پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده از مهم‏ترین آفات لوبیا، کنه تارتن دولکه‏ای است و هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی پهپاد‏سم‏پاش به‌عنوان روش نوین سم‏پاشی، در مهار کنه تارتن دولکه‏ای در مزارع لوبیا و مقایسه آن با روش مرسوم سم‏پاشی (استفاده از سم‏پاش لانس‏دار) است. بنابراین آزمایش در قالب طرح بلوک‏های کامل تصادفی در سه تکرار در دو سال زراعی اجرا شد. تیمارهای آزمایش شامل: T1: پهپاد‏سم‏پاش (نرخ پاشش 2/1 لیتر در دقیقه- ارتفاع 5/1 متر)، T2: پهپاد‏سم‏پاش (نرخ پاشش 2/1 لیتر در دقیقه- ارتفاع 5/2 متر)، T3: پهپاد‏سم‏پاش (نرخ پاشش 4/2 لیتر در دقیقه- ارتفاع 5/1 متر)، T4: پهپاد‏سم‏پاش (نرخ پاشش 4/2 لیتر در دقیقه- ارتفاع 5/1 متر) و T5: سم‏پاش لانس‏دار پشت‏تراکتوری بودند. نتایج نشان داد که در سم‏پاشی با پهپاد‏سم‏پاش نسبت به سم‏پاش لانس‏دار، مقدار محلول مصرفی و مقدار بادبردگی به‌طور مؤثری کاهش داشته است. میزان بادبردگی پهپاد‏سم‏پاش تیمارهای 1 تا 5 به ترتیب برابر با 67/21، 5/22، 5/7، 10 و 17/34 درصد به‏دست آمد. بازده مزرعه‏ای پهپاد‏سم‏پاش در ارتفاع‏های 5/1 و 5/2 متر از سطح زمین به ترتیب 3/72 و 4/69 درصد نسبت به سم‏پاش لانس‏دار با مقدار 3/42 درصد بیشتر بود. همچنین، ظرفیت مزرعه‏ای مؤثر پهپاد‏سم‏پاش در دو ارتفاع پاشش 5/1 و 5/2 متر و سم‏پاش لانس‏دار، به ترتیب 72/6، 8/7 و 83/0 هکتار در ساعت به دست آمد. با افزایش نرخ پاشش در سرعت حرکت ثابت، ضریب یکنواختی پاشش افزایش یافته ‌است. تیمارهای پهپاد‏سم‏پاش در مبارزه با کنه تارتن دولکه‏ای لوبیا در 7 و 14 روز پس از سم‏پاشی اختلاف معنی‏داری با یکدیگر نداشتند؛ اما سم‏پاش لانس‏دار کمترین درصد کارآیی را نشان داد. در تمام تیمارهای سم‏پاشی با پهپاد در مقایسه با سم‏پاش لانس‏دار، پهپاد با وجود مصرف محلول سم کنه‏کش کمتر، آفت کنه تارتن دولکه‏ای را بهتر مهار کرد. با توجه به نتایج، کاربرد پهپاد‏سم‏پاش و تجزیه و تحلیل اقتصادی استفاده از آن، برای سم‏پاشی مزارع لوبیا توصیه

چکیده در این پژوهش خشک‌شدن بهینه مغز بادام بوسیله سه خشک‌کن پیوسته، خلاء و فروسرخ و نیز ترکیب هرکدام از آنها با مایکروویو بررسی شد. عملیات در سه سطح دمای هوای (℃۴۵ ،۶۵ و 75) ۴۵،۶۵و75برای همه روش‌ها؛ برای خشک‌کن ترکیبی در سه سطح قدرت مایکروویو (watt۶۵۰، 450 و250) و سه سطح فشار خلاء (kpa۶۵، 45 و 25) و برای نوع فروسرخ در سه سرعت خطی تسمه (〖cm min〗^(-1)۶۳، 39 و 15) و سه سطح قدرت تابش (watt ۱۵۰۰، 1000 و 500) انجام گرفت. در روند خشک‌شدن رطوبت اولیه از ۴۶% به حدود ۶% بر پایه وزن ماده خشک کاسته شد. در سنیتیک خشک‌شدن مغز بادام در هر سه خشک‌کن ترکیبی مهمترین عامل مستقل اثرگذار میزان دمای هوا بود. نتایج و اطلاعات مربوط به داده‌های آماری به دست آمده از هر سه خشک‌کن با چندین مدل خشک‌شدن برازش شد. بهترین مدل ریاضی با پائین ترین مقادیر (RMSE)ریشه میانگین مربعات خطا،۲χ و بالاترین مقدار ۲R مدل میدیلی بود که دارای بالاترین دقت در پیش بینی روند خشک‌شدن مغز بادام نسبت به سایر مدل ها می‌باشد. در خشک‌کن ترکیبی مایکروویو-خلاء مقدار درصد چروکیدگی از 5/8% تا ۱۵%، تغییرات کلی رنگ از 2/6 تا ۱۴، انرژی فعال‌سازی از (〖 kj mol〗^(-1)۷/۳9-۲/۲۱) ، ۷/۳9ضریب پخش موثر رطوبت از (〖 m〗^2 s^(-1)۸-۱۰×16/6-۸-۱۰×2/1) و انرژی ویژه مصرفی از (〖Gj kg〗^(-1) 17/0-06/0) بود. در خشک‌کن ترکیبی مایکروویو-پیوسته درصد چروکیدگی (1/12%-1/7%)، تغییرات رنگ از ۵/۸ تا ۱۹، انرژی فعال‌سازی (〖 kj mol〗^(-1) ۷۵/۱۱-۷/۲۴)، ضریب پخش موثر رطوبت از (〖 m〗^2 s^(-1)۸-۱۰×۹/۹- ۸-۱۰×۱/۱) و انرژی ویژه مصرفی از (〖Gj kg〗^(-1)۵/۱۰-9/0) بود. در خشک‌کن ترکیبی مایکروویو-فروسرخ درصد چروکیدگی از ۱۵%-۷/۸% ، تغییرات رنگ از ۱/۷ تا ۲۲/۱۷، انرژی فعال‌سازی از (〖 kj mol〗^(-1)05/21-95/10)، 05/21ضریب پخش موثر رطوبت از (〖 m〗^2 s^(-1)۸-۱۰×۵/۴-۸-۱۰×۴/۱) و ۸-انرژی ویژه مصرفی از (〖Gj kg〗^(-1) 6/0-2/0) محاسبه شد.

چکیده شیرهای کنترل جریان از اجزای اساسی سامانه‌های انتقال توان هیدرولیکی محسوب می‌شوند و تنظیم دقیق دبی روغن را بر عهده دارند. با این حال، وقوع کاویتاسیون با ایجاد ناپایداری دینامیکی، کاهش بازده و افت عمر مفید، عملکرد این شیرها را به‌طور جدی محدود می‌سازد. در این پژوهش، رفتار گذرای کاویتاسیون در یک شیر کنترل جریان سوزنی به‌صورت عددی و تجربی بررسی شد و اثر هم‌زمان پارامترهای هیدرولیکی و هندسی بر ویژگی‌های جریان مورد تحلیل قرار گرفت. مدل عددی جریان دوفازی بر پایه مدل کاویتاسیون شنر-زاور و مدل آشفتگی k–ω SST توسعه یافت. اعتبارسنجی مدل با استفاده از داده‌های تجربی یک مدار آزمایشگاهی انجام شد و مقایسه نتایج نشان داد، میانگین اختلاف دبی پیش‌بینی‌شده و مقادیر اندازه‌گیری‌شده کمتر از ۶ درصد بوده است که دقت مناسب مدل را تأیید می‌کند. در ادامه، تأثیر فشار روغن ورودی (۲۰، ۴۰ و ۶۰ بار)، شعاع انحنای نشیمنگاه (۰، ۲، ۴ و ۶ میلی‌متر) و جابجایی سوزن (1/0 تا 6/0 میلی‌متر)، بر ساختار میدان جریان و شاخص‌های کاویتاسیون ارزیابی شد. نتایج نشان داد، افزایش فشار ورودی و جابجایی سوزن، سبب تضعیف شدت کاویتاسیون و بهبود بازیابی فشار گردید؛ با این حال، اصلاح هندسه نشیمنگاه، بیشترین تأثیر را بر کنترل این پدیده داشت. به‌طور مشخص، اعمال شعاع انحنای ۶ میلی‌متری منجر به کاهش ۹۱ درصدی شاخص کاویتاسیون و افزایش ۲۳ درصدی دبی جریان شد. در مجموع، یافته‌ها بیانگر آن است که بهینه‌سازی هندسی نشیمنگاه، راهکاری مؤثرتر از تغییر شرایط عملیاتی، برای کنترل کاویتاسیون و ارتقای پایداری عملکرد شیرهای هیدرولیکی، محسوب می‌شود.

چکیده تشخیص ارقام محصولات کشاورزی، به منظور خودکار سازی فرآیند های پس از برداشت در اغلب کارخانجات انجام می‌شود که این کار با استفاده از بازرسی دستی و بصری بسیار وقت گیر و خطاپذیر می‌ باشد. تکنولوژی ماشین بینایی به عنوان روشی جدید و غیر مخرب می‌ تواند برای استخراج ویژگی‌ های مورفولوژی، رنگ و بافت به کار برده شود. هدف از انجام این پژوهش شناسایی ارقام سیب‌زمینی با استفاده از این ویژگی‌ها به کمک پردازش تصویر و شبکه‌های عصبی مصنوعی می‌باشد. برای تشخیص ارقام سیب‌زمینی،10 رقم سیب‌زمینی به نام‌های آگریا، مارفونا، جلی، آرندا، راموس، بامبا، سانتا، گرانولا، اسپریت و میلوا تهیه شدند. در نهایت 16 ویژگی مورفولوژی، 24 ویژگی رنگی و120 ویژگی بافتی از این تصاویر استخراج شد. شناسایی ارقام با استفاده از شبکه عصبی پس انتشار انجام گرفت. نتایج بدست آمده از این پژوهش نشان داد که میانگین دقت طبقه‌بندی برای ویژگی‌های مورفولوژی 09/88%، برای ویژگی‌های رنگی61/27% و برای ویژگی‌های بافتی(سطح خاکستری سبز) 28/24% برای شبکه یک لایه بدست آمد. همچنین میانگین دقت طبقه‌بندی برای ویژگی‌های مورفولوژی، رنگی و بافتی (سطح خاکستری سبز) برای شبکه دو لایه به ترتیب عبارت بودند از: 19/86%، 04/39% و 57/28%. نتایج نشان داد که پارامتر موثر برای طبقه‌بندی ارقام سیب‌زمینی، ویژگی‌های مورفولوژی می‌ باشد.

چکیده به‌منظور حفظ کیفیت تغذیه‌ای محصولات لبنی، روش‌های پاستوریزاسیون غیرحرارتی مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این میان، کاویتاسیون هیدرودینامیکی در راکتورهای جریان نوسانی به‌عنوان گزینه‌ای مؤثر برای غیرفعال‌سازی میکروبی مطرح است. با این حال، مطالعات پیشین اغلب بدون تحلیل جامع رفتار آشفتگی، بهینه‌سازی هم‌زمان پارامترهای هندسی و عملیاتی را در این راکتورها انجام نداده‌اند. در این پژوهش، برای نخستین‌بار از ترکیب مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) با مدل k-ε و روش سطح پاسخ (RSM) در یک راکتور جریان نوسانی تک‌روزنه استفاده شد تا اثرات هم‌زمان نسبت قطر بافل به قطر (d0/D، 8/0-4/0)، فرکانس(15-5 هرتز)، فاصله بین بافل‌ها (20-10 میلی‌متر)، و قطر بافل‌ها (7-3 میلی‌متر) بر انرژی جنبشی آشفتگی (TKE) بررسی و بهینه‌سازی طراحی به‌صورت علمی و پیش‌بینی‌پذیر انجام شود. نتایج نشان داد که فرکانس نوسان بیشترین اثر را بر متغیرهای پاسخ دارد و افزایش قطر بافل‌ها تأثیر نامطلوبی بر تولید TKE ایجاد می‌کند. در نهایت شرایط بهینه (نسبت قطر بافل به قطر راکتور (d0/D) 4/0، فرکانس 15 هرتز، فاصله بین بافل‌ها 10 میلی‌متر، و قطر بافل‌ها 3 میلی‌متر) به‌دست آمد. تحت این شرایط، مقدار بیشینه TKE برابر با (m^2/s^2) 36683/0 و میانگین آن برابر با (m^2/s^2) 071449/0محاسبه شد. راکتور جریان نوسانی تک‌روزنه بهینه‌شده با افزایش انرژی جنبشی آشفتگی و ایجاد شرایط مطلوب کاویتاسیون هیدرودینامیکی، توانست مکانیسم مؤثری برای غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم‌هایی مانند E. coli در پاستوریزاسیون غیرحرارتی شیر فراهم کند و ضمن حفظ خواص تغذیه‌ای و کیفی، جایگزینی پایدار و کارآمد برای روش‌های حرارتی سنتی ارائه دهد.

چکیده افزایش قیمت سوخت و مقررات سختگیرانه آلایندگی، تقاضای زیادی را برای توسعه موتورهای جدید با بازده بالا و آلایندگی کم ایجاد کرده است. این تحقیق با تمرکز بر اثر متغیرهای نسبت تراکم، زمان جرقه‌زنی، و نقشه توربوشارژر بر پارامترهای عملکردی و آلایندگی به شبیه‌سازی موتور دیزل 4 سیلندر توربوشارژ برای تبدیل به موتور CNG با استفاده از نرم‌افزار تک‌بعدی جی‌تی‌پاور پرداخته است. با استفاده از نتایج حاصل از آزمون‌های تجربی اقدام به صحه‌گذاری نتایج خروجی از مدل دیزل شبیه‌سازی شده گردید. سپس مدل شبیه‌سازی شده به موتور CNG تبدیل گردید. پس از تبدیل، اثر پارامترهای کلیدی نسبت تراکم (11:1 تا 14:1)، زمان جرقه‌زنی (13 تا 21 درجه میل‌لنگ قبل از نقطه مرگ بالا) و تغییر نقشه توربوشارژر (نقشه‌های 1 تا 5) به عنوان متغیرهای مستقل بر پارامترهای عملکردی و آلایندگی اگزوز (متغیرهای وابسته) موتور CNG بررسی گردید. تعداد 45 مدل در 11 سرعت مختلف شبیه‌سازی شدند. نتایج صحه‌گذاری نشان‌داد که توان و گشتاور ترمزی موتور دیزل شبیه‌سازی شده در مقایسه با داده‌های تجربی، دارای خطای کمتر از 1 درصد در اکثریت نقاط و در موارد محدود بین 3 تا 5 درصد می‌باشد. نتایج نشان داد که بیشترین مقادیر پارامترهای عملکردی (BMEP و گشتاور ترمزی) و کمترین مقادیر آلاینده‌های اگزوز (NOx، CO، CO2 و HC) مربوط به مدل با زمان جرقه‌زنی 13 درجه میل‌لنگ قبل از نقطه مرگ بالا بود. میزان انتشار NOx، CO2 و CO موتور CNG تبدیل شده به ترتیب 60%، 50% و 40% کمتر از میزان انتشار موتور دیزل پایه بود. اگرچه میزان انتشار HC موتور تبدیل شده بیشتر از موتور دیزل پایه بوده است. بهترین عملکرد موتور CNG تبدیل شده در مدل با نسبت تراکم 14:1، زمان جرقه‌زنی 13 درجه میل‌لنگ قبل از نقطه مرگ بالا و نقشه 4 توربوشارژر به‌دست آمد.

چکیده صمغ کتیرا یک محصول ارزشمند صادراتی است و شاخص گرانروی ژل حاصل از آن به عنوان مهم‌ترین پارامتر کیفی شناخته و بر اساس آن ارزش‌گذاری می‌شود. تعیین روشی سریع، دقیق، کم‌هزینه و غیرمخرب برای تعیین گرانروی ژل حاصل از صمغ کتیرا یک چالش مهم در صنعت صادرات، درجه‌بندی و فرآوری این محصول است. در این مطالعه، داده‌های اندازه‌گیری‌شده آزمایشگاهی، ویژگی‌های نوری و مقادیر گرانروی ژل حاصل از نمونه‌های مختلف صمغ کتیرا برای توسعه مدل‌های یادگیری ماشین استفاده شدند. آزمایش‌ها در 2 سطح نوع کتیرا ( نواری و ورقه‌ای)، 2 سطح روش آسیاب کردن ( یک مرحله‌ای و دو مرحله‌ای) و 3 سطح اندازه ذرات (2، 5/0 و 25/0 میلیمتر) انجام شده و خواص نوری و گرانروی هر نمونه با استفاده از روش استاندارد بدست آمد. در ادامه، مدل‌های آماری برای تعیین گرانروی نمونه‌های صمغ کتیرا با استفاده از ویژگی‌های نوری توسعه داده شد. بدین منظور الگوریتم‌های یادگیری ماشین شامل رگرسیون خطی (MLR)، رگرسیون حداقل مربعات جزیی (PLSR)، رگرسیون Lasso، رگرسیون بردار پشتیبان (SVR) و رگرسیون LassoCV با استفاده از نرم افزار پایتون آموزش یافته و سپس اعتبارسنجی و ارزیابی شدند. در پایان، عملکرد مدل‌های توسعه داده شده با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که مدل ایجاد شده با استفاده از الگوریتم Lasso با داشتن R2 ، RMSE و MAE به ترتیب 1/98 درصد و 134 و 86/115 سانتی‌پواز در مقایسه با سایر الگوریتم‌های بررسی شده بهترین عملکرد را دارد. این دقت بالا نشان‌دهنده همبستگی قوی بین ویژگی‌های نوری و گرانروی نمونه‌هاست و قابلیت اطمینان مدل توسعه‌یافته را تأیید می‌کند .بنابراین با استفاده از این مدل می‌توان مقادیر گرانروی نمونه‌های مختلف صمغ کتیرا را با دقت مناسب، در کمترین زمان و با کمترین هزینه، به صورت غیر مخرب تعیین کرد.

چکیده پسته به عنوان یکی از ارزشمند‌ترین خشکبار جهان، همواره هدف تقلب‌های اقتصادی قرار دارد. پودر پسته به دلیل کاربرد گسترده در صنایع غذایی، به شدت در معرض اختلاط با پودرهای ارزان‌قیمت و در برخی موارد مضر قرار دارد. هدف این پژوهش، توسعه یک روش سریع، غیرمخرب و دقیق مبتنی بر ترکیب تصویربرداری فراطیفی و شبکه عصبی مصنوعی به منظور تشخیص تقلب پودر پسته رقم احمدآقایی با پودر باقالی بود. نمونه‌های پودر پسته خالص و مخلوط با درصدهای مختلف پودر باقالی (۰، 25 و 5۰ درصد وزنی) تهیه شدند. تصاویر فراطیفی نمونه‌ها در محدوده طیفی ۴۰۰ تا ۱۰۰۰ نانومتر توسط یک سیستم تصویربرداری فراطیفی اخذ گردید و میانگین طیف بازتابی هر نمونه استخراج شد. یک شبکه عصبی پرسپترون چندلایه با یک لایه پنهان طراحی و آموزش داده شد. عملکرد مدل بر روی مجموعه آزمون که متشکل از 3۰ درصد داده‌ها بود مقایسه گردید. نتایج نشان داد روش ترکیبی تصویربرداری فراطیفی و شبکه عصبی مصنوعی قادر است با دقت 59/94 درصد، تقلب پودر پسته با پودر باقالی را به صورت غیرمخرب و سریع تشخیص دهد. این روش پتانسیل بالایی برای کاربرد در خطوط تولید، آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت و سازمان‌های نظارتی به منظور حفظ اصالت محصولات پسته و حمایت از حقوق مصرف‌کننده دارد.