جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "روش المان محدود" در نشریات گروه "مهندسی دریا"
تکرار جستجوی کلیدواژه «روش المان محدود» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در این مقاله، یک موجبر پلاسمونیک هیبریدی دی الکتریک-گرافن با کارایی بالا در ناحیه فروسرخ دور که یکی از اجزاء مدارهای مجتمع فوتونیکی و اپتوالکترونیکی با کاربردهای گوناگون از جمله ارتباطات، نظامی، پزشکی و... به شمار می رود، پیشنهاد شده است. ساختار هندسی موجبر پیشنهادی، ترکیبی از یک لایه مکعب مستطیل با یک برآمدگی نیم استوانه در قسمت زیرین آن (با ماده ضریب شکست بالا)، زیرلایه مکعب مستطیلی دیگری با یک فرورفتگی نیم استوانه (با ماده ضریب شکست پایین)، یک ورقه گرافن و زیرلایه مکعب مستطیل دیگری از ماده با ضریب شکست پایین است که به ترتیب روی هم قرار گرفته-اند. در این جا مدهای پلاسمون پلاریتون های سطحی (SPPs) در مرز بین گرافن و دی الکتریک برانگیخته می شوند. ویژگی های انتشاری مدهای SPPs با استفاده از روش عددی المان محدود (FEM) بررسی شده است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی، نشان می-دهد که با تغییر پارامترهای هندسی ساختار و همچنین با تنظیم پتانسیل شیمیایی گرافن موجبر پیشنهادی، می توان سطح مد بهنجارشده کوچک از مرتبه ~〖10〗^(-4)، طول انتشار از مرتبه ~〖10〗^3 μmو ضریب عملکرد بالا بدست آورد. بنابراین انتظار می رود با توجه به طول انتشار نسبتا طولانی و محصورشدگی قوی نور، این ساختار به عنوان یکی از اجزا و مولفه دستگاه-های فوتونیکی به کار گرفته شود.
کلید واژگان: موجبر, پلاسمونیک, گرافن, روش المان محدودIn this paper, a high-performance graphene dielectric plasmonic waveguide in the far infrared spectrum is proposed, which is one of the components of integrated photonic and optoelectronic circuits with various applications, including communications, military, medical, etc. The proposed waveguide geometric structure is composed of a rectangular cube layer with a semi-cylindrical ridge underneath (with a high refractive index material), rectangular cube substrate with a semi-cylindrical depression (with a low refractive index material), a sheet of graphene and the substrate of material with low refractive index, that the layers and sublayers are stacked on top of each other, respectively. Here, the surface plasmon polaritons (SPPs) modes are stimulated at the interface of graphene and dielectric. The propagation properties of SPPs modes have been investigated using the finite element method (FEM). The simulation results show that via modifying the geometrical parameters of the structure and tuning the chemical potential of the proposed graphene waveguide, a small normalized mode area ~〖10〗^(-4) and the propagation length ~〖10〗^3 μm are achieved. Therefore, it is recommended that the proposed waveguide can be used as a component of photonic devices due to relatively long propagation length and the strong confinement of light.
Keywords: waveguide, Plasmonic, Graphene, finite element method -
ساختار شیار کسری با سیم پیچ متمرکز توجهات روز افزونی را در زمینه موتورهای بدون جاروبک آهنربای دایم به دلیل چگالی توان بالا، بازدهی مناسب، تلفات مسی کم و قابلیت اطمینان بالا جلب کرده است. این ویژگی ها، ساختار مذکور را به عنوان نماینده ای بالقوه برای بکارگیری در کاربردهایی که نیازمند چگالی توان و بازدهی بالاست ازقبیل: سیستم پیشران کشتی و زیردریایی برقی و خودروهای برقی تبدیل کرده است. بحث و بررسی کاملی در مورد انتخاب ترکیبات مختلف شیار-قطب از نقطه نظر ضریب سیم پیچی، کشش مغناطیسی غیر متقارن، گشتاور دندانه و ملاحظات مربوط به کاربرد ارایه گردیده است که سبب محدود نمودن دایره انتخابات به دو ترکیب شیار-قطب شده است. یک الگوریتم ترکیبی برای طراحی دو ماشین شیارکسری سیم پیچ متمرکز با روتور آهنربای دایم داخلی پیشنهاد گردیده است که دارای سرعت و دقت بالا به صورت همزمان می باشد. یک مقایسه کامل بین دو نمونه ماشین آهنربای دایم داخلی با شیار کسری و سیم پیچی متمرکز ارایه گردیده است که در آن توزیع هارمونیک های فضایی چگالی شار مغناطیسی روتور و آرمیچر در فاصله هوایی بررسی شده است. به منظور صحت سنجی نتایج طراحی و شبیه سازی، یک ژنراتور با شیار کسری و سیم پیچی متمرکز و روتور آهنربای داخلی با توان نامی 2 کیلووات و سرعت اسمی 1500 دور بر دقیقه ساخته شده است که نتایج حاصله از تست با نتایج شبیه سازی مقایسه گردیده است. بر اساس نتایج عملی، داده های حاصل از اندازه گیری و شبیه سازی به میزان مطلوبی همخوانی داشته به طوری که میزان خطا در ولتاژ القایی در حالت بی باری برابر 3.5% و برای ولتاژ ترمینال در بار کامل برابر 4.3% می باشد.
کلید واژگان: الگوریتم طراحی ترکیبی, مطالعه تجربی, روش المان محدود, آرایش شیار کسری با سیم پیچی متمرکز, روتور با آهنربای داخلی, ترکیب شیار و قطبMarine Technology, Volume:8 Issue: 4, 2022, PP 112 -123Fractional slot concentrated winding (FSCW) configurations are drawing more attention in the area of brushless PM machines due to high power density, high efficiency, low copper consumption and high reliability. These characteristics make them suitable candidates in applications where high power density and efficiency are required, such as electric ship and submarine propulsion systems and electric vehicles. Detailed discussion regarding the choice of pole-slot combination is addressed form the viewpoint of winding factor, unbalanced magnetic pull, cogging torque and case-study conditions leading to narrowing down the decision choices to two candidates. A hybrid design algorithm is proposed for designing the two interior PM (IPM) FSCW machines obtaining the advantage of high processing speed and high precision simultaneously. A comprehensive comparison is made between the two IPM FSCW machines by analyzing the spatial harmonic spectrum of armature and rotor flux density distribution in air gap region. In order to validate the design and simulation results, a 2kw, 1500 rpm IPM FSCW generator is prototyped and the test results are compared with the simulation data. According to the experimental results, the measurement and simulation data have good level of consistency in which the error rate for no-load back-emf is 3.5% and for the full-load terminal voltage is 4.3%.
Keywords: Analytical design Experimental study, finite element method, Fractional solt concentrated winding, Hybrid design algorithm, Interior permanent magnet, Pole, slot combination -
ارتعاشات سازه شناور در اثر تحریک پروانه شناور دریایی یکی از پیچیده ترین موضوعات مربوط به سیال و سازه و برهمکنش بین آن ها است. در مقاله حاضر، ابتدا شبیه سازی های عددی جریان سیال در اطراف پروانه انجام شده و منحنی های مشخصه عملکرد هیدرودینامیکی پروانه در شرایط آب آزاد برای ضرایب پیشروی مختلف رسم گردیده اند. مشاهده می شود که حداکثر خطای نسبی شبیه سازی های عددی نسبت به داده های آزمایشگاهی در ضرایب پیشروی مختلف حدود 7 درصد است. سپس شبیه سازی های عددی ارتعاشاتی پروانه جامد انجام می شود. به منظور رسیدن به استقلال نتایج از شبکه محاسباتی، نتایج تحلیل مودال برای محاسبه فرکانس های طبیعی ارتعاشاتی برای پنج شبکه محاسباتی مختلف با یکدیگر مقایسه گردیده اند. سه جنس مختلف ماده پروانه متداول یعنی برنج، برنز نیکل-آلومینیوم و فولاد ضد زنگ در نظر گرفته شده و نتایج شبیه سازی های عددی ارتعاشاتی از قبیل فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشاتی با استفاده از تحلیل مودال برای این پروانه ها با یکدیگر مقایسه و تحلیل شده اند. به طور کمی، مقادیر فرکانس های طبیعی برای پروانه های از جنس فولاد ضد زنگ و برنز نیکل-آلومینیوم به ترتیب 33 درصد و 14 درصد بیشتر از پروانه از جنس برنج هستند. به بیان دیگر، برنج آسیب پذیرترین و فولاد ضد زنگ مقاوم ترین جنس پروانه در برابر پدیده تشدید است.کلید واژگان: پروانه شناور دریایی, ارتعاشات, برهمکنش بین سیال و سازه (FSI), دینامیک سیالات محاسباتی, روش المان محدود, تحلیل مودالPropeller-induced vibration of a marine vessel is one of the most complex issues of fluid and structure and the interaction between them. In the present article, numerical simulations of fluid flow around the propeller are performed first and the characteristic curves of propeller hydrodynamic performance in open water conditions are plotted for various advance ratios. It is observed that the maximum relative error of numerical simulations relative to experimental data in various advance ratios is about 7%. Then, the numerical vibration simulations of the solid propeller are performed. To achieve the results independently from the computational grid, the modal analysis results for calculating the vibrational natural frequencies for five different computational grids are compared to each other. Three different popular propeller materials i.e. brass, nickel aluminum bronze, and stainless steel are considered, and the results of numerical vibrational simulations such as natural frequencies and vibrational mode shapes using the modal analysis are compared for these propellers. Quantitatively, the magnitudes of natural frequencies for stainless steel and nickel-aluminum bronze propellers are 33% and 14% more than that of the brass propeller, respectively. In other words, brass is the most vulnerable and stainless steel is the most durable propeller material against resonance.Keywords: Marine Vessel Propeller, Vibration, Fluid-Structure Interaction (FSI), Computational fluid dynamics, finite element method, modal analysis
-
در این مقاله، طراحی کنترل کننده مدلغزشی-عصبی برای کلاس خاصی از موتور سنکرون مغناطیس دایم به منظور بهره گیری در زیردریایی بدون سرنشین مورد بررسی واقع شده است. ابتدا موتور مدنظر با مشخصاتی که در مقاله ارایه شده در نرم افزار تمام موج ماکسول که بر پایه روش المان محدود می باشد، طراحی و شبیه سازی شده است؛ سپس با استفاده از داده های حاصله از شبیه سازی موتور در نرم افزار، مدل غیرخطی به وسیله شبکه عصبی استخراج شده است. از آنجا که بهره گیری از روش های کنترل مبتنی بر مدل به دلیل وابستگی شدید به مدل سازی و همچنین به علت استفاده از سنسورها گران و دارای خطا خواهد بود، بهره گیری از کنترل کننده بدون سنسور مورد استفاده قرار گرفته که با توجه به مدل غیرخطی مطروحه، کنترل کننده مدلغزشی برای این موتور خاص طراحی شده است. کنترل کننده مدلغزشی-عصبی ارایه شده با توجه به مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های سیستم و اغتشاشات خارجی، پایداری حلقه بسته سیستم کلی و همگرایی خطای ردیابی به صفر، نتایج بهتری را نسبت به کنترل کننده PID بدست آورده است. نتایج شبیه سازی انجام شده در این مقاله عملکرد مناسب مدل و کنترل کننده پیشنهادی را تایید می نماید.
کلید واژگان: موتور سنکرون مغناطیس دائم, کنترل کننده مدلغزشی, شبکه عصبی, روش المان محدود, زیردریایی بدون سرنشینIn this paper, a new design is proposed for a neural-sliding mode controller for a certain class of permanent-magnet synchronous motors to employ in unmanned submarines. Using presented specifications; first, the intended motor is designed and simulated in the Maxwell full-wave software based on the finite element method. Then, the nonlinear model is derived by the neural network using the data obtained from the simulation of the motor in the software. Since the model-based control methods are expensive and error-prone due to the high dependence on the modeling as well as the use of sensors, a sensorless controller is used, and with respect to the proposed nonlinear method, a sliding mode controller is designed for this particular motor. The proposed neural-sliding controller has obtained better results than the PID controller due to its robustness against system uncertainties and external disturbances, the overall closed-loop stability and convergence of error-trace to zero. The simulation results confirm the proper performance of the proposed model and controller.
Keywords: Permanent Magnetic Synchronous Motor, Sliding mode controller, Neural network, finite element method, unmanned submarines -
سکوهای پرتاب، عناصر اصلی مجموعه های موشکی می باشند و انجام عملیات اصلی مربوط به آماده سازی پیش از شلیک و پرتاب موشک ها را فراهم می سازند. شکل سازهی گهواره و ابعاد آن، به بارهای موثر و نیز به اندازه و وزن موشک بستگی دارد. در اکثر سازه گهواره ها دو تیر که توسط اتصالات عرضی به هم متصل شدهاند، به عنوان عضوهای اصلی میباشند. بنابراین محاسبه شتاب ها (نیروهای) وارده از طرف کشتی به سازه گهواره پرتاب نیز ضروری می باشد. المان قاب فضایی برای طراحی مورد استفاده قرار گرفته و کد المان محدود برای محاسبه تنش و تغییر شکل در سازه، در نرمافزارمتلب نوشته شده است. همچنین برای بهینه سازی از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شده و کد این الگوریتم نیز در نرم افزار متلب تدوین گردیده است هر یک از کدهای نوشته شده با مثال های حل شده صحت سنجی گردیده، که نتایج مطلوبی را نشان میدهد. تابع هدف وزن سازه گهواره بوده و جابجایی وتنش تسلیم به عنوان قیود و مشخصات هندسی سطح مقطع، متغیرهای طراحی میباشد.کلید واژگان: طراحی سازه, بهینه سازی, گهواره پرتاب قائم, کشتی, روش المان محدودLaunching pads are among the essential elements of missiles and their main function is to prepare missiles for launch. Tower launchers dimension and configuration depend on effective loads, dimension and weight of the missile. In the majority of tower launchers, two bars connected to each other with crossbar connectors are considered to be the basic parts. Therefore, it is essential to calculate accelerations (forces) applied from ship to structure of the tower launcher. Space frame element is used for designing and a finite element code has been written in MATLAB Software to calculate stress and deformities of the structure. A Genetic algorithm which is codified in MATLAB has been used for optimization. All of the written codes have been compared to experimental data and results confirm the accuracy and exactness of the outcome. In this design weight of the tower launcher was the target equation, displacement and yield stress were constraints and geometrical specifications of the cross section were variables.Keywords: Structure Design, Optimization, Tower Launcher, Ship, Finite Element Method
-
از نگاه تاریخی، معادلاتی که قابلیت مدل سازی خواص پراکنش و غیر خطینگی امواج را دارند برای اولین بار برای شرح نتایج آزمایشگاهی امواج تنها توسط پرگرین(1967) به کار برده شدند. در سال 1972، پرگرین بر اساس معادلاتی که در سال 1967 به دست آورده بود، دستگاه معادلات جدیدی برای مدل سازی امواج در آب های کم عمق استخراج نمود. این معادلات، بعدا اساس استخراج دستگاه های معادلات آب های کم عمقی همچون مدسن-سورنسن(1992) قرار گرفت[1]. در این مقاله تلاش بر آن بوده است که طرح عددی مناسبی بر اساس روش المان محدود برای حل دستگاه معادلات پرگرین(1972) ارائه گردد که قابل کاربرد برای دیگر دستگاه های آب کم عمق منتج شده از دستگاه مذکور، باشد.
کلید واژگان: دستگاه معادلات پرگرین, آب کم عمق, امواج تنها, روش المان محدودFrom historical point of view, equations that have the capability of modeling the dispersion and nonlinearity characteristics of waves were first used by Peregrine in 1967 to analyze the experimental results of solitary waves. In year 1972, Peregrine, based on the equations that he had developed in year 1967, derived a new system of equations for modeling the waves in shallow waters. These equations later became the foundations for derivation of shallow water system of equations like that of Madsen-Sorensen in 1992. In the present article, an effort has been made to offer a suitable finite element method for numerical solution of Peregrine system of equations (1972) which would have the capability of solving other shallow water system of equations that would be derived based on the Peregrine system of equations.Keywords: Peregrine System of Equations, Shallow water, Solitary Waves, Finite Element Method -
موج تنها یک موج ثقلی دوبعدی و غیرخطی است که برای اولین بار توسط جان اسکات راسل در سال 1894 در طی تحقیقات در یک کانال مشاهده گردید و در ابتدا موج انتقالی نامگذاری شد. مدل سازی انتشار موج تنها در یک کانال طویل با عمق ثابت، یک تست مناسب جهت ارزیابی پایداری و میزان دقت به کارگیری ترم های پراکندگی و غیرخطی معادله حاکم و تامین تعادل دینامیکی می باشد.
در این مطالعه یک مدل عددی مبتنی بر سیستم معادلات اصلاح شده (بجی و نادائوکا) به عنوان معادلات حاکم مناسب بر اساس استفاده از روش المان محدود گالرکین استاندارد ارائه گردیده است. در این مدل سازی از المان های مسطح مثلثی در کنار توابع درونیاب خطی و در ادامه به منظور گسسته سازی زمانی از روش نیمه ضمنی بهره گرفته شده است. به منظور ارزیابی قابلیت مدل عددی یک و دو بعدی به مدل سازی نحوه انتشار موج تنها در کانال پرداخته شده است. این مدل قابلیت ارائه تخمین های قابل قبول برای کلیه تست ها را دارا می باشد.
کلید واژگان: موج تنها, آب کم عمق, معادلات بوسیسنسک, روش المان محدودSolitary wave is a two-dimensional and nonlinear gravity wave that was observed for the first time by John Scott Russell in 1894 during researches in a channel and First was named translating Wave. Modeling of solitary wave propagation in a long channel with constant depth is a suitable test to assess the stability and accuracy rate of governing equation’s dispersion and nonlinear terms recruitment and provide dynamic equilibrium. In this study, a numerical model based on the extended boussinesq equations derived by Beji and Nadaoka as a suitable system of governing equations based on standard Galerkin finite element method is presented. The time integration is performed using the semi-implicit method. Flat triangular elements with linear Interpolation functions are employed for the two horizontal velocity components and the water surface elevation. In order to evaluate the ability of one and two-dimensional numerical model, solitary wave propagation is simulated in a channel. The model is capable of giving satisfactory predictions in all cases.
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.