הנדסת מכונות

מקור: אלכסנדר ס. רטנר וסנג'אי אדהיקארי; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA חפצים, כלי רכב ואורגניזמים השקועים במדיומים זורמים חווים כוחות מהנוזל שמסביב בצורה של ציפה- כוח אנכי כלפי מעלה עקב משקל נוזל, גרירה- כוח התנגדותי מול כיוון התנועה, והרמה- כוח מאונך לכיוון התנועה. חיזוי ואפיון של כוחות אלה חיוניים להנדסת כלי רכב ולהבנת תנועת השחייה והאורגניזמים המעופפים. בניסוי זה, מאזן הציפה, המשקל והגרירה של כוחות על גופים שקועים ייחקר על ידי מעקב אחר מהירות...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר וקווין ראו לי המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, הרשות הפלסטינית מטרת הניסוי הזה היא להדגים את תופעת היציבות של כלי שיט צפים - היכולת ימינה-עצמית כאשר הם מגולגלים לצד על ידי כוח חיצוני כלשהו. תכנון זהיר של צורות גוף הספינה וחלוקת מסה פנימית מאפשר לכלי שיט להיות יציבים עם טיוטות נמוכות (עומק שקוע של גוף הספינה), שיפור יכולת התמרון של כלי השיט והפחתת הגרירה. בניסוי זה, תחילה תשונה סירה לדוגמה כדי לאפשר התאמה של מרכז המסה שלה (המייצג...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA מטוסים, רקטות וספינות מייצרים הנעה על ידי האצת הנוזלים הסובבים או מוצרי בעירה בטמפרטורה גבוהה למהירות גבוהה. בגלל עקרון שימור המומנטום, מהירות הנוזל המוגברת גורמת לכוח דחף יעיל על הרכב. יכולות הדחף של מערכות הנעה נמדדות לעתים קרובות עם בדיקות דחף סטטיות. בבדיקות אלה, מערכות ההנעה מותקנות ומופעלות על פלטפורמות קבועות ומנותנות, וכוח ההחזקה על ההרים נמדד כדחף בניסוי זה, מתקן מדידת דחף סטטי בקנה...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר, המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטה, הרשות הפלסטינית ניסוי זה מציג מדידה ומידלה של אובדן לחץ ברשתות צנרת ומערכות זרימה פנימיות. במערכות כאלה, עמידות בזרימה חיכוכית מקירות הערוץ, אביזרי וחסימות גורמת לאנרגיה מכנית בצורה של לחץ נוזלים להיות מומרת לחום. ניתוחים הנדסיים נדרשים כדי להגדיל את חומרת הזרימה כדי להבטיח הפסדי לחץ חיכוך מקובלים ומשאבות נבחרות העומדות בדרישות הורדת הלחץ. בניסוי זה, רשת צנרת בנויה עם תכונות זרימה נפוצות: אורכים...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר, סנג'אי אדהיקארי ומהדי נביל; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA חימום מבוקר ואחריו קירור מהיר הוא מרכיב חשוב של יישומי עיבוד חומרים רבים. הליך טיפול בחום זה יכול להגביר את קשיות החומר, אשר חשוב עבור כלי חיתוך או משטחים בסביבות ללבוש גבוה. שלב הקירור המהיר נקרא מרווה, והוא מבוצע לעתים קרובות על ידי טבילת חומרים באמבט נוזלים (לעתים קרובות מים או שמן). העברת חום מרווה יכולה להתרחש עקב הסעה כפויה - כאשר הפעולה של חומר הנע במהירות...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר ומהדי נביל; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA כאשר נוזל זורם לאורך ערוץ פתוח במהירות גבוהה, הזרימה יכולה להיות לא יציבה, והפרעות קלות יכולות לגרום למשטח העליון הנוזלי לעבור בפתאומיות לרמה גבוהה יותר (איור 1a). עלייה חדה זו ברמת הנוזל נקראת קפיצה הידראולית. העלייה ברמת הנוזל גורמת לירידה במהירות הזרימה הממוצעת. כתוצאה מכך, אנרגיה קינטית נוזלית הרסנית מתפוגגת כחום. קפיצות הידראוליות מתוכננות בכוונה לעבודות מים גדולות, כגון דליפת...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר וכריסטופר ג'יי גריר; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA מחליפי חום מעבירים אנרגיה תרמית בין שני זרמי נוזלים, והם נמצאים בכל מקום במערכות אנרגיה. היישומים הנפוצים כוללים רדיאטורים לרכב (העברת חום מקירור מנוע חם לאוויר שמסביב), מאיידי מקרר (אוויר בתוך תא מקרר לאידוי קירור), ומגדלי קירור בתחנות כוח (עיבוי קיטור לאידוי מים ואוויר הסביבה). מטרת הניסוי היא להציג נהלי מדידה ניסוייים(דירוג)ומידול עבור מחליפי חום. בניסוי זה, מחליף חום...

מקור: אלכסנדר ס. רטנר וכריסטופר ג'יי גריר; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA ניסוי זה מדגים את העקרונות של קירור דחיסת אדים. מחזור דחיסת האדים הוא טכנולוגיית הקירור הדומיננטית, הנמצאת ברוב המקררים, המקפיאים, מערכות המיזוג ומשאבות החום. במחזור זה, קירור (רכישת חום) מושגת עם אידוי בלחץ נמוך של קירור. אנרגיה תרמית הנקלטת באידוי נדחית לסביבה באמצעות עיבוי קירור בלחץ גבוה. עבודה מכנית מוחלת במדחס כדי להעלות את נוזל העבודה מלחץ נמוך לגבוה. בעוד...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI אנמומטרים חוט חם יש תגובה זמן קצר מאוד, מה שהופך אותם אידיאליים למדוד תופעות משתנות במהירות כגון זרמים סוערים. מטרת הניסוי הזה היא להדגים את השימוש באמה של חוט חם.

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI זרמים סוערים מציגים תנודות בתדר גבוה מאוד הדורשות מכשירים ברזולוציית זמן גבוהה לאפיון המתאים להם. אנמומטרים חוט חם יש מספיק זמן-תגובה כדי למלא דרישה זו. מטרת הניסוי הזה היא להדגים את השימוש באנמומטריית חוט חם כדי לאפיין מטוס סוער. בניסוי זה, גשושית חוט חם מכוילת בעבר תשמש לקבלת מדידות מהירות במיקומים שונים בתוך הסילון. לבסוף, נדגים ניתוח סטטיסטי בסיסי של הנתונים כדי לאפיין את התחום...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז, חוסאם היקמט ג'באר ומחמוד נ. עבדולטיף, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מישיגן סטייט, מזרח לנסינג, MI בשל האופי הלא ליניארי של החוקים השולטים בו, תנועה זורמת תורמת לדפוסי זרימה מסובכים. הבנת טבעם של דפוסים אלה הייתה נושא לבחינה קפדנית במשך מאות שנים. למרות שמחשבים אישיים ומחשבי-על משמשים רבות להסיק דפוסי זרימת נוזלים, היכולות שלהם עדיין אינן מספיקות כדי לקבוע את התנהגות הזרימה המדויקת לגיאומטריות מורכבות או זרימות אינרציאליות מאוד (למשל כאשר המומנטום שולט על התנגדות...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI מטרת הניסוי היא להדגים כיצד זרימת נוזל מפעילה כוחות על מבנים על ידי המרה של לחץ דינמי ללחץ סטטי. כדי לכך, נגרום למטוס סילון לפגיעה על צלחת שטוחה ונמדוד את התפלגות הלחץ המתקבלת לאורך הצלחת. הכוח המתקבל יוערך על ידי שילוב המוצר בין התפלגות הלחץ לבין הפרשי שטח מוגדרים כראוי לאורך פני השטח של הלוח. ניסוי זה יחזור על עצמו לשתי זוויות של נטייה של הצלחת ביחס לכיוון הסילון ושני קצבי זרימה. כל...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI מטרת הניסוי היא להדגים את היישום של משוואת שימור האנרגיה כדי לקבוע את הביצועים של מערכת זרימה. כדי כך, משוואת האנרגיה לזרימה יציבה ובלתי ניתנת לריסון מוחלת על צינור קצר עם שסתום שער. שסתום השער נסגר בהדרגה והשפעתו על תנאי הזרימה מאופיינת. בנוסף, יחסי הגומלין בין מערכת זרימה זו לבין המאוורר המניע את הזרימה נחקרים על ידי השוואת עקומת המערכת עם העקומה האופיינית של המאוורר. ניסוי זה מסייע...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI מטרת הניסוי היא להדגים את הכיול של מעבר זרימה כמד זרימה באמצעות ניסוח נפח בקרה (CV) [1, 2]. ניתוח קורות חיים מתמקד בהשפעה המקרוסקופית של הזרימה על מערכות ההנדסה, ולא בתיאור המפורט שניתן להשיג בניתוח דיפרנציאלי מפורט. שתי טכניקות אלה צריכות להיחשב גישות משלימות, שכן ניתוח קורות העיר ייתן למהנדס בסיס ראשוני על איזה מסלול להמשיך בעת תכנון מערכת זרימה. באופן כללי, ניתוח קורות חיים ייתן...

מקור: ריקרדו מג'יה-אלווארז וחוסאם היקמט ג'באר, המחלקה להנדסת מכונות, אוניברסיטת מדינת מישיגן, מזרח לנסינג, MI מטרת הניסוי היא להפגין כוחות על גופים כתוצאה משינויים בתנופה הלינארית של הזרימה סביבם באמצעות ניסוח נפח בקרה [1, 2]. ניתוח נפח הבקרה מתמקד בהשפעה המקרוסקופית של הזרימה על מערכות הנדסיות, ולא בתיאור המפורט שניתן להשיג בניתוח דיפרנציאלי. לכל אחת משתי הטכניקות הללו יש מקום בארגז הכלים של אנליסט הנדסה, ויש לראות בהן גישות משלימות ולא מתחרות. באופן כללי, ניתוח נפח בקרה ייתן למהנדס מושג על...