فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال دوازدهم شماره 4 (آبان 1391)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال دوازدهم شماره 4 (آبان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/07/30
  • تعداد عناوین: 14
|
  • محمد محسن شاه مردان، محسن نظری، سبحان مصیبی درچه صفحات 1-8
    در این مقاله، انتقال حرارت هدایت بین دو صفحه ی موازی، حاوی چند لایه متخلخل متفاوت با در نظر گرفتن تولید حرارت داخلی تحت شرایط عدم تعادل حرارتی مورد مطالعه قرار گرفته است. شرایط مرزی در صفحات بالا و پایین به صورت دما ثابت در نظر گرفته شده است. ابتدا، معادله انتقال حرارت در هر لایه برای فازهای جامد و سیال استخراج شده و سپس با در نظر گرفتن شرایط مرزی حرارتی در هر لایه، نسبت به حل تحلیلی معادلات انتقال حرارت اقدام شده است. حل تحلیلی ارائه شده، حالت عمومی دارد و برای هر تعداد لایه متخلخل با ضخامت های مختلف معتبر می باشد. نتایج این تحقیق، تاثیرات نسبت های تخلخل هر لایه، ضرایب هدایت حرارتی سیال و جامد و همچنین ضریب انتقال حرارت جابجایی در مقیاس حفره را بر توزیع دما و اختلاف دمای بین دو فاز سیال و جامد نشان می دهد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت هدایت، شرایط عدم تعادل حرارتی، لایه متخلخل، نسبت تخلخل، اختلاف دمای بین دو فاز
  • محمدرضا علی گودرز، هادی کرابی، محمدرضا سلیمانی تهرانی صفحات 9-20
    در این مقاله اثرات تغییرات هندسی(پیچش، کج شدن و شکم دادن) پره ردیف دوم توربین Avon بر عملکرد طبقه توربین بررسی شده است. در ابتدا روش سه بعدی توسعه داده شده برای شبیه سازی توربین با استفاده از نتایج تست تجربی مربوط به یک طبقه ازتوربین هانوفرصحت سنجی شده است. پس از اعتبار سنجی روش عددی و اطمینان از صحت روش عددی منتحب، طبقه دوم توربین AVON شبیه سازی شده و نتایج حاصل با استفاده از اطلاعات عملکردی این توربین اعتبار سنجی شده است.در ادامه تغییرات هندسی روتور طبقه دوم توربین AVON بر روی هندسه توربین اعمال شده و میدان جریان ودما ناشی از این تغییرات با نرم افزارهای عددی، شبیه سازی شده و نتایج آنها بر روی عملکرد(نسبت فشار، راندمان و...) طبقه دوم محاسبه شده است در این پژوهش تغییرات هندسه شکم دادن، کج شدن و تغییر زاویه نصب پره مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت مشاهده شد که با تغییر زاویه نصب پره دبی عبوری از توربین به شدت تغییر کرده و این عامل منجر به تغییرات توان توربین می شود. تغییرات شکم دادن و کج شدن در این بازه اعمالی تاثیر چندانی بر عملکرد توربین نداشتند.
    کلیدواژگان: توربین محوری، تغییرات هندسی، بازده، نسبت فشار، دینامیک سیالات محاسباتی
  • مقصود شلوندی میاندوآب، یوسف حجت، امیر عبدلله، حمید اسدی صفحات 21-33
    تنش گیری فلزات با استفاده از ارتعاشات تا کنون فقط در فرکانس های پایین انجام شده است. در این پژوهش نشان داده شده است که تنش گیری با ارتعاشات فرکانس بالا (اولتراسونیک) نیز امکان پذیر بوده و همچنین پارامترهای موثر در فرآیند تنش گیری، شامل زمان تنش گیری، دامنه ارتعاشات، اندازه دانه های کریستالی مواد و نیروی پیش بار برای اعمال ارتعاشات به نمونه ها بررسی شده است. برای بررسی مقدار تنش پسماند در حالت قبل و بعد از تنش گیری اولتراسونیک، از تست المن استفاده شد. برای بررسی پارامترهای مورد نظر، با استفاده از عملیات حرارتی ویژه ای، نمونه های المن با اندازه دانه متفاوت تولید و برای ایجاد تنش، عملیات شات پینینگ بر روی آنها انجام شد. سپس با اعمال ارتعاشات در شرایط متفاوت تنش گیری انجام شد. مقایسه نتایج اندازه گیری تنش پسماند پس از تنش گیری نشان داد که در نمونه های درشت دانه در حدود 46 درصد و در تسمه های ریزدانه در حدود 27 درصد از مقدار تنش های پسماند کاسته می شود. همچنین از بین پارامترهای بررسی شده، اندازه دانه بیشترین تاثیر و نیروی پیش بار کمترین تاثیر را در نرخ تنش گیری داشته اند.
    کلیدواژگان: تنش گیری، اولتراسونیک، اندازه دانه ها، دامنه ارتعاشات
  • محمدرضا انصاری، عبدالحسین دارمی زاده صفحات 34-47
    در این مقاله یک متدولوژی برای مدل سازی آغازش اسلاگ و همچنین رشد آن در کانال -های افقی و مایل ارائه شده است. مبنای این مدل سازی، حل عددی معادلات مدل دو سیالی هیپربولیک بوسیله یکی از روش های عددی تسخیر شاک مرتبه بالا می باشد. مزیت این روش این است که رشد و تشکیل رژیم اسلاگ از رژیم لایه ای را به صورت اتوماتیک و به عنوان خروجی از حل معادلات دیفرانسیل میدان مدل می کند. به منظور صحت سنجی کد کامپیوتری مسئله استاندارد دو فازی واتر فاوست حل گردید که نتایج حاصله بیانگر دقت بالای مدل سازی و تطابق و همگرایی خوب جواب ها با حل تحلیلی دارد. نتایج مربوط به مدل سازی جریان اسلاگ در کانال با نتایج تجربی آزمایشگاهی و یک سری حل عددی مقایسه گردید و مطالعه همگرایی شبکه محاسباتی هم صورت پذیرفت. نتایج حاصله از مدل سازی اسلاگ، بیانگر دقت بالا و کفایت و قابلیت مدل در پیش بینی تسخیر و ردگیری موقعیت مکانی اسلاگ در کانال است.
    کلیدواژگان: مدل دوفشاری، مدل دوسیالی، شرایط هیپربولیک، جریان اسلاگ، AUSM
  • محمد حمیدنیا، فرهنگ هنرور، حمید خرسند صفحات 48-58
    آگاهی از خواص مکانیکی فولادها به دلیل استفاده بسیار وسیع از آنها در صنایع گوناگون، امری ضروری و مهم است. معمولا از روش های مخرب و هزینه بر برای اندازه گیری این خواص استفاده می شود. در این مقاله، برای اندازه گیری خواص مکانیکی فولادAISI D6 از روش غیر مخرب فراصوتی استفاده شده است. نمونه هایی از این فولاد ساخته شده و با اعمال فرآیندهای مختلف عملیات حرارتی، ساختارهایی با دانه بندی و سختی های مختلف ایجاد شده است. برای پیش بینی خواص مکانیکی از جمله مدول الاستیسیته (E)، مدول برشی (G)، ضریب پواسون (σ) و مدول حجمی (k) در این میکروساختارها، سرعت موج طولی و عرضی توسط آزمون فراصوتی با روش های غوطه وری و تماسی و با دقت بسیار بالا اندازه گیری شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که به کمک روش غیر مخرب فراصوتی می توان خواص مکانیکی فولادهایی را که میکروساختارهای آنها اختلاف بسیار جزیی با هم دارند، را با دقت اندازه گیری نمود.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی فولاد، روش غیر مخرب فراصوتی، آزمون غوطه وری و تماسی، فولادAISI D6
  • احسان محمدی، محمود شریعتی، مجید میرزایی صفحات 59-68
    در این مقاله هدف ارائه ی یک نمونه ی هندسی جدید جهت تست خستگی تعیین رفتار رشد ترک نیمه بیضوی در دیواره ی مخازن استوانه ای جدار ضخیم تحت فشار می باشد. در این پژوهش رفتار رشد ترک در نمونه پیشنهادی به شکلی مطلوب تری نسبت به نمونه های استاندارد در مقایسه با رفتار رشد ترک در حالت واقعی معادل سازی گردیده است. بدین معنی که تطابق بیشتری بین مقادیر ضریب شدت تنش در نمونه ی آزمایش و مخزن واقعی حاوی ترک در راستای دیواره در حین بارگذاری خستگی حاصل شود و در نتیجه سازگاری بهتری در رفتار رشد ترک خستگی و عمر قطعه بر حسب سیکل های بارگذاری به صورت عملی به دست آید. با معرفی نمونه ی جدید، نتایج حاصل از بارگذاری خستگی بر روی نمونه پیشنهادی با نتایج حاصل از بارگذاری خستگی مخزن و نمونه های استاندارد فعلی مورد مقایسه قرار گرفته اند. رفتار رشد ترک خستگی در نمونه ی پیشنهادی و مخزن تحت فشار با روش اجزای محدود و روش تجربی محاسبه شده است. به منظور مقایسه ی نتایج اجزای محدود با نتایج تجربی، چند قطعه با هندسه ی نمونه ی جدید از جنس فولاد CK45 ساخته شده و تحت آزمون خستگی قرار گرفتند. نتایج حاصل از دو روش انطباق بسیار خوبی با یکدیگر دارند.
    کلیدواژگان: ترک نیمه بیضوی، مخزن تحت فشار استوانه ای، ضریب شدت تنش، نمونه استاندارد، خستگی
  • حسن نادری مهابادی، مهران رجبی زرگرآبادی*، مجتبی بیگلری صفحات 69-79

    در این تحقیق شبیه سازی عددی جریان و انتقال حرارت آشفته در جریان خنک کاری لایه ای برای یک سوراخ استوانه ای در حالت سه بعدی انجام شده است. شار حرارتی آشفته معادله انرژی توسط مدل پخش گردابه ای ساده و با فرض عدد پرانتل آشفتگی ثابت مدل سازی می شود. این در حالی است که تحقیقات نشان می دهد فرض عدد پرانتل آشفتگی ثابت، دور از واقعیت است. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل مرتبه دوم به همراه تصحیح دیواره به مدل سازی جریان و انتقال حرارت آشفته در خنک کاری لایه ای پرداخته شده است. مقایسه نتایج تحلیل عددی با مقادیر تجربی نشان می دهد که مدل های مرتبه دوم جبری-صریح شار حرارتی آشفته توانایی قابل قبولی در پیش بینی پارامترهای موثر در خنک کاری لایه ای دارند. در ادامه تغییرات عدد پرانتل آشفتگی مورد بررسی قرار گرفته و محدوده آن در هندسه مورد نظر، از 0.1 در فواصل دور از سوراخ تا حدود 0.95 در نزدیکی آن به دست آمده است. همچنین با مقایسه نتایج به دست آمده از روش صریح مرتبه دو و مدل پخش گردابه ای ساده، مقدار 0.7 به عنوان جایگزین مقدار رایج پیش فرض عدد پرانتل آشفتگی (0.85) پیشنهاد شده است.

    کلیدواژگان: خنک کاری لایه ای، عدد پرانتل آشفتگی، مدل مرتبه دوم، مدل های جبری، صریح
  • محمد سعید سیف، محمد توکلی دخرابادی، عباس وفایی صفت صفحات 80-90
    در اکثر روش ها و از جمله در روش نیمه تجربی سویتسکی، زاویه ددرایز ثابت فرض می شود و یا زاویه ددرایز مقطع عرضی واقع در مرکز گرانش بدنه شناور مورد استفاده قرار می گیرد. بر این اساس با ثابت در نظر گرفتن زاویه ددرایز فیزیک واقعی مسئله مدل نشده زیرا در واقعیت زاویه ددرایز شناور تندرو در طول بدنه متغیر می باشد.
    در این مقاله، ابتدا مقاومت هیدرودینامیکی به وزن شناور تندرو با زاویه ددرایز متغیر با توسعه روش نیمه تجربی سویتسکی محاسبه می شود و نشان داده می-شود که نتایج حاصل از روش ارائه شده از دقت بیشتری نسبت به روش نیمه تجربی سویتسکی در مقایسه با نتایج تجربی برخوردار می باشد و مطابقت مناسبی با نتایج تجربی دارد. سپس به کمک روش الگوریتم ژنتیک به تعیین بهینه مقدار طول مرکز گرانش از ترنزام، عرض و نرخ تغییر زاویه ددرایز از ترنزام تا سینه بدنه شناور تندرو پرداخته شده است. مقاومت به وزن تعیین شده در بخش اول به عنوان تابع هدف جهت کمینه شدن مقاومت بدنه و پایداری هیدرواستاتیکی و پایداری دینامیکی طولی و عرضی به عنوان قیود بهینه سازی در نظر گرفته شده است. در نهایت دسته جواب های بهینه برای استفاده طراحان در مرحله طراحی مفهومی ارائه شده است.
    کلیدواژگان: شناور تندرو، زاویه ددرایز متغیر، مقاومت هیدرودینامیکی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
  • عبدالسلام ابراهیم پور، یوسف کریمی واحد صفحات 91-104
    مصرف انرژی برای برقرار کردن شرایط آسایش در ساختمانها زیاد می باشد. بنابراین بررسی راه های کاهش مصرف انرژی و یا ذخیره آن ضروری می باشد. قبل از هر کاری باید میزان این انرژی مصرفی سنجیده شود. یکی از راه های بدست آوردن مقدار آن استفاده از برنامه های شبیه سازی مصرف انرژی می باشد. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار انرژی پلاس مصرف انرژی برای یک ساختمان آموزشی واقع در شهر تبریز دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز بدست آورده شده که با توجه به گونه بندی جغرافیایی این ساختمان در تبریز در گروه ساختمان های با مصرف انرژی زیاد قرار دارد. بر روی این ساختمان تغییرات مختلفی جهت کاهش مصرف انرژی اجرا شده و نتایج نشان می دهند که در ساختمان بهینه سازی شده، میزان مصرف انرژی در کل ساختمان، در زمستان حدود 35 درصد، در تابستان حدود 44 درصد و در کل سال 40 درصد (یعنی 12+E 82/3 ژول) کاهش پیدا کرده است. همچنین تغییرات در ساختمان فوق طوری اجرا شده است که کمترین هزینه ممکن بوجود آید. نتایج نشان می دهند که حتی در ساختمانی که از لحاظ مصرف انرژی مناسب طراحی شده است نیز می توان مصرف انرژی را کاهش داد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، مصرف انرژی، ساختمان آموزشی، نرم افزار انرژی پلاس
  • پیام ورشوی جاغرق، داود نادری، مهدی طالع ماسوله صفحات 105-119
    در این مقاله، سینماتیک مستقیم حالت خاصی از مکانیزمهای موازی «4R»R''R''R«R و ''4R»R«R»R''R و «4R»R«R''R''R که به ترتیب منجر به دو ربات موازی فضایی 4 درجه آزادی با دو ساختار هندسی متفاوت به نام 4RRUR و یک ربات موازی فضایی 4 درجه آزادی به نام 4RUU گردیده اند، مورد مطالعه قرار گرفته است. این مکانیزمها حاصل سنتز انجام شده بر روی مکانیزمهای موازی 4 درجه آزادی با الگوی حرکتی 3 درجه انتقالی و 1 درجه دورانی می باشند. هر یک از این رباتها، از چهار زنجیره سینماتیکی یکسان و هر زنجیره، از پنج مفصل لولایی تشکیل شده است. راستای مفاصل لولایی در این سه ربات، با یکدیگر متفاوت بوده و باعث ایجاد سه ساختار هندسی مختلف گردیده است. تحلیل مساله ی سینماتیک مستقیم این رباتهای موازی، در فضای اقلیدسی سه بعدی انجام گرفته و در نهایت نشان داده شده است که یک چندجمله ای جبری تک متغیره از درجه 344، 462 و 8، به ترتیب مبین سینماتیک مستقیم هر یک از رباتها می باشد. همچنین، نتایج بدست آمده با شبیه سازی نیز مورد مقایسه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: ربات موازی فضایی، الگوی حرکتی 3 درجه انتقالی و 1 درجه دورانی، سینماتیک مستقیم، فضای اقلیدسی سه بعدی
  • هادی جعفری، علی بهبهانی نیا، امین انگارنویس صفحات 120-132
    در یک نیروگاه سیکل ترکیبی که فقط با هدف تولید توان ساخته می شود، بیش از نیمی از انرژی ورودی تلف می گردد. این مقدار اتلاف انرژی می تواند از طریق سیستم های چند محصولی به کارگرفته شود. در این پژوهش نقاط دارای پتانسیل بازیافت حرارت در یک نیروگاه سیکل ترکیبی سه فشاره مورد بررسی قرار گرفت و مقدار حرارت اتلافی قابل بازیافت تعیین گردید. در گام بعدی به منظور استفاده از پتانسیل های حرارتی تغییراتی در سیکل داده شد. پس از انجام مدلسازی، سیستم ترکیبی مورد ارزیابی ترمودینامیکی و اگزرژتیکی قرار گرفت و سپس با استفاده از روش TRR و تحلیل ترمواکونومیک قیمت محصولات تولیدی مشخص گردید. در انتها، با استفاده از یک الگوی جدید، یک تابع دوهدفه- که شامل هزینه ی توان و حرارت تولیدی میباشد- برای سیستم مورد نظر تعریف گردیده و پس از بهینه سازی به وسیله روش الگوریتم ژنتیک، نتایج حاصل در یک نمودار پرتو نمایش داده شده است. نمودار پرتوی حاصل این امکان را فراهم خواهد آورد که با توجه به قیمت برق و حرارت در هر منطقه، نقطه بهینه عملکردی نیروگاه تعیین گردد.
    کلیدواژگان: نیروگاه سیکل ترکیبی، بازیافت حرارت، ترمواکونومیک، تولید همزمان، بهینه سازی
  • امیر سرورالدین آبادی، علی صابری مهر، سید محمد سید محمودی صفحات 133-146
    در این مقاله، عملکرد یک چرخه تبرید اجکتوری بطور تجربی و تئوری مورد مطالعه ترمودینامیکی قرار گرفته است. با استفاده از معادلات بقای جرم، مومنتوم و انرژی در کنار معادلات مربوط به موازنه اگزرژی، یک مدل ترمودینامیکی جدید جهت تحلیل عملکرد چرخه تبرید اجکتوری ارائه شده است. همچنین با فرض کردن جریان ثانویه به صورت دوبعدی در نزدیکی دیواره درونی اجکتور، تاثیر ویسکوزیته جریان روی عملکرد اجکتور در نظر گرفته شده است. نتایج مطالعه پارامتریک نشان می دهد که با افزایش فشار (دما) مولد بخار، ضریب عملکرد سیستم کاهش می یابد و با افزایش دمای اواپراتور و یا کاهش دمای مولد بخار بازده قانون دوم افزایش می یابد. نتایج همچنین این مطلب را آشکار می کند که در هر دمای مولد بخار، دمای مشخصی برای اواپراتور می توان یافت که در دماهای بالاتر از آن، نابودی اگزرژی در کندانسور بیشتر از اجکتور است. در مقایسه با نتایج تجربی کار حاضر بیشنه خطای نسبی و جذر متوسط خطا در تخمین نسبت مکش توسط مدل برای سه دمای مولد بخار 77، 83 وoC 90 به ترتیب برابر 67/7% و 13/5% هستند. با مقایسه میزان برگشت ناپذیری ها در اجزای مختلف چرخه در دمای اواپراتور oC13 نتیجه گیری می شود که بیشترین میزان نابودی اگزرژی در اواپراتور رخ می دهد.
    کلیدواژگان: اجکتور، اگزرژی، تبرید
  • محمود مهرداد شکریه، احدالله دانشور صفحات 147-155
    در این تحقیق، روش جدیدی برای کاهش تنش های پسماند مکرومکانیک در کامپوزیت های پلیمری لایه ای با استفاده از نانوالیاف کربنی ارائه شده است. برای این منظور، نخست با استفاده از روابط مایکرومکانیک کلاسیک و مایکرومکانیک بهبود یافته، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته زمینه پلیمری پرشده توسط نانوالیاف کربنی با درصدهای مختلف وزنی تعیین می شود. سپس با استفاده از زمینه بهبود یافته توسط نانوالیاف کربنی و روابط اختلاط در کامپوزیت ها، ضریب انبساط حرارتی و مدول الاستیسیته طولی و عرضی در یک تک لایه کامپوزیتی تعیین می شود. درنهایت، با استفاده از تئوری کلاسیک لایه ای در کامپوزیت ها، تنش های پسماند مکرومکانیک برای نانوکامپوزیت نانوالیاف/شیشه/اپوکسی با درصدهای مختلف وزنی محاسبه و نتایج مقایسه می شود. نتایج تنش های پسماند مکرومکانیک برای کامپوزیت های متقارن و نامتقارن نشان می دهد اضافه کردن نانوالیاف کربنی در زمینه کامپوزیت پلیمری به دلیل کاهش چشمگیر در ضریب انبساط حرارتی عرضی یک تک لایه، سبب کاهش تنش های مکرومکانیک در لایه ها تا میزان 30% می شود.
    کلیدواژگان: کامپوزیت پلیمری، نانوالیاف کربنی، تنش پسماند، ضریب انبساط حرارتی، مدول الاستیسیته
  • سید حجت هاشمی هاشمی، مسعود رخش خورشید صفحات 156-163
    در این پژوهش از شبکه عصبی پیشرو با الگوریتم پس انتشار خطا برای پیش بینی اثر ترکیب شیمیایی بر سختی و انرژی ضربه فولاد میکروآلیاژی گرید API X65 استفاده شده است. فولاد مورد مطالعه به طور گسترده در خطوط انتقال گاز ایران به شکل لوله های قطور فولادی استفاده می شود. داده های تجربی با جدا کردن نمونه از 100 لوله ساخته شده در مقیاس صنعتی (با قطر خارجیmm 1219، ضخامت دیواره mm 3/14 با ذوب و فرایند ساخت یکسان) و انجام آنالیز شیمیایی، تست سختی ویکرز و آزمون ضربه شارپی روی این نمونه ها مطابق الزامات تعیین شده در استاندارد5L API فراهم شد. درصد وزنی عناصر C، Si، Mn، P، S، Ni، Cr، Mo، Al، Cu، V، Ti، Nb و Ca در ترکیب شیمیایی فولاد مورد مطالعه به عنوان متغیرهای ورودی و عدد سختی ویکرز و انرژی ضربه شارپی به عنوان متغیرهای خروجی در نظر گرفته شدند. از نمودار پراکندگی و معیارهای آماری ضریب همبستگی و مجذور میانگین مربعات خطای نسبی (MSRE) برای ارزیابی شبکه استفاده شد. سپس با توجه به عملکرد دقیق شبکه عصبی توسعه داده شده از آن برای پیش بینی اثر کرم و وانادیوم بر سختی و انرژی ضربه شارپی نمونه فولادی به صورت کمی استفاده گردید.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی، ترکیب شیمیایی، سختی ویکرز، انرژی ضربه شارپی، فولاد میکروآلیاژی API X65
|
  • Mohsen Nazari Pages 1-8
    This paper is concerned with the conduction heat transfer between two parallel plates filled with a multi-layer porous medium under a Local Thermal non - equilibrium condition. Analytical solution is obtained for both fluid and solid temperature fields in the porous channel incorporating the effects of thermal conductivity ratio, porosity, and a non-dimensional heat transfer coefficient at the pore level. The effects of the variable porosity on the temperature distribution are completely shown and compared with the constant porosity model. The presented method for analysis of heat transfer in a multi-layer porous medium is a generalized solution which is valid for arbitrary number of internal porous layers. The local temperature difference between fluid and solid phases is also calculated for a wide range of parameters. The results confirmed that the conductivity ratio and the porosity of the internal layers have significant role in the thermal modeling of the porous channel.
    Keywords: Conduction heat transfer, Thermal non, equilibrium, Porous layers, Porosity, Temperature difference between two phases
  • Pages 9-20
    Effects of geometrical changes (due to twist, lean and bow) for the second stage blade of Avon gas turbine on the turbine performance have been studied. At first, a 3-D approach for gas turbine simulation has been validated by using experimental results for one stage of Hanover turbine. Then, second stage of Avon turbine was modeled with this numerical method and the results were validated by performance data of this turbine. In the next step, geometrical changes for second stage rotor of Avon turbine were applied on turbine geometry and flow and temperature fields due to these changes were simulated with numerical softwares. Finally, effects of these changes on performance of the second stage (efficiency, pressure ratio etc.) were evaluated. In this study, the geometry changes including lean, bow and stagger angle of the blades were investigated. Finally it was observed that changing blades stagger angle caused the mass flow rate to change greatly. This factor will lead to changes in the turbine power. Lean and bow effects on the performance of turbine are Negligible.
    Keywords: axial turbinr, Geometrical changes, Efficiency, Pressure ratio, CFD
  • Pages 21-33
    Low frequencies vibration is known as a method for stress relieving of metals. This paper shows that the high frequency vibration (ultrasonic) is also a promising method for stress relieving. In this paper the effect of parameters including stress relieving time, vibration amplitude, grain size and pre-load on samples are investigated. In order to evaluate the residual stress before and after ultrasonic relieving process Almen test was used. The samples were made according to Almen standard and after heat treatment, were shot peened so that, the compressive and tensional residual stress induced into the samples, then the stress relieved by means of ultrasonic vibration. Results show that the residual stress has decreased about 46 percent for coarse grain samples and 27 percent for fine grain samples. Also it was found that the most effective factor on the stress relieving rate is the grain size and the pre-load has the least effect.
    Keywords: Stress relieving, Ultrasonic, Grain size, ultrasonic amplitude
  • Mohamadreza Ansari, Abdolhossin Daramizadeh Pages 34-47
    This paper presents a new and accurate methodology for transient and dynamic behavior of slug hydrodynamic instability modeling in horizontal and inclined channels. The base of this methodology is on numerical solution of hyperbolic two fluid model equations by means of a class of high resolution shock capturing methods. The privilege of this method is that it can model and predict initiation and growth of slug in stratified flow automatically and directly by solving the flow field differential equations. The well-defined test case considered for the verification and validation of the results is the Ransom Water Faucet case. The results obtained for slug flow modeling in horizontal duct were compared with two sets of experimental results. The good agreement of the present modeling results with the experimental results of own and other investigators and also grid independency study show the model is capable of slug tracking and slug capturing and the numerical method which is used here can predict with high enough accuracy.
    Keywords: Two, pressure model, Two, fluid model, hyperbolic condition, Slug flow, AUSM
  • Farhang Honarvar Pages 48-58
    In certain applications, it is improtant to measure the mechanical properties of steel with high accuracy. These properties are usually measured by destructive methods. However, the small changes made during heat treatment processes are not usually detectable by destructive methods. Ultrasonic non destructive testing is an alternative method that can be used for measuring the mechanical properties of steels. In this paper, the ultrasonic method has been used for measurement of meachanical properties of AISI D6 steel samples processed by various heat treatment processes. Each sample has a differnet micro stucture and hardness due to its specific heat treatment. To find the meachanical properties, the velocity of longitudinal and shear ultrasonic waves were measured for each sample. Comparison of the results obtained from ultrasonic measurements with those available in reference tables shows that the ultrasonic non destructive method can measure the elastic properties of AISI D6 samples with high accuracy.
    Keywords: Mechanical properties of steel, Ultrasonic Nondestructive Method, Immersion, Contact Testing, AISI D6 Steel
  • Pages 59-68
    The aim of this paper is to show a new geometrical specimen in fatigue to define the behavior of semi elliptical crack growth in thick-walled pressure vessels. This research emphasize on the importance of the behavior of fatigue crack in test specimen and real conditions in vessels. In other word, there must be more adaptations between stress intensity factor in new specimen and real vessel that includes crack along the wall, so, under Fatigue loadings, as a result, more adaptation will be obtained between growth speed and relative crack lifetime according to loading cycles. By introducing this new specimen we compare the results of fatigue loading on propositional new specimen with results of vessel fatigue loading and standard specimen. We estimate the behavior of fatigue crack growth in specimen and pressure vessel with (FEM) and experimental method. In order to comparing of limit component with experimented results, some piece of with new specimen made of steel (ck45) can be used and all of these must be under fatigue testing and results are obtained in these methods.
    Keywords: Semi elliptical crack, cylindrical pressure vessel, stress intensity factor, standard specimen, fatigue
  • Mehran Rajabi Zargarabadi Pages 69-79

    Numerical simulation of turbulent flow and heat transfer in film cooling from a cylindrical hole in three-dimensional case is considered. For this purpose, turbulent heat flux term of energy equation is usually modeled by simple eddy diffusivity model with constant turbulent Prandtl number, while experimental and numerical researches show that the prescribed constant value of turbulent Prandtl number is far from reality. In the present study, second moment closure (SMC) models with wall-reflection term is applied for modeling the turbulent flow and heat transfer in film cooling flow. Comparison between the numerical and experimental results show that the explicit algebraic second moment closure models have more ability to better prediction of temperature field in film cooling. In addition, turbulent Prandtl number distribution for film cooling has been investigated. The range of this parameter for the desired geometry has been identified from 0.1 to 0.95 in the near of injection hole to far from it respectively. Finally, in order to enhance the capability of simple eddy diffusivity model in simulating film cooling heat transfer, the value of 0.7 has been proposed for turbulent Prandtl number instead of the common value of 0.85.

    Keywords: Film Cooling, Turbulent Prandtl Number, Second Moment Closure Models, Explicit Algebraic Models
  • Pages 80-90
    In most of methods and among Savitsky's semi experimental method, deadrise angle is assumed constant or used its amount in cross section of gravity center. In fact the deadrise angle of high speed craft is variable in longitudinal direction of hull. According to pervious assumptions for the deadrise angle, real physic of Problem didn’t model.In this paper, hydrodynamic resistance per weight is calculated by development of Savitsky’s semi experimental method and has been shown that results of present method have more accurate than results of Savitsky’s semi experimental method at comparison with empirical results. Also results of present method are good agreement with the empirical results over a wide range of volumetric Froude numbers. Then, optimum effective parameters such as position of gravity center, beam and rate of deadrise angle variation is determined by using genetic algorithm method. Objective function is considered resistance per weight in optimization that it is calculated in first part of the paper. Dynamic and static stability are as constraints of optimization that dynamic stability includes transverse dynamic stability and porpoising. Finally, Optimum answers group is presented for use of naval architect in concept design of monohull high speed craft.
    Keywords: High Speed Craft, Variable Deadrise Angle, Hydrodynamic Resistance, optimization, Genetic Algorithm
  • Yousef Karimi Wahed Pages 91-104
    Energy consumption is very much to achieve comfort condition in buildings. Therefore, using and finding methods are necessary to reduce building energy consumption. First, the building energy consumption must be calculated. Computer Simulation is a method to calculate building energy consumption. In this paper energy consumption of an education building has been calculated using Energyplus software in Isalmic Azad University Tabriz branch. This building has more energy consumption according to geographical type of Tabriz city. Several parameters of this building have been changed to reduce building energy consumption. The result shows that, in optimized building, energy consumption reduces about 35.5 percent in winter, about 42.22 percent in summer and about 40 percent (3.82E+12 joule) in year. In addition, the building parameters had been changed according to minimum building cost. The result shows that, in optimized building, energy consumption reduces about 35.5 percent in winter, about 42.22 percent in summer and about 40 percent (3.82E+12 joule) in year. In addition, the building parameters had been changed according to minimum building cost.
    Keywords: Simulation, Energy Consumption, education building, Energyplus software
  • Ppayam Varshovi, Jaghargh, Davood Naderi, Mehdi Tale, Masouleh Pages 105-119
    In this paper, the forward kinematic of the special cases of 4- R" R' R' R" R", 4- R" R" R" R' R' and 4- R" R" R' R' R" parallel mechanisms that respectively lead to two 4- R R U R with different geometric structures and one 4- R U U spatial 4-DOF parallel robots has been studied. They are originated from the type synthesis of 4-DOF parallel mechanisms with motion patterns of 3 T1R. Each of them is composed of four kinematic chains and each chain consists of five revolute joints. The directions of revolute joints have been different with each others that create three different geometrical structures. The forward kinematic problem is done in three dimensional Euclidean space and finally, a univariate mathematical expression of degree 344, 462 and 8 is indicated the forward kinematic problem of each parallel robot. Also, the results are compared with simulations.
    Keywords: Spatial parallel robot, 3T1R motion pattern, forward kinematic problem, Three, dimensional Euclidean space
  • Pages 120-132
    In all of power plants, which are made only for electricity generating, more than half of fuel energy is wasted. This waste energy could be recovered by cogeneration or trigeneration systems. In this study a cogeneration combined cycle with triple pressure HRSG has been simulated. Second product was considered heat that can be generated as steam or hot water depends of intended consumption. At first, exergy and energy analysis has been carried out and potential of waste heat in power plant was determined and evaluated. By using TRR method Thermoeconomic analysis was done and cost of products calculated. At the end of this research an objective function defined and to optimize with algorithm Genetic method, some decision variables were selected. After various parameter optimizations at different situation of power plant, optimum structure specified. Results are shown at which status of power plant, producing heat and power has maximum efficiency and profitability.
    Keywords: waste heat recovery, cogeneration, combined cycle, thermoeconomic, optimization
  • Amir Sorouradin, Tabriz University Pages 133-146
    In this paper the performance of an ejector refrigeration cycle was investigated theoretically and experimentally. Making use of the conservation of mass and energy as well as the exergy balance equations, a two-dimensional thermodynamic model was developed. The influence of flow viscosity is taken into account through considering a two-dimensional flow near the ejector inner wall. The results indicate a decrease of COP with increasing generator temperature and an increase of second law efficiency with increasing evaporator temperature and/or decreasing generator temperature. It is found that at any generator temperature, there exist a particular evaporator temperature above which the exergy destruction in the condenser is higher than that in the ejector. The maximum relative and the root mean square errors in calculating the entrainment ratio at three generator temperatures of 77, 83 90 o C are obtained as 7.76% and 5.13% respectively. Also the exergy destruction in the evaporator at an evaporator temperature of 13.5 oC, was found to be the highest among those occur in the other components of the cycle.
    Keywords: ejector, exergy, refrigeration
  • Pages 147-155
    In this research, a novel method to decrease macro-residual stresses of laminated composites by adding carbon nano-fiber (CNF) is proposed. To this end, using micromechanical and modified micromechanical approaches, coefficient of thermal expansion (CTE) and Young’s modulus of carbon nano-fiber reinforced polymer are calculated. Then using this enhanced matrix, longitudinal and transverse of thermal expansion and Young’s modulus of a CNF/glass/epoxy unidirectional lamina in presence of CNF are obtained. Finally, using the classical lamination theory (CLT), macro-residual stresses for CNF/glass/epoxy laminated composites are obtained. The results explain how CNF can result in reducing macro-residual stresses in nano particle filled laminated composites. The results for both cross ply and angle ply glass/epoxy laminated composites are presented and show that adding CNF through the matrix can decrease macro-residual stresses in each plies up to about 30%. The main reason for the decrease in residual stresses are due to the sever decrease of coefficient of thermal expansion of the unidirectional ply.
    Keywords: Polymeric composites, Carbon nano, fiber, Macro, residual stress, Coefficient of thermal expansion, Young's modulus
  • Sayyed Hojjat Hashemi Pages 156-163
    In this paper a neural network with a feed forward topology and a back propagation algorithm was used to investigate the effect of chemical composition on hardness and impact energy in API X65 microalloyed steel. Experimental data was obtained by cutting 100 specimens from pipes manufactured in industrial scale (with 1219 mm diameter, 14.3 mm wall thickness, with similar heats and manufacturing processes). The chemical analysis, Vickers hardness and Charpy impact tests were conducted then according to requirements specified by API 5L standard. The weight percent of C, Si, Mn, P, S, Ni, Cr, Mo, Al, Cu, V, Ti, Nb and Ca were considered as input parameters of the network; while Vickers hardness and Charpy impact energy were considered as output. Scatter diagrams and two statistical criteria: correlation coefficient and mean squared relative error were used to evaluate the prediction performance of developed ANN model. With regard to the exact performance of the developed neural network, it was used then to investigate the effect of chrome and vanadium on Vickers hardness and Charpy impact energy of tested steel.
    Keywords: Neural Network, Chemical Composition, Vickers Hardness, Charpy Impact Energy, API X65 Microalloyed Steel