فهرست مطالب

مواد پر انرژی - سال هفتم شماره 4 (پیاپی 17، زمستان 1391)

فصلنامه مواد پر انرژی
سال هفتم شماره 4 (پیاپی 17، زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/02/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • داود رمش، رضا فرخی، حمیدرضا علی محمدی، محمدرضا حیدری * صفحه 3

    در موتورهای سیکل باز، برخورداری از حداقل مقادیر بیشینه در رژیم گذرای استارت مهم ترین شاخص در بهینه سازی دینامیکی طرح سیستمی سامانه شناخته می شود. در این پژوهش، ضمن معرفی عوامل موثر در مقادیر بیشینه پارامترها در رژیم گذرا، چگونگی کاهش این مقادیر بیشینه که یکی از مهم ترین عوامل بروز اختلال در این گونه موتورها است، بررسی شده است. برای دست یابی به این هدف، دو مدل شبیه ساز دینامیکی که یکی به زبان و دیگری در محیط Simulink تهیه شده، مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق با توجه به مدار پنوموهیدرولیکی موتور مورد نظر، تاثیر عوامل موثر در کاهش مقادیر بیشینه با ارائه نتایج تئوری و تجربی نشان داده می شود. تطابق نتایج تست و پیش بینی شبیه سازی نشانگر دقت بالای مدل سازی است.

    کلیدواژگان: رژیم گذرا، رژیم نامی، دور بحرانی، مدل، پارامترهای موتور سوخت مایع
  • محسن روح بخش، احمدرضا خوگر، سیدهادی معتمدالشریعتی صفحه 11
    در کار حاضر بر اساس الگوریتم حل عددی بایر و فرانکل یک کد کامپیوتری جهت پیش بینی پارامترهای بالستیک داخلی (فشار و دمای گازهای پیشرانه، موقعیت و سرعت گلوله در زمان های مختلف) تهیه شده است. تغییرات نرخ سوزش به کار رفته با فشار به صورت غیرخطی است. عبارت حجم در معادله حالت با درنظر گرفتن حجم مشترک گازهای آغازگر، هم-پوشانی اولیه گلوله با محفظه احتراق و عقب نشینی سلاح ویرایش شده است. در معادله انرژی اتلاف حرارتی، اتلاف ناشی از غلبه بر نیروی خان کشی و اتلاف مربوط به عقب نشینی سلاح و چرخش گلوله منظور شده است. نتایج کد تهیه شده بر مبنای روش حاضر با نتایج آزمایشگاهی و همچنین نتایج منتشر شده از دیگر کدهای معتبر در تحلیل بالستیک داخلی، تطابق خوبی را نشان می دهد. پس از اعتبارسنجی، مطالعه پارامتریک برای حجم مشترک گازها و نیروی مقاومت خان کشی به منظور میزان اثرگذاری بر دقت در محاسبه فشار گازهای احتراق و سرعت گلوله انجام شد. اثر فشار شروع حرکت گلوله بر بیشینه فشار گازهای احتراق نیز بررسی شده است. این تحقیق نشان داد با افزایش فشار شروع حرکت گلوله، بیشینه فشار در محفظه احتراق به صورت سهمی افزایش خواهد داشت. در ادامه مطالعه پارامتریک اثر خصوصیات آغازگر بر تغییرات دما و فشار گازهای احتراق با زمان بررسی شده است.
    کلیدواژگان: بالستیک داخلی تفنگ، نرخ سوزش غیرخطی، توسعه تحلیل صفر بعدی، حجم مشترک گاز، اتلاف حرارتی
  • طیبه اکبری، غلامحسین لیاقت، سعید فعلی صفحه 23
    در مقاله حاضر، اثر چرخش غیر محوری پرتابه استوانه ای سر تخت در پدیده نفوذ به اهداف آلومینیومی مورد بررسی قرار می گیرد. در مدل تحلیلی ارائه شده فرایند نفوذ بسته به نحوه برخورد پرتابه به هدف – به صورت عمودی یا مایل- به چهار مرحله فرسایش، پلاگینگ، توسعه سوراخ و پتالینگ تقسیم می شود. مرحله پلاگینگ نیز به صورت حفره ای شدن، شکل گیری پلاگ، جدایش پلاگ، لغزش پلاگ و تغییر شکل پس از سوراخ کاری درنظر گرفته شده است. در این مدل ماده هدف به صورت صلب- کاملا پلاستیک و پرتابه تغییرشکل پذیر درنظر گرفته شده است. شکل پذیری پرتابه بسته به سرعت نسبی آن در سه شکل: فرسایش، تخت شدن و حرکت صلب پرتابه اتفاق می افتد. همچنین اثر نیروی اصطکاک در کل فرایند نفوذ لحاظ شده است. نتایج مدل تحلیلی ارائه شده هم خوانی مطلوبی با نتایج تجربی دارد.
    کلیدواژگان: چرخش غیر محوری، نفوذ، برخورد عمودی، برخورد مایل، پلاگینگ
  • ید الله بیات، نفیسه سادات محمودی، محمد علی ذرعی، اعظم صمد بین صفحه 33
    5،3،1- تری آمینو-6،4،2- تری نیترو بنزن (TATB) ماده منفجره ای است که دارای پایداری گرمایی بسیار بالا، حساسیت کم و دانسیته مناسب نسبت به سایر مواد منفجره متعارف مانند TNT می باشد. این خواص باعث شده که در سال های اخیر TATB برای استفاده در بعضی کاربردهای نظامی و غیر نظامی بسیار مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله، یک روش جدید برای سنتز TATB با استفاده از ماده اولیه TNT ارائه شده است. هدف از ارائه این روش استفاده از مواد اولیه ارزان و در دسترس بوده تا بتوان TATB را بدون نیاز به امکانات پیچیده و خاص و صرف هزینه بالا سنتز نمود. در این روش ابتدا TNT را توسط سدیم دی کرومات و سولفوریک اسید غلیظ اکسید کرده و تری نیترو بنزوئیک اسید با بهره 60% سنتز گردید. سپس توسط حرارت آن را کربوکسیل زدایی کرده و تری نیترو بنزن با بهره 68% سنتز شد. تری نیترو بنزن حاصل طی یک مرحله احیاء، با بهره 75% تبدیل به تری آمینو بنزن شد. مرحله بعد نیترو دار کردن می باشد که برای این منظور، ابتدا گروه های آمینی توسط گروه های استیل محافظت شده و پس از قرار گرفتن سه گروه نیترو با استفاده از اسید سولفوریک و اسید نیتریک، گروه های محافظ با انجام هیدرولیز برداشته و TATB با بهره 55% تهیه گردید.
    کلیدواژگان: TATB، احیای نیترو، محافظت گروه آمین، نیترو دار کردن، هیدرولیز آمید
  • مصطفی حقیقت پور، خداداد واحدی، علی مهدی پور عمرانی صفحه 41
    مواد کامپوزیتی تقویت شده با الیاف، کاربرد زیادی در صنعت از جمله سازه های دریایی، ساختارهای فضایی و زره های سبک وزن برای حفاظت بالستیکی دارد. علت مهم استفاده از این مواد در صنعت، خواص مکانیکی خوب، انعطاف پذیری بیشتر، ساخت آسان و مقاومت در برابر ضربه می باشد. مطالعات وسیعی در جهت شناسایی مکانیزم های تغییر شکل در حین فرآیند نفوذ و نفوذ کامل در کامپوزیت های تقویت شده با الیاف انجام شده است. ون با فرض عدم اصطکاک بین دماغه پرتابه و هدف و با استفاده از قانون بقای انرژی، معادلات عمق نفوذ، سرعت باقیمانده و سرعت حد بالستیک برای پرتابه های با دماغه مختلف ارائه داده است. در این تحقیق، برای پرتابه های با دماغه اجایو، مدل جدیدی ارائه می شود. در این مدل با استفاده از قانون دوم نیوتن، معادلاتی برای نفوذ کامل پرتابه های با دماغه اجایو و نیمکروی به دست آمده است. برای پرتابه اجایو به قطر 69/8 میلی متر و جرم 53/9 گرم و هدف کامپوزیت کربن / اپوکسی تست تجربی انجام شد. با استفاده از نتایج تجربی، معادله جدیدی برای ثابت تجربی مدل تحلیلی (β) ارائه شده است. با مقایسه نتایج تحلیلی روش جدید و روش ون و نتایج تجربی، مشاهده شد که مدل جدید در مقایسه با مدل ون از دقت بیشتری برخوردار است.
    کلیدواژگان: نفوذ کامل، دماغه های اجایو و نیم کروی، روش تحلیلی، روش تجربی، سرعت باقیمانده، سرعت حد بالستیک
  • محمود گرجی صفحه 49
    در این تحقیق، یک مدل دوبعدیCFD برای بررسی هر دو پدیده هیدرودینامیک و انتقال جرم و تاثیر آنها بر انحلال گاز هیدروژن در یک سوخت هیدروکربنی به کار رفته است. برای این منظور، مدل اولرین- اولرین با به کارگیری روش حجم محدود استفاده شده است. مدل استاندارد k-ε نیز برای آشفتگی فاز مایع و گاز منظور شده است. سرعت صعود به دست آمده حباب گاز توسط این مدل با داده های آزمایشگاهی مقایسه شد و تطابق خوبی نشان داد. مدلCFD رفتار مورد انتظار از هیدرودینامیک سیستم را به درستی نشان داد. برای سرعت های ظاهری گاز تا 3 سانتی متر بر ثانیه، مقادیر به دست آمده کسر حجمی گاز در مایع و ضرایب انتقال جرم حجمی توسط مدل به ترتیب تا091/0 و تا s-1 054/0 بود. نتایج محاسبات انتقال جرم نشان میدهد که غلظت هیدروژن در سوخت مایع با گذشت زمان افزایش می یابد تا به مقدار تعادلی خود برسد. زمان لازم برای رسیدن به غلظت تعادلی مایع با سه ضریب انتقال جرم معادل 0004/0، 0008/0 و 002/0 متر بر ثانیه، به ترتیب حدود120، 60 و 25 ثانیه بود. بنابراین با انتخاب مناسب هندسه سیستم و سرعت گاز، می-توان مقادیر مناسب انتقال جرم و توزیع گاز در مایع را برای انحلال گاز هیدروژن در سوخت مایع داشت.
    کلیدواژگان: انحلال، گاز هیدروژن، هیدرودینامیک، دینامیک سیالات محاسباتی، سوخت هیدروکربنی، ستون حبابی
  • کرامت ملک زاده فرد، مهدی تاجداری، سید محمد زمانی ثانی صفحه 59
    در این مقاله، پاسخ دینامیکی استوانه ضخیم تحت بارگذاری فشار مکانیکی گذرای متحرک و توزیع دمای متغیر با ضخامت و متحرک در طول پوسته بررسی و تحقیق می شود. برای این منظور ابتدا معادلات حرکت پوسته به کمک اصل همیلتون و با استفاده از تئوری مرتبه اول تغییر شکل برشی به دست می آید. این معادلات که یک دستگاه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی و با ضرایب ثابت است با تبدیل به معادلات دیفرانسیل معمولی حل گردیده است. نتایج به دست آمده از روش تحلیلی با روش اجزاء محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس (ABAQUS) مقایسه شده است. مقایسه نتایج با روش اجزاء محدود نشان می دهد که تئوری مرتبه اول برشی برای محاسبه پاسخ دینامیکی استوانه ضخیم موفقیت آمیز می باشد.
    کلیدواژگان: استوانه جدار ضخیم، پاسخ دینامیکی، بارگذاری متحرک، اثرات دمایی، تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول، روش اجزای محدود
|
  • D. Ramesh, R. Farrokhi, H. R. Alimohammadi, M. R. Heidari Page 3

    The most important indicator of dynamic optimization of system design in open cycle engines is known, minimize of the maximum amount of start transient regime parameters. How decreasing the maximum amount of transient regime parameters; that is one of the most important factors in defect of this kind of Engines, is the main objective of this paper.The procedure is based on two different simulation models; the software program C++ and Matlab Simulink. By regard to considered Engine condition; at first we present important factors in decreasing of maximum amount of transient regime parameters, and then will show their effects by comparing of simulation prediction and hot test results. Finally, results of engine hot test are compared with model and shows acceptable accuracy of simulator code.

    Keywords: Transient regime, Simulation, Prediction, Engine
  • M. Rouhbakhsh, A. R. Khoogar, H. Motamedshariaty Page 11
    In this research, a computer code is developed to predict the interior ballistic parameters (variation of pressure and temperature of propellant gases, location and velocity of projectile versus time) based on Baer&Frankle zero dimensional method. Nonlinear burning rate equation has been used. Volume term in the equation of state has been modified considering co-volume of propellant and igniter gases and the overlap between projectile, cartridge and recoil. Results obtained from this method are improved by correcting heat loss relations and considering energy losses due to recoiling parts of the gun and projectile spin. The calculated results are in good agreement with experimental data as well as the data reported from other interior ballistic codes. Investigation was performed to reveal the effect of co-volume of propellant gases, engraving force and shot-start pressure on the breech pressure. Also effect of igniter properties on the temperature and pressure history of burnt gases has been studied.
    Keywords: Guns Interior Ballistics, Nonlinear Burning Rate, Developed Zero Dimensional Analysis, Co, Volume of Gases, Heat Loss
  • T. Akbari, Gh. Liaghat, S. Feli Page 23
    In this research the effect of the tumbling perforation of blunt-faced cylindrical projectiles in moderately thick aluminum plates is presented. The perforation process – depend on the impact angle in normal and oblique impact – consists of four stages: erosion, plugging, hole enlargement and petaling. The modeling in the plugging stage consists sequentially of cratering, plug formation, plug separation, plug slipping and post perforation deformation. In this analytical model, the target material is considered to be rigid perfectly plastic, while the projectile is regarded as adeformable. material Projectile deformation depend on relative velocity of projectile occurs in three mode: erosion, flattening and rigid projectile. The effect of the frictional force is considered too. The new analytical results were found to be in good agreement with experimental results.
    Keywords: Tumbling, Perforation, Normal Impact, Oblique Impact, Pluging
  • Y. Bayat, N. S. Mahmoudi, M. Zarei, A. Samadbin Page 33
    1,3,5-Triamino-2,4,6-Trinitrobenzene (TATB) is an explosive that possesses excellent thermal stability and sensitivity characteristics. These properties make TATB an attractive candidate for military and civilian applications. The aim of this study is the synthesis of TATB using available reagents and equipment. Thus, TNT was used as starting material in the synthesis of TATB following six steps including the oxidation of TNT to Trinitrobenzoic acid with Sodium dichromate and concentrated Sulfuric acid (yield 60%), decarboxylation to Trinitrobenzene (yield 68%), reduction to Triaminobenzene with metal powder and Hydrochloric acid or Hydrazine hydrate (yield 55%), protection of the Amine groups to synthesize Triacetamidobenzene and finally the nitration and deprotection reaction by hydrolysis reaction (yield 55%).
    Keywords: TATB, Triaminobenzene, Nitration, Hydrolysis of amide
  • M. Haghighatpour, Kh. Vahedi, A. Mahdipour Omrani Page 41
    Fiber-Reinforced Plastic (FRP) laminates have received more and more attention due to their high specific strength and high specific stiffness. They are used vastly in various industries such as aerospace, naval, automotive and body armor. Numerous studies have been conducted to identify the deformation mechanisms which occur during dynamic penetration and perforation of FRP laminates. Wen presented an analytical model to predict depth of penetration, residual velocity and ballistic limit for projectiles with different noses. He neglected friction between nose of projectile and target. In this paper, wen's model is investigated with friction between nose of projectile and target, so new correlations are derived. A new model is presented for projectile with ogive and semi-spherical nose. Newton second law is used to predict perforation of FRP laminate. Several experimental tests performed for ogive nose projectile and carbon/epoxy laminate. According to experimental results an equation for empirical constant β is derived. Analytical results for new model and Wen's model was compared with experimental result. Analytical results in the new model are in good agreement with experimental ones. This indicates that new model is more accurate than the Wen's model.
    Keywords: Perforation, Ogive Nose, Analytical Method, Residual Velocity, Ballistic Limit Velocity
  • M. Gorji Page 49
    In this work, a two dimensional CFD model has been used to investigate both hydrodynamics and mass transfer and their effects on hydrogen solubility in a hydrocarbon fuel. This work has been done based on two fluid (Eulerian-Eulerian) model and finite volume method, along with standard k-e model to address turbulent behavior of both phases. The bubble rise velocity obtained using the present model has been compared with the experimental results and showed a good agreement with experimental data. The CFD model correctly exhibited the general behavior expected from hydrodynamics of the system. For gas superficial velocities up to 3.0 cm/s, the gas volume fraction and volumetric mass transfer coefficient were obtained up to 0.091 and 0.054 s-1, respectively. Results of mass transfer run showed that hydrogen concentration in liquid fuel is increased progressively until reaching its equilibrium value. For hydrogen mass transfer coefficient of 0.0004, 0.0008 and 0.002, the time required to reaching the equilibrium liquid concentration is about 120, 60 and 25 sec. respectively. Therefore, through selection of an appropriate system geometry and gas velocity, an appropriate mass transfer and gas distribution in liquid for hydrogen solubility in liquid fuel can be achieved.
    Keywords: Solubility, Hydrogen, Hydrodynamics, CFD, Hydrocarbon Fuel, Bubble Column
  • K. Malekzadeh Fard, S. M. Zamani Sani, M. Tajdari Page 59
    In this article, dynamic response of the thick cylindrical shell subjected to mechanical moving pressure has been investigated. The temperature distribution varies with respect to the thickness and moving along the length of the thick shell. First, the equations of motion have been derived using the Hamilton’s principle and the first order shear deformation theory. These equations are the systems of partial differential equations with constant variables. They have been solved using the converted ordinary differential equations under various load conditions. The Results of the present analytical method have been verified by comparing with finite element results using the ABAQUS software. The Comparison of the results with the finite element method shows that the first order shear deformation theory can predict the dynamic response of the thick cylindrical shell successfully.
    Keywords: Thick Cylindrical Shell, Dynamic response, Finite Element Method, First Order Shear Deformation Theory, Thermal Effects, Moving Load