per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
63
71
5631
Article
کاربرد امواج آکوستیک در شناسایی مقدار و مکان گازهای خروجی در لوله انتقال گاز
APPLICATION OF ACOUSTIC WAVES IN DETECTION OF THE LEAKAGE POSITION AND FLOW RATE IN A GAS DISTRIBUTION PIPELINE
کاوه قربانیان
ghorbanian@sharif.edu
1
فاطمه بهمنی
2
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف
دانشکده مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف
در این نوشتار روشی برای نشتیابی براساس نحوهی انتشار امواج آکوستیک در لولههای گاز پیشنهاد شده است. بدینمنظور، از موازنهی انرژی آکوستیک امواج صوتی بهعنوان ابزاری برای ردیابی وقوع نشت، تخمین مکان نشت، و نیز میزان دبی آن استفاده شده است. با دانستن مقدار انرژی آکوستیک ورودی به لوله و میزان انعکاس، عبور و جذب انرژی از محل نشتی و تغییرات ایجادشده در دامنهی موج، مکان و میزان نشت تقریب زده میشود. معادلات حاکم بر میدان آکوستیک در لولهیی با وجود نشت نوشته شده و با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است. میزان انعکاس، عبور و جذب انرژی آکوستیک بهعلت نشتی بهازاء تغییرات فرکانس موج و همچنین اندازهی نشت نشان داده شده است. تأثیر اندازه و مکانهای مختلف نشت بر چگونگی انتشار موج فشاری آکوستیک بررسی شده است.
In this paper, a leak detection method, based on an acoustic approach, is presented for tubular systems. An energy balance methodology for acoustic waves is proposed as a means to detect both the possible occurrence of a leak, as well as an estimation of its position and leakage flow rate. Information on the incident, transmitted, absorbed, reflected acoustic energy and wave amplitude will enable one to determine the leakage position, as well as its flow rate. The presence of a leak will result in a change of the wall impedance. The governing equations are derived and a finite difference scheme is used to solve them. Results are presented for variations of the acoustic energy for transmission, absorption and reflection with leak size and wave frequency. The effects of different leak sizes and pinhole positions on the propagation of an acoustic pressure wave are studied.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5631_e551df1bd704bfcddd10f35ff28b33b9.pdf
امواج آکوستیک
نشتی لولههای گاز
امپدانس
acoustic wave
gas pipeline leakage
impedance
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
73
81
5632
Article
تحلیل تجربی تأثیرات نرخ کرنش بر رفتار سازههای بتنی در بارگذاریهای حاصل از موج انفجار و معرفی یک مدل ریاضی جدید رفتاری بتن
EXPERIMENTAL ANALYSIS OF CONCRETE DYNAMIC BEHAVIOR AT HIGH STRAIN RATES AND INTRODUCING OF NEW SEMI EXPERIMENTAL MODEL
جمال زمانی
zamani@kntu.ac.ir
1
امیر رفاهی اسکوئی
2
دانشکده فنی و مهندسی،گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
رفتار سازههای بتنی، تحت شرایط بارگذاری دینامیکی و شبه استاتیکی، متفاوتاند. در این پژوهش رفتار دینامیکی بتن در برابر نرخ کرنشهای بالا،بهصورت تجربی و با استفاده از بارگذاری انفجاری بررسی،و نتایج حاصله با دادههای نظری مقایسه شده است. مادهی منفجره در جرمها و ارتفاعهای مختلف از بلوکههای بتنی ـ که بهصورت تیر سادهاند ـ قرار داده شدهاند. با در دست داشتن خواص استاتیکی بتن و میزان فشار ناشی از انفجار، افزایش ظرفیت تحمل بار در حالت دینامیکی بهدست میآید. در این آزمایشها معیار تخریب ایجاد ترک در منطقهی کششی تیر در نظر گرفته شده است. نتایج حاصله حاکی از افزایش ضریب دینامیکی (ظرفیت تحمل بار) بین ۴٫۵ تا ۶ بهازاء نرخ کرنشهای 66s-1 تا 80s-1 است. این نتایج با نتایج نظری و کارهای انجامشدهی قبلی مطابقت دارد.در پایان، با استفاده از نرمافزار آماری Minitab و با استفاده از شیوهی طراحی آزمایشها (DOE)، یک مدل ریاضی نیمهتجربی برای رفتار بتن تحت بار انفجاری معرفی شده است.
Understanding the behavior of concrete at very high strain rates is of critical importance in a range of applications. Under highly dynamic conditions, the strain-rate dependence of material response causes the material behavior to be significantly different from what is observed under quasi static conditions. The behavior of concrete at strain rates are studied experimentally. This experimental investigation uses explosive pressure range of loading rate. Experiments indicate that the load-carrying capacity of the concrete increases significantly with strain rate. The dynamic increase factor for tensile strength of concrete at a strain rates between 66s-1 to 80s-1 is approximately 4.5 to 6 respectively. The yield criterion in these tests is crack in tension zone. The results of experiments indicate good agreements with others researchers. At last by help of DOE Method a semi experimental model for behavior prediction of concert under blast loading is introduced.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5632_f65238271fe39671628f3fe677101104.pdf
نرخ کرنش
بارگذاری انفجاری
سازههای بتنی
ضریب افزایش دینامیکی
رفتار دینامیکی
explosive pressure
concrete
strain rate
dynamic increase factor
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
83
91
5633
Article
مدلسازی عددی فرایند جذب بخار آب در محلول ریزشی لیتیم بروماید ـ آب بر روی صفحه قائم
NUMERICAL MODELING OF ABSORPTION OF WATER VAPOR INTO A FILM OF AQUEOUS SOLUTION OF LIBR FALLING ALONG A VERTICAL PLATE
شهرام کرمی
1
بیژن فرهانیه
bifa@sharif.edu
2
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه صنعتی شریف
جاذب یکی از اجزاء مهم چیلرهای جذبی است و نقش بهسزایی در بازده چیلر دارد. در این نوشتار نحوهی مدلسازی عددی فرایند جذب بخار آب در محلول لیتیم بروماید ـ آب روی صفحهی قائم، تحت شرایط رینولدز بین ۵ تا ۱۵۰، ارائه شده است. این کار با استفاده از فرضیهی لایهی مرزی برای معادلات انتقال حرارت، جرم و مقدار حرکت، و نیز روش تفاضلات محدود ضمنی برای حل معادلات مستخرج انجام شده است. تغییرات خواص محلول تحت تأثیر دما و غلظت، و تغییر ضخامت فیلم ناشی از جذب در نظر گرفته شده است. مدل ارائهشده قابلیت ارائهی پروفیلهای دما، غلظت، خواص محلول و نیز شار جرم جذبی و ضرایب انتقال حرارت و جرم را دارد. حل در شرایط مورد نظر مرجع{۸}، بهمنظور مقایسه با نتایج آزمایشگاهی انجام شده است.
Absorber is an important component in absorption machines and its characteristics have significant effects on the overall efficiency of absorption machines. This article reports a model of simultaneous heat and mass transfer process in absorption of refrigerant vapor into a lithium bromide solution of water --- cooled vertical plate absorber in the Reynolds number range of 5 < Re < 150. The boundary layer assumptions were used for the transport of mass, momentum and energy equations and the fully implicit finite difference method was employed to solve the governing equations in the film flow. Dependence of lithium bromide aqueous properties to the temperature and concentration and film thickness to vapor absorption was employed.This model can predict temperature, concentration and properties of aqueous profiles as well as the absorption heat and mass fluxes, heat and mass transfer coefficients.An analysis for conditions which was used in reference [8] carries out to investigate the reliability of the present numerical method through comparing with previous investigation.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5633_6a72a4a3748b79560c401e1f477d3077.pdf
جذب صفحهی قائم
فرایند جذب
مدلسازی عددی
چیلر جذبی
لیتیم بروماید ـ آب
vertical plate absorber
absorption process
numerical study
absorption chiller, LiBr - Water
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
93
106
5634
Article
شناسایی و طراحی یک ربات ششپای ششدرجه آزادی
DESIGN AND IDENTIFICATION OF A SIX DEGREE OF FREEDOM HEXAPOD ROBOT
حسن صیادی
sayyaadi@sharif.edu
1
بهروز یزدان شناس شاد
2
دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه صنعتی شریف
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف
در این پژوهش ربات ششپایی با ششدرجه آزادی فعال و ششدرجه آزادی غیرفعال طراحی شده است که پاهای آن سازوکاری چهارمیلهیی دارند. این سازوکار باعث شده است که هریک از پاهای ربات بهجای حرکت دورانی، حرکتی رفت و برگشتی ـمانند پاهای حشرات ششپا ـانجام دهند. اگرچه هر پا دارای یک درجه آزادی است،بهواسطهی مفصلبندیهای آن، رفتاری شبیه به حرکت پاهای یک حشرهی ششپا ایجاد میشود که این موضوع یکی از برتریها و وجوه تمایز این ربات با سایر رباتهای ششپای ششدرجه آزادی است که تاکنون ساخته شده است.در این پژوهش ابتدا به ویژگیهای حرکتی یک حشرهی ششپا مانند سوسک حمام پرداخته شده و سپس نسبت به طراحی پای ربات، بررسی سینماتیک ربات، پایداری استاتیکی، استخراج معادلات مربوط به دینامیک آن و تعیین گشتاورهای ورودی به لینک فعال از هر پا اقدام شده است. در انتها معادلات مربوط به گشتاور اعمالشده از طرف محرکها بهدست آمده است.
In this research work a hexapod robot having 6DOF has been addressed while its feet are driven using fourbar linkage mechanism. Although each foot has only one active DOF for its linkage, the robot overally behaves very similar to hexapod insect, called cockroach, rtather than other hexapod robot with 6 DOF. This is one of the most important advantages of the proposed mechanism here using 4-bar linkage mechanism. This is the new asspect of the mechanism here comparing to some similar work on hexapod robots. In this paper at first, motion analysis of cockroach has been studied, then equivalent robotic system is identified by using 4-bar linkage mechanism for its feet motion, and its kinematics equations and numerical simulations have been addressed. Finally, robot statics stability and dynamics equations are derived and then driving power and dynamics simulations have been studied and addressed.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5634_037a1242f0d0c114734df7d6cd1eba49.pdf
شبیهسازی
دینامیک
مکانیزم چهارمیلهیی
سینماتیک
ربات ششپا
simulation
dynamics
four bar linkages
kinematics
Hexapod robot
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
107
115
5635
Article
مدلسازی عددی جریان دوفازی اغتشاش ناهمسانگرد داخل سیلندر با استفاده از مدل اغتشاش تنشهای رینولدز (RSM)
NUMERICAL MODELING OF ANISOTROPIC TURBULENT TWO-PHASE IN-CYLINDER FLOW USING RSM MODEL
حسن خالقی
1
حمید معتمدی ذکاء
2
امیر امیدوار
omidvar@modarea.ac.ir
3
دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس
دانشکده فنی و مهندسی، بخش مهندسی مکانیک،دانشگاه تربیت مدرس
در این نوشتار مدل اغتشاش ناهمسانگرد تنشهای رینولدز (RSM) در کد محاسباتی EPISO اعمال و نتایج با مدل همسانگرد k-varepsilon برای حالتهای تک فاز و دوفاز مقایسه شده که از هماهنگی مطلوبی برخوردار هستند. همچنین تاثیر جریان فاز گازی متلاطم غیرهمسانگرد داخل موتور بر شکل و پارامترهای ظاهری اسپری، طول نفوذ،نرخ تبخیر و توزیع بخار سوخت با مدل RSM مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که مدل RSM طول نفوذ اسپری را به داخل میدان کمتر از مدل kvarepsilon پیشبینی مینماید. همچنین مدل غیرهمسانگرد RSM نرخ تبخیر اسپری را در محفظهی احتراق بیشتر از مدل همسانگرد kvarepsilon پیش بینی می کند. در واقع کوتاهتر بودن طول نفوذ پیش بینی شده توسط مدل RSM نیز ریشه در بالاتر بودن نرخ تبخیر در این مدل دارد.
Such first order turbulence models i.e. standard k-epsilon shows a poor prediction in modeling of complex in-cylinder turbulent flows. This is mainly due to the high anisotropic turbulence effects in engine flow. Therefore, it is necessary to use the higher order turbulence model like the Reynolds Stress Model (RSM) to capture the details of the flow inside the chamber correctly. In this paper the RSM model (LRR) which was first developed by Launder, Reece and Rodi is utilized in the modeling of engine flow. We have implemented the LRR version with the assumption of nonzero mean velocity divergence to include implicitly the effects of compressibility. This model is examined in prediction of turbulence characteristics of in-cylinder flow during both compression stroke and fuel injection process. Then, Results of the RSM and k-epsilon models are compared with experimental data. Results showed that spray penetration length predicted by RSM is shorter than the one obtained by k-epsilon model. This is due to higher evaporation rate obtained from RSM compared with k-epsilon model. It is also shown that fuel vapor calculated by RSM in the combustion chamber is more widely distributed.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5635_aca3d22b62cf950c6a85beccf404b4f2.pdf
اغتشاش
ناهمسانگرد
جریان داخل سیلندر
افشانه (اسپری)
مدل تنشهای رینولدز (RSM)
turbulence
anisotropic
in cylinder flow
spray
RSM
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
117
120
5636
Article
بررسی عددی اثر هندسه قطعه بر ضرایب کالیبراسیون در روش Hole-Drilling
NUMERICAL INVESTIGATION OF THE PART GEOMETRY EFFECT ON CALIBRATION COEFFICIENTS IN HOLE DRILLING METHODS
محمد صدیقی
sedighi@iust.ac.ir
1
محمدسعید اشتری
2
دانشکده مهندسی مکانیک- دانشگاه علم و صنعت ایران
دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران
دراین تحقیق بااستفاده از روش اجزاء محدود،اثرات هندسهی قطعه بر ضرایب کالیبراسیون درروش سوراخکاری موردبررسی قرار گرفته است.بدینمنظور فرایند شبیهسازی برای قطعات استوانهیی با قطرهای مختلف و سپس برای یک صفحهی مسطح انجام گرفته و ضرایب کالیبراسیون برای هندسههای مختلف تعیین شده است. در انجام تحلیلها، قطر سوراخ و هندسهی شاخهیی کرنشسنج ثابت بوده، و فقط هندسهی قطعه تغییر کرده است. تحلیل برای هر قطعه با تغییر عمق سوراخ در هشت مرحله صورت پذیرفته است. مقایسهی نتایج شبیهسازی برای صفحهی مسطح و مقادیر موجود در استاندارد نشانگر خطای حدوداً ۲٫۸درصدی است. همچنین مقایسهی نتایج بهدست آمده برای سطوح منحنی با صفحهی صاف در عمقهای مختلف سوراخکاری، اختلافهای متفاوتی بین ۰٫۶ تا ۶٫۲ درصد را نشان داده است.
In this paper, the effect of surface curvature on calibration coefficients of the Hole-Drilling method has been studied. Firstly, an FE simulation of the drilling process has been modeled for a flat surface. Then, the simulation has been implemented on a cylinder with different diameters and the calibration coefficients have been extracted. In all analyses, the stain-gauge rosette and hole diameter remain constant and mesh removal in the drilling simulation was achieved in eight increments. The comparison of simulation results and standard published calibration coefficients data for a flat surface show an acceptable error equal to 2.8%. The extracted results for curvature surfaces present a variation of errors between 0.6 to 6.2%, depending on the drilling depth.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5636_c5bb851fe750eaa3bfbeeed816ab9205.pdf
تنشهای پسماند
سوراخکاری
ضرایب کالیبراسیون
residual stresses
hole drilling
calibration coefficients
per
دانشگاه صنعتی شریف
مجله ی مهندسی مکانیک شریف
2676-4725
2676-4733
2009-05-22
25
48.2
121
129
5637
Research Note
تحلیل تنش تماسی و ضرایب تمرکز تنش در ابزار اتصال رشتههای حفاری چاههای نفت
ANALYSIS OF CONTACT STRESS AND STRESS CONCENTRATION FACTORS AT THE TOOL JOINTS OF OIL WELL DRILLSTRINGS
امیررضا شاهانی
shahani@kntu.ac.ir
1
سیدمحمدحسین شریفی
2
دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
در این پژوهش ابزارهای اتصال پیچی رشتههای حفاری که در حفاری چاههای قائم بیشتر از سایر اعضا در معرض شکست هستند با استفاده از المانهای متقارن محوری در نرمافزار ANSYS، و بهروش اجزاء محدود مدل شدهاند. برای مدلسازی تماس بین سطوح نیز از المانهای تماس و از معادلات قید بهره میبریم. نیروهای محوری کششی و فشاری، فشارهای داخلی و خارجی ناشی از سیال حفاری روی لوله، گشتاور اعمالشده از طرف موتور در بالای چاه، و ممان خمشی حاصل از کمانش لولههای وزین حفاری در پایین چاه عمدهترین بارهایی هستند که بهمدل وارد میشوند. مطابق استاندارد APIبهمنظور بهبود رفتار خستگی این اتصالات مقداری پیشبار نیز به آن اعمال میشود. مدل تحت بارگذاری کششی، فشاری، پیشبار خالص و ترکیبی از آنها قرار گرفته است. تعیین مکان و مقدار بیشینهی ضریب تمرکز تنش در پین (pin) و باکس (box)، تأثیرِ اعمال پیشبار روی مقدار ضریب تمرکز تنش، و نیز تأثیر آن بر میزان بارِ دندانه بحرانی و متعاقباً عمر خستگی از جمله کارهایی است که در این نوشتار به آن پرداخته شده است. در انتها نیز بحثی در مورد همگرایی جواب مقادیر تنش در سطوح تماس ارائه شده است.
In this article using axisymetric elements in ANSYS standard code, threaded tool joints of drill strings, which expose to failure in vertical drilling more than other members, have been modeled. Also, for modeling the contact between surfaces contact elements are used. Axial tensile and compressive forces, internal and external pressures arising from drill fluid on pipe, exerted torque by the motor on the top of the well, and bending moment caused by drill collars buckling are the main loads exerted to the model. According to the API standard, some preloads are also exerted to the tool joint to improve the fatigue behavior. Different types of loading composed of tension and compression, pure preload and combination of them are applied to the model. Some conclusive results have been drawn from the analysis including the location and value of maximum stress concentration factor in Pin and Box, the effect of preload on the stress concentration factor and as a result on the fatigue life of the tool joint and the contact stress distribution on the screw threads. Finally, convergence of the contact pressure on the contact surfaces has been investigated.
https://sjme.journals.sharif.edu/article_5637_6bad4020d28701afcc4aa4c153b29d62.pdf
تحلیل تنش
روش اجزاء محدود
رشتهی حفاری
ابزار اتصال
عمر خستگی
المان تماس گره با سطح
stress analysis
finite element method
drillstring
tool joints
Fatigue life
node to surface contact element