فهرست مطالب

مکانیک هوافضا - پیاپی 1 (امرداد 1384)

فصلنامه مکانیک هوافضا
پیاپی 1 (امرداد 1384)

  • 114 صفحه، بهای روی جلد: 15,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1384/05/28
  • تعداد عناوین: 10
|
  • واحدی خداداد، رادمرد حسن، سمنانی رهبر مجتبی، ثابتی پور برات محمد صفحه 1
    در این مقاله، به بررسی و تحلیل اواپراتورهای فالینگ فیلم (لایه ریزان) که کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف، به ویژه در صنعت قند، دارند، پرداخته می شود. میزان انتقال حرارت در طول لوله از روش های تحلیلی و تجربی محاسبه شده است. یک برنامه رایانه ای به منظور محاسبه این طول تهیه گردیده است. این بررسی، تمام پارامترهای مهم در طراحی اواپراتورهای فالینگ فیلم را مورد توجه قرار داده است. نتایج این تحلیل با استانداردهای موجود مقایسه شده و صحت نتایج تایید شده است. نهایتا، با طول بدست آمده در تحلیل انتقال حرارت مبدل حرارتی، اواپراتور در نرم افزار ANSYS مورد تحلیل استاتیکی قرار گرفته و استحکام مکانیکی آن نیز محاسبه شده است. نتایج بدست آمده با یافته های تجربی مقایسه شده و تطابق بسیار خوبی بدست آمده است.
    کلیدواژگان: اواپراتور، فالینگ فیلم، جوشش هسته ای، تنش حرارتی
  • اسدی محمد، قریشی مجید صفحه 11
    از جدید ترین روش های بهبود راندمان ماشین کاری تخلیه الکتریکی(EDM)، افزودن پودر به دی الکتریک در این فرآیند است. در این مقاله، با افزودن پودر آلومینیم با اندازه کوچکتر از 25 میکرون به دی الکتریک به بررسی تغییر پارامترهای ماشین کاری، مانند اندازه گپ، نرخ براده برداری و زبری سطح، پرداخته و پارامترهای ماشین کاری در شرایط پرداخت و نیمه پرداخت در دو حالت با پودر و بدون پودر مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که در اثر افزودن پودر به دی الکتریک بهبود قابل توجه ای در کیفیت سطحی قطعات ماشین کاری شده حاصل می شود.
    کلیدواژگان: ماشین کاری تخلیه الکتریکی، نرخ براده برداری، زبری سطح، پودرهای افزودنی
  • برنگی رضا، حسنی آهنگر محمد رضا صفحه 19
    یکی از مناسب ترین ابزار اندازه گیری در تونل باد«بالانس» است که برروی آن پل های کرنش سنجی نصب شده است تا کرنش های اعمال شده را در حالت دینامیکی و استاتیکی به نحوه مطلوبی اندازه گیری کند. در این مقاله، ساختار یک بالانس پنج مولفه دینامیکی و سیستم ارتعاش اجباری مربوط به آن تشریح شده و منابع خطا روی آن در حالتی که مدل استاندارد دینامیکی روی آن نصب است، بررسی و تحلیل می شود. سپس براساس آزمون های عملی فرکانس طبیعی سیستم محاسبه می شود تا با استفاده از آن نرخ داده برداری مناسب درسیستم اخذ اطلاعات انتخاب شود. همچنین، یک فیلتر مناسب برای حذف اغتشاش از سیگنالهای اصلی انتخاب و با انجام یک آزمون واقعی تونل باد در عدد ماخ 1.5 مولفه نیروی عمودی مدل استاندارد دینامیکی بدست آمده قبل و بعد از فیلتر بررسی شده است. برای بهینه سازی فیلترو افزایش دقت اندازه گیری نیز یک معیار اندازه گیری براساس حداقل سازی نویز داخل کانال ارایه شده است. نتایج بدست آمده از به کارگیری این معیار حاکی از آن است که مولفه های این مدل دارای اغتشاش، تغییرات لحظه ای فاز، دامنه و اعواجاج قابل ملاحظه ای هستند. نتیجه مهم بدست آمده این است که در حین انجام آزمون باید جریان عبوری از روی مدل از پایداری مناسبی برخوردار باشد. لازمه این کار ثابت نگه داشتن رژیم موتورها است، علاوه بر این باید با استفاده از روابط مناسب بین بالانس و مدل از حرکت جانبی آن کاست تا مدل مورد آزمون تغییر لحظه ای فاز و دامنه نداشته باشد.
    کلیدواژگان: تونل باد، بالانس، مدل استاندارد دینامیکی، سیستم دینامیکی، اخذ اطلاعات، پردازش سیگنال، فیلتر، FIR
  • سراج مهدی زاده ناصر، تابع جماعت صادق، یاشینی مستانه صفحه 31
    امروزه تلاشهای زیادی در جهت کاهش نشر NOx توربین های گازی صورت می گیرد. نشر NOx به شدت به دمای شعله بستگی دارد. تزریق آب یا بخار دمای پیک را کاهش می دهد و به دنبال آن نشرNOx هم کم می شود. در این مقاله، بعد از مدل سازی محفظه احتراق مورد نظر، بخار با نسبت های بخار به سوخت 0.5 و1 به محفظه پاشیده شده تا اثر آن روی کاهش نشر NOx بررسی شود. از نرم افزار فلوئنت(FLUENT) برای حل میدان جریان استفاده شده است. با پاشش بخار مشاهده شده که NOx به طور چشمگیری کاهش یافته، اما نشر CO افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: محفظه احترق، NOx، تحلیل جریان، پاشش بخار یا آب
  • خاکی رضا، برومند مسعود صفحه 39
    کاهش پسای اصطکاکی در اجسام تقارن محوری با استفاده از گرمایش سطح در جریان آشفته به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. برای آزمایش تونل باد، مدلی تقارن محوری به شکل تقریبی بدنه هواپیما به طول 0.5متر و ضریب لاغریL/D=10 ساخته شده که 4/1 ابتدایی و انتهایی آن از یک منحنی بیضی شکل و مابقی از سطح صاف تشکیل شده است. ضمنا، ازمعادلات ناویر- استوکس تقارن محور با تقریب لایه نازک و مدل آشفتگی بالدوین- لوماکس برای شبیه سازی عددی استفاده شده است. به منظور تعیین سطح بهینه گرمایش، بخش میانی و صاف مدل به پنج قسمت مساوی تقسیم شده و اثر تغییر دما در سطوح مختلف و همچنین، تغییر تعداد سطوح گرم شونده، بررسی شده است. درحالتی که سطح نزدیکتر به دماغه تا دمای 100 درجه سانتی گراد گرم شود، نیروی پسای حاصل از آزمایش تجربی و شبیه سازی عددی به ترتیب 24.4 و 23.8 درصد کاهش می یابد. نزدیکی این دو مقدار نشان دهنده تطبیق نتایج حل عددی برنتایج آزمایش تجربی است. بنابراین، هرچه گرمایش به صورت متمرکز تر انجام پذیرد، میزان کاهش پسا بیشتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: کاهش پسا، پسای اصطکاکی، تقارن محوری، آزمایش تونل باد، معادلات ناویر استوکس لایه نازک
  • محمدرضا حیدری، محمد طیبی رهنی*، عزیز عظیمی صفحه 51

    با توسعه اولیه یک برنامه تولید شبکه باسازمان چند بلوکی و حل معادلات لایه نازک ناویر- استوکس، جریان پایای مافوق صوت آشفته حول اجسام مدور به انضمام ناحیه پشت شبیه سازی شده است. میدان جریان در یک جهت تا پشت جسم بلوک بندی می شود. توزیع نقاط در مرزهای مشترک بین بلوکها از نوع وصله ای- انطباقی است. حل عددی معادلات به روش ضمنی تفاضل محدود و مرکزی بیم- وارمینگ انجام گرفته و آشفتگی جریان با استفاده از مدل جبری دو لایه ای بالدوین- لومکس مدل سازی شده است. الگوریتم حل جامع میدان جریان به صورتی ساده و روان بوده و در هر سیکل، جریان از بلوک اول روی دماغه تا بلوک آخر درپشت جسم یکبار جاروب می شود. نتایج این تحقیق با سایر نتایج عددی و نیز با آزمایش های تجربی مقایسه شده و تطابق خوبی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شبکه چند بلوکی، جریان پشت، جریان لزج، جریان مافوق صوت آشفته، معادلات لایه نازک ناویر، استوکس
  • حیرانی نوبری محمد رضا، حکمت آرا مادح، دامن گیر ابراهیم صفحه 67
    جریان آشفته و انتقال حرارت جابجایی در کانال چرخان با سطح مقطع مربعی به روش عددی شبیه سازی شده است. چرخش کانال حول محور عمود بر محور اصلی آن باعث بوجود آمدن نیروی کریولیس در راستای عمود برجریان اصلی شده و درنتیجه جریانهای ثانویه در مقطع عرضی کانال بوجود می آیند. با توجه به اثرات چرخش و نیروهای کریولیس، مدل های آشفتگی ساده قدرت پیش بینی خوبی ندارند. به همین منظور، مدل های مختلف تصحیح یافته که شامل اثرات چرخش نیز هستند، بررسی شده است. برای مقایسه، این مدل ها به مساله کانال چرخان اعمال شده و قدرت پیش بینی آنها در کنار نتایج تجربی محک زده شده است. ازمیان این مدل ها، مدل ویلکوکس نزدیکترین نتایج را در مقایسه با داده های تجربی ارایه می کند.
    کلیدواژگان: جریان تراکم ناپذیر، کانال چرخان، مدلk، ?، جریان آشفته، انتقال حرارت
  • مصطفی پوراصل امیر، رازفر محمد رضا صفحه 79
    مونیتورینگ سایش ابزار، یکی از روش های مهم دربهبود دقت ابعادی و مسایل اقتصادی ماشین کاری است. برای این کار، به جای اندازه گیری مستقیم سایش ابزار، پارامترهای دیگری بکار برده می شود که با سایش ابزار رابطه دارند و اندازه گیری آنها راحت تر و بدون نیاز به توقف عملیات است. در این مقاله، یک سیستم هوشمند برپایه شبکه عصبی ارایه شده که در آن با اندازه گیری پارامترهای موتور اسپیندل، مثل جریان و دور موتور، می توان سایش ابزار را به صورت بلادرنگ تخمین زد. برای این کار، با انجام آزمایش های عملی درشرایط مختلف ماشین کاری، یعنی پیشروی، عمق بار و دور ابزار و نیز در سایش های مختلف، مقدار جریان و دور موتور اندازه گیری شده و تاثیر سایش ابزار روی جریان و دور موتور بررسی شده است. همچنین، با استفاده از اطلاعات بدست آمده، شبکه ای عصبی از نوع (Back Propagation)BP یا پس انتشار، طراحی و آموزش داده شده است. با استفاده از این شبکه، می توان در شرایط مختلف ماشین کاری با اندازه گیری جریان و دور موتور اسپیندل در حین ماشین کاری، سایش ابزار را تخمین زد. از این سیستم می توان در کنترل و مونیتورینگ فرآیند ماشین کاری استفاده نمود.
    کلیدواژگان: سایش ابزار، فرزکاری کف تراشی، شبکه های عصبی، جریان موتور، دور موتور
  • موسویان سیدعلی اکبر، ساداتی سید حسین، همایی نژاد محمد رضا صفحه 89
    اگرچه سیستم های کنترل مود لغزشی در اکثر مواقع دارای عملکرد مطلوبی هستند، اما پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل می تواند باعث بروز برخی مشکلات برای عملگرها، به خصوص از انواع خاموش- روشن گردد. به منظور تامین نیازهای پایداری، ویژگی های مقاومت و کاهش پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل، در این مقاله، کنترل مود لغزشی اصلاح شده جدیدی پیشنهاد می گردد. به واسطه عملکرد یک تابع ریاضی تنظیم کننده شرط لغزش، مقادیر متناسب مثبتی برای این شرط، در زمان عملکرد سیستم کنترل انتخاب می گردد. به منظور نشان دادن قابلیت های الگوریتم جدید، دینامیک چرخشی یک ماهواره با توجه به دستگاه مختصات بدنی به وسیله متغیرهای شبه مختصاتی اولر بیان می گردد. سپس، با تمرکز بر پدیده نوسانات شدید سیستم کنترل، الگوریتم جدیدی در کنترل مود لغزشی پیشنهاد می گردد. به منظور جلوگیری از فعالیت همیشگی عملگرها، یک حاشیه آزادی خطا تعریف می شود. عملگرهای سیستم ازنوع خاموش- روشن در نظر گرفته میشوند. برای مطالعه مصرف انرژی سیستم های عملگری، شاخص فعالیت عملگرها تعریف شده است. الگوریتم توسعه یافته جدید در کنترل مود لغزشی، بر یک ماهواره در طول یک مانور چرخشی اعمال می گردد. همچنین، به منظور نشان دادن قابلیت ها و مزایای الگوریتم کنترلی جدید، عدم قطعیت های پارامتری و سیگنالهای قرائت شده به همراه اغتشاشات در طول شبیه سازی در نظر گرفته می شوند.
    کلیدواژگان: مود کنترلی لغزشی، شبه محور مختصات، عدم اطمینان، عملگر خاموش، روشن، شبیه سازی
  • قربانی احمد، ملایک سیدمحمدباقر صفحه 101
    طراحی هواپیما، یک مساله پیچیده مهندسی است که به مقدار زیاد به ابتکارات فردی و سلیقه ای طراحی متکی است. برای کاهش اتکا به این وابستگی، از تکنیک الگوریتم ژنتیک به عنوان متدولوژی طراحی و بهینه سازی هواپیما، استفاده شده است. هواپیمای فجر یک هواپیمای نشست و برخاست فوق کوتاه است که برای تامین مسافرت های کوتاه از مرکز شهربه مرکز شهر، جابجایی و باربری هوایی روی ناو، طراحی شده است. نتایج بدست امده از این متدولوژی با بهترین هواپیمای هم رده دنیا نظیر YC-14 وQSRA مقایسه ای رضایت بخش داشته و حکایت از قابلیت این الگوریتم به عنوان متدولوژی طراحی مفهومی یا مقدماتی داشته و قابلیت این الگوریتم را به عنوان روش پیشرفته و سازمان یافته ای جهت یافتن ساختارهای مناسب و مقایسه آنها تایید می نماید که با استفاده از خصوصیات این روش، زمان مقایسه طرح های مختلف و در نتیجه رسیدن به طرح بهینه کاهش یافته و دقت افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، طراحی مفهومی هواپیما، بهینه سازی
|
  • Kh. Vahedi, H. Radmard, M. Semnani Rahbar, B.M. Sabeti Pour Page 1
    In this paper, industerial falling film evaporators, which are used in sugar industries, are investigated. The heat transfer rate along the tube is computed by analytical as well as experimental methods. A computer program is provided to calculate the tube length. All important and relevant parameters of falling film evaporators are considered. The existing results are compared and confirmed with the standards. Then, the optimized tube length is compared with experimental results. Also, the static analysis is performed using ANSYS software and the mechanical strength of the tube structure is determined.
    Keywords: Evaporator, Falling Film, Nuclear Boiling, Thermal Stress
  • M. Assadi, M. Ghoreishi Page 11
    Powder suspended dielectric is one of the newest techniques for improving the effeciency of electro dischage machining. In this research, by adding Aluminium powder in less than 25mm size in dielectric, a variaty of machining parameters, like Gap size, material removal rate, and surface roughness were investigated and compared in finishining and semi-finishining regimes in two states of with powder and without powder. The results show that, due to adding powder to dielectric, a considerable improvement in quality machined workpiece is achieved.
    Keywords: Electro Discharge Machining, Material Removal Rate, Surface Roughness, Additive Powder
  • R. Berangi, M.R. Hassaniahangar Page 19
    One of the most suitable measurement tools in wind tunnels is the balance, on which strain gauge bridges are installed to suitably measure the applied strains in dynamic and static situations. This article describes a five component dynamic balance and its stimulation system and investigates their error sources when a standard dynamic model is installed on it. It calculates the system frequency response based on the practical tests to select the appropriate sampling frequency for the data acquisition system. In addition, it presents the design of a suitable filter to remove the noise from the original signal. It also presents a signal quality metric based on the minimization of the in-band noise to optimize the filter. This metric is also used to calibrate the system frequency and detect the signal phase and amplitude variations. The practical measurements in 1.5 Mach number on vertical force of the standard dynamic model show significant noise, phase, and amplitude variations, which indicate the side rotations of the model and the instability of the air current on the model during the test.
    Keywords: Wind Tunnel, Balance, Standard Dynamic Model, Dynamic System, Data Acquisition, Signal Processing, Filter, FIR
  • Nasser Seraj Mehdizadeh, Sadegh Tabe Jamaat, Mastaneh Yashini Page 31
    Nowadays, a great deal of efforts are being carried out to reduce NOx emission in gas turbines. NOx emission depends closely on the flame temperature. Water or steam injection reduces the pick temperature and NOx emission. In this paper, after modeling the combustion chamber, steam, with steam to fuel ratios of 0.5 and 1, is injected into the chamber and its effect on the NOx emission reduction is studied. The FLUENT software is used for solving the related reactive flow. It is concluded that, NOx emission decreases considerably, but CO emission increases.
    Keywords: Combustion Chamber, NOx, Flow Analysis, Steam or Water Injection
  • R. Khaki, M. Boroomand Page 39
    Friction drag reduction in axisymmetric bodies with heating the surface in the turbulent boundary layer is investigated experimentally and numerically. For wind tunnel test, an axisymmetric model, nearly like an airplane body, with a length of 0.5 m and taper ratio of 10 is manufactured which, the quarter length of its tip and end has elliptical form and the others are flat. Also, axisymmetric form of the thin layer Navier- Stokes equations, using Baldwin-Lomax turbulence model is applied for the numerical simulation. Optimization of the heating area is performed by dividing the flat section of the model to five equal segments and therefore, the effects of temperature variation in various segments and numbers of heated segments are investigated. The experimental and numerical results show that, heating the first segment to, causes 24.4 (Exp.) and 23.8 (Num.) percent reduction in drag force, which show good agreements. The maximum drag reduction occurs in concentrated heating.
    Keywords: Drag Reduction, Friction Drag, Axisymmetric Body, Wind Tunnel Testing, Thin Layer Navier, Stokes (TLNS)
  • M.R. Heidari, M. Taeibi, Rahni, A. Azimi Page 51

    A turbulent supersonic flow over bodies of revolution, including the base flow, is investigated using multiblock grid to solve the thin layer Navier-Stokes (TLNS) equations. Patched method has been used near the interfaces. Our numerical scheme was implicit Beam-Warming centeral differencing, while Baldwin-Lomax turbulence modeling was used to close the Reynolds averaged Navier-Stokes equations. The results of this work have been compared with existing computational and experimental benchmark data and shows close agreements.

    Keywords: Multi, block Grid, Base Flow, Viscous Flow, Turbulent Supersonic Flow, TLNS Equations
  • M.R. Heirani Nobari, M. Hekmatara, E. Damangir Page 67
    In this article, turbulent flow and heat transfer in a rotating duct is simulated numerically. The duct rotates about an axis perpendicular to its axis and causes secondary flows resulting from Coriolis and centrifugal forces. For rotation, the standard turbulent models are not able to predict the flow and heat transfer correctly. Therefore, modified turbulent models, including rotational effects, are implemented in the momentum and energy equations. The numerical results obtained for different models indicate that, Wilcox model is closer to the experimental available data.
    Keywords: Turbulent Flow, Heat Transfer, Rotating Duct, Turbulent Models, Incompressible Flow
  • A. Mostafapour, Asl, M.R. Razfar Page 79
    The monitoring of tool wear is one of the important methods to improve the dimensional accuracy and economic aspects of machining. To achieve this, instead of measuring the tool wear, other parameteres, which are related to tool wear are used. In this paper, an intelligent system, based on neural networks, is presented. By this method, the tool wear is estimated on-line with measuring spindle motor parameters, such as current and the speed of motor. Thus, the current and the speed of motor in different condition of machining (feed, depth of cut and rpm of tool) and wear were measured with practical experiments and the effects of tool wear on current and speed of motor is analized. Based on the results, a back propagation (BP) neural network is developed and trained. Using this network, the tool wear could be estimated while machining in different conditions, measuring current and speed of motor. This system could be used to control and monitor the machining process.
    Keywords: Tool Wear, Face Milling, Neural Networks, Motor Current, Motor Speed
  • S.A.A. Moosavian, S.H. Sadati, M.R. Homaeinejad Page 89
    Although the sliding mode controller usually results in an acceptable performance, chattering phenomenon may cause practical difficulties for actuators, particularly for on-off types as is the case in space applications. In this paper, a regulated sliding mode control law to fulfill stability requirements, robustness properties, and chattering elimination is proposed. Due to the activity of the regulating routine, proper positive values for the coefficient of sliding condition are determined. To this end, first the rotation dynamics of a typical satellite described in body coordinates is derived in terms of Euler quasi coordinate. Next, focusing on the chattering phenomenon, a new approach is proposed to alleviate the chattering trend. In order to set free the actuators from permanent activity, an Error Tolerance Margin (ETM) is defined. In this method, a passive time interval is defined, during which the actuator is turned off. Also, it is assumed that only On-Off actuators are available. To evaluate the energy consumed by the actuators, a ratio named Actuator Activity Factor (AAF) is introduced. The developed control law is applied to a given satellite during a rotational maneuver in presence of parametric uncertainties and noisy feedback signals to show its ability and merits.
    Keywords: Sliding Mode Control, Quasi Coordinate, Uncertainty, On, Off Actuator, Simulation
  • A. Ghorbany, M.B. Malaek Page 101
    Aircraft design is still a complex engineering process and many decisions are made based upon qualitative choice of the designer. The use of genetic algorithm (GA) as design and optimization methodology for Aircraft can help to reduce the number of qualitative decisions. The Fajr is a super short takeoff (T.O.) and landing (SSTOL) Aircraft, which is designed to fulfill the desire for new short runways such as heliports, center-city-to-center-city travel and carrier on-board delivery (COD) military Aircraft. The objective function for the optimization was a minimization of life-cycle-cost (LCC). Results of the design methodology are discussed, which shows the ability of the GA to perform Aircraft conceptual design. In this approach best SSTOL Aircraft configuration of word, such as a Boeing YC-14 and QSRA is evaluated by GA method and designer can follow a systematic approach to find the most appropriate configuration. Using this approach, the time and the cost of conceptual design can considerably be reduced.
    Keywords: Genetic Algorithm, Aircraft Conceptual Design, Optimization