مجموعه انتهای چشم کوچک شاتون، بوش برنزی، باس پیستون و گژن پین از جمله قطعات حساس درون موتور هستند که در شرایط کاری سخت و دمای بالا قرار دارد. در تحقیق حاضر به مطالعه جامع تحلیل تنش، خستگی و هیدرودینامیک روغن کاری و سطوح تماسی در مجموعه انتهای کوچک شاتون، باس پیستون، گژن پین و بوش برنزی موتور ملی ef7 پرداخته شد. برای هر تحلیل بیش از سه روش ارائه شد، آزمون تجربی کرنش سنجی و آزمون دوام جهت صحه گذاری نتایج تحلیل تنش و تحلیل خستگی انجام شد، از شبکه های عصبی برای پیش بینی پارامترهای روغن کاری حالات مختلف موتور استفاده شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد بیشترین نیروی عمودی (f_y) وارده به گژن پین در دور rpm 4000 به میزان n 42373 در لحظه احتراق می باشد، که نرم افزار avl excite آن را نیز تایید و صحه گذاری می کند. بیشترین تنش و تغییر شکل بیضوی شدن به روش تحلیلی به ترتیب mpa 412 و mm 00147/0 دور rpm 4000 موتور ملی پرخوران در لحظه احتراق رخ می دهد. بیشترین فشار سطوح تماسی به مقدار mpa 42/45 است، که این مقدار دقیقاً به روش اجزای محدود نیز بدست آمد. بیشترین تنش فون میسز به روش اجزای محدود به میزان 418 در مرکز گژن پین بعد از احتراق در گره 453 از المان 1444 در دور rpm 4000 رخ می دهد. اندازه گیری تجربی تنش تبعیت خوبی با نتایج مدل اجزای محدود را نشان داد. آن چنان که حداکثر اختلاف بین نتایج تحلیل اجزای محدود تنش، به روش cae و روش تجربی کرنش سنجی در دو المان شماره 2522 و 212 بیش از 5/3% مشاهده نشد. گره 1110 بحرانی ترین وضعیت به لحاظ تحلیل خستگی دارد. بیشترین آسیب خستگی به روش شمارش جریان باران و کمترین ضریب اطمینان خستگی در این گره به ترتیب به میزان 10-10×76/1 و 84/2 در دور rpm 4000 به روش فون میسز استفاده شده در نرم افزار femfat می باشد، که با نتایج کد نویسی در نرم افزار matlab نیز تطابق دارد. نتایج آزمون دوام 800 ساعته گژن پین، نحوه سایش واقعی آن را نشان داد، گژن پین آسیب قابل ملاحظه ای نمی بیند و رتبه آن شماره 1 معادل عالی می باشد. این امر نیز توسط تحلیل خستگی در نرم ارفزار femfat و کدهای نوشته شده در matlab نیز تائید گردید. بیشرین فشار هیدرودینامیک لایه روغن در دور rpm 3500 در °372 زاویه لنگ (لحظه احتراق) در موتور ef7 پرخوران با سوخت cng به میزان mpa 446 در دمای کاری °c140 رخ می دهد. در شرایط کمترین فشار هیدرودینامیک لایه روغن به میزان ?m 83/1 می باشد، که احتمال سایش یاتاقان وجود دارد. نتایج حل عددی به روش fdm نیز نتایج مدل سازی یه کمک نرم افزار avl را با تفاوت بسیار کمی صحه می گذارد. بهترین توپولوژی شبکه عصبی ffbp برای پیش بینی پارامترهای روغن کاری (بیشینه فشار و کمینه ضخامت) توسط شبکه عصبی ساختار 2-30-24-6 با الگوریتم آموزش trainlm و توابع آستانه logsig، tansig و pureline می باشد. این شبکه در 120تکرار در مدت 6/85 ثانیه با خطای یادگیری 00229/0 همگرا می شود. خطای شبکه(mse) برای این توپولوژی برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست به ترتیب 0013/0، 0027/0 و 0018/0 می باشد. ضریب همبستگی(r2) نیز برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست به ترتیب 9952/0، 9988/0 و 9965/0 می باشد.

آنالیز اجزاء محدود، در مقیاس وسیعی از مسایل پیچیده با دقت بالا بکار گرفته می شود. این پروژه انجام آنالیز ترمومکانیکی یک سرسیلندر را به صورت مشروح مورد بررسی قرار می دهد. همخوانی و همپوشانی مدل سرسیلندر المان بندی شده با هندسه آن و تعداد المانهای ایجاد شده بر روی آن، بر جوابهای حاصل از حل اجزاء محدود یک مسیله تاثیر جدی می گذارد. روش مقایسه مودال، برای اطمینان از همپوشانی کافی همراه با تعداد المانهای بهینه روش کاملی می باشد. مدل کامل سه بعدی بصورت کاملا دقیق ساخته شده و شامل 401236 المان و 480220 گره می باشد. نتایج حل ترمومکانیکی این مسیله نشان می دهد که تنش بالایی در اطراف سوپاپ دود و پل بین سوپاپها وجود دارد. این تنش، نتیجه فشار ناشی از احتراق و مقید کردن انبساط حرارتی در محفظه احتراق می باشد. در این تحلیل فرض بر این شده است که تغییرات دما بر منحنی تنش، کرنش اثری ندارد. به منظور تحلیل حرارتی مدل، فرض می شود که تغییرات دمایی در حال کارکرد موتور وجود ندارد و این تغییرات بر روی بدنه سرسیلندر به مقداری کم است که می توان از آن صرف نظر کرد.

موتورهای برونسوز وابسته به سوخت خاصی نیستند و با هر منبع حرارتی که بتواند حرارت مورد نیاز آن ها را فراهم کند، کار می کنند. در میان موتورهای برونسوز موتور استرلینگ به علت داشتن مزایای فراوان از جمله کم سرو صدا بودن، ارتعاشات کم و... بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. هدف اصلی از تحقیق حاضر طراحی، ساخت و ارائه یک مدل(مفهومی، فرآیندی) از موتور استرلینگ به منظور تولید جریان الکتریسیته از اشتعال منابع زیست توده بود. به منظور نیل به این هدف ابتدا مبانی نظری چرخه ی استرلینگ مورد بررسی قرارگرفت و سپس با استفاده از روابط ترمودینامیکی و انتقال حرارت سطح مورد نیاز برای انتقال حرارت محاسبه شد(مساحت قسمت گرم 307 و قسمت سرد 243 سانتی متر مربع). برای بررسی جریان در مدل اولیه موتور، از تحلیل دو بعدی استفاده شد. در مرحله ی بعد، شرایط مرزی و حرکت پیستون کار و جابجاکننده بر حسب درجه ی چرخش میل لنگ، به نرم افزار fluent 13.0 ansys داده شد. نتایج تحلیل دوبعدی نشان داد که سطح تخمین زده شده برای انتقال حرارت کافی نیست. به همین دلیل لوله هایی(10 عدد) برای قسمت گرم کن و خنک کننده به منظور افزایش انتقال حرارت در نظر گفته شد. پس از آن با توجه به مکانیزم عملکرد موتور و در نظر گرفتن نحوه ی اتصال قطعات به یکدیگر و آب بندی آن ها، یک مدل سه بعدی ارائه شد. پس از بررسی و اصلاح نقشه های قطعات، موتور استرلینگ ساخته شد. در قدم بعدی متغیرهای موتور اندازه گیری گردید. ابتدا نمودارهای تحلیل ترمودینامیکی و تحلیل اشمیت، و سپس نمودارهای مربوط به توان اصطکاکی موتور مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد میزان مساحت نمودار فشار- حجم در حالت ایده آل 5 برابر مساحت نمودار فشار- حجم برای تحلیل اشمیت است. کمینه ی توان اصطکاکی در دور 300 دور بر دقیقه، 2/116 وات بدست آمد. کمینه ی توان ترمزی موتور 8/16 وات در فشار 3 بار و دور 400 دور بر دقیقه و بیشترین توان ترمزی موتور 7/96 وات در فشار 10بار و دور 700 دور بر دقیقه اندازه‎گیری شد. در ادامه نتایج مربوط به اندازه گیری فشار داخل سیلندر و عملکرد موتور در حالت های مختلف بررسی شد. فشار بیشینه بطور میانگین در 15 درجه بعد از نقطه‎ی مرگ بالای پیستون کار رخ داد. توان اندیکاتوری بدست آمده از تحلیل اشمیت و توان بدست آمده از روش آزمایشگاهی هر دو با افزایش فشار کاری موتور، روندی افزایشی داشتند. نحوه تغییرات فشار داخل سیلندر(حاصل از اندازه‎گیری) در حالت‎های مختلف مشابه بود. با افزایش فشار کاری موتور اختلاف فشار بیشینه و کمینه(برای هر چرخه) نیز، بیشتر شد. در انتها از ضایعات کشاورزی قابل اشتعال(منابع زیست توده) به عنوان سوخت برای موتور استفاده شد. باگاس نیشکر، چوب حاصل از هرس باغات، کاه گندم، چوب درخت تبریزی و خاک اره به دلیل فراوانی در کشور ایران به عنوان سوخت سامانه انتخاب شدند. بیشترین توان الکتریکی بدست آمده مربوط به خاک اره(46 وات) و کمینه ی آن برای چوب حاصل از هرس درختان(21 وات) بود. کم‎ترین زمان اشتعال مربوط به خاک اره(4 دقیقه) و بیشترین زمان اشتعال مربوط به چوب حاصل از هرس درختان(10 دقیقه) اندازه گیری شد.