فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال چهاردهم شماره 2 (اردیبهشت 1393)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 2 (اردیبهشت 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/02/16
  • تعداد عناوین: 24
|
  • عباس شفیعی، پیمان مصدق، سعید بشاش، نادر جلیلی صفحات 1-8
    پایه های موقعیت دهی نانو با سینماتیک موازی و دارای محرک پیزوالکتریک، به طور گسترده در ابزار های دقیق اندازه گیری، همچون میکروسکوپ پراب پویشی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از عمده ترین نقص های این وسایل، حرکت کوپل شده بین محور های مختلف آنهاست، به این معنا که حرکت محور در یک جهت، در تداخل با حرکت محورهای دیگر قرار می گیرد و منجر به آشفتگی های نامطلوب می شود. در این پژوهش بررسی دینامیکی این سیستم به صورت تحلیلی، تجربی و آنالیز المان محدود به منظور بررسی علل عمده اثرات متقابل کوپلینگ مکانیکی، انجام شده است. تحلیل ها برای یک مدل سه بعدی انجام شده که شامل یک قسمت الاستیک متحرک در مرکز می باشد و توسط چهار مفصل به یک چارچوب ثابت متصل است. عملگرهای پیزوالکتریک مدل شده، به صورت استوانه ای بین قسمت متحرک مرکزی و چارچوب ثابت جاسازی شده اند. شبیه سازی توسط نرم افزار آباکوس، برای دو ضریب اصطکاک مختلف و همچنین حالتهایی که تغییر در ماده چارچوب، ماده عملگر و هندسه پایه ایجاد شود، انجام گرفته است. در این شبیه سازی مشاهده شد که اصلی ترین دلیل در نسبت کوپلینگ چرخش پیزوالکتریک ها به علت اصطکاک بین پیزوالکتریک ها و تغییر در هندسه چارچوب است.
    کلیدواژگان: پایه ی موقعیت دهی نانو، عملگر پیزوالکتریک، کوپلینگ مکانیکی، آنالیز المان محدود، اصطکاک
  • محمد جولایی مقدم جولایی مقدم، محمد علی فارسی، محمدرضا سلیمانی یزدی، محمد انوشه انوشه صفحات 9-18
    امروزه استفاده از قطعات ورقی در صنعت بسیار گسترده است. روش های مختلفی برای تولید این قطعات وجود دارد. در تولید انبوه استفاده از قالب های مرحله ای رایج است. طراحی این قالب ها بسیار پیچیده و زمانبر است، سیستم های طراحی به کمک کامپیوتردر این زمینه سبب کاهش هزینه و زمان تولید است. در این تحقیق دو بخش مهم جانمایی قطعه و سیستم راهنما مورد بررسی قرار گرفته است. با بکارگیری تئوری فازی و تعریف سه قانون برای ایجاد ارتباط بین این دو مرحله، نهایتا بهترین حالت جانمایی و سیستم راهنما قطعه بدست می آید. سه قانون درصد دورریز، نوع پایلوت و فاصله پایلوت ها، براساس مشاوره با خبرگان و صنعتگران حاصل شده است. علاوه بر میزان دورریز، دقت موقعیت دهی نیز در تعیین طرح نهایی جانمایی موثر است. در این سیستم، جهت تعریف یک رابطه کمی برای تعیین دقت موقعیت دهی، ضرایبی برای فاصله مراکز پایلوت ها در دو جهت تغذیه و عمود بر آن معرفی می شود. با ارائه الگوریتم جبری، محل مناسب و دقیق پایلوت های نیمه مستقیم و غیرمستقیم به دست می آید. این امر کاهش زمان پاسخگویی سیستم را در پی دارد. در انتها برای نمایش قابلیت های سیستم، نتایج این سیستم برای دو نمونه صنعتی و یک نمونه بکاررفته در تحقیقات قبلی مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: قالبهای مرحله ای، جانمایی، سیستم موقعیت دهی، طراحی به کمک کامپیوتر، تئوری فازی
  • سونا آذررنگ، حمید باصری * صفحات 19-26

    سوراخکاری یکی از پرکاربرد ترین فرایند ها در تولید قطعات می باشد. سوراخکاری نیز همانند سایر فرایند های تولید مواد اضافه ای به صورت برامدگی در لبه های ورودی و خروجی سوراخ ایجاد می کند. این برامدگی ها که در اثر تغییر شکل پلاستیک ایجاد می شوند به عنوان پلیسه شناخته می شوند که برای ایجاد قطعات دقیق نیاز است تا برداشته شوند. در این مطالعه روش پلیسه گیری با ذرات ساینده مغناطیسی برای بررسی پلیسه گیری از ورق فولاد زنگ نزن به کار رفته است. ابتدا برای تعیین ابزار مناسب جهت پلیسه گیری شبیه سازی هایی توسط نرم افزار ماکسول صورت گرفته است و سپس تاثیر پارامترهای ارتفاع گپ، اندازه مش ذرات ساینده و سرعت چرخشی اسپیندل دستگاه روی ارتفاع پلیسه برداشته شده بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که مش ذرات ساینده تاثیر بسزایی در برداشت پلیسه از ورق فولاد زنگ نزن با این فرایند دارد.

    کلیدواژگان: سوراخکاری، پلیسه، پلیسه گیری، فولاد زنگ نزن
  • محمدرضا شبگرد، محمد جعفریان زنجناب، رضا آذرافزا صفحات 27-33
    در این مقاله تاثیر نانوسیال اکسید مس با سیال پایه آب صابون (روغن حل شونده) بر روی نیروی ماشینکاری و زبری سطح قطعه کار در فرایند تراشکاری فولاد ابزار عملیات حرارتی شده (AISI 4340) مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل با حالت خشک و سیال برشی حل شونده مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد افزودن نانوذرات اکسید مس به مقدار 1% حجمی به روغن حل شونده موجب کاهش قابل ملاحظه ی مقدار زبری سطح قطعه کار و نیروی ماشینکاری نسبت به سیال برشی معمولی (حل شونده) و خشک می گردد. بر اساس نتایج حاصل نانوسیال برشی اکسید مس زبری سطح و نیروی ماشینکاری را به ترتیب 49% و 24% نسبت به حالت خشک کاهش می دهد و در هنگام استفاده از نانوسیال مذکور در محدوده ی آزمایش های به عمل آمده کمترین زبری سطح در سرعت پیشروی 0/1 میلی متر بر دور و سرعت برشی 250 متر بر دقیقه حاصل گردید.
    کلیدواژگان: نانو سیال اکسید مس، سیال برشی، فولاد ابزار AISI 4340، زبری سطح، نیروی ماشینکاری
  • محمد غفوری ورزنه، فاطمه یوسفی فر، محمد مهدی جلیلی صفحات 34-40
    در این مقاله یک بازوی رباتی با الهام از ستون فقرات مار و بازوهای هشتپا شبیه سازی و ساخته شده است. در تحلیل سینماتیک معکوس ربات، پس از تعیین مختصه های تعمیمیافته سیستم، معادلات جبری حاکم بر سیستم به دست آمدهاند. این معادلات در تحلیل جابجایی با استفاده از روش عددی نیوتن رافسون تا اتمام زمان شبیه سازی حل گردیده اند. همچنین فضای کاری ربات نیز با استفاده از روش عددی مذکور تعیین شده است.
    در تحلیل دینامیک معکوس، نیروی کشش کابلها به صورت نیروهای خارجی در نظر گرفته شده اند. با استفاده از روش جایگزینی با مشخص بودن ماتریس قیود، ماتریس جرم و بردار شتابهایی که در هر لحظه از سینماتیک معکوس به دست آمدهاند، نیروی کشش کابلها و گشتاور اعمالی لازم از سوی موتورها جهت حرکت و طراحی ربات مشخص شده اند. به منظور اعتبارسنجی مدل ربات مارشکل، نمونهای از این ربات ساخته شده و برای حرکت در مسیرهای فرضی دایرهای و کمانی برنامهریزی شده است. مسیر پیموده شده توسط مجری نهایی ربات در هرحالت به دست آمده است. مقایسه نتایج حاصل با مسیر مطلوب نشان داده است که خطای استاندارد مسیر طی شده توسط ربات در حدود 15/0 میباشد. این امر دقت ربات طراحیشده را در پیمودن مسیرهای گوناگون نشان میدهد.
    کلیدواژگان: بازوی رباتی مارشکل، محرک کابلی، دینامیک محاسباتی، سینماتیک معکوس، دینامیک معکوس
  • محمد هدایتیان، غلام حسین لیاقت، غلامحسین رحیمی شعرباف، محمدحسین پل، مهدی خوش سرور صفحات 41-46
    در این مقاله رفتار بالستیک کامپوزیت های مشبک استوانه ای که امروزه به طور گسترده ای در سازه های مهندسی استفاده می شوند، به روش تجربی مورد بررسی قرار می گیرد. در این تحقیق سازه به شیوه ی پیچش الیاف به روش جایگذاری دستی ساخته شده است. به منظور تست ضربه ای سازه از تفنگ گازی بهره گرفته شد و در هر آزمون سرعت های ورودی و خروجی پرتابه ثبت شده است. نتایج نشان می دهند که وجود ریب های مجزا، مانع نفوذ آسیب از یک سلول به سلول مجاور می شود و سازه در سرعت نزدیک به حد بالستیک نسبت به سرعت بالاتر رفتاری متفاوت از خود نشان می دهد به این معنا که با نزدیک شدن به ریب ها به دلیل افزایش موضعی سفتی سازه سرعت حد بالستیک افزایش می یابد، در حالیکه در سرعت بالاتر از حد بالستیک به دلیل اینکه ریب ها منجر به کاهش سطح شکست و کاهش تغییر شکل های کلی و موضعی سازه می شوند، پرتابه پس از برخورد با سرعت بیشتری از نمونه های مشبک نسبت به پوسته استوانه ای کامپوزیتی ساده خارج شده است. جدایش در پوسته ی خارجی و تقویت کننده ها، جدایش تقویت کننده ها از پوسته، سرعت خروجی پرتابه، سطح شکست و اثر انحنای پوسته در دو سرعت (سرعت نزدیک به حد بالستیک و سرعت بالاتر از حد بالستیک)، به عنوان نتایج تجربی ارائه و مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: ضربه بالستیک، کامپوزیت مشبک، سطح شکست، تقویت کننده
  • حامد احمدی، غلام حسین لیاقت*، محمود مهرداد شکریه صفحات 47-54

    فومهای ترکیبی، کامپوزیتهای متشکل از ماتریس پلیمری و میکروبالنهای توخالی اند. آنها با داشتن وزن پایین نسبت به پلیمر خالص ماتریسشان، مقاومت مکانیکی نسبتا متناسبی دارند. داشتن مقاومت مکانیکی بالا مستلزم ساخت قطعات با روش مناسب است. در این مقاله با استفاده از رزین اپوکسی و یک نوع میکروبالن سرامیکی، 36 نوع فوم ترکیبی ساخته شده و تاثیر پارامترهای ساخت این فومها از جمله سرعت اختلاط، زمان اختلاط، ترتیب اختلاط اجزا و همچنین تاثیر حباب زدایی با آون خلا در مقاومت مکانیکی آنها مورد تحقیق قرار گرفته است. همچنین میزان شناوری میکروبالن ها در ماتریس و میزان تخلخل کنترل نشده، که باعث کاهش استحکام فوم نهایی می گردند، نیز بررسی شده اند. نتایج نشانگر آن است که سرعت و ترتیب اختلاط اجزا در میزان مقاومت فوم ترکیبی اثر چندانی ندارد گرچه زمان لازم برای اختلاط اجزا، برای درصدهای متفاوت از میکروبالن در ماتریس، متفاوت خواهد بود. همچنین نتایج آزمایشها نشان می دهند که با افزایش شناوری میکروبالنها و افزایش تخلخل ناخواسته در فوم، از مقاومت مکانیکی فوم کاسته می شود. استفاده از آون خلا پیش از قالبگیری فوم های با درصد حجمی بالای 40% سبب کاهش درصد تخلخل فوم شده و استحکام محصول نهایی را افزایش می دهد. برای تولید فوم ترکیبی با درصد حجمی میکروبالن پایین تر از 40% استفاده از آون خلا قبل یا بعد از قالبگیری باعث افزایش نسبت شناوری میکروبالنها و کاهش مقاومت فوم می گردد.

    کلیدواژگان: فوم ترکیبی، خواص مکانیکی، اپوکسی، میکروبالن سرامیکی
  • حسن حسن زاده، امین فردوس آر، محبوبه برزگری صفحات 55-62
    در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری، علاوه بر هوا، آب هم بصورت مایع و هم بصورت گاز جریان دارد. تماس دو فاز مایع و گاز از یک سو و تبادل جرم میان این دوفاز از سوی دیگر، بر پارامترهای اصلی جریان دوفازی و در نتیجه عملکرد پیل سوختی پلیمری اثر می گذارد. در این مقاله ضمن بررسی اثر تماس دوفاز و تبادل جرم میان آنها، پارامترهای اصلی جریان دوفازی از جمله فشار مویینگی، میزان اشباع، غلظت مولی گونه های گازی، سرعت مخلوط گازها، سرعت آب و غیره استخراج شده است. این درحالی است که در مدلهای رایج، عموما به مقدار آب وارد شده از غشا مقداری فرضی را نسبت می دهند. نتایج نشان می دهد که کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی به کاتد سبب افزایش نرخ تبخیر و درنتیجه افزایش سهم بخار آب در تخلیه آب لایه نفوذ گاز می شود که به تبع آن سرعت آب مایع، گرادیان فشار مویینگی و گرادیان اشباع کاهش می یابد. افزایش دمای عملکرد پیل سوختی نیز سبب افزایش ظرفیت هوای کاتد برای جذب بخار آب می شود، لذا این افزایش دما سبب افزایش نرخ تبخیر و کاهش سرعت توده گاز و در نتیجه کاهش گرادیان فشارگاز می شود.
    کلیدواژگان: پیل سوختی پلیمری، لایه نفوذ گاز کاتد، جریان دو فازی
  • حسن بیگلری، میلاد آزور صفحات 63-69
    در این مقاله، پاسخ دینامیکی تیر ساندویچی مرکب نسبتا ضخیم تحت بارگذاری جرم متحرک با در نظرگیری اثرات اینرسی دوارنی و تغییر شکل برشی جانبی با شرایط تکیه گاهی ساده صورت می پذیرد. معادلات حاکم بر مساله با استفاده از اصل هامیلتون استخراج شده است. سپس معادلات دیفرانسیلی جزئی حاصل، با استفاده از روش آنالیز مودال به معادلات دیفرانسیل معمولی با ضرایب متغیر با زمان تبدیل می-شوند. حل معادلات دیفرانسیل معمولی به صورت تحلیلی-عددی با استفاده از روش رانگ-کوتای مرتبه چهار صورت گرفته است. نتایج حاصله با نتایج موجود در ادبیات موضوع صحه گذاری گردیده است. هدف مقاله، بررسی تاثیر پارامترهای مختلف از جمله ضریب لاغری، نحوه ی چینش الیاف در رویه ها، ضخامت و سفتی جانبی هسته، سرعت بارگذاری و اثر اینرسی جرم متحرک روی پارامترهای مهم پاسخ دینامیکی تیر از قبیل ضریب تقویت بار و سرعت بحرانی می باشد. بررسی ها نشان می دهد که ضخامت و سفتی جانبی هسته تاثیر بسزایی در سرعت بحرانی دارد. همچنین تاثیر اینرسی جرم متحرک در سرعتهای زیر و فراتر از سرعت بحرانی اول، بر روی پاسخ تیر متفاوت است.
    کلیدواژگان: تیر ساندویچی مرکب، ضریب تاثیر اینرسی، سرعت بحرانی، ضریب تقویت دینامیکی
  • هدی طالبیان، مجتبی ماموریان، حمید نیازمند* صفحات 70-78

    با توجه به پایین بودن ضریب عملکرد و توان تبرید در چیلرهای جذب سطحی، تعیین محل و میزان بازگشت ناپذیری های این سیستم میتواند عوامل محدود کننده افزایش پارامترهای عملکردی را شناسایی کرده و هم راستا با روش های حاضر در بهبود عملکرد این سیستمها موثر واقع شود. در این مطالعه با استفاده از مدل سازی عددی بستر چیلر جذب سطحی و استفاده از توزیع دما که به کمک حل معادلات انرژی در اجزای مختلف آن محاسبه می شود به تعیین مقدار تخریب اکسرژی در فرایندها و اجزای مختلف بستر چیلر جذب سطحی پرداخته شده است. نتایج نشان می دهند بیشترین نرخ تخریب اکسرژی مربوط به مراحل جرم ثابت سیکل است؛ هرچند زمان کوتاه این مراحل سبب می شود که اکسرژی تخریبی کل مقدار کمی داشته باشد. مقدار کل تخریب اکسرژی در مرحله احیای فشار ثابت، به علت بازگشتناپذیری بالای فرایند احیا و همچنین زمان زیاد این مرحله، از دیگر مراحل بیشتر است. همچنین بررسی تاثیر ارتفاع و فاصله بین فین ها بر میزان تخریب اکسرژی بستر نشان داد که افزایش ارتفاع و افزایش فاصله بین فین ها تخریب اکسرژی بستر را افزایش می دهد؛ هرچند وابستگی تخریب اکسرژی به تغییر فاصله بین فین ها اندک است.

    کلیدواژگان: چیلر جذب سطحی، تخریب اکسرژی، مدل سازی عددی، ضریب عملکرد، توان تبرید
  • علی اسفندیاری، مجید بازارگان صفحات 79-84
    با توجه به رشد روزافزون مصرف انرژی از یک سو و کاهش منابع سوختهای فسیلی از سوی دیگر، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی باد، در کانون توجه پژوهشگران قرار گرفته است. از میان انواع توربین های بادی که به منظور دریافت توان الکتریکی از جریان باد مورد استفاده قرار می گیرند، توربین های بادی محور عمودی به دلیل عدم وابستگی به جهت وزش باد، حساسیت کمتر نسبت به آشفتگی جریان و تولید صدای کمتر، امکان استفاده در مناطق شهری و در نزدیکی مصرف کنندگان را فراهم می سازند. در این مقاله یک توربین بادی محور عمودی با پره های مستقیم به روش دینامیک سیالات محاسباتی به صورت سه بعدی مدلسازی شده و نتایج حاصل از حل عددی آن با نتایج آزمایشگاهی سایر پژوهشگران اعتبارسنجی گردیده است. پس از آن، اثر تغییر محل اتصال پره های روتور به بازوهای نگهدارنده و گام اولیه پره مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد که در نمونه مورد بررسی، انتخاب گام اولیه و محل اتصال مناسب پره می تواند بیشینه ضریب عملکرد توربین را به ترتیب 65 و 60 درصد افزایش دهد.
    کلیدواژگان: توربین بادی محور عمودی، دینامیک سیالات محاسباتی، محل اتصال پره، گام اولیه پره
  • محمدعلی بیجارچی، محمدحسن رحیمیان صفحات 85-96
    چکیده-در این تحقیق برخورد دو قطره، به صورت عددی با استفاده از روش شبکه ای بولتزمن در محیط دو فازی، بررسی شده است. شبیه سازی برای سیالات دوگانه تراکم ناپذیر بر اساس مدل ارائه شده توسط لی، انجام گرفته است. ویژگی بارز این مدل، شبیه سازی سیالات با نسبت چگالی بالا بوده و به راحتی با نتایج تجربی مقایسه شده و صحت آن بررسی شده است. با استفاده از این شبیه سازی، تغییرات اعداد بی بعد وبر، رینولدز، پارامتر برخورد، نسبت چگالی، نسبت لزجت سینماتیکی، نسبت قطر و نسبت سرعت برخورد دو قطره مورد بررسی قرار گرفته اند. نحوه تغییرات دامنه نوسان، زمان رسیدن به تعادل، تعداد نوسان و نوع برخورد با افزایش اعداد بی بعد موثر در مساله بررسی شده است و نشان داده شده است که با افزایش عدد وبر، عدد رینولدز یا نسبت چگالی یا کاهش نسبت لزجت سینماتیکی دامنه نوسان و میزان تغییر شکل قطره حاصله بیشتر می شود.
    کلیدواژگان: برخورد دو قطره، روش شبکه ای بولتزمن دو فازی، نسبت چگالی بالا، محیط دوفازی
  • علی قدوسیان، مسعود پور، مجتبی شیخی ازغندی صفحات 97-106
    در این تحقیق، اثرات پارامترهای برش بر نرخ برداشت ماده و زبری سطح، بررسی شده است. در این مقاله شرایط ماشینکاری در فرزکاری با بارجانبی کم بهینه سازی می گردد. برای این منظور ابتدا یک مدل جامع از فرآیند ماشینکاری با بارجانبی کم ارائه می شود. در این مدل پارامتر میرایی فرآیند برای اولین بار به روش تحلیل سری زمانی مدلسازی شده و شبیه سازی فرآیند به صورت دقیق انجام گردید. با توجه به اثرات پارامترهای برش برروی فاکتورهای نرخ برداشت ماده و زبری سطح، برای بدست آوردن شرایط مطلوب ماشینکاری، از بهینه سازی چند هدفه استفاده می شود. قید پایداری به عنوان محدودیت بهینه سازی مطرح شده و مقدار آن توسط روش المان محدود زمانی محاسبه می گردد. برای جستجوی پارامترهای برش مطلوب از سه الگوریتم ژنتیک، گروه ذرات و رقابت استعماری استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصله از این سه روش، نشان داده شده است که الگوریتم رقابت استعماری در غلبه به ترمهای غیرخطی و مینیم های محلی مساله قدرتمندتر بوده و سرعت بیشتر همگرائی در این الگوریتم، نسبت به دو روش دیگر در این مسئله اثبات شده است. در پایان آزمایشاتی برای تایید تغییرات تابع هدف در مسیر میل به نقطه بهینه انجام شده و درصد خطای تابع هدف در نقطه بهینه با نتایج آزمایشگاهی تعیین می گردد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، نرخ برداشت ماده، بافت سطح، میرایی فرآیند، فرزکاری با بارجانبی کم
  • ناصر بهارلو هوره، ابراهیم افشاری صفحات 107-116
    مرطوب سازی بهینه گازهای واکنشگر پیل سوختی غشا پلیمری تاثیر بسزایی در عملکرد آن دارد. در این مطالعه، یک مدل تحلیلی از مرطوب ساز غشایی برای پیل سوختی غشا پلیمری ارائه و تاثیر دبی ها، فشارها و دماهای ورودی مرطوب ساز بر عملکرد آن بررسی شده است. بدین منظور، با نوشتن معادلات حاکم شامل: معادلات انتقال آب در غشا و قانون بقا انرژی در مرطوب ساز، یک دستگاه معادلات غیر خطی تشکیل شده که به روش تکرار، با استفاده از برنامه نویسی فرترن حل گردیده است. در هر مرحله، دماهای خروجی، نرخ انتقال آب از غشا، رطوبت نسبی و نقطه شبنم خروجی گاز خشک محاسبه و تحلیل شده اند. هرچه اختلاف نقطه شبنم ورودی سمت مرطوب و خروجی سمت خشک کمتر باشد، عملکرد مرطوب ساز بهتر است. نتایج نشان می دهد افزایش دبی ورودی سمت خشک، سبب افت عملکرد اما افزایش دبی ورودی در سمت مرطوب سبب بهبود عملکرد مرطوب ساز می شود. با افزایش فشار ورودی کانال خشک، عملکرد مرطوب ساز بهتر می شود؛ در حالی که فشار ورودی سمت مرطوب اثر قابل توجهی بر عملکرد آن ندارد. بررسی تاثیر دما نشان می دهد پیش گرم کردن گاز خشک ورودی ضروری به نظر نمی رسد و استفاده از گاز مرطوب سردتر عملکرد مرطوب ساز را بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: مرطوب ساز غشایی، پیل سوختی غشا پلیمری، مدل تحلیلی، نقطه شبنم
  • وحید مهرنیا، رامین حقیقی خوشخو * صفحات 117-127

    مزرعه خورشیدی قسمتی از نیروگاه خورشیدی است که وظیفه مبادله حرارت از خورشید به یک سیال را بر عهده دارد. تناسب اندازه مزرعه خورشیدی با دیگر تجهیزات نیروگاه یکی از عوامل مهم در قیمت تمام شده ی برق تولیدی می باشد. در این مقاله اندازه بهینه اقتصادی مزرعه خورشیدی تلفیق شده با یک سیکل ترکیبی تعیین گردیده است. بعلاوه الگوریتمی برای شبیه سازی عملکرد کلکتور خورشیدی سهموی خطی ارائه شده است. چهار مزرعه خورشیدی با اندازه های مختلف ولی مشخصات یکسان در بلوک قدرت در نظر گرفته شده اند. عملکرد حرارتی هر مزرعه در شرایط نامی و شرایط بار جزئی مطالعه شده است. مزرعه خورشیدی و سیکل ترکیبی با کد نویسی در نرم افزار EES شبیه سازی شده اند. با توجه به اطلاعات هواشناسی ساعتی، تولید انرژی الکتریکی برای یک سال محاسبه گشته است. هزینه تمام شده تولید برق برای هر واحد محاسبه گردیده و سرانجام مزرعه ای که کمترین هزینه تولید برق را نتیجه می دهد بعنوان مزرعه با اندازه بهینه انتخاب شده است. با توجه به آنالیز اقتصادی انجام شده، اندازه بهینه اقتصادی مزرعه در نیروگاه های خورشیدی ترکیبی-تلفیقی تابعی از موقعیت نیروگاه، توان درخواستی HRSG، و قیود بلوک قدرت و مزرعه خورشیدی می باشد.

    کلیدواژگان: نیروگاه سیکل ترکیبی، تلفیقی خورشیدی، کلکتور سهموی خطی، قیمت تمام شده برق تولیدی، اندازه مزرعه خورشیدی
  • مجتبی معصوم نژاد، سیدعلی معافی، علی جمالی، نادر نریمان زاده صفحات 128-132
    در چند دهه گذشته، شناسایی متغیرهای حالت و پارامترهای یک مدل دینامیکی از روی داده های اندازه گیری شده ناقص و مخدوش با نویز مورد توجه محققان قرار گرفته است. فیلترهای کالمن و H بینهایت از معروفترین روش های شناسایی مدل و پالایش داده های مخدوش هستند. فیلتر کالمن در صورت وجود اطلاعات کافی در مورد نویزهای فرآیند دارای عملکرد مناسبی است بگونه ای که میانگین مجذور خطای تخمین را حداقل می نماید. همچنین فیلتر Hبینهایت مستقل از اطلاعات نویزهای فرآیند، بوسیله یک حد بالای محدود کننده تخمینی ارائه می دهد که در مقابل اغتشاشات مدل مقاوم است. در این مقاله فیلتر ترکیبی کالمن و H بینهایت ارائه گردیده است که بوسیله آن محدوده اجرایی فیلتر H بینهایت درحالی بکار برده خواهد شد که به طور همزمان محدوده اجرایی فیلتر کالمن که همان حداقل نمودن میانگین مجذور خطای تخمین است برآورده شود. با استفاده از روش بهینه سازی چند هدفی نقاط پارتو غیر برتر طراحی از دید دو تابع میانگین مجذور خطا و حد بالای فیلتر H بینهایت برای دو مورد مطالعاتی ارائه گردیده است. شبیه سازی برای دو مورد مطالعاتی نشان دهنده عملکرد مقاوم و کمینه بودن میانگین مجذور خطاها برای نقطه مصالحه طراحی است.
    کلیدواژگان: فیلتر کالمن، فیلتر H بینهایت، فیلتر ترکیبی کالمن و H بینهایت، تخمین متغیرهای حالت سیستم، بهینه سازی چند هدفی
  • حسن مسلمی نایینی، سید جلال هاشمی، غلامحسین لیاقت، مهران محمدی، حامد دیلمی عضدی صفحات 133-140
    منحنی حد شکل دهی نشان دهنده مقدار شکل پذیری ورق های فلزی در حالت های مختلف بارگذاری قبل از رسیدن به نقطه گلویی شدن می باشد. در این مقاله، بررسی کاربرد معیارهای ناپایداری پلاستیک برای پیش بینی گلویی شدن و هم چنین منحنی حد شکل دهی در فرآیند هیدروفرمینگ لوله مورد بررسی قرار گرفته است. معیارهای ناپایداری پلاستیک مختلف همراه با معیار تسلیم ناهمسانگرد درجه 2 بارلات بکار گرفته شده و در نسبت کرنش متفاوت، کرنش های حدی محاسبه و در مرحله بعد کرنش های حدی به تنش های حدی تبدیل شده اند. یک دستگاه بالج آزاد با قابلیت اعمال تغذیه محوری نیز برای بررسی صحت نتایج تحلیلی ساخته شده است. لوله ها تحت مسیرهای بارگذاری مختلفی قرار گرفتند و شرایط کرنشی متفاوت برای بدست آوردن منحنی حد شکل دهی ایجاد شد. منحنی های حد شکل دهی بدست آمده بوسیله معیارهای ناپایداری پلاستیک با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج نشان داد که معیار ناپایداری سویفت برای لوله ها بهترین پیش بینی را برای منحنی حد شکل دهی در فرآیند هیدروفرمینگ لوله دارد.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، لوله آلومینیومی، ناپایداری پلاستیک، ناهمسانگردی، حد شکل دهی
  • پویان ادیبی، محمدرضا انصاری، بابک حبیب پور، ابراهیم سلیمی صفحات 141-149
    در این مقاله اثرات سرعت ظاهری گاز و مایع ورودی و نیز فاصله از بالادست کانال بر فرکانس اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه فرکانس اسلاگ نیز ارائه شده است. محل انجام آزمایش ها، آزمایشگاه جریان چندفازی دانشگاه تربیت مدرس بوده است. آزمایش ها در کسر حجمی مایع 75/0 در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 (قطر معادل هیدرولیکی cm67/6) و به طول m36 از جنس پلکسی گلاس انجام شده است. محدوده سرعت ظاهری آب m/s56/0-11/0 و سرعت ظاهری هوا m/s13-88/1 می باشد. اندازه گیری فرکانس اسلاگ در سه محل از ورودی کانال انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که در تمامی حالت های آزمایش، کمینه فرکانس در کمترین سرعت ظاهری مایع و بیشینه آن در بیشترین سرعت ظاهری مایع رخ می دهد. با افزایش ضریب لغزش، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. فرکانس اسلاگ تابع قوی از سرعت ظاهری مایع است. در سرعت های بالای آب، فرکانس اسلاگ در کانال افزایش می یابد. تاثیر سرعت ظاهری گاز بر فرکانس اسلاگ در هر سرعت ظاهری مایع، کاهشی است. با حرکت در جهت پایین دست کانال، فرکانس اسلاگ کاهش می یابد. حرکت اسلاگ در پایین دست کانال، سریع تر و با شتاب بالاتری انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: فرکانس اسلاگ، سرعت ظاهری ورودی، کانال افقی طویل، روش تجربی
  • بررسی عددی و تجربی تاثیر پارامترهای فیزیکی و هندسی بر بازده میکرو توربین آبی پلتون
    شهرام درخشان، محمد باقری مطلق، احسان عبدالله نژاد صفحات 150-158
    در مطالعه پیش رو میکرو توربین آبی پلتونی با ابعاد بسیارکوچک مورد بررسی قرار گرفته است. این میکرو توربین برای توان 15 کیلو وات طراحی و ساخته شد و در استان خراسان رضوی مورد بهره برداری قرار گرفت. برای تحلیل و بررسی کارایی و تاثیر پارامتر های فیزیکی و هندسی، جریان عبوری از توربین با استفاده از نرم افزار تجاری Ansys CFX 13 شبیه سازی و نتایج حاصل از شبیه سازی در نقطه کاری با نتایج تجربی مقایسه و اعتبار سنجی گردید. با توجه به پیچیدگی شبیه سازی، حجم زیاد محاسبات و همچنین متناوب بودن، به جای شبیه سازی کل توربین قسمتی از آن که شامل تعدادی از بشقابک ها می باشد، شبیه سازی شد. جریان به صورت سه بعدی و گذرا شبیه سازی شده و مدل توربولاتی SST به کار رفته است. برای مدل کردن جریان دو فاز از مدل همگن سطح آزاد استاندارد استفاده شده است.در قسمت نتایج اثر مقدار دور بر روی بازده مورد بررسی قرار گرفت.همچنین تاثیر پارامترهای فیزیکی: دبی، ارتفاع و پارامترهای هندسی: فاصله نازل تا محور بشقابک ها، تعداد بشقابک با حفظ قطر گام و اندازه بشقابک، تعداد بشقابک با حفظ قطر گام و تغییر اندازه بشقابک و تعداد بشقابک با تغییر قطر گام و حفظ اندازه بشقابک بر روی عمل کرد، برای میکرو توربین مورد نظر بررسی گردید.
    کلیدواژگان: میکرو توربین پلتون، شبیه سازی عددی، نیروگاه آبی کوچک
  • تحلیل سینماتیکی اندام تحتانی در بیمارن مبتلا به آستئوآرتریت تیبیوفمورال داخلی در صفحه فرونتال با استفاده از تحلیل مولفه های اصلی
    سالار تاکی، احمدرضا عرشی، فاطمه نواب مطلق، حمیدرضا یزدی صفحات 159-166
    بیماران مبتلا به آسئتوآرتریت داخلی زانو، با توجه به درجه بیماریشان، ممکن است دارای سینماتیک راه رفتن متفاوتی نسبت به افراد سالم باشند که اغلب این تغییرات در صفحه فرونتال نمایان می شود. هدف از انجام این مطالعه، مقایسه سینماتیک مفاصل اندام تحتانی در صفحه فرونتال، میان افراد غیرمبتلا و مبتلا به آستئوآرتریت داخلی زانو با درجات خفیف و متوسط حین راه رفتن بوده است. آنالیز راه رفتن در سه-بعد و بر روی 25نفر از بانوان 35-53 سال صورت پذیرفت که 10نفر غیرمبتلا، 10نفر مبتلا به آستئوآرتریت خفیف و 5نفر مبتلا به آستئوآرتریت متوسط قسمت داخلی مفصل تیبیوفمورال بودند. نمودارهای سینماتیکی با استفاده از روش تحلیل مولفه های اصلی(PCA) خلاصه گردید. نمره های مولفه های اصلی با استفاده از آنالیزهای آماری ANOVA و Post-Hoc TukeyHSD، میان سه گروه(غیرمبتلا، خفیف و متوسط) مقایسه شدند. مچ پای افراد گروه آستئوآرتریت خفیف در بیشتر قسمتهای سیکل راه رفتن جهت گیری اینورژن و در افراد گروه آستئوآرتریت متوسط، جهت گیری اورژن دارد. دامنه حرکتی مچ پای گروه آستئوآرتریت خفیف در صفحه فرونتال، کمتر از دو گروه دیگر است(p>0.05). با پیشرفت بیماری، مقدار زاویه ادداکشن زانو افزایش می یابد (p>0.05) و دامنه حرکتی ران در صفحه فرونتال کمتر می شود که اختلاف این دامنه حرکتی میان گروه آستئوآرتریت خفیف و متوسط معنی دار است(p=0.05).
    کلیدواژگان: آستئوآرتریت داخلی زانو، آنالیز راه رفتن، صفحه فرونتال، تحلیل مولفه های اصلی، سینماتیک اندام تحتانی
  • بررسی عددی و تجربی پارامترهای روش شکل دهی تدریجی ورق و بهینه سازی چندهدفه توسط الگوریتم عصبی - ژنتیک
    حسین محمدی نجف آبادی، علی اصغر عطایی، مسعود شریفی فر صفحات 167-174
    روش شکل دهی تدریجی ورق فلزی از جمله روش های نوین و بسیار انعطاف پذیردر فناوری شکل دهی ورق های فلزی است که برای تولید قطعات به تعداد کم و ساخت مدل نمونه ی اولیه، مورد استفاده قرار می گیرد. برای تولید قطعات با خواص مطلوب، با بیشترین کیفیت و کمترین هزینه، تعیین میزان بهینه برای پارامترهای فرآیند ضروری می باشد. در این تحقیق پس از شبیه سازی فرآیند با استفاده از نرم افزار ABAQUS، تاثیر سه پارامتر شامل ضریب اصطکاک، قطر ابزار و اندازه ی گام عمودی بر سه پارامتر نیروی عمودی ابزار، ضخامت ورق تغییر شکل یافته و مقدار برگشت فنری با استفاده از مدل اجزای محدود در سطوح مختلف بررسی شد. سپس با استفاده از اطلاعات به دست آمده، مدلی توسط شبکه ی عصبی مصنوعی در نرم افزار MATLAB به دست آمده و سپس این مدل به عنوان تابع ورودی به الگوریتم بهینه سازی ژنتیک چند هدفه ارائه گردید تا پارامترهای بهینه ی فرآیند جهت به دست آمدن حداقل نیروی عمودی، حداقل برگشت فنری و حداقل کاهش ضخامت به دست آیند و جبهه پارتوی مربوطه حاصل شود.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی ورق، روش اجزای محدود، الگوریتم عصبی، ژنتیک
  • بررسی اثر نوسانات پیچشی دم بر ضریب برای ایرفویل NACA0015 در زوایای حمله پایین
    علی حیدری، محمود پسندیده صفحات 175-187
    در کار حاضر هدف بررسی اثر نوسانات پیچشی دم ایرفویل بر روی نیروی برآی تولیدی در ایرفویل های ثابت در زوایای حمله مختلف می باشد. بنابراین جریان دو بعدی، ناپایا و تراکم پذیر حول ایرفویل ثابت تحت زوایای حمله مختلف با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی شبکه درشت به کمک شبکه دینامیکی فنری تحلیل می شود. در این روش معادلات اویلر به کمک شبکه درشت و شرط مرزی عدم لغزش و روش تسخیر گردابه حل می شوند. ابتدا جهت اعتبار سنجی کد بدون در نظر گرفتن نوسان دم، ایرفویل ثابت در زوایای حمله مختلف و همچنین تحت نوسان پیچشی مدل شده و نتایج بدست آمده با نتایج تجربی مقایسه می شود. همچنین به صورت شبه پایا نتایج این روش با نتایج حل لزج معادلات ناویر- استوکس با مدل آشفتگی اسپالارت- آلمارس مقایسه می شود. سپس با افزودن نوسانات پیچشی دم، اثر تغییر پارامترهای ناپایا از جمله دامنه، فرکانس نوسانات و مکان شکستگی دم بر روی ضرائب آئرودینامیکی ایرفویل ثابت تحت زوایای حمله مختلف بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که در یک زاویه حمله مشخص، اضافه کردن نوسانات پیچشی دم با دامنه و فرکانس نوسان بالا موجب افزایش ضریب برآ نسبت به حالت بدون نوسان دم می شود.
    کلیدواژگان: نوسانات پیچشی ناپایای دم، دینامیک سیالات محاسباتی شبکه درشت، شبکه دینامیکی فنری، شبه پایا
  • مقایسه بین مدل های جانسون-کوک و PTW در شبیه سازی فرآیند اسپری سرد
    سعید رحمتی، عباس قایی، احمد رضاییان صفحات 188-194
    اسپری سرد یک فرآیند نسبتا جدید است که از آن برای پوشش دهی و ساخت قطعات جدید استفاده می شود. مطالعات تجربی این فرآیند هم بسیار هزینه بر و هم به دلیل سرعت بسیار بالای ذرات خیلی مشکل می باشد. به همین دلیل استفاده از یک شبیه سازی با دقت مناسب برای این فرآیند معقول به نظر می رسد. با وجود ناتوانی مدل جانسون-کوک در پیش بینی تنش سیلان در نرخ کرنش های بسیار بالای معمول در این فرآیند، مطالعات نشان می دهد که تمامی تحقیقات گذشته از این مدل در شبیه سازی این فرآیند استفاده کرده اند. بنابراین انتظار می رود که با استفاده از یک مدل ماده مناسب تر برای نرخ کرنش های بسیار بالا بتوان شبیه سازی های گذشته را بهبود بخشید. به همین دلیل در این مقاله، ابتدا مدل PTW در نرم افزار آباکوس پیاده سازی و سپس با استفاده از آن فرآیند اسپری سرد برای مس شبیه سازی شده است. مقایسه ی نتایج حاصل با نتایج حاصل از مدل جانسون-کوک و نتایج تجربی نشان داد که مدل جانسون-کوک در نرخ کرنش های بالا حساسیت زیادی به تغییرات نرخ کرنش نداشته و به همین دلیل جواب های قابل قبولی را پیش بینی نمی کند. ولی در مقابل مدل PTW انطباق بیشتری با نتایج آزمایشگاهی داشته و جواب های بهتری نسبت به مدل جانسون-کوک ارائه می دهد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، اسپری سرد، نرخ کرنش بالا
  • بررسی خوردگی فولادهای زنگ نزن با روش آکوستیک امیشن
    رامین خامدی، اسماعیل پورسعیدی، موسی جباری صفحات 195-200
    آکوستیک امیشن یکی از روش های بررسی مکانیزم خوردگی می باشد که از این روش پیشرفته می توان برای تشخیص عیوب مختلف در سازه های تحت بار و اجزای آنها در زمینه تستهای غیر مخرب استفاده کرد. در این مقاله خورندگی محلولهای اسید سولفوریک و اسید کلریدریک بر روی فولادهای زنگ نزن 304، 316و فولاد GTD-450با استفاده از آکوستیک امیشن مورد بررسی قرار گرفته است. برای این موضوع، اطلاعات آکوستیک امیشن مربوط به آزمایشهای خوردگی جمع آوری و مورد تحلیل قرار گرفت. با توجه به نمودار آزمایشها مجموع کانت در نمونه های دارای تنش بسیار بیشتر از نمونه های بدون تنش است که ناشی از حساسیت بالای فولادهای زنگ نزن در خوردگی تحت تنش می باشد. همچنین بازه فرکانسی نمونه های دارای تنش از بازه فرکانسی نمونه های بدون تنش کمتر می باشد. مجموع کانت فولاد زنگ نزن 304 در نمونه های دارای تنش و بدون تنش بیشتر از فولاد زنگ نزن 316 می باشد. خوردگی ناگهانی و شدید در اسید کلریدریک برای مواد تست شده به ویژه در نمونه های تحت تنش فولاد زنگ نزن 304 مشاهده گردید که بسیار مخرب می باشد؛ زیرا این نوع از خوردگی باعث ایجاد حفره هایی با تمرکز تنش بالا و در نهایت شکست سازه می شود.
    کلیدواژگان: آکوستیک امیشن، تستهای غیر مخرب، خوردگی تحت تنش
|
  • Abbas Shafiee, Peiman Mosadegh, Saeid Bashash, Nader Jalili Pages 1-8
    Parallel piezo-flexural nanopositioning stages are extensively used in advanced nano-scale imaging and manipulation applications such as scanning probe microscopy systems. One of the major deficiencies of these devices is the coupled motion between their different axes. That is, the motion of stage in one direction interferes with motions in the other directions, leading to undesirable disturbances. In this paper, analytical, dynamic, experimental, and finite element analyses are carried out to investigate the major root cause of the cross-coupling effect. Using ABAQUS FEA software, a 3D model of the stage has been developed. Model consists of a central elastic body connected to the fixed frame through four flexural hinges. A cylindrical stack of multiple piezoelectric layers is placed between the moving central body and the fixed frame. Simulations are carried out for two different friction coefficients in the contact surfaces of the piezoelectric layers, and for different frame materials. It is observed that the main cause of the cross-coupling effect is the rotation of piezoelectric stack due to its friction with the stage moving in the tangential direction, concurrent with a change in the geometry of the stage.
    Keywords: Nanopositioning Stage, Piezoelectric Actuator, Mechanical Cross, coupling, Finite Element Analysis, Friction
  • Mohammad Julaei Moghaddam, Mohammad Ali Farsi, Mohammad Reza Soleymani, Mohammad Anoosheh Pages 9-18
    Sheet metal components frequently are used in industry. There are several methods to produce them. Progressive die one of the most widely applied devices to sheet metal components manufacturing. The progressive dies reduce the time and cost of producing complex sheet metal components. However, the design and manufacture of these dies are difficult. CAD/CAM systems have been proved to be very useful tools for this task. In this paper, two the important stages of die design process, Nesting and Piloting system are studied. By using fuzzy set theory and three fuzzy rules: scrap percentage, type of pilots, distance between pilots, the optimum state of nesting and piloting is determined. These rules are applied according to expert comments and industrial observations. According to our investigation, piloting accuracy impresses the final nesting design, thus a new fuzzy rule based on distance between pilots is proposed in this paper. The presented method is based on algebra algorithm that it determines suitable and exact place of semi-direct and indirect pilots and decrease calculation time. Three components taken from industry and previous papers are used to show the capability of the proposed method.
    Keywords: Progressive Die, Nesting, Piloting, Computer Aided Design, Fuzzy Set Theory
  • Sona Azarang, Hamid Baseri Pages 19-26

    Drilling is the most widely used process for producing holes through the manufacturing parts. Drilling, as well as other machining processes, produce undesired raised material on both entrance and exit edges. The raised material caused by plastic flow is defined as burr, which is necessary to be removed for critical and precise part. In this work, magnetic abrasive deburring (MAD) was used to investigate the deburring performance of stainless steel. Firstly preliminary simulations were carried out by Maxwell software to determine appropriate MAD tool. Then, influence of MAD variables such as height of gap, mesh number and rotational speed were studied on burr height variation. Results indicated that mesh number of abrasive particles has the dominate effect in burr removal of stainless steel plate by this process.

    Keywords: Drilling, Burr, Deburring, stainless steel
  • Mohammad Reza Shabgard, Mohammad Jafarian Zanjaban, Reza Azarafza Pages 27-33
    This paper studies the effects of soluble cutting fluid-based CuO Nanofluid on machining force and surface roughness in turning of hardened AISI 4340 tool steel. These influences, Moreover, are compared with the outputs of similar tests through dry and soluble cutting fluid. The obtained results showed 1% volume fraction of CuO Nanoparticles added to soluble oil as cutting fluid was considerably reduced machining force and surface roughness in comparison to soluble cutting oil and dry. The investigations indicated that CuO Nanofluid reduced surface roughness and machining force by 49% and 24% respectively. Moreover, the results illustrated that the lowest surface roughness obtained in cutting speed 250 m/min, feed rate 0.1 mm/rev and cutting nanofluid.
    Keywords: CuO nanofluid, Cutting fluid, AISI 4340 tool steel, Surface roughness, Machining force
  • Mohammad Ghafoori Varzaneh, Fatemeh Yousefifar, Mohammad Mahdi Jalili Pages 34-40
    Inspired by the muscle arrangement of the octopus and skeleton of the snakes, a wire-driven serpentine robot arm has been simulated and constructed in this article. The robot links which are connected via flexible beam act as the snake backbone. Instead of using motors at each joint, four sets of wire are employed as octopus muscles to drive the robot arm. For the spatial inverse kinematics, after determining the generalized coordinates of the system, governing algebraic equations of the system including constraint equations of the joints and cables and favorable movements have been determined. For displacement analysis, these equations have been solved using the Newton-Raphson method. Using this method robot workspace has also been determined.For the inverse dynamics of the robot, cables tension force has been considered as external forces. Using Embedding technique with specified constraint matrix, mass matrix and acceleration vectors that are determined from inverse kinematics, cables tension force and torque of motors are specified. To validate the snake robot model, a prototype has been built and programmed for some circular and arcuate routs. Travelled pass by end effector have been obtained. Comparing the results with the desired path, accuracy of the designed robot has been investigated.
    Keywords: Snake like Robotic Arm, Wire Driver, Computational Dynamics, Inverse Kinematics, Inverse Dynamics
  • Mohammad Hedayatian, Gholam Hosein Liaghat, Gholam Hosein Rahimi, Mohammad Hosein Pol, Mehdi Khoshsoroor Pages 41-46
    In this paper, the experimental behavior of grid cylindrical composite structures which are used widely in engineering structures under ballistic impact is investigated. In the present study, the grid cylindrical composites were manufactured by the filament winding process with fiber placement procedure and perforated by projectile using the ballistic gas gun. Input and output velocities of projectile were recorded. The results show that presence of discrete ribs prevents spread damage from one cell to it’s adjacent cells and structure behaves differently against projectile with velocity near ballistic limit velocity and higher velocities. With approach to the ribs location ballistic limit has been increased. However due to reduce fracture area, overall and local deformations after impact in velocity which is higher than ballistic limit velocity, projectile has been came out from grid samples with higher velocity than simple composite shells. In this paper, delamination in outer composite shell and ribs, debonding between shell and ribs, residual velocity of projectile, fracture area of the grid specimens and the effects of curvature in two deferent velocities were reported and commented upon as results.
    Keywords: Ballistic impact, Grid composite, Fracture area, Ribs
  • Hamed Ahmadi, Mahmoud Mehrdad Shokrieh Pages 47-54

    Syntactic foams are a kind of composite; consist of polymeric matrix and hollow micro-balloons. They have high strength to weight ratio if it compare to the neat matrix material. In this paper epoxy resin as matrix and ceramic micro-balloons are used and 36 kinds of syntactic foam were fabricated to investigate the effect of preparation factors such as: mixing speed, mixing time, mixing sequence and extracting bubbles by a vacuum oven on the mechanical properties. Also, two undesirable events like micro-balloon flotation in matrix and porosity are investigated as they affect the foam`s strength. The results show that the speed and sequence of mixing are not effective seriously. However the time needed for mixing would be changed for different volume percent of micro-balloons. It should be noted that as flotation and porosity increases the compression strength decreases. Using the vacuum pressure before molding may decrease the matrix porosity for above 40% micro-balloon volume fraction syntactic foams. Converse to previous, using the vacuum pressure for below 40% micro-balloon volume fraction syntactic foams would increase the floatation and decreases the compression strength.

    Keywords: Syntactic foam, Mechanical properties, Epoxy, Ceramic microballoon
  • Hassan Hassanzadeh, Amin Ferdowsara, Mahboba Barzagary Pages 55-62
    In the PEM fuel cells, gas phase (air and vapour) and liquid water could simultaneously flow through the cathode Gas Diffusion Layer (GDL). On the other hand, the performance of fuel cell and the main characteristic parameters of the flow can be influenced by the interaction of these gas and liquid phases. In the present study, the main parameters of two-phase flow in the GDL such as capillary pressure, mole concentrations of gas species, gas velocity and liquid velocity have been evaluated by considering the interactional effects of the aforementioned two phases. Also, the impact of changing the value of cathode channel humidity and fuel cell temperature on the value of the mentioned parameters has been investigated. The results indicated that decreasing of relative humidity in the cathode channel causes an increase in the rate of water vaporization. Thus, this leads to a decrease in the liquid water velocity, capillary pressure gradient and saturation gradient in the GDL. Also, increasing the temperature causes an increase in the rate of water vaporization and a decrease in the gas velocity and gas pressure gradient.
    Keywords: PEM fuel cell, Gas diffusion layer, two phase flow
  • Hassan Biglari, Milad Azvar Pages 63-69
    In this paper, dynamic analysis of simply-supported composite sandwich beam under a moving mass including rotary inertia and transverse shear deformation are investigated. Governing equations are gained using Hamilton's principal. Modal superposition method used to deriving ordinary differential equation of motion in matrix form. Fourth order Runge-Kutta method applied to solving the ODE with time varying coefficients. Parametric studies such as effects of stacking, aspect ratio, core thickness and stiffness, mass and speed of moving load on the midpoint deflection, dynamic magnification factor and critical speed have been studied. The obtained results show that core thickness and stiffness have considerable effects on critical speed. Inertia of moving mass has distinct effects on dynamic response of beam depend on load velocity.
    Keywords: Composite sandwich beam, Inertia coefficient, Critical speed, Amplification factor, Rotary inertia
  • Hoda Talebian, Mojtaba Mamourian, Hamid Niazmand Pages 70-78

    As the coefficient of performance and the cooling power of adsorption chillers are low, the irreversibility calculation can identify the sources which limit the increase of performance parameters and effectively be used in association with current performance improvement techniques. Adopting the numerical modeling and calculating the temporal distribution of temperature in adsorber elements, this study measures the exergy destruction in different parts and processes of the adsorbent bed. The results show the maximum exergy destruction rate in isosteric phases, yet the total exergy destruction is low due to the short phase times. The highest total exergy loss is observed in isobaric heating phase due to the high irreversibility of desorption process and also long phase duration. Furthermore the effects of fin height and fin spacing on the exergy destruction of adsorbent bed are investigated. The results show that increasing fin height and fin spacing increase the total exergy destruction; however the dependency of fin spacing on exergy destruction is relatively low.

    Keywords: Adsorption Chiller, Exergy Destruction, Numerical Modeling, Coefficient of Performance, Cooling Power
  • Ali Esfandiari, Majid Bazargan Pages 79-84
    Due to growth of energy consumption and depletion of fossil fuels sources, power generation of renewable energy sources such as wind energy has become one of the main interests of researchers. Among different types of wind turbines used for extracting electric power from wind flow, vertical axis wind turbines can be implemented in urban areas and in proximity of energy consumers because of their independence of wind direction, low sensitivity to wind turbulence and lower noise production. In this paper a straight-bladed vertical axis wind turbine has been simulated 3 dimensionally by use of a commercial CFD code. The numerical results have been validated against available experimental data. To improve the performance of the turbine, the effects of blade mount point offset and preset pitch have been investigated. The results show that appropriate blade offset and preset pitch for this case study leads to a 60 and 65 percent increase in the maximum performance coefficient respectively.
    Keywords: Vertical Axis Wind Turbine, VAWT, CFD, Blade mount point, Blade preset pitch
  • Mohammad Ali Bijarchi, Mohammad Hasan Rahimian Pages 85-96
    In this study, the collision of two drops using Lattice Boltzmann numerical method in two-phase flow has been investigated. The simulation for incompressible fluid is based on the model represented by Lee. The prominent feature of this model is to simulate fluids with high density ratios. Thus, the model has easily been compared with experimental results and its validity has been investigated. Using this simulation, the variation of non-dimensional parameters such as Weber number, Reynolds number, Impact parameter, density ratio, kinematic viscosity ratio, diameter ratio and velocity ratio of two drops were studied. Considering the results, it was shown that the Reynolds number, density ratio and relative velocity ratio have no effect on separation or coalescence of drops collision; while the variation of Weber number, Impact Parameter and kinematic viscosity ratio results in separation or coalescence. Moreover, by increase in Weber number, Reynolds number or density ratio or decrease in kinematic viscosity, the number of oscillations and the time needed to reach equilibrium increases. Likewise, the amplitude of oscillation and the deformation of the drops increase when the Weber number, Reynolds number or density ratio rise or the kinematic viscosity lowers.
    Keywords: droplet collision, two phase Lattice Boltzmann method, high density ratio, tow phase flow
  • Ali Ghoddosian, Masoud Pour, Mojtaba Sheikhi Azghandi Pages 97-106
    In this research, the effects of cutting parameters on material removal rate and surface roughness, are investigated. Therefore, after that the comprehensive model of low-immersion milling is developed, the optimum cutting conditions has to be found for optimizing all of them. The stability criterion is considered as the optimization constraint which is calculated by TFEA. On the other hand, instead of using explicit equation for calculating surface roughness, such as previous works, surface roughness is calculated by TFEA for all of the cases that are needed. Finally, the ability of Genetic algorithm, Particle Swarm Optimization and Imperialist Competitive Algorithm for searching optimum cutting parameters are compared and the results are reported. By comparing the results of the three algorithms it is shown that the ICA is more powerful to deal with nonlinearity aspects of the problem and to tackle sticking in local minimums. Also it is demonstrated that the convergence rate of the ICA is faster than the other two methods. Finally, experiments to confirm the changes of the objective function toward optimal point are done and error percentage of objective function at obtained optimal point compared with experimental result is determined.
    Keywords: Optimization, Material Removal Rate, Surface Texture, Process Damping, Low Immersion Milling
  • Nasser Baharloo, Ebrahim Afshari Pages 107-116
    An optimum humidification of the reactant gases of proton exchange membrane (PEM) fuel cell extremely affects its performance. Here, an analytic model of a membrane humidifier for PEM fuel cell is proposed where the effect of mass flow rates, inlet temperatures and pressures are investigated. The governing equations: water transfer equation and the law of conservation of energy in whole humidifier are written, which form a Non-linear system of equations, solved through FORTRAN software. At each stage, the outlet temperatures, the water transfer rate, relative humidity and the dew point at dry side outlet are calculated and discussed. The closer the dry side outlet dew point to the wet side inlet dew point, leads to the better humidifier performance. The results show that an increase in mass flow rate at dry side inlet leads to the weaker humidifier performance; while, an increase in mass flow rate at wet side inlet leads to the better performance. An increase in the pressure at dry side inlet enhances humidifier performance; while, the pressure at wet side inlet does not affect significantly on humidifier performance. Here, preheating the dry gas is not essential and use the cooler wet gas is recommended
    Keywords: Membrane humidifier, PEM fuel cell, Analytic model, Dew point
  • Vahid Mehrnia, Ramin Haghighi Khoshkhoo Pages 117-127

    Solar field transfer heat of solar radiation to the heat transfer fluid. Appropriate size of solar field is one of the most important parameters in levelized cost of solar electricity. In this paper optimum solar field size in an integrated solar combined cycle is determined. Furthermore, an algorithm is presented for the simulation of parabolic trough solar collector performance. Four solar fields by different size but same power block are considered. Thermal performance of each field in terms of nominal and partial load conditions is studied. Solar field and combined cycle are simulated by coding in EES software. According to The hourly meteorological data, electricity generated for a year is calculated. Levelized cost of solar electricity for each field size is calculated and optimum size of the field is selected. According to the economic analysis, the optimum solar field size in an integrated solar combined cycle is depended to location of plant, HRSG power demand, and the constraints of the power block and solar field.

    Keywords: Integrated solar combined cycle, Parabolic trough collector, levelized cost of energy, solar field size
  • Mojtaba Masoumnezhad, Ali Moafi, Ali Jamali, Nader Nariman, Zadeh Pages 128-132
    Dynamic model identification and state variables estimation from the corrupted measurement data have been attracted much research efforts during the recent years. In this way, Kalman and H-infinity filters have been increasingly used to estimate the parameters individually. In this paper, a mixed kalman-H_∞ filter is designed in an innovative approach using a multi-objective optimization method. It is desired to simultaneously employ the advantages of both filters to minimize both the root-mean squared errors and the upper bounds limit of estimation errors associated with Kalman and H-infinity filters, respectively. Some Pareto optimum design points are presented for two case studies from which trade-off optimum design points can be simply selected.
    Keywords: Kalman Filter, H infinityFilter, Mixed Kalman, H infinity Filter, State Estimation, Multi, Objective Optimization
  • Hassan Moslemi Naeini, Jalal Hashemi, Gholamhossein Liaghat, Mehran Mohammadi, Hamed Deilami Azodi Pages 133-140
    Forming limit diagram (FLD) shows the formability of metal sheets under different loading conditions before that necking is taken place. In this paper, the application of plastic instability criterion for prediction of necking and also FLD has been investigated. Using Balart’s anisotropic yield function and plastic instability criterion in different strain ratios, limit strains have been calculated, and then the limit strains have been converted to limit stresses. To verify the analytical results, a free bulge setup with the ability of applying the axial feeding has been fabricated. Tubes have been undergone different loading paths and different plane strain conditions have been induced to obtain FLD. FLDs which have been obtained using plastic instability criterion have been compared with experimental results. The results show that swift instability criterion for tubes have the best prediction of FLD in tube hydroforming process.
    Keywords: Tube hydroforming, Aluminum tube, Plastic Instability, Anisotropy, Forming Limit
  • Pouyan Adibi, Mohamadreza Ansari, Babak Habibipour, Ebrahim Salimi Pages 141-149
    In this paper, the effect of gas and liquid inlet superficial velocities and distance from upstream on slug frequency is studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for liquid holdup αl= 0.75 and three distances from inlet in a long horizontal channel made of Plexiglas with dimensions of 510 cm2 and 36m length in Multiphase Flow Lab. of Tarbiat Modares University. The superficial liquid and air velocities rated as to 0.11-0.56 m/s and 1.88-13 m/s, respectively. The obtained results show that slug frequency is dependent to superficial liquid velocity directly. Slug frequency decreases with slip ratio increase. Slug frequency has strong dependency on superficial liquid velocity and increases monotonically with it. However, superficial gas velocity has damping effect on slug frequency. As slug moves towards downstream, slug frequency will be decreased but slug velocity will be increased.
    Keywords: Slug Frequency, Inlet Superficial Velocity, Long Horizontal Channel, Experimental Method
  • Numerical and experimental study of the effects of physical and the geometrical parameters on efficiency of a Micro-Pelton Turbine
    Shahram Derakhshan, Mohammad Bagheri, Ehsan Abdolahnejad Pages 150-158
    In the present paper a micro-pelton turbine with very small dimension has been studied. This micro turbine was designed for 15 kW output power and was utilized in KhorasanRazavi. To analyze and evaluate the efficiency and effectiveness of physical and geometrical parameters, the turbine flow was simulated using the commercial software Ansys CFX 13 and the simulation results of the performance point were compared and evaluated with experimental results. Because of complexity of simulation and heavy computation, instead of entire turbine, just a part of it containing several buckets was simulated. A 3D transient flow simulation was applied using the SST turbulent model. In order to model two-phase flow, the standard homogeneous free surface model was employed. In the results the effect of rotating speed on the efficiency was investigated. Moreover, the effect of physical parameters: flow rate and head and geometric parameters: the distance from nozzle to the axis of buckets, the number of buckets in constant pitch circle diameter and constant bucket size, the number of buckets in constant pitch circle diameter and variable bucket size and the number of buckets in variable pitch circle diameter and constant bucket size on the performance of a micro-turbine was investigated.
    Keywords: Micro, Pelton Turbine, Numerical simulation, Micro hydro power plant
  • Lower Extremity Kinematic Analysis of Medial Tibiofemoral Osteoarthritis Patients in Frontal Plane using Principal Components Analysis(PCA)
    Salar Taki, Ahmad Reza Arshi, Fatemeh Navvab Motlaqh, Hamid Reza Yazdi Pages 159-166
    Patients with medial compartment knee osteoarthritis (OA) may exhibit different kinematics during walking according to the disease stage, also most of differences are in the frontal plane. The objective of this study was to compare lower extremity kinematics in frontal plane between medial knee OA patients and control subjects.Three dimensional gait analysis was performed on 25 women (35 to 53 years old): 10 control subjects, 10 mild medial knee OA and 5 moderate medial knee OA patients. Kinematics waveforms were reduced dimensionally by using Principal Component Analysis (PCA). PCA scores were compared between three groups (control, mild OA and moderate OA) with ANOVA and Post-Hoc TukeyHSD statistical analysis. Ankle of mild OA patients had a leaning towards inversion and moderate OA patients had a leaning towards eversion. Patients with mild OA, had smaller range of ankle motion than two other groups (p>0.05). Knee adduction angle increased with progression of OA severity (p>0.05). Range of hip motion in frontal plane decreased with progression of OA severity and this difference was significant between mild and moderate OA groups (p=0.05).
    Keywords: medial knee osteoarthritis, gait analysis, Principal component analysis (PCA), frontal plane, lower extremity kinematics
  • Numerical and Experimental Investigation of Incremental Sheet Metal Forming Parameters and Multi-objective Optimization Using Neural-genetic Algorithm
    Hosein Mohammadi Najafabadi, Ali Asghar Ataee, Masoude Sharififar Pages 167-174
    The Incremental Sheet Metal Forming (ISMF) process is a new and flexible method that is well suited for small batch production or prototyping. In this study, after the process simulation with ABAQUS software and verification of results through experimental tests, the effects of three parameters including friction coefficient, tool diameter and vertical step size on three objectives including vertical force, minimum thickness of deformed sheet and amount of spring-back are investigated. A neural-network model is developed based on simulation data and the effects of parameters are studied on each objective. Also multi-objective genetic algorithm is performed to get the Pareto front of optimum points.
    Keywords: Incremental sheet metal forming, Finite Element Method, neural, genetic algorithm
  • Investigation of Trailing Edge Flapping on Lift Coefficient of NACA0015 Airfoil in Low Angles of Attack
    Ali Heydari, Mahmud Pasandidehfard Pages 175-187
    The purpose of this paper is to investigate the effect of unsteady trailing edge flapping on lift generation for fixed airfoils at low angles of attack. To do this, a 2D unsteady compressible flow around a fixed airfoil is analyzed at different angles of incidence by means of Coarse Grid CFD (CGCFD) method with spring dynamic network. In this method Euler system of equation is solved with coarse Grid and no slip boundary condition using vorticity confinement technique. At first for code validation, the results of fixed airfoil at different angles of attack and also pitching airfoil are compared with experiments. Further, the CGCFD consequences are compared with the results of RANS with SA turbulent model in the quasi steady case. Then trailing edge flapping (TEF) is added to the fixed airfoil at low angles of attack. The effects of unsteady parameters such as the amplitude and the frequency of TEF are investigated at different low angles of attack. The results show that in a specific low angle of attack, adding TEF results in increasing the lift coefficient comparing with the fixed airfoil without TEF.
    Keywords: trailing edge flapping (TEF), Coarse Grid CFD (CGCFD), spring dynamic network, quasi steady
  • A comparative study between Johnson-Cook and PTW models in simulation of cold spray process
    Saeed Rahmati, Abbas Ghaei, Ahmad Rezaeian Pages 188-194
    Cold spray is a process which is used in coating industry and manufacturing of new parts. Experimental studies of this process are expensive and also very difficult due to high velocity of particles. Therefore, one effective method to study this process is its computer simulation. Previous works show that the Johnson-Cook hardening law has been usually used for simulation of this process. However, it is unanimously believed that this model is not able to reproduce the material behavior at extremely high strain rates commonly occurred in the cold spray process. Therefore, the simulation results are expected to improve if a suitable material model for extremely high strain rates is used. In this study, the PTW1 model was implemented in ABAQUS commercial finite element package. The cold spray process was then simulated for copper using both the PTW and Johnson-Cook hardening models. A comparison between the simulation and experimental results showed that the PTW model did improve the simulation results. The predicted flow stress by Johnson-Cook model was also shown to be not so sensitive to strain rate at extremely high strain rates.
    Keywords: simulation, Cold Spray, High Strain Rate
  • An Investigation to Corrosion of Stainless Steels by Acoustic Emission Method
    Ramin Khamedi, Esmaeil Porsaeidi, Moosa Jabbari Pages 195-200
    Acoustic Emission technique is a non destructive method which can be used for detection of corrosion mechanism. In this paper the corrosion of sulfuric and hydrochloric acids solution on some kinds of stainless steel like 304, 316 and GTD-450 with and without residual stress was surveyed by acoustic emission technique. Considering tests diagrams, cumulative counts in the samples with residual stress is more than other ones due to high sensitivity of stainless steel samples to stress corrosion cracking. Also frequency in the samples with residual stress is lower than other ones. Cumulative count in the stainless steel 304 is more than stainless steel 316 for all of the samples. A sudden and intensive corrosion in the hydrochloric acid environment was observed specially in the samples with residual stress. For stainless steel 304, this event was very harmful, because, it will the cause of some pitting corrosion, which concentrates stress in these locations and finally creates crack in structure.
    Keywords: Acoustic Emission, NDT, Stress Corrosion Cracking