مشعل و خط لوله آن ، از قسمتهای با درجه اهمیت بالا و بحرانی پالایشگاه بوده و کمترین زیان آسیب دیدن آنها ، توقف تولید پالایشگاه است. در تحقیق حاضر ، خط لوله 36 اینچ مشعل یکی از پالایشگاههای کشور و نحوه تکیه گاه گذاری آن مورد بررسی قرار می گیرد. خط لوله نامبرده ، به علت برگشت شعله به داخل کوره مشعل ( flare stack )با انجام جابجایی زیاد از روی تکیه گاههای خود خارج شد (مرداد 86) . هدف ، بررسی و ارایه راهکار مناسب جهت رفع مشکل مربوط به خط لوله مشعل موجود می باشد. جمع آوری اطلاعات شامل مطالعات و روشهای تحلیل منتشر شده ، برداشت نقشه خط لوله و تکیه گاههای اجراشده ، مشخص کردن شرایط طراحی و مقایسه با طراحی انجام گرفته ، اولین قدم تحقیق خواهد بود. سپس شرایط اجرا شده با نرم افزار (caesar ii) مدل سازی و بر اساس کد (asme b31.3) تحلیل تنش خواهد شد. برپایه نتایج بدست آمده نسبت به تغییرات لازم تصمیم گیری شده و به روش سعی و خطا ، فرایند از مدل سازی تا مشاهده و بررسی نتایج تکرار خواهد شد تا پاسخ مناسب بدست آید. در قسمت دیگر تحقیق به بررسی روشهای جلوگیری از برگشت شعله در نوک مشعل پرداخته و بطور خاص، سعی خواهد شد مدلی مناسب از نازل جهت استفاده در نوک مشعل (flare tip) ، شبیه سازی و پیشنهاد گردد

در این پایان نامه ابتدا ارتعاشات آزاد نانو لوله های احاطه شده توسط محیط ارتجاعی بررسی گردیده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی مربوط براساس تئوری سه بعدی الاستیسیته در ترکیب با اثرات غیر موضعی بدست آورده شده اند. از آنجائیکه معادلات حاکم بر ارتعاشات آزاد نانو لوله بر اساس تئوری سه بعدی الاستیسیته در نظر گرفته شده اند و همچنین از روابط مشخصه سه بعدی غیر موضعی در مختصات استوانه ای استفاده شده است، می بایستی علاوه بر مولفه های جابجایی، مولفه های تنسور تنش نیز به عنوان درجات آزادی برای حل سیستم معادلات در نظر گرفته شود. محیط ارتجاعی براساس تئوری وینکلر مدل شده است. سپس روش کارآمد و دقیق دیفرانسیل کوادریچر و تحلیل مودال جهت تجزیه معادلات حاکم به کار گرفته شده و بدست آورده شده اند. همگرایی سریع روش برای تحلیل ارتعاش آزاد نانو لوله ها به صورت عددی نشان داده شده و اثرات ضریب غیر موضعی همراه با دیگر پارامتر های هندسی و سختی محیط ارتجاعی بر روی فرکانس های طبیعی نانو لوله بررسی شده است. در قسمت بعد یک روش دقیق و کارآمد براساس تئوری الاستیسیته برای بررسی رفتار ترموالاستیک پوسته استوانه ای لایه ای هدفمند دوار در محیط حرارتی بکار گرفته شده است. خواص مادی وابسته به دما بوده و به صورت پیوسته در راستای ضخامت تغییر می کنند. جهت بررسی مدل، پوسته از لحاظ ریاضی به زیرلایه های تقسیم شده و سپس روش دیفرانسیل کوادریچر جهت تجزیه معادلات حاکم و شرایط مرزی مربوط و همچنین شرایط سازگاری در بین لایه ها به کار گرفته شده است. پس از اثبات صحت روش و همگرایی، اثرات پارامتر های هندسی و مادی و همچنین وابسته بودن خواص مادی به دما بر مولفه های جابجایی و تنش های پوسته استوانه ای لایه ای هدفمند دوار مطالعه گردیده است. در آخر پوسته های استوانه ای هدفمند تحت اثر بار ترمو- مکانیکی با مرز متحرک و خواص مادی وابسته به دما، بررسی گردیده است. در اینجا نیز خواص مادی در راستای ضخامت دارای تغییرات پیوسته بوده و به صورت قانون توزیع توانی در نظر گرفته شده اند. به منظور در نظر گرفتن اثرات محدود بودن سرعت موج انتقال حرارت، در بدست آوردن توزیع دما از معادله انتقال حرارت هدایت غیرفوریه استفاده می نمائیم. جهت تجزیه معادلات حرکت پوسته هدفمند تحت بارهای ترمو-مکانیکی با مرز متحرک، روش های اجزاء محدود و دیفرانسیل کوادریچر به کار گرفته شده است. سپس سیستم معادلات دیفرانسیل حاصل به کمک روش انتگرال زمانی نیومارک، در هر لحظه زمانی به دست آورده شده اند. صحت فرمولاسیون و روش حل ارائه شده، در حالت حدی با نتایج موجود در منابع علمی در دسترس مقایسه شده اند. سپس مطالعه پارامتری بر روی رفتار ترموالاستیک گذرای پوسته تحت بار ترمو-مکانیکی با مرز متحرک بررسی گردیده است. این پارامترها از جمله پارامتر تغییر خواص مادی، سرعت های گوناگون مرز متحرک و پارامترهای متفاوت هندسی، بر توزیع دما، جابجایی شعاعی، تنش های ایجاد شده و تاریخچه زمانی اثرات قابل توجهی دارند. تاثیر ضخامت بر مولفه ی تنش شعاعی از سایر پارامترها بیشتر است. نتایج ارائه شده در این پایان نامه، علاوه بر آنکه می تواند چشم انداز مهندسین در خصوص مسائل مورد بررسی را روشن تر نماید، می تواند به عنوان یک منبع علمی جهت مقایسه توسط دیگر محققان مورد استفاده قرار گیرد.

در این پایان نامه با استفاده از تئوری سه بعدی الاستیسیته به بررسی ترموالاستیک ورق های مستطیلی لایه-ای هدفمند در محیط حرارتی پرداختیم. خواص مادی، وابسته به دما بوده و در راستای ضخامت در هر لایه دارای تغییرات پیوسته بوده و به صورت قانون توزیع توانی در نظر گرفته شده اند. جهت بررسی مدل، ورق از لحاظ ریاضی به زیرلایه هایی تقسیم شده، در حالتی که مرزهای ورق دارای تکیه گاه ساده باشند مولفه های جابجایی را بر حسب سری توابع هندسی برای ارضای شرایط مرزی در نظر گرفته و سپس روش دیفرانسیل کوادریچر جهت تجزیه معادلات حاکم و شرایط مرزی مربوطه و همچنین شرایط سازگاری در بین لایه ها به کار گرفته می شود. صحت فرمولاسیون و روش حل ارائه شده، با نتایج موجود در منابع علمی در دسترس مقایسه شده اند. پس از اثبات صحت روش و همگرایی، اثرات پارامتر های هندسی و مادی و همچنین وابسته بودن خواص مادی به دما بر مولفه های جابجایی و تنش های ورق مستطیلی لایه ای هدفمند مطالعه گردیده است.

نانوورق ها و نانوتیر ها المان هایی سازه ای می باشند که دارای کاربرد گسترده ای در سیستم های میکرو و نانو الکترومکانیکی و حسگر های زیستی و غیره دارا هستند. لذا در این پایان نامه به بررسی رفتار ارتعاشات آزاد خطی و غیرخطی نانوتیرها و نانوورق ها با در نظر گرفتن اثرات کوچکی ابعاد و انرژی سطح آزاد پرداخته شده است. در ابتدا و برای اولین بار رفتار ارتعاشی غیرخطی نانوتیرهای با سطح مقطع متغیر در محیط الاستیک با در نظر گرفتن اثرات کوچکی ابعاد و انرژی سطح آزاد به طور همزمان مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر اساس تئوری های تیر اولر-برنولی و نیز تیموشنکو به کمک اصل همیلتون بدست آورده شده اند. برای مدل نمودن اثرات غیرخطی از کرنش غیرخطی گرین همراه با فرضیات فون کارمن استفاده گردیده است. در ادامه ارتعاشات آزاد نانوورق ها، با استفاده از تئوری دو متغیره بهبود یافته تغییر شکل برشی مرتبه بالا، در ترکیب با تئوری غیرموضی تنش ارینگن بررسی شده است. این تئوری اثرات سهمی گون تنش برشی را در نظر گرفته و نیاز به ضریب اصلاح برش ندارد. نانوورق با شرایط مرزی مختلفی تحلیل گردیده و کارآیی این تئوری برای تحلیل ازتعاشات آزاد نانوورق ها به اثبات رسیده است. تاثیر انرژی سطح آزاد و کوچکی ابعاد بر روی رفتار ارتعاشی نانوورق های مستطیلی و مورب با استفاده از تئوری مرتبه اول جدیدی برای شرایط تکیه گاهی مختلف نیز مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم بر اساس این تئوری دوبعدی در ترکیب با تئوری غیرموضعی تنش ارینگن و تئوری سطح گارتین می باشد. همچنین برای نخستین بار، ارتعاشات آزاد غیرخطی نانوورق مستطیلی و مورب با استفاده از تئوری کلاسیک ورق همراه با در نظر گرفتن اثرات کوچکی ابعاد و انرژی سطح آزاد بررسی شده است. اثرات غیرخطی با استفاده از کرنش غیرخطی گرین همراه با فرضیات فون کارمن به دست آمده و نانوورق با شرایط تکیه گاهی گوناگون مورد مطالعه قرار گرفته اند. از روش عددی دیفرانسیل کوادریچر به عنوان روشی کارآمد و مناسب برای تحلیل مسائل خطی و غیرخطی سازه ای، در تجزیه معادلات حاکم (در حوزه مکان) بهره گرفته ایم. همچنین برای مسائل غیرخطی پس از تجزیه معادلات حاکم در حوزه مکان، از روش تکرار مستقیم برای محاسبه فرکانس طبیعی استفاده گردیده است. اثرات کوچکی ابعاد، انرژی سطح آزاد، پارامتر های هندسی، شرایط مرزی، دامنه ارتعاشات و محیط الاستیک بر روی فرکانس های طبیعی نانوتیرها و نانوورق ها نشان داده شده است.

چکیده تخمین شار حرارتی و بار مکانیکی ورق¬های مستطیلی لایه¬ای هدفمند مدرج با استفاده از حل معکوس به وسیله: حجت زنگنه ابراهیمی در این پایان نامه شار حرارتی و بار مکانیکی وارد بر ورق لایه¬ای ساخته شده از مواد هدفمند مدرج با استفاده از الگوریتم معکوس بر مبنای روش گرادیان مزدوج تخمین زده خواهد شد. جهت انجام این کار دماها و کرنش¬های مماسی باید روی سطح تحتانی ورق با استفاده از حسگر اندازه گیری شوند. اما از آنجا که در این پایان نامه از حسگر استفاده نشده، برای دست¬یابی به اطلاعات لازم می توان از حل مستقیم معادلات حاکم استفاده کرد. معادلات حاکم مکانیکی بر اساس تئوری سه بعدی الاستیسیته و معادلات حاکم حرارتی بر اساس قانون فوریه استخراج می¬شوند. حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی به وسیله تلفیق دو روش دیفرانسیل کوادریچر و حل سری انجام می¬پذیرد. در این پایان نامه فرض بر آن است که خواص مادی در راستای ضخامت دارای تغییرات پیوسته بوده و به صورت قانون توزیع توانی در نظر گرفته شده¬اند. هیچ اطلاع اولیه¬ای از تابع مورد تخمین در دسترس نیست، بنابراین روند تخمین با یک حدس اولیه دلخواه آغاز می گردد. از آنجا که در روش گرادیان مزدوج با سه دسته معادله دیفرانسیل با مشتقات جزیی، معادلات مستقیم، حساسیت و الحاقی سر و کار داریم، بنابراین صحت فرمولاسیون و روش حل ارائه شده در معادلات بسیار حائز اهمیت بوده و در این راستا صحت نتایج با مقایسه با دیگر منابع علمی موجود در این زمینه سنجیده می¬شوند. نتایج ارائه شده در این پایان نامه، می تواند به عنوان یک مرجع علمی جهت تخمین پارامترها در مواقعی که اندازه¬گیری آن ها به صورت مستقیم دشوار یا غیر ممکن باشد راه گشای مهندسین گردد. همچنین می تواند به عنوان یک منبع جهت مطالعات آتی در زمینه معکوس مورد استفاده قرار گیرد. کلید واژه: مواد هدفمند مدرج، تئوری سه بعدی الاستیسیته، حل سری، دیفرانسیل کوادریچر، گرادیان مزدوج، شار حرارتی، بار مکانیکی، ورق لایه¬ای

اندازه¬گیری مستقیم شارحرارتی و فشار داخلی در سیلندرهای هدفمند مدرج مستلزم داشتن تجهیزات پیچیده، حساس و گران¬ قیمت می¬باشد. در برخی از موارد نیز به دلیل وجود درجه دمای بالا در مرزهایی از جسم این امر امکان پذیر نمی¬باشد. از اینرو در این پایان¬نامه بدون نیاز به عوامل ذکر شده، شار حرارتی و فشار داخلی سیلندرهای هدفمند به طور قابل قبولی با استفاده از الگوریتم معکوس و روش گرادیان مزدوج، تخمین زده شده¬اند. اطلاعات ورودی مورد استفاده در الگوریتم معکوس، که معمولا دما و یا کرنش¬ روی مرز خارجی اجسام هستند، یا به روش آزمایشگاهی و با استفاده از حسگرها و یا به روش شبیه¬سازی و با استفاده از حل مستقیم مسئله قابل دستیابی می¬باشند. در این پایان نامه به دلیل عدم دسترسی به اطلاعات آزمایشگاهی، جهت شبیه¬سازی این اطلاعات، از حل معادلات حاکم بر مسئله مستقیم استفاده شده است. معادلات حاکم که به دو دسته حرارتی و مکانیکی تقسیم¬بندی می¬شوند، به ترتیب بر اساس قانون فوریه و تئوری سه بعدی الاستیسیته استخراج می¬شوند. از آن¬جا که این معادلات از جمله معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی محسوب می¬شوند، جهت حل آنها از روش کارآمد دیفرانسیل کوادریچر افزایشی استفاده شده است. این روش در مقایسه با دیگر روش¬ها از سرعت همگرایی بالایی برخوردار می¬باشد. مسائل معکوس به مسائل بد وضع معروفند، این بدان معنا می¬باشد که وجود خطاهای کوچک در اطلاعات ورودی، خطاهای بزرگ در نتایج تخمینی حاصله را در پی دارند. از طرف دیگر با توجه به اینکه هیچگونه اطلاع اولیه¬ای از نوع تابع مورد تخمین در دسترس نمی¬باشد، روند تخمین با استفاده از یک حدس اولیه دلخواه شروع می¬شود. بنابراین در این پایان نامه از روش گرادیان مزدوج همراه با معادله الحاقی که یکی از پایدارترین روشها جهت حل مسائل معکوس به حساب می¬آید، استفاده شده است. این روش نسبت به حدس اولیه و خطاهای اندازه گیری حساس نبوده و نتایج ارائه شده در این پایان نامه گویای این مطلب می¬باشد. خواص مادی پوسته استوانه¬ای مورد بررسی به نحوی است که به صورت قانون توزیع توانی در راستای ضخامت دارای تغییرات پیوسته و تدریجی می¬باشد. از آنجا که جهت بدست آوردن اطلاعات ورودی از روش شبیه¬سازی استفاده شده، لذا اطمینان از روش حل و تئوری مورد استفاده بسیار حائز اهمیت می¬باشد. از این¬رو صحت فرمولاسیون و روش حل ارائه شده، در حالت حدی با نتایج موجود در منابع علمی در دسترس مقایسه شده-اند. نتایج حاصل از تخمین شار حرارتی و فشار داخلی وابسته به زمان و مکان ارائه شده در این پایان نامه، می¬تواند به عنوان یک مرجع علمی جهت تخمین معکوس پارامترهای مجهول در مواقعی که اندازه گیری آنها به صورت مستقیم سخت یا غیر ممکن باشد، راهگشای مهندسین گردد. همچنین می¬تواند به عنوان یک منبع جهت مطالعات آتی در زمینه مسائل معکوس مورد استفاده قرار گیرد.