مطالعه عددی عوامل موثر ناشی از وصله کامپوزیتی بر افزایش عملکرد استوانه حاوی ترک نیم‌بیضوی

در این مقاله تاثیر وصله کامپوزیتی برای ترمیم لوله‌ی استوانه‌ای حاوی ترک سطحی تحت فشار داخلی با استفاده از روش اجزاء محدود سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. لوله استوانه‌ای‌، حاوی ترک نیم‌بیضوی محیطی خارجی بوده و محدوده‌ی نسبت ابعادی ترک بین 0.2 تا 1 و عمق نسبی آن 0.2 و 0.8 می‌باشد. ابتدا به منظور اطمینان از صحت مدل‌سازی، استوانه‌ی حاوی ترک سطحی تحت کشش یکنواخت شبیه‌سازی و نتایج حاصل با داده‌های موجود مقایسه شده است. ضرایب شدت تنش در نوک ترک با استفاده از انتگرال   تعیین شده است. سپس به ترمیم استوانه ترک‌دار تحت فشار داخلی با استفاده از وصله‌ی کامپوزیتی به صورت موضعی پرداخته شده است. در این راستا به منظور انتخاب وصله مناسب، تاثیر پارامترهای مختلف مانند طول، پهنا، ضخامت، جنس و زاویه‌ی قرارگیری الیاف چند لایه‌ای کامپوزیتی بر ضرایب شدت تنش ارزیابی شده است. نتایج تحقیق کاهشی به میزان 30 درصد را در میزان ضریب شدت تنش با استفاده از وصله‌ گذاری مناسب نشان داده است. این امر سبب افزایش طول عمر به دلیل کاهش نرخ رشد ترک می‌گردد.

Numerical Study of Effective Factors Caused by Composite Patch on Increasing the Performance of SemiElliptical Cracked Cylinder

Effect of different nanoparticle on thermoeconomic optimization of a shell and tube heat exchanger (STHE) is investigated in this paper. Aluminum oxide (Al2O3) and silicon dioxide (SiO2) are used as nanoparticles. Thermal modeling by εNTU method and multiobjective optimization using genetic algorithm is used to increase effectiveness and reduce total annual cost. Tube arrangement, tube diameter, tube pitch ratio, tube length in each pass, tube number, baffle spacing ratio, baffle cut ratio, cold stream flow allocation, tube pass number and particles volumetric concentration are considered as ten design parameters. The results as a set of solutions (Pareto optimal front) is displayed. The results showed that efficiency and total annual cost improved in the case with nanoparticles. For example, 4.174% and 2.028%, improvement in the effectiveness are find respectively for aluminum oxide and silicon oxide compared with base fluid and for a fixed value of annual cost=5000 $/year. Furthermore, the effect of nanoparticle on some of heat exchanger specifications is studied and results are reported.