آیرودینامیک

این درس به تحلیل و طراحی ماشین های گوناگون و سازه های بارور می پردازد. برای تحلیل و طراحی یک سازه مشخص نیازمند محاسبه تنش ها و تغییر شکل های ایجاد شده در آن هستیم که در درس مقاومت مصالح این موارد پوشش داده می شود.

درس استاتیک یکی از دروس پایه ای رشته مکانیک و سایر رشته های مرتبط هست. پایه و اساس این درس قوانین نیوتن است که به ما کمک می کند مسائل را با استفاده از ابزارهایی که در این درس آشنا خواهیم شد، تحلیل کنیم. اجسام مورد بررسی در استاتیک صلب و بدون حرکت در نظر گرفته می شود. از مهمترین مباحث این درس، بحث تعادل می باشد که ما در اصل اول مورد بررسی قرار خواهیم داد که قوی ترین ابزار ما برای تحلیل سازه ها می باشد. ***کیفیت جلسه هفدهم پایین است***

درس ترمودینامیک از دروس پایه رشته مکانیک و هوافضا است.

مکانیک سیالات یکی از شاخه‌های وسیع در مکانیک محیط‌ های پیوسته را تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با همان اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی آن‌چه که سرانجام آن دو را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیالات بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله‌هایی برای تحلیل حرکت سیالات طرح‌ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه-استوکس نامیده می‌شوند. معادلات اساسی حاکم بر دینامیک سیالات عبارت‌اند از معادله بقای جرم و بقای مومنتم (یا همان معادلات ناویه-استوکس) می‌باشند. با وجود ابداع معادلات حاکم بر دینامیک سیالات که تاریخچهٔ آن به بیش از ۱۵۰ سال می‌رسد، غیر از چند مورد خاص (همانند جریان بر روی صفحه تخت و جریان درون لوله‌ها در حالت آرام) حل تحلیلی برای این معادلات یافت نشده‌است. به جز چند حالت خاص اساسی مکانیک سیالات، بقیهٔ حل‌ها به صورت تجربی استخراج و استفاده می‌شود. روش دیگر برای حل معادلات استفاده از روش دینامیک محاسباتی سیالات می‌باشد.   ***متأسفانه جلسه پانزدهم ضبط نشده‌است*** ***انتها جلسه 16 ناقص است***

دینامیک   *** انتهای جلسه 4 فصل اول ناقص می باشد ***

مکانیک سیالات یکی از شاخه‌های وسیع در مکانیک محیط‌ های پیوسته را تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با همان اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی آن‌چه که سرانجام آن دو را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیالات بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله‌هایی برای تحلیل حرکت سیالات طرح‌ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی‌دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه-استوکس نامیده می‌شوند. معادلات اساسی حاکم بر دینامیک سیالات عبارت‌اند از معادله بقای جرم و بقای مومنتم (یا همان معادلات ناویه-استوکس) می‌باشند. با وجود ابداع معادلات حاکم بر دینامیک سیالات که تاریخچهٔ آن به بیش از ۱۵۰ سال می‌رسد، غیر از چند مورد خاص (همانند جریان بر روی صفحه تخت و جریان درون لوله‌ها در حالت آرام) حل تحلیلی برای این معادلات یافت نشده‌است. به جز چند حالت خاص اساسی مکانیک سیالات، بقیهٔ حل‌ها به صورت تجربی استخراج و استفاده می‌شود. روش دیگر برای حل معادلات استفاده از روش دینامیک محاسباتی سیالات می‌باشد.

اهداف کلی درس : مطالعه قانون بقاء انرژی در انتقال حرارت مطالعه مکانیزم انتقال حرارت هدایت و قوانین حاکم بر آن پیدا کردن توزیع دما در اجسام یک بعدی و دو بعدی و سه بعدی به روش های تحلیلی (معادله دما ) و عددی ( روش اختلاف محدود ) بررسی انتقال حرارت گذرا مطالعه مکانیزم انتقال حرارت جابجایی اجباری در داخل لوله ها ورودی سطوح مطالعه انتقال حرارت جابجایی آزاد مطالعه مبدل های حرارتی ***متأسفانه جلسات اول، دوم، چهاردهم و بیست‌و‌یکم این درس ضبط نشده است***

درس ترمودینامیک 2 سعی دارد تا پل ارتباط بین دانشگاه و صنعت را مستحکم تر کند. مهمترین هدف این درس، توسعه بینش و تقویت درک دانشجو در بکارگیری دانش و قوانین پایه ترمودینامیک 1 در حل مسایل کاربردی و پیچیده ترمودینامیک در سطوح مختلف مهندسی از جمله هوافضا می باشد. این درس سعی دارد تا به دانشجو بیاموزد چگونه قوانین پایه ترمودینامیک با اندکی تعمیم می تواند برای تحلیل فرایندهای ترمودینامیکی پیچیده مثل فرایندهای اختلاط گازهای آرمانی و با و یا بدون وجود واکنش شیمیایی و . . . بکار گرفته شوند. این دانش بویژه در تحلیل فرایندها در ماشین های واقعی (مثل انواع موتورهای هوافضایی و غیرهوافضایی) نقش بسزایی بازی می کند. ***متأسفانه جلسات اول و هشتم این درس ضبط نشده است***

مکانیک سیالات به بررسی رفتار مکانیکی شاره ها می پردازد. این مبحث تعمیم مکانیک نیوتنی اجسام به محیط های پیوسته است. موضوع دینامیک و مکانیک شاره ها در مهندسی و بخصوص مهندسی مکانیک یکی از مباحث مهم و پر کاربرد است و کلاسهای متفاوتی در سطوح مختلف در دانشکده های مهندسی مکانیک برای دانشجویان این رشته تدریس می شود. ولی کلاس حاضر برای دانشجویان فیزیک طراحی شده است و سعی دارد دانشجویان را با پایه های فیزیکی و پدیده های جالب مرتبط به شاره ها آشنا کند.

درس «انتقال حرارت استاد دکتر محمدرضا مراد» در نیم‌سال دوم سال تحصیلی 99-98، در دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف ارائه شده‌است.   علم انتقال گرما یا انتقال حرارت به تحلیل آهنگ انتقال گرما در سیستم می‌پردازد. این علم ازاین‌جهت با ترمودینامیک متفاوت است که در آن از شارش حرارت و ارتباط آن با دما، زمان و مکان صحبت خواهد شد. در ترمودینامیک محاسبه تغییرات دما با زمان و ارتباط شارش حرارت با دما هدف نیست بلکه از حرارت به‌عنوان ورودی و خروجی‌های یک سیستم در تحلیل قوانین کلی ترمودینامیکی استفاده می‌شود. انتقال انرژی از طریق شارش گرما ازآنجاکه به یک کمیت قابل اندازه‌گیری به نام دما ارتباط دارد، دارای مفهوم فیزیکی است. گرما نوعی انرژی است که به علت اختلاف دما بین دو سیستم، از یکی به دیگری منتقل می‌شود و می‌تواند از مرز یک سیستم عبور کند. دما معیاری است برای تعیین میزان گرمی یا سردی یک جسم. سامانه یا سیستم مجموعه یا گروهی از اشیاء مرتبط یا غیرمرتبط است که هدف یا اهدافی خاص را دنبال می‌کنند، به‌گونه‌ای که واحدی پیچیده را تشکیل دهند. یک سامانه معمولاً دربرگیرنده بخش‌ها و عناصری است که به‌هم‌پیوسته شده‌اند تا جریان و روند داده‌ها، ماده یا انرژی را آسان‌تر سازند. یک سامانه معمولاً واحدهایی دارای برهم‌کنش دارد که برای آن‌ها می‌توان الگوهای ریاضی تشکیل داد. شرط انتقال حرارت اختلاف دما است. اگر دو سیستم در حال ارتباط با یکدیگر هم‌دما نباشند، گرما از ناحیه پر دما (گرم) به ناحیه کم دما (سرد) جریان می‌یابد و این جریان تا زمانی ادامه می‌یابد که دو سیستم هم‌دما شوند. چون گرما به دلیل وجودِ گرادیان دمایی شارش می‌یابد، دانستن توزیع دما ضروری است؛ بنابراین در این درس توزیع دمای مکانی در جسم و محاسبه آن حائز اهمیت است. همچنین اگر توزیع دما با زمان متغیر باشد دانستن این تغییر نیز در این درس حائز اهمیت و مورد هدف است. در علوم مهندسی، جابه‌جایی گرما شامل فرآیندهای رسانش گرمایی، تابش گرمایی، همرفت یا جابه‌جایی می‌شود و اغلب بیش از یکی از این فرآیندها در حال رخ‌دادن است. در انتقال گرمای رسانشی، رسانش گرما حالتی از جابه‌جایی انرژی، درون یا بین بدنه اجسام از طریق ذرات تشکیل‌دهنده جسم است. رسانش در همه شکل‌های ماده صورت می‌گیرد، یعنی در جامدها، مایع‌ها، گازها و پلاسماها. در رسانش، بر خلاف همرفت و تابش گرمایی، گرما از درون خود جسم شارش می‌یابد. در انتقال حرارت همرفت حرکت جمعی ذرات یک سیال و یا همان سرعت سیال باعث انتقال گرما بین سیال و یک سطح می‌شود. در انتقال حرارت تابش یا تشعشع نیز امواج الکترومغناطیس بین دو سطح باعث انتقال حرارت بین آن دو سطح می‌شود. انتقال گرمای رسانشی و جابه‌جایی نیازمند گرادیان دما در ماده است. اما انتقال گرمای تشعشعی به محیط مادی نیاز ندارد. تشعشع فرایند بسیار مهمی است و از نظر فیزیکی یکی از جالب‌ترین نوع انتقال گرماست. بسیاری از فرایندهای گرمایش، سرمایش، خشک‌کردن، احتراق سوخت‌های فسیلی و تابش خورشید با تشعشع سروکار دارند.   درس انتقال حرارت در مقاطع تحصیلی کارشناسی ارائه می‌شود و پیش‌نیازهای این درس عبارتند از ریاضیات مهندسی و ترمودینامیک.

یکی از آزمایشگاه‌های آموزشی که برای دانشجویان کارشناسی رشته‌های مهندسی مکانیک و مهندسی عمران برگزار می‌شود، آزمایشگاه مقاومت مصالح است. این درس یک واحدی برای آشنایی دانشجویان به صورت عملی با مفاهیم گفته‌شده در درس مقاومت مصالح ارائه خواهد شد. شما با شرکت در دوره آزمایشگاه مقاومت مصالح می‌توانید به دید بهتری نسبت به آزمایش‌ها و تجهیزات مرتبط با این درس دست پیدا کنید و اطلاعات کاملی برای انجام دادن پروژه‌های آزمایشگاهی خود به دست آورید. معرفی دوره آموزش آزمایشگاه مقاومت مصالح تهیه این دوره آموزش آزمایشگاه مقاومت مصالح زیر نظر آزمایشگاه مقاومت مصالح دانشکده مکانیک دانشگاه تهران انجام شده است و هم‌اکنون به صورت رایگان در دسترس کاربران قرار دارد. کل زمان لازم برای گذراندن این دوره 4 ساعت خواهد بود و دانشجویان میتوانند با مشاهده محتوای دوره به نحو احسن درس آزمایشگاه مقاموت مصالح را پاس کنند. دوره نام برده به همت جمعی از اساتید برجسته رشته مهندسی مکانیک و عمران دانشگاه تهران گردآوری شده است. اهداف برگزاری آزمایشگاه مقاومت مصالح اغلب دستگاه‌های صنعتی، ماشین‌ها و سازه‌های مهندسی که در دنیای امروزی به کار برده می‌شوند دارای مقاومت و سختی‌های مختلفی هستند. از جمله این قطعات می‌توان به آرماتورها، فلنج‌ها و شفت‌ها اشاره کرد. مهندسین مکانیک و عمران وظیفه دارند میزان تحمل بار سازه‌های مختلف را اندازه‌گیری کنند تا تحمل قطعه در برابر نیروهای مختلف مشخص شود. در واقع بعد از این که مهندس طرح اولیه مربوط به یک سازه یا قطعه صنعتی را کشید و نیروهای وارد بر بخش‌های آن را موردمحاسبه قرار دارد، لازم است که میزان سختی و مقاومت قطعه موردنظر را اندازه‌گیری کند تا بفهمد که آیا این قطعه می‌تواند تنش‌ها و نیروهای وارد بر خود را تحمل کند؛ زیرا در صورت عدم تحمل نیروهای وارده بر یک سازه یا قطعه پایداری خود را از دست می‌دهد.  در آزمایشگاه مقاومت مصالح تجهیزاتی وجود دارند که دانشجویان نحوه کار کردن با آن‌ها و اندازه‌گیری مقاومت و سختی قطعات مختلف را یاد می‌گیرند. در حالت کلی هدف برگزاری این دوره آموزش آزمایشگاه مقاومت مصالح این است که دانشجویان با جنبه عملی مبانی نظری گفته‌شده در درس مقاومت مصالح و آیین‌نامه این رشته آشنا شوند و یاد بگیرند که چگونه رفتار مواد را از جنبه‌های مختلف آزمایش کنند.  در آزمایشگاه مقاومت مصالح چه آزمایش‌هایی انجام می‌شود؟ در آزمایشگاه مقاومت مصالح موارد زیر مورد بحث واقع خواهند شد: کمانش پیچش مقاومت انواع تیرها سختی به ‌روش برینل پل معلق خمش نامتقارن کشش کابل سختی به روش راکول نیروی برشی و خط تأثیر این نیرو فتوالاستیسیته استوانه با پوسته جدار نازک

***متأسفانه جلسه نوزدهم این درس ناقص ضبط شده‌است.***

ایرودینامیک متشکل از "ایرو" و "دینامیک" شاخه ای از مهندسی هوافضا می باشد که به بررسی حرکت جسم صلب مانند پره هواپیما در هوا می پردازد. این درس زیرشاخه ای از دروس مکانیک سیالات و دینامیک گازها می باشد. در این درس بررسی نیروهای وارد بر جسم جامد-نیروی برا, نیروی پسا- نحوه محاسبه آن ها , مطالعه رژیم های مختلف جریان و نحوه محاسبه انها مورد بررسی قرار می گیرد.

دینامیک شاخه‌ای از مهندسی مکانیک است که به مطالعه‌ی حرکت اجسام تحت اثر نیروها و گشتاورهای اعمالی به آن اجسام می‌پردازد. به‌طورکلی این درس شامل دو قسمت سینماتیک و سینتیک می‌شود، در قسمت سینماتیک تنها هندسه و توپولوژی حرکت مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ بدون آنکه صحبتی از عوامل به‌وجودآورنده حرکت شود. حال‌آنکه در سینتیک علت‌های به‌وجودآورنده حرکت که همان نیروها و گشتاورهای اعمالی به سیستم است، موردتوجه قرار می‌گیرند. اصول این درس بر پایه قوانینی است که توسط نیوتن ارائه شده است. این قوانین عبارت‌اند از: قانون اول نیوتن: اگر برآیند نیروهای خارجی وارد بر یک ذره مادی برابر صفر باشد، آن ذره اگر در حال سکون باشد، همچنان ساکن باقی می‌ماند و اگر در حال حرکت باشد، با همان سرعت اولیه به حرکت خود در امتداد یک خط مستقیم ادامه می‌دهد. قانون دوم نیوتن: مطابق این قانون برآیند نیروهای خارجی وارد بر یک ذره مادی برابر با نرخ تغییرات مومنتوم خطی آن ذره مادی است. قانون سوم نیوتن: مطابق این قانون نیروهای عمل و عکس‌العملی که دو جسم به یکدیگر وارد می‌کنند، با یکدیگر مساوی و در امتداد خط واصل میان آن دو جسم، ولی خلاف جهت یکدیگر می‌باشند. اگرچه قانون دوم نیوتن یک قانون تجربی است که هیچ‌گونه اثبات ریاضی پشت آن نیست، اما تمامی قوانینی که پس از آن توسعه یافته‌اند، مبتنی بر این قانون هستند. به طور مثال با ضرب کردن دو طرف قانون دوم نیوتن در dt و انتگرال گرفتن از معادله حاصله رابطه ضربه و مومنتوم خطی حاصل می‌گردد و با ضرب کردن دو طرف قانون دوم نیوتن در dr و انتگرال‌گیری از معادله حاصله قانون کار و انرژی استخراج می‌گردد. در آموزش رایگان دینامیک چه مطالبی بررسی می گردد؟ فصل اول این درس با تعریف مفاهیمی اساسی همچون فضا، زمان، جرم، ذره مادی، جسم صلب، کمیت برداری، کمیت اسکالر، قوانین نیوتن، سیستم آحاد، گرانش و ... آغاز می‌شود. فصل دوم به سینماتیک ذرات مادی اختصاص یافته است. در آنجا می‌بینیم که برای توصیف حرکت منحنی‌الخط یک ذره مادی در صفحه، می‌توان از دستگاه‌های مختصات متفاوتی همچون دستگاه مختصات کارتزین، دستگاه مختصات عمودی - مماسی و دستگاه مختصات قطبی بهره برد. همچنین برای توصیف حرکت منحنی‌الخط یک ذره مادی در فضا از دستگاه‌های مختصات دکارتی، دستگاه مختصات استوانه‌ای و دستگاه مختصات کروی استفاده می‌شود. پس از تعیین موقعیت آن ذره مادی توسط یکی از دستگاه‌های فوق‌الذکر، به ترتیب با یک‌بار و دوبار مشتق‌گیری از بردار موقعیت، بردار سرعت و شتاب آن ذره مادی تعیین می‌گردد. از دیگر مسائلی که در این فصل مورد بررسی قرار می‌گیرد، نمایش برداری در دستگاه‌های ثابت و متحرک و حرکت مقید ذرات است. در فصل سوم سینتیک ذرات توسط سه روش مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ابتدای این فصل با استفاده مستقیم از قانون دوم نیوتن به مطالعه حرکت ذرات مادی تحت اثر نیروهای اعمالی به آنها خواهیم پرداخت. سپس با استفاده از دو اصل بسیار مهم در دینامیک یعنی قانون کار و انرژی و روش ضربه - مومنتوم به تحلیل دینامیکی ذرات مادی می‌پردازیم. در بحث مربوط به اصل کار و انرژی با مفاهیمی چون انرژی جنبشی و پتانسیل آشنا می‌شویم. اصل بقای انرژی مکانیکی، اصل پایستگی مومنتوم خطی و پایستگی مومنتوم زاویه‌ای از مواردی است که تحت شرایطی خاص برقرار است و موجب سادگی تحلیل دینامیکی ذرات مادی می‌شود. این فصل با برخورد مرکزی مستقیم و برخورد مرکزی مایل دو ذره مادی ادامه می‌یابد. در پایان این فصل، کاربرد اصل دالامبر در تحلیل حرکت ذرات در دستگاه‌های شتاب‌دار ارائه می‌گردد. در فصل چهارم سینتیک یک سیستم از ذرات مادی مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ابتدا مفهوم مرکز جرم برای این سیستم از ذرات ارائه می‌گردد. سپس قانون دوم نیوتن، اصل کار و انرژی، رابطه ضربه - مومنتوم خطی و رابطه ضربه - مومنتوم زاویه‌ای برای یک سیستم از ذرات توسعه می‌یابد. از دیگر مواردی که در این فصل معرفی می‌گردد، تعریف مومنتوم زاویه‌ای حول یک نقطه ثابت، حول مرکز جرم و حول یک نقطه دلخواه شتاب‌دار است که هر یک از این تعاریف به یک معادله گشتاوری منجر می‌شود. لازم به ذکر است، درک مفاهیم این فصل کمک شایانی به توسعه روابطی می‌کند که در فصل ششم ارائه می‌گردد. در فصل پنجم سینماتیک اجسام صلب در صفحه مورد مطالعه قرار می‌گیرد. حرکت یک جسم صلب در صفحه به سه دسته تقسیم‌بندی می‌گردد: 1- حرکت انتقالی محض (خود این حرکت به دو دسته حرکت انتقالی مستقیم‌الخط و حرکت انتقالی منحنی‌الخط تقسیم‌بندی می‌گردد) 2- دوران حول یک محور ثابت 3- حرکت کلی در صفحه مباحث این فصل با تحلیل حرکت مطلق و تحلیل حرکت نسبی ادامه می‌یابد، اما مهم‌ترین بخش این فصل، بخش پایانی آن است که به حرکت نسبت به محورهای دورانی اختصاص یافته است که منجر به پیدایش مؤلفه شتاب کوریولیس در معادلات شتاب می‌شود. در پایان در فصل ششم سینتیک اجسام صلب صفحه‌ای مورد تحلیل قرار می‌گیرد. در ابتدا معادلات حرکت دینامیکی در کلی‌ترین شکل خود ارائه می‌گردد. سپس این معادلات برای سه حالتی که برای حرکت یک جسم صلب می‌تواند رخ دهد (حرکت انتقالی محض، حرکت دورانی محض، و حرکت عمومی) ساده می‌گردد. در این فصل نیز همانند فصل سوم با استفاده از قوانین کار و انرژی، و ضربه - مومنتوم، طیف دیگری از مسائل در این حوزه تحلیل می‌گردد. ***این دوره درحال تکمیل است***

درس «علم مواد دکتر محمدعلی نوریان» در نیم‌سال دوم سال تحصیلی 99-98 با کمک تیمی از دانشجویان دانشکده هوافضای دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ضبط شده‌است.   علم مواد (Materials Science) یا مهندسی و علم مواد یک حوزه‌ی میان‌رشته‌ای است که در آن رابطه‌ی بین ساختار و خواص مواد به‌منظور طراحی مواد جدید برای پاسخگویی به نیازهای روزافزون فناوری مواد مورد بررسی قرار می‌گیرد. علم و مهندسی مواد شاخه‌ای از علوم است که به طور گسترده در زمینه مواد مختلف مهندسی مانند فلزات، سرامیک‌ها، مواد الکترونیکی و بایومتریال‌ها فعالیت می‌­کند. در این رشته ارتباط بین ساختار مواد، روش ساخت آن‌ها، خواص آن‌ها و عملکرد مواد مورد بررسی قرار می‌گیرد. مهندسی مواد و متالورژی در گذشته در دو زمینه مجزای سرامیک و متالورژی تقسیم‌بندی می­‌شده‌است ولی اکنون شامل طیف وسیعی از مواد از قبیل فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها، نیمه‌هادی‌ها، مواد مغناطیسی، مواد فوتونیک و مواد بیولوژیکی می‌­شود که تمرکز ما عمدتاً در این درس بر روی مواد مهندسی است یعنی موادی که در عمل و در کاربردهای حرفه‌ای مهندسان مورد استفاده قرار می‌گیرند. فولاد، پلاستیک، شیشه، چوب، بتون، مس، کاغذ و آلومینیم نمونه‌هایی از متداول‌ترین این مواد مهندسی هستند. همچنین با توجه به تحقیقاتی که انجام می‌شود درحالی‌که اغلب مواد قدیمی بهبود می‌یابند پیوسته مواد جدید دیگری نیز بر مجموعه آن‌ها افزوده می‌شود. برای اینکه یک ماده را بتوان ماده مهندسی نامید باید سه شرط زیر را هم‌زمان دارا باشد: غیرزنده باشد (به عنوان مثال پوست گاو تا زمانی که گاو زنده است ماده مهندسی نیست اما پس از مرگ گاو، می‌توان آن را ماده مهندسی به شمار آورد. زیرا زنده‌بودن سبب تغییر می‌شود. ماده مهندسی باید ثبات داشته باشد.) حالت جامد داشته باشد (مایعات و گازها مواد مهندسی محسوب نمی‌شوند.) کاربرد مهندسی داشته باشد.  تولید و تحت فرایند قرار دادن مواد جهت دستیابی به محصولات نهایی مناسب، بخش وسیعی از اقتصاد حال حاضر دنیا را تشکیل می‌دهد. مهندسان به طور پیوسته در حال طراحی محصولات تولیدی و سیستم‌های تولید نوینی بوده که تمامی آن‌ها نیازمند مواد هستند. بدین‌جهت آن‌ها باید با ساختار و خواص مواد مهندسی آشنا باشند تا قادر به انتخاب نمونه‌های مناسب برای هر کاربرد باشند و بتوانند روش‌های تولید بهتری را توسعه دهند. یک مثال ساده در این زمینه، انتخاب ماده یک لوله به‌منظور کاربرد در یک سیستم انتقال سیالات است. در این زمینه مهندس طراح با دامنه وسیعی از مواد گوناگون جهت ساخت لوله، شامل انواع آلیاژهای فلزی همانند انواع فولادها و چدن‌ها (آلیاژهای آهنی)، انواع آلیاژهای غیر آهنی مانند آلیاژهای آلومینیمی، مسی، تیتانیومی، نیکلی، انواع مواد پلیمری (پلی‌اتیلن و غیره) و مواد سرامیکی (کاربید سیلیکون و غیره) ، انواع مواد مرکب و گرافیت روبرو است. زیرا که لوله‌های ساخته شده از تمامی این مواد در ابعاد و اندازه‌های مختلف در بازارهای تجاری در دسترس هستند. در نتیجه او باید با توجه به شرایط کاربرد لوله مذکور و خواص موردنیاز برای آن، مانند مقاومت به انواع خوردگی، سبکی، مقاومت به ضربه، استحکام، دمای کاربرد و مقاومت به شوک‌های حرارتی همراه با درنظرگرفتن سایر موارد مانند قابلیت تولید، قابلیت اتصال دهی و هزینه‌های مرتبط، جنس (ماده) لوله مورد استفاده را انتخاب کند؛ بنابراین آشنایی مهندس طراح با ساختار و خواص مواد اجتناب‌ناپذیر خواهد بود. مثال دیگر در این زمینه توربین‌های گاز هستند که برای تبدیل انرژی حرارتی به مکانیکی استفاده می‌شوند و به انواع زمینی، هوایی و دریایی تقسیم می‌شوند. کاربرد اصلی این وسایل در ساخت موتورهای جت و توربین‌های نیروگاهی است. در طول نیم‌قرن اخیر مهندسان تلاش قابل‌ توجهی به‌منظور افزایش بازدهی و کارایی آن‌ها انجام داده‌اند که در این بین، مواد نقش اساسی را بر عهده داشته‌اند. در حقیقت تاریخ پیشرفت توربین‌های گازی همان تاریخ توسعه مواد مقاوم در درجه حرارت‌های بالا است. با توجه به اینکه امروزه کارایی سوپرآلیاژهای توسعه‌یافته به‌منظور استفاده در توربین‌های گازی به حد اشباع رسیده و سرعت افزایش کارایی آن‌ها رو به کاهش است، بنابراین زمان جایگزینی این فلزات فرارسیده و حرکت به سمت کاربرد مواد مرکب و ترکیب‌های بین فلزی آغاز شده‌است. اتومبیل نمونه دیگری در این زمینه است. جهت کاهش وزن اتومبیل به‌منظور کاهش مصرف انرژی تجدیدناپذیر که اثرات مطلوبی بر روی بهبود شرایط زیست‌محیطی و کاهش هزینه انرژی مصرفی دارد، مهندسان به دنبال موادی با استحکام به وزن بالا، قابلیت شکل‌دهی مناسب و هزینه تولید مطلوب برای جایگزینی با فولاد کم‌کربن هستند. برای تأمین این خواسته، در اواخر دهه هشتاد و اوایل دهه نود استفاده از فولادهای پر استحکام کم آلیاژ (HSLA) و آلیاژهای آلومینیوم و در اواخر دهه نود کاربرد آلیاژهای منیزیم و مواد مرکب در این زمینه توسعه یافت. این‌ها تنها نمونه‌هایی از موارد بی‌شمار تحقیق و توسعه در زمینه ابداع مواد مهندسی جدید و اصلاح مواد قبلی و کاربرد آن‌ها در صنایع گوناگون است. بنابراین جستجو برای مواد مهندسی جدید به طور پیوسته ادامه دارد. زیرا همان‌طور که قبلاً هم بیان شد مهندسان مکانیک در جستجو برای مواد با ظرفیت دمای بالایی هستند که بازدهی عملکرد موتورهای جت را افزایش دهند و مهندسان برق در جستجوی موادی هستند که با استفاده از آن‌ها وسایل الکتریکی بتوانند سریع‌تر و در دماهای بالاتر عمل کنند. درحالی‌که مهندسان هوافضا به دنبال موادی با نسبت استحکام به وزن بالاتر برای هواپیماها و فضاپیماها می‌باشند و مهندسان شیمی، موادی را می‌خواهند که مقاومت به خوردگی بالایی داشته باشد.  در این درس روش‌های گوناگون بررسی عملکرد و ویژگی مواد مختلف با تمرکز بر رفتار آن‌ها متأثر از نیروها و تنش‌های مختلف و کاربردهای آنان مطالعه می‌شود تا صنعتگران و مهندسان بتوانند به‌صورت بهینه و منطبق با نیازهای خود از مواد گوناگون در فعالیت‌های خود بهره ببرند. سرفصل مباحث ارائه شده در این درس عبارت‌اند از: خواص مواد: در این بخش اشاره‌ای به انواع مواد شده سپس مقدمه‌ای در ارتباط با تنش‌ها و نیروهای وارد شده به قطعه و رفتار ماده و قطعه در برابر آن‌ها در چندین حالت بارگذاری نیرو از جمله بارگذاری استاتیکی، دینامیکی و در اثر دما مورد ارزیابی قرار می‌گیرد همچنین در این بخش اشاره‌ای به انواع روش‌های تولید و نحوه انتخاب ماده مطلوب می‌شود. ماهیت فلزات و آلیاژها: در این بخش رابطه خواص ماده و ساختار آن در ابعاد میکروسکوپی و ساختار اتم‌ها، ساختار بلورین فلزات و ساختارهای دانه‌ای مواد مورد ارزیابی قرار گرفته و تأثیر کار سرد و گرم و تبلور مجدد و ... در همین ابعاد مورد بررسی قرار می‌گیرد. نمودارهای تعادل فازی و سیستم آهن-کربن: در این بخش فاز یک ماده و نمودارهای تعادل فازی ماده سپس نمودار تعادل آهن-کربن و تأثیر درصد کربن بر انواع فولاد و دماهای مختلف تحلیل می‌شود. عملیات حرارتی: در این بخش انواع عملیات حرارتی و اهداف مختلف آن تأثیر آن بر روی ماده بررسی می‌شود. فلزات و آلیاژهای آهنی: در این بخش با تمرکز بر آلیاژ آهنی، انواع آن‌ها و ارتباطشان با درصد کربن موجود در ساختار آنان، کوئنچینگ و ... ارزیابی شده و ارتباطشان با استحکام و دیگر خواص مکانیکی مقایسه می‌شود. فلزات و آلیاژهای غیر آهنی: در این فصل برخی از آلیاژهای غیر آهنی از جمله آلیاژهای مس، آلومینیم، منیزیم و ... همچنین برخی از آلیاژها با کاربرد هوافضایی به طور خاص از جمله سوپر آلیاژها، آلیاژهای آلومینیوم با کاربرد هوافضایی بررسی خواهند شد.   از کتب مرجع برای این درس می‌توان به مواد و فرایندهای تولید ای.پال دگارمو و علم مواد اشبی اشاره کرد که این دو کتاب به‌عنوان مرجع در این آموزش نیز استفاده شده است. پیش‌نیاز درس علم مواد درس مقاومت مصالح است. ------------------------------------------- فیلم‌برداری و تدوین: مانی قبولی خوشرو تهیه‌کننده: مانی قبولی خوشرو و کیوان حاجی هاشمی هماهنگی: هادی فتحی‌پور

طراحی را قلب مهندسی می‌نامند. از رویکردهای طراحی، استفاده از مدل‌سازی است. یکی از اهداف آموزش مهندسی، تربیت مهندسانی است که بتوانند در چرخه طراحی مهندسی فعالیت کنند. طراحی مهندسی فرایندی است که در نتیجه آن یک محصول یا یک سیستم به وجود می‌آید. این فرایند از سه جنبه «کاهش هزینه»، «بهبود کیفیت» و «کاهش زمان» حائز اهمیت است. طراحی مهندسی به عنوان یک فرایند از مراحلی تشکیل‌ شده است. در مرحله نخست طراحی، مساله اصلی (Why, What, How) طرح و تعریف می‌شود. در مرحله بعد ایده‌های اولیه برای این مساله تولید شده و پس از طی مراحل اصلاح و تحلیل محصول، طرح کامل‌شده به تولید می‌رسد. در نهایت محصول چرخه عمر خود را طی می‌کند. با گسترش کاربرد رایانه در مهندسی طی سالیان اخیر تغییرات چشمگیری در فرایند طراحی و مدل‌سازی مهندسی به وجود آمده است. فارغ از نوع نگاه به طراحی مهندسی، در فرایند طراحی به ابزارهایی نیاز داریم که مدل‌سازی سه‌بعدی یکی از مهمترین آن‌هاست. با توجه به اهمیت و گستره مدل‌سازی در رشته‌های مختلف مهندسی، بسیاری از مدارس فنی در دنیا اهمیت و ارزش ویژه‌ای برای آموزش اصول، مفاهیم و کاربردهای آن قائلند. به همین دلیل آشنایی دانش‌آموختگان رشته‌های مهندسی با دانش، اصول و کاربردهای مدل‌سازی سه‌بعدی برای موفقیت در حرفه مهندسی ضروری به نظر می‌رسد. از سوی دیگر مطالب درس‌های متعددی در رشته‌های مختلف مهندسی، به نوعی با مدل‌سازی مرتبط هستند. از این رو، آموزش مفاهیم و اصول اولیه مدل‌سازی سه‌بعدی نه تنها در موفقیت شغلی دانش‌آموختگان رشته‌های مهندسی موثر است، بلکه در صورت یادگیری، آن می‌تواند به دانشجویان در فراگیری بهتر بعضی از دروس تخصصی مهندسی هم یاری برساند. از آنجا که رشته‌های مختلف مهندسی تفاوت‌هایی زیادی با یک‌دیگر دارند، میزان نیاز دانشجویان رشته‌های مختلف مهندسی به یادگیری اصول مدل‌سازی به خصوص مدل‌سازی سه‌بعدی رایانه‌ای و کاربردهای آن در طراحی مهندسی هم متفاوت است. دانشجویان رشته‌های مهندسی که در آن‌ها طراحی و تولید مصنوعات فیزیکی (اعم از ماشین، محصول، ساختمان و سایر موارد) پررنگ‌تر است، مانند مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک و مهندسی عمران نیاز بیشتری به یادگیری این مفاهیم دارند. درس آموزش مدل سازی در نیم‌سال دوم 1399-1398 در مقطع کارشناسی توسط دکتر سید محمد باقر ملائک، استاد تمام دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی شریف تدریس شده است. با توجه به شیوع کرونا، برگزاری این کلاس به صورت آنلاین بوده و به علت مشکلات ناشی از قطعی اینترنت، قسمت‌هایی از این درس در تدوین نهایی حذف شده است تا مشاهده آن برای شما کاربران گرامی خوشایند باشد.

امواج آکوستیک امواج مکانیکی هستند که در محیط‌­های گاز، مایع (امواج فشاری) یا جامد (طولی، عرضی، سطحی) منتشر می­‌شوند. با توجه به توانایی تشخیص صدا توسط یک جوان عادی، به اختلالات فشاری ارتعاشی با فرکانس 20 تا 20000 صدا، فرکانس‌­های پایین­‌تر را فروصوتی (Infrasonic) و بالاتر را فراصوتی (Ultrasonic) می‌­گوییم. کاربرد امواج آکوستیک بخش مهمی از زندگی روزمره و صنعتی ما را تشکیل می­‌دهند، از اهمیت مکالمات عادی (Hearing) تا تولید صدا (Speech)، پخش موسیقی (Audio and Musical Sound)، مدیریت صدا در سالن‌ها و جلسات (Architectural Acoustics)، مدیریت اغتشاشات صوتی نویز و صداهای نامطلوب موتورهای ماشین‌­ها و ترافیک، کاهش تولید صدا در ماشین‌آلات، موتورها و توربین­‌ها، انتشار امواج در اتمسفر، کاربرد امواج اولتراساند، سونار و انتشار امواج در آب، سامانه‌­های الکتروآکوستیک و ترموآکوستیک، امواج غیرخطی، انفجار و ده‌ها کاربرد دیگر لزوم شناخت تحلیلی این پدیده را آشکار می‌­کند. در سامانه‌های ترموآکوستیک (ساتا) انرژی مکانیکی آکوستیک به انرژی حرارتی تبدیل می­‌شود. به دلیل ساختار موجی پدیده آکوستیک، در این سامانه‌­ها می‌توان بدون هیچ قطعه‌ی مکانیکی متحرک یک سیکل ترمودینامیکی را پیاده‌سازی کرد. قلب این سامانه یک ریژنراتور است که در کنار آن امواج گاز ضمن تبادل حرارت با دیواره کار روی سیال گاز انجام داده و یک جریان انرژی ایجاد می‌­کنند. کاربردهای ترموآکوستیک در حال گسترش هستند، راندمان، چگالی توان و کارایی سامانه‌­های موتور و یخچال ترموآکوستیک به‌سرعت در حال افزایش است. رشد ابزارهای تحلیلی مختلف در کنار آزمایشگاه‌های متعدد در سراسر جهان امکان تحلیل و شناسایی این سامانه­‌ها را فراهم کرده است. اصولاً این سامانه­‌ها، به دلیل اندرکنش هم‌زمان امواج سیال تراکم پذیر با انتقال حرارت در دیواره‌ها، بسیار پیچیده‌­تر از اکثر سامانه­‌های ترمودینامیکی است. آرزو رسیدن به یک ماشین با راندمان سیکل­‌های استرلینگ، و بدون هیچ قطعه‌ی متحرک، تعداد زیادی از دانشمندان و مخترعین دنیا را درگیر تلاشی شبانه‌روزی برای اختراع دستگاهی انقلابی در تبدیل انرژی کرده‌است. ولی موانع مختلف فناورانه هنوز مانع از کاربرد عمومی این سامانه‌ها در زندگی روزمره شده‌است. هدف از این درس در درجه‌ی اول آشنایی با اصول علم آکوستیک و مبانی تحلیل نظری پدیده‌­ها و سامانه‌های آکوستیکی است. ما به‌طور خاص بیشتر انتقال امواج در محیط‌های گازی را بررسی می‌کنیم هر چند بسیاری از مبانی نظری بین محیط­‌های مختلف مشترک است. در کنار آن، با سامانه­‌های آکوستیکی خصوصاً سامانه‌­های ترموآکوستیکی آشنا می­‌شویم. در این بخش در حد علاقه و فرصت کلاس آشنایی با نمونه‌­های عملی و انواع این سامانه‌­ها، پدیده­‌های فیزیکی حاکم، چگونگی کاربرد قوانین پایه در توسعه معادلات حاکم بر این سامانه­‌ها و معادلات ترموآکوستیک، ارائه‌ مدل­‌های تحلیلی برای شبیه‌­سازی این سامانه­‌ها، مدل‌­های لامپ، تحلیل امواج ایستا و متحرک، تحلیل جریان انرژی و توان، تحلیل آنتروپی، اکسرژی و راندمان و نهایتاً آشنایی با پدیده­‌های غیرخطی، خصوصاً استریمینگ جرم صورت می­‌گیرد. ***کیفیت جلسه 3 پایین است*** ***درس در حال تکمیل است***

درس «انتقال حرارت تشعشع» در نیم‌سال دوم سال تحصیلی 99-98، در دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف ارائه شده‌است. برای اولین بار است که این درس به شکل آنلاین و مجازی ارائه می‌شود.   عبارت انتقال حرارت تشعشعی به علم انتقال حرارت در اثر امواج الکترومغناطیس اشاره می‌کند. مثال‌های روزمره و واضح مرتبط با این علم عبارت‌اند از تابش خورشید در یک روز غیر ابری، حس گرمای بیشتر از سمت روبروی آتش، آبی بودن آسمان، قرمز بودن غروب آفتاب و حس سرمای بیشتر در شب وقتی آسمان صاف و غیر ابری است. تمام مواد به طور پیوسته در حال گسیل انرژی از طریق امواج الکترومغناطیسی و یا فوتون‌ها هستند. قدرت این امواج وابسته به دمای آن‌ها است. همچنین انرژی گسیل شده به طول موج، به جهت انتشار و به خواص سطوح و مواد وابستگی دارد. یک فرق اصلی بین انتقال حرارت تشعشعی و دو حالت دیگر انتقال حرارت یعنی رسانش و جابه‌جایی این است که انتقال حرارت تشعشعی می‌تواند بین دو ماده بافاصله زیاد درحالی‌که بین آن‌ها ماده‌ای وجود ندارد اتفاق بیفتد. به عبارتی امواج گسیل شده از اجسام برای انتشار به ماده نیازی ندارند. حتی هوای اطراف در انتقال حرارت تشعشعی نقش زیادی بازی نمی‌کند. انتقال حرارت تشعشعی در کاربردهایی که دمای بالایی وجود دارد می‌تواند مهم باشد. مثال‌هایی از این موارد شامل آتش، کوره‌ها، نازل راکت‌ها، واکنش‌های هسته‌ای، دمای بالا حین برگشت سفینه به جو زمین و محفظه احتراق انواع موتورها می‌شود. از کاربردهای دیگری که در آن دمای خیلی بالا مطرح نیست مسائل مدیریت حرارتی و انتقال حرارت در ماهواره‌ها است. حضور تشعشع خورشید و عدم حضور آن اختلاف دمای قابل توجهی روی سطوح ماهواره‌ها ایجاد می‌کند که لازم است مدیریت شود. مثال روزمره دیگر استفاده از ماکروویو است که گرمایش در آن از طریق تشعشع صورت می‌گیرد. مسئله مهم دیگری که به تشعشع مربوط می‌شود گرمایش زمین است که در اثر جذب تشعشع خورشیدی توسط دی‌اکسیدکربن ایجاد شده توسط بشر در زمین است. خواص ذکر شده در بالا باعث می‌شود روش تحلیل در انتقال حرارت تشعشع با رسانش یا جابه‌جایی متفاوت باشد. در رسانش یا جابه‌جایی فاصله مورد نظر برای انتقال حرارت بین ذرات یک ماده خیلی کوچک و در حد فواصل بین مولکولی است؛ بنابراین با انتخاب یک حجم دیفرانسیلی کوچک می‌توان به معادلات دیفرانسیل مناسبی برای حل و تحلیل مسئله رسید. این فاصله در تشعشع می‌تواند از فواصل بین مولکولی تا فواصل بسیار طولانی مثل فاصله بین خورشید تا زمین باشد؛ بنابراین نوشتن معادله بقای انرژی برای یک حجم دیفرانسیلی در انتقال حرارت تشعشعی کمکی به حل و تحلیل مسائل نمی‌کند بلکه باید به معادلات انتگرالی برای کل حجم مورد نظر دست یافت که شامل فرکانس یا طول موج، مختصات مکانی، جهات انتقال تشعشعی و زمان می‌شود. خواص در حالت‌های دیگر انتقال حرارت مخصوصاً انتقال حرارت رسانشی خیلی راحت‌تر از انتقال حرارت تشعشعی اندازه‌گیری می‌شوند. این پیچیدگی باعث می‌شود که در این درس وقت بیشتری به معرفی و تحلیل خواص تشعشعی اختصاص یابد. این درس در مقاطع تحصیلی کارشناسی ارشد و دکتری ارائه می‌شود و پیش‌نیازهای این درس عبارت‌اند از: ریاضیات، انتقال حرارت و ترمودینامیک در دوره کارشناسی

جریان‌های آشفته یکی از دروس رشته مهندسی شیمی در دوره دکتری به ارزش 3 واحد است و در دانشگاه شهید باهنر کرمان مطالب جریان‌های آشفته در قالب درس پدیده‌های انتقال پیشرفته ارائه می‌شود. مطالب این دوره برای کلیه رشته‌های مهندسی که جریان‌های آشفته را مطالعه می‌کنند قابل استفاده است. جریان آشفته یکی از مباحث مهم در دینامیک سیالات است، در دینامیک سیالات فهم درست جریان آشفته به مهندس‌ها در طراحی دستگاه‌ها و شناخت پدیده‌های حاکم بر آن‌ها کمک می‌کند، مثلاً فهم آشفتگی کمک می‌کند که چگونه سوخت در موتور خودرو بهتر احتراق پیدا می‌کند که باعث کاهش آلودگی هوا شود یا در پزشکی فهم درست آشفتگی برای درک حرکت خون در عروق و قلب ضروری است. وقتی عدد رینولدز خیلی زیاد باشد، جریان از حالت آرام به حالت ناپایدار می‌رسد و با افزایش عدد رینولدز جریان به آشفته تبدیل می‌شود. رینولدز شخصی بود که یک عدد بی‌بعد (عدد رینولدز) برای تشخیص جریان آرام از آشفته در لوله ارائه داد. او اولین محققی بود که شرایط جریان آرام به جریان آشفته را به طور مفصل ارائه نمود، او همچنین قانون تشابه را کشف کرد که هم‌اکنون به نام وی خوانده می‌شود. به‌موجب این قانون تبدیل جریان آرام به آشفته تقریباً همیشه در عدد رینولدز یکسان اتفاق می‌افتد. اغلب جریان‌ها در طبیعت و صنعت مانند حرکت باد در طبیعت یا جریان گاز طبیعی در خط لوله آشفته هستند، همچنین جریان آشفته یک جریان تصادفی، سه‌بعدی، چرخشی و اتلافی است که یک نوسان نامنظم (اختلاط یا حرکت گردابی) به جریان اصلی اضافه می‌کند، نوسان اضافه شده به جریان اصلی به‌قدری پیچیده است که تجزیه‌وتحلیل آن از نظر ریاضی مشکل است. آثار ناشی از حرکت گردابی مانند آن است که ویسکوزیته سیال صد، ده‌هزار یا حتی بیشتر افزایش یابد. مقاومت زیادی که به‌وسیله جریان آشفته در لوله‌ها به وجود می‌آید، نیروی کششی که کشتی‌ها و هواپیماها با آن مواجه می‌شوند، افت‌های حاصله در پمپ‌ها، کمپرسورها و غیره همه ناشی از حرکت گردابی است. معادلات رینولدز برای تعیین میدان سرعت متوسط حل می‌شوند، مدل‌های جریان آشفته شامل مدل‌های جبری ویسکوزیته آشفته، مدل‌های دیفرانسیلی آشفته (تک معادله‌ای و دو معادله‌ای) و مدل‌های دیفرانسیلی برای تنش‌های رینولدز هستند که مدل‌های دسته اول و دوم از فرضیه‌ی بوزینسک استفاده می‌کنند، در‌حالی‌که در مدل‌های دسته سوم از این فرضیه استفاده نمی‌شود بلکه برای تعیین هریک از تنش‌های رینولدز مستقیماً یک معادله دفرانسیل انتقال در نظر گرفت می‌شود. سرفصل‌های دوره جریان‌های آشفته چیست؟ درس جریان‌های آشفته از چهار فصل تشکیل شده‌است، در فصل اول مفاهیم اولیه جریان آشفته مورد بررسی قرار می‌گیرد، فصل دوم در خصوص معادلات حاکم و خواص انتقالی معادلات ناویه استوکس است، فصل سوم شرح آماری جریان آشفته است که جنبه تصادفی بودن این جریان را مورد بررسی قرار می‌دهد و در فصل چهار چگونگی پیداکردن معادلات متوسط زمانی مورد بررسی قرار می‌گیرند و همچنین مدل سازی جریان آشفته مطالعه می شود. در انتها نیز توابع دیوار معرفی می‌شوند.