دانلود پایان نامه ارشد : طراحی بهینه مقاوم مشارکتی با رویکرد چندهدفی برای حامل فضایی با احتساب عدم قطعیت

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی هوافضا

گرایش : مهندسی فضایی

عنوان : طراحی بهینه مقاوم مشارکتی با رویکرد چندهدفی برای حامل فضایی با احتساب عدم قطعیت

دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

دانشکده مهندسی هوافضا

 

طراحی بهینه مقاوم مشارکتی با رویکرد چندهدفی برای حامل فضایی با احتساب عدم قطعیت

پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی هوافضا گرایش مهندسی فضایی

استاد راهنما:

 دکتر مهران میرشمس

استاد مشاور:

دکتر جعفر روشنی­یان

 

زمستان 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده:حامل‌های فضایی بازوهای بشر برای دست‌یابی به فضا هستند. طراحی این حامل­ها پیچیده است و طراحان باید با روش‌های متنوع طراحی آشنا بوده و متناسب با نوع مأموریت، بهترین روش طراحی را انتخاب کنند. در این پایان‌نامه سعی شده ضمن انتخاب روش طراحی بهینه چند موضوعی و به‌طور خاص استفاده از ساختار مشارکتی به‌عنوان ساختار اصلی، طراحی مقاوم نیز در نظر گرفته شود و با ترکیب این دو روش و دخالت دادن تأثیر عدم قطعیت‌ها حاملی باکیفیت و مقاوم طراحی گردد. به این منظور ابتدا پس از تشکیل ساختار مشارکتی، یک مثال ریاضی در این ساختار حل‌شده و پس از اطمینان از عملکرد ساختار، حاملی با پیشران مایع و با محوریت دو موضوع طراحی ‌شده است. موضوع اول شامل سه زیرسیستم طراحی موتور، طراحی هندسه و تخمین جرم بوده و موضوع دوم مجموع سه زیرسیستم طراحی زاویه فراز، محاسبات آیرودینامیکی و شبیه‌سازی مسیر می‌باشد. برای اطمینان از صحت جواب‌ها، به کمک روش امکان‌پذیری چند موضوعی برای مأموریت مشابه و پارامترهای طراحی یکسان، حامل دیگری طراحی ‌شده و نتایج با یکدیگر مقایسه شده‌اند. سپس در ادامه تأثیر عدم قطعیت‌ها روی حامل طراحی شده بررسی شده است. درنهایت با ترکیب دو روش طراحی بهینه مشارکتی و طراحی مقاوم و اتخاذ رویکرد چند هدفی، از ابتدا عدم قطعیت‌ها در طراحی در نظر گرفته شده تا خروجی طرح یک حامل بهینه به لحاظ جرم اولیه و درعین‌حال مقاوم نسبت به حضور عدم قطعیت‌ها باشد.کلمات کلیدی: حامل فضایی- ماهواره­بر- طراحی مفهومی- طراحی بهینه چند موضوعی- طراحی مقاوم-طراحی چند هدفی- عدم قطعیت- طراحی بهینه مشارکتیفهرست مطالبهدف............................................................................................................................................................................................................1مقدمه..........................................................................................................................................................................................................2فصل اول) حامل های فضایی.. 51-1- مقدمه. 61-2- مروری بر فعالیت‌های انجام‌گرفته. 61-3- تعریف موشک حامل.. 91-4- تقسیم‌بندی موشک‌های حامل.. 101-4-1- کلاس وزنی موشک‌های حامل.. 101-4-2- محدوده کاربردی موشک‌های حامل.. 111-4-3- بار محموله موشک‌های حامل.. 111-4-4 تعداد دفعات مصرف.. 111-4-5- نحوه ترکیب ساختاری موشک‌های حامل.. 111-4-5-1- تعداد مراحل.. 111-4-5-2- نوع ترکیب موشک‌های حامل.. 131-5- صنایع تولید بخش‌های مختلف حامل فضایی.. 131-5-1- بخش طراحی و تحقیقات.. 141-5-2- صنایع موتور 141-5-3- صنایع سازه 141-5-4 صنایع پیشران.. 151-5-5- صنایع هدایت و کنترل.. 151-5-6- صنایع تجهیزات پرتاب.. 151-6- طراحی حامل‌های فضایی.. 151-7- جمع بندی.. 16 فصل دوم) مبانی و مفاهیم.. 172-1- طراحی بهینه چند موضوعی.. 182-1-1- مقدمه. 182-1-2- لزوم استفاده از طراحی بهینه چند موضوعی.. 192-1-3- انواع روش های طراحی بهینه چند موضوعی.. 222-1-3-1- روش امکان پذیری چند موضوعی.. 232-1-3-2- روش امکانپذیری تک موضوعی.. 242-1-3-3- روش همه در یک مرتبه. 252-1-3-4- روش مشارکتی.. 262-1-3-5- روش بهینه‌سازی همزمان در زیرفضا 282-1-3-6- روش ترکیب سیستم جامع دو مرحله‌ای.. 302-2- روش‌های بهینه‌سازی.. 312-3- عدم قطعیت در طراحی.. 332-3-1- تعریف عدم قطعیت... 332-3-2- منابع و دسته بندی عدم قطعیت ها 362-3-3- تحلیل عدم قطعیت... 382-3-4- بررسی کلی روش‏های طراحی بر مبنای عدم قطعیت در دسترس... 382-3-4-2- طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان.. 402-3-4-3- طراحی مقاوم. 402-3-4-3-2- مقاومت هدف.. 432-3-4-3-3- مقاومت امکان‌پذیری.. 432-3-4-3-4- تخمین میانگین و واریانس تابع عملکرد. 442-3-4-3-5- بهینه سازی چند هدفی.. 442-4- جمع‌بندی.. 45فصل سوم) مدل سازی زیرسیستم ها و شبیه سازی پرواز حامل فضایی.. 463-1- مقدمه. 473-2- زیرسیستم‌های طراحی.. 473-2-1- مأموریت... 473-2-1-1- نوع مدار 483-2-1-2- پایگاه پرتاب.. 493-2-2- احتراق.. 503-2-3- طراحی موتور 553-2-3-1- طراحی محفظه احتراق.. 563-2-3-2- طراحی نازل.. 583-2-4- طراحی هندسه. 593-2-5- تخمین جرم. 603-2-6- شبیه‌سازی پرواز حامل‌ها 623-2-6-1- شبیه‌سازی جاذبه. 673-2-6-2- شبیه‌سازی اتمسفر. 683-2-6-3- برنامه زاویه فراز[36] 703-2-6-3-1- پرواز عمودی.. 713-2-6-3-2- پرواز مرحله اول.. 713-2-6-3-3- جدایش مرحله اول.. 713-2-6-3-4- پرواز مراحل بعد. 723-2-6-3-5- جدایش مراحل بعد. 723-2-6-3-6- جمع بندی محدودیت‌ها و قیود برنامه فراز 723-3- جمع بندی.. 72فصل چهارم) طراحی حامل و بررسی نتایج.. 744-1- مقدمه. 754-2- مثال ریاضی.. 764-3- طراحی حامل به روش مشارکتی.. 794-4- طراحی حامل به روش امکان‌پذیری چند موضوعی.. 884-5- بررسی اثر عدم قطعیت‌ها روی حامل طراحی‌شده 904-6- طراحی بهینه مقاوم مشارکتی یک حامل فضایی با رویکرد چند هدفی.. 935- پیشنهادات.. 1116- مقالات.. 1127- منابع. 113  فهرست اشکالشکل1-1 شمای موشک حامل سفیر. 9شکل1-2 تقسیم‌بندی موشک حامل[15] 10شکل1-3 تأثیر پارامترها بر انتخاب تعداد مراحل حامل فضایی.. 12شکل1-4 بلوک های حامل فضایی ساترن.. 12شکل1-5 ساختار سری و ساختار خورجینی در موشک حامل.. 13شکل1-6 روند طراحی حامل فضایی.. 16شکل2-1 طراحی هواپیما از نگاه متخصصان زیرسیستم ها [16] 20شکل2-2 تداخل موضوعات دخیل در طراحی [17] 21شکل2-3 منطق تصمیم گیری برای انتخاب روش های بهینه سازی چند موضوعی [18] 22شکل2-4 روش امکان پذیری چند موضوعی[13] 23شکل2-5 روش تک موضوعی ممکن[13] 25شکل2-6 روش همه در یک مرتبه[13] 25شکل2-7 روش مشارکتی[13] 28شکل2-8 بهینه‌سازی همزمان در زیرفضا[13] 29شکل2-9 ترکیب سیستم جامع دو مرحله‌ای[13] 30شکل2-10 روند کامل یک فرایند بهینه سازی تحت عدمقطعیت[23] 39شکل2-11 حوزه کاربرد مسائل طراحی مقاوم و طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان[6] 42شکل2-12 تفاوت نقطه بهینه در طراحی مقاوم و طراحی بر مبنای قابلیت اطمینان[28] 43شکل3-1 مدار بیضوی[29] 48شکل3-2 تعدادی از پایگاه های پرتاب فضایی در دنیا[30] 49شکل3-3 نمودار تغییرات ضربه خلأ بر حسب نسبت ترکیب اکسید کننده به سوخت برای پیشران های مختلف[31] 52شکل3-4 اثر تغییرات فشار محفظه احتراق بر دمای ادیاباتیک شعله برای پیشران N2O4/UDMH.. 53شکل3-5 اثر تغییرات نسبت اتمیسیته بر فشار محفظه احتراق برای پیشران N2O4/UDMH.. 53شکل3-6 اثر تغییرات نسبت جرم مولکولی گاز ناشی از احتراق بر فشار محفظه احتراق برای پیشران N2O4/UDMH.. 54شکل3-7 اثر تغییرات نسبت اکسید کننده به سوخت بر فشار محفظه احتراق برای پیشران N2O4/UDMH.. 54شکل3-8 تاثیر تغییرات فشار محفظه احتراق و نسبت گرمایی ویژه بر ضربه ویژه 57شکل3-9 تاثیر تغییرات فشار محفظه احتراق و فشار خروجی از نازل بر ضربه ویژه 58شکل3-10 نحوه چینش باک های پیشران[33] 59شکل3-11 قسمت های مختلف تشکیل دهنده در طول یک حامل فضایی[32] 60شکل3-12 نیروهای وارد بر موشک حامل.. 64شکل3-13 اثر دوران زمین بر آزیموت پرتاب.. 66شکل3-14 نمودار تغییرات شتاب جاذبه بر حسب تغییرات ارتفاع. 68شکل3-15 نمودار تغییرات چگالی بر حسب تغییرات ارتفاع. 70شکل4-1 روندنمای طراحی در این پایان‌نامه. 75شکل4-2 فضای سه بعدی تابع هدف و قیود. 76شکل4-3 اثر قیود بر فضای طراحی.. 77شکل4-4 ساختار روش مشارکتی برای حل مثال ریاضی.. 78شکل4-5 متغیرهای طراحی برنامه زاویه فراز 81شکل4-6 روندنمای کلی طراحی بهینه مشارکتی حامل فضایی.. 83شکل4-7 تغییرات ارتفاع برحسب زمان حامل طراحی‌شده 86شکل4-8 تغییرات سرعت برحسب زمان حامل طراحی‌شده در دستگاه سرعتی و اینرسی.. 86شکل4-9 تغییرات زوایای حمله، فراز و مسیر برحسب زمان حامل طراحی‌شده 87شکل4-10 نمودار تغییرات دینامیکی نسبت به زمان.. 88شکل4-11 نمودار تغییرات جرم برحسب زمان.. 88شکل4-12 ساختار طراحی امکان‌پذیری چند موضوعی حامل فضایی.. 89شکل4-13 روندنمای اعمال عدم قطعیت‌ها روی حامل طراحی‌شده 91شکل4-14 نمودار تغییرات ارتفاع برحسب زمان تحت تأثیر عدم قطعیت‌ها 92شکل4-15 نمودار تغییرات زاویه حمله برحسب زمان تحت تأثیر عدم قطعیت‌ها 92شکل4-16 نمودار تغییرات سرعت برحسب زمان تحت تأثیر عدم قطعیت‌ها در دستگاه سرعتی.. 93شکل4-17 روندنمای طراحی بهینه مقاوم مشارکتی حامل فضایی با رویکرد چند هدفی.. 96شکل4-18 نمودار تغییرات ارتفاع برحسب زمان حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 98شکل4-19 نمودار تغییرات سرعت بر حسب زمان حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 98شکل4-20 نمودار تغییرات زوایای حمله، مسیر و فراز بر حسب زمان حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی   99شکل4-21 نمودار تغییرات جرم بر حسب زمان حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 99شکل4-22 نمودار تغییرات هد دینامیکی بر حسب زمان حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 100شکل4-23 نمودار مقایسه ای تغییرات ارتفاع بر حسب زمان حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی   102شکل4-24 نمودار مقایسه ای تغییرات سرعت بر حسب زمان حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی   103شکل4-25 نمودار مقایسه ای تغییرات زوایای حمله، فراز و مسیر بر حسب زمان حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 103شکل4-26 نمودار مقایسه ای تغییرات هد دینامیکی بر حسب زمان حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 104شکل4-27 نمودار مقایسه ای تغییرات جرم بر حسب زمان حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی   105 فهرست جداولجدول الف پرتاب‌کننده‌های حامل فضایی از ابتدا تاکنون...............................................................................................................2جدول3-1 مزایا و معایب انواع موتور در حامل های فضایی[15] 55جدول4-1 مشخصات بهینه سازها برای حل مثال.. 78جدول4-2 نتایج به دست آمده پس از حل مسئله. 79جدول4-3 متغیرهای طراحی بهینه‌ساز 83جدول4-4 پارامترهای طراحی.. 84جدول4-5 مشخصات حامل طراحی‌شده به روش طراحی بهینه مشارکتی.. 85جدول4-6 مقایسه نتایج طراحی به روش امکان‌پذیری چند موضوعی و مشارکتی.. 90جدول4-7 نحوه اعمال عدم قطعیت‌ها 91جدول4-8 مشخصات حامل طراحی شده به روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی.. 97جدول4-9 جدول مقایسه‌ای مشخصات حامل های طراحی شده به روش مشارکتی و روش مقاوم مشارکتی با رویکرد چند هدفی   101 جدول پ1- موشک های حامل فعال یا درحال توسعه دنیا.....................................................................................................110جدول پ2- حامل های فضایی جمهوری اسلامی ایران.............................................................................................................113هدفهدف از انجام این پایان‌نامه، طراحی یک حامل به کمک روش‌های نوین برای بالا بردن سطح کیفیت و بهینه کردن پرتابگرها است. به این منظور روش طراحی بهینه چند موضوعی انتخاب شد تا با ترکیب با روش طراحی مقاوم، بتوانیم حاملی بهینه به لحاظ جرم و همچنین مقاوم در مقابل عدم قطعیت‌ها طراحی نماییم.مزیت طراحی بهینه چند موضوعی با ساختار مشارکتی در این است که این روش انعطاف پذیر می باشد و طراحان می توانند در صورت نیاز یک موضوع طراحی را بدون وابستگی به سایر موضوعات اضافه و یا کم نمایند یا آن را تغییر دهند. طراحی مقاوم نیز سبب می شود که نامعینی های ناشی از تاثیرات محیطی و یا نقص اطلاعات در طراحی یا فرضیات ساده سازی، در نظر گرفته شده و طرح خروجی طرحی با قابلیت اعتماد بالاتر باشد.مقدمهدستیابی به فضا، رویای همیشگی انسان بود که در سال 1957 شوروی موفق شد به این آرزو جامه عمل بپوشاند و راه را برای دستیابی به فضا باز کند. به دنبال آن سایر کشورها نیز سعی کردند سهمی از فضا و فعالیت‌های فضایی داشته باشند؛ اما چون این عرصه نیازمند داشتن سطح تکنولوژی بالا و زیرساخت‌های لازم است تاکنون تنها چند کشور معدود توانستند محموله‌های فضایی را خود به فضا ارسال کنند. جدول الف پرتاب‌کننده‌های حامل فضایی از ابتدا تاکنون را نشان می‌دهد.گام اول برای طراحی یک حامل فضایی، طراحی مفهومی این سیستم پیچیده است. مهندس سیستم در فاز طراحی مفهومی آزادی عمل دارد و تنها عاملی که می‌تواند او را محدود کند، قیودی است که کارفرما برای طراح تعیین می‌کند و یا سطح تکنولوژی در دسترس می‌باشد؛ اما در ادامه هر چه جلوتر برویم آزادی عمل کم می شود تا نهایتا کلیاتی از زیرسیستم‌ها طراحی گردد. این کلیات به هرکدام از واحدهایی که قرار است جزئیات آن زیرسیستم را طراحی نمایند ابلاغ گردیده و آن‌ها موظف خواهند بود طرح کلی ابلاغی را به ثمر نشانند؛ بنابراین ملاحظه می‌شود که برای انتخاب روش طراحی، دست متخصصان سیستم باز می‌باشد. بنابراین این متخصصان باید روشی را انتخاب کنند که ضمن تحقق نتیجه، طرح بهینه‌ای را در مدت‌زمان حداقلی به‌عنوان خروجی ارائه کنند و هزینه موردنیاز را در کمترین سطح ممکن نگهدارند.تعداد صفحه : 138قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید