دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Flight control using adaptive dynamic inversionکنترل پرواز مبتنی بر واروندینامیک تطبیقی71619740FAمریم مبینی بیدگلیدانشجوی دکتری مهندسی هوافضا / دانشکدة هوافضا، دانشگاه صنعتی امیرکبیرسید حسین ساداتیعضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20150512This paper discusses the flight control strategy based on Adaptive Dynamic Inversion (ADI) with two-time-scale separation for airplane. Because of nonlinear behavior of flight dynamics, the flight control problem is a rather important and complex issue. In addition to traditional methods, e.g., classic controller, Dynamic inversion methods, fuzzy and neural networks have been used. After reviewing these methods, Combination Adaptive dynamic inversion Method is designed. In this structure, the control system attempts to track the angle of attack, the sideslip angle and the roll angle in wind frame ( ). Six degree-of-freedom nonlinear equations of motion are considered for tracking the input commands. Dynamic inversion technique needs an exact and accurate flight dynamics, and to avoid this problem, we use an adaptive controller. Two-timescale based system dynamics are divided into slow outer variables and fast inner variables. Adaptive controller and Dynamic inversion algorithm are used in inner and outer loops, respectively. The performance of the proposed method compares with Full Dynamic Inversion (DI) method. Simulation results demonstrated the efficacy of Adaptive Dynamic Inversion controller.در این مقاله کنترل پرواز براساس واروندینامیک تطبیقی با جداسازی مقیاس زمانی برای هواپیما ارائه شده است. بهدلیل رفتار غیرخطی دینامیک وسیلة پرنده، مسئلة کنترل پرواز در طراحی اجسام پرنده موضوعی نسبتاً پیچیده و مهم محسوب میشود. علاوه بر روشهای سنتی، روشهای واروندینامیک، فازی، تطبیقی و روشهای مبتنی بر شبکة عصبی نیز در این زمینه بهکار رفتهاند. بعد از بررسی آنها، روش ترکیبی واروندینامیک تطبیقی برای تعقیب فرمان زاویههای حمله، لغزشجانبی و رول در دستگاه باد ( ) انتخاب شده است. معادلات حرکت کامل شش درجه آزادی هواپیما جهت تعقیب فرمانهای ورودی آمده است. چون روش واروندینامیک به مدل کامل و دقیق دینامیک هواپیما نیاز دارد، برای جبران این نقص از کنترلکنندة تطبیقی استفاده شده است. دینامیک سیستم براساس جداسازی مقیاس زمانی به دو حلقة داخلی سریع و حلقة خارجی کند تقسیم شده و کنترل تطبیقی فقط در حلقة داخلی و واروندینامیک در حلقة خارجی اعمال شدهاند. عملکرد روش پیشنهادی با نتایج حاصل از روش واروندینامیک مقایسه شده و نتایج شبیهسازیها نشاندهندة تأثیر کنترلکنندة واروندینامیک تطبیقی است.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Optimal trajectory planning of free-floating space robot using indirect approach in point to point motionطراحی مسیر بهینه برای ربات فضایی شناور - آزاد در حرکت نقطه به نقطه به روش غیرمستقیم173020247FAامین نیکوبینعضو هیات علمی / دانشکدة مهندسی مکانیک، آزمایشگاه رباتیک و کنترل، دانشگاه سمناننسترن سامانیکارشناس ارشد مهنـدسی مکانیک / آزمایشگاه رباتیک و کنترل، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنانJournal Article20160127In this paper, a new method on the base of the indirect solution of optimal control problem is presented for trajectory planning of Free-Floating Space Robot (FFSR) in point to point motion. To this end, dynamic equations of the system beside the non-holonomic constraints due to angular momentum conservation low are derived in the state space form. Then the necessary conditions for optimality are derived using the fundamental theorem calculus of variations. The obtained equations lead to a two-point boundary value problem (BVP) which its solution result in optimal trajectory and optimal control function. In the proposed method, both manipulator and base moves from the initial pose to the final pose in such a way that all the boundary conditions, dynamic equations and non-holonomic constraints are satisfied, and a given performance index such as consumed power or torque is also minimized. Simulations are performed for a two-link free-floating space manipulator and the obtained results are compared with the previous works, and the efficiency of proposed method to reduce the base movement is illustrated.در این مقاله روشی جدید براساس حل غیرمستقیم مسئلة کنترل بهینه برای طراحی مسیر بهینة ربات فضایی شناور - آزاد، در حرکت نقطه به نقطه ارائه شده است. برای این منظور، معادلات دینامیکی سیستم در کنار قیود غیرهولونومیک ناشی از برقراری قانون بقای ممنتم زاویهای در فرم فضای حالت استخراج میشود. سپس با استفاده از قضیة اساسی حساب تغییرات، شرایط لازم بهینگی بهدست میآید. معادلات حاصل به یک مسئلة مقدار مرزی دونقطهای منجر میشود که حل آنها مسیر بهینه و تابع کنترل بهینه را نتیجه خواهد داد. در روش ارائهشده میتوان هم فضاپیما و هم منیپولاتور را از موقعیت اولیه به موقعیت نهایی بهگونهای رساند که علاوه بر برآوردن دقیق شرایط مرزی، معادلات دینامیکی و قیود غیرهولونومیک، یک تابع عملکرد همچون توان یا گشتاور مصرفی نیز کمینه شود. در این مقاله شبیهسازی برای یک ربات فضایی شناور - آزاد دو لینکی انجام شده، نتایج حاصل با کارهای قبلی مقایسه و نهایتاً کارایی روش پیشنهادی در کاهش حرکت پایه نمایش داده شده است.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Numerical investigation of magnetic field effect on hydrogen flameبررسی عددی تأثیر میدان مغناطیسی بر شعلة هیدروژن314020323FAحسین مهدوی مقدمعضو هیات علمی / دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیجواد حسینپوردانشجوی کارشناسی ارشد / دانشکده هوافضا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسیJournal Article20151004In this article, effect of magnetic field on hydrogen diffusion flame (30% hydrogen volume fraction and 70% nitrogen volume fraction) in terms of flame shape, heat of reaction source and amount of unburnt hydrogen in products parameters is investigated. The magnetic field is applied directly to the flame region for the magnitude of 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, and 3 tesla. It is found that the flame shape and the flame height become smaller with the application of magnetic field. It is also found that the magnetic field reduces the obtained unburnt hydrogen quantity at Y=1 mm. In fact, magnetic field presence produces Lorentz force which opposes the flow direction. Consequently, the more the magnitude of magnetic field, the more the reaction source heat and the shorter the flame height will become. These results represent that the magnetic field causes more complete combustion and less pollutant production. It is noted that magnetic field effect on governing equations, Lorentz force and Joule heating are added to the momentum and energy equation respectively by using C programming.در این مقاله، تأثیر میدان مغناطیسی بر شعلة نفوذی هیدروژن (کسر حجمی 0/3 هیدروژن و 0/7 نیتروژن) بر پارامترهایی چون شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و میزان هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق مورد بررسی قرار میگیرد. برای این منظور میدان مغناطیسی با مقادیر 0/5، 1، 1/5، 2، 3 و 4 تسلا بهطور مستقیم بر شعله اعمال و مشاهده میشود که با اعمال میدان مغناطیسی شکل شعله کوچکتر شده و ارتفاع آن کاهش مییابد. همچنین مقدار هیدروژن نسوخته در محصولات احتراق که در Y=1 میلیمتر اندازهگیری شده، کاهش مییابد. با اعمال میدان مغناطیسی در جریان، نیروی لورنتس تولید میشود که با جهت جریان مخالفت میکند. نیروی لورنتس ایجادشده خود سبب تغییر در شکل شعله، حرارت تولیدشده در اثر واکنش و محصولات احتراق میشود. بهعبارت دیگر این نیرو سبب برگشت هیدروژن نسوخته بهسمت شعله میشود. همچنین مقدار حرارت تولیدشده در اثر واکنش با افزایش میدان مغناطیسی افزایش مییابد و شعله نیز کوچکتر میشود. این نتایج اثبات میکند که اعمال میدان مغناطیسی بر شعله سبب احتراق کاملتر و بهینهتر میگردد. گفتنی است برای اعمال تأثیر میدان مغناطیسی بر معادلات حاکم (نیروی لورنتس و نرخ گرمایش ژول)، از برنامهنویسی سی. استفاده شده است.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Experimental and numerical investigation on airblast atomizerبررسی تجربی و عددی تأثیر شرایط جریانی و هندسی اتمایزر هوا - وزش بر مشخصات اسپری415320325FAمازیار شفایی روشنیعضو هیات علمی / دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهرانسجاد محمودزادهدانشجوی کارشناسی ارشد / دانشکدة علوم و فنون نوین، دانشگاه تهرانآرمین آبده کیخادانشجوی دکتری / دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهرانJournal Article20160121In this paper, an experimental study and numerical simulation with openfoam software have been done. In this study effects of flow condition and geometrical parameters on spray characteristics of airblast atomizer have been investigated. In experimental, the droplet sizes (Sauter Mean Diameter) and their distributions have been determined in different Weber number 727 to 2250 and Reynolds number 1650, with using Malvern Master Sizer x. Numerical simulation was done based on discrete particle tracking method and Eulerian-Lagrangian approach. The results show that in constant Weber number, increasing of liquid injection port can increase SMD but in high Weber numbers has less effect. Numerical simulation shows that liquid injection angle and mixing length have low effect on penetration length of spray. On the other hand, increasing in liquid injection port diameter can decrease penetration length of spray strongly. Numerical simulation and experimental results have little difference and very similar to each other.در مقالة حاضر مطالعهای آزمایشگاهی بههمراه شبیهسازی عددی توسط نرمافزار اوپنفوم برای بررسی آثار شرایط جریانی و هندسی اتمایزر بر مشخصات اسپری تولیدشده روی یک اتمایزر دوسیالة هوا - وزش انجام شده است. در مطالعة آزمایشگاهی قطر میانگین سوتر قطرات توسط سامانة لیزری مالورن برای اعداد وبر در محدودة 727 تا 2250، رینولدز مایع 1650 و برای چهار قطر تزریق مختلف اندازهگیری شده است. شبیهسازی عددی با استفاده از روش ردیابی ذرات گسسته بر مبنای رهیافت اویلری - لاگرانژی انجام شده است. در شبیهسازی عددی بهمنظور مدلسازی شکست اولیة جت مایع از توزیع روزین راملر و برای شکست ثانویه نیز از مدل کلوین هلمهولتز - رایلی تیلور استفاده شده است. نتایج آزمایشگاهی و شبیهسازی نشان میدهد در یک وبر مشخص افزایش قطر تزریق مایع باعث افزایش قطر میانگین سوتر شده و در اعداد وبر بالا تأثیر قطر تزریق بر قطر میانگین سوتر کاهش مییابد. همچنین نتایج شبیهسازی نشان میدهد پارامترهای هندسی طول اختلاط گاز مایع و زاویة تزریق مایع تأثیر ناچیزی بر عمق نفوذ اسپری دارد؛ در حالیکه قطر تزریق مایع تأثیر قابلتوجهی بر این مشخصة اسپری میگذارد و با افزایش آن، عمق نفوذ اسپری کاهش مییابد.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Effects of pulsed counter flow jets on aerothermodynamics performance of a Re-Entry capsule at supersonic flowتأثیر جت خلاف جریان پالسی بر عملکرد ائروترمودینامیکی برای یک کپسول بازگشتی مافوق صوت556519834FAسهیلا عبدالهیعضو هیات علمی / پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوریعباس مردانیدانشجوی کارشناس ارشد مهندسی هوافضا / پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوریسید آرش سید شمس طالقانیعضو هیات علمی / دانشکدة مهندسی هوافضا، پژوهشگاه هوافضا، وزارت علوم، تحقیقات و فناوریJournal Article20160127Performance of a aerospace vehicle or spacecraft during the re-entry have great dependency to flow-field physics around it. Aerothermodynamics heating in high velocity is highly dependent on geometry and flow-field physics. It is a big challenge of these vehicles for re-entry phase and engineers for reduction of these inappropriate effects use thermal protection systems with much expensive prices. In this Concern, the effects of flow control using counter flow axial jet ahead of a 2.6% scale model of Apollo capsule are investigated in order to decreasing the undesirable effects of aerothermodynamics heating. The aerodynamics performance of this capsule has been studied at free stream Mach number of 3.48 with 5 different flow rates of counter flow jet. The results show that two flow regimes can be seen by increasing the jet mass flow rate; Long Penetration Mode (LPM) and Short Penetration Mode (SPM). LPM that appears in low mass flow rates causes the increment of the shock-detachment distance, unsteadiness and flow oscillations and SPM that appears in high mass flow rates causes the decrement of the shock-detachment distance. Transition of LPM to SPM occurs in mass flow rate between 0.0145kg/s and 0.113kg/s. The results indicate that the counter flow jet decreases the drag about 80%. Moreover, the effects of excitation in counter flow pulsed jets at 1000Hz and 2000Hz frequency have been investigation for decrement of mass of fluid injection in this study. The results of this investigation shows that increment of excitation frequency to 2000Hz reduces drag near to 60%.بهرهوری و عملکرد یک وسیلة هوافضایی یا فضاپیمایی که در جو پرواز میکند، تا حدود زیادی به فیزیک جریان اطراف این وسیله بستگی دارد. گرمای زیاد تولیدشده پیرامون کپسول فضایی در بازگشت به جو چالشی بزرگ محسوب میشود؛ این در حالی است که استفاده از سیستمهای محافظت حرارتی هزینههای بالایی دارد. بنابراین در این مقاله، تأثیر کنترل جریان بهوسیلة جت محوری خلاف جریان بر عملکرد ائروترمودینامیکی کپسول برگشت به جو آپولو با مقیاس 2/6 درصد بررسی شده است. برای این منظور، عملکرد ائرودینامیکی این کپسول تحت کنترل در 5 دبی جرمی متفاوت جت در ماخ جریان آزاد 3/48 بررسی شده است. بررسیها نشان میدهد که با افزایش دبی جرمی جت، دو رژیم جریان قابل مشاهده است: رژیم نفوذ طولانی و رژیم نفوذ کوتاه. رژیم نفوذ طولانی، که در آهنگهای کم اتفاق میافتد، باعث میشود فاصلة شوک ایجادشده از بدنه افزایش بیابد و جریان ناپایا و نوسانی گردد و رژیم نفوذ کوتاه که باعث میشود فاصلة شوک ایجادشده از بدنه کاهش بیابد و جریان پایا شود و در آهنگهای زیاد اتفاق میافتد. انتقال از رژیم اول به دوم در آهنگ جرمی بین 0/0145 و 0/113 کیلوگرم بر ثانیه رخ میدهد. نتایج نشان میدهد که استفاده از جت میتواند منجر به کاهشی حدود 80 درصد در ضریب درگ شود. همچنین در این مقاله اثر تحریک جت خروجی بهصورت پالسی در دو فرکانس1000 و 2000 هرتز بهمنظور کاهش تزریق سیال بررسی شده است و نتایج حاصل از آن نشان میدهد که افزایش فرکانس به 2000 هرتز میتواند تا حدود 60 درصد درگ را کاهش دهد.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Topology optimization of structures with minimum weight using the finite elementاستخراج هندسة بهینه و ساختار سازة تحت بارگذاری استاتیکی با استفاده از روش بهینهسازی توپولوژی677619742FAحمید سالاروندکارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشترشهرام یوسفیعضو هیات علمی / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشترمنوچهر شاهحیدریکارشناس ارشد / مجتمع دانشگاهی مکانیک و هوافضا، دانشگاه صنعتی مالک اشترJournal Article20141214Topology optimization of structural is among optimization method. That goal is to find best geometric and structural performance. In this way optimal geometry and material distribution of a structure that must pass Space generated. In other Hand, initial shape of structure production by loads applies to the optimization. The finite element method is created to help Sections of elements that can be removing namely. They will not enter in to Tension According to the Requirements defined in the analytical cycle model Delete And the optimal way possible for the Considered to be able to maintain the operating condition Recommended. In this study, topology analysis was performed on a Plate Structures Where changes in boundary conditions, loads and constraints are checked and optimized geometry is extracted in each case.بهینهسازی توپولوژی از جمله روشهای بهینهسازی سازههاست و هدف آن یافتن بهترین حالت هندسی و عملکردی سازه میباشد. در این روش، هندسة بهینه و توزیع ماده برای یک سازه، در فضایی که باید جای گیرد، تولید میشود. بهعبارت دیگر شکل اولیة سازه در معرض بارهای وارده بهصورت بهینه تولید میشود. در این روش، که بهکمک المان محدود ایجاد میشود، قسمتهایی از المانها که قابلیت حذف دارند؛ یعنی تحت تنش نیستند، مطابق الزامات تعریفشده در چرخههای تحلیلی از مدل حذف و بهینهترین شکل ممکن برای قطعة مورد نظر بهنحویکه قادر به حفظ شرایط عملکردی باشد پیشنهاد میشود. در این مقاله، تحلیل توپولوژی روی یک سازة صفحهای انجام شده است و در آن تغیرات مختلف در اعمال شرایط مرزی، بارگذاری و قیدها بررسی و هندسة بهینه در هر حالت استخراج شده است.دانشگاه صنعتی مالک اشتر با همکاری انجمن هوافضای ایراندانش و فناوری هوافضا2322-10705120160420Damage evaluation of composite beam in three point bending test by acoustic emission: frequency domainارزیابی حوزة فرکانس خرابی تیر کامپوزیتی در تست خمش سهنقطه توسط روش اکوستیک امیشن778721115FAنیما بهشتیزادهکارشناسی ارشد مهندسی مکانیک / دانشگاه تبریزامیر مصطفیپورعضو هیات علمی / دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریزحسن بیگلریعضو هیات علمی /دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریزJournal Article20160220Composite applications are very wide in most industrial fields. Today, polymer matrix composites are used in the automotive industry, aerospace, oil, gas and petrochemical Industries and etc. Glass / epoxy composite is one of the most useful composites that has special properties such as high strength-to-weight ratio, high hardness, high corrosion resistance, low thermal expansion, resistance to nuclear radiation and absorption of energy. Composite beams may be used as flexural elements. In flexural loading, the crack initiation and failure can occur in a variety of modes that each ones has special frequencies. In this research, acoustic emission method was used to evaluate and check the different failure mechanisms of glass epoxy composite beam under three point bending loading. In order to determine different failure mechanisms, wavelet transform analysis was used for acoustic signal processing by using only one sensor. Three types of dominant failure mechanisms (matrix fracture, debonding and fiber breakage) in composite beam under bending were identified and the frequency ranges corresponding to these failure mechanisms were determined. Wavelet transform results showed that these three types of dominant failure mechanisms (matrix fracture, debonding and fiber breakage) have frequency ranges of 0-125 KHz, 125-250 KHz and 375-500 KHz respectively. Finally, the observations of scanning electron microscope from fracture surface of specimen validated the obtained results. This research showed the possibility of acoustic emission technique as a monitoring tool of glass/epoxy composite beam in flexural failure.کامپوزیت الیاف شیشه / اپوکسی از جمله پرکاربردترین کامپوزیتهای زمینه پلیمری است که بهدلیل خواصی چون استحکام بالا نسبت به وزن، سفتی ویژة بالا، مقاومت خوردگی بالا، انبساط حرارتی کم، مقاومت در برابر اشعههای اتمی و جذبکنندگی انرژی در صنایع مختلف مصرف بالایی دارد. سازوکار عدم تحمل بار و شروع ترک و خرابی بهصورتهای متنوعی ممکن است رخ دهد که هر یک فرکانس خاصی دارند. در این مقاله از روش اکوستیک امیشن برای بررسی سازوکارهای مختلف خرابی در بارگذاری خمش سهنقطة تیر کامپوزیتی الیاف شیشه / اپوکسی و تعیین حوزههای فرکانسی مرتبط استفاده، همچنین از تبدیل موجک برای پردازش سیگنالهای اکوستیکی استفاده شده است. برای این منظور با استفاده از یک حسگر اکوستیکی سه نوع سازوکار خرابی غالب در این تیر کامپوزیتی شناسایی و محدودة فرکانسی که خرابیها در آن رخ میدهند تعیین شده است. نتایج تبدیل موجک نشان میدهد این سه سازوکار غالب خرابی؛ یعنی شکست ماتریس، جدایش الیاف از ماتریس و شکست الیاف، در بارگذاری خمشی بهترتیب دارای محدودة فرکانسی صفر تا 125، 125 تا 250 و 375 تا 500 کیلوهرتز هستند. نتایج این پژوهش عملکرد قابل قبول استفاده از روش اکوستیک امیشن در تعیین حوزة فرکانسی بارگذاری خمش سهنقطة تیر کامپوزیتی الیاف شیشه / اپوکسی را نشان میدهد.