فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و دوم شماره 1 (پیاپی 63، بهار و تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/01/15
  • تعداد عناوین: 7
|
  • جعفر اسکندری جم، میلاد نور آبادی صفحه 1
    در این مقاله بهینه سازی وزنی ساختارهای مشبک مدور کامپوزیتی (استوانه ای و مخروطی) تحت بار محوری بررسی می شود. در ابتدا معادلات حاکم به منظور استخراج ماتریس سفتی با توجه به هندسه سازه بدست آورده شده اند. همچنین روابط و قید های مربوط به بهینه سازی وزنی این ساختارها با توجه به استحکام کمانشی ارائه شده است. با ایجاد یک مدل اجزای محدود از ساختار مشبک مخروطی تحلیل خطی کمانش انجام شده و نتایج تحلیل با نتایج ارائه شده توسط یکی از مراجع راستی آزمایی می-شود. سپس برای دو نمونه از ساختارهای مشبک استوانه ای و مخروطی فرآیند بهینه-سازی صورت گرفته است. در ادامه یک مدل اجزای محدود از ساختار مشبک مخروطی در نرم افزار Abaqus با استفاده از المان تیر تیموشینکو ایجاد گردیده و روی آن تحلیل اجزای محدود به منظور بررسی استحکام کمانشی ساختار مشبک تحت بار بحرانی محوری صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که تغییرات وزنی سازه مشبک مخروطی و استوانه ای رفتاری شبیه به یکدیگر دارد. همچنین برای طراحی ساختارهای مشبک مخروطی ایجاد نمودارهای راهنما به منظور استخراج زوایای ژئودسیک در مقاطع ارتفاعی مختلف ضروری می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، سازه مشبک مخروطی، ریب، اجزای محدود
  • سید میثم سجادی، عبدالله اسدالهی قهیه صفحه 11
    در این تحقیق، تاثیر زبری سطح پره ها بر روی پارامترهای عملکردی کمپرسور محوری گذرصوتی شامل راندمان و نسبت فشار مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه-سازی سه بعدی میدان جریان پیچیده کمپرسور محوری، از یک کد عددی استفاده شده که قادر به حل معادلات ناویر استوکس رینولدز-متوسط است. نتایج کد عددی با نتایج آزمایشگاهی کمپرسور محوری مورد مقایسه قرار گرفته بطوریکه نتایج نشان دهنده اعتبار کد عددی می باشد. سپس تاثیر تغییرات زبری سطح پره های تمامی طبقات بطور کمی و در حالات مختلف در نقطه طراحی بر روی پارامترهای عملکردی کمپرسور محوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زبری روی سطح پره ها سبب افزایش ضخامت لایه مرزی و کاهش راندمان و نسبت فشار کمپرسور می گردد که کاهش راندمان نسبت به نسبت فشار بسیار محسوس تر می باشد
    کلیدواژگان: کمپرسور محوری، شبیه سازی سه بعدی، زبری سطح پره
  • عطا سجودی، فرامرز طلعتی کلاسر، اسماعیل اسماعیل زاده صفحه 23
    در کار حاضر انتقال گرمای همرفت اجباری – آزاد در یک کانال با سطح مقطع مستطیلی بصورت سه بعدی مورد تحلیل قرار گرفته است. کانال دارای کف با شار گرمایی ثابت بوده و وجوه کناری و سقف بصورت عایق درنظر گرفته شده اند. به منظور بررسی تاثیرحضور مکعب های توپر فلزی بر روی کف به لحاظ انتقال گرما و افت فشار در حالت های مختلف سیستم پره گذاری، ضریب عملکردی تعریف گردیده است تا تاثیر هر دو پارامتر را بیان نماید. پژوهش حاضر برای پره ها با شکل مقاطع متفاوت، پره مکعبی با زوایای تماس گوناگون، چیدمان طولی و عرضی متفاوت و نیز طول ورودی های مختلف انجام گردیده است. در بین حالات بررسی شده پروفیل مکعبی با زاویه تماس نزدیک 75 درجه و نیز پره با پروفیل مثلثی بهترین ضریب عملکرد را دارا می باشند.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، همرفت اجباری، آزاد، جریان داخل کانال، سیستم پره گذاری، ضریب عملکرد
  • محمدحسن شجاعی فرد، مجتبی طحانی، میر بیوک احقاقی، مهدی بگلری صفحه 33
    عملکرد پمپ های گریز از مرکز هنگام پمپاژ سیالات لزج به شدت افت پیدا می-کند. این افت می تواند با تعویض چرخ متحرک اصلی پمپ گریز از مرکز بهبود پیدا کند. جایگزینی چرخ متحرک پمپ نسبت به تعویض کل پمپ بسیار مقرون به صرفه می باشد. در مطالعه پیش رو تاثیرات زاویه خروجی پره و پهنای پاساژ چرخ متحرک بر روی عملکرد پمپ گریز از مرکز هنگام انتقال یک روغن خاص، به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. به کمک یک دستگاه تست پارامترهای عملکردی یک پمپ گریز از مرکز هنگام پمپاژ یک روغن صنعتی به عنوان یک سیال لزج اندازه گیری شده است. جریان سه بعدی در پمپ گریز از مرکز مشتمل بر هندسه اصلی و تغییرات کاربردی در هندسه آن به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان از روش حجم محدود و برای حل از الگوریتم دقت بالا استفاده شده است. مدل آشفتگی مورد استفاده در شبیه سازی عددی k-ω SST می باشد. نتایج عددی حاصله با نتایج تجربی مقایسه شده و تطابق قابل قبولی را ارائه می کنند. در نهایت، چرخ متحرک بهبود یافته پیشنهاد شده و نمودارهای عملکردی پمپ برای چرخ متحرک های مختلف نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، سیال لزج، زاویه خروجی پره، پهنای پاساژ، پمپ گریز از مرکز
  • رضا هدایتی، سعید ضیایی راد صفحه 45
    تصادم بین پرنده و هواپیما که به عنوان «برخورد پرنده» شناخته می شود، پدیده-ای معمول و در عین حال خطرناک است. امروزه برای کاهش استفاده از آزمون های تجربی که زمان بر و گران هستند، معمولا مقاومت یک جز از بدنه هواپیما در برابر برخورد با پرنده را توسط روش های عددی تایید می کنند. کاراترین روش عددی در مساله برخورد پرنده، نرم افزار المان محدود است. اما پدیده برخورد پرنده دارای پارامترهای زیادی می باشد که تغییر هر کدام از آن ها می تواند در نتیجه شبیه سازی عددی تغییر ایجاد کند. در این پژوهش، اثر تغییر در تعدادی از پارامترهای مربوط به پرنده یعنی اندازه شبکه، مدل ماده و معادله حالت بررسی می شود و پارامترهایی که استفاده از آن ها نتیجه شبیه سازی را به نتیجه تجربی نزدیک تر می کند معرفی می-شود. نتایج تحقیق استفاده از المان های کمتر، مدل ماده نول و معادله حالت گرونیسن را به عنوان پارامترهای بهینه مشخص می کند.
    کلیدواژگان: برخورد پرنده، معادله حالت، مدل ماده، چگالی شبکه، LS، DYNA
  • نجمه نجمه الدین، سحر غفوریان، سید محمدعلی بوترابی صفحه 61
    در تحقیق حاضر سرعت ورود مذاب به قالب، در چند قطعه ی ریختگی صنعتی همچون کاسه چرخ عقب نیسان، میل لنگ پژو 405 و فلایویل پیکان که به روش فشار ایمپالس هوا تولید شده است، اندازه گیری شد. بدین ترتیب که از هر کدام از قطعات نام برده شده، فیلمی در هنگام ورود مذاب به داخل قالب روباز برداشته شده و در مراحل بعدی، سرعت های تئوری استخراج گردیده و با سرعت های عملی که از روی فیلم ضبط شده برای هر کدام بدست آمده بود مقایسه شد.
    نتایج به دست آمده نشان داد که اصطکاک و انتقال گرمای قالب تغییرات قابل توجهی در میزان سرعت های تئوری و عملی ایجاد می کند.
    همچنین سرعت ورود مذاب به قالب برای تمام قطعات تولیدی که در این پروژه بررسی شدند زیر m/s5/0 بدست آمد، که این مقدار زیر مقدار بحرانی قرار دارد. بنابراین سیستم راهگاهی بکار رفته برای تولید قطعات نام برده از نظر سرعت ورود مذاب به داخل قالب، مناسب بوده و ضایعات ناشی از گذر از سرعت بحرانی در این قطعات دیده نشد
    کلیدواژگان: ریخته گری، سیستم راهگاهی، سرعت بحرانی
  • مرتضی یاری، فریدون مولانی صفحه 69
    در کار حاضر، تحلیل ترمودینامیکی سیستم های سرمایش دسیکنت در دو حالت تهویه ای و بازگشتی به صورت شبیه سازی انجام شده است. انتقال اگزرژی بین مولفه ها و اتلاف اگزرژی در هر یک از آنها و همچنین بازده اگزرژی برای کل سیستم و هر یک از اجزای آن محاسبه شده است. در نهایت، تاثیر شرایط محیط و دمای احیا بر ضریب عملکرد و بازده اگزرژی این سیستم ها بررسی شده است. در دو حالت تهویه ای و بازگشتی سیستم های سرمایش دسیکنت نتایج این بررسی نشان می دهد که با افزایش دما و رطوبت نسبی هوای محیط، در هر دو حالت ضریب عملکرد گرمایی کاهش و بازده اگزرژی در حالت تهویه ای افزایش و در حالت بازگشتی کاهش یافته است. دمای احیای بهینه ای وجود دارد که در آن ضریب عملکرد و بازده اگزرژی سیستم بیشینه است
    کلیدواژگان: سرمایش دسیکنت، ضریب عملکرد، بازده اگزرژی، شرایط هوای محیط، دمای احیا
|
  • J. E. Jam, M. Noorabadi Page 1
    In this paper, the weight optimization of annular lattice composite structures (cylindrical and conical) has been investigated. First the governing equations are derived to achieve the stiffness matrix, regarding the geometry of the structure. Also the relations and constraint of the weight optimization of these structures regarding the buckling strength has been presented. Linear buckling analysis of the conical lattice structure has been carried out, using a finite element model by means of the ABAQUS software. Using the Timoshenko beam element, the finite element analysis has been done in order to study the buckling strength of the lattice structure under critical axial loading. The analysis of conical lattice structures and creating guiding diagrams for extracting the geodesic angles at height sections is of great importance.
    Keywords: Conical lattice structure, Optimization, Stiffness matrix, Rib, Finite element
  • S. M. Sajjadi, A. Asadollahi Ghohieh Page 11
    In this research, an investigation to understand the effects of blades surface roughness on the axial transonic compressor performance parameters include of efficiency and pressure ratio was undertaken. A CFD code, which solves the Reynolds-averaged Navier–Stokes equations, was used to simulate the complicated 3D flow field of the axial compressor. The code was validated against experimental data of the axial compressor. Numerical data showed good agreement with experimental data. Then, the effects of blades surface roughness in all stages on the axial compressor performance parameters at design point, was analyzed. Results show that blades surface roughness leads to increase boundary layers and pressure loss and decrease the efficiency and pressure ratio which reduction of efficiency is more sensitive compare with pressure ratio in the compressor.
    Keywords: Axial compressor, 3D simulation, Blade surface roughness
  • A. Sojoudi, F. Talati Kalasar Page 23
    3D mixed convection heat transfer in a channel flow is studied in a rectangular cross sectional duct with constant heat flux at the floor and insulated side and top walls. The main idea of this study is to investigate the influence of metal cubes at the floor to enhance and reduce the heat transfer and the static pressure drop through the channel, respectively. So there has been defined an evaluation performance to consider the both heat transfer and static pressure drop variations. In the present work, fins with different cross sections, various flow impact angles, different longitudinal and width spacing and different entrance length have been probed. Among all cases, cube with 75 deg flow impact angle and the fin with triangular cross section have the maximum performance evaluation.
    Keywords: Heat transfer, Mixed convection, Channel flow, Fin spacing, Performance evaluation
  • M.H. Shojaeefard, M. Tahani, M.B. Ehghaghi, M. Beglari Page 33
    Centrifugal pump performance severely drops during pumping viscous fluids. This reduction can be improved by altering the original impeller. Replacing the impeller of a pump is more cost effective in comparison to replacement of the whole of the pump. In the present study the effects of the blade outlet angle and width of impeller passage on the centrifugal pump performance when handling special oil has been investigated experimentally and numerically. The performance parameters of a centrifugal pump have been measured on a test rig when handling industrial oil as a viscous fluid. The three-dimensional flow in a centrifugal pump including original impeller and applied changes in geometry has been\ numerically simulated. The finite volume method has been used for the discretization of the governing equations, and the High Resolution algorithm has been employed to solve the equations. Also, the "k- ù SST" has been adopted as the turbulence model in the simulation. Numerical results have been compared with experimental results, and there is good agreement between these results. Finally,the improved impeller has been performed, and the performance diagrams of the pump have been demonstrated for impellers.
    Keywords: Computational fluid dynamics, Viscous fluid, Blade outlet angle, Passage width, Centrifugal pump
  • R. Hedayati, S. Ziaei, Rad Page 45
    Impact between birds and an aircraft, known as “bird strike event” is a common and dangerous phenomenon in aviation industry. Experimental tests for bird strike certification are very expensive and time consuming. In order to decrease the number of costly sample tests, a trustworthy analytical tool is necessary to precisely predict the structural responses of bird and the target. One of the most efficient methods in bird strike analysis is finite element method. Bird Strike simulation consists of several parameters. Variations in any of parameters can change the numerical results tremendously. In this study, effect of variations in mesh density, material model and equation of state (EOS) is investigated and the most efficient parameters on the simulation results are introduced. Results show that numerical simulations which use coarse mesh, null material model and Gruneisen EOS can properly predict experimental results.
    Keywords: Bird strike, Equation of state, Materialmodel, Mesh density, LS, SYNA
  • N. Najmoddin_S. Ghafurian_S. M A. Boutorabi Page 61
    In this study, the practical ingate velocities of some castings produced in air impulse moulding systems, like the back brake drum of Nissan, the crankshaft of Peugeot 405, and the flywheel of Peykan were measured. For each of these segments, the molten metal was filmed as entering the open mould. Afterwards, the theoretical velocities were calculated and were compared with the practical ones obtained from the recorded film. The results showed that the existence of the friction and heat transfer of the mould cause a considerable differencebetween the theoretical and practical velocities. It was also found that the ingate velocities in these castings were less than 0.5ms-1, which is lower than the critical velocity. Therefore, the ingate systems used for the production of these castings were suitable according to the ingate velocity of molten metal. So, the defects caused by exceeding the critical velocity were not observed.
    Keywords: Casting, Gating system, Ingate velocity
  • M. Yari, F. Meulany Page 69
    In this paper, a thermodynamic analysis of the desiccant cooling system is performed and applied to the ventilation and recirculation modes of the system operation. The exergy transport between the components and the destructions in each of the components of the desiccant cooling system are determined. Exergy efficiencies of the system and system components are determined. The effects of ambient conditions and regeneration temperature on the first and second law performance of desiccant cooling systems are investigated. It is determined that with increasing ambient temperature and relative humidity for both modes, the COP decrease and exergy efficiency of the cycles in mode ventilation and recirculation are increase and decrease, respectively.There are optimums regeneration temperatures that COP and exergy efficiency of desiccant cooling systems has maximum value.
    Keywords: Desiccant cooling, COP, Exergy efficiency, Ambient condition, Regeneration temperature