عنوان	مدل سازی عددی جت آب فشار قوی برای برش سنگ
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	جت آب فشار قوی، برش سنگ، روش اجزاء محدود، هیدرودینامیک ذرات روان
چکیده	امروزه جت‌های آب و انواع آن به دلیل توانایی منحصر به فرد در برش و ماشین‌کاری، به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به کاربرد گسترده جت‌های آب در صنایع مختلف و عدم توجه به راندمان و بهبود فرآیند برش و ماشین‌کاری جت‌های آب، اهمیت انجام مدل‌سازی فرآیند برش جت آب و تعیین پارامتر‌های بهینه برای بهبود برش آشکار می‌شود. واحد تأمین جریان آب با فشار بالا و سر برشی دو بخش اصلی دستگاه‌های جت آب اند. جت‌های آب ساینده (AWJ) از متداول‌‌‌ترین انواع جت‌های آب هستند. جت آب ذره‌‌‌ای نوعی جت آب ساینده است که به‌‌جای ذرات ریز و پر تعداد ساینده، در آن از ذرات درشت با غلظت کم استفاده می‌‌‌شود. برای بررسی شکل برش مفاهیم عرض برش، پروفیل برش و زاویه مخروطی مطرح می‌‌‌‌شوند که زاویه مخروطی، مخروطی شدن شکل برش را تعیین می‌‌‌‌کند. در این پژوهش فرآیند برش سنگ توسط جت آب ذره‌ای به روش اجزاء محدود- هیدرودینامیک ذرات روان در نرم‌‌‌‌‌‌‌افزار LS-DYNA شبیه‌سازی شده است. از سویی فرآیند برش سنگ نیز پیچیده است، زیرا سنگ‌ها به عنوان مواد غیرهمگن و ناهمسانگرد عمل می‌‌‌‌کنند که با سایر مواد متفاوت اند. اثر پارامتر‌های سرعت، ‌زمان توقف، تغییر دبی و تغییر قطر ذرات ساینده بر عمق، حجم و مخروطی شدن برش سنگ‌های شیل و ‌‌‌‌ماسه‌‌‌‌سنگ بررسی شده است. نتایج عددی نشان می‌دهند که با افزایش سرعت، عمق و حجم برش ماسه‌سنگ و شیل افزایش و شکل برش نیز بهبود می‌یابد. جت آب با زمان توقف بیشتر عمق و حجم برش بیشتری برای دو سنگ ایجاد می‌کند، همچنین با کاهش زاویه مخروطی شکل برش نیز بهبود می‌یابد. ماسه‌سنگ با مدول یانگ و مقاومت فشاری تک محوره کمتر، به طور میانگین 20 درصد عمق و 35 درصد حجم برش بیشتری نسبت به شیل دارد، ضمن اینکه شکل برش ماسه‌سنگ نیز از شیل بهتر است. با افزایش دبی ذرات ساینده تا یک مقدار مشخص، عمق و حجم برش با شیب ملایم افزایش یافته و بعد از آن بهبود چشم‌گیری در افزایش عمق و حجم برش مشاهده نمی‌شود. با افزایش قطر ساینده تا یک قطر معین، عمق و حجم برش زیاد شده و بعد از آن عمق و حجم برش ثابت مانده یا کاهش می‌یابد. این قطر معین برای ماسه‌سنگ در حدود 1 تا 25/1 و برای شیل 1 میلی‌متر بدست آمده است. بررسی برخورد ذرات نشان می‌دهد که بعد از برخورد جت دوفازی به سطح سنگ، ذرات به دو دسته نفوذی و برگشتی تقسیم می‌شوند. ذرات برگشتی بعد از تعامل مستقیم یا غیرمستقیم با سرعت ثابت از سطح سنگ دور می‌شوند، در حالی‌که ذرات نفوذی بعد از کاهش سرعت، باعث آسیب و برش سنگ می‌شوند. در انتها پیشنهادهایی برای توسعه مدل‌سازی جت‌های آب ارائه شده است.
پژوهشگران	حبیب اله سایه وند (استاد راهنما)، پدرام بختیاری هفت لنگ (دانشجو)، ستار مهدوری (استاد مشاور)