3-2- مرور ادبیات تولید سلولی.. 28

 

4-2: سیستم تولید سلولی پویا: 31

 

5-2:  بررسی توابع هدف بکار گرفته شده در ادبیات موضوع CMS و DCMS. 36

 

6-2: بررسی تقاضا بکار رفته در ادبیات موضوع CMS و DCMS: 38

 

فصل سوم. 39

 

زمینه های علمی تحقیق.. 39

 

1-3 : مقدمه. 40

 

1-1-3: مدیریت درآمد: 42

 

1-1-1-3: جایگاه مدیریت درآمد در مدیریت تولید: 43

 

2-1-1-3: قیمت گذاری پویا: 43

 

2-1-1-3:توابع تقاضای به كار رفته در مدل: 44

 

2-1-3: تولید سلولی.. 46

 

1-2-3 : انواع رویکردهای تولیدی.. 49

 

1-1-2-3 : چیدمان عملکردی.. 49

 

2-1-2-3 : چیدمان خطی.. 50

 

3-1-2-3 : چیدمان سلولی.. 51

 

2-2-3 : انواع سلول ها و تعریف سلول های تولید انعطاف پذیر. 52

 

1-2-2-3 : سلولهای سنتی.. 53

 

2-2-2-3 : سلول های تک ماشینه NC.. 53

 

3-2-2-3 : سلول های چند ماشینه یکپارچه. 53

 

4-2-2-3 : سلول های تولید انعطافپذیر. 54

 

3-3: مزایای مدل پیشنهادی.. 54

 

4-3:الگوریتم فراابتکاری ژنتیک: 55

 

5-3 : الگوریتم فراابتكاری شبیهسازی تبرید. 68

 

6-3 : جمع بندی.. 74

 

فصل چهارم. 75

 

ارائه مدل ریاضی.. 75

 

1-4: مقدمه. 76

 

2-4: ویژگی های کلی مدل ارائه شده: 76

 

2-3-4: فرضیات مدل: 78

 

3-4-4: اندیسها: 80

 

4-4-4: پارامترهای مدل: 81

 

5-4-4: متغیرهای تصمیم: 82

 

7-3-4: تابع هدف: 84

 

8-3-4: محدودیت ها: 85

 

9-3-4: مثال 1: 86

 

تحلیل حساسیت مدل ارائه شده: 92

 

7-4: پیچیدگی مدل ارائه شده 112

 

8-4 :دو روش حل برای مدل پیشنهادی.. 112

 

1-8-4 : روش حل فراابتكاری.. 112

 

2-8-4 : اجزاء و پارامترهای الگوریتم شبیهسازی تبرید. 113

 

1-2-8-4: نمایش ساختار جواب.. 113

 

2-2-8-4: انتخاب جواب اولیه. 115

 

3-2-8-4: انتخاب دمای اولیه. 115

 

4-2-8-4: مكانیزم ایجاد جواب همسایه. 116

 

5-2-8-4: مكانیزم كاهش دما 118

 

6-2-8-4: مكانیزم پذیرش جواب های نامزد شده 118

 

7-2-8-4: معیارهای توقف الگوریتم شبیهسازی تبرید. 119

 

3-8-4 : اجزاء و پارامترهای الگوریتم ژنتیک… 119

 

1-3-8-4: تعریف كروموزم. 119

 

2-3-8-4:ایجاد جمعیت اولیه. 121

 

3-3-8-4: مکانیزم نمونه گیری.. 122

 

4-3-8-4: عمگرهای زنتیک… 122

 

 

1-4-3-8-4:عملگرهای تقاطعی.. 122

 

2-4-3-8-4: عملگرهای جهشی.. 123

 

5-3-8-4: نخبه گرایی.. 124

 

6-3-8-4:استراتژی برخورد با محدودیت ها 124

 

7-3-8-4:معیار توقف الگوریتم. 125

 

فصل پنجم. 128

 

1-5 : نتایج تحقیق. 129

 

2-5 : ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی.. 130

 

منابع و مراجع. 131

 

 

 

فهرست شکل­ها

 

شکل1-3: سیستم های تولید انعطاف پذیر در مقیاس بزرگ (لاگن 1991). 41

 

شکل 2-3:  سیستم های تولید انعطاف پذیر به عنوان كاراترین ابزار كاهش مشكلات فرایند تولید شناخته می شوند(لاگن 1991). 41

 

شکل3-3: مقایسه توابع مختلف تقاضا ( نمایی- یكنواخت- كسری). 44

 

شکل 4-3: سیستم تولید سلولی  پویا 48

 

شکل5-3: چیدمان عملكردی(لاگن 1991). 50

 

شکل6-3: چیدمان خطی(لاگن 1991). 51

 

شکل7-3: چیدمان سلولی (لاگن 1991). 52

 

شکل8-3: مدل تئوری داروین.. 62

 

شکل 9-3: فلوچارت یک شبیه سازی تبرید کلاسیک ( بابک جوادی 1385). 73

 

شکل10-4: نحوه پیكره بندی سلول ها در مثال 1. 92

 

شکل11-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 2. 99

 

شکل12-4: نحوه پیكره بهینه در مثال شماره 3. 102

 

شکل13-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 4. 107

 

شکل14-4: نحوه پیكره بندی بهینه در مثال 5. 110

 

شکل15-4: نحوه نمایش کروموزوم. 121

 

شکل 16-4: عملگرتقاطع. 123

 

فهرست جداول

 

جدول1-4: اطلاعات مربوط به ماشین ها 88

 

جدول2-4: اطلاعات مربوط به زمان پردازش عملیات قطعات بر روی ماشین ها 88

 

جدول3-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده وقیمت کالا در هر دوره در مثال 1. 90

 

جدول4-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال1. 91

 

جدول5-4: ماکسیمم تقاضا در هر دوره و حداقل تقاضایی که مجبور به پاسخگویی به آن هستیم. 93

 

جدول 6-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزا نتقاضای پاسخ داده شده و قیمت کالا در هر دوره در مثال 2. 97

 

جدول 7-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به شکل سلول ها در مثال 2. 98

 

جدول 8-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال 2. 98

 

جدول 9-4:  ماکسیمم تقاضا در هر دوره و حداقل تقاضایی که مجبور به پاسخگویی به آن هستیم. 100

 

جدول10-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به میزان تقاضای پاسخ داده شده وقیمت کالا در هر دوره در مثال 3. 101

 

جدول11-4: اطلاعات بدست آمده مربوط به شکل سلول ها در مثال 3. 102

 

جدول12-4: قسمت های مختلف تابع هدف در مثال 3. 102

 

جدول 13-4: اطلاعات مربوط به ماشین ها ( مثال4 ). 103

 

•  

  • روش­های ارزیابی پایایی……………………………………………………………… 8

   

  • روش­های بهسازی پایایی…………………………………………………………….. 9

   

  • اطلاعات پایایی…………………………………………………………………………. 9

   

  • روش­های پیش­بینی پایایی 10

   

  • محاسبه­ی شاخص­های پایایی………………………………………………………. 11

     

    • تابع چگالی احتمال خرابی 11

     

    • تابع پایایی 11

     

    • تابع نرخ خرابی 11

     

    • میانگین فاصله­ی زمان بین خرابی­ها (MTBF)…………………………………………………………………… 12

     

    • میانگین مدت زمان تعمیرات (MTTR)…………………………………………………………………… 12

     

    • قابلیت دسترسی 12

   

  • تابع پایایی به ازای توابع توزیع مختلف…………………………………………. 13

   

  • پایایی سیستم­های سری…………………………………………………………….. 14

   

  • پایایی سیستم­های موازی……………………………………………………………. 14

   

  • نقش تعمیرات در پایایی……………………………………………………………. 14

 

• پویایی سیستم……………………………………………………………………………… 15

   

  • بیان مسئله………………………………………………………………………………. 19

   

  • تدوین فرضیه­های پویا………………………………………………………………. 19

   

  • فرموله کردن…………………………………………………………………………… 20

   

  • آزمون و اعتبارسنجی مدل 21

   

  • طراحی و ارزیابی سیاست………………………………………………………….. 23

 

• کنترل کیفیت آماری………………………………………………………………………. 23

   

  • نمودار جمع تجمعی………………………………………………………………… 24

   

  • ماسک V………………………………………………………………………………. 24

   

  • روش جدولی جمع تجمعی……………………………………………………….. 25

 

• فرضیات پژوهش…………………………………………………………………………. 27

 

• هدف پژوهش…………………………………………………………………………….. 27

 

• روش پژوهش…………………………………………………………………………….. 27

 

• ساختار پایان­نامه………………………………………………………………………….. 28

 

فصل دوم: بر ادبیات موضوع………………………………………………………………. 29

 

 

• مقدمه………………………………………………………………………………………. 30

 

• سیستم نگهداری و تعمیرات…………………………………………………………… 30

   

  • پیشرفت­های اخیر در زمینه­ نگهداری و تعمیرات………………………….. 34

 

• پایایی………………………………………………………………………………………. 36

 

• پویایی سیستم…………………………………………………………………………….. 39

 

• کنترل کیفیت آماری……………………………………………………………………… 46

 

• شکاف پژوهش…………………………………………………………………………… 47

 

• نتیجه­گیری………………………………………………………………………………… 48

 

فصل سوم: روش پژوهش…………………………………………………………………………….. 49

 

 

• مقدمه………………………………………………………………………………………… 50

 

• طراحی مدل پویا برای سیستم نگهداری و تعمیرات………………………………. 50

   

  • بیان مسئله………………………………………………………………………….. 52

   

  • تدوین فرضیه­های پویا 54

   

  • جدول متغیرهای مدل 58

   

  • نمودار علّت و معلول 59

   

  • نمودار انباشت و جریان 89

 

• نتیجه­گیری………………………………………………………………………………….. 91

 

فصل چهارم: مطالعه­ی عددی…………………………………………………………………………. 92

 

 

• مقدمه………………………………………………………………………………………… 93

 

• اجرای مدل شبیه­سازی ارزیابی پایایی در سیستم نگهداری و تعمیرات……….. 93

 

• اعتبارسنجی مدل شبیه­سازی ارزیابی پایایی در سیستم نگهداری و تعمیرات… 96

• 

 

• تجزیه و تحلیل با استفاده از نمودار CUSUM………………………………….. 104

 

• نتیجه­گیری……………………………………………………………………………….. 106

 

فصل پنجم: نتیجه­گیری و پیشنهادها………………………………………………………………. 107

 

 

• نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………. 108

 

• پیشنهادها…………………………………………………………………………………… 109

 

مراجع…………………………………………………………………………………………………….. 110

 

مراجع فارسی……………………………………………………………………………………………… 111

 

مراجع لاتین……………………………………………………………………………………………….. 111

 

 

 

فهرست شکل­ها

 

عنوان                                                                                                                                صفحه

 

شکل 1-1- نقشه استراتژی ارزیابی متوازن سیستم نگهداری و تعمیرات………………………… 6

 

شکل 1-2- فرآیند مدل­سازی………………………………………………………………………….. 16

 

شکل 1-3- فرآیند مدل­سازی در پویایی شناسی سیستم………………………………………….. 17

 

شکل 1-4- شکل پارامتری ماسک V………………………………………………………………… 23

 

شکل 1-5- نمودار وضعیت جمع تجمعی………………………………………………………….. 25

 

شکل 2-1- نمودار علّت و معلولی پژوهش دنیل و بنگت……………………………………… 40

 

شکل 2-2- نمودار انباشت و جریان پژوهش دنیل و بنگت……………………………………. 41

 

شکل 2-3- نمودار انباشت و جریان پژوهش ژانگ و ژیانگ………………………………….. 42

 

شکل 2-4- نمودار انباشت و جریان پژوهش اولیوا و استرمن………………………………… 43

 

شکل 2-5- نمودار انباشت و جریان پژوهش دوآن و همکاران………………………………. 44

 

شکل 3-1- جایگاه سیستم نگهداری و تعمیرات………………………………………………….. 48

 

شکل 3-2 فلوچارت رویه­ی حل مسأله­ی پژوهش………………………………………………… 51

 

شکل 3-3- نمودار علّت و معلولی ارزیابی پایایی در سیستم نگهداری و تعمیرات………. 80

 

شکل 4-1- نتایج مدل شبیه­سازی ارزیابی پایایی در سیستم نگهداری و تعمیرات…………. 88

 

شکل 4-2- اثر تغییر تعداد برنامه­ی آموزش روی میزان مهارت کارکنان……………………. 90

 

شکل 4-3- اثر تغییر تعداد برنامه­ی آموزش روی بهره­وری کارکنان………………………….. 91

 

شکل 4-4- اثر تغییر تعداد برنامه­ی آموزش روی هزینه­ی آموزش…………………………… 92

 

شکل 4-5- اثر تغییر تعداد برنامه­ی آموزش روی کیفیت سیستم نگهداری و تعمیرات…… 93

 

شکل 4-6- اثر تغییر تعداد برنامه­های تبلیغاتی روی تعداد مشتریان…………………………. 94

 

شکل 4-7- اثر تغییر تعداد برنامه­های تبلیغاتی روی سهم بازار……………………………….. 95

 

شکل 4-8- اثر تغییر نرخ تورم روی هزینه­ی مواد به ازای هر ماشین……………………….. 96

 

شکل 4-9- اثر تغییر نرخ تورم روی قیمت محصول……………………………………………. 97

 

شکل 4-10- نمودار کنترل CUSUM با استفاده از داده­های پایایی…………………………. 99

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول­ها

 

عنوان                                                                                                              صفحه

 

جدول 1-1- تابع پایایی به ازای توابع توزیع مختلف…………………………………………….. 12

 

جدول 1-2- اعتبارسنجی مدل­های پویایی سیستم…………………………………………………. 21

 

1-2-برخی از کاربردهای لوله ورتکس……………………….. 3
1-2-1-کاربردهای خنک ساز موضعی…………………………. 4
1-2-2-کاربردهای گرما ساز موضعی…………………………. 5
1-2-3-تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس………………………….. 6
1-2-4-تهویه مطبوع شخصی…………………………. 6
1-3-نظریه‌های رایج در مورد لوله ورتکس………………………….. 7
1-4-تحلیل نظری لوله ورتکس………………………….. 7
1-4-1-تحلیل ترمودینامیکی سیستم لوله ورتکس………………………….. 7
1-4-1-1-قانون بقای جرم………………………… 8
1-4-1-2-قانون اول ترمودینامیک………………………….. 8
1-4-1-3-قانون دوم ترمودینامیک………………………….. 9
1-4-2-راندمان‌های سیستم لوله ورتکس[2]……………………….. 12
1-4-2-1-راندمان‌های گرمایی برای سیستم لوله ورتکس………………. 12
1-4-2-2-راندمان برای یک انبساط ایزنتروپیک کامل…………………… 13
1-4-2-3-راندمان کارنو………………………… 13
1-4-2-4-معیاری بر مبنای سیکل کارنو………………………… 14
1-5-پژوهش پیش روی………………………..14
فصل دوم : ادبیات تحقیق
2-1-مقدمه………………………… 15
2-2-مطالعات تجربی ………………………..16
2-2-1-سیال عامل………………………… 16
2-2-2-هندسه………………………… 16
2-2-3-میدان جریان داخلی…………………………. 20
2-2-3-1-آشکارسازی جریان………………………… 20
2-2-3-2-توزیع‌های سرعت در داخل لوله ورتکس……………….. 21
2-2-3-3-اثبات تجربی جریان گردشی ثانویه……………………. 22
2-3-توسعه تئوری……………………….. 25
2-3-1-انتقال حرارت اصطکاکی…………………………. 25
2-4-مدل جریان صوتی در لوله ورتکس………………………….. 27
2-5-مطالعات دینامیک سیالات محاسباتی………………………. 29
فصل سوم : معادلات حاکم
3-1-مقدمه………………………… 33
3-2-تاریخچه CFD………………………….
3-3-کاربردهای CFD………………………….
3-4-معادلات ناویر استوکس………………………….. 34
3-5-معادلات حاکم در بخش دینامیک سیالات محاسباتی…………… 35
3-5-1-مدل ……………………………. 36
3-5-2-مدل …………………………….. 40
3-5-3-مدل …………………………………….. 41
3-6-شرایط مرزی…………………………. 43
فصل چهارم : نتایج
4-1-مقدمه………………………… 44
4-2-بررسی تجربی………………………..44
4-2-1-نتایج بررسی تجربی…………………………. 47
4-2-2-اندازه‌گیری خطا……………………….. 48
4-2-3-منابع خطا ………………………..48
4-2-3-1-خطای شخص………………………..48
4-2-3-2-خطای دستگاه ………………………..48
4-2-3-3-خطای منظم (سیستماتیک)……………………….. 48
4-2-3-4-خطای کاتوره ای(نامنظم)……………………….. 48
4-2-4-خطای مطلق………………………… 48
4-2-4-1-عدم قطعیت و آنالیز خطا……………………….. 48
4-3-شبیه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی……………………… 53
4-3-1-روش بکار گرفته‌شده……………………….. 53
4-3-2-استفاده از نتایج تجربی…………………………. 54
4-3-3-مدل دینامیک سیالات محاسباتی لوله ورتکس…………………. 54
4-3-4-شرایط مرزی…………………………. 59
4-3-4-1-ورودی نازل‌ها……………………….. 59
4-3-4-2-خروجی سرد………………………… 59
4-3-4-3-خروجی گرم……………………….. 59
4-3-5-مطالعه استقلال از شبکه………………………..60
4-3-6-انطباق شبکه………………………… 62
4-3-7-نتایج عملکرد مدل های توربولانسی…………………………. 63
4-3-7-1-کانتورهای دما……………………….. 66
4-3-7-2-توزیع های سرعت مماسی  ،و محوری …………………. 72
4-3-7-3-کانتور چگالی…………………………. 73
4-3-7-4-کانتورهای عدد ماخ………………………… 74
4-3-7-5-نمایش خطوط جریان………………………… 76
4-3-8-خطای شبیه سازی…………………………. 79
4-3-9-نمودار باقیمانده……………………….. 80
<span style="color: #000000
“>4-3-10-عملکرد شبکه با ساختار نامنظم………………….. 82
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادها
5-1-نتیجه‌گیری…………………………. 85
5-2-پیشنهادها……………………….. 86
پیوست………………………….. 88
گسسته سازی معادلات CFD حاکم…………………….. 88
رویکرد حل در نرم‌افزار Ansys CFX 14.5…………………
فرایند انطباق شبکه[52]……………………….. 92
روش‌شناسی CFD………………………….
ایجاد هندسه و شبکه……………………….. 94
تعریف فیزیک مدل………………………… 94
حل مسئله………………………… 94
باقیمانده‌ها……………………….. 95
نمایش نتایج در پس پردازنده……………………….. 95
مراجع…………………………. 96
چکیده:
لوله ورتکس یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت‌های متحرک بوده و یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می‌باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل‌های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می‌شود بدین صورت می‌توان دماهای تا 40- درجه سانتی‌گراد را ایجاد کرد. لوله ورتکس به عنوان خنک­ساز موضعی و گرماساز موضعی، دارای کاربرد وسیعی در صنعت می­باشد که از آن جمله می­توان به مواردی چون: خنک کردن قالب‌های تزریق پلاستیک، عملیات رطوبت­زدایی گاز، عملیات آب­بندی حرارتی، خنک کردن کابین کنترل محفظه­ های الکتریکی خنک­سازی لنزهای دوربین عکاسی، تنظیمات چسب­ها و لحیم­ها و خشک کردن جوهر روی برچسب­ها و بطری­ها اشاره کرد. اگرچه با وجود اینکه تاکنون مطالعات تجربی زیادی بر روی عملکرد لوله ورتکس صورت گرفته است اما همچنان فهم فیزیکی جریان و مکانیزم پدیده جدایش دمای گاز یا بخار عبوری از آن به دلیل پیچیدگی جریان و ناسازگاری نتایج تجربی به طور کامل استنباط نشده است. در این پایان نامه با هدف ثبت دماهای سرد و گرم ناشی از پدیده جدایش دما بر حسب کسر سرد ابتدا به بررسی تجربی عملکرد یک نمونه از تجهیزات آزمایشگاهی لوله ورتکس با مدل 433R ساخت شرکت P.A.Hilton واقع در بریتانیا پرداخته شده است. نتایج بررسی تجربی شامل نمودارهای دمای استاتیک خروجی سرد و گرم برحسب کسر سرد و همچنین نمودار فشار خروجی سرد برحسب کسر سرد می­باشد. با استفاده از دمای استاتیک خروجی سرد و گرم نمودارهای ضرسب عملکرد گرماساز و سرماساز لوله ورتکس و همچنین راندمان آیزنتروپیک نیز با توجه به روابط موجود ارائه شده است. عدم قطعیت نتایج بررسی تجربی نیز با استفاده از رابطه تجربی هولمن محاسبه شده و به صورت میله خطا بر روی نمودارها رسم شده است. در ادامه با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی موجود در نرم افزار ANSYS CFX14.5، شبیه سازی عددی جریان حالت دائم،تراکم پذیر و سه بعدی با ایجاد شبکه محاسباتی دارای ساختار منظم و شش­وجهی، برروی هندسه لوله ورتکس فوق الذکر و با استفاده از مدل های مغشوشی چون  استاندارد  و  انجام شده است. ضمن اینکه شرط مرزی ورودی و خروجی سرد اعمال شده، منطبق بر شرایط آزمایشگاهی می باشد در حالی­که در خروجی گرم از شرط مرزی مصنوعی استفاده شده است. مطالعه استقلال از شبکه نیز با تمرکز بر روی اختلاف دمای استاتیک خروجی گرم و سرد لوله ورتکس به انجام رسیده است. شرح و چگونگی انجام پدیده جدایش دما و الگوی جریان به عنوان هدف شبیه سازی انجام شده در این پایان نامه مطرح نمی باشد. در پایان نمودارهای دمای استاتیک خروجی سرد و گرم، ضریب عملکرد و راندمان آیزنتروپیک ناشی از نتایج شبیه سازی عددی با نتایج بررسی تجربی مقایسه شده است. ضمن اینکه نتایج شبیه­سازی عددی به صورت کانتورهای دمای استاتیک، دمای سکون، چگالی عدد ماخ توزیع­های سرعت و همچنین نمایش خطوط جریان با تمرکز بر روی موقعیت نقطه سکون و ناحیه شکل­گیری جریان ثانویه نیز ارائه شده است.
فصل اول: مقدمه
1-1- مقدمه‌ای بر لوله ورتکس
لوله ورتکس[1] که بعضاً با نام‌هایی چون لوله ورتکس رنک–هیلش یا لوله رنک-هیلش شناخته می‌شود اختراع مبتکرانه ایست که ایده آن توسط دو دانشمند فرانسوی و آلمانی به نام‌های جورجس جوزف رنک[2] و ردلف هیلش[3] به طور مستقل در خلال سال‌های جنگ جهانی دوم در اروپا مطرح شد[1].
لوله ورتکس یک وسیله ساده مکانیکی است که فاقد قسمت‌های متحرک بوده و یکی از تجهیزات مورد استفاده در سیستم تبرید می‌باشد، که در آن یک سیال پرفشار از طریق نازل‌های ورودی وارد لوله ورتکس شده و به دو جریان با دمای کمتر، و بیشتر از دمای ورودی منشعب می‌شود، (بدون هیچ‌گونه واکنش شیمیایی یا دخالت منبع خارجی انرژی ) بدین صورت می‌توان دماهای تا 40- درجه سانتی‌گراد را ایجاد کرد. لوله ورتکس شامل بخش‌هایی از قبیل یک یا چند نازل ورودی یک محفظه ورتکس[4] یک اوریفیس در انتهای سرد[5] شیر کنترل در انتهای گرم[6] و یک لوله می‌باشد (شکل1-1). وقتی سیال پرفشار بصورت مماس توسط نازل‌های ورودی به محفظه ورتکس تزریق می‌شود، یک جریان چرخشی در محف

 

ظه ورتکس ایجاد می‌شود. وقتی چرخش جریان سیال به سمت مرکز محفظه ورتکس ادامه پیدا می‌کند، سیال منبسط و سرد می‌شود. در محفظه ورتکس بخشی از سیال به سمت خروجی گرم می‌چرخد و بخش دیگر سیال مستقیماً در خروجی سرد موجود است. بخشی از گاز موجود در لوله ورتکس به خاطر مؤلفه محوری سرعت بر می‌گردد و از انتهای گرم به انتهای سرد حرکت می‌کند. در خروجی گرم سیال با دمای بیشتری خارج می‌شود درحالی‌که در خروجی سرد، سیال دمای کمتری در مقایسه با دمای ورودی دارد[2]. لوله ورتکس در مقایسه با دیگر وسایل موجود در سیکل تبرید مزایایی دارد از قبیل: سادگی، فقدان اجزای متحرک، عدم حضور جریان الکتریسیته، عدم انجام هیچ‌گونه واکنش شیمیایی، نگهداری آسان، تأمین فوری هوای سرد، پایداری عملکرد (به خاطر استفاده از فولاد ضد زنگ و محیط کار تمیز) و تنظیم دما. همچنین وابستگی به گاز فشرده و بازده گرمایی پایین ممکن است برخی از کاربردهای آن را محدود کند.
2-1- برخی از کاربردهای لوله ورتکس
اگرچه با وجود اینکه تا کنون اثبات قاطعانه‌ای در مورد حالت انتقال حرارت در داخل لوله ورتکس صورت نگرفته و علیرغم درک ناقص این پدیده،اخیراً لوله ورتکس، با کاربرد خنک سازهای موضعی در مقیاس‌های کوچک و بصورت تجاری توسعه زیادی یافته‌اند. امروزه تعداد قابل‌توجهی از شرکت‌های تولیدکننده وجود دارند که از تئوری لوله ورتکس بصورت کاربردی و موثر به عنوان یک راه حل در کاربردهای صنعتی بهره می‌گیرند. از جمله این شرکت‌ها می‌توان به Exair و ITW Vortec اشاره کرد که هر دو در ایالات‌متحده مشغول به فعالیت می‌باشند. این شرکت‌ها محصولات خود را بر اساس محدوده مختلفی از کاربردها و بر اساس کیفیت‌های زیر از فن آوری لوله ورتکس عرضه می‌کنند:
– سرمایش پاک
– نگهداری آسان –فقدان اجزای متحرک
– دمای پایدار خروجی
– سرمایش، بدون نیاز به الکتریسیته و مبرد
– قابل‌اطمینان، فشرده و سبک‌وزن
– قیمت ارزان
با وجود اینکه موارد زیادی برای کاربردهای لوله ورتکس، به عنوان خنک ساز و گرماساز موضعی وجود دارند (که در ادامه تشریح خواهد شد) اما همچنان نیز می‌توان ایده‌های مبتکرانه‌ای در مورد کاربردهای لوله ورتکس ارائه داد. در شکل (1-2) یک نمونه از مدل تجاری لوله ورتکس ساخت شرکت Exair نشان داده شده است.
1-2-1- کاربردهای خنک ساز موضعی
لوله‌های ورتکس دارای محدوده وسیعی از کاربردهای خنک ساز موضعی در خطوط تولید ماشین‌آلات و فرآیندها می‌باشند. یک نمونه از آن تفنگ هوای سرد با اساس مغناطیسی می‌باشد که به عنوان جایگزین ماده خنک‌کننده در فرایندهای ماشین‌کاری مورد استفاده قرار می‌گیرد و در شکل (1-3) نشان داده شده است.
برخی دیگر از کاربردهای خنک ساز موضعی شامل موارد زیر می‌شود:
– خنک کردن قالب‌های تزریق پلاستیک
– عملیات رطوبت زدایی گاز
– عملیات آب بندی حرارتی
– خنک کردن کابین کنترل محفظه‌های الکتریکی، که در شکل‌های (1-4) و (1-5) توضیح داده شده است.
– خنک‌سازی لنزهای دوربین‌های عکاسی که در شکل (1-6) نشان داده شده است.
2-2-1- کاربردهای گرما ساز موضعی
با استفاده از هوای گرم خروجی، برخی از کاربردهای گرمایش موضعی شامل موارد زیر می‌شود:
– تنظیمات چسب ها و لحیم ها

1-3-1- انواع موج…………………………….. 9
1-3-2- کمیتهای امواج مکانیکی…………………………….. 9
1-4- پیشینه و هدف تحقیق…………………………….. 10
فصل دوم: معادلات حاکمه حرکت نانو تیر پیچیده شده……………… 17
2-1- مقدمه……………………………. 18
2-2- میدان جابه­ جایی…………………………….. 18
2-3- روش حداقل انرژی…………………………….. 23
2-4- تئوری گرادیان کرنشی…………………………….. 24
2-5- معادله حاکمه نانو تیر پیچیده شده……………………………. 25
2-6- تئوری غیر موضعی ارینگن…………………………….. 32
2-7- انرژی جنبشی…………………………….. 35
2-8- کار خارجی…………………………….. 36
2-9- معادلات حرکت……………………………… 38
3 فصل سوم: نتایج عددی و بحث ……………………….43
3-1- بررسی انتشار موج نانو تیر پیچیده شده……………………………. 44
3-2- ارتعاشات نانو تیر پیچیده شده……………………………. 46
3-3- کمانش………………………………. 48
3-4- نتایج عددی وبحث……………………………… 52
3-4-1- تحلیل انتشار موج نانو تیر پیچیده شده………………………. 53
3-4-1-1- سرعت فاز……………………………. 53
3-4-1-2- سرعت گروه……………………………. 57
3-4-1-3- فرکانس قطع…………………………….. 61
3-4-1-4- فرکانس فرار……………………………. 63
3-4-2- تحلیل کمانش نانو تیر پیچیده شده……………………………. 68
3-4-3- تحلیل ارتعاشات نانو تیر پیچیده شده…………………………… 71
فصل چهارم: نتیجه ­گیری ……………………………..75
4-1- بحث و نتیجه گیری…………………………….. 76
4-2- پیشنهاد برای ادامه کار……………………………. 77
 منابع و ماخذ……………………………. 78
چکیده:
در این تحقیق، به تحلیل ارتعاشات، کمانش و انتشار موج نانو تیر پیچیده شده تحت بار محوری بر بستر پاسترناک پرداخته می­شود. ابتدا میدان جابه­جایی و تغییر مکان تیر پیچیده شده به دست می­آید. سپس با استفاده از میدان جابه­جایی بدست آمده، روابط کرنش-جابه­جایی به دست می­آید. از تئوری­های گرادیان کرنشی و غیر محلی ارینگن برای اعمال اثرات اندازه ناشی از مقیاس نانو استفاده می­شود. در نهایت معادلات حرکت نانو تیر پیچیده شده با استفاده از روش انرژی و اصل هامیلتون به دست می­آید. با استفاده از روش تحلیلی، فرکانس­های طبیعی، بار کمانش بحرانی و سرعت انتشار موج نانو تیر پیچیده شده محاسبه می­شود.در انتها فرکانس طبیعی، سرعت فاز، فرکانس قطع، عدد موج و بار کمانش بحرانی تیر پیچیده شده تحت تاثیر سه پارامتر مقیاس کوچک طول، پارامتر غیر محلی ارینگن، نرخ زاویه پیچش، ضخامت، طول نانو تیر پیچیده شده و بستر الاستیک به دست می­آید. نتایج این تحقیق نشان می­دهد که سرعت فاز در نانو تیر پیچیده شده، با افزایش نرخ زاویه پیچش در نانو تیر پیچیده شده افزایش می­یابد. همچنین عدد

 

موج با ضخامت نانو تیر رابطه معکوس داشته درحالیکه با فرکانس انتشار موج رابطه مستقیم دارد. افزایش نرخ زاویه پیچش باعث افزایش فرکانس طبیعی سیستم می­شود که این افزایش در ضخامت­های بالاتر مشهود­تر است. بار کمانش بحرانی با ضرایب وینکلر و پاسترناک رابطه مستقیم داشته و با افزایش طول نانو تیر پیچیده شده، تاثیر این ضرایب بر روی بار کمانش بحرانی افزایش می­یابد. اثر تغییرات نرخ زاویه پیچش بر سرعت گروه در فرکانس­های کم محسوس بوده، ولی با افزایش فرکانس انتشار، نمودارها همگرا می­شوند. هم چنین با افزایش نرخ زاویه پیچش، فرکانس فرار به صورت ناچیز افزایش می­یابد. مقادیر سرعت فاز و سرعت گروه با استفاده از تئوری گرادیان كرنشی بسیار بیشتر از تئوری تنش كوپل اصلاح شده و كلاسیك می­باشد.
فصل اول: مباحث نظری
1-1- مقدمه ای بر نانوفناوری
فناوری نانو واژه­ای است کلی که به تمام فناوری­های پیشرفته در عرصه کار با مقیاس نانو اطلاق می­شود. نانو، کلمه­ای یونانی است و به معنی کوتوله که در ریاضیات معادل ، یعنی یک میلیاردم است ودر فناوری نانو ابعادی در حدود 1 تا nm 100 را شامل می­شود. علم و فناوری نانو، هنر وتوانایی به دست گرفتن کنترل ماده در ابعاد نانو و علم دستکاری و بازچینی اتم­ها برای ساخت مواد و ابزارها در مقیاس نانو متر است.  در این فناوری ساخت ابزار و اشیا در اندازه­های اتمی است و ملکول به ملکول توسط رباتهای برنامه­ریزی شده در مقیاس نانومتریک انجام می­شود. در این فناوری خواص جدیدی از مواد متاثر از غلبه خواص کوانتومی بر خواص کلاسیک به کار برده می­شود. نانو فناوری در واقع رویکرد جدیدی در تمام عرصه­هاست ویک علم فرا رشته­ای
است که تمام علوم را در بر می­گیرد و می­توان گفت نقطه اتصال علوم در آینده می­باشد. در بیان اهمیت این فناوری گفته می­شود که بخشی از آینده نیست بلکه تمام آینده است.
استفاده از فناوری نانو ناخواسته به چند صد سال پیش بر می­گردد. جام لیکورگوس که در موزه بریتانیا در لندن نگهداری می­شود یک نمونه استفاده از این فناوری در گذشته است که به قرن چهارم بعد از میلاد برمی­گردد. نکته جالب در این جام این است که تابش نور از بیرون به جام، آن را سبز رنگ کرده  و با تابش نور از درون آن به رنگ قرمز در می­آید. مطالعات میکروسکوپی پرده از راز این جام برداشته ومعلوم شده است که در درون شیشه این جام، ذرات نانو از جنس طلا و نقره قرار دارد و ذرات نانو، خواصی متفاوت از ذرات غیر نانو بروز دهند.
پیشرفت فناوری نانو با اختراع میکروسکوپهای الکترونی وارد فاز جدیدی شد. در سال 1931 دانشمند آلمانی ماکس­نات و ارنست روسک اولین نوع از این میکروسکوپ­ها را اختراع کردند. واروین مولر پروفسور فیزیک دانشگاه ایالت پن با اختراع میکروسکوپ الکترونی با زمینه یونی، اولین فرد در تاریخ بود که اتم­ها را به صورت منحصر به فرد و ترتیب آن­ها در یک سطح مشاهده نمود.
با وجود تلاش­های انجام شده، فاینمن فیزیکدان و دارنده جایزه نوبل فیزیک را به عنوان پایه­گذار فناوری نانو می­شناسند. وی در سال 1959 مقاله­ای درباره قابلیت­های این فناوری در آینده منتشر ساخت. وی در در مراسم میهمانی بعد از دریافت جایزه نوبل، در سخنرانی خود ایده فناوری نانو را برای عموم آشکار ساخت و معتقد بود که در اندازه­های بسیار کوچک، فضایی بسیار بزرگ وجود دارد. وی معتقد بود که در آینده نزدیک موتورهایی به بزرگی سر سوزن ساخته خواهد شد.
بعد از این سال فعالیت در عرصه نانو رشد چشمگیری را شروع کرد. در سال 1980 در مرکز تحقیقاتی IBM در سوییس تکنیکی ابداع شد که تصویر اتم را بزرگ می­کرد. در 1990 برای اولین بار دانشمندان اتم­ها را حرکت دادند و با اتم­ها اولین جمله را نوشتند. با فناوری نانو انسان اکنون می­تواند جهان ماده را آن­طور که خودش می­خواهد بسازد. تنها کافی است مواد پایه­ای جهان ماده را یک بار دیگر اتم به اتم و ملکول به ملکول کنار هم بچیند.به قول هرست استومر برنده جایزه نوبل: “ظهور نانو تکنولوژی می­تواند به بشر تسلط لازم برای کنترل بی­سابقه و کم­نظیر بر جهان ماده را بدهد.”

1-4-  روش های تنش زدایی و طبقه بندی آنها……………………………………………10
1-4-1-  تنش زدایی طبیعی…………………………………………………………………….12
1-4-2-  تنش زدایی حرارتی……………………………………………………………………12
1-4-3-  تنش زدایی ارتعاشی…………………………………………………………………..16
1-4-4-  روش اضافه باری………………………………………………………………….17
1-4-5-  روش ساچمه كاری…………………………………………………………………..17
1-4-6-  تنش زدایی جوش با ضربات آلتراسونیك (UIT)……………………………….18
1-5-  روش های اندازه گیری تنش های پسماند…………………………………….19
1-5-1-  روش سوراخ مركزی………………………………………………………………24
1-5-2- روش پراش پرتو X…………………………………………………………………….
1-5-3- روش انحنا ولایه برداری…………………………………………………………31         
1-5-4-  روش تفرق الكترون…………………………………………………………….31
1-5-5- روش تفرق نوترون………………………………………………………………..32
1-5-6-  روش رهاسازی ترك………………………………………………………….32
1-5-7- روش مغناطیسی…………………………………………………………………33
1-5-8- روش ماورا صوتی…………………………………………………………………..33
فصل دوم: بر تحقیقات انجام شده
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………36
2-2-  مطالعات انجام شده در زمینه تنش زدایی و تنش های پسماند………… 36
فصل سوم: روش تحقیق
3-1-مقدمه …………………………………………………………………………………….42
3-2-  آماده سازی نمونه ها جهت جوشكاری…………………………………………. 42
3-3-  فرآیند جوشكاری نمونه ها به روش TIG…………………………………………..
3-4-  آماده سازی نمونه ها جهت تنش زدایی………………………………………..45
3-5-  عملیات تنش زدایی حرارتی بر روی نمونه A…………………………………
3-6-  عملیات تنش زدایی با ضربات آلتراسونیك………………………………..  48
3-6-1-  مكانیزم رفتار دستگاه UIT بر روی جوش………………………………..  49
3-6-2-  معرفی دستگاه UP-500…………………………………………………….. 
3-6-3-  مشخصات دستگاه UP-500……………………………………………….. 
3-6-4-  عملیات تنش زدایی با ضربات آلتراسونیك برروی نمونه B………….. 
3-7- نمونه بدون تنش زدایی (نمونه C)…………………………………………  56
3-8- اندازه گیری تنش پسماند به روش سوراخ مركزی…………………….  56
3-8-1-  مشخصات STRAIN GAUGE مورد استفاده…………………………..  57
3-8-2-  مراحل نصب STRAIN GAUGE برروی نمونه و ارتباط آن با دستگاه…..  58
3-8-3-  ثبت داده ها توسط دستگاه HOLE DRILLING……………………………. 
3-9- اندازه گیری تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ایکس……………  63
3-9-1-  آماده سازی نمونه ها جهت نصب در دستگاه XRD…………………………. 
3-9-2-  معرفی دستگاه اندازه گیری تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ایکس…….64
3-9-3-  ثبت داده ها توسط دستگاه XRD…………………………………………….. 
فصل چهارم : نتایج
4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………… 69
4-2-  نتایج به دست آمده از روش HOLE DRILLING………………………………. 
4-3- بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی……………… 71
4-4-  نتایج به دست آمده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس………………. 72
4-5- بررسی و تحلیل نتایج به دست آمده از روش استاندارد پراش اشعه ایکس….. 74
4-6-  اعتبار بخشی نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی با استفاده از روش استاندارد پرا.ش اشعه ایکس…….75
فصل پنجم: جمع بندی و پیشنهادات
5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………. 77
5-2-  جمع بندی مطالب…………………………………………………… 77
5-3- پیشنهادات…………………………………………………………………….. 79
چکیده:
یکی از مباحث مهم در زمینه جوشکاری در سازه ه
ای مهندسی بحث کاهش تنشهای پسماند در خطوط جوش و بهبود کیفی جوش است. تنشهای پسماند باعث کاهش حد تحمل بار، عمر اتصالات جوشی و تغییر فرم هایی در سازه های جوشکاری شده  می گردند. هدف از این تحقیق بررسی تنشهای پسماند، در نمونه های تنش زدایی شده به دو روش حرارتی و آلتراسونیک می­باشد. دراین تحقیق ابتدا دو ورق از جنس کربن استیل پس از آماده سازی و جوشکاری به سه قسمت مساوی تقسیم شده است. نمونه A به روش حرارتی و نمونه B  با استفاده از ضربات آلتراسونیک تنش زدایی گردید. در مرحله  بعد و پس از تنش زدایی دو نمونه A و B از روش سوراخ مرکزی جهت تعیین تنش پسماند هر یک از نمونه ها استفاده شد. نمونه C نیز نمونه دیگری است که برروی آن هیچ گونه عملیات تنش زدایی صورت نگرفته و مقدار تنش پسماند آن نیز با روش مذکور تعیین می گردد. پس از آن و در جهت اعتبار بخشی نتایج به دست آمده از روش سوراخ مرکزی، نمونه ها به روش پراش پرتو ایکس مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تنش زدایی با استفاده از

 

ضربات آلتراسونیک نسبت به تنش زدایی به روش حرارتی نتایج مطلوب تر و تنش های باقیمانده در نمونه B نیز کمتر می باشد.
فصل اول: کلیات تحقیق
1-1- مقدمه
اغلب سازه ها در صنعت، از قطعـــات مختلفی كه توسط فرآیند هایی مثل ریخته گـری، آهنگــــری، نورد، ماشینكاری، جوشكاری و…. تولید شده اند، تشكیل شده اند كه با كمك فرآیند های گوناگونی به یكدیگر متصل می شوند. روش های مختلف اتصال را میتوان بر اساس فرآیند های عملی و علمی به گروه های زیر طبقه بندی كرد:
– اتصال های مكـانیكــــی (پیچ، پرچ، میخ، پین و…)
– اتصال های متالوژیكی (جوشكاری، لحیم كاری و…)
– اتصـال های شیمیایــــی (چسب های آلی و معدنی)
هر یك از این اتصالات با توجه به وظایفی كه بر عهده دارند در یكی از دسته های زیر قرار می گیرند:
– اتصالات موقت مانندپیچ و مهره، پین و…
– اتصالات نیمه موقت مانند پرچ، لحیم كاری نرم و بعضی از چسب ها
– اتصالات دائمی مانند فرآیند های جوشكاری، لحیم كاری سخت و اغلب چسب ها با واكنش های شیمیایی
فرآیند های جوشكاری به عنوان فرآیند هایی جهت ایجاد پیوستگی مولكولی بین دو یا چند قطعه فلزی كه حداقل یكی از آنها در اثر حرارت، ذوب موضعی شده یا به حالت خمیری در آمده باشد، برای هر دو منظورساخت قطعات اولیه و نیز اتصال آنها دارای كاربرد وسیعی در جوامع صنعتی است. صرفه اقتصادی این اتصالات در مقایسه با دیگر اتصالات به لحاظ طول عمر بیشتر و نیز اطمینان خاطری كه به دلیل استفاده از مواد مشابه با ماده اصلی ایجاد می كند، برخی از دلایل ارجحیت این فرآیند است]1 [.
از جمله فرایندهایی كه پس از انجام جوشکاری و به عبارتی در قطعات جوشکاری شده مد نظر قرار می گیرد تنش های پسماند می باشد كه به علت گرم و سرد شدنهای متوالی جوش و مناطق نزدیك آن و عدم امكان جابجایی در بعضی جهات، تنشهای پسماند داخلی در جوش و مناطق مجاور آن بوجود می آید.
تنش پسماند تنشی است كه بر اثر انجام عملیات خاص نظیر جوشکاری در جسم باقی می‌ماند و در حالی كه جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد]19[
تنش زدایی یا تنش گیری که در اصطلاح به آن PWHT یا عملیات پسگرم نیز می‌گویند فرآیندی است، جهت از بین بردن تنش های موجود که در عملیات و فرآیند تولید به وجود آمده است. روشهای مختلفی برای از بین بردن تنش های پسماند در نمونه های جوشکاری شده وجود دارد که از جمله آنها می توان به روش حرارتی و روش آلتراسونیک اشاره نمود.]16[
تکنیکهای متفاوتـی برای اندازه گیـری تنش پسماند وجود دارد که برای اندازه گیـری در هر روش به وسایل خاصی نیاز می باشد.
2-1- فصل بندی مطالب
با توجه به مطالب اشاره شده و موضوع پایان نامه تحت عنوان بررسی تنش های پسماند، در نمونه های جوشكاری شده به روش حرارتی و آلتراسونیک مطالب به چند فصل تقسیم بندی خواهند شد که در ادامه به توضیح هر یک از آنها خواهیم پرداخت.
در این فصل ابتدا به معرفی انواع روش های تنش زدایی اشاره خواهیم کرد. پس از آن انواع روش های اندازه گیری تنش های پسماند را توضیح خواهیم داد.
فصل دوم مربوط به پیشینه پژوهشی  و بر تحقیقات انجام شده خواهد بود، بداین ترتیب که  ابتدا به مطالعات انجام شده در زمینه تنش زدایی جوش اشاره خواهد نمود. مطالعات صورت گرفته در این بخش شامل دو قسمت عمده یعنی تنش زدایی جوش با ضربات آلتراسونیک و تنش زدایی حرارتی می باشد که در فصل مربوطه به تشریح آن خواهیم پرداخت. در ادامه فصل دوم نیز به مطالعات صورت گرفته در زمینه اندازه گیری تنش های پسماند به روش سوراخ مرکزی وروش استاندارد پراش اشعه ایکس اشاره خواهد شد.
فصل سوم مربوط به روش تحقیق شامل روش مورد استفاده جهت جوشکاری نمونه های مورد نظر و پارمترهای در نظر گرفته شده در حین فرآیند جوشکاری، معرفی دستگاه تنش زدایی در دو روش حرارتی و آلتراسونیک، نحوه آماده سازی نمونه ها جهت انجام تنش زدایی به روش حرارتی