وبلاگ

:
دو وظیفه اساسی بخش تابشی كوره، احتراق سوخت و انتقال انرژی به سیال فرایند است . بـر حـسب ظرفیـت
كوره، كیفیت كوره،كیفیت سوخت، نوع طراحی و هزینه های كلی كوره، دو عمل مذكور مـی توانـد در یـك بخـش
مجزا ویا در دو بخش مجزا صورت گیرد. اگر ظرفیت كوره كم باشد یا كیفیت احتراقـی سـوخت نـازل باشـد، بـرای
جلوگیری از سرد شدن گازها قبل از تكمیل واكنشهای احتراق، در ابتـدا احتـراق در یـك محفظـه و سـپس انتقـال

حرارت در محفظه دیگر بوقوع می پیوندد.
تلفیق فرایندهای احتراق و انتقال حرارت در یك محفظه منفرد باعث پیچیدگی عملیات ك وره شده و مستلزم
تنظیم دقیق توزیع فلاكس حرارتی به سیال فرایند است.
اگر ظرفیت كوره زیاد باشد، تفكیك بخشهای احتراق و انتقال حرارت از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبـوده
و باعث ازدیاد مخارج كل می شود. بدین سبب در كوره های صنعتی عمل احتراق و انتقال حـرارت توامـاٌ در یـك
محفظه صورت می گیرد.
ایجاد مدل ریاضی برای پیش بینی متغیر های طراحی و عملیاتی در طی فرایندهای احتراق و انتقـال حـرارت
بسیار پیچیده بوده و عموماً تكیه بر تجارب عملی دقیق، نتایج رضایتبخشی را بدنبال دارد. بطور كلـی سـه مـدل در
طراحی كوره ها در نظر گرفته می شود:
الف- كوره طویل
ب- محفظه احتراق كاملاً یكنواخت
ج- روش منطقه ای
كه درفصلهای4-3-2 هر یك از این روشها بررسی می گردند.

كوره چیست ؟
كوره دارای تجهیزاتی است كه توسط آنها، درون یك محفظه عایق، حرارت ناشی از احتـراق سـوخت، بـه سـیال
فرایند منتقل می گردد. سیال فرایند در لوله هایی جریان دارد كـه عمومـاً در امتـداد جـداره هـا و سـقف محفظـه
احتراق نصب شده اند. عامل اصلی انتقال حرارت مكانیزم تشعشع می باشد.
وظیفه اصلی كوره، تامین حرارت معینی به سیال فرایند، تحت درجه حرارتهای بالا می باشد. این عمل بایـستی
بدون افزایش بیش از حد حرارت، در نقطه معینی از سیال و یا اجزاء بدنه كوره انجام شود. به عبارت دیگـر، حـرارت
باید حتی الامكان بصورت یكنواخت توزیع گردد.

:
بیماری های قلبی هر ساله در جهان تعداد زیادی از انسان ها را از بـین مـی بـرد . آمـار مـرگ و میـر بعلـت
مشكلات قلبی بسیار بیشتر از هر سانحه و یا اتفاق طبیعی است. این امر دلیـل اصـلی توسـعه فعالیـت هـای
علمی و پژوهشی در دانش پزشكی در زمینه بیماری های قلبی و گسترش وسیع و سریع آن در حـوزه سـای ر
علوم نظیر علوم مهندسی برای یافتن راه های موثر پیشگیری این دسته از بیماری ها می باشد .

جستجو و تحقیق در زمینه قلب به قرون وسطی و رنسانس باز می گردد، در ابتدا با قطعه قطعه كـردن قلـب
حیوانات و بررسی آناتومی آنها تحقیقات انجام شده و بدین ترتیب مدل های اولیـه از آنـاتومی و فیزیولـوژی
قلب بوجود آمدند كه امروزه با توجه به وسایل تحقیقاتی و سیستم های جدید و مدرن دیگـر قابـل اسـتفاده
نبوده. مدلسازی قلب منجر به تولید دانشی می شود كه به كمك آن می توان ارتباط دو جانبه میان سـاختار
قسمت های مختلف قلب و پدیده های فیزیكی مشاهده شده را مورد بحث و بررسـی قـرار داد . یـك كـاربرد
مدلسازی قلب در تحقیقات بیومدیكال، اطلاع از اتفاقات مكانیزم هایی اسـت كـه قلـب بواسـطه آنهـا دچـار
خرابی می گردد ، كه خرابی قلب برابر است با مرگ .
ECG1
می تواند بعنوان ابزاری پایه ای جهت تشـخیص اسـتفاده شـده و در برخـی از مـوارد بـرای مـدیریت
بیماری لازم و ضروری است. در بحث ریتم هـای غیـر طبیعـی قلبـی ، بمن ظـور انجـام تشـخیص و مـدیریت
2 بیماری، استخراج ECG ضروری می باشد. در عمل تفسیر ECG موضوع علم بازشناخت الگـو
اسـت ، لـیكن
ECG می تواند بر پایه تعداد كمی از قواعد و قوانین و حقایق مبنایی مورد آنالیز و بررسی قرار گیرد .
پزشكان برای بررسی و آنالیز سیگنال ECG با پرسش هایی روبرو هستند كه از جمله آنها می توان به مـوارد
ذیل اشاره كرد :
* آیا به اندازه كافی سیگنال برای تصمیم گیری جمع آوری شده است ؟
* احتمال تشخیص نادرست چقدر است ؟
* سیگنال مورد بررسی واقعاً با چه الگویی از بیمای حداكثر تطابق را دارد ؟
در حالت كلی برای آنكه به سوالات فوق پاسخی با دقت معین داده شود، محاسبات ریاضـی فراوانـی احتیـاج
بوده كه گاهی اوقات این محاسبات پیچیده و خسته كننده هستند. بنابرین طراحی الگوریتمی كه قابل پیاده
سازی در كامپیوتر بوده و بتواند به سوالات فوق با دقت مشخص پاسخ دهد، مفید خواهد بود.

:
کاویتاسیون یکی از پدیده های مهم در زمینه هیدرودینامیک است که بخصوص اخیراً مورد
توجه بسیار قرار گرفته است. یکی از اثرات مهم کاویتاسیون، تاثیر بر روی درگ وارده به اجسام
رونده در مایعات است. تحقیقات وسیعی در حوزه عملی و نظری در خصوص کاویتاسیون و اثرات
آن (مخرب یا سودمند ) در توربوماشین ها و به ویژه در کاربردهای دریایی انجام شده است. یکی
از کاربردهای کاویتاسیون که عموماً در حالت ایجاد سوپرکاویتی حول اجسام رخ می دهد، در
زمینه کاهش نیروی درگ وارده به اجسام است. امروزه این زمینه تحقیقاتی که در کاهش سوخت
، افزایش سرعت متحرك و پاکیزگی محیط زیست موثر است ، رو به گسترش می باشد .

تا حدود سه دهه پیش کاویتاسیون به عنوان پدیده ای مخرب شناخته شده

بود و تمام تلاشها بر این بود که بتوان از بوجود آمدن آن جلوگیری کرد . اما
ناگهان نگاه ها به این پدیده عوض شد و از این پدیده برای کاهش درگ
هیدرودینامیکی وارد بر اجسام متحرك در داخل آب استفاده شد .امروزه توانایی
رسیدن به سرعت 100m/s در زیر آب با استفاده از این روش وجود دارد.
سوپرکاویتی را هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی می توان ایجاد
نمود . برای بوجود آمدن سوپرکاویتی بصورت طبیعی، نیاز به کاهش فشار مایع در
بر گیرنده جسم جامد می باشد . کنترل بر روی این فشار را می توان به دو
طریق اعمال نمود . این دو روش، افزایش سرعت نسبی بین جسم جامد و مایع
محیط و یا کاهش فشار وارده بر کل محیط که جسم جامد و مایع محیط آن در
آن واقع شده است، می باشد . برای بوجود آوردن سوپرکاویتی بصورت مصنوعی
لازم است که در پشت جسم جامد، گازی تزریق شود که به فشار مایع اطراف
جسم رسیده باشد . با تغییر دبی گاز تزریق شده می توان سوپر کاویتی مشابه با
تمام اعداد کاویتاسیون موجود بدست آورد.

 تئوری لایه مرزی، کاربرد خود را بیشتر در محاسبه دراگ پوسته ای به نمایش میگذارد که بر روی یک
جسم متحرک درون یک مایع اثر می گذارد. به عنوان چند مثال، میتوان به پدیده دراگ آزمایش شده
توسط یک صفحه مسطح در زاویه برخورد صفر، پدیده دراگ درون یک کشتی، یا بال یک هواپیما، و یا
درون تیغه های یک توربین اشاره نمود. جریان لایه مرزی، دارای رفتارهای ویژه ای است که تحت شرایط
خاص، جریان در همسایگی بسیار نزدیک به جسم جامد در جهت مخالف ادامه می یابد، که باعث جدائی
لایه مرزی از بدنه جسم میشود. این پدیده، معمولا همراه با شکل دهی به جریانهای گردابی کوچک در

همسایگی بدنه جسم جامد است. بنابراین، توزیع فشار تغییر می یابد و بطور قابل توجهی با توزیع فشار در
حالتی که اصطکاک وجود ندارد، متفاوت است. این انحراف از حالت ایده آل در توزیع فشار، باعث ایجاد
حالت دراگ میشود، و محاسبه آن توسط تئوری لایه مرزی قابل انجام است.
 تئوری لایه مرزی پاسخهای مناسبی برای سوال زیر بدست آورده است: جسم جامد باید دارای چه شکلی
باشد تا حالت جدائی رخ ندهد؟ پدیده جدائی میتواند همچنین در یک جریان داخلی موجود در یک کانال
رخ دهد و تنها محدود به جریانهای خارجی سیال عبوری از روی یک جسم جامد نمی شود. همچنین مسائل
مربوط به انتقال گرما بین یک جسم جامد و سیالی که در اطراف آن در جریان است، در حیطه تئوری لایه
مرزی، و قوانین حاکم بر پدیده های مکش و دمش و دراگ، قابل بررسی است.
 در ابتدا، تئوری لایه مرزی برای بررسی حالت جریان آرام در یک سیال تراکم ناپذیر توسعه یافت. در این
حالت، فرضیه پدیده شناسی برای تنش برشی، از قبل به شکل قانون استوکس وجود دارد. این قانون آنچنان
مورد آزمایش، بررسی و توسعه قرار گرفت که اکنون میتوان مسائل وابسته به جریانهای آرام را بطور کامل از
طریق این قانون و توسعه های آن بررسی و حل نمود. بعدها این قانون آنچنان توسعه یافت که بتواند حالات
جریانهای درهم با لایه های مرزی تراکم ناپذیر را نیز در بر گیرد، که اینگونه مسائل، از دیدگاه کاربردی
دارای اهمیت بیشتری هستند. تئوری طول اختلاط پراندتل در سال 1925 به همراه آزمایشات متعدی که
انجام گرفت، پیشرفت بزرگی در حل مسائل وابسته به جریانهای درهم در تئوری لایه مرزی بوجود آورد. در
زمانهای بعد، تمرکز آزمایشها و تحقیقات در لایه مرزی، بیشتر بر روی جریانهای تراکم پذیر بوده است، که
بخش بزرگی از انگیـزه موجود در پشت این تحقیقات، نیاز برای دست یابی به سرعتهای بسیار بالا در
هواپیماهای مافوق صوت، و در سیستمهای موشکی، و ماهواره ها بوده است. بعلاوه، در لایه های مرزی
سرعتی فوق، مسئله ایجاد لایه مرزی گرمائی و اثرات شدید آن بر انتقال گرمای بین جسم جامد و سیال در
حال جریان اطراف آن، مطرح است. در سرعتهای بالای اعداد ماخ، سطح بدنه جسم جامد دارای دمای فوق
العاده بالایی می گردد که بعلت وجود اثر گرمای اصطکاکی(حصار گرمائی) میباشد.

:
در دو دهه اخیر پیشرفت های تكنولوژی در زمینه های مهندسی هوافضا و هسته ای ، ترمو الاستیته
را به عنوان یك شاخه اصلی از مهندسی كاربردی آورده است . درجه حرارت های بالا در بسیاری از سازه
ها و قطعات ماشین ها نظیر سازه های هوا – فضایی ، موتورهایی كه در هواپیماهای پر سرعت به كار می
روند ، مخازن مورد استفاده در نیروگاههای اتمی و هسته ای و یا در فرایندهای صنعتی مانند آنهایی كه
از اشعه لیزر با دانسیته انرژی بالا جهت تولید استفاده می كنند ، به وجو میآید . این سازه ها و یا قطعات
تحت شرایط حرارتی غیر یكنواخت ناپایدار كه با تغییر خصوصیات فیزیكی و مكانیكی همراه است ، كار
می كنند . این مساله باعث ایجاد تنش های حرارتی می گردد كه در طراحی سازه ها یا قطعه ها باید
مورد توجه قرار بگیرد ، چراكه همراه با تنش های مكانیكی ناشی از بار های خارجی ، باعث ترك و
شكست در قطعه می شود . تنش های حرارتی می توانند اثراتی نظیر خستگی حرارتی و كمانش حرارتی

از خود نشان بدهند . همچنین پاره ای از مواد در میدان درجه حرارت غیر دائم در اثر گرادیان بالای
درجه حرارت ، ماهیت ترد پیدا خواهند كرد و در نهایت قابلیت تحمل گرادیان های بالای درجه حرارت را
نخواهند داشت كه می تواند فاجعه بار باشد 1[ ] .
1 یكی از راه حل های مقابله با بارهای شدید حرارتی استفاده از مواد هدفمند
می باشد كه موادی
2 نا همگن
ولی ایزوتروپ هستند كه خواص در آنها از نقطه ای به نقطه دیگر تغییر می كند . مثلا در
مقاومت مكانیكی ، مقاومت به سایش ، سختی و ضریب هدایت حرارتی كه به طور پیوسته تغییر می كنند
. این تغییرات پیوسته نسبت به تغییرات گسسته خواص مواد مركب ، مشكل تغییرات ناگهانی را در سطح
تماس دو ماده ی متفاوت رفع می كند . شكل 1 تفاوت های یك ماده مركب را با یك ماده هدفمند از
لحاظ چگونگی توزیع خواص و مواد سازنده نشان می دهد .

انگیزه ساخت این مواد برای اولین بار این بود كه در صنعت به موادی نیاز بود كه بتوانند دماها و
گرادیان های شدید آنرا تحمل كنند . مثلا روی سطح شاتل های فضایی ، معمولا دما هنگام ورود به جو
زمین 2100 كلوین می باشد و این سطح می بایست اختلاف دمابی حدود 1600 كلوین را تحمل نماید .
به این علت دانشمندان علم مواد در ژاپن در مركز تحقیقات هوا و فضا یی در شهر سندایی برآن شدند كه
ماده ای با چنین خصوصیاتی طراحی كنند . در سال 1987 سه سال بعد از اولین ایده های ساخت مواد
هدفمند یك پروژه ملی برای رسیدن به فن آوری اولیه ساخت این مواد تعریف شد .
پس از به پایان رسیدن این پروژه كه موسسه تحقیقات ملی هفده كشور مختلف و چندین دانشگاه و چند
شركت در آن همكاری كردند ، چند قطعه آزمایشگاهی ، مثلا یك صفحه مربعی 300 میلیمتر مربعی و
یك پوسته نیم كروی با شعاع 50 میلیمتر ساخته شد .