from excessive heat transfer. The vortex engine with gas fuel and oxidizer has been manufactured in laboratory scale at Virginia Institute of Technology and it is under investigation. Practical usage of the vortex engine, with both liquid and solid fuels, has its own significance. Investigation and analysis of the flow field in such a chamber have been conducted in different research centers during last five years. The significant results of these studies are the analytical and numerical solution of the flow field by applying many simplifying assumptions. Selecting proper materials, determining the engine dimensions, designing injector plate, and some other parameters in engine manufacturing process require the flow field to be modeled in the combustion chamber which needs the governing equations to be solved. For investigating of the flow field in the vortex engine, the mass conservation, momentum conservation, and energy equations have to be solved. If the flow is turbulent, the equations become more complicated and many assumptions are needed to simplify the problem. Note that, by assuming the flow to be incompressible, the energy equation becomes segregated from the other equations. At the first stage, the goal of this project is to investigate the previous analytical solution and modify it to become compatible with other numerical and experimental results, provide numerical solution of the governing equations with the least possible assumptions, and compare the obtained numerical and analytical results with each other. Since the governing equations are non-linear and the flow is turbulent, it is impossible to solve the problem analytically in details. The flow will be simulated with respect to the result of numerical solution and applying the conventional methods and the results will be presented. It is to be noted that, if the fuel is liquid, modeling the spray combustion in a two-phase (gas-liquid) flow field is required, which will be described in this project as well. According to the flow field analysis, the propulsive and aero-dynamical results of the engine will be available, which are required to determine the designation parameters and manufacturing of the vortex engine test rig. Afterwards, by establishing the fundamental requirements for installing the appropriate test rig for the vortex engine, manufacturing of this test rig with its accessories will be described in details. The obtained results of this project, including the flow field investigation, test rig designation and implementation, are the first steps to achieve mass production of the vortex engine with both liquid and gas fuels which, according to its innovation and efficiency, has its own significance
  • Behnam Rahmanian, Marjan Godarzi, Mohammad Reza Safaiy Page 43

    Unglazed transpired solar collectors are widely used for heating outside air directly, these days. Pre-heating ventilation air for large spaces and heating air for crop drying, are some of the applications of these kinds of collectors. The outside air is drawn straight from ambient, uniformly through the whole surface of a perforated absorber (transpired, dark-colored plate) exposed to the sun. That helps the air to be heated. Performance of these collectors is dependent on various parameters, such as geometry and type of perforations, suction velocity and the wind. In this study the role that wind (with constant direction and parallel to the plate) plays in performance of an unglazed transpired collector, is investigated by employing a commercial computational fluid dynamics code. In this study, plates are perforated with circular holes on either a square or triangular layout, covering the practical range of independent parameters such as, suction velocity, porosity, plate thickness, plate conductivity and wind velocity. Effectiveness, efficiency and pressure drop of these collectors are determined and the variations of these parameters with respect to variations of independent parameters are analyzed. It is shown that the performance of collectors on triangular layout, in similar conditions, is better than the same collector, on square layout

  • Seyed Amir Abbas Oloomi, Mehran Ameri Page 55
    Numerical analyses have shown that successful flow simulations and the accuracy of solution noticeably depend on the number of nodes used in computational meshing. A suitable meshing should have the capability of adapting with main flow parameters. Because the number of total nodes that can be used in numerical simulation is limited, making such grid for complex flows is almost difficult, if it is not impossible. Also, the regions of large solution gradients are not defined at the beginning. So using adaptive meshing in numerical solving methods is desired. Among adaptive meshing methods, adaptive-grid redistribution and embedding methods have been considered more by researchers. Combination of these two methods is more complex than each one alone. For the purpose of analyzing the accuracy and the efficiency of solution, the combination is used for solving two dimensional Euler equations in two model problems. The results show that using combination of adaptive-grid redistribution and embedding methods requires less nodes and therefore less memory and computation time. Therefore combination of this adaptive meshing is suitable
  • Mehran Ali Azizi, Sima Farazi, Hesam Salehipour Page 65
    In This Article, an unmanned airplane vehicle (UAV) has been design using a new method(Roskam method). This design is based on the maximum payload of 4kg, maximum altitude of 2500m, cruise speed of 120 km/h at sea level and loiter of 60 min. Based on this, desing configuration of the UAV with the aim of patrolling, recognition, and data aquzation, has been done, and design parameters including three - view of airplane is presented