در این مقاله عملکرد یک نمونه از پمپ های دیافراگمی تزریق که در سیستم های بودارکننده تزریقی ایستگاه های تقلیل فشار گاز استفاده می شود، با در نظر گرفتن تاثیرات برهمکنش سیال و سازه، شبیه سازی شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی اعتبارسنجی شده و حداکثر خطای محاسبه دبی پمپ، 16 درصد به دست آمده است. شبیه سازی عملکرد پمپ دیافراگمی مورد مطالعه در نوسان دیافراگم با دوره تناوب یک ثانیه و سه دامنه حرکت 0.8 و 0.5 و 0.2 میلی متر، نشان می دهد که با افزایش دامنه نوسان دیافراگم، سرعت سیال و دبی سیال خروجی از پمپ افزایش می یابد. به طوریکه میزان دبی متوسط خروجی پمپ در دامنه های مذکور به ترتیب برابر با 0.002، 0.0013 و 0.0005 کیلوگرم بر ثانیه است. البته با افزایش دامنه نوسان دیافراگم از 0.2 به 0.8 میلی متر، مقدار تنش حداکثر اعمالی به دیافراگم نیز از 32.2 به 92.2 مگاپاسکال افزایش می یابد (معادل 208 درصد). همچنین تأثیر فرکانس نوسان دیافراگم بر عملکرد پمپ بررسی شده و نتایج نشان می دهد که دبی پمپ نسبت مستقیم و خطی با فرکانس نوسان دیافراگم دارد، در صورتیکه تنش اعمالی بر دیافراگم وابسته به فرکانس نیست و در نسبت های یکسانی از دوره تناوب، تنش تقریباً ثابت است. بر اساس نتایج به دست آمده اگر به جای آنکه پمپ در دامنه حرکت دیافراگم 0.8 میلی متر و فرکانس 1 هرتز کارکند، دامنه حرکت دیافراگم بر روی 0.5 میلی متر و فرکانس 1.6 هرتز تنظیم شود، مقدار دبی پمپ دقیقاً یکسان خواهد بود، در حالیکه مقدار تنش حداکثر در دیافراگم حدود 30 درصد کاهش یافته و احتمال آسیب آن کمتر می شود.

یکی از چالش بر انگیزترین پدیده های مشاهده شده در محیط پیرامون، برهم کنش سیال-سازه است که می تواند نقش عمده ای در انتقال حرارت، کاهش نیروی پسا و برآ و همچنین برداشت انرژی داشته باشد. امروزه از این پدیده که برگرفته از پدیده های مشابه در طبیعت است برای افزایش بازده تجهیزات در حوزه مهندسی همچون توربین های بادی استفاده می شود. رفتار دینامیکی سازه های انعطاف پذیر در کنش با سیالات، به عنوان یک بحث در حال تکامل مهندسی در حوزه های صنعتی شامل سازه های استاتیکی، وسایل و شناورهای دریایی، مبدل های حرارتی و همچنین انتقال سیال شناخته می شود. در این پژوهش اثر بکارگیری پره ی انعطاف پذیر غیر متصل به استوانه دایره ای در جریان تراکم ناپذیر ناپایا با رژیم آشفته در حالت دوبعدی بررسی می گردد. همچنین جهت شبیه سازی عددی این مسئله، از روش عددی حجم محدود و روش اجزای محدود به صورت هم زمان و همچنین برای بررسی جریان آشفته از مدل کا-امگا اس اس تی باتوجه به قابلیت های آن استفاده می شود. اثر فاصله پره منعطف (0/5، 1و1/5 برابر قطر استوانه)، موقعیت قرار گرفتن آن ( بالادست یا پایین دست استوانه) و مدول یانگ بر مشخصات حرارتی و هیدرودینامیکی جسم بررسی گردید. نتایج نشان داد تاثیر موارد بررسی شده بر الگوی جریان، عدد ناسلت و ضرایب پسا و برا قابل توجه است. همچنین مقایسه حالت انعطاف پذیر پره با حالت صلب آن، نشان داد که انتقال حرارت تا 5% افزایش می یابد.

پره توربین توربوشارژرها به دلیل فشار بسیار بالای جریان ورودی و همچنین پالسی بودن این جریان در معرض آسیب و شکست قرار می-گیرند در توربوماشین های جدید که تمایل به نازک شدن در کنار افزایش بار به دلیل افزایش راندمان دارند، احتمال شکست بالاتر می رود. بنابراین انتخاب توزیع ضخامت بهینه روتور نیاز به مطالعه ایرواستاتیکی و ایرودینامیکی در شرایط مختلف عملکرد دارد. در این مطالعه به تحلیل برهمکنش سیال-سازه بر روی سطح مشترک پره و سیال با تلفیق کردن ابزارهای شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی و طراحی سازه ای توسط یک مدل کوپل شده یکپارچه بر اساس فرمول های المان محدود در نرم افزار انسیس بر روی پره توربین توربوشارژر با ورودی دوگانه به منظور شناخت نیروی وارده از طرف سیال به پره و رفتار سازه برای سه توربین مختلف که تنها در توزیع ضخامت پره روتور متفاوت می باشند در شرایط تغذیه پذیرش کامل و جزیی پرداخته شده است. صحه گذاری نتایج با داده های آزمایشگاهی حاصل از آزمایشگاه توربوشارژر دانشگاه امپریال کالج همخوانی خوبی را نشان می دهد. نتایج چگونگی و علت تغییرات راندمان به دلیل تغییر ضخامت بخش های گوناگون را شرح می دهد. پره های نازک انتخاب مناسبی برای این نوع توربوماشین می باشد ولی در پذیرش جزیی پره-های ضخیم عملکرد بهتری دارند.

بروز شکست در خطوط لوله سبب خسارات زیادی از جمله آسیب به محیط زیست و منابع طبیعی و تحمیل هزینه های بالای تعمیرات می گردد. لذا در این پژوهش با بهره گیری از شبیه سازی اجزاء محدود پدیده برهمکنش سیال- جامد بین سیال عبوری و لوله آسیب دیده، توزیع تنش و خرابی در لوله آسیب دیده مورد بررسی شده است. با توجه به زمانبر بودن شبیه سازی برهمکنش سازه-سیال با روش اجزاء محدود، از یک شبکه عصبی مصنوعی نیز به منظور پیش بینی رفتار خطوط لوله آسیب دیده استفاده شده تا بتواند با تغییر شرایط کاری یا آسیب لوله رفتار آن را پیش بینی نماید. جهت آموزش این شبکه عصبی مصنوعی از الگوریتم انتشار بازگشتی بهره گرفته شده است. به این منظور، ابتدا بیشینه تنش ها در لوله معیوب برای مقادیر مختلف سرعت سیال، اندازه، فاصله و عمق آسیب با روش اجزاء محدود محاسبه و به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. سپس از مقادیر به دست آمده برای آموزش شبکه عصبی استفاده گردیده است. برای بدست آوردن ساختار بهینه شبکه عصبی و افزایش دقت آن، مقادیر پارامترهای طراحی با روش تاگوچی تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان دادند که ترکیب روش اجزا، محدود برای تحلیل برهمکنش سازه-سیال و روش شبکه عصبی مصنوعی، ابزار مناسبی برای بررسی و پیش بینی شکست در لوله های معیوب است.

با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.

در این مقاله یک روش نیمه تحلیلی برای بررسی مساله ارتعاش آزاد یک مخزن با جداره استوانه ای صلب و کف انعطاف پذیر از جنس مواد مدرج تابعی حاوی سیال ارائه شده است. خصوصیات مواد، مطابق یک تابع توانی، سیگموئید یا نمایی بر حسب کسر حجمی مواد تشکیل دهنده، در راستای ضخامت ورق توزیع شده است. سیال به صورت غیر لزج و تراکم ناپذیر فرض شده و پتانسیل سرعت سیال به صورت بسط توابع ویژه فرمولبندی شده است. در این مطالعه برهمکنش بین سیال و سازه لحاظ شده و مشخصات دینامیکی سیستم در تماس با سیال با استفاده از روش ریلی-ریتز استخراج شده است. به منظور بررسی اعتبار و دقت روش تئوری نتایج به دست آمده، با نتایج آزمایشگاهی و عددی موجود در مقالات قبلی انجام شده در این زمینه مقایسه شده است. همچنین به منظور اعتبارسنجی روش حاضر از یک تحلیل المان محدود نیز استفاده شده است. در نهایت اثر متغیرهای متفاوتی از جمله تعداد قطرها و دوایر گرهی (شماره مودها)، کسر حجمی مواد مدرج تابعی و ارتفاع سیال روی رفتار دینامیکی سیستم در تماس با سیال به دست آمده است.

بررسی جریان خون مغزی اهمیت زیادی در شناخت چگونگی ایجاد و شرایط خطر آفرین بیماری های عروق مغزی دارد. از این رو در این مطالعه با دیدگاه نوآورانه اهمیت بخشی به انعطاف پذیری دیواره، جریان خون در حلقه ی ویلیس و همچنین تنش برشی روی دیواره آن عروق بررسی شده است. در این پژوهش، برای طراحی هندسه و مدل قابل استفاده برای حل جریان خون، تصویر سی تی آنژیوگرافی مورد استفاده قرار گرفت است. از روش اجزای محدود جهت حل محاسباتی مساله بهره گیری شد. حلقه ی ویلیس به عنوان مجاری انعطاف پذیر معرفی شده است. خواص مکانیکی دیواره ی رگ هایپرالاستیک فرض شد. بنابراین حل جریان به روش برهمکنش سیال و سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. شرایط مرزی خون با احتساب چندشاخگی و همچنین خودتنظیمی، در ورودی و خروجی شریان ها بررسی شد. مقدار حداکثر تنش برشی برابر 9/3 پاسکال به دست آمد. فشارخون در رگ های بالایی حلقه ی ویلیس نسبت به فشارخون خروجی از قلب، کاهش چشم گیری داشته است. بررسی نتایج کانتور تنش برشی در زمان دیاستول نشان داد که مقدار بیشینه ی تنش برشی در رگ PCA اتفاق می افتد و مقدار تنش برشی بر روی ابتدای رگ های ACA کمینه است. رویکرد در پیش گرفته شده در این پژوهش در استفاده از تصاویر رادیولوژی هر شخص خاص، می تواند در فهم شرایط ایجاد و توسعه بیماری های عروقی ارزشمند باشد و نیز در شرایط حاد این نوع بیماری ها، با پیش بینی خطرهایی مانند پارگی رگ ها بر اساس تغییرات تنش برشی روی دیواره، پزشکان را در اتخاذ اقدامات لازم برای جلوگیری از هرگونه خطر احتمالی یاری رساند.

مطالعه رفتار آکسون تحت شرایط محیطی می تواند دید بهتری در توسعه روش های درمانی به منظور بهبود آسیب های عصبی ایجاد کند. در این تحقیق، با مدل کردن زیر لایه به صورت هایپرالاستیک و اعمال فشارهای مختلف به زیر لایه میزان کرنش های تحمل شده توسط آکسون محاسبه شد. کرنش ها در سه بازه زمانی مختلف اعمال شد تا اثرات نرخ کرنش های مختلف بررسی شود. برای آکسون یک مدل شامل میکروتوبول با خواص الاستیک خطی، نوروفیلامان و آکسلوما با خواص ویسکوالاستیک خطی فرض شد. جهت گسسته سازی زیرلایه و بخش های مختلف آکسون از روش المان محدود و نرم افزار کامسول استفاده شد. مشاهده شد که رژیم سیال موجود در کانال تأثیری بر پاسخ مکانیکی آکسون ندارد. با استفاده از تحلیل برهم کنش سیال-سازه، میزان کرنش ایجاد شده نزدیک به صفر (در بیشترین حالت 0/0001) و تنش نیز ناچیز (در بیشترین مقدار 70N/m2) گزارش شد. نتایج نشان دهنده اثر عمده میکروتوبول در قبول کردن بارهای مکانیکی و استحکام کلی آکسون می باشد. همچنین بیشترین کرنش ها در داخل آکسلوما دیده می شود که اهمیت پاسخ مکانیکی آن در ایجاد آسیب را متذکر می شود. باتوجه به پاسخ مرتبط با نرخ کرنش های مختلف مشاهده می شود که بیشترین احتمال آسیب به آکسون، در کرنش %42 و نرخ19/1s-1 می باشد.

این پژوهش به بررسی ارتعاشات پوسته های استوانه ای چند لایه الیاف-فلزی آلومینیوم با لایه های تعبیه شده پیزوالکتریک که دارای اندرکنش سیال-سازه است بر اساس تئوری الاستیسیته سه بعدی می پردازد. با استفاده از رویکرد فضای حالت معادلات حرکت برای شرایط مرزی تکیه گاهی ساده بدست آمدند. فرکانس های طبیعی پوسته استوانه چند لایه فیبر فلز شامل سیال محرک با حل معادله فرکانس ویژه حاصل شدند. اثر پارامترهای مختلف مثل طول به شعاع، سرعت سیال، عدد موج محیطی و شعاع به ضخامت برای آلومینیوم تقویت شده با الیاف کربن مورد بررسی قرار گرفت. نسبت حجمی کامپوزیت/فلز ثابت در نظر گرفته شد. تاکنون پژوهشی بروی پوسته های استوانه ای چند لایه الیاف-فلزی آلومینیوم با لایه های تعبیه شده پیزوالکتریک که دارای اندرکنش سیال-سازه انجام نشده است . موضوع بسیار جدیدی است. مطابقت و همگرایی نتایج پژوهش حاضر با مقایسه نتایج فرکانس های طبیعی گزارش شده در ادبیات تائید گردید و بیانگردقت بالای نتایج حاصل از این پژوهش می باشد.