الهندسة الميكانيكية

المصدر: ألكسندر إس راتنر وسانجاي أديكاري ؛ قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا تتعرض الأجسام والمركبات والكائنات الحية المغمورة في وسائط السوائل لقوى من السائل المحيط في شكل الطفو - قوة رأسية تصاعدية ناتجة عن وزن السائل ، السحب - قوة مقاومة عكس اتجاه الحركة ، و الرفع - قوة عمودية على اتجاه الحركة. يعد التنبؤ بهذه القوى وتوصيفها أمرا بالغ الأهمية لهندسة المركبات وفهم حركة الكائنات الحية التي تسبح والطيران. في هذه التجربة ، سيتم فحص توازن...

المصدر: ألكسندر إس راتنر وكيفن راو لي قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا الهدف من هذه التجربة هو إظهار ظاهرة استقرار السفن العائمة - القدرة على تصحيح الذات عند دحرجتها إلى الجانب بواسطة بعض القوة الخارجية. يتيح التصميم الدقيق لأشكال الهيكل وتوزيع الكتلة الداخلي للسفن البحرية أن تكون مستقرة مع تيارات هوائية منخفضة (عمق الهيكل المغمور) ، مما يحسن قدرة السفينة على المناورة ويقلل من السحب. في هذه التجربة ، سيتم أولا تعديل نموذج قارب لتمكين...

المصدر: ألكسندر إس راتنر. قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا تنتج الطائرات والصواريخ والسفن الدفع عن طريق تسريع السوائل المحيطة أو منتجات الاحتراق ذات درجة الحرارة العالية إلى سرعة عالية. بسبب مبدأ الحفاظ على الزخم ، تؤدي سرعة السوائل المتزايدة إلى قوة دفع فعالة على السيارة. غالبا ما يتم قياس قدرات الدفع لأنظمة الدفع من خلال اختبارات الدفع الثابتة. في هذه الاختبارات ، يتم تركيب أنظمة الدفع وتشغيلها على منصات ثابتة ومجهزة ، ويتم قياس قوة...

المصدر: ألكسندر س. راتنر ، قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا تقدم هذه التجربة قياس ونمذجة خسائر الضغط في شبكات الأنابيب وأنظمة التدفق الداخلي. في مثل هذه الأنظمة ، تتسبب مقاومة التدفق الاحتكاكي من جدران القناة والتجهيزات والعوائق في تحويل الطاقة الميكانيكية على شكل ضغط سائل إلى حرارة. هناك حاجة إلى تحليلات هندسية لحجم لأجهزة التدفق لضمان خسائر ضغط الاحتكاك المقبولة واختيار المضخات التي تلبي متطلبات انخفاض الضغط. في هذه التجربة ، تم إنشاء...

المصدر: ألكسندر إس راتنر وسانجاي أديكاري ومهدي نبيل. قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا يعد التسخين المتحكم فيه متبوعا بالتبريد السريع عنصرا مهما في العديد من تطبيقات معالجة المواد. يمكن أن يؤدي إجراء المعالجة الحرارية هذا إلى زيادة صلابة المواد ، وهو أمر مهم لقطع الأدوات أو الأسطح في بيئات التآكل العالية. تسمى مرحلة التبريد السريع التبريد ، وغالبا ما يتم إجراؤها عن طريق غمر المواد في حمام سائل (غالبا الماء أو الزيت). يمكن أن يحدث نقل حرارة...

المصدر: ألكسندر س. راتنر ومهدي نبيل. قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا عندما يتدفق السائل على طول قناة مفتوحة بسرعة عالية ، يمكن أن يصبح التدفق غير مستقر ، ويمكن أن تتسبب الاضطرابات الطفيفة في انتقال السطح العلوي للسائل فجأة إلى مستوى أعلى (الشكل 1 أ). تسمى هذه الزيادة الحادة في مستوى السائل قفزة هيدروليكية . تؤدي الزيادة في مستوى السائل إلى انخفاض متوسط سرعة التدفق. نتيجة لذلك ، تتبدد الطاقة الحركية السائلة المدمرة المحتملة كحرارة. تم...

المصدر: ألكسندر إس راتنر وكريستوفر جيه جرير. قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا تنقل المبادلات الحرارية الطاقة الحرارية بين تيارين مائلين ، وهي موجودة في كل مكان في أنظمة الطاقة. تشمل التطبيقات الشائعة مشعات السيارة (نقل الحرارة من سائل تبريد المحرك الساخن إلى الهواء المحيط) ، ومبخرات الثلاجة (الهواء داخل حجرة الثلاجة إلى تبخير المبرد) ، وأبراج التبريد في محطات الطاقة (بخار التكثيف إلى تبخر الماء والهواء المحيط). الهدف من هذه التجربة هو إدخال...

المصدر: ألكسندر إس راتنر وكريستوفر جيه جرير. قسم الهندسة الميكانيكية والنووية ، جامعة ولاية بنسلفانيا ، يونيفرسيتي بارك ، بنسلفانيا توضح هذه التجربة مبادئ التبريد بضغط البخار. دورة ضغط البخار هي تقنية التبريد السائدة ، الموجودة في معظم الثلاجات والمجمدات وأنظمة تكييف الهواء والمضخات الحرارية. في هذه الدورة ، يتم تحقيق التبريد (اكتساب الحرارة) من خلال تبخر المبردات بالضغط المنخفض. يتم رفض الطاقة الحرارية الممتصة في التبخر إلى المناطق المحيطة من خلال تكثيف غاز التبريد عالي الضغط. يتم تطبيق العمل...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان تتمتع مقاييس شدة الريح ذات الأسلاك الساخنة باستجابة زمنية قصيرة جدا ، مما يجعلها مثالية لقياس الظواهر سريعة التقلب مثل التدفقات المضطربة. الغرض من هذه التجربة هو إثبات استخدام قياس شدة الدم بالأسلاك الساخنة.

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان تظهر التدفقات المضطربة تقلبات تردد عالية جدا تتطلب أدوات ذات استبانة زمنية عالية لتوصيفها المناسب. تتمتع مقاييس شدة الريح ذات الأسلاك الساخنة باستجابة زمنية قصيرة بما يكفي لتلبية هذا المطلب. الغرض من هذه التجربة هو إثبات استخدام قياس شدة الريح بالأسلاك الساخنة لتوصيف النفاثة المضطربة. في هذه التجربة ، سيتم استخدام مسبار الأسلاك الساخنة الذي تمت معايرته مسبقا للحصول على قياسات...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز ، حسام حكمت جبار ومحمود ن. عبد اللطيف ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان نظرا للطبيعة غير الخطية لقوانينها الحاكمة ، فإن حركة السوائل تحفز أنماط تدفق معقدة. كان فهم طبيعة هذه الأنماط موضوع تدقيق مكثف لعدة قرون. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة تستخدم على نطاق واسع لاستنتاج أنماط تدفق السوائل ، إلا أن قدراتها لا تزال غير كافية لتحديد سلوك التدفق الدقيق للأشكال الهندسية المعقدة أو التدفقات...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان الهدف من هذه التجربة هو توضيح كيف يمارس تدفق السوائل قوى على الهياكل عن طريق تحويل الضغط الديناميكي إلى ضغط ثابت. تحقيقا لهذه الغاية ، سنقوم بعمل طائرة نفاثة تصطدم بلوحة مسطحة وسنقيس توزيع الضغط الناتج على طول اللوحة. سيتم تقدير القوة الناتجة عن طريق دمج المنتج بين توزيع الضغط وفروق المنطقة المحددة بشكل مناسب على طول سطح اللوحة. سيتم تكرار هذه التجربة لزاويتين لميل اللوحة فيما...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان الغرض من هذه التجربة هو إثبات تطبيق معادلة الحفاظ على الطاقة لتحديد أداء نظام التدفق. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم تطبيق معادلة الطاقة للتدفق الثابت غير القابل للانضغاط على أنبوب قصير بصمام بوابة. ثم يتم إغلاق صمام البوابة تدريجيا ويتميز تأثيره على ظروف التدفق. بالإضافة إلى ذلك ، تتم دراسة التفاعل بين نظام التدفق هذا والمروحة التي تحرك التدفق من خلال مقارنة منحنى النظام بالمنحنى...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان الغرض من هذه التجربة هو إثبات معايرة ممر التدفق كمقياس تدفق باستخدام صيغة حجم التحكم (CV) [1 ، 2]. يركز تحليل السيرة الذاتية على التأثير العياني للتدفق على الأنظمة الهندسية ، بدلا من الوصف التفصيلي الذي يمكن تحقيقه من خلال تحليل تفاضلي مفصل. يجب اعتبار هاتان التقنيتان نهجين متكاملين ، حيث أن تحليل السيرة الذاتية سيعطي المهندس أساسا أوليا للمسار الذي يجب اتباعه عند تصميم نظام...

المصدر: ريكاردو ميخيا ألفاريز وحسام حكمت جبار ، قسم الهندسة الميكانيكية ، جامعة ولاية ميشيغان ، إيست لانسينغ ، ميشيغان الغرض من هذه التجربة هو إظهار القوى على الأجسام نتيجة للتغيرات في الزخم الخطي للتدفق من حولها باستخدام صيغة حجم التحكم [1 ، 2]. يركز تحليل حجم التحكم على التأثير العياني للتدفق على الأنظمة الهندسية ، بدلا من الوصف التفصيلي الذي يمكن تحقيقه من خلال التحليل التفاضلي. كل واحدة من هاتين التقنيتين لها مكان في صندوق أدوات المحلل الهندسي ، ويجب اعتبارهما مناهج متكاملة وليست متنافسة.