عنوان پایان‌نامه
طراحی و شبیه سازی سیستم جاذب گردابه ای در ربات های دیوار نورد
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2467;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59738
- تاریخ دفاع
- ۲۰ آبان ۱۳۹۲
- دانشجو
- مسعود رضاسلطانی
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- در این پایان نامه، سیستم جاذب یک ربات دیوار نورد که به جاذب ورتکسی (گردابه ای) معروف میباشد، بصورت تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. سیستم جاذب گردابه ای شامل محفظه¬ی جاذب، پروانه (فن سانتریفوژ) و موتور محرک میباشد که ورتکس درون این جاذب، با استفاده از فن سانتریفوژ تولید می شود. بارزترین ویژگی این سیستم جاذب، محصور بودن جریان سیال درون آن می¬باشد که این طراحی باعث افزایش نیروی جاذبه و کاهش توان مصرفی موتور می شود. در ابتدا مطالعه تحلیلی این سیستم با استفاده از مدل ورتکس رنکین انجام شده است. در ادامه، یک سیستم جاذب مجهز به تجهیزات اندازه گیری میدان فشار، دور و توان ورودی ساخته شده و تاثیر پارامترهای مختلف (سرعت دورانی، فاصله ی جاذب از سطح و شکل پروانه) روی نیروی جاذبه تولیدی، اندازه گیری و تحلیل شده است. شبیه سازی عددی سیستم جاذب با استفاده از نرم افزار CFX انجام و تاثیر ابعاد هندسی محفظه¬ی جاذب و فن سانتریفوژ بر الگوی جریان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حل عددی نیز، از طریق استقلال حل از شبکه و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی راست آزمایی شده است. در بخش آزمایشگاهی مشاهده شد که با افزایش فاصله ی جاذب از سطح، نیروی تولیدی کاهش و توان مصرفی افزایش می¬یابد. در حالتی هم که جاذب گردابه ای کاملا به سطح بچسبد، نیروی دافعه مشاهده شده است. در بخش شبیه سازی عددی، با تغییر ابعاد پروانه و محفظه ی جاذب، نیروی جاذبه، 27 درصد و نسبت نیرو به توان تقریبا 7 درصد افزایش یافته اند. واژه‌های کلیدی: ربات دیوار نورد، جاذب گردابه ای، شبیه سازی عددی
- Abstract
- In this thesis, adhesion system of a wall climbing robot known as "vortex attractor" has been studied analytically, numerically and experimentally. Vortex attractor system consists of the following components: vortex cup, centrifugal fan and an electrical motor. In this design, vortex flow which is generated at the fan impeller eye produces a considerable suction pressure. Knowing this fact that the air flow is trapped inside the cup, the suction force increases and also power consumption is reduced. Firstly, analytical study is carried out using Rankine vortex and in the next step an attractor system is manufactured considering necessary measurement facilities. The effect of different parameters such as rotational speed, gap between system and surface and impeller type on system performance is investigated. Numerical simulation of vortex attractor system is performed using CFX software. The numerical results were verified through grid independency and validated with comparison with those obtained from measurements. The effect of vortex cup and fan impeller on flow pattern has been studied. Eexperimental results show that as gap increases, the attraction force reduces and power consumption increases. In the case of vortex attractor stick to surface, repulsive force is observed. During geometric modification of impeller and the vortex cup, attraction force increases up to 27% and ratio of attraction force to power consumption increases up to 7%. Key words: Wall climbing robot, Vortex attractor, Numerical simulation
