مجله مهندسی مکانیک
پیاپی 114 (امرداد و شهریور 1396)

خلبانان به دلیل قرار گرفتن در سروصدای زیاد همواره در معرض خطر کم شنوایی قرار دارند، لذا میزان نوفه در کابین هواپیما باید در محدوده استاندارد باشد تا هدایت هواپیما در طول عملیات پرواز به راحتی میسر گردد. همچنین آسایش صوتی مسافران می تواند یکی از فاکتورهای کیفی طراحی و ساخت یک هواپیمای مسافربری محسوب شود. از اینرو، کاهش حداکثری نوفه در کابین نیازی اساسی در طراحی و ساخت هواپیماست. در این مقاله، که مروری بر تحقیقات انجام شده در این زمینه است، نخست عوامل موثر بر ایجاد نوفه و ارتعاش در کابین و سازوکار عملکرد هر یک معرفی می گردد. سپس روش های تجربی، تحلیلی و ترکیبی برای شناسایی منابع و مسیرهای انتشار و انتقال نوفه بررسی می شود. در پایان، روش های کنترل فعال و غیرفعال نوفه و نمونه هایی از کاربرد موفق آن در برخی از هواپیماهای تجاری معرفی می شود.

امروزه قطعات دارای سطوح با فرم آزاد در صنایعی چون هوافضا، خودروسازی، قالب سازی، پزشکی و جز این ها کاربردهای فراوانی پیدا کرده اند. معمولا بازرسی این قطعات به دو روش تماسی و غیرتماسی انجام می شود. با وجود پیشرفت های زیاد روش های غیر تماسی، روش های تماسی هنوز هم جایگاه ویژه ای در فرایند تولید داشته و عملیات بازرسی را با دقت بالاتری نسبت به روش های غیر تماسی انجام می دهند. در روش تماسی، بازرسی سطوح به وسیله ماشین اندازه گیری مختصات دارای پراب تماسی به شکل نقطه به نقطه انجام می شود. در مرحله بعد، از این نقاط جهت بازسازی هندسه جایگزین استفاده می شود. دو عامل تعداد و نحوه توزیع نقاط اندازه گیری روی سطوح با فرم آزاد، تاثیر مستقیمی بر دقت سطح بازسازی شده دارند. تاکنون روش های زیادی در زمینه چگونگی توزیع نقاط نمونه روی سطوح با فرم آزاد ارائه شده است. بیشتر این روش ها در مناطق با انحنای بیشتر، توزیع نقاطی بالاتری دارند. در این مقاله، اصول روش های نمونه برداری از سطوح با فرم آزاد (برنامه ریزی بازرسی)، بررسی و چالش ها و عملکرد آنها تشریح و موقعیت به کارگیری هر یک از روش ها معرفی شده است.

توربین بادی وسیله ای است برای تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی مکانیکی. جنس ماده به کار رفته از مهم ترین عوامل تعیین کننده در طراحی و ساخت پره های توربین بادی است. با توجه به خواص گسترده مواد و گوناگونی رفتار آنها، همچنین شرایط جوی شهر منجیل، در این مقاله سعی شده است تا از بین سه ماده تعیین شده مناسب ترین آنها شناسایی و نیروی برشی موجود درحین عبور جریان سیال (هوا) از روی پره های توربین تخمین زده شود. کمترین میزان تنش به پره ای به جنس فیبر کربن وارد می شود، همچنین بیشترین تنشی که به پره ای با همان جنس وارد می شود برابر با 71/16 پاسکال است که در مقایسه با تنش وارده بر دیگر پره ها، که به جنس دیگری مسلح است، کمترین می باشد و میزان تنش فون مایسز فیبر کربن کمتر از دیگر مواد است.

از جمله مهم ترین صنایع وابسته به صنعت خودروسازی، صنعت ساخت وتولید انواع تایر است. امروزه بهبود مستمر در عرصه صنعت تولید لاستیک با آمیزه های جدید شیمیایی و طراحی براساس روش های روزآمد مهندسی سبب شده است روزبه روز تایرهایی بادوام تر، با عملکردی بهتر در شرایط متنوع آب و هوایی تولید و روانه بازار شود. با توجه به گستردگی این صنعت و آثار زیست محیطی فراوان آن، که به طور مستقیم ناشی از حجم مواد مصرفی برای تولید هر حلقه تایر و میزان پسماند ناشی از تایرهای فرسوده در طبیعت می شود و به طور غیرمستقیم که ناشی از اثر تایر بر مصرف سوخت و میزان آلاینده های تولیدشده توسط خودرو می باشد، کنترل هر یک از ابعاد مذکور می تواند شاخص بسیار مهمی در جلوگیری از آلودگی هرچه بیشتر محیط زیست محسوب شود. در این مقاله، نخست گزیده ای از تاریخچه صنعت تولید تایر بیان شده است. سپس مواد اولیه مورد استفاده در صنایع تولید تایر و بخش های گوناگون آن معرفی و فناوری های جاری در عرصه تولید تایر معرفی و روش های تولید تایرهای متداول تشریح شده و موضوع تایرهای سبز، به عنوان راه کاری جدید به منظور کاهش پیامدهای زیست محیطی استفاده روزافزون از تایرهای معمولی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که بهره گیری از تایرهای سبز، در کنار ارتقای خواص و ویژگی های مهندسی محصول نهایی، سبب کاهش چشمگیر مصرف سوخت و کاهش آلاینده های زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت و پسماند حاصل از تایرهای مستعمل خواهد شد.

بهره برداری همه روزه از انرژی های تجدیدپذیر از یکسو سبب کاهش مصرف سوخت های فسیلی و از سوی دیگر موجب کاهش آلاینده های زیست محیطی می شود. از جمله انرژی های تجدیدپذیر می توان به پیل های سوختی اشاره کرد که با به کارگیری فرایندهای الکتروشیمیایی توان تولید می کند. در میان پیل های سوختی، قابلیت پیل های سوختی اکسید جامد در ترکیب با نیروگاه های گازی سبب شده است که سامانه هیبریدی حاصل به عنوان یک سامانه تولید توان نوین معرفی شود. پیل سوختی اکسید جامد به سه روش مستقیم، غیرمستقیم و نیمه مستقیم با توربین گازی ترکیب می شود. هدف این مقاله مقایسه عملکردی و اقتصادی ترکیب سه روش اتصال پیل سوختی اکسید جامد با یک نیروگاه گازی 10 مگاواتی با راندمان 30 درصد است. نتایج نشان می دهد خروجی نیروگاه با اتصال سامانه پیل سوختی اکسید جامد به صورت مستقیم به 37 مگاوات با راندمان 2/66 درصد، با اتصال نیمه مستقیم به 6/21 مگاووات با راندمان 2/49 درصد و با اتصال غیرمستقیم به 6/20 مگاوات با راندمان 5/48 درصد خواهد رسید. این نتایج نویدبخش افزایش چشمگیری در بهبود عملکرد نیروگاه گازی است. تحلیل ترمواکونومیک این نوع پیکربندی ها در نیروگاه مورد اشاره از دیگر موارد مورد بررسی می باشد.

در این مقاله به بررسی و طراحی یکی از سیستم های پر کاربرد انرژی خورشیدی؛ یعنی کلکتورهای هوایی خورشیدی (هواگرمکن) جهت گرمایش فضا پرداخته شده و محاسبات لازم و پارامترهای موثر بر بازده و مساحت کلکتورها مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد افزایش تعداد پوشش های شیشه ای و دبی هوای ورودی و ضخامت عایق سبب کاهش مساحت مورد نیاز کلکتور و در نتیجه افزایش راندمان آن می شود و نیز بیشتر شدن عمق کانال هوا نیاز به مساحت بیشتری از کلکتور برای تامین بار گرمایشی مورد نیاز دارد که این باعث کاهش راندمان می گردد. تاثیر تغییرات دمای میانگین هوا با مساحت مورد نیاز رابطه عکس و تغییرات ضریب انتقال حرارت باد رابطه مستقیم دارد. در نهایت هم شیب صفحات جاذب به عنوان عاملی موثر در جذب بیشتر انرژی مورد بررسی قرار گرفته که شیب میانگین 58 درجه مناسب برای منطقه مورد مطالعه تخمین زده شده است. برای ملموس بودن تحقیق حاضر و همچنین مستند بودن آن، منطقه ای خاص از کشور، شهر قاین در خراسان جنوبی، با عرض جغرافیایی 33 درجه، یک ساختمان اداری دوطبقه در نظر گرفته شده است. با توجه به در دسترس نبودن تابش کلی رسیده به سطح در این شهر، انرژی تابشی کل به روش HDKR در نرم افزار متلب شبیه سازی شده است. نتایج حاصل در مقایسه با شهرهایی با عرض جغرافیایی مشابه قابل قبول بوده است. شبیه سازی و تحلیل کلکتور هواگرمکن هم با توجه به روابط موجود توسط نرم افزار متلب انجام شده است.

عملگرها مبدل هایی هستند که یک سیگنال الکتریکی را به یک اندازه فیزیکی مطلوب تبدیل می کنند. عملگرهای کنترل فعال جریان به وسیله ایجاد یک اغتشاش قابل کنترل الکترونیکی جریان را اصلاح می کنند. زمینه کنترل فعال جریان طی دهه اخیر شاهد رشد چشمگیر عملگرها بوده است که این سندی بر اهمیت و چالش های مربوط به طراحی عملگرهاست. این مقاله چارچوبی برای بحث درباره ویژگی های عملگرها، مشخصات، انتخاب، طراحی و دسته بندی آنها در کاربردهای علوم و صنایع هوایی فراهم می کند. در مقاله حاضر، اصول کاری عملگرها تشریح و انواع عملگرهای مشهور در جریان های سرعت پایین تا سرعت متوسط شامل عملگرهای سیالی، سطح متحرک و پلاسمایی توصیف می شوند. همچنین توانمندی ها و نواقص اجتناب ناپذیر هر کدام از عملگرها و مسیرهای تحقیقاتی آتی، که نیازمند تحقیقات هستند، ارائه می شود. تعداد نمونه هایی از عملگرهای کنترل فعال جریان که از نمونه آزمایشگاهی به کاربردهای هوایی واقعی انتقال پیدا کرده اند اندک است. در اینجا اصول طراحی عملگر و ارزیابی آن به منظور انتخاب مناسب عملگر ارائه می شود. فناوری های مختلف برای آشکارشدن توانایی ها و محدودیت ها مقایسه می شوند. در نهایت سیر طراحی جدید و مسیرهای ممکن تحقیقات آتی شناسایی و بحث می شوند.

مدلسازی نقش مهمی در توسعه پیل سوختی و شناخت پارامترهای موثر بر عملکرد سیستم های پیل سوختی به کار رفته در خودرو دارد. قبل از انتخاب یک مدل پیل سوختی، آشنایی با خصوصیات کلی سیستم و احتیاجات آن ضروری است و این نخستین شرط در مدلسازی می باشد. مدل ها را از لحاظ دیدگاه می توان به صورت تجربی، نیمه تجربی، نظری و از لحاظ حالت به صورت استاتیکی و دینامیکی تقسیم بندی کرد. هدف این مقاله بررسی و مقایسه دو نوع مدلسازی استاتیکی و دینامیکی صورت گرفته روی یک سیستم پیل سوختی پلیمری برای کاربرد در خودرو می باشد. نتایج نشان می دهد که پاسخ سیستم به تغییرات جریان الکتریکی در حالت دینامیکی نسبت به حالت استاتیکی با تاخیر زمانی همراه است و هرچه مقدار جریان الکتریکی بیشتر باشد، دمای بدنه پیل سوختی، میزان مصرف واکنش گرها و گازهای ورودی به کانال های آند و کاتد افزایش می یابد.

انتخاب بهینه استراتژی های مسیر و جهت گیری ابزار در فرایند فرزکاری مسئله ای مهم در ماشینکاری قطعات جدارنازک مانند پره ها و ایرفویل هاست. انتخاب مناسب منجر به صرفه جویی در زمان ماشینکاری و بهبود کیفیت سطح قطعه کار و افزایش عمر ابزار می شود و علاوه بر بالارفتن قابلیت تولید، هزینه ها را نیز کاهش می دهد. در این مقاله، آثار جهت گیری ابزار در ماشینکاری سطوح انحنادار قطعات جدارنازک آلومینیومی یک سرگیردار به وسیله فرایند فرزکاری سه محوره با فرز انگشتی سرکروی مورد بررسی قرار گرفته است تا بهترین صافی و یکپارچگی سطح ماشینکاری شده و کمترین مقادیر نیروهای ماشینکاری به دست آید. چهار استراتژی مورد بررسی عبارت اند از: عرضی رو به داخل، عرضی رو به خارج، طولی رو به داخل و طولی رو به خارج. در حین فرزکاری نیروهای میانگین ماشینکاری در جهات مختلف اندازه گیری می شوند و توپوگرافی سطحی ماشینکاری شده به وسیله میکروسکوپ نوری ارزیابی می شود و در انتها روی نمونه ها تست زبری سنجی انجام می شود. براساس اندازه گیری نیروهای فرزکاری، زبری سنجی و بررسی توپوگرافی سطوح ماشینکاری شده مشخص می شود که در فرزکاری سطوح انحنادار قطعات جدارنازک آلومینیومی یک سرگیردار، روش عرضی رو به داخل بهترین استراتژی فرزکاری و حالت طولی رو به خارج، غیرمطلوب ترین استراتژی مسیر حرکت ابزار فرزکاری می باشد.

امروزه آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V به دلیل خواص فیزیکی و مکانیکی همچون استحکام بالا، چگالی کم نسبت به فولاد، مقاومت عالی در برابر خوردگی و قابلیت جوشکاری بالا در صنعت مورد توجه قرار گرفته است. یکی از کاربردهای آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V که منجر به بهبود خواص مکانیکی قطعات فولادی می گردد، استفاده از آن در فرایند لایه نشانی است. در مقاله حاضر از منطق فازی برای مدلسازی فرایند لایه نشانی به کمک لیزر پالسی و از الگوریتم اجتماع ذرات برای بهینه سازی آن استفاده شده است. پارامترهای دور و زمان به عنوان پارامترهای ورودی فرایند و ضخامت لایه به وجود آمده به عنوان پارامتر هدف در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از مدل فازی و مقایسه آن با نتایج تجربی نشان از قابلیت مناسب مدل فازی پیشنهادی در پیش بینی ضخامت لایه نشانده شده دارد. همچنین نتایج نشان از توانایی الگوریتم اجتماع ذرات در بهینه سازی ضخامت لایه در فرایند لایه نشانی به کمک لیزر پالسی دارد.