فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال چهاردهم شماره 3 (خرداد 1393)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 3 (خرداد 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/03/05
  • تعداد عناوین: 23
|
  • مهدی فکور، پرویز محمد زاده، مهدی باجلان صفحات 1-6
    تحلیل قابلیت اطمینان طراحی های سازه ای حساس، مستلزم بکارگیری روش هایی است که قابلیت تخمین مقدار بسیار کم احتمال واماندگی را داشته باشند. همچنین این طراحی ها دارای چندین تابع حالت حدی هستند و روش مذکور باید قادر باشد قابلیت اطمینان تمام حالت های حدی را با دقت مناسبی تحلیل نماید. برای رسیدگی به این موارد، در این مقاله، روش فاصله بی نظمی توسعه یافته ارائه شده است که توانایی تحلیل قابلیت اطمینان چند تابع حالت حدی که تعدادی از آنها پدیده نادر هستند، را دارد. در این روش که بر پایه روش نمونه برداری بااهمیت بنا نهاده شده است، با کاهش واریانس نمونه های تصادفی، دقت و سرعت محاسبات تحلیل قابلیت اطمینان افزایش می یابد. مهمترین مزیت این روش عدم استفاده از اطلاعات مربوط به محتمل ترین نقطه شکست است. روش مذکور قابلیت بکارگیری در مدل های صریح و ضمنی را داشته و قابلیت اطمینان هر حالت حدی را به طور جداگانه ارائه می دهد. روش ارائه شده بر روی چندین نمونه مطالعاتی معتبر پیاده سازی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که بکارگیری روش فاصله بی نظمی توسعه یافته برای تحلیل چند تابع حالت حدی، موجب افزایش دقت طراحی شده و از طراحی محتاطانه جلوگیری می کند.
    کلیدواژگان: تحلیل قابلیت اطمینان، احتمال واماندگی، فاصله بی نظمی، پدیده نادر، تابع حالت حدی
  • اسماعیل اسدی، محمود فرهادی نیا صفحات 7-16
    در این مقاله، اثر نانو لوله های کربنی بر خواص ارتعاشاتی صفحات کامپوزیتی چندلایه به صورت تئوری و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. جنس صفحات از کامپوزیت شیشه/اپوکسی می باشد که نانو لوله های کربنی چند جداره و تک جداره با درصدهای جرمی مختلف به آنها افزوده شده اند. در ابتدا نانو لوله های کربنی با فرآیند اولتراسونیک درون رزین اپوکسی توزیع شده و سپس صفحات کامپوزیتی با روش های لایه چینی دستی و کیسه خلا در قالبی که به همین منظور تهیه شده، ساخته شدند. خواص مکانیکی کامپوزیت الیافی تقویت شده با نانو لوله های کربنی با استفاده از معادلات هالپین-تسای اصلاح شده، محاسبه گردیده است. سپس صفحه کامپوزیتی در نرم افزار آباکوس مدل شده و تحلیل فرکانسی انجام شده است. همچنین خواص ارتعاشاتی سازه مورد نظر با استفاده از آنالیز مودال تجربی و در شرایط مرزی گیردار بدست آمده است. نتایج تجربی نشان دهنده 210% افزایش در میرایی برای نمونه دارای 5/0% وزنی نانو لوله تک جداره (در مقایسه با صفحات کامپوزیتی شیشه/اپوکسی خالص) می باشد. همچنین مطابقت خوبی بین فرکانس های طبیعی بدست آمده از تحلیل های المان محدود و تست های تجربی مشاهده می گردد.
    کلیدواژگان: صفحات کامپوزیتی چندلایه، نانو لوله های کربنی، آنالیز مودال تجربی، میرایی، ارتعاشات
  • امیرحسین لطفی، سلمان نوروزی * صفحات 17-26

    آلیاژ آلومینیوم 6T- 7075 با داشتن ویژگی هایی نظیر مقاومت به خوردگی مناسب، نسبت استحکام به وزن بالا و هدایت حرارتی خوب در مقابل روش های جوشکاری ذوبی قابلیت جوش پذیری ضعیفی از خود نشان می دهد. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، یک فرآیند جوشکاری نوین در حالت جامد بوده که پارامترهای مختلفی در آن تاثیر دارند. در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامتر های مهم جوشکاری نظیر سرعت دورانی، سرعت پیشروی و قطر شانه ابزار بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوشکاری شده با بکارگیری روش طراحی آزمایش به شیوه ی رویه پاسخ پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای دست یابی به خصوصیات مکانیکی مطلوب، کلیه پارامترها باید در مقدار بهینه خود مورد استفاده قرار گیرند زیرا مقدار نا مناسب پارامترها باعث بروز مشکلاتی از جمله تشکیل عیوب، انحلال ذرات رسوب، رشد دانه و در نهایت افت خواص مکانیکی خواهد شد. از مجموع بیست اتصال ایجاد شده، جوش تولیدی در سرعت دورانی rpm 1050، سرعت پیشروی mm/min 100 و قطر شانه ابزار mm 14 بهترین خواص مکانیکی و متالورژیکی را در مقایسه با سایر جوش ها از خود نشان داد.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصکاکی اغتشاشی، آلیاژ آلومینیم 6T، 7075، خواص مکانیکی، طراحی آزمایش، ترکیب مرکزی
  • پویان ادیبی، محمدرضا انصاری صفحات 27-35
    در این مقاله اثر سرعت های ظاهری گاز و مایع ورودی و برای نخستین بار اثر کسر حجمی مایع بر محل آغاز اسلاگ در جریان دوفازی آب و هوا به صورت تجربی بررسی و روابط تجربی برای محاسبه محل آغاز اسلاگ نیز ارائه شده است. آزمایش ها در سه کسر حجمی مایع 25/0، 50/0 و 75/0، در یک کانال افقی با مقطع مستطیلی به ابعاد cm2105 و 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. نتایج آزمایش ها نشان می دهد، در کسر حجمی مایع 25/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع یکنوای صعودی است. در کسر حجمی مایع 50/0، محل آغاز اسلاگ با تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع نسبت مستقیم دارد اما تغییرات آن نسبت به کسر حجمی مایع 25/0 کمتر و ملایم تر است. در کسر حجمی مایع 75/0، وابستگی محل آغاز به تغییرات سرعت ظاهری گاز و مایع بصورت یکنوای نزولی است. زمانی که کسر حجمی دو فاز در کانال برابر باشد، اسلاگ های با فشار کمتر (ضعیف تر) و زمانی که کسر حجمی یک فاز بیش از دیگری باشد، اسلاگ های با فشار بیشتر (قوی تر) تشکیل خواهد شد.
    کلیدواژگان: محل آغاز اسلاگ، کسر حجمی، سرعت ورودی، کانال افقی بلند، جریان دو سیالی
  • عبدالله اکبری، امیررضا زارع بیدکی، امیررضا حسینی، مهدی علیاری شوره دلی صفحات 36-42
    سیستم سروالکتروهیدرولیک به دلیل عملکرد مناسب در گشتاور اینرسی بار بالا و همچنین دستیابی به سرعت پاسخ سریع در محدوده وسیعی از کاربردهای صنعتی مدرن مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به طیف گسترده کاربرد این سیستم، موضوع کنترل شامل کنترل سرعت، کنترل موقعیت و کنترل گشتاور در آن از اهمیت خاصی برخوردار است. روش های پیشنهادی که برای کنترل سیستم ارائه شده اند با در نظر گرفتن یک سری عوامل عدم قطعیت در سیستم بوده که می توان به وجود اصطکاک داخلی، شار داخلی، اثر غیر خطی مدل و نویز خارجی اشاره کرد. در این مقاله از یک کنترل کننده هوشمند فازی با استفاده از روش جبران توزیع شده به صورت موازی و بر پایه مدل تاکاگی سوگنو استفاده شده است. نتایج تحقیق حاضر در مقایسه با سایر کنترل کننده ها عملکرد بهتری در پاسخگویی سیستم (کنترل سرعت) نشان می دهد.
    کلیدواژگان: سیستم سروالکتروهیدرولیک، روش نامساوی ماتریس خطی، روش جبران توزیع شده به صورت موازی
  • محسن کهرم، سعید وحیدی فر صفحات 43-50
    تاثیرپذیری ضریب انتقال حرارت جابجایی روی یک صفحه تخت در حضور یک مانع در مجاورت صفحه، به صورت تجربی مطالعه شده است. در مقایسه اثر تحریک، ضرایب انتقال حرارت جابجایی متوسط در مجاورت صفحه تخت در سه حالت بدون مانع، با یک مانع مربعی و یک مانع بهینه سازی شده، در داخل لایه مرزی جریان مغشوش اندازه گیری شده اند. در اندازه گیری آزمایشگاهی، از یک تونل باد، یک صفحه تخت مجهز به گرمکن حرارتی با شار ثابت بعنوان بستر اصلی آزمون استفاده گردیده است. از نتایج عددی برای تنظیم آزمایشات تجربی و در صورت همخوانی این دو با یکدیگر، از نتایج عددی برای تفسیر رفتار جریان در نتیجه تحریک لایه مرزی استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که با تغییر فاصله مانع از صفحه، اثر پذیری ضریب انتقال حرارت از وجود مانع متغیر است بطوریکه تا فاصله خاصی از قرارگیری مانع از دیواره ضریب انتقال حرارت افزایش می یابد و پس از آن فاصله رو به کاهش می گذارد و در نهایت به مقدار مربوط به صفحه تخت میل می کند. برای موانع با سطح مقطع مربعی و مانع بهینه شده فاصله متناظر با حداکثر ضریب انتقال حرارت استخراج گردیده است.
    کلیدواژگان: تحریک لایه مرزی، ضریب لایه مرزی مغشوش، مانع مربعی
  • عبدالرضا یوسفی، روزبه شفقت*، مصطفی محبی، عباس رامیار صفحات 51-59

    با توجه به کاربردهای مختلف، تقاضا برای استفاده از شناورهای تندرو افزایش یافته است. از اهداف مهم در راستای طراحی و ساخت این دسته از شناورها، دست یابی به سرعت های بالاتر می باشد؛ روش های مناسب کاهش درگ، کمک شایانی جهت نیل به این هدف خواهند نمود. روش های گوناگونی به منظور کاهش درگ در شناورهای تندرو معرفی شده اند که یکی از این روش ها تغییر در شکل بدنه با ایجاد تونل های جانبی طولی در بدنه می باشد. در این روش شکل معمول (تک بدنه ی) این دسته از شناورها تغییر می کند. در این مطالعه اثرات افزودن تونل به شناور تک بدنه با هدف کاهش درگ مورد بررسی قرار گرفته است که برای این منظور از نرم افزار تجاری انسیس - فلوئنت استفاده شده است. برای بررسی توزیع دو فاز سیال از روش حجم سیال استفاده می شود. نتایج نهایی در قالب تاثیرات تونل بر روی کاهش درگ و نیز تغییرات زاویه ی تریم شناور در دوحالت بدون تونل و با تونل ارائه شده اند و شرایط تحلیل به گونه ای بوده است که مشخصه های اصلی هندسی نظیر طول و عرض و نیز میزان بار در دو حالت مشابه می باشند. با توجه به نتایج به دست آمده از تحلیل ها، افزودن تونل های جانبی تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی کاهش درگ خواهد داشت.

    کلیدواژگان: شناور تندروی پروازی، تونل، نیروی درگ، انسیس، فلوئنت، روش حجم سیال
  • محمود شریعتی، محمد داورپناه، حمید چاوشان، حمیدرضا الله بخش صفحات 60-68
    در این مقاله رفتار کمانش و جذب انرژی پوسته های نیمه کروی، استوانه ای و مخروطی از جنس فولاد ضد زنگ، تحت بارگذاری محوری مورد مطالعه قرار گرفته است. هر نوع پوسته با در نظر گرفتن جرم یکسان و دو هندسه ی متفاوت شامل هندسه ی کامل و شیاردار، طراحی شده است. در این مقاله اثر هندسه، ضخامت، ارتفاع، وجود شیار بر روی پوسته ها و فاصله ی شیارها از یکدیگر، بر بار کمانش و مقدار جذب انرژی توسط پوسته ها بررسی گردید. در تست تجربی، قطعات بکار رفته دارای جرم و ضخامت برابر بوده و عمق و فاصله ی شیارهای ایجاد شده در آنها نیز یکسان است. تست تجربی به کمک دستگاه سروهیدرولیک (INSTRON 8802) انجام گردیده است. تحلیل عددی توسط نرم افزار ABAQUS بدست آمده و دقت این مدل ها با نتایج تجربی سنجیده شده است.
    کلیدواژگان: کمانش، جذب انرژی، پوسته های نیمه کروی، مخروطی، استوانه ای
  • مسعود خراتی کوپایی، ایمان جلوداری صفحات 69-77
    در این تحقیق، دو راهکار جهت افزایش میزان انتقال حرارت درون حفره ای که دیواره بالایی آن دارای حرکت است و تحت تاثیر میدان مغناطیسی افقی قرار دارد بررسی شده است. به منظور بهبود مقدار انتقال حرارت، اضافه کردن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به عنوان راهکار اولیه و تغییر در زاویه شیب میدان مغناطیسی به عنوان راهکار دوم در نظر گرفته شده است. در این مطالعه، دیواره سمت چپ و راست حفره در اختلاف دمای مشخصی قرار دارند و سایر دیواره ها عایق در نظر گرفته شده اند. نتایج حل عددی بر اساس یک برنامه کامپیوتری که بر اساس روش حجم محدود نوشته شده است بدست می آیند. به منظور اعتبار سنجی برنامه تهیه شده، نتایج حاصله از برنامه مذبور با نتیجه همبستگی موجود برای حفره و همچنین نتایج حاصل از کارهای گذشته مقایسه شده است و دیده می شود که تطابق مناسبی برقرار است. در این مطالعه، محدوده عدد ریچاردسون بین 05/0 و 50 می باشد. نتایج نشان می دهد اضافه کردن نانو ذرات می تواند باعث افزایش و یا کاهش در میزان انتقال حرارت گردد در حالی که افزایش در زاویه شیب میدان مغناطیسی در اغلب موارد افزایش قابل قبولی در مقدار انتقال حرارت را به همراه دارد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت جابه جایی ترکیبی، میدان مغناطیسی، نانو سیال، حفره، عدد ناسلت
  • پریناز بلال پور دستجردی، محمد فتوحی، سکینه فتوحی، مهدی احمدی نجف آبادی صفحات 78-84
    جدایش بین لایه ای در مواد کامپوزیتی یکی از بحرانی ترین و مهم ترین عیوب در این گونه مواد است. دانستن رفتار مواد مختلف در این عیب و داشتن اطلاعات کافی از آن، در طراحی و تولید مواد مقاوم در برابر شروع ترک کمک زیادی خواهد کرد. در این مطالعه سیگنال های آکوستیکی حاصل از دو نمونه کامپوزیتی شیشه/اپوکسی با لایه چینی های متفاوت [0]10 و [0،90]5s به صورت لحظه به لحظه ثبت شده است. سپس این سیگنالها با استفاده از تابع انرژی کرنشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده آن است که مواد با لایه چینی های متفاوت، رفتار متفاوتی از جهت مقاومت در برابر شروع خرابی جدایی بین لایه ای از خود نشان می دهند. با استفاده از تابع انرژی کرنشی می توانیم رفتار مواد در مرحله شروع و رشد جدایی بین لایه ای را بررسی نماییم. این بررسی اطلاعات سودمندی را برای طراحی مواد مقاومتر و تولید مواد با کیفیت مطلوب، فراهم می نماید.
    کلیدواژگان: آکوستیک امیشن، جدایی بین لایه ای، تابع انرژی کرنشی، شروع ترک
  • امین موسایی صفحات 85-93
    در این تحقیق، با استفاده از نتایج شبیه سازی مستقیم عددی جریان آشفته کاهش درگ یافته در کانال، ساختمان های گردابه ای آشفته به ویژه در نزدیکی دیوار بررسی شده اند. برای این منظور از یک روش مونت-کارلو لاگرانژی برای شبیه سازی جهت گیری فضایی فیبرها استفاده شده است. یعنی میدان جریان بطور اویلری و دینامیک فیبر بطور لاگرانژی توصیف شده است. این روش، حل دقیق معادلات پایه ای حاکم را بدست می دهد. نوسان های ورتیسیته در کانال بررسی شده و نشان داده شد که سطح این نوسان ها در جریان کاهش درگ یافته، کاهش می یابند. علت این کاهش توسط کاهش سطح نوسان گرادیان سرعت توضیح داده شده است. همچنین توزیع زاویه بین محور ورتیسیته و دیوار بررسی و نشان داده شده که در هر دو جریان نیوتنی و فیبری گردابه های نعل اسبی ایجاد می گردند، ولی این گردابه ها در جریان کاهش درگ یافته فیبری در فاصله دورتری از دیوار تشکیل می شوند که این نشان دهنده تضعیف مکانیزم تزریق و جاروب در نزدیکی دیوار است که این تضعیف می تواند باعث کاهش درگ گردد. همچنین توزیع زوایه گردابه ها در جریان کاهش درگ یافته منظم تر است.
    کلیدواژگان: جریان کانال آشفته، شبیه سازی مستقیم عددی، روش مونت، کارلو، کاهش درگ به کمک میکروفیبرها، ساختمان های گردابه ای
  • علیرضا علیپور، کیومرث مظاهری، علی شمعونی پور صفحات 94-102
    در کار حاضر، رژیم های مختلف برای انتشار شعله پیش آمیخته رقیق هیدروژن - هوا در یک کانال در مقیاس میکرو برای سرعت های ورودی مختلف بررسی شده است. مخلوط هیدروژن و هوا با نسبت هم ارزی 5/0 به یک کانال با دیوارهایی با شرط مرزی دمای غیر یکنواخت وارد می شود. با تغییر سرعت ورودی، سه رژیم خاموشی- اشتعال مکرر، پایا متقارن و رژیم پایای نامتقارن را در این هندسه نشان می دهد. در نزدیکی حد شعله وری پایین، رژیم خاموشی – اشتعال مکرر ناشی از عدم برقراری تعادل بین مقیاس زمانی واکنش و مقیاس زمانی اقامت سیال در کانال مشاهده می شود. در این رژیم، جریان تحت تاثیر دمای دیوار مشتعل می شود و تحت تاثیر دمای جریان خاموش می شود. با افزایش سرعت ورودی رژیم های پایای متقارن مشاهده می شود که ناشی از برقراری تعال بین مقیاس های زمانی واکنش و اقامت سیال می باشد. اما مشاهده گردید که با افزایش سرعت ورودی، رژیم های متقارن ناپایدار شده و به شکل نامتقارن پایدار می شوند. با بررسی نتایج بدست آمده، می توان علت اغتشاشات ایجاد شده را fi نفوذ ترجیحی گونه های نسبت داد.
    کلیدواژگان: احتراق در مقیاس میکرو، رژیم خاموشی، اشتعال مکرر، رژیم پایا متقارن، رژیم پایای نامتقارن
  • فرامرز آشنای قاسمی، اسماعیل قاسمی، سجاد دانش پایه صفحات 103-109
    در این تحقیق، خواص مکانیکی و حرارتی نانوکامپوزیت های شامل ماتریسی از دو فاز پلیمری پلی پروپیلن (PP) و پلی اتیلن خطی چگالی پایین (LLDPE)، تقویت شده با نانوذرات اکسید تیتانیوم (TiO2) بررسی شده است. ترکیبات شامل 0، 2 و 4 درصد وزنی نانوذرات TiO2 و نیز 20، 40 و 60 درصد وزنی LLDPE و عامل سازگارکننده ی استایرن- اتیلن- بوتیلن- استایرن (SEBS) توسط یک اکسترودر همسوگرد تهیه شدند. آزمون های مکانیکی و آنالیز حرارتی برای تعیین استحکام های ضربه و کششی، مدول الاستیسیته، ازدیاد طول تا پارگی، دماهای ذوب (Tm) و بلورینگی (Tc) ترکیبات انجام شدند. مشاهده شد که با حضور نانوذرات TiO2 مدول الاستیسیته نسبت به ترکیب پایه PP/LLDPE 9 درصد افزایش می یابد. استحکام ضربه نیز افزایش، اما استحکام کششی و ازدیاد طول تا پارگی کاهش می یابند. نیز دماهای ذوب و بلورینگی و درصد بلورینگی PP اندکی افزایش یافته، اما دماهای ذوب و بلورینگی و درصد بلورینگی LLDPE تغییر خاصی نمی کنند.
    کلیدواژگان: پلی پروپیلن، پلی اتیلن خطی چگالی پایین، نانوذرات اکسید تیتانیوم، خواص مکانیکی، نانوکامپوزیت
  • موسی رضایی، رضا فتحی صفحات 110-118
    نابالانسی علت عمده ارتعاش در ماشین آلات دوار است. یکی از روش های جدید مورد استفاده برای کنترل و رفع نابالانسی استفاده از بالانسر دینامیکی اتوماتیک ساچمه ای است. در تحقیقات پیشین، مطالعات گسترده ای بر رفتار دینامیکی و پایداری اتو بالانسر ساچمه ای انجام شده است ولی تحقیقی در زمینه ی تعیین محدوده ی بهینه ی پارامترهای سیستم از جمله ضریب میرایی و جرم ساچمه ها در عملکرد سیستم انجام نشده است. نیروهای مضر ایجاد شده در اثر نابالانسی باعث ایجاد ارتعاشات ناخواسته و اختلال در عملکرد سیستم می شود به همین دلیل کاهش زمان مورد نیاز برای بالانس سیستم اهمیت پیدا می کند. به همین منظور در این مقاله تاثیر پارامتر های ضریب میرایی و جرم ساچمه های اتوبالانسر در تحلیل پایداری و بالانس سیستم به طور دقیق بررسی شده و برای اولین بار مقدار بهینه این پارامترها برای سیستم بر اساس حداقل زمان رسیدن به حالت بالانس تعیین شده است. نتایج نشان می دهد که انتخاب بهینه ی پارامترهای سیستم باعث کاهش قابل ملاحضه ی زمان بالانس می شود.
    کلیدواژگان: بالانسر اتوماتیک ساچمه ای، بالانس غیر فعال، پایداری، زمان بالانس
  • حسین حفیظی راد، مرتضی بهبهانی نژاد *، سید سعید بحرینیان، پویا طبیبی صفحات 119-128

    در این مقاله، جریان لایه مرزی بر روی پره های توربین بادی و نحوه رخ دادن جدایش بر روی پره، به شکل سه بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا معادلات لایه مرزی و انتگرال مومنتوم سه بعدی برای جریان تراکم ناپذیر با در نظر گرفتن اثر چرخش استخراج شده است. پس از آن، با استفاده از تعریف ضریب هندسه و تئوری مومنتوم المان پره، تاثیر زاویه گام و زاویه میان جریان و بردار چرخش بر روی جملات کریولیس، اعمال شده است. سپس، با حل عددی معادلات به دست آمده برای یک پره چرخان، کمیت های انتگرالی و نقاط جدایش به دست آمده است و مشخصه های هندسی موثر بر روی نقاط جدایش و ساختار واماندگی مشخص شده اند. نتایج نشان می دهد که سه عامل نسبت سرعت چرخش، نسبت منظری و موقعیت شعاعی در نحوه ایجاد جدایش موثرند و با کنترل آنها، می توان جدایش و واماندگی را به تاخیر انداخت. ناحیه نزدیک به ریشه به شدت تحت تاثیر اثرات چرخش است. مکش گریز از مرکز حاصل از چرخش، به خصوص در نواحی نزدیک به ریشه، موجب کاهش ضخامت لایه مرزی و به تعویق افتادن جدایش و همچنین، افزایش ضرایب آیرودینامیکی پره می شوند.

    کلیدواژگان: توربین بادی، لایه مرزی سه بعدی، جدایش جریان، مومنتوم المان پره، اثر چرخش
  • محمدحسین پور، مسعود عباس زاده، ایرج میرزایی صفحات 129-135
    فوم های فلزی دسته ی جدیدی از مواد می باشند که در دهه ی اخیر به دلیل مشخصات مکانیکی و فیزیکی خوب مانند چگالی کم و در عین حال مقاومت فشاری بالا، و همچنین مشخصات حرارتی خوب که آن ها را به عایق حرارتی خوب مبدل کرده است، مورد استفاده محققان قرار گرفته است. دلیل عمده خاصیت فوم ها، وجود حفره ها در درون آن ها می باشد که بصورت تصادفی در آن ها پخش شده اند. با توجه به اهمیت این مواد در مهندسی و دیگر کاربرد های آن، مدل سازی این مواد مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، روش جدیدی برای مدل کردن فوم های سلول بسته ارائه شده و یک برنامه در محیط ماکروی نرم افزار CATIA به زبان ویژوال بیسیک نوشته شده است که مدل کردن فوم های فلزی را با اندازه ی حفره و چگالی کنترل شده، ممکن ساخته است. درادامه تاثیر اندازه ی حفره ها و تعداد حفره ها بر روی چگالی نسبی این فوم ها مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه ی خواص فوم های مدل شده با استفاده از الگوریتم ارائه شده و فوم های واقعی مطابقت خوبی را نشان داده است. همچنین فوم های مدل شده قابلیت وارد شدن در نرم افزارهای روش های اجزا محدود را دارند.
    کلیدواژگان: فوم های فلزی، فوم های سلول بسته، چگالی نسبی، مدل سازی
  • رضا تقوی زنوز، احسان سلکی، هادی افشاری صفحات 136-144
    در این مقاله، یکی از روش های جدید اصلاح پوسته به منظور بهبود عملکرد کمپرسورها مورد بررسی قرار گرفته است. درز نوک پله ای یکی از روش های مناسب اصلاح پوسته کمپرسورهاست که اخیرا کارایی آن در زمینه کمپرسورهای محوری به اثبات رسیده است. در مطالعه حاضر، اثرات درز نوک پله ای بر بهبود حاشیه استال یک کمپرسور گریز از مرکز، برای اولین بار، به روش عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. شبیه سازی به کمک نرم افزار فلوئنت و با بهره گیری از مدل آشفتگی k-ε صورت پذیرفته است. به منظور یافتن هندسه بهینه درز نوک پله ای، هفت هندسه پوسته مختلف به همراه کمپرسور با پوسته صاف در نظر گرفته شده اند. بررسی کانتورهای سرعت و الگوهای خطوط جریان روی صفحات عمود بر راستای جریان و نصف النهاری نشان می دهد که با ایجاد پوسته با درز نوک پله ای، جریان نشتی نوک پره تضعیف شده و میزان انسداد جریان در گذرگاه اصلی کمپرسور، کاهش پیدا می کند. بنابراین درز نوک پله ای، سبب افزایش محدوده عملکرد پایدار کمپرسور شده و وقوع پدیده استال را به تاخیر می اندازد. نتایج تحقیق حاضر نشان می دهد که با استفاده از درز نوک پله ای با ابعاد بهینه، حاشیه استال کمپرسور 38/7% بهبود پیدا می کند.
    کلیدواژگان: کمپرسور گریز از مرکز، استال، درز نوک پله ای، جریان نشتی نوک پره، اصلاح پوسته
  • محمود چهارطاقی، مهدی بابایی صفحات 145-156
    بازیافت گرمای اتلافی نقش مهمی در مدیریت منابع انرژی ایفا می کند. از سیکل ارگانیک رانکین می توان برای بازیابی حرارت اتلافی دما پایین استفاده نمود. این سیکل مشابه سیکل رانکین بوده و فقط از سیالات ارگانیک به عنوان سیال کاری در آن استفاده می شود. هدف از این تحقیق بررسی تاثیر استفاده از مخلوط های دو جزیی با شیب های دمایی متفاوت هنگام تغییر فاز، بر روی عملکرد سیکل ارگانیک رانکین می باشد. چهار مخلوط دوجزیی انتخاب شده عبارتند از: پنتان نرمال/بوتان نرمال، ایزوپنتان/ایزوبوتان، پنتان نرمال/ایزوبوتان و ایزوپنتان/بوتان نرمال. در تحقیق حاضر، برای مقایسه ی منطقی تر در بازیابی حرارتی، دمای ورودی و خروجی سیال حامل حرارت منبع حرارتی و دبی جرمی آن ثابت در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که با توجه به مطابقت شیب دمایی در چگالنده و تبخیرکننده در استفاده از سیال مخلوط دوجزیی، در مقایسه با سیال کاری خالص افزایش راندمان حرارتی و اگزرژی حدود 9% در پیکربندی ساده و 14% در سیکل با مبدل حرارتی داخلی، قابل دسترس است.
    کلیدواژگان: سیکل ارگانیک رانکین، سیال مخلوط زئوتروپیک، مبدل حرارتی داخلی
  • هدی سرپرست، محمدرضا آشوری*، محمد مهدی خطیبی صفحات 157-166

    یکی از مشکلات روش های آنالیز مودال محیطی عدم امکان اندازه گیری همزمان پاسخ در تمامی نقاط مدنظر است، که عمدتا بدلیل محدودیت در تعداد شتاب سنج ها یا کانال های اندازه گیری می باشد. به منظور غلبه بر این مشکل، آزمایش باید در چندین مرحله انجام شده و ارتباط بین مراحل آزمایش با انتخاب نقاطی به عنوان نقاط مرجع برقرار شود. روش های موجود، انتخاب نقاط مرجع را بر اساس همبستگی بین نقاط اندازه گیری شده انجام می دهند که با افزایش نویز محیطی، کارایی خود را از دست می دهند. بنابراین در این مقاله شاخص جدیدی برای انتخاب نقاط مرجع ارائه شده است که در محیط نویزی عملکرد مناسب تری دارد. به منظور بررسی عددی، روش پیشنهادی و روش همبستگی بر روی مدل اجزای محدود یک تیر اجرا و پارامترهای مودال حاصل از دو روش با یکدیگر مقایسه شده اند. همچنین اثر اضافه شدن نویز در سیگنال پاسخ بررسی شده است. در ادامه آزمایشی بر روی یک ورق فلزی، انجام شده است. نتایج بدست آمده از بررسی های عددی و تجربی، نشان دهنده عملکرد مناسب تر شاخص پیشنهادی در مقایسه با شاخص همبستگی برای انتخاب نقاط مرجع و محاسبه پارامترهای مودال سازه می باشد.

    کلیدواژگان: نقاط مرجع، آنالیز مودال محیطی، پارامترهای مودال
  • امیر امیدوار، بابک افرا صفحات 167-175
    تاکنون مدل های آسایش حرارتی زیادی برای پیش بینی پاسخ حرارتی بدن به تغییر در شرایط فردی و محیطی ارائه شده است که در این میان مدل گایج به دلیل تخمین پاسخ های فیزیولوژیکی و احساس حرارتی افراد در شرایط گذرا به یکی از پرکاربرد ترین مدل های آسایش حرارتی تبدیل شده است. این مدل اگرچه از سازوکار های گذرا برای تعیین دمای مرکز بدن و دمای سطح پوست استفاده می کند، اما در ساختار آن از فرضیات ساده کننده ای نظیر پایا بودن انتقال حرارت و رطوبت در لباس و نادیده انگاشتن اینرسی حرارتی و جرمی در لباس استفاده شده است. به نظر می رسد که این فرضیات ساده کننده تا حدودی با ساختار گذرای مدل گایج که مهم ترین حسن آن نیز محسوب می شود، در تضاد است. این پژوهش با بررسی سازوکار های مختلف برای انتقال انرژی و رطوبت در لباس (انتقال انرژی پایا- انتقال جرم پایا، انتقال انرژی گذرا- انتقال جرم پایا و انتقال انرژی گذرا- انتقال جرم شبه گذرا) تلاش می کند میزان انحراف پاسخ حرارتی پیش بینی شده توسط این مدلسازی ها را از مقادیر برآمده از کارهای تجربی بررسی نماید. نتایج بدست آمده حاکی از بهبود مدلسازی با در نظر گرفتن اثرات گذرای انتقال انرژی و شبه گذرای جرم در لباس است.
    کلیدواژگان: آسایش حرارتی، انتقال حرارت و رطوبت، لباس
  • مدلسازی دینامیکی، شبیه سازی وکنترل یک کوادروتور با استفاده از داده های آزمایشگاهی سنسورهای MEMS
    احسان داودی، مهدی رضایی صفحات 176-184
    این مقاله به کنترل یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای MEMS می پردازد. در ابتدا، مدل دینامیکی کوادروتور استخراج شده و سپس با استفاده از الگوریتم PID معکوس، کنترل وضعیت آن در نرم افزار متلب شبیه سازی شده است. برای واقعی تر کردن مدل شبیه سازی و نزدیک کردن آن به واقعیت، از داده های آزمایشگاهی استفاده گردیده است. به همین منظور یک مجموعه آزمایشگاهی تشکیل شده از یک بدنه حامل سنسورهای شتاب سنج و سرعت زاویه ای که در دو سمت آن دو موتور ملخ دار نصب گردیده و حول یک شفت دوران می کند طراحی و ساخته شد. از آنجاییکه داده های آزمایشگاهی برای سنسورها نشان از خطا و نویزی بودن آنها دارد از یک فیلتر کالمن برای کاهش نویز سنسورها استفاده گردید و نتایج عملکرد کنترلر با استفاده از خروجی سنسورها و خروجی فیلتر کالمن با هم مقایسه شدند. نتایج بدست آمده نشان از عملکرد خوب فیلتر کالمن و کنترل مناسب مجموعه می باشد.
    کلیدواژگان: کوادروتور، سنسورهای MEMS، کنترل PID، فیلتر کالمن
  • سعیدرضا صباغ یزدی، سعید قره جانلو صفحات 185-193
    عملکرد برجهای خنک کن خشک به شدت تحت تاثیر نامطلوب وزش باد قرار می گیرد. در سالهای اخیر موضوعات فراوانی در خصوص بکارگیری تجهیزات جدید، استفاده از مصالح نوین، تغییر درهندسه برج و... برای بهینه سازی عملکرد برجهای خنک کن هلر مطرح شده است. در این تحقیق، برای کاهش اثر انسداد دهانه خروجی دودکش برج و افزایش بازدهی آن در هنگام وزش باد، تجهیزاتی در بالای برج پیشنهاد شده است. بدین منظور دو نمونه حلقه الاستیک با ارتفاع 5 و 10 درصد ارتفاع برج خنک کن در نظر گرفته شده است. در این مدلسازی، برای بررسی تجهیزات پیشنهاد شده از نرم افزار تجاری ANSYS استفاده شده است. ابتدا برای بررسی درستی عملکرد مدل عددی، تغییرات فشار حاصل از حل عددی برج خنک کن با مقادیر پیشنهادی آیین نامه VGB آلمان مقایسه شده است. پدیده شناوری حرارتی به حرکت روبه بالای جریان هوا کمک می کند. با فرض اینکه، این پدیده به نتایج کار حاضر کمک می کند، از مدلسازی آن صرفنظر شده است. نتایج مدلسازی نشان می دهد که در صورت نصب تجهیزات پیشنهاد شده در بالای برج، می توان دبی جریان هوای خروجی از دهانه بالایی برج را به میزان 9 تا 6/12 درصد نسبت به حالت معمول بهبود بخشید و در نتیجه باعث افزایش کارایی برج شد.
    کلیدواژگان: برج خنک کن هلر، حلقه الاستیک، بهبود عملکرد، آیین نامه VGB
  • صائب فرجی، محمد هادی افشار * صفحات 194-202

    در این مقاله روش برآورد خطا و تظریف تطبیقی غنی سازی-جابه جایی در روش بدون شبکه حداقل مربعات گسسته مختلط، برای بهبود دقت جواب های مسایل الاستیسیته خطی ارائه شده است. این روش از دو روش غنی سازی و جابه جایی شبکه به طور همزمان استفاده می کند. در هر مرحله ی غنی سازی، دیاگرام ورنی برای مشخص کردن موقعیت گره هایی که باید به شبکه اضافه شوند، به کار برده شده است. بعد از هر مرحله ی غنی سازی، خطای گره های جدید اضافه شده از روی خطای گره های آرایش مرحله قبلی تخمین زده می شوند، بنابراین هزینه ی محاسباتی اضافی برای تحلیل مجدد صرف نمی شود و تعداد مراحل لازم برای تحلیل شبکه در دو روش غنی سازی -جابه جایی و غنی سازی متداول یکسان هستند. سپس یک فرآیند جابه جایی شبکه بعد از هر مرحله غنی سازی برای بهبود دقت جواب ها استفاده می شود. روش غنی سازی-جابه جایی تا بدست آوردن دقت مورد نظر ادامه می یابد. روش ارائه شده با بدست آوردن یک آرایش هموار، علاوه بر حل مشکل نزدیکی بیش از اندازه ی برخی گره ها که در روش غنی سازی متداول رخ می دهد، باعث بهبود دقت جواب ها نیز می گردد. مثال های عددی حل شده در حوزه الاستیسیته خطی و مقایسه جواب های بدست آمده از روش غنی سازی -جابه جایی با روش غنی سازی متداول و جواب های تحلیلی دقیق، کارایی و دقت بالاتر روش ارائه شده را نشان داده اند.

    کلیدواژگان: روش بدون شبکه، حداقل مربعات گسسته مختلط، تظریف تطبیقی، غنی سازی، جابه جایی، الاستیسیته خطی
|
  • Mahdi Fakoor, Parviz Mohammadzadeh, Mahdi Bajellan Pages 1-6
    This paper is focused upon the development of an efficient multi limit-state reliability analysis method based on extended cross-entropy. In order to achieve a reliable state in the modern critical structural designs، it is necessary to utilize an efficient reliability analysis method to estimate the probability of failure. Reliability analysis of such designs is faced with several challenges، such as rarity of the probability of failure and multiplicity of limit-state functions. To address these issues، in this research an importance sampling (IS) -based method is developed which uses cross-entropy (CE) method to reduce sampling variance، and leads to a fast and accurate reliability analysis method. The main advantage of this method is the ability to perform reliability estimation (especially for rare events) without the most probable failure point (MPP) calculation. The proposed method is demonstrated on several test problems and the results are compared together. Results obtained show that method introduced in this paper provides an effective way of improving reliability analysis of multi limit-state functions. In addition، using the proposed method، prevents the mistake of over-designing while retains usability of the method.
    Keywords: Reliability analysis, Failure probability, cross, entropy, rare event, limit state function
  • Esmail Asadi, Mahmood Farhadi Nia Pages 7-16
    In this paper، the influence of carbon nanotubes on vibrational properties of laminated composite plates is studied theoretically and experimentally. The plates are made of glass/epoxy composite. Multi walled and single walled carbon nanotubes in different weight percentages are added to these composites. At first، carbon nanotubes are dispersed in the epoxy resin via ultrasonic procedure. Then the composite plates are made by hand layup and vacuum bagging methods in a mould manufactured for this research. Mechanical properties of the fiber composite reinforced by carbon nanotubes calculated using modified Halphin-Tsai equations. Next composite plates are modeled in ABAQUS software and frequency analysis is done. Also vibrational properties of structure are obtained by experimental modal analysis in fixed boundary condition. Experimental results showed 210% increase in damping for samples which have 0. 5 weight percent of single walled carbon nanotubes (in comparison with plane glass/epoxy composite plates). Also a good agreement was observed between obtained natural frequencies from finite element analyses and experimental tests.
    Keywords: Laminated composite plates, carbon nanotubes, Experimental modal analysis, damping, vibration
  • Amirhossein Lotfi, Salman Nourouzi Pages 17-26

    The 7075-T6 aluminum alloy is one of the strongest aluminum alloys that possess excellent combination of mechanical properties such as high strength to weight ratio، good corrosion resistance and thermal conductivity but they generally present low weldability by traditional fusion welding process. Friction stir welding is a new solid state process that is function of different process parameters. In the current study، to investigate the effect of some of the main welding process parameters such as rotational speed، traverse speed and tool shoulder diameter properly، a Design of Experiment (DOE) was used with a Response Surface Methodology (RSM) approach to find the best process settings and achieve optimal performance. Results showed that to achieve sound high-grade joints parameters should be optimized. When improper welding parameters are used، problems such as defect formation، precipitates dissolution and grain growth can deteriorate the mechanical properties of the joint. So، of the twenty joints fabricated using various welding parameters، the joint fabricated at a rotational speed of 1050 rpm، welding speed of 100 mm/min and shoulder diameter of 14 mm exhibited superior metallurgical and mechanical properties in comparison to other fabricated joints.

    Keywords: Friction stir welding, AA7075, T6, mechanical properties, Experiment design, Central composite design
  • Pouyan Adibi, Mohamadreza Ansari Pages 27-35
    In this paper، the effect of gas and liquid inlet velocities and for the first time the effect of liquid hold up on slug initiation position are studied experimentally. Empirical correlations are also presented based on the obtained results. The tests are conducted for three liquid hold ups (0. 25، 0. 50 and 0. 75) 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 as αl=0. 25، slug initiation position is increasing monotonically with Usl and Usg. During αl=0. 50، slug initiation position is increasing with Usl and Usg but the slope is smoother than αl=0. 25. For αl=0. 75، slug initiation position is decreasing monotonically with Usl and Usg. In the case of equal void fraction of phases، slugs are generated weakly (low pressure). However، for the unequal void fraction of phases strong slugs (high pressure) are formed.
    Keywords: Slug Initiation Position, Holdup, Inlet Velocity, Long Horizontal Channel, Two, fluid Flow
  • Abdulah Akbari, Amir Reza Zare Bidaki, Amir Reza Hosseini, Mahdi Aliyari Pages 36-42
    Electro hydraulic servo systems (EHSS) are widely used in all aspects of industry، due to their ability to handle large torque loads and quick response. According to the wide range of use، the desired control objectives for EHSS are: velocity، force/torque and position control. Existing approaches for control of electro hydraulic servo systems are in the presence of external noises، internal friction and non-linearity in the model behavior which is considered as uncertainty parameters. In this paper fuzzy intelligent controller by using parallel distributed compensator (PDC) method based on Takagi-Sugeno is used. The controller is designed for a high level performance (velocity control) which could reach the main control goals. The concluding results of this approach best fit the other researches data.
    Keywords: Electro hydraulic servo systems, Linear Matrix Inequality approach, Parallel Distributed Compensator approach
  • Mohsen Kahrom, Saeid Vahidifar Pages 43-50
    Experimental evaluation of overall convection heat transfer coefficient of a rectangular bar in the vicinity of a flat plate is investigated. A quad of rectangular shape and later a quad with the cause of optimal heat transfer are placed at the near and the inside of a turbulent boundary layer over a flat plate. The overall convection heat transfer coefficient of the flat plate are measured and compared to the case similar to a single flat plate. A low speed wind tunnel is employed to maintain main flow field at the requested speed and special electrical circuit is prepared to provide heat and measure heat losses from the flat plate. Conclusion is made that when the obstacle closes to the flat plate، the total convective heat transfer coefficient increases to a maximum and then reduces again by moving towards the plate. Distance from the flat in which the maximum heat transfer coefficient occurs is reported.
    Keywords: Heat transfer enhancement, turbulent boundary layer, Square rod
  • Abdorreza Yousefi, Rouzbeh Shafeghat, Mostafa Mohebi, Abbas Ramiar Pages 51-59

    Forward speed is perhaps the most important parameter in the design of a planing hull. The speed strongly influences the drag and thus the energy supplied by the engine of the ship. Employment of an appropriate drag reduction strategy plays an important role in the design of these hulls. The flow around a Cougar high-speed planing hull was numerically simulated and the results were compared against experiments available in the literature. To reduce the total drag، two tunnels were introduced at the bottom section of the original Cougar hull. The weight and center of gravity of both hulls remained the same. An unstructured mesh was generated in the computational domain around the hull and a Re-Normalization Group K-ε formulation was used to model the turbulence. To capture the free-surface of the flow around the hull، the volume of fluid model was applied. The drag forces of both the original and modified Cougar hulls were obtained for various forward speeds، corresponding to the original hull length based Froude numbers ranging from 1. 00 to 5. 62. The results show reduction in total drag for the modified hull at the forward speed of 60 knot.

    Keywords: High, speed planning hull, tunnel, drag Force, Ansys, Fluent, volume of fluid (VOF)
  • Mahmoud Shariati, Mohammad Davarpanah, Hamid Chavoshan, Hamidreza Allahbakhshy Pages 60-68
    In this paper، buckling and energy absorption behavior of stainless steel semi-sphere، cylindrical and conical shells under axial loading are studied. Every shell with the same mass and different shapes with and without groove is designed. In this paper the effect of shape، thickness، height، groove of shells and distance between grooves، on buckling and energy absorption were investigated. In experimental test، Samples had same mass and thickness and also grooves had same depth and distance. Experimental tests were performed by a servo-hydraulic INSTRON 8802 machine. Numerical analysis is carried out by ABAQUS software and is validated with experimental results.
    Keywords: Buckling, Energy Absorption, Semi, Sphere Shells, Conical Shells, Cylindrical Shells
  • Masoud Kharati, Iman Jelodari Pages 69-77
    In this research، two effective techniques to increase mixed convection heat transfer rate within an enclosure subjected to a transverse magnetic field are studied. In order to increase the heat transfer rate، the addition of Al2O3 nanoparticles is concerned as the first strategy and the change in magnetic field inclination angle is considered as the second. In this study، the left and right sides of the enclosure are kept at constant temperature while the top and bottom walls are adiabatic. In this work، the results are obtained with an in-house finite volume code. To validate the code، the results of the present code are compared to that of an existing correlation as well as those of previous works and good agreements are observed. In the present work، Richardson number varies from Ri=0. 05 to Ri=50. Results show that the addition of solid particles may increase or decrease the heat transfer rate whereas the increase in magnetic field inclination angle mostly leads to increase in the heat transfer rate.
    Keywords: Mixed convection heat transfer, Magnetic field, Nanofluid, Enclosure, Nusselt number
  • Parinaz Belalpour Dastjerdi, Mohammad Fotouhi, Sakine Fotouhi, Mahdi Ahmadi Pages 78-84
    Delamination is one of the main defects in composite materials. Studying the initiation and propagation of delamination is useful for the design and production of high quality resistant materials. Therefore understanding the behavior of delamination damage and having enough knowledge about that will be helpful. In this study، generated acoustic emission signals from two types of glass/epoxy composite specimens at different layups، [0،90] 5s and [0] 10، is recorded. After that signals were analyzed by applying strain energy function. The results indicate that specimens at different layups have different stiffness behavior toward damage initiation and growth. Using strain energy function method initiation and growth of delamination can be evaluated. The obtained results provide useful information for the design and production of high quality resistant composite materials.
    Keywords: Acoustic Emission, Delamination, Strain Energy Function, Damage Initiation
  • Amin Moosaie Pages 85-93
    In this study، using the results of a DNS of drag-reduced turbulent channel flow، vortical flow structures especially in the near-wall region are investigated. For this purpose، a Lagrangian Monte-Carlo method has been used to simulate the spatial orientation of fibers. Namely، the flow field is treated in an Eulerian manner whereas the fiber dynamics is described by a Lagrangian point of view. This method yields the exact solution of the governing equations. Vorticity fluctuations in the channel are studied and it turns out that the level of these fluctuations decreases in the drag-reduced flow. The reason for this reduction is explained using the reduction in velocity gradient fluctuations. Also، the distribution of the angle between the vorticity axis and the wall is studied and it turns out that horseshoe vortices exist in both flows. However، in the drag-reduced flow، they are formed farther away from the wall which indicates a weakening of sweep and ejection mechanism in the vicinity of the wall. This weakening leads to drag reduction. Also، the orientation of vortices in the drag-reduced flow is well ordered.
    Keywords: Turbulent channel flow, direct numerical simulation, Monte, Carlo method, microfiber, induced drag reduction, vortical structures
  • Alireza Alipoor, Kiumars Mazaheri, Ali Shamoonipour Pages 94-102
    In the present work، the dynamics of lean (ϕ =0. 5) premixed hydrogen/air flames in a micro channel with prescribed wall temperature is studied. The investigation is carried out using the low Mach formulation of Navier-Stokes equations with detailed chemistry and molecular transport for different inflow velocity. Ignition-extinction repetitive، steady symmetry flame and asymmetric flame are observed as the inlet velocity increased. Close to lower flammability limit، ignition-extinction repetitive flame was observed duo to imbalance between chemical time scale and residence time scale. In this regime، the reacting flow is affected by high wall temperature and the extinction occurred by the flow temperature. Upon increasing the inlet velocity، symmetric flame can be observed due to the balance between time scales. It is observed that further increasing the inlet velocity would cause symmetry flame to become unstable because of presence of some perturbations in flow field. Based on the obtained results، it is suggested that the perturbations are created by preferential diffusion of species.
    Keywords: Combustion in Micro Scale, Ignition, Extinction Repetitive Dynamic, Steady Symmetry Flame, Steady Asymmetric Flame
  • Faramarz Ashenai, Ismail Ghasemi, Sajjade Daneshpayeh Pages 103-109
    In this study، mechanical and thermal properties of nanocomposites based on polypropylene/ linear low density polyethylene/ nano titanium dioxide (PP/LLDPE/Tio2) were studied. The samples were produced using a co-rotating twin screw extruder including 0،2،4 Wt. % of nano particles، 20،40،60 Wt. % of LLDPE and styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS) as comptabilizer. Tensile properties (modulus، tensile strength and elongation at break)، impact resistance and thermal properties (meltingand crystallization temperatures) were evaluated. The results showed that modulus was increased by 9% with addition of nano particles in comparison to PP/LLDPE. In addition، impact resistance was increased and tensile strength and elongation at break were decreased. Melting and crystallization temperatures of PP were increased less or more while، these temperatures for LLDPE did not show meaningful differences.
    Keywords: Polypropylene, lowlinear density polyethylene, titanium dioxide nanoparticles, mechanical properties, nanocomposite
  • Mousa Rezaee, Reza Fathi Pages 110-118
    Rotating unbalance is a major cause of vibration in rotating machinery. One of the new methods used to control and reduce the unbalance is use of automatic dynamic ball balancer. In previous researches comprehensive studies have been done on the dynamic behavior and stability of automatic ball balancer، however there is no research has been done on determining the optimum values of the system parameters. Harmful forces caused by the unbalance in the system causes unwanted vibration and malfunctions of the system، therefore reducing the time of balancing is necessary. In this study، the effect of damping ratio and the mass of balls of the automatic dynamic ball balancer on the stability and the balance of system have been investigated. Moreover، for the first time the optimum values of these parameters to minimize the balance time are obtained. The results show that the optimal choice of the system parameters reduces the balance time considerably.
    Keywords: Automatic ball balancer, Passive balance, Stability, Balance time
  • Hossein Hafizi-Rad, Morteza Behbahani-Nejad, Seyed Saied Bahrainian, Pouya Tabibi Pages 119-128

    In this paper، three-dimensional boundary layer flows on wind turbine blades as well as separation event have been studied. At first، boundary layer and three-dimensional momentum integral equations were obtained for incompressible flow considering rotation effects. Next، the effects of pitch angle and the angle between the flow direction and rotation vector on the Coriolis terms were applied using geometry factor definition and Blade Element Momentum (BEM) theory. Then، the integral parameters and effective geometry factors on separation positions and stall structure were investigated for a rotating blade. The obtained results show that rotational ratio، aspect ratio and radial position are three basic parameters for separation occurrence and separation and stall can be delayed via controlling them. Moreover، the results show that the area near the root is strongly influenced by rotational effects. In addition، it is concluded that the centrifugal pumping due to rotation decreases the boundary layer thickness and delays separation especially in the near root region and increases the blade aerodynamic coefficients.

    Keywords: Wind Turbine, 3D Boundary Layer, Separation Flow, Blade Element Momentum (BEM), Rotational Effect
  • Mohammad Hoseinpour, Masoud Abbaszadeh, Iraj Mirzaee Pages 129-135
    Metal foams are a new class of materials which are used excessively in recent decade for their good physical and mechanical properties such as low density yet high strength، as well as their good thermal properties which turned them to a good thermal insulator. The main characteristic of the foams is the existence of pores in them which are distributed randomly. Because of the importance of these materials in engineering and other applications، there has been given importance to modeling of them. In this article، a new method has presented for modeling of closed-cell foams and a program has written in macro environment of CATIA software in Visual Basic language which made the modeling of metallic foams with controllable pore size and density possible. In continue، the effect of the pore size and the number of the holes on the relative density of the foams has studied. Comparing the properties of the modeled foams using the presented algorithm and real foams has shown a good agreement. The modeled foams have the ability to get into the finite-element software.
    Keywords: Metal foams, Closed, cell foams, Relative density, Modeling
  • Reza Taghavi Zenouz, Ehsan Solki, Hadi Afshari Pages 136-144
    In this article، one of the new casing treatment methods for improving of compressor performance have been investigated. Stepped tip gap is one of the appropriate methods of casing treatment that its functionality in axial compressors have been proved lately. In the present study، for the first time، effects of stepped tip gap on stall margin improvement of a centrifugal compressor have been evaluated numerically. Simulation has been done using Fluent software and k-ε turbulence modeling. To find the optimum geometry of stepped tip gap، seven casing geometries with one untreated smooth wall were considered. Results of velocity contours and streamlines patterns on various azimuthal and meridional planes showed that by using casing with stepped tip gap، tip leakage flow has been weaken and flow blockage in compressor main passage has been reduced. Hence، stepped tip gap extends the stable operating range of compressor and delays the occurrence of stall phenomenon. Results of present research، shows that by using stepped tip gap with optimum size، stall margin of the proposed compressor was improved by 7. 38%.
    Keywords: Centrifugal Compressor, Stall, Stepped Tip Gap, Tip Leakage Flow, Casing Treatment
  • Mahmood Chahartaghi, Mahdi Babaei Pages 145-156
    Waste heat recovery plays an important role in energy resource management. Low grade waste heat could be recovered by Organic Rankine Cycle (ORC). This is the same as the Rankine cycle and an organic fluid is used as working fluid. In this work the effects of using two-component mixtures with different temperature glides during phase change، on performance of Organic Rankine Cycle are studied. Four two-component mixtures are selected: n-pentane/n-butane، isopentane/isobutene، n-pentane/isobutene and isopentane/n-butane. In this study for more reasonable comparison of thermal recovery the inlet and outlet temperatures of heat source heat carrier fluid and its mass flow rate are considered to be constant. Results show that in the use of two-component mixtures in comparison with pure fluids، approximately 9% increase in energetic and exergetic efficiencies for simple configuration and 14% in configuration with the internal heat exchanger can be achieved with respect to the temperature glide match in the condenser and evaporator.
    Keywords: Organic Rankine Cycle, Zeotropic mixture fluid, Internal heat exchanger
  • Hoda Sarparast, Mohammad Reza Ashory, Mohammad Mahdi Khatybi Pages 157-166

    One of the drawbacks of the operational modal analysis techniques is that there is no possibility of measurement of the responses in all required points، which is attributed to the limitations of either the number of accelerometers or the number of measurement channels. To overcome this shortcoming، an experiment should be performed in different steps and relations between these steps of the experiment are determined by selection of some specific points as reference points. Existing techniques use the correlation between measurement points to determine the reference points in which an increase in the environmental noise leads to the incapability of the method. In this paper، a new index for selection of reference points is introduced which is more efficient in the noisy environments. To evaluate the proposed method numerically، a comparison has been drawn between the results of this method and correlation approaches using a FE model of a beam. To validate the method، an experiment has been conducted on a steel plate. Obtained results from numerical and experimental cases show that the proposed index is more capable in reference point selection and calculation of the modal parameters of the structures comparing to the results of correlation method.

    Keywords: Reference Coordinates, Operational Modal Analysis, Modal Parameters
  • Amir Omidvar, Babak Afra Pages 167-175
    Up to now، lots of thermal comfort models have been introduced to predict human being’s body thermal response to the changes in personal and environmental conditions. Among them، Gagge’s model because of its ability in estimating body physiological responses and thermal sensation in transient conditions has turned to one of the most used thermal comfort models. Although، this model uses transient mechanisms to determine body core and skin temperatures، but yet، simplified assumptions including steady heat and moisture transfer through clothing and disregarding thermal and mass inertia in the clothing is used in its structure. This study، by investigating various mechanisms of heat and moisture transfer in the clothing (steady heat and mass transfer، transient heat transfer-steady mass transfer، transient heat transfer-semi transient mass transfer) tries to compare upcoming results of these models with those of experiments. It was declared that considering transient heat transfer along with semi transient mass transfer in the clothing have positive effects on the results.
    Keywords: Thermal comfort, Heat, moisture transfer, Clothing
  • Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using MEMS sensor's experimental data
    Ehsan Davoodi, Mhadi Rezaei Pages 176-184
    This paper presents the inverted PID control of a quadrotor based on the experimentally measured sensors and actuators’ specifications. The main goal is the control and closed loop simulation of a quadrotor using inverted PID algorithm. First، a nonlinear model of quadrotor is derived using Newton-Euler equations. To have a more realistic simulation a setup were designed and developed to measure the sensors noise performance as well as the actuators’ dynamics. The setup involves a platform that two brushless motors mounted at the ends and rotates on a shaft. The platform attitude is measured using the MEMS sensors attached to it. A Kalman filter was used to reduce the sensors noises effect. Results demonstrate good performance for Kalman filter and the controller.
    Keywords: quadrotor, MEMS sensor, PID control, Kalman filter
  • Saeid Reza Sabbagh Yazdi, Saeid Gharehjanloo Pages 185-193
    The heller type dry cooling tower performance is significantly affected by unfavorable wind effects. During recent years، many modifications including the application of new equipment، using new materials، modification of tower''s geometry، etc.، have been proposed to optimize heller cooling towers performance. In this study، a crown supplement is proposed to reduce the throttling effect of deflected plume. Two alternatives of the elastic ring with 5% and 10% of the cooling tower height are considered. In order to investigate the effect of proposed crown supplement computational modeling is used utilizing ANSYS commercial software. For this purpose، a numerical model was utilized and the results were verified by comparing pressure at trunk of towers with VGB code. The thermal buoyancy phenomenon helps airflow to move upward. Assuming that thermal buoyancy will help to the results، in present work this phenomenon is not considered. The computational results present better performance by increasing 9 to 12. 6 percent of air volume flow through the tower compared to the usual condition.
    Keywords: heller cooling tower, elastic ring, better performance, VGB code
  • Saeb Faraji, Mohammad Hadi Afshar Pages 194-202

    In this paper a node enrichment-moving error estimate and adaptive refinement procedure in Mixed Discrete Least Squares Meshless (MDLSM) method is suggested to improve the solution of elasticity problems. The suggested method uses of two node enrichment and node moving refinement procedures simultaneity. The voronoi diagram is used to locate the position of new added nodes in enrichment step. The errors of new added nodes، after each enrichment procedure، are calculated via interpolation rather than the error of simulation nodes to reduce the computational effort. So، the additional simulation effort saves and the steps of suggested method and conventional enrichment procedure are same. Completing the enrichment step، a node moving procedure is used to improve the solutions and solving the nodes excessive vicinity problem that is happened in conventional node enrichment procedure، especially with irregular node distribution. The node enrichment-moving method is continued to obtain the desirable accuracy. The proposed method is used to solve several examples and the results are presented and compared with those of conventional node enrichment procedure and analytical exact solutions. The results show superior efficiency، effectiveness and accuracy of the proposed method compared to conventional node enrichment method.

    Keywords: Meshless method, Mixed discrete least square meshless, adaptive refinement, node enrichment, moving, elasticity