فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال بیست و یکم شماره 1 (پاییز و زمستان 1388)

نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال بیست و یکم شماره 1 (پاییز و زمستان 1388)

  • 134 صفحه،
  • تاریخ انتشار: 1388/11/20
  • تعداد عناوین: 8
|
  • کریم مظاهری، عباس ابراهیمی صفحه 1
    پرنده های مکانیکی بال‎زن، نیروهای آیرودینامیکی برآ و پیشران لازم برای پرواز خود را بهکمک حرکت بالزدن بال‎هایی انعطاف پذیرتامین‎ می کنند. در این مقاله، برای تولید حرکت بال زدن از مکانیزمی چهارمیله ای به همراه بال هایی انعطاف پذیراستفاده شده است و سپس اندازه گیری نیروهای آیرودینامیکی و اینرسی ناشی از حرکت بالزدن بال‎های بال‎زن نمونه به کمک بالانس نیرویی داخلی انجام‎شده است. بالانس نیرویی استفاده‎شده دارای شش مؤلفه ی اندازه گیری است و ضرایب کالیبراسیون آن با اعمال بارهای مشخص و ثبت ولتاژ خروجی کرنشسنجها سپس استفاده از روش حداقل مربعات و برازش منحنی بین ولتاژ خروجی و نیروهای اعمالی به دستآمده است. نتایج مربوط‎ به کالیبراسیون و رفتار بالانس ارایه شدهاست. بال‎زن در حالت بدون باد نیز نیروهای آیرودینامیکی تولید می کند لذا در این مرحله از تحقیق برای کاهش پیچیدگی های ناشی از بهکارگیری تونل‎باد، اندازه گیری بدون باد رو به جلو و به ‎عبارت دیگر در حالت پرواز ایستا انجام شده است. اندازهگیری نیروهای برآ و پیشران برای فرکانسهای بالزدن مختلف انجام شده و در انتها با تحلیل نتایج، رفتار این نیروها در حرکت بال‎زدن بال‎ها شناسایی شده است.
    کلیدواژگان: بال‎زن، بالزدن، اندازهگیری نیروی ناپایا
  • مهدی معرفت، امیر کریم دوست یاسوری صفحه 15
    نورگیر ها یا چاه های روشنایی به طور وسیعی در ساختمان های چند طبقه برای: روشنایی، تهویه و همین طور اتصال با محیط بیرون، مورد استفاده قرار می گیرند. از آن جا که آسمان، معمولا در سمت الراس نسبت به افق روشن تر است، نورگیرهای سقفی نسبت به پنجره های عمودی نور بیشتری را به داخل راه می دهند. برای طراحی مناسب روشنایی و معماری ساختمان، بررسی پارامتریک مؤلفه های تاثیرگذار در میزان نوری که وارد طبقات می شود، لازم به نظر می رسد. در این تحقیق برای یک نورگیر متداول در یک ساختمان چهارطبقه، به بررسی پارامترهای تاثیرگذار در میزان نور رسیده به طبقات پرداخته می شود. تضعیف نور در طبقات، تاثیر ضریب انعکاس دیوار چاه روشنایی، تاثیر ضریب انعکاس کف نورگیر و دیواره اطاق، تاثیر ابعاد نورگیر و وضعیت قرارگیری کلاهک نورگیر در ضریب روشنایی، در سه حالت: نورگیر چهارطرفه، نورگیر سه طرفه و نورگیر در گوشه در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند. استفاده از نتایج ارائه شده در این مقاله می تواند در بهبود طراحی و معماری از لحاظ میزان نور رسیده به طبقات ساختمان بسیار مؤثر باشد.
    کلیدواژگان: نورگیر، چاه روشنایی، نور روز، شدت روشنایی
  • محمد علی اردکانی، آذر انوری، ابراهیم محب صفحه 33
    سیستم خنک کاری در عملکرد موتور یک خودرو، نقش اساسی را ایفا می کند. در این سیستم ، رادیاتور و فن از اجزا اصلی بوده و عملکرد این اجزا باید به دقت مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله عملکرد دو فن با مشخصه های مختلف در سیستم خنک کاری موتور یک خودرو مورد بررسی قرار گرفته و منحنی های مشخصه فن ها شامل: فشار استاتیکی و کل، بر حسب دبی جریان ارائه شده، سپس رادیاتور و فن در شرایط عملکرد خودرو قرار گرفته و توزیع دقیق جریان هوای ورودی با استفاده از جریان سنج سیم داغ، اندازه گیری شده و الگوی جریان در ورودی رادیاتور و تاثیر آن بر کارکرد فن، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمون ها نشان می دهد نقطه تقاطع منحنی مقاومت سیستم و منحنی فشار استاتیک فن ها، نشان دهنده ی مقدار واقعی دبی فن ها نبوده و مقدار واقعی دبی، کم تر از مقدار تخمین زده شده از روی منحنی های فوق می باشد. در ادامه: تغییرات و اصلاحاتی در دهانه ی ورودی یکی از فن ها و قاب آن اعمال شده و آزمون های مشابهی انجام یافته است. مقایسه ی نتایج، نشان می دهد تغییرات اعمال شده، اگرچه موجب بهبود یکنواختی در جریان ورودی رادیاتور شده، اما منجر به افزایش قابل ملاحظه ی دبی در سیستم خنک کاری نشده است. تست های جاده خودرو نیز بهبود عملکرد سیستم خنک کننده را به میزان قابل توجهی نشان نداده است.
    کلیدواژگان: سیستم خنک کاری موتور خودرو، عملکرد فن، جریان سنج سیم داغ، دبی سنجی
  • محسن لوح موسوی، محمد بخشی جویباری، کن ایچیرو موری، محمود فرزین، سید جمال حسینی پور صفحه 47
    در سال های اخیر، فرایند هیدروفرمینگ لوله برای کم کردن وزن و افزایش استحکام قطعات، مورد توجه صنایع خودروسازی قرار گرفته است. به این دلیل، دانش فنی برای تولید قطعات با کیفیت و دقت مطلوب، با این روش درحال گسترش است. یکی از روش های مؤثر برای بهبود فرایند هیدروفرمینگ لوله، روش استفاده از فشار داخلی نوسانی است. در عین حال، علت بهبود شکل پذیری در هیدروفرمینگ با فشار نوسانی، به خصوص در حالت قالب بسته، هنوز کاملا روشن نیست. دراین تحقیق، فرایند هیدروفرمینگ لوله با فشار نوسانی در قالب جعبه ای شکل، به کمک روش اجزای محدود و به صورت سه بعدی شبیه سازی شده و ساز و کار بهبود شکل دهی، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. هم چنین، جواب های به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی، مقایسه و نشان داده شده است که بهبود شکل دهی در اثر فشار نوسانی در مرحله ی قبل از تماس لوله و قالب، در ناحیه ی انبساط لوله اتفاق می افتد؛ از این رو، این نتیجه گیری به عمل آمده است که علت بهبود شکل دهی لوله به رفتار تغییر شکل آن در مرحله ی قبل از تماس مربوط می شود؛ به نحوی که شکل هندسی لوله در زمان تماس با قالب برای فشار نوسانی به صورت یک برآمدگی مسطح است، درحالی که برای فشارهای غیر نوسانی بالا و پایین، به ترتیب، برجستگی محدب و چروکیدگی اتفاق می افتد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، فشار نوسانی، شبیه سازی اجزای محدود، بهبود شکل پذیری لوله
  • فرزاد جعفر کاظمی، علیرضا آهنگری، بیژن رحیمی صفحه 59
    هدف از این مقاله، تحلیل فرایند انتقال حرارت و جرم در برج های خنک کننده ی باز از نوع جریان مخالف است. پس از مرور تحقیقات انجام شده ی قبلی و بازنویسی معادلات حاکم به ارائه ی روش پیشنهادی که مستقل از تغییرات فاکتور لوئیس در حل مساله ی برج می باشد، پرداخته شده است. هم چنین تاثیر تغییرات فاکتور لوئیس بر عملکرد برج با این روش، مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. روش پیشنهادی در دو حالت طراحی و ریتینگ، ارائه شده است که نسبت به تحقیقات قبلی، جامع تر است. در انتها نیز با استفاده از اطلاعات عملکردی یک برج خنک کننده ی صنعتی، به بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از این روش پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: برج خنک کننده، روش مرکل، روش ساترلند، روش پیشنهادی، طراحی، ریتینگ
  • محسن قاضی خانی، محمد صدیق شهاب احمدی صفحه 75
    تجزیه و تحلیل اگزرژی در یک سیستم، ابزار مناسبی است که با کمک آن می توان افت های ترمودینامیکی در یک فرآیند را با استفاده از قانون دوم ترمودینامیک، محاسبه نمود. در این تحقیق با تحلیل اگزرژی در انباره اگزوز موتور احتراق داخلی OM314، مقادیر بازگشت ناپذیری های ناشی از انتقال حرارت انباره به محیط، بازگشت ناپذیری داخل انباره اگزوز و بازگشت ناپذیری کلی در شرایط کارکرد مختلف موتور، اندازه گیری و محاسبه شده است. هم زمان، دسی بل صدای خروجی از اگزوز، اندازه گیری شده وتلاش شده است تا ارتباط بین شدت صدای خروجی از اگزوز موتور و مقادیر بازگشت ناپذیر ی ها مشخص شوند. نتایج، نشان می دهند که تقریبا با سه برابر شدن بازگشت ناپذیری های انباره اگزوز، دسی بل صدای اگزوز فقط ده درصد افزایش یافته است و بازگشت ناپذیری به علت انتقال حرارت، بیشترین سهم را در بازگشت ناپذیری کل انباره اگزوز دارد. به همین دلیل برای کاهش صدای اگزوز از دیدگاه قانون دوم، بهترین روش، سرد کردن انباره اگزوز پیشنهاد می باشد. اختلاف دمای انباره با محیط، عامل مهمی در میزان بازگشت ناپذیری در انباره اگزوز است؛ ولی نتایج تحقیق، ارتباط بیشتر افت فشار دو طرف انباره به صدای اگزوز را در مقایسه با اختلاف دما نشان داده است. این نتیجه، امکان تاثیر بازگشت ناپذیرها به میزان کمی در شدت صدای اگزوز را تایید می نماید. افزون بر این نتایج نشان می دهند دسی بل صدای اگزوز عمدتا تابع سرعت موتور است.
    کلیدواژگان: موتورهای احتراق داخلی، بازگشت ناپذیری دراگزوز، اگزرژی، موازنه ی اگزرژی
  • مجید ملک جعفریان، محمود پسندیده فرد صفحه 89
    در مقاله ی حاضر، سه پارامتر تسخیر ورتیسیته ی متغیر با موفقیت برای روش تسخیر ورتیسیته ی تراکم پذیر توسعه یافته است. این پارامترها، دارای بعد سرعت بوده و بر مبنای سه طرح اتلاف مصنوعی، تعریف می شوند. پارامترهای تسخیر منتج شده، توابعی از ماتریس های ژاکوبین شار و یا شعاع ضمنی آن ها می باشد. بنابراین به طور ضمنی اثرات اندازه گره ها و خصوصیات محلی جریان را شامل هستند. قابلیت و کارایی پارامترهای تسخیر جدید برای جریان مافوق صوت سه بعدی، حول یک جسم سیلندری شکل با نوک ضخیم در زوایای حمله بالا که همراه با جدایش وسیع جریان در حضور گرادیان فشار معکوس می باشد، مورد بررسی قرار می گیرد. هم چنین اثر طرح های اتلافی مختلف بر حل، مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که تسخیر ورتیسیته ی تراکم پذیر با پارامترهای تسخیر متغیر، تمایل به تسخیر لایه های گردابه ای دارد. هم چنین تسخیر ورتیسیته از پخش شدن گردابه های ثانویه در ناحیه ی پشت به باد، در شبکه ی خشن جلوگیری می نماید. با کمی ریز شدن شبکه، بهبود نتایج (به خصوص نتایج به دست آمده از پارامتر تسخیر CUSP) دیده می شود. زمانی که پارامترهای تسخیر متغیر مورد استفاده قرار می گیرد، ثابت تنظیم مساوی یا بزرگ تر از مقدار مشابه در تسخیر ورتیسیته با پارامتر تسخیر ثابت (هو و هم کاران[8]) می باشد. این به معنی آن است که ثابت تنظیم در پارامتر تسخیر متغیر، از نظر مقداری به واحد نزدیک تر است (به خصوص برای پارامتر تسخیر CUSP).
    کلیدواژگان: تسخیر ورتیسیته، تراکم پذیر، طرح اتلاف مصنوعی، پارامتر تسخیر
  • مهران کدخدایان_ریحانه ی اکبری صفحه 115
    در فرآیند های شکل دهی ورق های فلزی، پیش بینی دقیق میزان بازگشت فنری برای طراحی ابزار شکل دهی، بسیار ضروری می باشد. در بسیاری از عملیات شکل دهی که قطعه تحت بارگذاری های مختلفی است، شکل پیچیده ای از بازگشت فنری اتفاق می افتد. علت این پدیده، حذف بخش الاستیک کرنش های داخلی در طول عملیات بار برداری می باشد. در فرآیند شکل دهی U شکل صفحات، قطعه در ابتدا تحت کشش وخمش و سپس رها سازی از آن ها قرار می گیرد؛ از این رو، شکل نسبتا پیچیده ای از بازگشت فنری و انحنای دیواره ی جانبی در آن رخ می دهد. در این مقاله، خمش U شکل یک ورقه فولادی با استحکام بالا و دارای خاصیت غیر ایزوتروپی نرمال با نرم افزارELFEN شبیه سازی گردیده است و تاثیر عواملی مانند ضریب اصطکاک و نیروی نگهدارنده بر میزان بازگشت فنری و انحنای دیواره ی جانبی، مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تاثیرات ضریب اصطکاک و نیروی نگهدارنده ی قطعه کار در این فرآیند، قابل توجه می باشد؛ به طوری که با افزایش آن ها در ابتدا مقادیر برگشت فنری و انحنای دیواره ی جانبی افزایش می یابد، ولی پس از رسیدن به حداکثر خود، مجددا کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: بازگشت فنری، غیر ایزوتروپ، شبیه سازی، ضریب اصطکاک، نیروی نگهدارنده
|
  • K. Mazaheri, A. Ebrahimi Page 1
    Abstract Ornithopters، or mechanical birds، produce lift and thrust through flapping motion of their wings. Many factors affect this physical phenomenon، and here we investigate effect of flapping frequency on aerodynamic and inertial forces. A six component measurement balance is used here، which is calibrated using a standard loading procedure، which uses a least squares curve fitting. A stand is designed to hold the flapping wing system during the test. A data acquisition system is set up to record important data with acceptable sampling frequency. Aerodynamic performance of the vehicle for hovering (i. e. no wind) situation is investigated. Produced lift and thrust are measured for different flapping frequency، and shows the aerodynamic forces are affected by elastic deformation and inertial flapping forces. This information are being used for validation of unsteady flow simulations needed for engineering design of ornithopters، and will be used for design optimization، as well.
  • M. Maerefat, A. Karimdoost-Yasuri Page 15
    Light wells are extensively used in high-rise buildings as an integrated part of the building for daylighting. Since the solar illuminance is usually higher on horizontal surfaces than the vertical ones، roof skylights transmit more daylight than vertical windows. For proper design of daylighting، a parametric study on the effective parameters in daylighting is required. In this study، the effects of these parameters are investigated for a four-story building. Attenuation of the daylight in the floors، effects of reflectivity of the surfaces of the light well، as well as effects of the reflectivities of light well floor and room walls، effects of the dimensions of the skylight، and the slope of skylight to horizon have been studied،. The daylight factor for the three situations of the lightwell: four-sided، three-sided، and in the corner of the building have been obtained. The radiosity method or point by point algorithm has been used for daylighting calculations. Results of the present study can be used in improving the daylighting of the buildings.
  • M. A. Ardekani, A. Anvari, E. Moheb Page 33
    Engine cooling system plays a major role in performance of vehicle engine، in which the radiator and the fan are the main components. In this article، the performance of two fans with different characteristics has been appraised within an engine cooling system. For this purpose، performance characteristics curves of both fans، including، static pressure and total pressure against flow rate have been generated. Then a test rig، similar to that of an engine''s cooling system، was set up for the fan and the radiator. Subsequently the air flow rate and Radiator''s inlet flow distribution have been measured precisely under working conditions using hot wire anemometer. also، the inlet airflow pattern was analyzed. Results reveal that intersection point of the system resistance curve and static pressure curve of the fans، do not represent the actual and true values of flow rate of the fans. However the actual flow rate is less than those anticipated. Then، some modifications were made to the entrance of one of the fans and it''s shroud، and similar tests have been performed. Although the test results after modification showed more uniformity in the flow towards the radiator، the increase of flow rate was minimal in the cooling system. Also، road tests of the vehicle did not represent much improvement on the performance of the cooling system.
  • M. Loh-Mousavi, M. Bakhshi-Jooybari, K. Mori, M. Farzin, S.J. Hosseinipour Page 47
    In recent years، the hydroforming has attracted the attention of the automotive industry due to reduction in weight and increase in strength of automotive parts. Thus، the knowledge of the process to produce parts with desired quality and accuracy has been growing. One of the effective methods in improving the formability in the hydroforming is known as pulsating hydroforming. However، the reason of improvement of the formability in pulsating hydroforming is still unclear for the closed-die hydroforming of tubes. In this study، the pulsating hydroforming of tube with box die was simulated by the finite element method to examine the effect of pulsating pressure on improvement of formability. In addition، the calculated results are compared with experimental results and it is shown that the improvement of the formability occurs before contact of the tube and die in expansion zone of the tube. Thus، it can be obtained from the results، that the main reason of improvement of the formability is due to the deformation behavior before start of contact of the tube and die. Flat bulging appears for the pulsating pressure in the former stage، whereas round bulging and wrinkling occur for the high and low non-pulsating pressures، respectively.
  • F. Jafar Kazemi, A.R. Ahangari, B. Rahimi Page 59
    The aim of this article is analyzing heat and mass transfer in counter current open cooling towers. After reviewing preceding researches and rewriting the governing equations، a method is proposed which is independent of Lewis number variations in solving the problem، has been introduced. Also، the effect of Lewis number variations has been compared with this method. This method has been presented in Design and Rating situations which is more comprehensive than the preceding researches. Finally، the results of present method have been analyzed and investigated using the performance data of an industrial cooling tower.
  • M. Ghazikhani Shahab-Ahmadi Page 75
    Exergy analysis is a method that can calculate thermodynamic losses by means of second law of thermodynamic. In this study، exergy analysis has been performed for the silencer of OM314 diesel engine. Irreversibility due to heat transfer from silencer to environment، silencer''s internal irreversibility and total irreversibility for different conditions of engine operation have been measured and calculated. For finding out the relation between irreversibility and exit sound intensity، simultaneously، exit sound intensity from the silencer has been measured. Results illustrate that by tripling of silencer irreversibility، exit sound intensity increases only 10 percent. Also the results shows that the irreversibility due to heat transfers have the most contribution in total irreversibility of silencer. So from the view point of second law of thermodynamics، it seems that cooling the silencer can be an effective method for sound reduction. Also results illustrate that، sound intensity of silencer is basically dependent to engine speed.
  • M. Malek-Jafarian, M. Pasandideh-Fard Page 89
    In this paper،variable confinement parameters were successfully developed for compressible vorticity confinement. Three variable confinement parameters that have velocity dimension were defined based on three artificial dissipation schemes. The resulting confinement parameters are functions of spectral radii of the Jacobian matrices and the Jacobian matrices themselves. Therefore، the confinement parameters implicitly contain the grid size and the other local fluid properties. The ability of the new confinement parameters for 3-D supersonic flows over a blunt-nose-cylinder at high angles of attack with massive separation in the presence of an adverse pressure gradient condition was considered. Effect of various dissipation schemes on the solution was studied. Results showed that the new confinement parameters allow the capture of vortical layers. Vorticity confinement prevents the diffusion of the secondary vortex at leeside plane on coarse grid. As the grid size increases، improvement of the results (especially، confinement results of CUSP confinement parameter) is seen. When variable confinement parameters are used، the tuning constant is equal to or larger than the equivalent value of the constant confinement [Hu et al.] [8]. This means that this value is closer to the unity than constant confinement، especially for CUSP confinement parameter.
  • M. Kadkhodayan, R. Akbary Page 115
    Accurate prediction of springback is essential for the design of tools used in sheet metal forming. One of the major causes for the production of inconsistent part is springback، the elastic recovery in the material after the tooling is removed. In this paper، the numerical simulation of springback and side wall curl in U-bending has been performed. This operation presents a complex form of springback and side wall curl occurring in sheet metal forming since the sheet undergoes stretching، bending and unbending deformations. The effects of some parameters such as coefficient of friction and blank-holder force on the springback and side wall curl are studied. The results show that the role of friction and blank-holder force in the U-bending process is considerable. For instance، springback and side-wall curl initially increase with raising the coefficient of friction and blank-holder force but they decrease again when they go beyond certain values.