فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال سیزدهم شماره 7 (مهر 1392)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال سیزدهم شماره 7 (مهر 1392)

  • تاریخ انتشار: 1392/05/07
  • تعداد عناوین: 14
|
  • امین صالحی، مرتضی منتظری، مصطفی نصیری صفحات 1-9
    در این مقاله، مدل سازی واحد کنترل سوخت موتور جت (FCU) با استفاده از ساختار غیر خطی NARX بر اساس داده های ثبت شده از انجام آزمایش، ارائه شده است. بدین منظور، در ابتدا دستگاه تست FCU، متشکل از سیستم هیدرولیک، سنسورها و سیستم جمع آوری داده، طراحی و ساخته شده است و از این سیستم برای اندازه گیری و ثبت داده های مربوط به ورودی و خروجی FCUاستفاده شده است. در ادامه با استفاده از این مجموعه داده ها، فرایند مدل سازی در بسته نرم افزاری متلب انجام گردید و مدل بدست آمده با داده های تست مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج بدست آمده، نشان دهنده ی دقت مناسب مدل NARX در تخمین رفتار غیرخطی سیستم واقعی می باشد.
    کلیدواژگان: واحد کنترل سوخت، شناسایی سیستم، NARX
  • عباس قایی صفحات 10-17
    نتایج تجربی بارگذاری-باربرداری روی فلزات نشان می دهد که رفتار ماده حین باربرداری و یا بارگذاری مجدد بعد از تغییر شکل پلاستیک پیچیده و غیرخطی است. ولی اکثر مدل ها جهت ساده سازی، از یک مقدار ثابت کاهش یافته برای مدول الاستیک حین باربرداری استفاده کرده اند. در این مقاله با هدف توصیف رفتار غیرخطی باربرداری، یک مدل هایپوالاستیک پیشنهاد گردید. در این مدل با شروع تغییر شکل الاستیک، مدول الاستیک از مقدار اولیه خود به صورت نمایی شروع به کاهش یافته و در لحظه شروع تغییر شکل پلاستیک به مقدار نهایی خود می رسد. این مدل به سادگی قابلیت اضافه شدن به هر معادله ساختاری پلاستیسیته را دارد و همچنین برای پیاده سازی عددی آن نیاز به اصلاح روش های رایج پیاده سازی مثل نگاشت برگشتی نیست. به عنوان مثال، یک مدل ساده پلاستیسیته شامل سطح تسلیم فون-میسز و قانون سخت شوندگی ایزوتروپیک در نظر گرفته شد و مدل هایپوالاستیک پیشنهادی در قالب یک زیر روال برای نرم افزار تجاری آباکوس پیاده سازی شد. نتایج مقایسه رفتار تجربی فولاد DP980 و رفتار پیش بینی شده توسط مدل نشان می دهد این مدل ساده قادر است تا رفتار غیر خطی باربرداری را با تقریب خوبی توصیف نماید.
    کلیدواژگان: معادله متشکله، رفتار غیر خطی باربرداری، تغییر مدول الاستیک، مدل هایپوالاستیک
  • صدیقه صادقی، بهزاد قاسمی صفحات 18-31
    جریان جا بجایی توام نانوسیال آب- مس در کانالی تحت تاثیر میدان مغناطیسی به روش عددی بررسی شده است. خطوط جریان، دما و میزان انتقال حرارت در قالب عدد نوسلت از طریق حل عددی معادلات نویر استوکس و معادله انرژی مدل شده است. در این مطالعه به بررسی پارامترهایی چون عدد ریچاردسون، عدد هارتمن، کسر حجمی جامد و زاویه کانال بر روی میدان جریان و میزان انتقال حرارت پرداخته شده است. نتایج بیانگر آن است که افزایش عدد هارتمن در اعداد ریچاردسون بالا منجر به کاهش انتقال حرارت می شود. با افزایش عدد ریچاردسون، افزایش کسر حجمی جامد و افزایش زاویه کانال نسبت به افق انتقال حرارت افزایش می یابد. همچنین ماکزیمم برگشت جریان در کانال عمودی روی می دهد.
    کلیدواژگان: جابجایی توام، برگشت جریان، نانوسیال، کانال، میدان مغناطیسی
  • علی طیبی، بهزاد قدیری، مهرداد تقی زاده منظری صفحات 32-44
    روشSPH یک روش ذره ای و کاملا لاگرانژی بوده که بدون استفاده از شبکه به حل میدان محاسباتی می پردازد. یکی از مشکلات عمده روش SPH تراکم پذیر ضعیف، تولید نوسانات فشار در میدان محاسباتی می باشد. در این تحقیق با اضافه کردن جمله ای تحت عنوان دیفیوژن چگالی به معادله پیوستگی، نوسانات چگالی و در نتیجه فشار تا حد زیادی کنترل می شوند. بر خلاف روش های مبتنی بر شبکه، جدایی جریان از روی سطح و شرط مرزی جریان ورودی/خروجی، از موارد چالشی روش SPH می باشند. برای غلبه بر این مشکلات، الگوریتمی مناسب برای اعمال شرط مرزی جریان ورودی/خروجی و نیز طرح جابجایی ذرات در شبیه سازی جریان اطراف استوانه استفاده می شود. مقایسه نتایج این تحقیق با مراجع مختلف، عملکرد خوب روش پیشنهادی در کاهش نوسانات فشار و همچنین حل مسائل حاوی مرز باز و جدایی جریان از سطح را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: SPH، پخش چگالی، جریان ورودی، خروجی، جابجایی ذرات، استوانه
  • داوود ساجدی، سعید بهبهانی صفحات 45-53
    ارتعاشات چتر یکی از عوامل محدود کننده در افزایش نرخ براده برداری در فرآیندهای ماشینکاری می باشد. در این مقاله، مدلسازی مکاترونیکی یکپارچه دستگاه تراش تجهیز شده به میراگر هوشمند مگنتورئولوژیک و طراحی کنترل فازی نیمه فعال برای جلوگیری از ارتعاشات چتر ارائه می گردد. کاهش ارتعاشات چتر با تغییر دادن نیمه فعال مشخصات دینامیکی سازه ی ماشین ابزار (مانند قسمت های حقیقی و موهومی تابع پاسخ فرکانسی) که پارامترهای اصلی مشخص کننده ی دیاگرام پایداری هستند حاصل می شود. از مدل بوک-ون اصلاح شده برای مدل سازی رفتار میراگر مگنتورئولوژیک استفاده شده است، که این امکان را می دهد که ولتاژ ورودی به دمپر به عنوان ورودی کنترلی سیستم بکار رود. از آنجا که مدل یکپارچه سیستم در حضور میراگر مگنتورئولوژیک غیر خطی می گردد، روشی برای ایجاد دیاگرام پایداری با تحلیل در حوزه ی زمان ارائه می گردد. در طراحی کنترلر و بعنوان فیدبک از میزان وقوع چتر، یک شاخص جدید به نام شاخص تشخیص چتر ارائه گردیده است که در تشخیص وقوع چتر بصورت تجربی نیز کاربرد دارد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سیستم پیشنهادی در بهبود پایداری ماشین تراش موفق بوده است.
    کلیدواژگان: ماشین تراش، کنترل فازی، شاخص تشخیص چتر، پایداری
  • محمد علی اردکانی، عیسی ایروانی صفحات 54-63
    به منظور جلوگیری از سقوط افراد شناور و یا مدل به داخل تونل باد عمودی، در قسمت خروجی نازل، توری محافظ نصب می شود. از آنجا که جریان هوا دارای بیشترین سرعت در این قسمت از تونل باد می باشد، لذا افت فشار ایجاد شده ناشی از توری محافظ بسیار بالا و قابل ملاحظه می باشد. از طرف دیگر به دلیل اینکه توری محافظ به طور متناوب در معرض نیروهای دینامیکی ناشی از سقوط افراد شناور و یا مدل قرار دارد، لذا بایستی به منظور جلوگیری از وقوع پدیده خستگی از سیم های چند رشته ای در ساخت آن استفاده شود. در این تحقیق با استفاده از روش اختلاف ممنتوم ضریب نیروی پسا برای سیم چند رشته ای و مفتول اندازه گیری و مقایسه شده است. برای این منظور از دستگاه جریان سنج سیم داغ با پراب یک بعدی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که در اعداد رینولدز حدود 103×2، ضریب نیروی پسای سیم چند رشته ای 16% از مفتول بزرگتر است که این مقدار با افزایش عدد رینولدز کاهش می یابد. بطوریکه برای عدد رینولدز 104 ضریب نیروی پسای سیم چند رشته ای و مفتول تقریبا برابر می باشد.
    کلیدواژگان: توزیع سرعت، شدت اغتشاش ها، ضریب نیروی پسا
  • نادر پورمحمود، اشکان جهانگیرامینی، امیر حسن زاده، سید علیرضا ایزدی صفحات 64-73
    در این مقاله، تاثیر زاویه محوری نازل های تزریق بر ساختار جریان در یک ورتکس تیوب فشار پایین با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی، بررسی شده است. نتایج عددی برای جریان های آشفته و تراکم پذیر با استفاده از مدل توربولانس استاندارد k-ε به دست آمده اند. ابعاد ورتکس تیوب های مدل شده برای تمام مدل ها یکسان بوده و عملکرد دستگاه تحت 6 زاویه محوری مختلف برای نازل ها بررسی می شود. رسیدن به حداقل دمای ممکن در خروجی سرد هدف اصلی این تحقیق عددی است. بررسی ما نشان می دهد که استفاده از این نوع نازل، جدایش انرژی و ویژگی های جریان را تغییر می دهد. با در نظر گرفتن فشار کل جریان سرد پارامتر جدیدی با عنوان ξ تعریف شد و نتایج حاکی از این امر است که تغییر پارامتر ξ می تواند مستقیما دمای خروجی سرد را تحت تاثیر قرار دهد. در نهایت برخی از نتایج حاصل از کار عددی با نتایج تجربی مقایسه شده اند که تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد..
    کلیدواژگان: ورتکس تیوب، زاویه محوری، جدایش انرژی، ξ، شبیه سازی عددی
  • رضا روکی، محمود نوروزی*، فرامرز دولتی ارده جانی، علی مرادزاده صفحات 74-86

    تخمین صحیح افت های فشار سیالات حفاری غیرنیوتنی در داخل فضای حلقوی برای تعیین دبی جریان و انتخاب سیستم های پمپاژ گل در طی عملیات حفاری، ضروری می باشد. هدف این مطالعه، شبیه سازی جریان سیال کف و تخمین افت فشار در فضای حلقوی چاه در شرایط حفاری زیر تعادلی با استفاده از روش عددی حجم محدود می باشد. سیال کف به عنوان سیال غیر نیوتنی قانون توان و هرشل بالکلی در نظر گرفته شده و نتایج افت فشار با هم مقایسه می شوند. تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل رئولوژی سیال کف، سرعت سیال کف، کیفیت کف، چرخش لوله حفاری و عدم هم مرکزی لوله و چاه، بر افت فشار بررسی می شوند. نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات قبلی مقایسه شده است. خطای نسبی بین نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تخمین افت فشار، کمتر از 5% می باشد. همچنین نتایج روش عددی با در نظر گرفتن مدل رئولوژیکی هرشل بالکلی برای کف، به نتایج آزمایشگاهی نزدیکتر است. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت و کیفیت سیال کف، افت فشار افزایش و با افزایش عدم هم مرکزی افت فشار کاهش می یابد، ولی چرخش لوله تاثیر چشم گیری در افت فشار ندارد.

    کلیدواژگان: افت فشار، سیال غیر نیوتنی کف، روش حجم محدود، پارامترهای حفاری، فضای حلقوی چاه
  • جمشید پرویزیان، حمید آبیار، امیر عبدالله، اسماعیل غدیری زهرانی صفحات 87-101
    یکی از مهمترین مشکلات فرآیند وایرکات، خطای ماشینکاری گوشه و شعاع گوشه است. این تحقیق خطای شعاع گوشه محدب در یک برش متوالی (شامل یک مرحله خشن و دو مرحله پرداخت) وایرکات را بررسی نموده است. طراحی آزمایش ها بر اساس فرکانس تخلیه و سرعت پیشروی مرحله ی خشن کاری به روش فاکتوریل کامل انجام و بار باقیمانده روی مسیر مستقیم و قوس گوشه به عنوان پارامترهای خروجی در نظر گرفته شده اند. نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه بهینه سازی این پارامترها روی کنترل بار باقیمانده در مسیر مستقیم در مقایسه با مسیر قوس گوشه اند. دیگر آن که خشن کاری موثرین مرحله ی برش است و به وسیله بهینه سازی پارامترهای وایرکات نمی توان خطای شعاع گوشه را به طور کامل حذف کرد. در ادامه، شعاع گوشه ی مقعر ایجاد شده در برش های متوالی و اثر زاویه و شعاع گوشه و خطای شعاع در زوایای مختلف گوشه مطالعه شده است. تحلیل داده های به دست آمده نشان می دهد که تاثیر بار باقیمانده بر خطای شعاع گوشه با افزایش زاویه گوشه افزایش می یابد. یک رویکرد موثر به منظور بهبود دقت ماشینکاری شعاع گوشه ی مقعر برای برش پرداخت ارائه گردیده است. نتیجه مهم آن که در یک گوشه ی کوچک-شعاع مقعر، برای دستیابی به دقت مناسب، طول قوس پیموده شده باید تا حد امکان افزایش یابد.
    کلیدواژگان: ماشین کاری وایرکات، دقت ابعادی گوشه، شعاع گوشه، ماده ی باقیمانده
  • محمود سعادت فومنی، محمد صالح صدوقی صفحات 102-110
    در این مقاله تحلیل حساسیت یک نمونه شیر سرو هیدرولیک کنترل دبی ارائه شده است. در این تحلیل، حساسیت منحنی دبی- جریان نسبت به تغییرات پارامترهای هندسی و عملکردی اجزای آن ارزیابی شده است. این تحلیل به کمک مدلی که رفتار شیر را بر حسب پارامترهای هندسی و مشخصات اجزای آن شبیه سازی می کند انجام گرفته است. با توجه به تعدد پارامترهای اجزای شیر و پیچیدگی های مجموعه، کمیتهای تاثیرگذارتر در عملکرد شیر مورد بررسی دقیقتر قرار گرفته اند. میزان انحراف «بهره دبی» و «دبی اشباع» که مشخصه های اصلی رفتار شیر می باشند از مقادیر نامی آنها در منحنی دبی- جریان به عنوان معیاری برای سنجش حساسیت شیر انتخاب شده است. منحنی تغییرات مشخصه های فوق بر حسب تغییرات پارامترهای مورد نظر به دست آمده است. بررسی ها نشان می دهد که کلیه منحنی های حساسیت به دست آمده در بازه های محدود خطی اند. همچنین از بین پارامترهای بررسی شده «فاصله تعادلی نازل – فلپر»، «قطر اریفیس» و «ضریب سختی فنر اسپول» به ترتیب از حساسیت بیشتری در عملکرد شیر برخوردار بودند.
    کلیدواژگان: شیر سرو هیدرولیک، تحلیل حساسیت، مجموعه نازل، فلپر
  • محمد مهدی عطایی، حسن سالاریه، آریا الستی صفحات 111-126
    ربات اسکلت خارجی در سال های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب نموده است. آرزوی دیرینه محققان دست یابی به وسیله ای است که به صورت پوششی حول بدن انسان قرار گیرد و با عملگرهای قدرتمندش، توانایی او را چندین برابر کند. هماهنگی کامل حرکات ربات با بدن پیچیدگی اصلی تکنولوژی آن را شکل می دهد. روش کنترل امپدانس برای کنترل این نوع ربات مناسب است ولی بیان های موجود از کنترل امپدانس بیشتر مخصوص ربات های صنعتی است که تفاوت های مهمی با ربات مورد نظر دارد. در این مقاله بیانی از روش کنترل امپدانس متناسب با شرایط عملکرد ربات اسکلت خارجی معرفی می گردد. به علاوه با توجه به متغیر بودن محموله ربات همچنین بروز خطا در اندازه گیری نیروی محل تماس بدن با ربات، برای اولین بار روشی تطبیقی برای کنترل امپدانس ربات اسکلت خارجی پیاده سازی می شود. شبیه سازی عملکرد این وسیله در تبعیت از حرکت راه رفتن کاربر حین حمل بار 50 کیلوگرمی و وجود عدم قطعیت در بار و نیروی تماسی، کارآیی بسیار خوب روش ارائه شده را نشان می دهد. به طوری که خطای پیروی ربات از حرکت مطلوب در طول زمان شبیه سازی تقریبا صفر است. همچنین گشتاورهای وارد بر اعضای پا و تنه کاربر ناچیز می باشد.
    کلیدواژگان: ربات اسکلت خارجی، کنترل امپدانس، کنترل تطبیقی، عدم قطعیت
  • هادی مکارم، حسن سالاریه*، غلامرضا وثوقی، آریا الستی صفحات 127-141

    در این مقاله، کنترل حرکت یک سیستم صفحه ای غیرهولونومیک با چهار درجه آزادی مورد مطالعه قرار می گیرد. در سیستم مورد بررسی، سه عملگر کنترلی وظیفه کنترل شکل سیستم را بر عهده دارند. همچنین فرض عدم گشتاور خارجی و صفر بودن تکانه زاویه ای، یک قید غیرهولونومیک به مسئله می افزاید. ابتدا نشان داده می شود که معادلات ساده شده حرکت این سیستم اگرچه قابل تبدیل به معادلات سیستم هایزنبرگ و فرم زنجیره ای می باشد، روش های متعارف کنترل آنها، در مورد این سیستم پاسخگو نمی باشد. آنگاه برای این سیستم، به دو روش مود لغزشی و طراحی لحظه ای مسیر، قوانین کنترلی مدار بسته طراحی می گردد که آن را از هر شرط اولیه به هر وضعیت تعادل دلخواه رسانده سیستم را حول آن پایدار نماید. نتایج شبیه سازی کارآمدی روش های پیشنهادی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: ماهواره های متصل با کمند، قید غیرهولونومیک، کنترل، تغییر شکل
  • احسان معانی، امیررضا کوثری، مهدی فکور صفحات 142-152
    در این مقاله مسیر حرکت یک ماهواره نمونه از مدار انتقال ژئوسنکرون تا مدار زمین ثابت با استفاده از الگوریتم جستجوی سیمپلکس پارتو بهینه سازی می شود. انتقال بین دو مدار به صورت پیوسته در نظر گرفته شده و معادلات دینامیکی ماهواره در حین انتقال با در نظر گرفتن نیروی پیشرانش و نیروی جاذبه زمین حل می شود. با توجه به اهمیت کاهش هر چه بیشتر جرم سوخت ماهواره، تعیین مدار واسطه بین مدار انتقال ژئوسنکرون و مدار زمین ثابت از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، لذا در این مقاله، دو پارامتر جرم سوخت مصرف شده و زمان کل مانور به عنوان توابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته می شوند. خروجی الگوریتم بهینه سازی مجموعه ای از نقاط بهینه می باشد که با توجه به شرایط طراحی و اهمیت پارامتر مورد نظر، می توان از بین این نقاط، نقطه مناسب را جهت دستیابی به مسیر بهینه انتخاب کرد.
    کلیدواژگان: ماهواره، مدار زمین ثابت، مانور پیوسته، بهینه سازی دو هدفه، الگوریتم جستجوی سیمپلکس پارتو
|
  • Pages 1-9
    Fuel control unit (FCU) is one of the most essential parts in a gas turbine engine; therefore it is necessary to be studied as an important part of the fuel control system. This paper report the use of Nonlinear Auto Regressive with eXogenous input (NARX) neural network model for modeling of the jet engine FCU. Therefore، To measure and recording data from the FCU inputs and output، the test bench including hydraulic system، data acquisition system and induction motor control system are designed and constructed. This setup is a mechatronic collection which includes mechanical design، discharge and pressure sensors، tachometer، control unit and piping systems. The process of modeling is carried out in MATLAB software. The identified model is evaluated with validation data and its response is compared with the real system response. Results demonstrate the effectiveness of the NARX neural network model and show that the real system is estimated by the NARX neural network model accurately.
    Keywords: Fuel Control Unit, System identification, NARX
  • Pages 10-17
    Complex nonlinear unloading behavior following plastic deformation on metals has been observed by researchers. However، a constant chord modulus has been used by most of the researchers to describe the unloading behavior. In this study، a new hypoelastic model is proposed in order to describe this complex nonlinear behavior. The elastic modulus is assumed to be the initial Young’s modulus at the beginning of each loading reversal and is exponentially decreased with the elastic deformation and finally saturates to a particular value at the start of plastic deformation. The model can be easily utilized in any plasticity constitutive law. Furthermore، its numerical implementation is fairly straightforward. As an example، a simple constitutive law was developed using the von-Mises yield function، isotropic hardening law and the proposed hypoelastic model. This constitutive law was implemented into ABAQUS commercial package via a user material subroutine UMAT. A comparison between the experimental response of DP980 and its simulated response showed that the model is able to describe the material response fairly well.
    Keywords: Constitutive Law, Nonlinear Unloading Behavior, Elastic Modulus Variation, Hypoelastic Model
  • Pages 18-31
    Mixed convection flow of a water-copper nanofluid in a channel under magnetic field effects has been numerically investigated. The fluid flow and temperature fields as well as the heat transfer rate have been determined by solving the Navier-Stocks and energy equations. In this study، the effects of various parameters such as the Richardson number، the Hartmann number، the solid volume fraction and the channel angle on the thermal performance of the channel have been examined. The results showed that at high Richardson numbers، the heat transfer rate decreased as the Hartman number increased. It was also found that the heat transfer rate increased as the Richardson number، the solid volume fraction and the channel angle increased. The maximum flow reversal was observed to occur in a vertical channel.
    Keywords: Mixed convection, Flow reversal, Nanofluid, Channel, Magnetic field
  • Ali Tayebi, Behzad Ghadiri, Mehrdad Taghi Zadeh Manzari Pages 32-44
    Smoothed particle hydrodynamics (SPH) is a fully Lagrangian particle method which solves a problem without using any mesh or grid. Pressure fluctuation is one of the main drawbacks of the weakly compressible SPH (WCSPH) method that leads to an inaccurate pressure distribution. In the present work، a diffusive term is added to the continuity equation to suppress the density and consequently pressure fluctuations. In contrast to the mesh-based methods، flow separation and inflow/outflow boundary conditions are two challenging issues in the SPH method. To overcome these problems، a new algorithm for inflow/outflow boundary condition as well as a particle shifting method is utilized for simulation of flow past a cylinder. Comparing the results with those of literature، it is shown that the method is capable to decrease the pressure fluctuations and solve problems including open boundaries as well as flow separation.
    Keywords: SPH, density diffusion, inflow, outflow, particle shifting, cylinder
  • Pages 45-53
    Chatter vibration is one of the limiting factors in increasing the material removing rate in machining operations. In this paper، the integrated mechatronic modeling of a lathe machine equipped with MR damper، and design of a fuzzy semi-active controller are presented. To suppress chatter، the structural dynamic characteristics (i. e.، real and imaginary part of the frequency response function)، which are the main parameters in drawing the stability lobes، are varied semi-actively using magnetorheological damper. Modified Bouc-Wen model is employed for MR damper modeling، which enables us to account for the input voltage to the damper as the control input of the system. Since the structure becomes nonlinear in the presence of MR damper، a time-domain approach for generation of stability lobes is presented. In controller design and as a feedback of the chatter level، a novel chatter detection index (CDI) is developed، which can also be employed for experimental chatter detection. The obtained results show that the proposed system has been successful in enhancing the stability of the lathe machine.
    Keywords: lathe, chatter detection index, fuzzy control, stability
  • Eisa Iravani Pages 54-63
    In a vertical wind tunnel، in order to prevent persons or an experimental model from falling، a protective screen should be installed at the end of the nozzle section. Since the air has the maximum velocity at this section، the pressure drop due to the protective screen will be significantly high. On the other hand، as the protective screen is alternatively exposed to dynamic forces due to free fall of the floating persons or the model، the screen wires will experience fatigue. To prevent this، multi strand cables should be used in the manufacturing of these protective screens. In this research work، using the momentum difference method، drag coefficient for the multi strand cables and circular rods has been measured and compared. For this purpose، a hot wire anemometer (HWA) with a one-dimensional probe has been used. Results show that at Reynolds number in proximity of 2 × 103، the drag coefficient for the multi strand cable exceeds that of a circular rod by 16% and that this amount decreases with further increase in Reynolds number. The trend is such that for Reynolds number of 104، the drag coefficients of the multi strand cable and circular rod are almost equal.
    Keywords: Velocity distribution, Turbulence intensity, Drag coefficient
  • Nader Pourmahmoud, Ashkan Jahangiramin, Amir Hassanzadeh, Seyyed Alireza Izadi Pages 64-73
    In this article، effect of axial angle of injection nozzles on the flow field structure in a Low-Pressure vortex tube has been investigated by computational fluid dynamics (CFD) techniques. Numerical results of compressible and turbulent flows are derived by using the standard k-ε turbulence model. The dimensions of studied vortex tubes are kept the same for all models and the performance of machine is studied under 6 different axial angles (β) of nozzles. Achieving to a minimum cold exit temperature is the main goal of this numerical research. Our investigation shows that utilizing this kind of nozzle changes the energy separation and flow characteristic. Considering total pressure of cold flow، a new parameter، ξ is defined and results shows that changing the amount of ξ can affect the cold exit temperature directly. Finally، some results of the CFD models are validated by the available experimental data which show reasonable agreement.
    Keywords: Vortex Tube, Axial angle, Energy separation, ξ Numerical simulation
  • Reza Rooki, Mahmood Norouzi Pages 74-86

    Accurate estimation of the pressure losses for non-Newtonian drilling fluids inside annulus is quite important to determine pump rates and select mud pump systems during wellbore drilling operation. The aim of this study is to simulate non-Newtonian (power law and Herschel-Bulkly) foam flow in underbalanced drilling condition through wellbore annulus using finite volume method. The effect of various operational parameters on pressure loss such as fluid rheology، foam fluid velocity، foam quality، drillpipe rotation and wellbore eccentricity، have been considered. Simulation results were compared with the previously published experimental data. The agreement was close with a relative error less than 5%. The results of numerical method are closer to experimental data for Herschel Bulkly model for foam fluid. Also، the results of numerical method، showed that pressure drop increases with increasing the foam fluid velocity and quality and it decreases with increasing eccentricity، but drillpipe rotation don’t have noticeable effect on pressure drop.

    Keywords: pressure loss, non, Newtonian foam fluid, finite volume method, drilling parameters, wellbore annulus
  • Jamshid Parvizian, Hamid Abyar, Amir Abdullah Pages 87-101
    Wire electrical discharge machining (wire-EDM) has a significant position among production technologies mainly due to its capacity of machining hard materials and intricate shapes. One of the major problems with this process is the error in cutting corners. Processing forces acting on the wire and low rigidity of the wire are responsible for wire deformation، which has a direct influence on the accuracy of the corner cutting. In this research، investigation is focused on the convex corner radii errors and alternative solutions are proposed for the case of successive cuts (one roughing and two finishings). Experiments are carried out for roughing operation by considering frequency of discharges and feed speed. The residual materials on straight and curved paths are the output parameters. Results indicate that optimization of these parameters have a better influence for control of residual material thickness on straight paths than on curved corners. One important conclusion is that roughing is the most influential stage of cutting by WEDM. Then، concave corner radii produced during successive cuts، the effect of corner angle and corner radii are investigated. Errors at radii of different corner angles are identified and related to arc length and residual material thickness in the curved corner. Finally، an effective approach is presented for improving the accuracy of the small-radius concave corner radii of finishing stage. The main conclusion is that to achieve accurate corner radii، one must increase the traversed corner arc length by wire in the small-radius concave corner radii.
    Keywords: WEDM, Dimensional Accuracy of Corner, Corner radii, Residual material
  • Pages 102-110
    This paper presents the sensitivity analysis of a sample hydraulic servo valve. The sensitivity of the flow-current curve with respect to variations of geometrical and functional parameters is evaluated. This analysis is done by use of a model which simulates the valve behavior in terms of geometrical parameters and properties of components. With attention to multiplicity of the valve components and the complexity of the system، the more effective parameters have been studied more precisely. Deviation of “flow gain” And “saturation flow” -which are the main characteristics of the valve behavior- from their nominal values in the flow-current curve، is the criterion for the valve sensitivity assessment. The curve of characteristic variations versus parameter variations has been plotted. The evaluations indicated that all of the sensitivity curves are linear in the limited intervals. Also between the evaluated parameters، “nozzle-flapper equilibrium distance”، “orifice diameter” and “stiffness of spool spring” have more sensitivity effect on the valve performance، respectively.
    Keywords: Servo Hydraulic Valve, Sensitivity Analysis, Nozzle, Flapper set
  • Hassan Salarieh Pages 111-126
    Exoskeleton robot has attracted attention of many researchers because it realizes an old aspiration to attain a machine which is worn by man and maximizes his might via its powerful actuators. Thorough coordination between robot movements and that of user constitutes the greatest complexity of exoskeleton technology. Investigations showed that impedance control (IC) is suitable for this application but the present forms of IC are mostly dedicated to industrial robots which have significant differences with exoskeleton. In this article a versatile form of IC for the mentioned application is developed. Besides، according to perpetual uncertainties in load and measured force signals، for the first time an adaptive method for IC of exoskeleton robot is implemented. Simulating operation of robot in tracking user''s walking motion while carrying a load of 50 (Kg) and with uncertainties in load and measured forces، proves efficiency of the proposed control method. Tracking error during simulation is almost zero and torques needed at interfaces are immaterial.
    Keywords: exoskeleton robot, impedance control, adaptive control, uncertainty
  • Hassan Salarieh Pages 127-141

    Motion control of a planar nonholonomic system with four DoF is addressed in this paper. Three actuators are responsible for shape control of this system. Furthermore، assuming no external forces and zero angular momentum، imposes a nonholonomic constraint to the problem. First it is shown that although the simplified equations of motion for this system، could be converted to Heisenberg and chained-form systems، the conventional control methods for these systems، may not be applied to the considered problem. Then، using sliding modes and online path planning، two different closed-loop control laws are designed for bringing the system to and stabilizing around any desired equilibrium state started from any initial condition. Simulation results، show the efficiency of the proposed methods.

    Keywords: Tethered Satellites, Nonholonomic constraint, Control, Shape Change
  • Mahdi Fakoor Pages 142-152
    In this paper، a new method based on Pareto Simplex Search (PSS) has been employed to find the communications satellite optimal transfer trajectory from geosynchronous transfer orbit (GTO) to geosynchronous orbit (GEO) as the destination operational zone. We solve this problem through using a mathematically efficient algorithm and in all transferring phases، considering transfer orbits to intermediate orbits; it is supposed that the orbital maneuver control unit has continuous performance characteristics. The system governing equations representing the two body system of a spacecraft and primary gravitational source and thrust force applying to spacecraft، are defined in a nonlinear form. In this systematic approach we incorporate system dynamics as the problem constraints، and both minimum-time and fuel consumption using constant acceleration simultaneously as the problem strategy to find the optimal transfer trajectory between two orbits. Set of optimal trajectories are plotted in Pareto Front and transfer trajectory can be selected from these points.
    Keywords: Satellite, GEO, Continues maneuver, Two, objective optimization, Pareto Simplex Search Algorithm