مطالعه مقایسه ای DES تکامل گرداب برگشتی برای پروانه های کانالی و غیر کانالی

A comparative DES study of wake vortex evolution for ducted and non-ducted propellers

چکیده
1- مقدمه
2- پیش زمینه نظری
3- ستاپ عددی
4- نتایج
5- بحث
6- نتیجه گیری
منابع

چکیده
یک تحلیل عددی مقایسه ای در مورد تحول گرداب های بازگشتی تولیدشده توسط پروانه های کانالی و غیرکانالی در آزمایشات آب های آزاد انجام شد. شبیه سازی ها از روش شبیه سازی گردابه های گسسته (DES) با تمرکزی بر تحلیل دقیق ترکیب گرداب ها و مکانیزم تحول مکانی تحت شرایط بارگذاری مختلف استفاده کردند. در مقایسه با پروانه های غیرکانالی، تداخل بین کانال و پروانه مستقیما شکل گرداب ها و انقباض بازگشتی را تغییر داد، توزیع انرژی در میدان های جریان داخلی را عوض کرد و درنتیجه خودالقایی و القای متقابل را افزایش داد و فرآیندهای ادغام و گروه بندی اولیه را سرعت بخشید. نتایج نشان دادند که گرداب های لایه برشی آمده از کانال یک برهمکنش قوی با گرداب های نوک کج را در یک شیوه نامنظم نشان دادند و ساختارهای منسجم ثانویه را نشان دادند. گرداب های ثانویه متعدد درطول رژیم گذار تحول دینامیکی مشاهده شدند. بعد از اتلاف انرژی و ناپایداری-ها در گرداب های بازگشتی، ساختارهای گرداب بازگشتی به آرامی شکستند. طیف های تحلیل های انرژی جنبشی (KE) میدان بازگشتی بطور کمی تحول ساختارهای گردابی بازگشتی در دامنه زمانی را تایید کردند. پروانه های کانالی دارای یک فرکانس مشخصه بودند که متناظر با فرکانس شافت آن، فرکانس گذر پره (BPF) و هارمونیک-های آن ها بود.

3- ستاپ عددی
3-1 مورد آزمایش
هندسه پروانه کانالی مطالعه شده و همچنین استفاده شده در یک سیستم موقعیت یابی دینامیکی در شکل 1 نشان داده می شود. پروانه یک پروانه 4پره ای با شیب ثابت با یک قطر می باشد. مقطع های پره در هر شعاع برای تضمین بارهای عملیاتی روبه جلو و روبه عقب یکسان به صورت ایرفویل هستند. مشخصات اصلی مدل پروانه در جدول 1 فهرست می شود. کانال 19A واخنینگن با یک فاصله نوک 2mm استفاده می شود. مدل های عددی به صورت مدل پروانه کانالی (DPM) و مدل پروانه غیرکانالی (NPM) تعریف می شوند و هندسه های پروانه در هردو مورد یکسان است. اندازه دامنه محاسباتی، شرایط مرزی (شامل دیواره های کانال نیست)، توپولوژی شبکه، مدل آشفتگی، و شرایط کاری برای مدل DEM برای هردو مدل پروانه کانالی و پروانه غیرکانالی ثابت نگهداشته می شوند.

یک دستگاه مختصات کارتزین O-xyz با مبدا O واقع در مرکز هندسی پروانه در شبیه سازی ساخته می شود. جهت مثبت محور x به صورت جهت جریان ورودی یکنواخت تعریف می شود، درحالیکه جهت های مثبت محورهای y و z توسط قانون دست راست تعیین می شوند. دامنه محاسباتی یک استوانه با یک قطر 8D است، و به ترتیب از مبدا به اندازه 2D به بالا و 8D به پایین گسترش می یابد. ماهش و همکاران (2015) مشاهده کردند که تنظیم فاصله روبه بالا به صورت 2D می تواند از اثرات محصورشدگی جلوگیری کند، درحالیکه بر محاسبه تحول گرداب بازگشتی پروانه نیز تاثیر نمی گذارد. دامنه محاسباتی به زیردامنه های استاتیکی و دورانی تقسیم می شود. شرایط مرزی دامنه محاسباتی به صورت زیر تنظیم می شوند. مرز ورودی و خروجی استوانه هردو با سرعت ورودی تنظیم می شوند؛ خروجی با خروجی فشار تنظیم می شود. و سطوح پروانه و کانال با دیواره غیرلغزان تنظیم می شوند. سطوح تماسی بین زیردامنه های استاتیکی و دورانی به صورت سطح مشترک (شکل 2 را ببینید) برای تبادل و تکرار اطلاعات بین دو زیردامنه تنظیم می شود.

هزینه تجزیه و تحلیل مالکیت باتری ها در خودروهای هیبریدی تمام الکتریکی و پلاگین

A cost of ownership analysis of batteries in all-electric and plug-in hybrid vehicles

چکیده

1 مقدمه

2 زمینه

3 مدل هزینه

4 نتایج

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     تحول سریعتر خودروهای جاده ای از موتورهای سوخت سنتی به موتورهای برقی منجر به انجام تحقیقات گسترده و فزاینده درباره خودروهای برقی و زیرساخت های مرتبط با آنها (و توسعه آنها) گشته است. در همین زمینه در مقاله حاضر جنبه هزینه باتری ها را از دیدگاه مالک بررسی می کنیم. ما خصوصاً یک تحلیل از هزینه استفاده بهینه باتری ها را ارائه می دهیم تا نسبت هزینه-منفعت و فواصل زمانی تعویض باتری به حداکثر رسانده شود. به منظور تجزیه و تحلیل فرسایش باتری، آزمایشات مختلفی را برای خودروی برقی با باتری کامل (BEV) و خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) انجام دادیم. نتایج نشان داد که زمانی که خودرو در حالت پایداری شارژ قرار دارد باتری خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) دچار فرسایش بیشتری می شود؛ حالت پایداری شارژ به زمانی گفته می شود که از موتور احتراق استفاده می شود و توقف و حرکت مجدد زیادی در رانندگی رخ می دهد. از طرف دیگر، هزینه های فرسایش باتری خودروی برقی با باتری کامل (BEV) در هر سناریویی که پارامتر اصلی تأثیرگذار بر فرسایش باتری میانگین مسافت طی شده روزانه (بر حسب مایل) است، عموماً نزدیک به بهینه است.

زمینه
     اغلب خودروهای برقی (EV) را می توانیم در دو گروه بزرگ طبقه بندی کنیم: خودروهای برقی (باتری دار) و خودروهای برقی هیبریدی، که در گروه دوم هنوز هم موتور احتراق داخلی سنتی به عنوان منبع قدرت اصلی حفظ شده است. این گروه ها نیز به نوبه خود به زیرگروه هایی تقسیم می شوند. گروه اول زیرگروه های خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) و خودروهای برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx یا REEV) را شامل می گردد. گروه دوم نیز زیرگروه های خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV یا HEV)، خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) را شامل می گردد (به ترتیب رنگ های سبز و آبی در شکل 1).

     همان طور که در پژوهش شرکت LMC Automotive با مسئولیت محدود (2021) گزارش شده است، تقاضای جهانی برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV)، خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) عموماً به صورت یکنواخت تقسیم شده است اما تقاضا برای خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) حدوداً نصف تقاضا برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) یا خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) است. با این حال این توزیع به علت رشد سالانه چشمگیر (نسبت به مدت مشابه در سال قبل) در تولید و فروش خودروهای برقی (EV) ممکن است به راحتی تغییر کند و بنابراین پیش بینی سهام بازار را دشوارتر سازد.

     در حقیقت یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) دارای یک واحد قدرت کمکی (APU) سوخت است تا ماکزیمم مسافت طی شده (بر حسب مایل) را گسترش دهد. با این حال یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) هنوز هم به عنوان یک خودروی برقی با باتری کامل شناخته می شود چون استفاده کردن از یک واحد کمکی یا گزینه ذخیره سازی برای شارژ کردن باتری در مواقع تخلبه بخش عمده باتری است، و یک شرایط کارکرد نرمال به حساب نمی آید

آنالیز روان کاری مخلوط بلبرینگ ناموازی با توجه به آشفتگی

Mixed-lubrication analysis of misaligned bearing considering turbulence

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آنالیز روان کاری مخلوط بلبرینگ ناموازی با توجه به آشفتگی

Mixed-lubrication analysis of misaligned bearing considering turbulence

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

یک مدل جدید برای تخمین اندازه نقص بلبرینگ غلتشی

A new model for rolling element bearing defect size estimation

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

یک مدل جدید برای تخمین اندازه نقص بلبرینگ غلتشی

A new model for rolling element bearing defect size estimation

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

یک روش تکراری برای حل پاسخ دینامیکی سیستم های متصل به وسایل نقلیه ریلی بر اساس پیش بینی نیروهای چرخ- ریل

An iterative method for solving the dynamic response of railway vehicletrack coupled systems based on prediction of wheel-rail forces

چکیده
1- مقدمه
2-مدل دینامیک چرخ-ریل
2- 1 معادلات حرکت زیر سیستم
2-3 مدل تعامل چرخ-ریل
3- روش تکراری بر اساس پیش بینی
4- روش پیش بینی خطای حداقل مربعات وزنی
5-مثال های عددی
5-1 بی نظمی مسیر دوره ای
5-2 بی نظمی مسیر اندازه گیری شده
6 –نتیجه گیری

چکیده
 یک روش تکراری بر اساس پیش بینی نیروهای چرخ- ریل برای تعیین پاسخ دینامیک و پویای سیستم وسیله نقلیه ریلی ارایه شده است. ایده کلیدی روش موجود، اصلاح ارزش یا مقدار آغازین هر مرحله در طی تکرار با پیش بینی است. روش تکراری مرسوم با تکرار مرحله فعلی در مقدار تبدیل شده قبلی نیروی چرخ- ریل شروع می شود. با این حال در این روش، نیروهای چرخ-ریل پیش بینی شد توسط پیش بین خطای حداقل مربعات وزنی به عنوان مقدار شروع برای مرحله فعلی استفاده می شود.معادلات حرکت وسیله نقلیه و زیر سیستم ها به طور جدا تثبیت شده و به طور مکرر حل می شوند. بر طبق پاسخ ریل و مجموع چرخ ها و با در نظر گرفتن ناهمواری مسیر، نیروهای ریل –چرخ پیش بینی شده با مدل تعامل چرخ- ریل اصلاح می شود که در آن روابط هندسی تماس ریل- چرخ و نیروهای خزش ریل –چرخ در نظر گرفته می شوند. روش استراحت برای حل مسئله انتشار عددی در فرایند تکراری استفاده می شود.
یک وسیله نقلیه متحرک که در یک مسیر انعطاف پذیر دو لایه ای حرکت می کند در این مطالعه در نظر گرفته شد. صحت روش پیشنهادی با مقایسه نتایج حاصل از روش فعلی با نتایج حاصل از نرم افزار تجاری NUCRAS تایید شده و کارایی با مقایسه با روش تکراری سنتی تایید می شود.نتایج عددی نشان می دهد که روش فعلی نه تنها نتایج مشابهی با نرم افزار NUCRAS از حیث صحت می دهد بلکه موجب صرفه جویی 25 درصدی در هزینه های محاسباتی در مقایسه با روش تکراری سنتی می شود. با توجه به ارتباط تماس چرخشی غیر خطی، به طور کامل در نظر گرفته شده است، روش حاضر می تواند نتایج دقیق تر از مدل کامپوننت وسیله نقلیه را دریافت کند. در ضمن، کارایی روش حاضر با استفاده از پیش بینی نیروهای ریل چرخ با پیش بینی کننده WLSE افزایش می یابد.
1- مقدمه
مدل پویا سیستم متصل به وسیله نقلیه و روش راه حل آن برای یک سری مطالعات پیشرفته مانند ارزیابی ایمنی در حال اجرا و قابلیت راحتی سواری از قطارهای با سرعت بالا، پیش بینی سایش چرخ و سر و صدای ارتعاش ضروری است. نتایج عددی می تواند به عنوان راهنمایی نظری برای پیدا کردن علت برخی از مشکلات مهندسی عملی مانند دور چرخ ها، راه راه ریخته گری، شناسایی منابع ارتعاش یا سر و صدا، و توسعه راه حل ها یا درمان های مربوط به این مشکلات استفاده شود. بنابراين اهميت بهينه سازي پاسخ ديناميک سيستم ریل- وسیله نقلیه به طور موثر و دقيق است. پاسخ پویای سیستم متصل به وسیله نقلیه می تواند در فرکانس یا دامنه زمان حل شود [1]. روش فركانس براي راه حل كارآمدي از طول نامحدود و ساختارهاي خطي دوره اي خصوصا براي راه حل تعامل ديناميكي چرخدنده در فركانس هاي بالا مورد استفاده قرار مي گيرد، اما راه حل حوزه زماني لازم است كه در آن ناهماهنگي هاي مهمي نظير ارتباط هندسه تماس چرخ و چوب برای حل پاسخ دینامیکی خودرو و سیستم مسیر در حوزه زمان، عمدتا دو روش در دسترس وجود دارد: روش متصل و روش تکراری. روش پیوند به عنوان یک کل سیستم و زیر سیستم های مسیر را در نظر گرفته و معادلات سیستم متصل را بدون هیچ گونه تکرار با یک روش ادغام گام به گام حل می کند. با این حال، ماتریس ضریب سیستم با توجه به موقعیت وسایل نقلیه در مسیر متفاوت است و باید در هر گام زمانی به روز شود و تجزیه شود. این کارآیی محاسباتی را کاهش می دهد. یکی دیگر از نقاط ضعف این است که شکل گیری ماتریس ضریب بستگی به مدل های وسیله نقلیه و ردیابی دارد، به عبارت دیگر، اگر یک نوع جدید از وسیله نقلیه یا مسیر معرفی شده باشد، باید همه ضرایب را تغییر داد. روش تکراری می تواند به طور موثر از این کاستی ها اجتناب کند.
در روش تکراری، کل سیستم به دو زیر سیستم در رابط خودرو و مسیر تقسیم می شود. دو زیر سیستم با ایجاد تعادل نیروها و سازگاری جابجایی در نقاط تماس بین چرخ ها و ریل ها متصل می شوند. معادلات حرکت دو زیرسیستم به طور جداگانه با یک روش تکرار حل شده است. سبز و کبون [2،3] شامل ساختار بارهای وسیله نقلیه با پاسخ مودال پل برای پیش بینی پاسخ دینامیکی آن در یک مجموعه داده شده از بارهای چرخ وسیله نقلیه بود و این روش را برای تعامل پویا بین وسیله نقلیه و پل با روش تکرار . یانگ و فندر [4] یک روش تکراری برای حل پاسخ دینامیکی پل یانگ تسه رودخانه در ووهان تحت یک قطار متحرک با 2 لوکوموتیو و 4 وسیله نقلیه حمل و نقل ارائه کردند. زو و همکاران [5] تجزیه و تحلیل دینامیکی سیستم های پل متحرک و سیستم های مجهز به کابل در باد متقابل را با روش تکراری انجام داد. هارنت (6)یک مدل عددی را توسعه دادند که یک قطار چند منظوره سهبعدی و یک پل عنصر محدود را برای بررسی اثرات پارامترهای مختلف مانند سرعت قطار، فرکانس قطار به پل، جرم و فاصله نسبت ها، کاهش دماي پل، در پاسخ ديناميک پل هاي راه آهن با روش تجديد نظري اصلاح شده نيوتن رافسون. ژانگ و همکاران [7] یک مدل دینامیکی دوبعدی بادی را پیشنهاد کرد که اثر محافظتی برج پل را با موانع باد مثلثی مورد بررسی قرار داد و معادلات دینامیکی پل خودرو را با بارهای خارجی متفاوت تغییر داد. نگوین و همکاران [8] وسایل نقلیه و زیر ساخت را به عنوان دو سیستم جداگانه در نظر گرفتند، هرچند یک مدل تماس چرخ-ریل پیشنهاد شده بود و یک طرح تکرار جدید برای حل مسائل نیروی تماس چرخ و ردیابی تماس از دست داد. هاوک و قالی [9] یک روش تحلیلی را پیشنهاد دادند که به نام “روش تدریجی تکرار پویا” (IDSM) برای حل یک پاسخ از یک سیستم پل اسلحه برقی که به وسیله کامیون های چند محور بدون در نظر گرفتن اثرات زبری از آن عبور می کرد، پیشنهاد کرد. مارشلی و همکاران. [10] با تعامل یک پل پیوسته چند اسپیندل مدل شده توسط صفحات ایزوتروپیک با وسیله نقلیه مدل سازی شده توسط هفت درجه از سیستم آزادی جرم محور آزاد به سرعت ثابت شد و پاسخ دینامیکی خودرو و پل را به صورت تکراری محاسبه کرد. فراری و همکاران [11] تعامل پویا بین یک وسیله نقلیه مسافری و یک پل مورد مطالعه قرار گرفت و عملکرد و کارایی دو روش تکرار را که در طول تاریخ تمام وقت (WTH) یا در گام زمانی تک (STS) انجام می شد، مقایسه کرد. وینچنزی و همکاران [12] تعامل پویا بین قطارها و پل را تجزیه و تحلیل کرد و یک بررسی پارامتری را انجام داد، از جمله تاثیر سرعت سفر و وزن قطار در پاسخ دینامیکی. لی و همکاران [13] یک الگوریتم تکرار متقابل را برای حل پاسخ دینامیکی خودرو CRH3 قطار چین و سیستم جفت ریل دنده ارائه داد. لی و همکاران [14] یک روش عددی کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل سیستم های متحرک وسیله نقلیه نقلیه از ویژگی های غیر خطی و بررسی همگرایی طرح های تکراری محاسبات با و بدون جهش چرخ. در روش تکرار، تجزیه ماتریس ضریب در هر گام زمانی می تواند اجتناب شود و بنابراین یک روش راه حل کارآمد می تواند جداگانه بر اساس ویژگی های ساختاری هر زیرسیستم توسعه یابد. اما لازم به ذکر است که فرایند تکرار ممکن است به آسانی به هم نزدیک نباشند و یا به طور آهسته همگام شوند، مخصوصا برای سازه های بزرگ. این معایب دامنه استفاده از روش تکرار محدود را محدود می کند
برای غلبه بر نقایص روش های راه حل فوق، یک روش راه حل تکراری بر اساس پیش بینی نیروهای ریل چرخ در این مقاله ارائه شده است. نیروهای رانش چرخ ها توسط پیش بینی کننده WLSE پیش بینی شده و سپس به معادلات حرکت وسیله نقلیه تعویض می شوند و به طور جداگانه مسیر را برای حل پاسخ دینامیکی هر زیرسیستم می دهند. با توجه به پاسخ چرخ ها و ریل ها، با توجه به بی نظمی مسیر، نیروهای تماس پیش بینی شده با مدل تعامل چرخ-rail اصلاح می شود. اگر تفاوت بین نیروهای اصلاح شده و پیش بینی شده بیشتر از تحمل مشخص شده باشد، تکرار ادامه می یابد تا همگرایی به دست آید. تکنیک آرام سازی برای جلوگیری از مشکل انتشار عددی در روند تکرار پذیرفته شده است. با در نظر گرفتن وسیله نقلیه CRH2 [15] بر روی یک مسیر مستقیم به عنوان مثال، پاسخ پویای وسیله نقلیه به انواع مختلف بی نظمی های مسیر، در حوزه زمان با روش فعلی، روش تکرار معمول و NUCARS، حل می شود. دقت روش فعلی با مقایسه دقیق نتایج عددی با NUCARS نشان داده شده است و کارایی با مقایسه هزینه های محاسبات با روش تکراری متعارف بدست می اید

Abstract

An iterative method based on prediction of wheel-rail forces is presented to determine the dynamic response of railway vehicle-track coupled systems. The key idea of the present method lies in the modification of the starting value of each step during the iteration by prediction. The conventional iterative method begins iteration of the current step at the previously converged value of the wheel-rail forces. However, in the present method, the predicted wheel-rail forces by the Weighted Least-Squares Error (WLSE) predictor are used as the starting value for the current step. The equations of motion of the vehicle and the track subsystems are established separately and solved iteratively. According to the response of the wheelsets and the rails, and considering the track irregularity, the predicted wheel-rail forces are corrected by the wheel-rail interaction model in which detailed wheel rail contact geometry relations and nonlinear wheel rail creep forces are taken into account. The relaxation technique is adopted to solve the problem of numerical diffusion in the iterative process.

A moving vehicle travelling on a two layer flexible track is considered in this study. The accuracy of the proposed method is verified by comparing the results obtained from the present method with the results from the commercial software NUCARS and the efficiency are verified by comparing with the conventional iterative method. Numerical results show that the present method not only gives results comparable to those using the NUCARS software in terms of accuracy, but also saves at least 25% computational cost compared with the conventional iterative method. With the nonlinear wheel-rail contact relation fully considered, the present method can get more detailed results of the vehicle-track coupled model. Meanwhile, the efficiency of the present method is enhanced by means of prediction of wheel-rail forces with the WLSE predictor.

1- Introduction

The dynamic model of the vehicle-track coupled system and its solution method are essential to a series of advanced studies, such as evaluation of running safety and ride comfort performance of high speed trains, prediction of wheel wear and vibration noise. The numerical results can be used as a theoretic guidance for finding out the cause of some practical engineering problems such as out of round wheels, rail corrugation, identifying the sources of vibration or noise, and developing solutions or treatments to those problems. Therefore, it is of significance to solve the dynamic response of the vehicle-track coupled system efficiently and accurately.

The dynamic response of the vehicle-track coupled system can be solved in either the frequency or the time domain [1]. The frequency method is applicable for efficient solution of infinite length or periodic track structures, especially for the solution of wheelrail dynamic interaction at high frequencies, but the time domain solution appears to be necessary where there are significant nonlinearities such as wheel rail contact geometry relation and stickslip.

For solving the dynamic response of the vehicle and track system in time domain, there are mainly two methods available: the coupled method and the iterative method. The coupled method considers the vehicle and the track subsystems as a whole and solves the coupled system equations without any iteration by a step-by-step integration method. However, the system coefficient matrices vary according to the position of the vehicles on the track and must be updated and decomposed at every time step. This will reduce the computational efficiency. Another drawback is that the formulation of coefficient matrices depend on both the vehicle and track models, that is to say, all coefficients must be changed if a new type of vehicle or track is introduced. The iterative method can effectively avoid these shortcomings.

In the iterative method, the whole system is divided into two subsystems at the interface of vehicle and track. The two subsystems are coupled by enforcing equilibrium of forces and compatibility of displacements at the contact points between the wheels and the rails. The equations of motion of the two subsystems are solved separately with an iterative procedure. Green and Cebon [2,3] involved convolution of the vehicle loads with modal response of the bridge to predict its dynamic response under a given set of vehicle wheel loads and extended this method to include dynamic interaction between the vehicle and bridge by an iterative procedure. Yang and Fonder [4] presented an iterative method to solve the dynamic response of the Yangtze-River Bridge at Wuhan under a moving train with 2 locomotives and 4 freight vehicles. Xu et al. [5] performed dynamic analysis of coupled train and cable-stayed bridge systems in cross winds with an iterative procedure. Majka and Hartnett [6] developed a numerical model which incorporated a three dimensional multi-body train and a finite element bridge to investigate the effects of various parameters, such as the speed of the train, train-to-bridge frequency, mass and span ratios, bridge damping, on the dynamic response of railway bridges with a modified Newton-Raphson iterative procedure. Zhang et al. [7] proposed a coupled wind-vehicle-bridge dynamic model which considered the shielding effect of bridge tower with triangular wind barriers and solved the vehicle-bridge dynamic equations with time-varying external loads. Nguyen et al. [8] considered the vehicles and substructure as two separate systems interacting though a proposed wheel-rail contact model and proposed a new iterative scheme for solution of wheel-rail contact forces and checking contact loss. Hawk and Ghali [9] proposed an analytical procedure called the iterative dynamic substructuring method (IDSM) to solve the response of a beam-slab bridge system traversed by multi-axle trucks without consideration of roughness effects. Marchesiello et al. [10] dealt with the interaction of a multi-span continuous bridges modelled by isotropic plates with a vehicle modelled by seven degrees of freedom mass-spring-damper system moving at constant speed and computed the dynamic response of the vehicle and the bridge iteratively. Feriani et al. [11] studied the dynamic interaction between a travelling vehicle and a bridge and compared both the performance and the efficiency of the two iterative procedures which performed either on the whole time history (WTH) or in the single time step (STS). Vincenzi et al. [12] analyzed the dynamic interaction between trains and a bridge and carried out a parametric investigation, including the influence of the travelling speed and the weight of the train on dynamic response. Lei et al. [13] presented a cross iteration algorithm to solve the dynamic response of the China’s high speed train CRH3 vehicle and slab track coupling system. Li et al. [14] developed a computer-aided numerical method for analyzing coupled railway vehicle-bridge systems of nonlinear features and investigated the convergence of iterative computation schemes with and without wheel jumps. In the iterative method, the decomposition of the coefficient matrices at every time step can be avoided and thus a more efficient solution method can be developed separately according to the structural characteristics of each subsystem. But it is worth noting that the iteration process may not be easy to converge or converge slowly, especially for large-scale structures. These disadvantages restrict the scope of application of the iterative method.

To overcome the drawbacks of the aforementioned solution methods, an iterative solution method based on prediction of wheel rail forces is proposed and verified in this paper. The wheel-rail forces are predicted by the WLSE predictor and then substituted into the equations of motion of the vehicle and track separately to solve the dynamic response of each subsystem. According to the response of the wheelsets and the rails, considering the track irregularity, the predicted contact forces are corrected by the wheel-rail interaction model. If the difference between the corrected and the predicted forces is greater than the specified tolerance, iteration continues until convergence is achieved. The relaxation technique is adopted to avoid the problem of numerical diffusion in the iterative process. Taking the CRH2 vehicle [15] running on a straight track as an example, the dynamic response of the vehicle to different types of track irregularities is solved in time domain by the present method, the conventional iterative method and NUCARS, respectively. The accuracy of the present method is demonstrated through a detailed comparison of numerical results with NUCARS and the efficiency is verified by comparing the computation cost with the conventional iterative method..

یک روش تکراری برای حل پاسخ دینامیکی سیستم های متصل به وسایل نقلیه ریلی بر اساس پیش بینی نیروهای چرخ- ریل

An iterative method for solving the dynamic response of railway vehicletrack coupled systems based on prediction of wheel-rail forces

خستگی پره ها و پروانه ها

The fatigue of impellers and blades

چکیده

1. مقدمه

2. فرایندهای شکست ناشی از خستگی در I&B نوعی

2. 1. شکست ناشی از خستگی پروانه های کمپرسورهای سانتریفوژی

2. 2. شکست ناشی از خستگی پروانه کمپرسورهای محوری

2. 3. شکست ناشی از خستگی پره‌های توربین بخار

2. 4. شکست ناشی از خستگی پره‌های توربین دود

2. 5. شکست ناشی از خستگی پره‌های کمپرسور موتور هواپیما

2. 6. شکست ناشی از خستگی پره‌های توربین موتور هواپیما

2. 7. شکست ناشی از خستگی از پره‌های توربین گاز

2. 8. خلاصه‌ای از شکست‌های ناشی از خستگی I&B

3. شبیه‌سازی عددی خستگی I&B

3. 1. محاسبه بار تناوبی I&B

3. 2. جایگزیدگی مد ارتعاشی پروانه‌ها

3. 3. شبیه‌سازی عددی رشد ترک ناشی از خستگی در I&B

3. 4. خلاصه‌ای از شبیه‌سازی عددی خستگی I&B

4. آزمون‌های خستگی I&B

4. 1. آزمون‌های خستگی ارتعاشی I&B

4. 2. آزمون‌های خستگی ترکیبی I&B

4. 3. خلاصه‌ای از آزمون‌های خستگی I&B

5. نتیجه‌گیری

چکیده

پره‌ها و پروانه ها ا، اجزای کلیدی توربوماشین‌ها به شمار آمده و خستگی، مد اصلی شکست آنها می‌باشد. وضعیت و پیشرفت تحقیقات سختگی در پره‌ها و پروانه ها به صورت سیستماتیک از طریق مرور شکست ناشی از خستگی، شبیه‌سازی عددی خستگی و آزمون‌های خستگی پره‌ها و پروانه ها در توربوماشین‌های نوعی مختلف ارائه شده‌اند. خستگی چرخه بالا ناشی از ارتعاش مکانیزم عمده شکستگی به شمار آمده و ترک‌های ناشی از خستگی معمولاً از محل شدت تنش آغاز می‌شوند. تشدید ناشی از بار آیرودینامیکی، مهم‌ترین علت شکست ناشی از خستگی پره‌ها و پروانه ها در شرایط عملیاتی پایدار است. ترکیب روش بدون شبکه و روش المان محدود و آزمون ترکیبی خستگی پره‌ها و پروانه های واقعی، به مسیر توسعه و کانون توجه تحقیقات آینده مبدل شده‌اند.

1. مقدمه

توربوماشین‌ها نقش بسیار مهمی در صنایع سنگین بازی کرده و به طور گسترده به عنوان نیرو محرکه اصلی در صنایع حمل و نقل هوایی، انرژی، پالایش نفت، پتروشیمی، زغال سنگ، انتقال گاز طبیعی، متالورژی و دیگر حوزه‌های مهم مورد استفاده قرار می‌گیرند. شکست پره‌ و پروانه (I&B) که اجزای اصلی توربوماشین‌ها را تشکیل می‌دهند نه تنها باعث تحمیل زیان‌های اقتصادی قابل توجه به شرکت‌ها و جامعه می‌شود بلکه زندگی افراد را نیز در معرض خطر قرار می‌دهد. علاوه بر این، مشکلات علمی بسیار اساسی در خصوص شکست I&B وجود دارد. بنابراین تحقیق بر روی پدیده شکست به‌خصوص مبحث خستگی (که مد اصلی شکست I&B می‌باشد)، مرجعی برای طراحی، ساخت، کاربرد، بازرسی، نظارت و بازسازی I&B فراهم می‌آورد. علاوه بر این، بررسی خستگی I&B در تضمین فعالیت ایمن توربوماشین‌ها بسیار سودمند بوده و از ارائه تحقیقات گسترده بر وری مشکلات اساسی علمی مربوطه در این زمینه پشتیبانی به عمل می‌آورد.

5. نتیجه‌گیری

می‌توان نتیجه گرفت که:

(1) خستگی سیکل بالای ناشی از ارتعاش، اصلی‌ترین مکانیزم شکست I&B است. شکست‌های ناشی از خستگی I&B به وسیله ساختار، عیوب ماده، روش‌های فراوری، خوردگی، فرسایش، FOD و دیگر علت‌های موجود القا شده‌اند. ترک‌های ناشی از خستگی معمولاً از موضع شدت تنش آغاز می‌شوند. می‌توان با استفاده از برخی جنبه‌های طراحی، مواد، ساخت، مونتاژ، عملیات و تعمیرات از شکست‌های ناشی از خستگی I&B ممانعت به عمل آورد.

Abstract

Impellers and blades are the key components of turbomachines, and fatigue is the main failure mode of impellers and blades. The status and progress of fatigue research on impellers and blades were systematically introduced through reviewing fatigue failures, numerical simulations of fatigue, and fatigue tests of impellers and blades in several typical turbomachines. High cycle fatigue caused by vibration was the main failure mechanism, and fatigue cracks usually initiated from the location of stress concentration. The resonance caused by the aerodynamic load was the main cause of fatigue failure of impellers and blades in a steady operating condition. The coupling of the meshless method and the finite element method and the combined fatigue test of actual impellers and blades are the developmental direction and research focus of the future.

1. Introduction

Turbomachines play an important role in heavy industry, and have been widely used as the core driving force in aviation, energy, oil refining, petrochemical, coal chemical, natural gas transportation, metallurgy, and other important areas. The failures of impellers and blades (I&B) which are the key components of turbomachines not only cause significant economic losses to enterprises and society, but also threaten people’s lives. In addition, there are many fundamental scientific problems about the failures of I&B. Therefore, research on failures, especially on fatigue, which is the main failure mode of I&B, provides references for the design, manufacture, application, inspection, monitoring, and remanufacturing of I&B. Moreover, the study of the fatigue of I&B is beneficial to guarantee the safe operation of turbomachines and gives supports to intense research on relevant fundamental scientific problems.

5. Conclusions

It can be concluded that:

(1) High cycle fatigue caused by vibration is the main failure mechanism of I&B. Fatigue failures of I&B are induced by the structure, material defect, processing techniques, corrosion, erosion, FOD, and other causes. Fatigue cracks usually initiate from the location of stress concentration. Fatigue failures of I&B can be prevented from aspects of design, material, manufacture, assembly, operation, and overhaul.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

خستگی پره ها و پروانه ها

The fatigue of impellers and blades

عدم قطعیت ها در سیستم های تعلیق وسایل نقلیه جاده ای

Uncertainties in road vehicle suspensions

Abstract

Road vehicles are subject to random excitation by the unevenness of the road. For a dynamical analysis, vehicle models of the vertical vibrations as well as guideway models of the road unevenness are required. The fundamental dynamics of vehicle suspensions can be already modeled by a quarter car featuring the decoupling of the car body motion and the wheel motion. This suspension model is characterized by five design parameters where two of them, the shock absorber and the tire spring, are highly uncertain due to wear and poor maintenance. For the assessment of the vehicles performance three criteria have to be used: ride comfort, driving safety and suspension travel. These criteria depend on all the five design parameters resulting in a conflict or a pareto-optimal problem, respectively. In this paper, the uncertainties of the parameters are projected into a criteria space in order to support the decision to be made on the basis of a pareto-optimal problem. Simulations with uncertainties support the robust suspension design. It is shown that controlled suspension parameters remain uncertain due to the unpredictable decisions made by the driver

1 Introduction

Road vehicle suspensions generating propulsion and guidance forces are essential for driving safety. These forces are mainly controlled by the driver accelerating, braking and steering the vehicle. Statistics of road fatalities since 2001 in Europe 1 show a strong reduction from 54.900 to 31.500 in 2010 and 26.000 in 2013, see Fig. 1. The main reason for this encouraging development is the introduction of occupant protection systems. In 1998 the federal legislation made airbags mandatory in the United States, and since 2006 the wearing of seatbelts is compulsory in all vehicles throughout the European Union. On the other hand, a survey2 on the cause of accidents with physical injury from 2012 shows that three-fourths of them are due to driver malfunction, while still one-fourth has other reasons, including vehicle malfunction by uncertain design parameters.

In this paper, the vehicle and guideway modeling with uncertain parameters is considered and the assessment criteria for vehicle-guideway-systems are presented and analyzed by the covariance analysis. Multicriteria optimization and uncertainty analysis are performed with the software FAMOUS based on fuzzy arithmetic and introduced to multibody dynamics by Walz and Hanss .

مکانیزم درایو چرخ دنده برای زمانبندی متغیر مداوم دریچه موتورهای IC

Gear Drive Mechanism for Continuous Variable Valve Timing of IC Engines

Abstract

Continuous variable valve actuating (CVVA) technology provides high potential in achieving high performance, low fuel consumption and pollutant reduction. To get full benefits from (CVVT) various types of mechanisms have been proposed and designed. Some of these mechanisms are in production and have shown significant benefits in improving engine performance. In this investigation a newly designed gear drive mechanism that controls the intake valve opening (IVO) and closing (IVC) angles is studied. The control scheme is based on maximizing the engine brake power (P) and specific fuel consumption (BSFC) at any engine speed by continuously varying the phase between the cam shaft angle and the crank shaft angle. A single-cylinder engine is simulated by the “LOTUS” software to find out the optimum phase angle for maximum power and minimum fuel consumption at a given engine speed. The mechanism is a planetary gear drive designed for precise and continuous control. This mechanism has a simple design and operation conditions which can change the phase angle without limitation.

1 Introduction

In internal combustion engines, variable valve timing (VVT), also known as variable valve actuation (VVA), is a generalized term used to describe any mechanism or method that can alter the shape or timing of a valve lift event within an internal combustion engine [1-6]. The (VVT) system allows the lift, duration or timing (in various combinations) of the intake and/or exhaust valves to be changed while the engine is in operation, which have a significant impact on engine performance and emissions. In a standard engine, the valve events are fixed, so performance at different loads and speeds is always a compromise between drivability (power and torque), fuel economy and emissions. An engine equipped with a variable valve actuation system is freed from this constraint, allowing performance to be improved over the engine operating range [7-10].

Some types of variable valve control systems optimize power and torque by varying valve opening times and/or duration. Some of these valve control systems optimize performance at low and mid-range engine speeds. Others focus on enhancing only high-rpm power. Other systems provide both of these benefits by controlling valve timing and lift. There are many ways in which this can be achieved, ranging from mechanical devices to hydraulic, pneumatic and camless systems [11-14]. Hydraulic system suffer from many problems including viscosity change of the hydraulic medium due to the temperature change, the liquid tends to act like a solid at high speed, and hydraulic systems must be carefully controlled, which require the use of powerful computers and very precise sensors. Pneumatic system utilizing pneumatics to drive the engine valves would in all probability not be feasible because of their complexity and the very large amount of energy required for compressing the air. Camless system (or, free valve engine) uses electromagnetic, hydraulic, or pneumatic actuators to open the poppet valves instead. Common problems include high power consumption, accuracy at high speed, temperature sensitivity, weight and packaging issues, high noise, high cost, and unsafe operation in case of electrical problems. Multiair system (or Uniair) is an electro-hydraulic variable valve actuation technology controlling air intake (without a throttle valve) in petrol or diesel engines. The system allows optimum intake valve opening schedules, which gives full control over valve lift and timing.

طراحی یک موتور وانکل کوچک

Design of a Small Wankel Engine

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی یک موتور وانکل کوچک

Design of a Small Wankel Engine

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

آزمایش دینامومتر کفشک ترمز تحت شرایط مرطوب برای قطارهای سریع السیر

Dynamometer Tests of Brake Shoes under Wet Conditions for the High Speed Trains

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

آزمایش دینامومتر کفشک ترمز تحت شرایط مرطوب برای قطارهای سریع السیر

Dynamometer Tests of Brake Shoes under Wet Conditions for the High Speed Trains

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.