جدید: دفاعیه دکتری

دفاعیه پایان نامه جناب آقای سجاد جباری نیک دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "خشکاندن قطره سیالات پیچیده-افشره سنجد" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۹/۲۸  ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.
 

 چکیده

چالش خشکاندن قطره سیالات پیچیده همواره همراه با راه‌حل‌های منحصر بفرد به علت تنوع مشکلات مرتبط با سیالات مختلف است. افشره کم فیبر سنجد، کلوئیدی دارویی-غذایی است که بنابرنظر داروسازان به عنوان جایگزینی برای پودر سنجد تجاری فعلی، با تکیه بر به حداقل رساندن عوارض جانبی مصرف مواد فیبری این میوه در بدن انسان در حال تحقیق و توسعه است. نسبت زیاد آب به مواد جامد موجود در این افشره -ناشی از روش استخراج آبی تهیه افشره- موجب تسهیل فساد شیمیایی، مشکلات فرآیندی و جلب نظر به خشکاندن پاششی افشره بوده است. نظر به کاستی مطالعات پیشین در رابطه با این افشره نوظهور، این رساله واکاوی‌های ترموفیزیکی گوناگونی بر روی این افشره در شرایط دما و غلظت مختلف انجام رسانیده و تصویری از ویژگی‌های این ماده نمایان ساخته است؛ نتایج بیانگر آن است که این افشره با توجه به حضور توامان سه فاز جامد، مایع و گاز در ترکیب آن به واقع سیالی پیچیده به شمار می‌آید. بررسی آزمایشگاهی سینتیک خشکاندن تک قطره افشره در شرایط مختلفی از دمای محفظه خشک‌کن و غلظت اولیه قطره، بیانگر آن است که این افشره پس از دست دادن آب حین تبخیر، با رسیدن به غلظتی بحرانی پوسته‌ای ناتراوا شکل می‌دهد. دلیل تشکیل این پوسته ناتروا مرتبط با حضور ترکیبات آب‌دوست نامحلول در قطره و نیز تبلور دیرهنگام مواد محلول در سطح قطره است. این پوسته تا انتهای فرآیند خشکاندن، به صورت پی در پی در اثر بخارات خروجی متورم و خالی می‌شود. این فرآیند در انتها منجر به تشکیل ذره با پوسته‌ای خشک و چسبناک با اندازه هم‌مرتبه اندازه اولیه قطره و تحت شرایطی با مرکز مرطوب می‌شود. با افزایش دمای محفظه خشک‌کن به ۲۰۰ درجه سلسیوس مشکل مرکز مرطوب مرتفع می‌شود؛ ولی کماکان پوسته بسیار چسبناک است. بررسی‌های تکمیلی خشکاندن تحت خلأ حاکی از آن بود که این افشره در شرایط محیط فاقد حالت جامد پایدار است و پس از آب‌زدایی در غلیظ‌ترین فرم خود ساختار جامدی برخود نمی‌گیرد و سیالی با گرانروی بالا همانند عسل را شکل می‌دهد. بنابرآنچه ذکر شد جمع بندی مطالعات این بود که افشره سنجد امکان خشکاندن مطلوب را با روش خشکاندن پاششی را دارا نمی‌باشد. تحلیل آزمون DSC افشره بیانگر آن است که دمای گذار شیشه‌ای بسیار پایین این افشره -۳۵درجه سلسیوس- موجب بروز این چسبندگی می‌گردد. بنابراین با بررسی مواد افزودنی مجاز، ماده مالتودکسترین از نوع DE۵ با دمای گذار شیشه‌ای بسیار بالا-حدود۲۰۰درجه سلسیوس- به منظور به‌سازی عصاره به کار برده و افشره‌های جدیدی مطابق با تحلیل دمای گذار شیشه‌ای مناسب تولید گردید. نتایج بیانگر تغییر محسوسی در میزان چسبندگی ماده خشک تولیدی است، به طوری‌که در افشره MS۲ وMS۳  هیچ نوع چسبندگی مشاهده نشد و ذرات به طور مناسبی خشک شده بودند. با توجه به سینتیک خشکاندن افشره کم فیبر سنجد در آزمایش‌ها، به نظر رسید می‌توان با استفاده از مدلی نیمه تجربی برپایه تئوری تبخیر و نیز یادگیری ماشین داده‌های منحنی مشخصه خشکاندن، اقدام به مدل‌سازی رفتار این افشره نمود. مدل ارائه گردیده قادر است علاوه بر ارائه اثر متغیرهای مستقل خشکاندن مانند دمای محفظه، غلظت و قطر اولیه قطره بر سینتیک خشکاندن افشره، شرایطی که در آن ذره متورم -بزرگ‌تر از قطر اولیه- تولید می‌گردد را پیش‌بینی نماید.

کلمات کلیدی:  سیالات پیچیده، افشره کم فیبر، افشره سنجد، خشکاندن تک قطره، سینتیک خشکاندن
 

جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه کارشناسی ارشد جناب آقای عرفان دباغچیان دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "شبیه‌سازی نشتی جریان در نوک تیغه توربین‌های ضربه‌ای" در تاریخ  ۱۴۰۳/۰۷/۱۳  ساعت ۱۴:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
توربین فراصوت یکی از اجزای اصلی توربوپمپ به عنوان منبع تغذیه موتور پیشران مایع است. در شرایطی که دبی کم باشد، به کار ویژه زیادی برای عملکرد توربین احتیاج است. به دلیل دبی کم، ارتفاع تیغه‌ها و در نتیجه ضریب منظری نیز کوچک خواهند بود.  به منظور کاهش افت‌های مرتبط با نسبت منظری کم از توربین پذیرش جزئی در توربوپمپ‌ها استفاده می‌شود. بدین ترتیب جریان گاز تنها به بخشی از تیغه‌های روتور برخورد می‌کند. در نوک تیغه‌ها فاصله‌ای برای جلوگیری از برخورد تیغه با پوسته در نظر گرفته شده که این فاصله باعث نشتی جریان از نوک تیغه می‌شود. موضوع این پژوهش، بررسی رفتار جریان نشتی در فضای بالای تیغه‌های توربین ضربه‌ای فراصوت پذیرش جزئی است که  این نشتی جریان توسط حفره‌ّهایی که به این منطور در نوک تیغه تعبیه شده‌اند، کنترل می‌شود. رویکرد مطالعه در این پژوهش، شبیه‌سازی عددی و استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای پیش‌بینی رفتار جریان در توربین است. به منظور سنجش اعتبار نتایج عددی، عملکرد یک نمونه توربین پذیرش جزئی موجود، شبیه‌سازی و نتایج حاصله با نتایج تجربی آن اعتبارسنجی شده است. سپس، شبیه‌سازی همان توربین با تغییر در پروفیل بخش فوقانی تیغه با استفاده از چند پارامتر هندسی مشخص شامل زاویه، سطح و عمق حفره انجام می‌شود. بررسی نتایج اصلاحات، ایجاد پایگاه داده به منظور استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای جایگزینی شبیه‌سازی و پیش‌بینی عملکرد توربین از دیگر مراحل انجام این پژوهش است.  
واژه‌های کلیدی:  توربین ضربه‌ای فراصوت، نشت نوک تیغه، شبکه عصبی، شبیه‌سازی 

 

 

جدید: دفاعیه کارشناسی ارشد
دفاعیه پایان نامه جناب آقای وحید اسدی دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی هوا فضا گرایش پیشرانش با عنوان "شبیه‌سازی یک مولد گاز خاص" در تاریخ ۱۴۰۳/۰۳/۱۹ ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده
 سامانه تغذیه پیشران‌های مایع دو وظیفه عمده بر عهده دارد. بالا بردن فشار پیشرانه¬ها و خوراک‌دهی آن¬ها به یک یا چند محفظه تراست. انرژی مورد نیاز برای این وظایف  از طریق گاز با فشار بالا، پمپ¬های گریز از مرکز یا ترکیبی از این دو به دست می¬آید. در پژوهش صورت گرفته یک نمونه مولد گاز که پیشرانه آن پرآکسید هیدروژن مایع بوده، در ابتدا با استفاده از روابط صفر بعدی طراحی شده و سپس به صورت سه بعدی و با کمک از دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از حلگر فلوئنت مانند سازی گردیده است و میدان جریان درون مولد گاز تحت شرایط کاری مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. شایان ذکر است که نوع حلگر مورد استفاده فشار پایه و با اعمال مدل آشفتگی  k-ωمانندسازی صورت گرفته است، و حل فاز مایع با رویکر لاگرانژی انجام پذیرفت. مقایسه نتایج کسب شده با کمک از مانند سازی عددی مورد استفاده، با نتایج حاصله از نرم افزار CEA ، حاکی از همخوانی داده‌های روش عددی با روابط صفر بعدی بود.  این تطابق داده‌ها سبب می‌شود تا روش عددی لحاظ شده، به عنوان روشی مورد اطمینان برای تخمین و پیشبینی رفتار جریان درون محفظه گازساز به حساب بیاید. منحنی‌های رفتار محفظه گازساز به ازای دماهای مختلف ورودی پراکسید هیدروژن و فشارهای مختلف محفظه به دست آمدند. لازم به ذکر است تجزیه حرارتی پراکسید هیدروژن مورد بررسی بود، از این رو با استفاده از گاز نیتروژن دما بالا پرآکسید هیدروژن به دمای تجزیه رسید و در شرایط مختلف رفتار آن مورد بررسی قرار گرفت.

واژه‌های کلیدی: مولد گاز، حلقه آشفته‌ساز، گاز یکنواخت، مدل فاز گسسته، تجزیه حرارتی پراکسید هیدروژن

دفاعیه پایان نامه جناب آقای محمد جواد ضیابخش گنجی دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی با عنوان "مدل‌سازی تشکیل سنوسفر در احتراق  قطره سوخت نفتی سنگین" در تاریخ  ۱۴۰۲/۰۸/۳۰ ساعت ۱۶:۰۰ به صورت حضوری-مجازی در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران برگزار می‌شود. اعضای آزمایشگاه تحقیقاتی پیشرانش فضایی از همه‌ی علاقه‌مندان به زمینه‌ی علمی مذکور و سایر حوزه‌های مرتبط جهت شرکت در این دفاعیه دعوت به عمل می‌آورند.

چکیده

سوخت نفتی سنگین در واقع بخش باقیمانده از تقطیر نفت خام پس از جدا شدن هیدروکربن‌های سبک‌تر است. مشکل اصلی احتراق سوخت نفتی سنگین، تولید ذرات آلاینده‌ای مختلفی مانند دود و خاکستر باقیمانده، سنوسفر، اسید سولفوریک می‌باشد. با این وجود به دلیل ارزش حرارتی بالا و قیمت مقرون به صرفه از اهمیت بسیاری برخوردار است. از احتراق سوخت نفتی سنگین دو نوع ذره معلق ایجاد می‌شود، دوده و  ذرات کک کربنی (سنوسفر). سنوسفر به ذرات جامد باقیمانده از پیرولیز فاز مایع که به شکل یک پوسته کروی توخالی است، گفته می‌شود. 
از این رو، با توجه به اهمیت موضوع رساله‌ای با عنوان "مدل‌سازی تشکیل سنوسفر در احتراق سوخت نفتی سنگین" تعریف شده است. این رساله در چهار مرحله به تحقیق و توسعه موضوع پرداخته است. در گام اول یک مطالعه آزمایشگاهی بر گرمایش قطره سوخت نفتی سنگین از دمای پایین ۴۰۰℃ تا دمای اشتعال  ۸۰۰℃انجام شد. این مطالعه منجر به رفتارشناسی دما و اندازه قطر قطره سوخت و  شناخت ماهیت انواع ذرات جامد و چگونگی تشکیل آن شد. مشاهده شد، در مجموع چهار نوع ذره جامد از سوخت نفتی سنگین باقی می‌ماند. در گام دوم، یک مدل تئوری تشکیل سنوسفر (ذره نوع چهارم) با فرض قطره تک جزئی و در یک فاز توسعه یافت. در این مدل با حل معادله انرژی در فاز مایع، معادله تبخیر اسپالدینگ و معادلات مدل سینتیک بهینه شده یک پیش‌بینی مناسبی از تغییرات قطر قطره، قطر، ضخامت و جرم سنوسفر بدست آمد. در این مدل اثر تغییرات دمای محیط، قطر اولیه قطره و افزودن سوخت سبک حاصل شد. این مدل‌سازی نشان داد، برای توسعه مدل و افزایش دقت، نیاز به یک مدل سینتیک واکنش شیمیایی دقیق و مختص سوخت است. از این رو، در گام سوم تحقیق، مدل‌سازی سینتیک واکنش بر پایه نتایج آزمون گرماسنج وزنی (TGA) ارائه شد. این مطالعه منجر به رفتارشناسی جرمی سوخت حین گرمایش و ارائه دو نوع مدل توده‌ای و چند شبه‌جزئی منطبق با نتایج تجربی شد. در گام چهارم و نهایی یک مدل‌سازی از تشکیل ذرات جامد از پیرولیز سوخت نفتی سنگین در دماهای مختلف ارائه شده است. این مدل بر پایه سه مدل تئوری، مدل تبخیر دو فازی چند شبه-جزئی، مدل سینتیک واکنش چند شبه-جزئی (توسعه‌یافته از گام سوم) و مدل شکل‌گیری پوسته متناسب با دما (ارائه شده در این مرحله) توسعه داده شد. در این مدل اثر تغییرات دما و قطر اولیه قطره بر ذرات تشکیل شده و پیرولیز سوخت بررسی شد.

واژه‌های کلیدی:  ذرات جامد، مطالعه تجربی، مدل‌سازی سنوسفر، سوخت نفتی سنگین، مدل سینتیک