فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و یکم شماره 2 (پیاپی 62، پاییز و زمستان 1390)

  • تاریخ انتشار: 1390/08/25
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمدرضا انصاری، عبدالحسین دارمی زاده صفحه 1
    در این مقاله تاثیرات فشار و شیب خط انتقال جریان دوفازی، بر شروع و توسعه ناپایداری هیدرودینامیکی اسلاگ مطالعه می شود. در حالت عملی فشار و شیب های خط انتقال تاثیر زیادی بر شروع و توسعه اسلاگ و در نتیجه نرخ جریان عبوری از خطوط لوله انتقال دارد که شناخت بهتر تاثیرات این دو عامل می تواند به طراحان در انتخاب اندازه مناسب خط لوله کمک نماید. مبنای کار حاضر بر اساس روش جدید حل عددی معادلات مدل دو سیالی بوسیله یک نوع از روش های عددی تسخیر ضربه مرتبه بالا می باشد. نتایج مربوط به مدلسازی جریان اسلاگ در کانال، با دو سری نتایج تجربی آزمایشگاهی مقایسه گردید و مطالعه همگرایی شبکه هم صورت پذیرفت. نتایج حاصله از مدلسازی اسلاگ، بیانگر دقت بالا و کفایت و قابلیت مدل در پیش بینی، تسخیر و ردگیری اسلاگ در جریان دوفازی است. مشاهده شد اگر فشار کانال پایین باشد، رشد موج سریعتر و بیشتر از حالت فشار بالا است. به عبارت دیگر، فشار بالاتر اثرات میرایی یا پایدار کننده بر ناپایداری کلوین – هلمهلتز دارد. پارامترهای دیگر از قبیل موقعیت شروع اسلاگ و تاثیرات شیب بررسی شد.
    کلیدواژگان: مدل هیپربولیکی، ناپایداری هیدورلیکی، جریان اسلاگ، روش عددی AUSM، جریان دو فازی
  • محمد مهدی سمندری، علی حاجی صادقیان، مهران محبوب خواه صفحه 13
    فلوفرمینگ یا اسپینینگ لوله فرآیندی با توانایی ذاتی بالا در تولید انعطاف-پذیر قطعات لوله ای دقیق، جدار نازک، با صافی سطح بالا و خواص مکانیکی بهبود یافته است. در این مقاله روش بهبود کیفیت لوله های فلوفرم شده ی آلیاژ آلومینیوم AA7075، به طور تجربی بررسی شده است. با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی و آنالیز واریانس، تاثیر مهمترین پارامترهای فرآیند از قبیل نرخ تغذیه، درصد کاهش ضخامت، تعداد گذر(پاس)، ضخامت اولیه، سرعت اسپیندل و زاویه ی ورود ابزار، روی پارامترهای اصلی تعیین کننده ی کیفیت لوله ها از قبیل دقت هندسی و ابعادی، سختی، صافی سطح و ایجاد عیوب، بررسی شده است. نتایج تحقیقات نشان می دهند که نرخ پیشروی، درصد کاهش ضخامت و تعداد گذر(پاس) بیشترین تاثیر را روی کیفیت قطعه می گذارند. با کاهش نرخ پیشروی و افزایش تعداد گذرها(پاس ها)، گردی، صافی سطح، سختی و درصد کاهش ضخامت موثر افزایش می یابند و کیفیت قطعه بهتر خواهد شد
    کلیدواژگان: فلوفرمینگ، آلیاژآلومینیوم AA7075، آنالیز واریانس، متوسط نتایج، فلسی شدن
  • ابراهیم عبدی قدم، سید میثم حسینی اصل صفحه 23
    سرعت سوختن آرام که یکی از مهمترین مشخصه های ترموشیمیایی هر مخلوط قابل احتراق است در برآورد سرعت سوختن متلاطم نقش حیاتی دارد. این سرعت به متغیرهایی از قبیل نوع سوخت، ترکیب مخلوط، دما و فشار وابسته است. برآورد سرعت سوختن در دماها و فشارهای مختلف مخلوط گاز طبیعی – هوا با استفاده از نتایج تجربی و استخراج رابطه ی همبستگی مربوطه از اهمیت بالایی برخوردار است. برای نیل به این هدف نتایج تجربی فشار- زمان حاصله از احتراق مخلوطهای استوکیومتری گاز طبیعی- هوا در گستره ی دمای اولیه 300 تا K360 و گستره ی فشار اولیه 3 تا bar5/7 با شرایط اولیه ی آرام در یک بمب گرمایی کروی استخراج شد و برای چندین آزمایش بصورت ورودی به یک کد شبیه ساز احتراق ترمودینامیکی دو منطقه ای وارد و سرعت سوختن در طول پریود احتراق بر حسب فشار داخل بمب محاسبه شد. بررسی ها نشان داد که خطای این روش در ابتدای فرآیند احتراق، مرحله ای که فشار بمب به فشار اولیه خیلی نزدیک است بیشتر بوده و بعد از این مرحله نتایج حاصله از دقت خوبی برخوردار است. مدل تابع همبستگی سرعت سوختن به صورت مورد ارزیابی قرار گرفت. ثابت های ul0، α و β از روش برازش کمترین مربعات خطی روی بیش از 5000 داده ی سرعت سوختن تعیین شد و به ترتیب مقادیر(cm/s) 55/22، 68/1و 24/0- با میانگین انحراف 92/2% حاصل گردید. تاثیر دما و فشار به تنهایی روی سرعت سوختن مورد بررسی قرار گرفت و نتایج قابل قبولی در مقایسه با کار سایر محققان بدست آمد.
    کلیدواژگان: سرعت سوختن، آرام، گاز طبیعی، آزمایشگاهی
  • محمد کریمی خوزانی، مهرداد پورسینا، حسین گلستانیان صفحه 31
    با پیشرفت تکنولوژی، انواع فرآورده های فلزی، به ویژه فرآورده های فولادی را به-روش نورد تولید می کنند. نرخ و راندمان بالای تولید محصولات نورد، همچنین دقت زیاد محصولات آن باعث شده است که این صنعت از جایگاه و اهمیت خاصی در بین دیگر فرآیندهای شکل دهی برخوردار شود. در عمل در بیشتر فرآیندهای نورد سرد، به ویژه نورد سرد ورق در قفسه های پیاپی در فاصله ی بین قفسه ها، تنش های کششی عقب و جلو در نوار ورق ایجاد می شود. این پارامتر بر روی بخش های مختلف فرآیند نورد نظیر فشار غلتک ها، نیروی نورد، لغزش جلویی و عقبی و همچنین زاویه ی خنثی تاثیرگذار است. از این رو محاسبه ی کشش بین قفسه ای یکی از مراحل مهم در طراحی خطوط نورد پیوسته می باشد. در حال حاضر هیچ گونه رابطه ی تحلیلی برای محاسبه ی کشش بین قفسه-ای وجود ندارد و بیشتر اطلاعات موجود در این زمینه بر مبنای مشاهده های تجربی است. در این تحقیق بر اساس روابط تحلیلی موجود در تئوری نورد، تاثیر کشش بین قفسه ای بر روی پارامترهای مختلف نورد و همچنین تاثیر اختلاف سرعت غلتک ها در ایجاد کشش بین قفسه ای، دو دسته روابط تحلیلی برای محاسبه ی تنش کششی بین قفسه ای ارائه شده است. صحت نتایج به دست آمده از روابط تحلیلی از مقایسه با نتایج تجربی گرفته شده از خط نورد سرد مجتمع فولاد مبارکه ی اصفهان تایید می شود.
    کلیدواژگان: نورد سرد پیوسته، کشش بین قفسه ای، رابطه ی تحلیلی
  • محسن گودرزی، ویدا روزبهانی صفحه 41
    سیستم های خنک کن نیروگاهی به عنوان یکی از مهم ترین بخش های نیروگاه های حرارتی همواره مورد توجه خاص بوده اند. راندمان این بخش سیستم به طور مستقیم بر کارایی نیروگاه اثر می گذارد. عملکرد سیستم خنک کن خشک هلر نیز مانند سایر سیستم های خنک کن به شدت تحت تاثیر نامطلوب وزش باد قرار می گیرد. در صورت وزش شدید باد ممکن است کارآیی حرارتی برج های هلر تا حدود چهل درصد کاهش یابد. تاثیر نامطلوب وزش باد بر عملکرد حرارتی برج ناشی از دو عامل جریان های گردابه ای در اطراف رادیاتورها و کج شدن پلوم خروجی از دودکش آنها است. در این تحقیق برای کاهش اثرات نامطلوب وزش باد طرحی پیشنهاد شده است که نتایج شبیه سازی عددی آن نشان داد این طرح می تواند عملکرد حرارتی برج را نسبت به طرح معمولی تا شصت و چهار درصد بهبود بخشد. در طرح پیشنهادی از دیوارهای بادشکنی به ارتفاع و پهنای 20 متر و همچنین دهانه دودکش مایل با زاویه 27 درجه نسبت به افق استفاده شده است
    کلیدواژگان: برج خنک کن خشک هلر، باد، پلوم، دودکش، دیوار بادشکن
  • عطا سجودی، فرامرز طلعتی کلاسر، ریحانه نیشابوری صفحه 53
    در پژوهش حاضر به بررسی جریان یک سیال غیر نیوتنی در رژیم آرام حول یک سیلندر دوار پرداخته شده است. شبیه سازی جریان سیال غیر نیوتنی با استفاده از مدل توانی (Non-Newtonian power law) انجام گرفته و در آن به بررسی تغییرات پارامترهایی از قبیل رفتار جریان سیال غیرنیوتنی (توان عدد غیرنیوتنی)، سرعت چرخش سیلندر و عدد رینولدز ورودی پرداخته شده است و وابستگی شدید انتقال گرما و هیدرودینامیک جریان سیال به پارامترهای مذکور به ثبت رسیده است. از جمله نتایج بدست آمده افزایش میزان انتقال گرما و نیز ضریب پسا با افزایش عدد رینولدز می باشد. همچنین با افزایش توان عدد غیرنیوتنی (n) به دلیل افزایش سریع ضخامت لایه مرزی هیدرودینامیک، میزان انتقال گرما با کاهش شدیدی روبرو می شود که به دنبال آن ضریب پسا به طرز چشمگیری افزایش می یابد
    کلیدواژگان: جریان آرام، سیال غیرنیوتنی، استوانه دوار، حل عددی
  • یاسر طاهری، کاظم علی مردانی، بهروز میرزایی ضیاپور صفحه 59
    آبگرمکن های صفحه تخت خورشیدی به عنوان ساده ترین و پربازده ترین دستگاه های دریافت انرژی خورشیدی با ماهیت منبع انرژی دما پایین، امروزه به شکل وسیعی در گرمایش ساختمان ها و تامین آب گرم مصرفی کاربرد دارند. در بین آبگرمکن های صفحه تخت خورشیدی، آبگرمکن های خورشیدی با مخزن آب یکپارچه ساده ترین، ارزانترین و کم-حجم ترین آن ها به حساب می آیند. در این مقاله سیستم آبگرمکن خورشیدی با مخزن آب یکپارچه با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و راه حل عددی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. تفاوت آبگرمکن خورشیدی به کار گرفته شده در این مقاله با موارد مشابه، نوع صفحه جاذب آن می باشد که به عنوان یک طرح ابتکاری به کار برده شده است. صفحه جاذب مورد نظر مجموعه یکپارچه فلزی با سطح مقطع V شکل در امتداد عرضی و ناودانی در امتداد طولی کلکتور و غوطه ور در آب می باشد که فضای خالی داخل مقطع های V شکل، بوسیله سنگریزه های سیاه پر شده است. در این نوع آبگرمکن، از پوشش شیشه ای دو جداره برای عبور تابش خورشید استفاده شده است که شیشه پایینی در تماس مستقیم با آب و صفحه جاذب می باشد. آزمایشات در فضای آزاد بصورت جابجایی طبیعی (ترموسیفون) در سه شیب متفاوت (2/38، 33 و 2/42 درجه) رو به جنوب و همچنین در شیب 2/38 درجه، بصورت جابجایی طبیعی همراه با چرخش 10 درجه ای آبگرمکن به سمت شرق و یا غرب (از حالت رو به جنوب) انجام شده است. نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده میانگین کارایی روزانه بالای 70 درصد این آبگرمکن می باشد.
    کلیدواژگان: آبگرمکن های صفحه تخت خورشیدی، پوشش شیشه ای دوجداره، جاذب از نوع پره دار، مخزن یکپارچه
|
  • M. R. Ansari, A. Daramizadeh Page 1
    In this paper the pressure and positive/negative inclination of transport line effect on initiation and development of hydrodynamic slug instability is studied. In practical case pressure and inclination of the line have a major effect on initiation and development of slug as well as the flow rate of the line. Better understanding of these parameters will help the designers to select a proper size of the line. The base of this methodology is on numerical solution of hyperbolic two fluid model equations by means of a class of high resolution shock capturing methods. The results obtained for slug flow modeling in horizontal duct were compared with two sets of experimental results. The good agreement of the present modeling results with the experimental results of own and other investigators and also grid independency study show the model is capable of slug tracking and slug capturing and the numerical method which is used here can predict with high enough accuracy. It was shown that in low pressures the growth rate of the wave is faster than high pressure condition and higher pressure has damping effect on Kelvin Helmholtz instability. Other parameters such as the position of slug initiation and inclination effect were investigated.
    Keywords: Hyperbolic condition, Hydro dynamical instability, Slug flow, AUSMDV, Two phase flow
  • M. M. Samandari, A. Hajisadeghian, M. Mahboubkhah Page 13
    Flowforming or tube spinning is a process with high inherent potential in flexible fabrication of high precision thinwalled tube with high surface finish and improved mechanical properties. In this paper, quality improvement method of flowformed AA7075 aluminium alloy tubes, has been investigated experimentally. Using design of experiment with Taguchi method and analysis of variance, effects of most important input parameters, such as feed rate, percentage of thickness reduction, number of passes, initial thickness, speed of rotation and entrance angle on major quality parameters of tubes, such as geometrical and dimensional accuracy, hardness, surface finish and creation of defect, have been studied. It is found that most effective factors on quality of parts are feed rate, reduction and number of passes. Decreasing the feed rate and increasing the number of passes, result in upper hardness and effective percentage of thickness reduction, better roundness, surface finish and part quality.
    Keywords: Flow forming, AA7075 Aluminum alloy, Analysis of variance, Average, of, result, Fish scaling
  • E. Abdi Aghdam, S. M. Hosseini Page 23
    Laminar burning velocity is one of the most important thermo chemical properties of any combustible mixture. it relates to some variables such as type of fuel, mixture composition, its temperature and pressure. Laminar burning velocity plays a vital role in evaluating turbulent burning velocity. Evaluating laminar burning velocity at different temperatures and pressures of NG-air mixtures using experimental data and finding out a related correlation are more important. To meet the aims, a significant set of experimental pressure-time data were recorded for combustion of NG-air stoichiometric mixtures at the ranges of initial temperature of 300 to 360K and initial pressure of 3 to 7.5 bar; then they defined as input to a simulator of two zone thermodynamic combustion model and burning velocities in terms of bomb pressure during combustion period were calculated. Error analysis showed that the estimation was faced with large error at the early stage and low error at the other stages of combustion. The selected function used to correlate the laminar burning velocity versus temperature and pressure was in the form of l l 0 0 0 u u T T P P. The least square method was utilized to determine ul0, and over more than 5000 data of burning velocity and their values were found to be 22.55(cm/s), 1.68 and -0.24, respectively, with average deviation of 2.92%.
    Keywords: Burning velocity, Laminar, Natural gas, Experimental
  • M. Karimi Khoozani, M. Poursina Page 31
    With the development of technology, metallic production especially steel production is performed through the rolling process. The efficiency and delicacy of rolling production causes this industry to have an important place compared to other metal forming methods. In practice, in most of cold rolling processes especially continuous cold rolling of strip the interstand tension is created between mills. This parameter affects the roll pressure, rolling force, forward and backward slip, and neutral angle. Thus, its calculation is an important step in continuous rolling process design. Currently, there is no analytical formula for calculating the inter-stand tension and most of the available data on this subject is based on the experimental observations. In this research, two analytical formulas for calculating inter-stand tension have been presented on the basis of analytical relations that exist in the rolling theory, the effects of inter-stand tension on rolling parameters, and the effects of difference in roll velocity on the inter-stand tension. To demonstrate the validity of the analytical model, the predicted results are compared with experimental measurements performed at Mobarakeh Steel Complex.
    Keywords: Continuous cold rolling, Inter, stand tension, Analytical formula
  • M. Goodarzi, V. Rouzbahani Page 41
    Cooling tower is one of the most important units used in the power plant. Thermal efficiency of the power plant is directly affected by thermal performance of the cooling system. Thermal performance of the Heller type cooling tower is significantly reduced in the wind condition as same as the other dry-cooling towers. Thermal performance of the cooling tower may be reduced up to %40 during high speed wind condition. It is due to separating flow around the radiators and deflected exit plume at the top of the tower stack. In the present research work, a special configuration was proposed for Heller-type cooling tower to reduce the undesirable wind effects. Numerical simulations of the flow field showed that, it could increase the thermal performance of the cooling tower up to %64 regarding the usual design configuration. This proposal is a cooling tower having 20×20 (m2) windbreakers and exit plane making angle of 27o with horizontal direction.
    Keywords: Heller, Type Cooling Tower, Wind, Plume, Stack, Wind, Breaker
  • A. Sojoudi, F. Talati Kalasar, R. Neyshapouri Page 53
    Non-Newtonian laminar flow over rotating cylinder is studied numerically. We have simulated non Newtonian flow (the both shear thinning and shear thickening) using power law model and investigated the variation of important parameters such as power index, rotating speed and inlet Reynolds number effects. Then intensive dependence of thermal and drag coefficients to these parameters is recognized. Increasing Reynolds number results in increasing the thermal and drag coefficients. Also increasing power index, due to boundary layer growth, thermal coefficient decreased but drag coefficient enhanced.
    Keywords: Laminar flow, Non, Newtonian fluid, Rotating cylinder, Numerical solution
  • Y. Taheri, K. Alimardani, B. Mirzai Ziyapour Page 59
    Because of the simple structure and the high efficiency, the solar flat plate collectors are plenty used to heat building as a low enthalpy heat resources. Among the solar flat plate collectors, the compact solar water heaters are the cheapest and the compact of them. Experimental and numerical investigations were performed for evaluating the performance of an innovative compact solar water heater, in this paper. The both black steel sheet with the V shape cross section and the pebbles filled into the V shape spaces have been appeared in the absorber rule. The stored water into the heater tank is able to flow through of the pebble beds and then to contact with the inner transparent cover. The free convection tests were conducted with the three inclination of collector as: 38.2  (local latitude), 33  and 42.2 . In local latitude tests was done distinctly toward south, east and west (with azimuth angles of 10 ). The average daily thermal efficiency for this collector was obtained over than 70%.
    Keywords: Flat plate solar water heaters, Double glass covers, Integrated tank