פתרונות מדויקים ללווחים עם טלאים פייזואלקטריים

סטאס גלייזר

עבודת גמר לקראת תואר מגיסטר למדעים
בהנחיית פרופסור חיים אברמוביץ

קבלת פתרון מתמטי מדויק של לוח על סמכים כלשהם ייתכן רק למקרים של שני סמכים פשוטים על שתי פאות מקבילות של הלוח. במקרה של למינט אנאיזוטרופי בתוספת שכבות פייזואלקטריות הבעייתיות של הפתרון עולה. המידול של הלמינט והמפעילים הפייזואלקטריים נעשה בדרך כלל בעזרת שימוש באלמנטים סופיים. על מנת להיות מסוגלים להעריך את דיוק הפתרון באלמנטים סופיים, או בשיטות מקורבות אחרות, יש צורך בקבלת פתרון אנליטי מדויק שיכול להוות benchmark להשוואה.

מטרת המחקר היא מציאת פתרון אנליטי לבעיית שקיעה של למינט מלבני אורטוטרופי בעל ליווח סימטרי עם תנאי שפה שונים שמופעל עליו עומס רוחבי קבוע או מומנט מושרה עקב שכבות פייזואלקטריות. בוצעה אנליזה עבור למינט דק בעל טלאים פייזואלקטריים רציפים בהתבסס על תורת הליווח הקלאסית (CLPT). עבור למינט בעל עובי בינוני הנתון תחת העמסה רוחבית פותחו משוואות שיווי המשקל בהתבסס על תורת הגזירה מסדר ראשון (FSDT).

פתרון המשוואות מתבצע בצורה איטרטיבית בעזרת שיטת Kantorovich בצורתה המורחבת. שיטת Kantorovich הינה שיטה מתמטית חצי-אנליטית לטיפול במשוואות דיפרנציאליות חלקיות ע"י ביצוע הפרדת משתנים לפונקציה הנעלמת, הצעת פתרון ביחס לכיוון מסוים ופתרון המשוואה בכיוון השני. בסופו של תהליך איטרטיבי מתקבל פתרון אנליטי סגור. השיטה הוכחה כיעילה מאד בהיבטי ההתכנסות ובחירה שרירותית של פונקציות הניחוש.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי (2.06.10)
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

TENSOR-VALUED FUNCTIONS IN ATTITUDE KINEMATICS AND ORBITAL DYNAMICS

Vladimir Martinusi

Post-Doctoral Fellow
Faculty of Aerospace Engineering and Asher Space Research Institute

This presentation deals with some fundamental problems in rigid body dynamics as well as in astrodynamics and celestial mechanics, with the help of a very useful tool: the tensor algebra. Attitude kinematics and the relative orbital motion problem are two important situations where the use of the tensor instrument simplifies the underlying dynamics while offering new perspectives. A general solution to the attitude-kinematics equation is determined and is expressed as a product of a maximum of three explicitly computable tensor exponentials. An application is presented for the situation wherein the angular velocity has variable magnitude along a uniformly precessing direction, with explicit matrix equations for the rotational state.
Another tensor instrument is presented in order to transform the relative orbital motion problem into the classical Kepler problem. Remarkably, a tensorial regularization of the relative orbital motion problem transforms it into the equation of a harmonic oscillator. In the end, a parallelism among the tensor/quaternion/spinor approaches of dynamics is pointed out.

Monday 31^st May, 2010 at 13:30
Seminar Room, Asher Space Research Institute
Light refreshments will be served before the seminar.

המשך...

השפעת מנת התמירות על נגזרת הריסון בעלרוד

אלון מעין

הפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל, הטכניון
עבודת מחקר לקראת תואר מגיסטר למדעים
בהנחיית פרופסור רימון אריאלי ובהנחיית פרופסור גיל יוסילבסקי

מטרת המחקר היא בחינה ניסויית של השפעת מנת התמירות (fineness ratio) על נגזרת הריסון בעלרוד, לתצורות גוף-כנף. על סמך התוצאות מנותחים גבולות הישימות של תורת הגופים התמירים בחישוב נגזרת הריסון בעלרוד. הניסויים בוצעו בתנאים של זרימה תת קולית, במנות תמירות 2, 3, 4 ו-6. לצורך המחקר הוקמה מערכת לניסויים דינמיים המאפשרת תנודה בלתי מאולצת במישור העלרוד. נעשה שימוש ברכיב המשלב מסב וקפיץ פיתול, כדי לאפשר תנודה גם בזווית התקפה שונה מאפס. בוצעו שתי סדרות של ניסויי מנהרה, האחת של ניסויים דינמיים והשנייה של ניסויים סטטיים. מתוצאות הניסויים הדינמיים שוערכו נגזרת הריסון בעלרוד וכן נגזרת מקדם מומנט העלרוד. מתוצאות הניסויים הסטטיים חושבו נגזרות מקדמי הכוח הניצב ומומנט העלרוד.

בניסויים סביב זווית התקפה אפס לתצורה במנת תמירות 2, לא דעכה משרעת התנודה, בעוד שבשאר מנות התמירות המשרעת דעכה לאפס. נשקלו מספר הסברים ועולה כי מקור התופעה בהיפוך סימן נגזרת הריסון בעלרוד, בסמוך לזווית התקפה אפס. הוצע מודל ריבועי של נגזרת הריסון בעלרוד, כתלות בזווית ההתקפה. על סמך המודל שהוצע שוחזרו תוצאות הניסוי וחושב ערכה של נגזרת הריסון בעלרוד. הוצע הסבר כי מקור התופעה במרכיב לא ליניארי של מומנט העלרוד הסטטי, הנגרם עקב ניתוק זרימה. מהשוואה של התוצאות שהופקו מהניסויים, לחיזוי של נוסחאות תורת הגוף התמיר, נמצא כי עם הירידה במנת התמירות, פוחתת ההתאמה. במנת תמירות נמוכה ייתכן אף היפוך סימן של נגזרת הריסון בעלרוד, תופעה שאינה נחזית כלל על ידי נוסחאות הקירוב הפשוטות.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי כ"ח אייר תש"ע (12.5.10)
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

שיפור התנעה של מנועי סילון קטנים בתנאים קשים

סבלי חוסיד

מחלקת הנעה סילונית, מנור, רפאל.

התנעה של מנוע סילון קטן בתנאים של לחץ וטמפרטורה נמוכים מהווה בעיה שמגבילה את מעטפת הפעולה של הפלטפורמה שמשתמשת במנוע זה. בתנאים אלו ללא אמצעים נוספים הלהבה בתא השריפה של המנוע אינה מתפשטת. תוספת חמצן לאזור ההצתה משפרת משמעותית את המצב ומאפשרת להצית את תא השריפה בתנאים קשים במיוחד. הפעילות שתוצג בהרצאה כוללת מאמצים לפתרון בעיית ההצתה של מנועי סילון קטנים במספר הבטים. ההבט הפרקטי קשור לשיפור מערכת אספקת החמצן המוסף לאזור ההצתה. בנושא זה יוצגו רעיונות לטכנולוגיה חדשה של אספקת החמצן באמצעות חומרים מוצקים שמשחררים חמצן תוך כדי התפרקותם ו/או בעירתם. הפרק התיאורטי יכלול דיון במנגנון של השפעת החמצן על אזור ההצתה והתפשטות הלהבה. תוצג גישה שמקשרת בין ריכוז החמצן לבין פרמטרים אינטגראליים של תא השריפה, שתאפשר את הערכת כמות החמצן הנדרשת להצתה של תא השריפה בתנאי לחץ חיצוני נמוך. בפרק האנליטי יוצגו תוצאות מידול להבה דיפוסיבית, עם פרופיל מהירות אמיתי. בפרק האחרון יוצגו היבטים נוספות של שימוש בדלקים אלטרנטיביים במנועי סילון.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי 21.4.10
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

אי יציבות מרנגוני של שכבת נוזל בשדה טמפרטורה בלתי תמידי (מתפתח)

מיקי וידנפלד

הפקולטה להנדסת אוירונוטיקה וחלל, הטכניון
עבודת מחקר לקראת תואר מגיסטר
בהנחיית פרופ"ח יצחק פרנקל

שכבות דקות של נוזל, מופיעות במגוון רחב של תהליכים הנדסיים (למשל תהליכי ציפוי). אי יציבות הידרודינמית יכולה לפגוע באיכות התהליך (אחידות וטיב פני הציפוי). אחד המנגנונים של אי יציבות כזו הוא מנגנון Marangoni הקשור באי אחידות מתח הפנים עקב אי אחידות בטמפרטורה על פני הנוזל.

הבעיה נחקרה בספרות בהנחה שלרוחב שכבת הנוזל קיים גרדיאנט טמפרטורה אחיד שאינו משתנה בזמן מה שהוביל לפתרון בעיית ערכים עצמיים. עבודות אחרות שהביאו בחשבון גרדיאנט שאינו אחיד, פעלו תחת הנחת קוואזי-תמידיות, כלומר הניחו כי זמני הרלקסציה גדולים מאוד בהשוואה לזמני התפתחות ההפרות ולמעשה ניתן "להקפיא" את מצב הייחוס ולפתור בעיית ע"ע עבור פרופילי טמפרטורה שונים. בתהליכים רבים, גרדיאנט טמפרטורה אחיד אינו קיים מייד מרגע יצירת השכבה ולמעשה קיימת סקאלת זמן של רלקסציית השדה שיכולה להיות מסדר גודל דומה לזו שמאפיינת את גידול ההפרות ולכן לא יהיה עקבי לטפל בבעיה בהנחת קוואזי-תמידיות.

בעבודה הנוכחית, ביצעתי חקירת יציבות ליניארית, לא תמידית, של שכבת נוזל מקוררת מלמעלה בהנחת הפרות קטנות. בניגוד לגישה הסטנדרטית שמובילה לבעיית ע"ע נדרש טיפול בבעיית תנאי התחלה עבור התפתחות ההפרות.

התוצאות מלמדות כי במהלך תהליך הרלקסציה ההפרות שנוצרות הינן בעלות אורכי גל קצרים ומוגבלות לשכבת גבול תרמית הסמוכה לפני הנוזל וזאת בניגוד למקרים הקלאסיים בספרות בהם ההפרות בעלות אורכי גל מסדר גודל של רוחב שכבת הנוזל כולה. כמו כן, התקבל, בניגוד למקרים אחרים שנחקרו בספרות כי הגדלת מספר Prandtl תורמת לאי היציבות.

ההרצאה תתקיים ביום רביעי י"ד באייר ה'תש"ע 28/04/10
שעה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

Icy Worlds as Astrobiology Laboratories

Ronen Jacovi

NASA Postdoctoral Program (BPP) Fellow

It is for some years now that it is widely accepted that the search for the origin of life is better to concentrate in the icy satellites of the solar system, especially Jupiter's and Saturn's. Triton, the well known and still mysterious satellite of Neptune may also be a good candidate as also be the KBO's themselves. Many observations both ground based and in-situ measurements had proved the ice surfaces of many of those solar-system bodies to have organic molecules implemented in this ice. Those organic molecules, exposed to solar radiation, energetic particles and cosmic rays are under extensive chemistry processes to build the "building blocks" of life and may give us some clues to what had been the origin of life as we
know it.

At the Ice Spectroscopy Laboratory at JPL, there are some on-going studies of organic ices and water ice doped with organics.

I will overview the possible sites for those processes to take place in the solar system and describe briefly the research at JPL.

Seminar Room, Asher Space Research Institute Building, Technion
Sunday April 11, 13:30

המשך...

High Contrast Imaging for the Terrestrial Planet Finder - Wavefront Estimation and Correction

Amir Giveon

Jet Propulsion Laboratory - California Institute of Technology
Pasadena, CA
USA

The extremely high contrast needed for detection of Earth-like planets in visible light, 10¹⁰, puts severe requirements on optical stability and control. The greatest obstacle for the different imaging systems to achieve this contrast is wavefront estimation and correction. In this talk I will present several of these optical instruments, explain the difficulty in the estimation and correction and will show some of the solution we developed for this, along with results from our lab at JPL.

Seminar Room,
Asher Space Research Institute Building, Technion
Wednesday, April 7, 13:30

המשך...

מחקרי הנעה: הנעה כימית מתקדמת

אבישג פלוסי

המינהל למחקר פיתוח אמל"ח ותשתית טכנולוגית (מפא"ת),
מחלקת תשתית טכנולוגית (מת"ט)

הצורך המסתמן של מערכות הנעה קומפקטיות, אנרגטיות, לטווחים ארוכים במהירויות גבוהות גורם להשקעת מאמצים רבים הן בתחום ההודפים הכימיים ושיפורם, והן באמצעי הנעה מתקדמים כגון מנועי מגח ועל-מגח. ההרצאה תתמקד במאמצים אלה ע"י בחינה של שני רעיונות חדשניים לשיפור הביצועים של הודפים מוצקים ומנועי מגח בעלי דלק מוצק. שתי העבודות כוללות היבטים תיאורטיים וניסויים.

בעשרים השנים האחרונות מתבצע מחקר מסיבי בניסיון לשפר את הביצועים האנרגטיים של הודפים מוצקים. על רקע הצורך במערכת פשוטה אך אנרגטית, עבודה זו מציעה וחוקרת משפחה חדשה של הודפים מוצקים, המכילים מחמצן נוזלי. חישובים תרמוכימיים מראים כי צירוף אופטימאלי של דלק פולימרי (לדוגמה HTPB), אלומיניום ומחמצן נוזלי יכול תיאורטית להגדיל את חום השריפה ב- 10% עד 20% , דבר הגורם לעליית התקיפה הסגולית ב- 6% עד 12% ביחס למנועי הודף מוצק קונבנציונאליים. המחקר מציע מספר תצורות המשלבות דלק מוצק ומחמצן נוזלי, ומתמקד בקונפיגורציה בה טיפה בודדת של מחמצן נוזלי נמצאת בסביבת דלק מוצק.

על מנת להגדיל את הטווח והמהירות של טילי שיוט, טילי קרקע-אוויר, טילי אויר-אויר, טילי אויר-קרקע ואחרים, המעבר להנעה על ושגא קולית באמצעות מנועי מגח נראה בלתי נמנע, וכל העולם כיום שותף למאמץ זה. בין מנועי המגח השונים, מנוע המגח עם דלק מוצק הוא הפשוט ביותר מבחינה מבנית, אך חוסר השליטה בו בזמן הפעולה במעטפת תנאיי טיסה רחבה מפחית משמעותית את יעילותו. מוצע רעיון לשיטת ויסות מנוע המגח המוצק, המבוססת על השימוש בשסתום חלוקה לאוויר שמידת הפתיחה שלו מבוקרת: חלק מהאוויר הבא מהכונס נכנס אל תוך חלל הדלק בתא השריפה ומשפיע באופן ישיר על קצב הבעירה של הדלק, ואילו שאר האוויר מועבר דרך מעקף אל תא הערבוב האחורי להשלמת השריפה עם אדי הדלק הבאים מהתא הראשי, ובכך קובע ושומר על יחס דלק/אוויר רצוי.


ההרצאה תתקיים ביום רביעי ל בניסן תש"ע 14.04.10
ש ע ה 16:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

Experimental Techniques for Gas Turbine Hot Section Cooling Studies

Boris Glezer

Optimized Turbine Solutions, San Diego, USA

Presented seminar addresses one of the most critical areas for successful design of advanced gas turbine engines - development and experimental validation of modern cooling techniques for the engine hot section.
Presentation describes the world class experimental heat transfer facility designed by the author and built under his leadership at Solar Turbines, USA. Unique experimental techniques are described and their application is demonstrated on specific test rigs for simulation of realistic conditions for the engine hot section cooled components: combustor liners, turbine nozzles, blades and discs. For the industry leaders such facility usually carries thee important functions: validation of particular cooling design, calibration of available numerical methods and generation of improved cooling techniques. In the university environment this facility often assists in development of improved cooling techniques and producing a valuable generic data for the industry.

ההרצאה תתקיים ביום שני 03.05.10
ש ע ה 13:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...

קונסטלציית לווינים ליירוט טילים בליסטיים בחלל

אנסטסיה בירגר

עבודת מחקר לקראת תואר מגיסטר למדעים
בהנחיית פרופסור משה גלמן

המחקר עוסק בבדיקת האפשרות לבניית מערך לווינים אשר יירט טילים בליסטיים מחוץ לאטמוספירה. היירוט יתבצע ע"י פגיעה פיזית של לווין בטיל הבליסטי. על מנת לבנות מערך ההגנה נבחנה מעטפת ההגעה של לווין בודד. בעזרת אופטימיזציה נמצא תחום הגעה מרבי של לווין וכמות הלוויינים המינימאלית הדרושה לקונסטלציה המבטיחה כיסוי רציף.

המחקר עוסק גם בהנחיה של לווין בדרכו למטרה באמצעות מנוע פולסי. שלב ראשון הינו הנחיית ביניים, כאשר הלווין מבצע מסלול מעבר לנקודת היעד שלו. בחלק זה יש השפעה רבה של מגבלת הדחף במנועי הלווין. בעקבות זאת נבנה תהליך איטרטיבי שנותן פקודות דחף בהתחשב במגבלות ובמיקום הנוכחי של הלווין. שלב שני בהנחיית לווין הינו שלב הביות. בשלב זה נעשה תיקון שגיאות והתכנסות למרחק ההחטאה הרצוי.

עבודה נוספת שנעשתה במחקר היא בדיקת גיאומטריית יירוט אופטימאלית מבחינת סגירת השגיאות הנובעות מאי-ודאות במנוע של טיל הבליסטי. אי-ודאות זו משפיעה על מסלולו וגורמת להפסדים אנרגטיים ביירוט. תוצאות שהתקבלו מהבדיקה מראות שישנה זווית פגיעה אופטימאלית למזעור שגיאות אלו. בסמינר יוצגו כל שלבי המחקר, ותוצאות נומריות עבור מקרה מייצג.

ההרצאה תתקיים ביום שני ז' בניסן תש"ע 22.03.10
ש ע ה 13:30
בנין אוירונוטיקה חדר 241
כבוד קל יוגש לפני ההרצאה

המשך...