وبلاگ

:
اعضای سازه های مختلف همچون هواپیماها، قطارها، ماشین ها، کشتی ها… به دلایل مختلف در معرض رخدادهایی هستند که موجب ایجاد ترک و در نهایت تخریب عضوهای آنها می شود. حتی اگر دلیل خاصی برای ایجاد ترک نباشد، به دلایل مختلف مثلاً خط کشی های اندازه گذاری ممکن است در طول عمر کار سازه، بر اثر خستگی ناشی از پیشرفت همان اثر کوچک ایجاد ترک هایی شود که در نهایت منجر به تخریب اعضای سازه شود و در نتیجه مجبور به تعویض آن عضو و یا در بدترین حالت موجب ایجاد تخریب های بزرگ و در نهایت کنار گذاشتن کل سازه شود.
ترمیم ترک های سازه هم از نظر اقتصادی و هم از نظر مالی مفید بوده و با روش های مختلف ترمیم صورت می گیرد. این ترمیم ها در برخی موارد توانایی بازگرداندن کل استحکام عضو، قبل از ایجاد ترک را دارند. با پیشرفت دانش بشر هر روز راه های جدیدتر و مفیدتری برای ترمیم اعضای سازه ها ابداع می شود. در گذشته ترمیم سازه ها توسط اتصالات مکانیکی انجام می پذیرفت، نکته اینکه خود همین اتصالات مکانیکی در طول زمان موجب تمرکز تنش و در نهایت ایجاد ترک و شکست در عضو می شوند.

یکی از روش های ترمیم که در سه دهه اخیر مورد توجه قرار گرفته و سودمندی آن به اثبات رسیده، ترمیم قیدی با چسب عضو سازه با استفاده از وصله کامپوزیتی می باشد. مواد کامپوزیت به دلیل وزن کم استحکام بالا و ویژگی های منحصر به فرد دیگر می توانند در ترمیم اعضای سازه های مختلف چه فلزی و چه کامپوزیتی مورد استفاده قرار گیرند.
یکی از بیشترین کاربردهای کامپوزیتی در ترمیم آلومینیوم های صنایع هوایی و دریایی می باشد. این وصله ها از جنس های مختلف ساخته شده و هرکدام با توجه به نوع کاربرد مورد استفاده قرار می گیرند.
در ساختارهای کامپوزیتی، این ویژگیشان که از مواد مختلف تشکیل شده اند باعث شده روز به روز با اضافه کردن اجزاء جدید به این ساختارهای کامپوزیتی جدید با ویژگی های بهتر برای کاربرد خاص پیدا شود. یکی از این نوآوری ها استفاده از مواد هوشمند در ساختار کامپوزیت می باشد.
مواد هوشمند با توجه به نوع ساختار کامپوزیتی، درون ساختارها به کار رفته و مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از این مواد هوشمند، آلیاژهای حافظه دار هستند، که دارای خاصیت به خاطر آوردن شکل خود می باشند. هم اکنون بسیاری از پژوهشگران در حال بررسی اثر استفاده و نحوه عملکرد این مواد در درون ساختار کامپوزیتی می باشند.
در این تحقیق اثر وارد کردن آلیاژهای حافظه دار به عنوان عضو هوشمند درون وصله های کربن – اپوکسی برای ترمیم یک صفحه آلومینیومی ترکدار در مقایسه با وصله کربن – اپوکسی بدون عضو هوشمند مورد بررسی قرار گرفته است.

:
سطوح گسترش یافته یا همان پره ما به طور گسترده در خنک کردن موتور اتومبیل و موتورهای سفینه های فضایی استفاده می شوند. پره ها همچنین در پردازنده های کامپیوتر و دیگر تجهیزات الکترونیکی به وفور استفاده می شوند.
جنبه های مختلف انتقال حرارت از پره ها، انتقال حرارت جابجایی آزاد و تشعشع بسیار مشاهده می شود که تقریبا انتقال حرارت تشعشع 20% از انتقال حرارت کل را شامل می شود. پرها به صورت مجموعه ای به کار گرفته می شوند، انتقال حرارت از مجموعه پره ها به طور تئوری در مقایسه با یک پره منفرد کمتر پیش بینی شده است و به این نتیجه رسیده اند که انتقال حرارت از مجموعه پره ها به فاصله بین پره ها وابسته است.
تحقیقات پیوسته ای برای بهبود دادن بازده سیستم های تبادل حرارتی انجام شده که شامل انتقال حرارت آزاد و اجباری می باشند. کار تجربی اخیر بروی مجموعه پره های افقی و عمودی با جابجایی آزاد توسط Mcmanus Staner،  welling و woodhinge ، Harahap و Mcmanus،… صورت گرفته است.
انتقال حرارت تشعشع نقش مهمی در انتقال حرارت مجموعه پره ها بازی می کند.  Chaddock , Edwards نشان دادند که انتقال حرارت

 به وسیله تشعشع از پره های استوانه ای با ضریب صدور سطح 0/99 حدوداً یک سوم انتقال حرارت کل محاسبه شده است. chaddok متوجه شد که انتقال حرارت به وسیله تشعشع پره با جنس آلومینیوم صیقل داده شده در حدود 20% – 10 انتقال حرارت کل را شامل می شود.

Sparrow و Acharya یک مقاله بروی جابجایی طبیعی پره با حل معین شده غیر یکنواخت با ضریب انتقال حرارت متغیر ارائه کرده اند. یک تحلیل رسانایی و جابجایی برای پره با صفحه عمودی انجام شده است و آنها نشان داده اند که ضریب انتقال حرارت محلی در اول کم می شود و به یک حداقلی می رسد و سپس با افزایش فاصله خطوط جریان پایین افزایش می یابد. Sukhatme مشاهده کرد که با افزایش در عدد گراشف انتقال حرارت جابجایی افزایش یافته و انتقال حرارت تشعشع کاهش می یابد. Manzoor et al تلفات انتقال به وسیله جابجایی و تشعشع از پره های یک بعدی و دوبعدی را تحلیل کرد. Sparrow and vemuri آزمایش هایی که با فین های سوزنی افقی با تراکم بالا ثابت شده بر یک صفحه پایه عمودی را بررسی کرده اند. سپس آنها روی تأثیر جهت دهی پره ها تخمین و انتقال حرارت تشعشع پره با دمای ثابت را مطالعه کردند.
Aihara et al آزمایش هایی را بروی مجموعه پره سوزنی با صفحه پایه عمودی همراه توزیع سرعت اطراف آنها انجام داده اند. تخمین های تشعشعی به دست آمده با ضریب صدور شفاف بنا شده اند.
Edward , Zagrofos یک مجموعه پره سوزنی را بهتر از یک مجموعه پره صفحه ای تحت شرایط یکسان اجرا کرده اند. Sobhan , Sunil Reddy یک فین مستطیلی با یک خط منبع در صفحه پایه را مطالعه کرده اند. عکس العمل جابجایی آزاد با تشعشع و رسانایی در یک شکاف طور عددی به وسیله Venkateshan , Balaji مطالعه شده است. Rao , Venkateshan یک آزمایش هایی را بروی مجموعه پره افقی بلند داده اند. بعلاوه زمانی که افزایش در انتقال حرارت تشعشعی به طور غیرخطی متمایل می شود. انتقال حرارت جابجایی به طور خطی با فاصله بین پره ها افزایش می یابد. Lina , Leela با بکار بردن قانون دوم با یک مجموعه پره سوزنی تحت جریان گذرنده مشاهده کردند با افزایش در سرعت جریان نرخ انتقال حرارت افزایش خواهد یافت و از این رو برگشت ناپذیری انتقال حرارت را کاهش می دهد. Abramazon یک بحث بروی تخمین انتقال حرارت تشعشع از مجموعه پره های مستطیلی، که در آنجا انقال حرارت تشعشع 20% از انتقال حرارت کل را شامل می شود را ارائه کردند. Yancu , Anbar آزمایش هایی را با تعداد مختلف پره ها بروی یک صفحه پایه افقی با عرض 250mm را انجام داده اند و با کاهش فضای بین پره ها افزایش تعداد پره ها را منجر خواهد شد.

:
جریان جت عبارت است از تخلیه سیال به داخل محیطی از جنس همان سیال یا سیال دیگر که در حالت سکون یا حرکت با سرعتی غیر از سرعت جت می باشد. این جریان در صنعت کاربرد زیادی دارد. به عنوان مثالی از کاربرد صنعتی جت های برخوردی می توان به کاربرد آنها در صنعت طراحی هواپیماهای عمود پرواز، صنعت برش قطعات، خشک کردن کاغذ، صنایع فولاد، خنک کاری و رسوب زدایی از روی لوله های مبدل اشاره کرد. ولی این جریان فقط محدود به صنعت نمی شود. چرا که این جریان یکی از مهمترین جریان های مورد مطالعه به منظور شناهت ماهیت جریان های آشفته و مدل سازی آنها می باشد. لذا از جنبه آکادمیک نیز حائز اهمیت فراوان بوده و محققان بسیاری در حال

 مطالعه برروی آن می باشند.

کلیه مطالعات جت های برخوردی براساس چهار ناحیه مشخص از جریان صورت می گیرد. در ناحیه هسته پتانسیل سرعت محوری تقریبا ثابت باقی مانده و برابر سرعت خروجی شیپوره می باشد. در ناحیه جت آزاد سرعت به تدریج کاهش پیدا کرده و جریان در فضای اطراف پخش می شود. در ناحیه بعدی سرعت جریان در نزدیک ناحیه برخورد به صفر میل می کند. فشار استاتیک در این ناحیه به بیشینیه مقدار خواهد رسید. در ناحیه برخورد جت از حالت محوری خارج شده و به صورت شعاعی پخش خواهد شد. ناحیه برخورد تا جایی ادامه پیدا می کند که فشار روی سطح به فشار محیط میل کند.
فصل اول
بررسی منابع پیشینه پژوهش
1-1- کلیات و بحث در مورد جت های آزاد
در ابتدای این فصل به بررسی جت های آزاد آشفته و تراکم ناپذیر می پردازیم. قبل از هرچیز لازم به نظر می رسد که توضیحاتی درباره شیپوره و نقش آن داده شود.
شیپوره دو نقش مهم را به عهده دارد. اولین آن تبدیل ارتفاع نظیر فشار به ارتفاع نظیر سرعت (سرعت مورد نیاز) می باشد که با طراحی صحیح می توان حداقل اتلاف انرژی را با افزایش بازدهی شاهد بود. نقش دوم آن هدایت و تولید جت یکنواخت و همگن است که باعث ازدیاد نفوذ در هوا و عدم شکست در جت می شود. منظور از نفوذپذیری جت در هوا میزان افزایش پهنای جت در اثر افزایش X/Dn می باشد که Dn ارتفاع یا ضخامت جت در خروج از شیپوره و X فاصله از دهانه خروجی جت است.
طراحی شیپوره های سیستم (شکل داخلی شیپوره) در انحصار کارخانه های سازنده می باشد و فقط یک پارامتر خارجی از آن در دست است که همان قطر دهانه خروجی شیپوره می باشد. با توجه به موارد مذکور برای افزایش بازدهی شیپوره و طراحی بهینه، عوامل ذیل مؤثرند:
1) طرح و شکل شیپوره (زاویه همگرایی روزنه و شیپوره، طول شیپوره)
2) قطر دهانه و گلوگاه شیپوره
3) عمر شیپوره
زاویه همگرایی قطر روزنه در ایجاد یک جت همگن و تقویت هسته اصلی و مرکزی جت بسیار، موثر می باشند.

راه آهن تندرو یا سریع السیر به سامانه ای گفته می شود که با سرعتی بیش از
سرعت قطار های معمولی تردد می کند در اروپا به خطوطی بیش از 200 کیلومتر
برساعت و در امریکا بیش از 145 کیلومتر بر ساعت خطوط تندرو اطلاع می شود .
برای تندرو یا سریع السر بودن حد و یا استاندارد واحد جهانی وجود ندارند . به صورت
عملی سرعت سرعت بیشتر قطار های مدرن و تندرو کنونی از 300 کیلومتر بر ساعت

تجاوز  نمی کند . مهم ترین الزامات خطوط تندرو شعاع قوس های زیاد و مهاربندی های

فوق العاده ریل ها برای جلوگیری از لرزش و خروج از خط است . هم چنین می بایست
هیچ گونه تقاطع همسطح در مسیر خط وجود نداشته و برای عبور خطوط دیگر و یا جاده
های متقاطع با خط ، از پل استفاده شود . با توجه به نیاز مبرم کشور های توسعه یافته
و در حال توسعه به سیستمی سریعتر و با تکنولوژی  جدیدتر نسبت  به سیستم حمل
و نقل ریلی موجود ، قطار مغناطیسی مگلو با تلاش مخصصان ایجاد گردید . طبق تعریف
این قطار ها  به طور شناور در هوا و به فاصله کمی از ریل قرار دارند و بدون دریافت مقاومت
زیادی از محیط می توانند با سرعت بسیار زیاد حرکت کنند . این قطار ها برای حرکت خود از
نیروی الکترومغناطیسی بهره می گیرند . در مگلو تماس با ریل وجود ندارد و قطار ها به جای
غلتیدن چرخ برروی ریل به وسیله نیروی مغناطیسی در  هوا شناور شده و با استفاده  از موتور
خطی به جلو رانده می شوند . در این پروژه به بررسی تاریخچه مگلو ، سیستم های به کار
گرفته شده جهت بهره برداری از آن در کشور های دارای این صنعت نظیر آلمان ، امریکا و ژاپن
پرداخته می شود و در ادامه به بررسی ساختار و جزئیات خطوط مگلو و ملزومات این سیستم
، بار های وارده بر سازه مسیر و در انتها معایب و مزایای این تکنولوژی بررسی می شود .

و تاریخچه كارهای انجام شده:
امروزه افزایش آگاهی از محدودیت منابع انرژی و همچنین افزایش تقاضای مصرف انرژی از یك طرف و
وجود اتلاف انرژی قابل ملاحظه در سیستم های حرارتی از طرف دیگرجوامع علمی را بر آن داشته است تا
با بررسی س یستم های انرژی ، در پی راهكارهایی برای كاهش اتلاف از این سیستم ها باشند . همیشه
انتقال حرارت با تولید آنتروپی همراه است كه این خود یكی از راه های تخریب قابلیت انجام كار می باشند.
لذا درك بازگشت ناپذیری در فرایند انتقال حرارت و سعی در درك مكانیزم تولید آنتر وپی ، حس
مهندسی را تقویت می كند . به عنوان مثال یك مبدل حرارتی با طراحی خوب ، به معنی دارا بودن
بیشترین بازدهی ترمودینامیكی است واین میسر نمی شود مگر باكمترین تولید آنتروپی یا كمترین تخریب
قابلیت انجام كار .
هنرتعدیل فر آیند جابجایی كه منجر به حداقل رساندن ت خریب قابلیت انجام كار می شود، یكی از ابعاد

كاربردی بهینه كردن تولید آنتروپی می باشد . بازگشت ناپذیری عاملی است كه باعث افزایش كار هدر
رفته و كاهش كار مفید و پتانسیل انجام كار سیستم می شود .
ازآنجا كه میزان تولید آنتروپی بیانگر میزان بازگشت ناپذیری سیستم م ی باشد به وسیله قانون دوم
ترمودینامیك بر روی سیستم ها می توان با كمینه كردن تولید آنتروپی ، افت های اصطكاكی وحرارتی را
به حداقل رساند .
اكثر فر آیند های انتقال حرارت جابجایی شامل دو نوع بازگشت ناپذیری می باشند . یكی در ارتباط با
ترم اصطكاكی و تلفات لز جتیی سیال و دیگری متناسب با میزان انتقال حرارت به واسطه یك گرادیان
دمای محدود می باشد .
تولید آنتروپی در سیستم های تبدیل انرژی به وسیله بیجان بحث شده است و خط مشی آنالیز قانون دوم
ترمودینامیك را در طراحی سیستم های حرارتی به طور دقیق بیان كرده وگام های اصلی در
زمینه بررسی تولید آنتروپی در سیستم های عملی را نیز به طور واضح مدون نموده است .او در یكی از
آخرین آثارش به طور اجمالی بر كارهای انجام شده در زمینه تولید آنتروپی در سیستم های انرژی ی
كرده است و می توان آن را كتاب مرجعی در این زمینه دانست.