دکتر محمدعلی رنجبر
-
تداخل آیرودینامیکی یکی از پدیده هایی است که هنگام عبور دو جسم پرنده از نزدیکی یکدیگر رخ می دهد. در این حالت تغییر توزیع فشار واردشده بر اجسام عبوری از نزدیکی یکدیگر باعث تغییر در نیروهای آیرودینامیکی می شود. در این پژوهش به بررسی عددی میدان جریان بین دوبدنه باریک در فاصله نزدیک و تغییرات فشار در طول آن ها در سرعت های مافوق صوت پرداخته می شود. شبیه سازی به صورت دوبعدی و سه بعدی انجام شده و برای مدل سازی آشفتگی جریان از مدل k-omega sst استفاده شده است. دوبدنه باریک در سرعت های 5/1، 3 و 5/4 ماخ و در فواصل 2، 3 و 4 برابر قطر بدنه یکدیگر در کنار هم قرارگرفته و در دو حالت دارای حرکت نسبی و بدون حرکت نسبی موردبررسی قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد با افزایش سرعت جریان آزاد، موج شوک از کمانی به مایل تغییر شکل می یابد و بین دوبدنه منعکس می شود. همچنین با کاهش عدد ماخ جریان و افزایش فاصله بین دوبدنه باریک، موج شوک منعکس شده ضعیف تر می شود. در ماخ 5/1 بازتاب موج شوک بین دوبدنه چندان محسوس نیست درحالی که در ماخ 5/4 موج شوک به خوبی بین دوبدنه بازتاب دارد. در حالت دارای حرکت نسبی دوبدنه باریک، در نقاط بازتاب موج شوک جدایش جریان روی می دهد و تعداد انعکاس موج شوک نسبت به حالت بدون حرکت نسبی کمتر می شود.
کلید واژگان: تداخل آیرودینامیکی, میدان جریان, بدنه باریک, مافوق صوتAerodynamic interference is one of the phenomena that occurs when two flying objects pass near each other. In this case, the change in the pressure distribution on objects passing near each other causes a change in the aerodynamic forces. In this research, the numerical investigation of the flow field between two narrow bodies at a close distance and the pressure changes along them at supersonic speeds is done. The simulation was done in two-dimensional and three-dimensional form, and the k-omega sst was used to model the flow turbulence. The two slender bodies were placed next to each other at speeds of Mach 1.5, 3, and 4.5 and at intervals of 2, 3, and 4 times the diameter of the body. they were examined in two modes with relative motion and without relative motion. The results show that as the free flow velocity increases, the shock wave deforms from bow to oblique and is reflected between the two bodies. Also, as the flow Mach number decreases and the distance between two slender bodies increases, the reflected shock wave becomes weaker. At Mach 1.5 the shock wave reflection between two bodies is not very noticeable, while at Mach 4.5 the shock wave is well reflected between two bodies. In the state of relative motion of two slender bodies, separation occurs at the shock wave reflection points and the number of shock wave reflections decreases compared to the state without relative movement.
Keywords: Aerodynamic Interference, Flow Field, Slender Body, Supersonic -
هدف اصلی از طراحی سیستم کنترل دمای یک ماهواره، تامین دمای مطلوب برای کارکرد صحیح قطعات و مجموعه ماهواره می باشد. با توجه به اینکه ماهواره شرایط سرد و گرم شدیدی در طول ماموریت خود تجربه می کند، انتخاب مواد و پوشش های سطحی برای آن مشکل می شود. طراحی صورت گرفته برای مقابله با شرایط گرم، سبب افزایش توان لازم برای گرم نگه داشتن ماهواره در شرایط سرد شده و این در حالی است که تامین توان گرمایشی مورد نیاز در شرایط سرد برای ماهواره یکی از دغدغه های مهم طراحان می باشد. با توجه به محدودیت-های موجود در سیستم های فضایی در زمینه تامین انرژی، این توان باید بهینه و در حداقل مقدار ممکن باشد. در این مقاله ابتدا روند طراحی سیستم کنترل دما با استفاده از یک نمونه ماهواره شرح داده می شود و در ادامه با استفاده از انتخاب مناسب پوشش های حرارتی از بین پنج پوشش حرارتی که در اختیار طراح قرار دارد، طراحی بهینه صورت می گیرد. در بهینه سازی از روش برنامه ریزی خطی استفاده شده و هدف از بهینه کردن نیز کاهش مقدار توان مصرفی گرمکن در شرایط سرد می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که دمای ماهواره در شرایط گرم و سرد در محدوده مجاز دمایی قرار می گیرد و با استفاده از این روش، کاهش قابل توجهی در مقدار توان مصرفی گرمکن ایجاد می شود.
کلید واژگان: سیستم کنترل دما, ماهواره, بهینه سازی, گرمکن, پوشش حرارتیThe main design goal of thermal control subsystem is to keep the temperature of the satellite equipment within specified margins. Satellite experienced extreme hot and cold conditions during the mission, so it is difficult to choose the materials and surface coatings for these conditions. If design is done to deal with hot conditions, satellite power for keeping warm in cold conditions is increased and this is while supply of required power for heating the satellite in cold conditions is one of the important design concerns. Due to restrictions in space systems for power supply, the value of power for thermal control subsystem should be optimal. This paper describes the process of designing a thermal control subsystem of small satellites using a simple model. In the present study, the thermal design is done by using the optimal choice for the radiator cover. This design has been done in a way that the least amount of heater power is required. For this purpose, optimization and linear programming have been used. Simulation results show that satellite temperature in warm and cold conditions is in the range and this method significantly reduces the amount of required power heater.
Keywords: Thermal Control Subsystem, Satellite, Optimization, Heater, Surface Finish -
در مطالعه حاضر یک حل تحلیلی دقیق برای انتقال حرارت دوبعدی پایا در ساندویچ پانل استوانه ای ساخته شده از گرافیت اپوکسی و فوم پلی یورتان ارایه شده است. ساندویچ پانل در نظر گرفته شده از نوع استوانه ای بوده که در طراحی موشک های زمین به هوا، بسیار پرکاربرد می باشد. انتقال حرارت متقارن محوری در جهت طولی و شعاعی ارایه شده است. یافتن کلی ترین حل ممکن بر مبنای شرایط مرزی پیچیده و مطالعات پارامتری، از جنبه های نوآوری مطالعه حاضر است. برای یافتن کلی ترین حل از دو نرم افزار مطلب و آباکوس استفاده شده که برای این منظور ابتدا استوانه به صورت پایا در نرم افزار آباکوس تحلیل و سپس با استفاده از فرمول های تیوری اشتروم-لیوویل و تبدیل فوریه انتقال حرارت در نرم افزار مطلب بررسی گردیده و نتایج با هم مقایسه می شود. در انتها توزیع درجه حرارت برای هر لایه کامپوزیتی با زاویه الیاف دلخواه بین توزیع درجه حرارت برای زوایای صفر و 90 ارایه شده است.
کلید واژگان: حل تحلیلی, ساندویچ پانل, کامپوزیت, نرم افزار مطلب, انتقال حرارت پایاIn this study, an anlytical exact solution for tow-dimensional steady-state heat transfer in cylindrical sandwich panel made of graphite-epoxy and poly urethane foam is presented. these sandwich panel is cylindrical shape and simulated a ground to air rocket. the symmetry heat transfer in the longitudinal and radial directions is presented. Finding the most possible solution based on complex boundary conditions and parametric studies is one of the innovative aspects of the present study. To find the most complete solution, Matlab and Abaqus software were used. For this purpose, first the cylinder was reliably analyzed in Abaqus software and then using the formulas of Strom-Liouville theory and Fourier transform heat transfer in Matlab software and the results were compared. Finally, the temperature distribution for each composite layer with the desired fiber angle between the temperature distribution for the zero and 90 angles is presented.
Keywords: Artillery weapons, Fractional projectile equation, Shooting method (shooting), Inverse problem -
یک راهکار موجود جهت استفاده از موشک های سوخت جامد تاکتیکی برای منظورهای فضایی افزودن لوله بلست به نازل می باشد. مجهز کردن نازل به لوله بلست علاوه بر ایجاد فضا برای افزودن زیرسیستم های مورد نیاز، امکان پایداری و کنترل ساده تر سامانه را نیز به وجود می آورد. در مطالعه حاضر ابتدا با استفاده از حل عددی، یک نازل سوخت جامد موجود از نقطه نظر هندسی و آیرودینامیکی به منظور دستیابی به عملکرد و راندمان مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. حل عددی انجام شده با استفاده از نرم افزار Fluent بوده و مدل آشفتگی به کار رفته از نوع تنش های رینولدز پنج معادله ای است. به منظور افزودن لوله بلست دو هندسه جدید از نازل مذکور طراحی شده و با توجه به شرایط حاکم بر مسیله، تغییرات سرعت، فشار و درجه حرارت جریان عبوری از نازل مورد بحث قرار گرفته است. با توجه به مشخص بودن دما و فشار محفظه احتراق، خواص گازهای ورودی به نازل با استفاده از نرم افزار تحلیل تعادل شیمیایی محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که افزودن لوله بلست باعث افت فشار کل کمتر از 2 درصد و مقدار ضربه ویژه حدود 3 درصد شده است که با توجه به مزایای به دست آمده قابل قبول است.
کلید واژگان: نازل موشک, طراحی هندسی, طراحی آیرودینامیکی, لوله بلست, بهبود عملکرد, شبیه سازی عددیAn existing solution for using tactical solid fuel rockets for space purposes is to add a blast tube to the nozzle. Equipping the nozzle with a blast tube, in addition to creating space to add the required subsystems, also makes it easier to stabilize and control the system. To get the best performance from a nozzle, various changes must be made to the nozzle structure.In the present study, the existing nozzle is first analyzed from a geometric and aerodynamic point of view using numerical solution in order to achieve performance and efficiency. Then in order to add the blast tube, two new geometries of the mentioned nozzle are designed and according to the prevailing conditions, the changes in velocity, pressure and temperature of the flow through the nozzle have been studied. The results show that the addition of blast tube causes a decrease in total pressure of less than 2%, which is acceptable considering the benefits obtained.
Keywords: Rocket Nozzle, Geometric Design, Aerodynamic Design, Blast Tube, Performance Improvements, Numerical simulation -
استفاده از مواد جدید با خواص مکانیکی و فیزیکی مناسب در سازه های هوایی می تواند جایگزین مناسبی برای موادی که به صورت معمول (آلیاژهای آلومینیوم، کامپوزیتها و...) استفاده می شوند، باشد. استفاده از آلیاژهای منیزیم برای کاربردهای مختلف و پیش بینی رفتار آنها در نرم-افزارهای شبیه سازی نیازمند شناسایی کامل و دقیق خواص و پارامترهای مکانیکی ماده می باشد. یکی از این روش های شناسایی، روش همبستگی تصاویر دیجیتالی می باشد. در این تحقیق ابتدا ورق منیزیم در جهات مختلف نورد تهیه و سپس با استفاده از روش همبستگی تصویر دیجیتال دوبعدی، توزیع کامل میدان کرنش در طی آزمون کشش تک محوره در جهات مختلف نورد استخراج و در انتها کرنش در سه جهت طول، عرض، ضخامت و ضریب ناهمسانگردی بر حسب کرنش موثر محاسبه شد. علاوه بر این، برای اولین بار با استفاده از روش میدان مجازی، ثوابت الاستیک و پلاستیک نظیر مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، ضریب استحکام، توان کارسختی و تنش تسلیم برای ورق منیزیم در جهات مختلف نورد محاسبه شد.
کلید واژگان: آلیاژ منیزیم, روش همبستگی تصاویر دیجیتال, خواص الاستیک و پلاستیکThe use of new materials with suitable mechanical and physical properties in aerial structures can be a good alternative to materials that are commonly used (aluminum alloys, composites, etc). The use of magnesium alloys for various applications and predicting their behavior in simulation software requires complete and accurate identification of the properties and mechanical parameters of the material. One of these identification procedures is digital image correlation method. In this research, the first magnesium plate is prepared in different directions of rolling and then using two-dimensional digital image correlation method, the complete distribution of strain field during uniaxial tensile test in different directions of rolling is extracted and finally strain in three directions of length, width, thickness and anisotropy coefficient in terms of effective strain were calculated. Furthermore, for the first time using the virtual field method, elastic and plastic constants such as modulus of elasticity, Poisson ratio, strength coefficient, strain hardening exponent and yield stress for magnesium sheet in different directions of rolling were calculated.
Keywords: Magnesium alloy, DIC Method, Elastic, Plastic Properties -
نقش نازل در پایداری و هدایت پذیری بسیار اساسی بوده و نوع طراحی نازل تاثیر بسیار زیادی در کارایی موشک دارد. در تحقیق حاضر جهت ایجاد پایداری و کنترل ساده تر موشک و استفاده از فضای ایجاد شده برای اضافه کردن زیر سیستم ها، افزودن لوله بلست و عایق-بندی حرارتی و محاسبه ضخامت آن مد نظر می باشد. بدین منظور یک نازل نمونه راکت سوخت جامد موجود به منظور افزودن لوله بلست جهت استفاده در حمل کننده های فضایی در نظر گرفته شده است و به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. سپس دو طرح جدید از نازل با و بدون استفاده از لوله بلست ارایه و از نقطه نظر طراحی حرارتی با استفاده از روابط موجود به صورت تحلیلی، ضخامت عایق ها در هر حالت محاسبه شده و شبیه سازی بر اساس آن صورت گرفته است. در نهایت یک آنالیز انتقال حرارت دو بعدی گذرا در دستگاه فیزیکی استوانه ای برای نقاط درون پوسته نازل(پشت لاینر و عایق) انجام شده است. نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش ضخامت عایق تا حد خاصی باعث کاهش دمای پوسته نازل می-گردد. در نازل همگرا-واگرای طراحی شده با لوله بلست این مقدار در قسمت همگرا 11/0، در لوله بلست 07/0 ، در گلوگاه 068/0 و در قسمت واگرا 11/0 بهینه ضخامت عایق می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که برخلاف قسمت همگرای نازل،در قسمت های گلوگاه، لوله بلست و واگرا بعد از عبور از ضخامت موثر عایق، دیگر گذشت زمان تاثیر قابل محسوسی بر دمای پوسته نازل ندارد.
کلید واژگان: نازل موشک, لاینر حرارتی, عایق بندی, لوله بلست, بهبود عملکردThe role of the nozzle in stability and guidance is very basic and the type of nozzle design has a great impact on the performance of the missile. In the present study, in order to create stability and easier control of the missile and to use the space created to add subsystems, it is intended to add blast tube and thermal insulation and calculate its thickness. For this purpose, a sample nozzle of the existing solid fuel rocket has been considered to add a blast tube and has been numerically analyzed. Then, two new designs of nozzles with and without using blast tube are presented and Using the existing relations analytically, the thickness of the insulators in each case is calculated and The simulation is based on it. Finally, a transient two-dimensional heat transfer analysis was performed in cylindrical coordinates for points inside the nozzle shell (behind the liner and insulation). The results show that increasing the thickness of insulation to a certain extent reduces the temperature of the nozzle shell. In the convergent-divergent nozzle designed with blast tube, this value is 0.11 in the convergent part, 0.07 in the blast tube, 0.068 in the throat and 0.11 in the divergent part. The results also show that unlike the convergent part of the nozzle, in the throat, blast and divergent parts, after passing the effective insulation thickness, the passage of time no longer has a significant effect on the nozzle shell temperature.
Keywords: Rocket Nozzle, Thermal Liner, Insulation, Blast Tube, Performance Improvements -
در پژوهش حاضر به طراحی بهینه یک جاذب شوک نیمه فعال مجهز به شیر MR به منظور کاربرد در ارابه فرود اصلی هواپیما پرداخته می شود. در فاز اول این طراحی، ابتدا در حالت غیر فعال بودن جاذب و بر مبنای معیار طراحی نمودار نیرو - جابجایی و در نظر گرفتن یک مقدار بیشینه فشار گاز، ابعاد سیلندر اصلی، سیلندر پیستون، عرض اوریفیس، شعاع و طول شیر مشخص می گردند. در ادامه و در فاز دوم طراحی، با استفاده از اطلاعات به دست آمده در فاز اول و بر مبنای معیارهای عملکردی شیر MR و اصل عدم اشباع مغناطیسی شیر در استفاده حداکثری از ظرفیت کاری سیال MR، طراحی بهینه شیر MR در حجم ثابت شیر و حالت فعال بودن جاذب شوک صورت می پذیرد. در مسیر طراحی اثر پارامترهای هندسی بر روی نیروی جاذب شوک نیز مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده می شود که عرض اوریفیس موثرترین و حساس ترین پارامتر هندسی در این رابطه می باشد. طراحی بهینه جاذب شوک MR ارابه فرود اصلی هواپیما بر اساس معیارهای عملکردی شیر MR و همچنین بررسی اثر پارامترهای هندسی شیر MR بر روی نیروهای جاذب شوک و خواص مغناطیسی شیر از جمله نوآوری های پژوهش حاضر می باشد. با توجه به اهمیت و کاربرد جاذب شوک MR، نتایج و دست آوردهای پژوهش حاضر می تواند علاوه بر مورد خاص مورد مطالعه یعنی ارابه فرود هواپیما، در سایر صنایع نیز مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: جاذب شوک, جاذب شوک MR, ارابه فرود هواپیما, طراحی بهینهIn the present study, optimum design of a semi-active oleopneumatic shock absorber equipped with MR valve in order to use in the airplane main landing gear will be discussed. In the first phase of design, based on the force-displacement diagram design criterion and considering a maximum value of gas pressure, dimensions of the main cylinder, piston cylinder, orifice width, valve radius, and length are determined in the passive state of shock absorber. In the following and in the second phase of design, by the use of obtained information from the first phase, and according to performance criteria of MR valve and the principle of using the maximum working capacity of MR fluid without magnetic saturation of MR valve, the optimum design of MR valve in the constant volume and the active state of shock absorber will be done. In the design procedure, the effect of geometric parameters on shock absorber force is also examined and will be shown that orifice width is the most effective and sensitive geometric parameter in this regard. Optimum design of airplane main landing gear MR shock absorber based on performance criteria of MR valve and investigating the effect of MR valve parameters on shock absorber forces and magnetic properties of valve are the novelties of this research. Due to the importance and the application of MR shock absorber, the results and the achievements of the present study can be used in other industries, in addition to the airplane landing gear as a specific case study.
Keywords: Oleopneumatic shock absorber, MR shock absorber, Airplane landing gear, Optimum Design -
آلیاژ های حافظه دار عنوان گروهی از مواد هوشمند می باشند که خواص متمایز و برتری نسبت به سایر آلیاژها دارند. رفتار تنش- کرنش این مواد دو پدیده غیرخطی خاص را در برمی گیرد، اثر حافظه داری و اثر شبه الاستیک. رفتار آلیاژ طی این دو اثر به گونه ای است که بعد از ورود آن به حالت پلاستیک، ماده شکل اولیه خود را بازیابی خواهد کرد. پژوهش انجام شده بر پایه مدل سازی این دو رفتار آلیاژهای حافظه دار در نرم افزار آباکوس و با استفاده از کد یومت می باشد. شبیه سازی کمانش و پس کمانش پانل های ساندویچی از مواردی است که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته اند. تهیه کد یومت خواص آلیاژ حافظه دار امکان هرگونه استفاده از امکانات آباکوس جهت تحلیل رفتار سازه های هوشمند ساخته شده با آلیاژ حافظه دار را برای طراح فراهم می سازد. همچنین در این پژوهش، ابتدا نیروی بحرانی کمانش پنج مود اول به ازای درصدهای متفاوت آلیاژ در پوسته ها و هسته مطالعه شده و سپس اثرات تغییر درصد حجمی آلیاژها، فاصله از محور خنثی، تغییر زوایای الیاف و اثر کرنش اولیه آلیاژ حافظه دار بر پایداری و رفتار پس از کمانش مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان از ایجاد تغییرات زیاد آلیاژ حافظه دار روی نتایج به دلیل تنش بازیابی بزرگی که در حین تغییر فاز ایجاد می کنند، را دارد.
کلید واژگان: آلیاژهای حافظه دار, پانل ساندویچی, کمانش, پس کمانش, زیربرنامه یومتShape Memory Alloys (SMAs) are a group of intelligent materials which have distinct and superior properties compared to other alloys. The stress-strain behavior of these materials involves two specific nonlinear phenomena, namely the Shape Memory effect and the quasi-elastic effect. The behavior of the alloy whilst subject to these two phenomena is such that after it enters the plastic state, the material will regain its original form. The research is based on the modeling of these two behaviors of memory alloys in the ABAQUS software using UMAT code. In this study, the simulation of buckling and post-buckling of sandwich panels have been investigated. Preparing a UMAT memory alloy properties code, enables the designer to use any ABAQUS features to analyze the behavior of smart structures made with the shape memory alloy. Also, in this research, the first buckling critical force of the first five modes for different percentages of the alloy in the shell and core have been studied, and then the effects of volumetric percentage change of alloys, distance from neutral axis, fiber angle variations, and finally stability and post-buckling behavior of the memory alloy as the result of initial strain have been investigated. The investigations have shown large changes in the shape memory alloy due to the great recovery stress during the phase shift.
-
هنگامی که بال هواپیما در مسیر جریان هوا قرار می گیرد به دلیل اثرات سطحی، لایه مرزی در نزدیکی سطوح آن ایجاد می شود. پدیده لایه مرزی بر عملکرد ایرفویل تاثیر گذاشته و اثرات بسیار مهمی بر ضرایب لیفت و درگ آن می گذارد، به طوری که این پدیده سبب اعمال محدودیت هایی می شود که از افزایش عملکرد بال جلوگیری می کند. لذا برای دستیابی به شرایط بهینه لازم است که لایه مرزی تشکیل شده را با روش هایی کنترل کرد. در این مقاله با استفاده از ایجاد دیمپل (شیاری عمود) بر سطح بالایی ایرفویل NACA0012، کنترل جریان مکشی ایجاد شده و عملکرد بال هواپیما در دو حالت دوبعدی و سه بعدی و تحت زوایای حمله و سرعت های جریان آزاد مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور شبیه سازی لازم با استفاده از نرم افزار فلوینت و با استفاده از مدل آشفتگی سه معادله ای K-Kl-ω انجام شده است. عرض شیار ایجادشده 5/2 درصد طول وتر ایرفویل، محل قرارگیری شیار 10 درصد از طول وتر (از لبه حمله ایرفویل) و سرعت مکش نصف سرعت آزاد در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با ایجاد جریان مکشی در سطح بال می توان ضریب لیفت را افزایش داده و ضریب درگ را کاهش داد که باعث به تاخیر افتادن جدایش جریان گردیده و متعاقبا می توان زوایای حمله و همچنین سرعت جریان آزاد مناسب را جهت بهبود پرواز هواپیمای بدون سرنشین انتخاب نمود.کلید واژگان: دیمپل, ایرفویل NACA0012, ضریب لیفت, ضریب درگ, مکشWhen the wing of the plane is placed in the air flow direction, due to surface effects, a boundary layer is created near its surfaces. The boundary layer phenomenon affects Airfoil’s performance and has significant effects on the lift and drag coefficients, this phenomenon leads to restrictions that prevent the increase in wing performance. Therefore, in order to achieve optimal conditions, it is necessary to control the formed boundary layer by several techniques. In this paper, by the creation a groove perpendicular to the outstanding edge of the airfoil’s NACA0012, suction flow controlled and the airplane wing performance is investigated in two-dimensional and three-dimensional models and under attack angles and different flow rates. For this purpose, the necessary simulation was carried out using the fluent software, using the K-Kl-ω three-equation turbulence model. The width of the jet (created groove) is %2.5 of the length of the airfoil chord (%2.5C), the location of the groove is %10 of the length of the chord (from the leading edge of the airfoil) and the speed of suction is considered to be half the free speed. The results show that increasing the coefficient of lift can be achieved by creating the suction flow at the wing level and reduced the drag coefficient, which causes a delay the separation of the flow Subsequently, the angles of attack and the appropriate free flow speed rate can be selected to improve the flight of the Unmanned plan.Keywords: Dimple, NACA0012 Airfoil, lift coefficient, Drag Coefficient, Suction
-
در این تحقیق محفظه احتراق موتور پیشرانه مایعبه صورت عددی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبیه سازی شده است. پس از شبیه سازی، چندین روش شامل استفاده از بافل درون محفظه احتراق، نانوکاتالیست و افزایش نسبت هم ارزی به منظور بهبود احتراق پیشنهاد شده اند. در هریک از این روش ها، دمای احتراق، کسر جرمی سوخت و اکسیدکننده، کسر جرمی محصولات احتراق و کسر جرمی آلاینده ها محاسبه و با محفظه ساده مقایسه شده است. نتایج نشان داد که استفاده از این روش ها به صورت میانگین موجب افزایش گرمای احتراق به میزان 36/28 درصد، کاهش کسر جرمی سوخت به میزان 91/27 درصد، افزایش کسر جرمی محصولات احتراق کامل شامل آب و نیتروژن و کاهش کسر جرمی آلاینده ناکس به میزان 85/26 درصد می شود که آلاینده ناکس به عنوان محصول احتراق ناقص می باشد و به طورکلی کاهش آن نشان دهنده احتراق بهتر است.
کلید واژگان: محفظه احتراق, تراست, دینامیک سیالات محاسباتی, نانوکاتالیستIn this research, the combustion chamber of the liquid propellant engine has been simulated numerically by the computational fluid dynamics (CFD) method. After the simulation, several methods have been proposed to improve the combustion. These include using baffle inside the combustion chamber, increasing the equilibrium ratio and the nano catalyst. In each of these methods, the combustion temperature, mass fraction of fuel and oxidizer, mass fraction of combustion products and mass fraction of pollutants were calculated and compared with a simple chamber. The results showed that using these methods increases the combustion heat by 28.36%, reduces fuel mass fraction by 27.91%, increases mass fraction of complete combustion products including water and nitrogen, and reduces NOx pollutant mass fraction by 26.85 as it is known that NOx pollutant is a product of incomplete combustion and generally reducing it results in better combustion.
Keywords: Combustion chamber, Thrust, Computational Fluid Dynamics, Nano Catalyst -
از میان روش های موجود برای خنک کاری محفظه ی احتراق موتور سوخت مایع، روش خنک کاری بازیابی به دلیل راندمان و کارایی بالا، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. در این مقاله، یک محفظه ی احتراق سوخت مایع با خنک کاری بازیابی به روش عددی و به صورت تقارن محوری شبیه سازی شده و تاثیر افزایش زبری سطوح کانال خنک کننده، بر عملکرد خنک کاری بازیابی مورد بررسی قرار گرفته است، نتایج نشان می دهد که با افزایش ارتفاع زبری سطح تا 24 میکرون در دیواره ی کانال خنک کننده، بیشینه دمای دیواره ی نازل که در قسمت گلوگاه رخ می دهد، کاهش چشم گیری یافته و میزان حرارت منتقل شده از گازهای حاصل از احتراق به سیال خنک کننده افزایش می یابد. میزان کاهش دما در گلوگاه زمانی که از آب به عنوان سیال خنک کننده استفاده شود 9.9 درصد و زمانی که از هیدروژن مایع به عنوان سیال خنک کننده استفاده شود حدود 32 درصد می باشد. همچنین در محدوده ی ارتفاع زبری 0 تا 24 میکرون، با افزایش بیشتر ارتفاع زبری سطح، بیشینه دمای دیواره ی نازل کمتر می شود.
کلید واژگان: خنک کاری بازیابی, موتور سوخت مایع, ارتفاع زبریAmong the available coolingmethods in the combustion chamber of liquid propellant engine, regenerative cooling is widely used due to its good performance used. In this paper, a combustion chamber of liquid propellant engine is simulated numerically and effect of increasing cooling channel surface roughness on cooling performance is studied. The results showed that maximum temperature of combustion chamber wall is in the throat and by increasing surface roughness in cooling channel, the temperature in throat decrease and the heat transfer from the combustion gases to the cooling fluid increases. The temperature drop in the throat is and when water and liquid hydrogen is used as cooling fluid respectively. Also in the roughness height between and by increasing the surface roughness, temperature drop in throat increase.
Keywords: Regenerative cooling, Liquid propellant engine, roughness height -
به منظور کاهش تاثیر نامطلوب وزش باد بر عملکرد برج های خنک کن خشک نیروگاه-های بخار، روش های مختلفی از جمله نصب پره های راهنما در مسیر جریان ورودی باد به برج خنک کن مورد استفاده قرار گرفته است. در این تحقیق تجربی، با هدف بررسی کارایی پره های راهنما در برج های خنک کن در شرایطی که جهت وزش باد متغیر می باشد، تاثیر تغییر زاویه جریان هوا در ورودی پره های راهنما بر کیفیت جریان خروجی و میزان دبی جریان هدایت شده توسط پره های راهنما، با استفاده از آزمایش-های تونل باد مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که در زاویه ورودی صفر درجه نسبت به سطح پره ها، توزیع سرعت در خروجی پره ها یکنواخت و دنباله پره ها کوچک و افت فشار کل در حدود 2 درصد می باشد. با افزایش زاویه جریان هوا در ورودی به پره ها (در محدوده 30 تا 60 درجه)، یکنواختی توزیع سرعت از بین رفته و میزان افت فشار کل افزایش می یابد که نشان دهنده کاهش کارایی پره ها در هدایت جریان ورودی می-باشد. به عنوان مثال، در زاویه جریان ورودی هوای 60 درجه، پره فقط توانایی هدایت 20 درصد از کل جریان عبوری را دارد. همچنین نتایج نشان می دهد در زوایایی که جریان از پشت به پره راهنما برخورد می کند، نصب پره باعث ایجاد تاثیرات مثبت از طریق تغییر در جهت جریان به سمت رادیاتورهای برج و در نتیجه بهبود عملکرد حرارتی آنها می شود.
کلید واژگان: پره راهنما, تونل باد, برج خنک کن خشک, افت فشار کل, دبی جریان هواTo reduce the adverse effects of cross winds on the performance of dry cooling towers in steam power plants, various methods such as installation of guide vanes cascades in wind direction have been used. This experimental investigation aims at evaluating the performance of guide vanes cascades under varying cross wind directions. For this purpose, effects of angle of flow at the entrance to the guide vanes cascade on the exiting flow quality and flow rate through the guide vanes cascade have been investigated using wind tunnel experiments. Results show that at zero degree angle of flow (with respect to the vane surface), the velocity distribution at the cascade outlet is uniform, the vanes' wake is small, and drop in the total pressure is about 2%. Moreover, with increase in the angle of flow at the entrance to guide vanes cascade (in the range 30° to 60°), flow uniformity diminishes and the drop in the total pressure increases, which is indicative of degradation in the performance of the guide vanes cascade. For example, at 60° angle of flow, the guide vanes cascade can only guide 20% of the total flow rate through the cascade. The results further show that for flow angles, at which cross wind strikes the back of the guide vanes cascade, installation of the cascade produces positive effects by changing the flow direction towards the cooling tower radiators, which improves the thermal performance of the radiators.
Keywords: Guide Vane, Wind Tunnel, Dry Cooling Tower, Total Pressure Loss, Air Flow rate -
داشتن راهبرد برای صنعت دفاعی کشور که دارای خصلت پیچیدگی، هزینه بر بودن و زمان بر بودن می باشد، از اهمیت حیاتی برخوردار است. نحوه برنامه ریزی و تدوین سیاستهای توسعه فناوری و وجود الگو و نقشه راهی جامع در این زمینه، از عمده مسائل صنایع دفاعی می باشد که مدیران و برنامه ریزان این حوزه با سوالاتی درباره شیوه تحلیل شرایط درونی و محیطی صنعت، نحوه ارزیابی تاثیر تحولات آینده و چگونگی تدوین و اجرای مراحل برنامه ریزی راهبردی، مواجه می باشند. هدف این پژوهش، شناسایی و تحلیل عوامل موثر بر توانمندی درونی صنایع دفاعی وچگونگی بکارگیری امکانات و توانمندی ها در جهت استفاده از فرصتهای پیرامونی و کنترل تاثیر تهدیدات احتمالی آینده، از طریق تدوین راهبردهای موثر بر توسعه فناوری دفاعی آینده می باشد.
این پژوهش از طریق انجام مطالعات کتابخانه ای گسترده، تحلیل اهداف سیاستهای دفاعی کلان ملی و بهره برداری از پژوهش ها ی موجود، سایر عوامل تاثیرگذار بر رشد و توسعه فناوری را احصاء و از طریق نظرسنجی از کارشناسان باتجربه و برنامه ریزان صنایع دفاعی، به روش دلفی، اقدام به استخراج عوامل موثر بر توانمندی درونی و شناسایی عوامل محیطی تاثیرگذار بر توسعه فناوری دفاعی و تعیین میزان اهمیت آنها نمود، سپس بوسیله تکنیک SWOT، سایراستراتژی های رقابتی، اقتضایی، انطباقی و تدافعی موثر بر رشد و توسعه فناوری دفاعی آینده را تبیین و موقعیت صنعت دفاعی را به منظور بکارگیری موثرترین نوع راهبردها تحلیل نموده است.کلید واژگان: توسعه فناوری, تدوین راهبرد, فناوری دفاعی آینده, راهبردهای دفاعیHaving a strategy for the defense industry of any country is vital because of its complexity, cost and being time consuming. The way of planning and formulation of technology development policies and the existence of a comprehensive template and plan in this regard is one of the major issues in the defense industry. Managers and planners in this field are asked questions about how to analyze the internal and environmental conditions of the industry, how to assess the impact of future developments, and How to design and implement strategic planning steps. The purpose of this research is to identify and analyze the factors affecting the capabilities of defense industries and how to use them to take advantage of opportunities and control the impact of future threats through the development of effective strategies for the development of future defense technology. This research identifies the factors influencing the growth and development of technology by conducting extensive library studies, analyzing the achievements of national security policies and exploiting existing research, and by conducting a survey of experienced experts and planners of the defense industry in Delphi, extracts effective factors on the internal capability of defense industries and identify environmental factors affecting the development of defense technology and determine their significance. Then by using the SWOT analysis, the competitive, adaptive and defensive strategies affecting the growth and development of future defense technology were explained and the position of the defense industry was analyzed in order to employ the most effective strategies.Keywords: technology Expanding, strategy planning, Future defend technology, Defend strategy -
به منظور هدایت جریان سیال به مسیر طراحی شده و هم چنین کاهش تلفات انرژی در تغییر جهت سیال عبوری، از پره های راهنما استفاده می شود. مهم ترین پارامترهای تاثیرگذار بر کیفیت جریان خروجی از پره های راهنما، مقدار گام1 (نسبت فاصله بین پره ها به وتر) و خمیدگی پره ها می باشد. در این تحقیق تاثیر این دو پارامتر بر کیفیت جریان خروجی با ساخت مدل های مختلف به صورت تجربی بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که در محدوده گام 15 تا 35 درصد، یکنواخت ترین توزیع سرعت مربوط به مقدار گام 25 درصد می باشد و هم چنین این مقدار دارای کم ترین میزان افت فشار کل می باشد. نتایج بررسی تغییر خمیدگی پره ها نیز نشان می دهد که با افزایش مقدار خمیدگی در محدوده 45 تا 90 درجه، یکنواختی توزیع سرعت خروجی کاهش یافته و میزان افت فشار کل افزایش می یابد. هم چنین با افزایش عدد رینولدز از 104×4 تا 105×8/1 دنباله پره ها کوچک تر شده است.کلید واژگان: پره راهنما, تونل باد, افت فشار کل, توزیع سرعتGuide vanes are used for directing flow in the desired path and reducing losses due to change in the flow direction. Guide vanes pitch (ratio of distance between the vanes to the vane chord) and the curvature of the vanes are the main parameters affecting the outlet flow quality. In this experimental study¡ different models with different vane pitches¡ ranging from 15 to 35%¡ and different curvature degrees¡ ranging from 45 to 90º¡ were constructed to investigate the effect of the above parameters. Results show that the most uniform velocity distribution with minimum pressure drop is obtained for a 25% pitch. The results also show that with an increase in the curvature degree¡ the velocity distribution becomes less uniform while the pressure drop increases. It is also observed that the wake of the guide vane reduces as Reynolds number increases from 4×〖10〗^4 to 1.8×〖10〗^5.Keywords: Guide Vane, Wind Tunnel, Pressure Drop, Velocity Distribution
-
یکی از عوامل محیطی تاثیرگذار بر عملکرد برج خنک کن خشک میزان وزش باد محیط می باشد. براساس تحقیقات انجام شده وزش باد باعث کاهش راندمان برج خنک کن خشک تا حدود 20% می شود. لذا مطالعات و تحقیقات زیادی در جهت بهبود کارایی برج های خنک کن انجام شده است. اگرچه تحقیقات گوناگون به روش های تجربی و عددی انجام شده است، ولی بسیاری از داده های به دست آمده دارای اعتبارسنجی مناسب نبوده و نیاز است که تحقیقات میدانی مناسبی انجام پذیرد. به این منظور نیاز است تا الگوی جریان هوا در اطراف قسمت پایین برج خنک کن و داخل دلتاها بررسی شود. در این تحقیق که از نوع میدانی می باشد، الگوی جریان هوا در اطراف قسمت پایین برج و درون دلتاهای برج خنک کن نیروگاه منتظر قائم مورد ارزیابی قرار گرفته است. با بررسی نتایج مشخص گردید که جریان در اطراف قسمت پایین برج خنک کن فاقد جدایش می باشد. سکتورهای در جهت باد و پشت به آن دارای بیشترین بازدهی و سکتورهای مماس به باد دارای کمترین بازدهی می باشند که این موضوع ناشی از الگوی جریان ورودی به دلتا می باشد به طوریکه جریان در دلتاهای مناسب به صورت یکنواخت وارد رادیاتور می شود ولی در دلتاهای بحرانی یک حرکت گردابه مانند دارد و فقط مقدار کمی از آن وارد رادیاتور می شود.
کلید واژگان: برج خنک کن خشک, مرئی سازی, سرعت جریان هوا, اندازه گیری میدانیWind is one of the factors influencing the performance of the dry cooling tower. According to research، wind will decrease the efficiency of dry cooling tower about 20%. Therefore، many studies have been done to improve the performance of dry cooling towers. Although various numerical methods and wind tunnel studies have been conducted، but the data obtained has not been properly validated and therefore requires that the appropriate field research done. To study the effect of wind on the performance of dry cooling tower، it is appropriate to model airflow around the cooling tower and the entrance of the deltas. In this research، which is the field research، air flow pattern around the tower and the deltas of Montazar ghaem plant cooling tower has been evaluated. The survey results found that the flow around the cooling tower has no separation. The sectors are positioned in front and back of the wind have the most efficiency and the least efficient sectors that are tangential to the wind. There is a vortex flow pattern in the critical deltas.Keywords: Dry cooling tower, Visualization, Airflow velocity, Field measurement
- این فهرست شامل مطالبی از ایشان است که در سایت مگیران نمایه شده و توسط نویسنده تایید شدهاست.
- مگیران تنها مقالات مجلات ایرانی عضو خود را نمایه میکند. بدیهی است مقالات منتشر شده نگارنده/پژوهشگر در مجلات خارجی، همایشها و مجلاتی که با مگیران همکاری ندارند در این فهرست نیامدهاست.
- اسامی نویسندگان همکار در صورت عضویت در مگیران و تایید مقالات نمایش داده می شود.