مهندسی مکانیک شریف (شریف ویژه مهندسی مکانیک)
سال:1400 | دوره:37-3 | شماره:2 |تعداد مقالات:10

در تحلیل های مهندسی و به ویژه در شبیه سازی مستقیم عددی مسائل مختلف، کاهش هزینه های محاسباتی همواره حائز اهمیت بوده است. بدین منظور، استفاده از مدل های رتبه کاسته، که با کاستن از قیود مدل سرعت آن افزوده خواهد شد، جایگزین مناسبی برای مدل اصلی است. در این پژوهش با استفاده از روش تجزیه ی مودهای دینامیکی و با بهره گیری از مفاهیم پایه یی سیستم های دینامیکی، معادله ی حاکم بر مسئله ی نفوذ حرارتی به فرم یک سیستم دینامیکی رتبه کاسته تبدیل شده است. برمبنای تصویرسازی معادله ی حاکم در فضای برداری مودهای میدان و با استفاده از مودهای اصلی و سازنده ی دینامیک میدان (مودهای دینامیکی)، مدل رتبه کاسته با توجه به ویژگی این مودها به دست می آید. این الگو به منظور شبیه سازی تغییرات زمانی و تغییرات پارامتری فرایند نفوذ حرارتی به درستی می تواند جایگزین معادله ی اصلی شده و با دقت بسیار مناسبی رفتار سیستم مورد نظر را پیش بینی کند.

امروزه ربات ها نقش مهمی در زندگی روزانه ی افراد کم توان و ناتوان و حتی انسان های عادی ایفا می کنند به نحوی که تقریباً در تمامی حوزه های درمانی و کمک درمانی، آموزشی و توان بخشی، بازی و سرگرمی شاهد حضور انواع و اقسام ربات های اجتماعی هستیم. یکی از معضلاتی که ممکن است در تعاملات بین انسان و ربات وجود داشته باشد، عدم درک متقابل عاطفی است؛ بدین معنا که معمولاً ربات هیچ درک عاطفی از حالات روحی انسان ندارد و گاهاً به همین دلیل، کیفیت تعاملات کاهش می یابد. شاید بتوان درک میزان رضایت مندی افراد را به عنوان یک پارامتر اصلی در تعاملات بین انسان و ربات در نظر گرفت؛ بدین معنا که همواره ایجاد تعامل مناسب باعث افزایش میزان رضایت مندی در انسان می شود و از طرفی دیگر افراد با ابراز نارضایتی می توانند عدم تمایل خود را برای تداوم یک تعامل بیان کنند. از این رو سعی شده است در این نوشتار با استفاده از مدل شبکه ی عصبی پیچشی میزان رضایت مندی فرد در هنگام مواجهه با یک سناریوی از پیش تعیین شده بررسی شود. برخلاف تحقیقات متعدد و ارزشمندی که با استفاده از شبکه ی عصبی عمیق به دنبال تشخیص حالت چهره هستند و از تصویر خام فرد به عنوان ورودی شبکه استفاده می کنند، در این جا از بردار هیستوگرام شیب های جهت دار چهره به عنوان بردار مشخصه ی توصیف کننده ی میزان رضایت مندی و از یک مدل شبکه ی عصبی کوچک به عنوان رده بند استفاده شده است. مدل به دست آمده علاوه بر قدرت تشخیص میزان رضایت مندی و قابلیت تعمیم بالا، قابلیت تشخیص عواطف منفی را نیز دارد. کوچک بودن و هزینه ی پایین پردازش دو عنصر بسیار مهم در کارایی سیستم های منفک است که به عنوان دو قید اساسی در مدل لحاظ شده است؛ گاهی برای رسیدن به این دو مهم از پارامترهای دیگر چشم پوشی شده است.

در مطالعه ی حاضر آب شیرین کن خورشیدی دوطرفه همراه با بازتابنده ی خارجی چرخان، که در آن تابش خورشید به کف حوضچه ی متمرکز و در نتیجه میزان بهره وری افزایش یافته، شبیه سازی شده است. برای این منظور معادلات پیوستگی، مومنتوم، انرژی و جرم با در نظر گرفتن فرضیات سیال هوای مرطوب تکفاز، جابه جایی طبیعی آرام، پایا و دوبعدی با استفاده از نرم افزار کامسول حل شده اند. مقایسه ی نتایج شبیه سازی برای دو زاویه ی اولیه با نتایج آزمایشگاهی انجام شده در تاریخ 20 آبان ماه سال 1396 برای شرایط آب و هوایی دزفول با طول و عرض جغرافیایی 48٫36 و 32٫42 درجه واقع در جنوب غربی ایران نشان می دهد که تطابق خوبی بین آنها وجود دارد. به علاوه نتایج نشان می دهد که تغییر زاویه ی اولیه ی بازتابنده ی خارجی، دمای آب و شیشه را به ترتیب 7 و 4 درصد افزایش می دهد. همچنین عدد ناسلت به میزان 5 درصد کاهش یافته که موجب افزایش میزان بهره وری تا حدود 32 درصد شده است.

کمر درد یکی از بیماری های رایج است که کارگران حداقل یک بار در طول عمر خود، دچار آن می شوند. این امر باعث تحمیل هزینه های بالایی بر شرکت های بیمه می شود. بنابراین بررسی ریسک آسیب و ارائه ی راهکار برای کاهش ریسک مهم است. در این پژوهش به بررسی ریسک آسیب فعالیت حمل و نصب صندلی خودرو پژو پارس در گروه صنعتی ایران خودرو پرداخته شد. نتایج حاصل از بررسی های کیفی نشان داد که این فعالیت دارای ریسک آسیب بالا مخصوصاً در لحظه ی جایگذاری صندلی است. همچنین نتایج کمی مدل های بیومکانیکی نشان داد مقدار نیروی فشاری وارد بر ستون فقرات از حد مجاز 3400 نیوتن بیشتر شده و در نتیجه طبق استاندارد نایاش نیاز به مداخله برای اصلاح شغل است. بنابراین با ارائه ی یک راهکار ساده ی مهندسی و بررسی مجدد فعالیت، ریسک آسیب از منطقه ی پرخطر به کم خطر کاهش یافت و مقدار نیروی فشاری وارده نیز، به کمتر از 3400 نیوتن رسید.

در مطالعات کانال مرکب به منظور کنترل برقراری شرایط توسعه یافتگی کامل جریان، لازم است توزیع دبی در کانال اصلی و سیلاب دشت بررسی شود. هدف این تحقیق، بررسی اثر شرایط ورودی در کانال مرکب با طول کوتاه در برقراری شرایط توسعه یافتگی با استفاده از بررسی میدان جریان و پارامترهای آشفتگی است. بدین منظور از ابزار سرعت سنجی تصویری ذرات در یک کانال مرکب استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در کانال مرکب کوتاه با استفاده از آرام کننده ی یکسان در کانال اصلی و سیلاب دشت، حتی تا انتهای کانال انتقال جرم از سیلاب دشت به کانال اصلی وجود دارد. در این حالت تغییرات سرعت طولی در عرض سیلاب دشت بسیار کم است و فروافتادگی شدید در محل سرعت بیشینه در کانال اصلی (در نزدیکی ناحیه اندرکنش) رخ می دهد. در حالی که در کانال مرکب کوتاه با افزودن آرام کننده ی کمکی در سیلاب دشت، شرایط مناسب و مشابه با کانال مرکب توسعه یافته تشکیل می شود.

کاهش تعداد سنسورهای مورد استفاده در ماهواره سهم مهمی در کاهش هزینه های ساخت ماهواره دارد. در این راستا استفاده از الگوریتم های تخمین مدار و وضعیت یک پارچه می تواند کمک شایانی در این زمینه محسوب شود. در این مقاله الگوریتم تخمین هم زمان مدار و وضعیت ماهواره با اندازه گیری های نرخ دمای سطوح ماهواره مورد بررسی قرار گرفته است. از آن جا که ضریب آلبدوی زمین یک پارامتر مهم و با عدم قطعیت بالا در مدل حرارتی ماهواره است، تخمین آن نیز مورد توجه قرار گرفته است. تابش آلبدو و فروسرخ زمین به صورت متغیر و با استفاده از داده های واقعی سامانه ی پایش ابرها و انرژی های تابشی زمین مدل شده اند. برای تخمین مدار، وضعیت و پارامتر ضریب آلبدو نیز از فیلتر غیرخطی کالمن خنثی استفاده شده است. نتایج شبیه سازی های مونت کارلو نشان می دهد که گرچه در بازه های شب مشاهده پذیری وجود ندارد، ولی در بازه های روز ماهواره، بردار حالت به خوبی تخمین زده شده است.

در مطالعه ی حاضر، احتراق پیش مخلوط پروپان ـ هوا بررسی و بازه پایداری $\v a r p h i=0.55-1.2$ تعیین شده که بازه پایداری تجربی را پوشش می دهد. علت اختلاف در نسبت هم ارزی های آستانه ی خاموشی، بالابودن شدت آشفتگی تجربی نسبت به مدل عددی است. میزان مونواکسید نیتروژن در احتراق رقیق در مقایسه با احتراق غلیظ بیشتر است که ناشی از عدم اختلاط کامل سوخت و هوا، لنگر انداختن شعله ی V شکل در یک طرف شعله نگهدار و ایجاد ناحیه ی گرم محلی است. در آستانه ی خاموشی در حالی که بخشی از شعله روی شعله نگهدار لنگر انداخته، بخش دیگر به صورت محلی به دلیل نرخ کرنش زیاد ناشی از برهم کنش گردابه ها و سطح شعله جدا شده و به پایین دست جریان منتقل می شود. سطح شعله در اثر اعواج های ناشی از آشفتگی باز شده و با کاهش بیشتر سوخت، گرمای آزاد شده احتراق برای پایداری شعله کافی نیست که با افت ناگهانی دما و رادیکال های O H شعله کاملاً خاموش می شود.

یکی از چالش های مهم در فرایند طراحی هواپیما، هم گیرایی بین نیازمندی های گوناگون و ایجاد چرخه های تکرار در فرایند طراحی مفهومی هواپیماست. برطرف کردن این چالش موضوع محوری بسیاری از پژوهش های انجام شده در زمینه ی طراحی هواپیما (از جمله پژوهش پیش رو) بوده است. توسعه ی روش های گوناگون طراحی بهینه ی چندموضوعی از مهم ترین راهکارهایی است که معمولاً در این پژوهش ها به کار برده می شوند. در این پژوهش اما، با اتخاذ رویکردی جدید تلاش شده است از روش طراحی اصل محور به عنوان یک روش توانمند در شناسایی و کاهش هم گیرایی های بین نیازمندی های گوناگون یک محصول، برای کاهش هم گیرایی ها و در نتیجه کاهش شمار چرخه های تکرار در فرایند طراحی مفهومی یک هواپیما بهره گرفته شود. نتایج به دست آمده در این پژوهش بیان گر کارایی بالای این روش در کاهش هم گیرایی های بین نیازمندی های کارکردی تعریف شده برای هواپیما، کاهش تکرارپذیری و درنتیجه کاهش زمان فرایند طراحی هواپیماست.

این مقاله مروری بر برداشت کننده های انرژی باد به وسیله ی مواد پیزوالکتریک با ساختار برگ ـ ساقه است. هدف مقایسه پیکربندی های مختلف برداشت کننده با ساختار برگ ـ ساقه و بررسی اثرات پارامترهای طراحی بر برداشت انرژی است. به طور کلی، برداشت کننده های انرژی بر اساس نوع تعامل سیال با ساختار یا نوع پیزوالکتریک بررسی شده اند، اما در این تحقیق ابتدا یک تقسیم بندی بر اساس ساختار برداشت کننده انجام شده و سپس ساختارهایی شبیه برگ ـ ساقه که در آنها انرژی باد منبع برداشت انرژی است، بررسی می شود. توان الکتریکی که به وسیله ی مواد پیزوالکتریک از باد برداشت می شود در مقیاس نانووات تا میکرووات بوده و قابل مقایسه با توان توربین های بادی نیست. این نوع برداشت کننده ها بسیار کم هزینه، بی صدا و پاک اند و می توان از آن ها برای مصارف کم توان، برای راه اندازی سیستم در محل، یا به عنوان ذخیره ساز انرژی استفاده کرد. با بررسی آن دسته از پارامترهای طراحی که به بهبود عملکرد ساختار برگ ـ ساقه می انجامد، مشخص می شود که مقاومت بار، محدوده ی سرعت باد، هندسه ی برگ و ساقه، نحوه ی قرارگیری سیستم ها در جریان ـ کنار هم و با بدون وجود رگ برگ ـ بر فرکانس فلاتر و عملکرد برداشت کننده ی انرژی موثرند.

یکی از راهکارهای مدیریت زباله ها و کنترل نشت شیرابه، دفن و ایزولاسیون آن ها در یک لایه ی رسی متراکم است. علی رغم نفوذپذیری بسیار کم رس، امکان عبور جریان سیال و اجزاء از آن به میزان کم وجود دارد. پدیده هایی که باعث انتقال سیال می شوند، شامل جریان هیدرولیکی دارسی و اسمز ـ شیمیایی است که به ترتیب ناشی از گرادیان هیدرولیکی و غلظت است. پدیدار شدن جریان اسمز ـ شیمیایی به علت خاصیت غشایی رس است. از سوی دیگر انتقال اجزای شیمیایی، بر اثر انتشار و انتقال اجزاءهمراه با جریان سیال رخ می دهد. به دلیل اهمیت موضوع، در این مقاله به مرور جامع تحلیل اثرات همبسته ی این پدیده ها با رویکردهای مختلف پژوهشی می پردازیم. پس از دسته بندی رویکردهای تحلیل در سه حوزه ی آزمایشگاهی، نظری و عددی، معادلات همبسته ی حاکم بر این پدیده هیدرولیکی ـ شیمیایی ـ مکانیکی ارائه می شود. در نهایت، با توجه به محدودیت های کارهای پیشین، نگرشی بر چالش های پیش رو در پژوهش های آتی فراهم می شود.