فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال هجدهم شماره 2 (اردیبهشت 1397)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال هجدهم شماره 2 (اردیبهشت 1397)

  • تاریخ انتشار: 1396/12/12
  • تعداد عناوین: 46
|
  • پژوهشی کامل
  • حدیثه سلطانی، سجاد قاسملو *، حمید پرهیزکار، حمیدرضا طالش بهرامی صفحات 1-9
    بازگشت پلوم خروجی در اثر انبساط ناشی از اوج گرفتن یک موشک، تداخل و برهمکنش آن با بدنه موشک و بخصوص سینی کف همواره یکی از دغدغه های محققین و طراحان موشک بوده است. هدف از تحقیق فعلی، بررسی پارامترهای مختلف تاثیر گذار بر فرایند بازگشت پلوم بر بدنه یک موشک فرضی است. برای این کار شار حرارتی در شش ارتفاع مختلف و در نسبت فشارهای گوناگون بررسی شده و اثر پارامترهای مختلف، نظیر شرایط پروازی مختلف، مدلهای توربولانسی، مدلسازی یا عدم مدلسازی نازل و طول سینی کف موشک بر شار حرارتی وارد بر سینی کف و بدنه موشک بررسی شده است. در ادامه پدیده جدایش جریان دراثر القای پلوم بررسی شده است. جهت تولید شبکه و حل جریان از نرم افزارهای گمبیت و فلوئنت استفاده شده است. نتایج حاصل نشان داد با افزایش ارتفاع، جریان خروجی در پشت موشک به تدریج باز شده و در ارتفاعات بالا کل سینی کف را در بر می گیرد. همچنین نتایج نشان می دهد عدم مدلسازی جریان داخل نازل باعث انبساط سریع تر جریان در خروجی و کاهش شار حرارتی می شود. کاهش شار حرارتی در نقاط مختلف سینی کف متفاوت بوده و درنزدیکی نازل به 83 درصد در فواصل دور از نازل به صفر می رسد. همچنین تاثیر افزایش طول سینی کف بررسی شد و ملاحظه گردیدکه با افزایش طول سینی کف، گردابه های انتهای جسم گسترده تر شده و باعث افزایش شار حرارتی می شود، به گونه ای که با دوبرابر شدن طول سینی، حداکثر شار حرارتی افزایشی 20 درصدی دارد.
    کلیدواژگان: نازل، پلوم، جدایش، شار حرارتی سینی کف
  • محمد مهدی ریاحی، علی حقیقی * صفحات 10-18
    جریان های گذرا را می توان علاوه بر تحلیل در حوزه ی زمان در حوزه ی فرکانس نیز تحلیل کرد. از مزایای استفاده از حوزه ی فرکانس وابسته نبودن این حوزه به تقسیمات مکانی و زمانی است. همین عامل سبب کاهش زمان انجام محاسبات می شود. برای تحلیل جریان های گذرا در حوزه ی فرکانس باید ترم های غیر خطی معادلات حاکم و شرایط مرزی خطی شوند. همین عامل سبب بروز خطاهایی در خروجی حوزه ی فرکانس نسبت به مدل دقیق روش خطوط مشخصه (MOC) می شود. شناخت تاثیر هر یک از ترم های غیر خطی به صورت جداگانه در خطای ایجاد شده در حوزه ی فرکانس باعث بینش بیش تر نسبت به این حوزه ‏و زمینه ساز فعالیت های آتی برای بهبود این حوزه می شود. در این تحقیق با استفاده از یک سیستم مخزن لوله شیر (RPV) که به صورت نوسانی تحریک پیدا کرده است تاثیرات جداگانه ی هر یک ‏از ترم های غیرخطی اصطکاک ماندگار و شیر در خطای ایجاد شده در خروجی حوزه ی فرکانس نمایش داده شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که تاثیر ترم اصطکاک ماندگار بر خطای ایجاد شده در خروجی حوزه ی فرکانس بسیار ناچیز است در حالی که ترم غیر خطی شیر عامل اصلی ایجاد خطا در حوزه ی فرکانس است.
    کلیدواژگان: جریان های گذرا، حوزه ی فرکانس، حوزه ی زمان
  • محمد صادق حسین زاده، سیامک اسماعیل زاده خادم*، محمدصالح صدوقی صفحات 19-29
    هدف اصلی این مقاله، ارتقاتبدیل هیلبرت-هوانگ با استفاده از مزایای ویژگی های غیرخطی مبتنی بر آنتروپی، جهت حذف اثرات نویز اضافه شونده می باشد. به علاوه استفاده از ویژگی های غیر خطی مناسب، منجر به محدود شدن اطلاعات اضافی و رفع نیاز به روش های مختلف کاهش بعد در شناسایی عیب های یک سیستم دوار شده است. جهت ارتقاءتبدیل هیلبرت – هوآنگ تاثیر نویزهای اضافه شونده بر انواع مختلف ویژگی های مبتنی بر آنتروپی برای هر کدام از توابع مود ذاتی حاصل از الگوریتم تجزیه تجربی مود انباشته، مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به حساسیت آنتروپی تقریبی به نویز، یک شاخص ارزیابی برای انتخاب دامنه نویز اضافه شونده، براساس آنتروپی تقریبی و ضریب اطلاعات متقابل توابع مود ذاتی ارائه گردیده است. سپس با استفاده از مزایای آنتروپی جایگشت و آنتروپی طیف حاشیه ای هیلبرت در توصیف مشخصات سیگنال،آستانه ای برای شروع پیدایش عیب با توجه به مقادیر آنتروپی مهمترین تابع مود ذاتی-که دارای بیشترین ضریب اطلاعات متقابل می باشد-تعیین می گردد. نتایج نشان می دهد که این رویکرد می تواند برای تشخیص انحراف از حالت کارکرد سالم سیستم بدون توجه به نوع عیب، به کارگرفته شود. در مرحله بعد برای شناخت نوع عیب، از طیف درجات بالاتر استفاده شده است به نحوی که بای اسپکتروم پوش به دست آمده از اعمال تبدیل هیلبرت به مهمترین تابع مود ذاتی،محاسبه شده و با درنظرگرفتن کوپلینگ میان فرکانس های مشخصه عیب و فرکانس دور، عیوب ناهم محوری و نابالانسی روتور یک سیستم شبیه ساز ارتعاشات تجهیزات دوارشناسایی گردیده است.
    کلیدواژگان: سیگنال ارتعاشی، عیب یابی، تبدیل هیلبرت - هوانگ، استخراج ویژگی های غیرخطی، آنتروپی، طیف درجات بالاتر
  • مصطفی باغشیخی، حسین صیادی صفحات 30-36
    تولید توان و مصرف برق یکی از شاخص های پیشرفت صنعتی هر کشور محسوب می شود. در ایران بخش اعظم تولید برق با استفاده از نیروگاه های حرارتی بخار صورت می پذیرد. تنظیم بهینه پارامترهای مختلف در این نیروگاه ها منجر به کارآیی بهینه عملکرد این واحدها شده و بیشترین سود را برای صاحبان آن ها به همراه خواهد داشت. یکی از فاکتورهایی که بر میزان مصرف سوخت و تولید برق واحدهای تولید توان بخار تاثیرگذار است، دبی زیرکش های آب تغذیه می باشد. هدف از پژوهش حاضر بهینه سازی عملکرد واحد نیروگاهی با تنظیم بهینه زیرکش های آب تغذیه نیروگاه می باشد. از طرفی بهینه سازی در سیستم های انرژی پیچیده نظیر نیروگاه به خاطر مدل های ریاضی سنگین حاکم بر مساله، به روش های مرسوم ریاضی امری زمانگیر می باشد. در این پژوهش پس از تحلیل انرژی و اگزرژی یک نیروگاه بخار 1000 مگاواتی، با استفاده از یکی از روش های محاسبات نرم به نام الگوریتم ژنتیک، به تنظیم دبی زیرکش های مختلف نیروگاه به منظور استحصال بیشترین سود پرداخته می شود. الگوریتم مورد استفاده در این پژوهش، سود نیروگاه را در کارکرد بار 60%، 80% و 100% بار طراحی، به ترتیب 2242080، 2575360 و 1223840 دلار در سال نسبت به حالت طراحی فعلی نیروگاه افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: نیروگاه بخار، بهینه سازی، زیرکش آب تغذیه، الگوریتم ژنتیک
  • مریم کرمی*، سید محمد حسینی پاکدل، شهرام دلفانی، محمد علی اخوان بهابادی صفحات 37-44
    در این تحقیق، کارایی کلکتورهای خورشیدی جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال ترکیبی اکسیدآهن/سیلیس بر پایه آب دیونیزه به عنوان سیال پایه، به صورت تجربی بررسی شده است. پایداری و خواص تابشی نانوسیال های ترکیبی تهیه شده، با استفاده از روش طیف سنجی نوری بررسی شده است. جهت بررسی تجربی عملکرد کلکتور جذب مستقیم با هدف کاربری در سیستم های گرمایش خورشیدی خانگی دستگاه آزمونی بر اساس استاندارد EN12975-2 طراحی و ساخته شده است. نتایج تحلیل تجربی نشان داد که کارایی کلکتور با استفاده از نانوسیال ترکیبی، با افزایش جزء حجمی نانوسیال افزایش می یابد، طوری که کارایی کلکتور در مقدار بیشینه خود با استفاده از نانوسیال با جزء حجمی های 500 ppm، 1000 ppmو 2000 ppmدر دبی 0.0225 kg/s به ترتیب 73.9،، 79.8و 83.7 درصد است؛ در حالی که این مقدار برای سیال پایه 63درصد می باشد. از سوی دیگر، با توجه به جزءحجمی های بسیار کم نانوسیالمورداستفاده در کلکتورهای جذب مستقیم، لزجت سیال پایه افزایش ناچیزی را تجربه می کند و توان پمپاژ در صورت پایداری نانوسیال، تغییر چشمگیری نخواهد کرد. بر اساس نتایج فوق، عملکرد کلکتور جذب مستقیم با استفاده از نانوسیال ترکیبی اکسیدآهن/سیلیس در مقایسه با سیال پایه تحت شرایط کارکردی مشابه بهتر بوده و در صورتی که بتوان از نانوسیال ترکیبی پایدار به عنوان سیال عامل کلکتور جذب مستقیم بهره برد، می توان به کارایی بالاتری نسبت به سیال پایه در تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی مفید دست یافت.
    کلیدواژگان: کلکتور خورشیدی، جذب مستقیم، نانوسیال ترکیبی، نانوذرات اکسید آهن، نانوذرات سیلیس
  • اسماعیل سلیم پور ممان، مجید میرزایی* صفحات 45-52
    تعیین پارامترهای آسیب مواد مختلف می تواند در تحلیل و ارزیابی گسیختگی ورق های نازک فلزی در حین شکل دهی بسیار مفید باشد. کمیت آسیب به طور عمده به کرنش های ایجاد شده در قطعه، وضعیت تنش، مسیر کرنش و نرخ کرنش وابسته است. وضعیت تنش در محل آسیب یک پارامتر مهم و موثر است که با استفاده از پارامترهایی نظیر نسبت تنش سه محوره، پارامتر اثر نامتغیر سوم تانسور تنش و تنش معادل توصیف می گردد. در این مقاله به بررسی رفتار مکانیکی و خواص آسیب نرم آلومینیوم 2024-O پرداخته شده است. هدف تعیین رفتار مکانیکی و ارائه رابطه ای برای ارتباط کرنش شکست و وضعیت تنش در محل وقوع آسیب است. برای این منظور آزمون های تجربی بر روی نمونه های صاف و نمونه های تخت شیاردار انجام گرفته است. با استفاده از نمونه هایی با شیارهای متفاوت نسبت تنش سه محوره های مختلفی در محل شیار در نمونه ها ایجاد شده و با تعیین کرنش های شکست هریک از نمونه ها، ثوابت مربوط به آسیب نرم ماده تعیین گردیده است. با استفاده از نتایج آزمون های انجام شده، ارتباط کرنش شکست و نسبت تنش سه محوره در رژیم کرنش صفحه ای برای آلومینیوم 2024-O ارائه شده است. به منظور ارزیابی روند شبیه سازی عددی و کاربرد روابط ارائه شده در شبیه سازی های عددی پیچیده تر، مسئله با استفاده از معیار آسیب نرم در نرم افزار آباکوس شبیه سازی گردیده و نتایج با نتایج آزمون های تجربی مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی های عددی و تجربی از همخوانی بسیار خوبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: آسیب نرم، شبیه سازی اجزای محدود، تنش سه محوره، کرنش شکست
  • سجاد صیفوری*، مرضیه حسینی صفحات 53-60
    در پژوهش حاضر اثر شکل پرتابه بر روی پاسخ صفحات کامپوزیتی ارتوتروپیک به روش تحلیلی و عددی برای دو حالت بدون لایه لایه شدگی و با لایه لایه شدگی مورد بررسی قرار گرفته است. در روش تحلیلی از مدل جرم و فنر استفاده شده و روش جدیدی برای بررسی برخورد دو پرتابه تخت و مخروطی ارائه شده است. در روش عددی برخورد انواع پرتابه ها به ورق با استفاده از بسته اجزا محدود انسیس و ال اس داینا شبیه سازی شده است. کامپوزیت مورد استفاده از جنس کربن/اپوکسی است و ضخامت صفحه در اندازه های 6 ، 4 ،2 میلی متر بررسی شده است. جرم ضربه زننده 3گرم و سرعت برخورد برای هر ضخامت ورق متفاوت می باشد. برای بررسی اثر شکل پرتابه سه نوع ضربه زننده کروی، مخروطی و استوانه ای سر تخت مدلسازی شده است. زمان برخورد، بیشینه و تاریخچه جابه جایی مرکز ورق و نیروی تماس برای سه ضربه زننده مختلف بدست آمده و با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج عددی و تحلیلی بدست آمده در این پژوهش با یکدیگر مقایسه شده است و نتایج دارای تطابق و همگرایی خوبی هستند. طبق نتایج بدست آمده در همه پرتابه ها، بیشینه جابه جایی در مرکز ورق در هنگامی که لایه لایه شدگی اتفاق می افتد، بیشتر از زمانی ست که آسیبی رخ نمی دهد. همچنین طبق نتایج بدست آمده بیشینه جابه جایی در مرکز ورق برای هر دوحالت با و بدون لایه لایه شدگی برای پرتابه تخت در مقایسه با دیگر پرتابه ها کمتر است و بلعکس بیشینه نیروی تماس برای هر دو حالت با و بدون لایه لایه شدگی برای پرتابه تخت بیشتر است.
    کلیدواژگان: ورق کامپوزیتی، برخورد جرم کوچک، شبیه سازی عددی، مدلسازی تحلیلی، شکل ضربه زننده
  • امیر قاسم خانی، سعید فراهت*، محمد مهدی ناصریان صفحات 61-72
    در این مقاله، به تحلیل عملکرد و بهینه سازی یک سیستم سه هدفه بر اساس معیارهای متفاوت ترمودینامیکی مانند بازده انرژی و اگزرژی، توان و توان بی بعد پرداخته شده است. سیستم سه هدفه از سه زیرسیستم تشکیل شده است که شامل زیرسیستم خورشیدی، زیرسیستم کالینا و زیرسیستم چیلر جذبی لیتیم برمید - آب است. هدف این سیستم تولید توان، آب گرم خانگی و سرمایش با استفاده از انرژی خورشید است. توان بی بعد، به عنوان یک ابزار برای درک مفاهیم ترمودینامیک زمان محدود معرفی شده است. توان بی بعد به صورت نسبت توان به حاصل ضرب هدایت حرارتی کل در دمای کمینه سیکل خورشیدی تعریف شده است. تحلیل اگزرژی نشان داده است که بیشترین اگزرژی تخریب شده مربوط به بویلر است. نتایج نشان داده است که در طراحی اولیه بازده انرژی، بازده اگزرژی، نرخ هزینه سرمایه گذاری کل و توان بی بعد به ترتیب برابر است با%37/17، %82/18، 63/9 دلار بر ساعت و 01781/0. تحلیل حساسیت نشان داده است که افزایش پارامترهایی مانند دمای محیط، تابش خورشیدی، دمای ورودی کلکتور و نسبت فشار سیکل کالینا باعث افزایش بازده انرژی و اگزرژی شده است. همچنین افزایش نسبت فشار سیکل کالینا، کاهش دبی جرمی سیکل کالینا، دمای محیط و دمای ورودی کلکتور باعث افزایش توان بی بعد شده است. علاوه بر این به مقایسه معیارهای بهینه سازی مانند بازده انرژی، بازده اگزرژی، توان و توان بی بعد پرداخته شده است. نتایج نشان داده است که توان و توان بی بعد بهترین معیار بهینه سازی ترمودینامیکی هستند.
    کلیدواژگان: تحلیل اگزرژی، سیکل کالینا، ترمودینامیک زمان محدود
  • سارا کرمیان، علیرضا شاطرزاده * صفحات 73-83
    حل تحلیلی و عددی پنل های تقویت شده در صنعت گامی موثر در جهت طراحی این گونه سازه ها می باشد. در این مقاله یک روش تحلیلی به منظور بررسی پایداری غیرخطی پنل های استوانه ای نازک تقویت شده مدرج تابعی بر بستر الاستیک، تحت بارگذاری های هیگروترمومکانیکی ارائه شده است. تقویت کننده ها مایل در نظر گرفته شده اند. پنل دارای نقص هندسی اولیه می باشد. خصوصیات مواد وابسته به دما بوده و در راستای ضخامت، بر اساس قانون توزیع توانی ساده در نظر گرفته شده است. بستر الاستیک بر اساس مدل پیشنهادی وینکلر و پاسترناک فرض شده است. روابط حاکم بر اساس تکنیک تقویت کننده های تکه ای لخنیتسکی و تئوری کلاسیک پوسته ها و با توجه به الگوی غیرخطی فن کارمن-دانل، استخراج شده است. روابط صریح منحنی خیز-فشار برای پنل های استوانه ای مدرج تابعی با استفاده از تابع تنش و روش گالرکین به دست آمده است. تاثیر زاویه تقویت کننده ، پارامتر های متفاوت ابعادی، شاخص کسر حجمی، نقص هندسی اولیه، سفتی بستر الاستیک و درصد رطوبت بر پس کمانش پنل مدرج تابعی، بررسی شده است. در بارگذاری ترمو-مکانیکی تاثیر وجود گرادیان دما در ضخامت پنل و تاثیر شرایط مرزی مختلف نیز بررسی شده است. نتایج حاصل با سایر مراجع مورد راستی-آزمایی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پنل استوانه ای، مواد مدرج تابعی، پس کمانش، تقویت کننده مایل، بستر الاستیک
  • حسن ناصح *، علی عالیپور صفحات 84-94
    هدف از ارائه مقاله، روش طراحی سیستمی سامانه مدیریت پیشرانه یا PMD مخزن حامل سوخت هیدرازین برای استفاده در شرایط جاذبه ناچیز (صفر) می باشد. برای این منظور، روندنمای طراحی سیستمی پیشنهادی برای طراحی سامانه مدیریت پیشرانه، دارای سه مرحله اصلی می باشد که عبارتنداز : مرحله اول، طراحی و مدل سازی مخزن؛ مرحله دوم، طراحی و مدل سازی سامانه مدیریت پیشرانه و شبیه سازی و مرحله سوم، تحلیل رفتار سوخت درون مخزن. در این روندنما با توجه به ورودی های ماموریتی مربوط به سامانه، طراحی مخزن، سامانه مدیریت پیشرانه و تحلیل رفتار سوخت درون مخزن به صورت جامع پرداخته شده است به گونه ای که در هر گام در صورتیکه نتایج تایید نشود، با تغییر پارامترهای مرتبط، شرایط مطلوب احراز می شود. مدل سازی اولیه مخزن و سامانه مدیریت پیشرانه در نرم افزار سالیدورک صورت پذیرفته است. شبیه-سازی های عددی به منظور بررسی عملکرد PMD و اثبات پدیده مویینگی برای سوخت رسانی پایدار در شرایط بی وزنی انجام شده است. از روش های عددی برای تحلیل مخزن و رفتار سوخت درون مخزن به همراه PMD برای بهینه سازی پارامترهای طراحی سامانه استفاده شده است. بدینصورت که، برای بررسی رفتار سوخت، سامانه مدیریت پیشرانه با استفاده از روش حجم سیال (VOF) در نرم افزار انسیس مدل سازی، شبکه بندی و تحلیل شده است. پارامترهای بهینه سازی PMD با هدف دست یابی به بیشترین مقادیر دبی جرمی و نرخ حجمی جریان صورت می پذیرد. به عبارت دیگر، هدف دستیابی به بیشترین مقادیر سوخت ورودی به PMD می باشد. در نهایت، صحه گذاری نتایج (عملکرد سامانه مدیریت پیشرانه) با مقایسه با نتایج تجربی و نمونه موجود موجود صورت پذیرفته است.
    کلیدواژگان: طراحی سیستمی، سامانه مدیریت پیشرانه (PMD)، تحلیل عددی، هیدرازین، مخزن سوخت
  • محمدحسین قاجار، محمود موسوی مشهدی *، هادی قطان کاشانی صفحات 95-102
    پلیمر پلی وینیلیدن فلوراید به علت داشتن ترکیبی شامل عنصر فلئور که بیشترین الکترونگاتیوی در بین عناصر را دارد، دارای خواص منحصر به فردی همچون پیزو-الکتریک و مقاومت مکانیکی، حرارتی، و شیمیایی بالا می باشد. در این مقاله، با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی ماده پلیمری پلی وینیلیدن فلوراید آمورف که دارای مونومرهای قطبیده می باشد، خواص مکانیکی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. به این صورت که ابتدا، با استفاده از آزمون کشش، مدول الاستیک و تنش نهایی تعیین گردیده و تغییرات آن ها بر اثر تغییر دما و نرخ کرنش مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه، با استفاده از آزمون DMA، مدول مختلط دینامیکی کششی و برشی محاسبه شده و تغییرات آن ها هنگامی که نرخ کرنش تغییر می کند، مطالعه شده است. این برای اولین بار است که شبیه سازی دینامیک مولکولی آزمون DMA صورت می گیرد. علاوه بر تعیین خواص ویسکوالاستیک ماده، حذف ساده اغتشاشات دمایی به جهت تبعیت توابع تنش و کرنش بر حسب زمان از الگوی سینوسی، از مزایای آزمون DMA محسوب می شود. تطابق رفتاری نتایج به دست آمده از شبیه سازی دینامیک مولکولی با واقعیت، کارامدی مدل ارائه شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: خواص مکانیکی، پلیمر پلی وینیلیدن فلوراید، شبیه سازی دینامیک مولکولی، آزمون DMA، ویسکوالاستیک
  • هادی سازگار، شهرام آزادی*، رضا کاظمی صفحات 103-114
    هدف این پژوهش توسعه یک سیستم کمک راننده پیشرفته برای هدایت یکپارچه طولی- عرضی خودرو در مانورهای تعویض خط سرعت بالا می باشد. عملکرد سیستم به این صورت است که در مرحله اول با در نظر گرفتن موقعیت خودرو هدف، محدوده سرعت مجاز جاده و محدوده شتاب طولی قابل ارائه توسط خودرو، چندین مسیر حرکت با شتاب های مختلف تولید می شوند. در ادامه با لحاظ نمودن دینامیک خودرو و دینامیک تایر، از میان مسیرهای تولید شده، مسیر مناسب انتخاب می گردد. بنابراین مسیر حرکت انتخابی، یک مسیر عاری از برخورد و قابل پیمایش خواهد بود. نظر به این که در روش پیشنهادی، محاسبات طراحی مسیر حرکت به صورت جبری انجام می شود، هزینه محاسباتی آن ناچیز بوده که از جنبه پیاده سازی عملی بسیار ارزشمند می باشد. در گام بعد با استفاده از یک کنترل کننده یکپارچه طولی- عرضی، ورودی های کنترلی محاسبه و به عملگرهای ترمز/گاز و فرمان ارسال می گردند. برای کنترل یکپارچه از تکنیک مود لغزشی استفاده شده است. لازم به ذکر است که هم در بحث طراحی مسیر حرکت و هم در بحث طراحی کنترل کننده یکپارچه، دینامیک غیر خطی تایر در نظر گرفته شده است. نتایج شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند که الگوریتم هدایت یکپارچه طولی- عرضی هم در حوزه طراحی مسیر حرکت و هم و در حوزه کنترل یکپارچه به خوبی عمل نموده است.
    کلیدواژگان: سیستم پیشرفته کمک راننده، رانندگی با سرعت بالا، طراحی مسیر حرکت، کنترل یکپارچه طولی - عرضی، مدل دوچرخه غیر خطی
  • ایمان پیشکار دهکردی*، بهزاد قاسمی صفحات 115-126
    در این تحقیق، به بررسی عددی انتقال حرارت جابجایی سیال غیر نیوتنی ضخیم شونده مدل پاورلا در یک محفظه بسته نا متقارن با نسبت منظری ثابت پرداخته شده است. در بسیاری تحقیقات پیشین، محفظه انتقال حرارت متقارن و تحت یک زاویه مشخص در نظر گرفته شده است. در این مطالعه معادلات حاکم به روش حجم محدود جبری شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل سی حل شده است. برای اطمینان از صحت نتایج، نتایج کد نوشته شده را با نتایج مقالات دیگر در زمینه سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی مقایسه شده است. اثر زاویه تمایل محفظه و عدد رایلی بر انتقال حرارت و میدان جریان بررسی و مشاهده گردید که در اعداد رایلی کوچکتر از تغییر زاویه تمایل تاثیری محسوسی بر انتقال حرارت نداشته و در اعداد رایلی بزرگتر از در زاویه کمترین انتقال حرارت را نسبت به سایر زوایا داریم. همچنین نتایج سیال نیوتنی و غیرنیوتنی ضخیم شونده با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که انتقال حرارت توسط سیالات غیر نیوتنی ضخیم شونده علاوه بر سایر پارامترها وابسته به n می باشد و در حالتی که زاویه تمایل محفظه باشد، انتقال حرارت سیالات نیوتنی و غیر نیوتنی ضخیم شونده برابر است. با توجه به رفتار غیر نیوتنی سیال و بی بعدسازی مساله، عدد بی بعد جدیدی با نامگذاری عدد پرانتل توسعه یافته〖(Pr〗^*) در معادلات ظاهر گردید که به خواص سیال، هندسه جریان و توان پاورلا وابسته می باشد. مقدار بهینه آن در〖(Pr〗^*=0.07) مشاهده شد که در آن انتقال حرارت از محفظه مورد نظر به حد ماکزیمم خود رسید.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت جابجایی طبیعی، محفظه نا متقارن، سیال غیر نیوتنی پاورلا، عدد پرانتل توسعه یافته
  • محمد ولی زاده *، محسن بهنیا، علیرضا شهرابی فراهانی صفحات 127-134
    در کمپرسورهای محوری از آنجا که پره های استاتور روی پوسته نصب شده و پره های روتور روی شفت در حال چرخش می باشد، بین قسمت های ثابت و متحرک لقی وجود دارد. با عبور جریان از استاتور، فشار هوا افزایش می یابد. بنابراین با توجه به بیش تر بودن فشار بعد از پره نسبت به قبل از پره و وجود لقی، نشتی در نوک استاتور اجتناب ناپذیر است. نشتی با تغییر الگوی جریان در نوک، باعث جدایش بیش تر شده و اثر نامطلوبی بر عملکرد کمپرسور می گذارد. در مقاله حاضر به بررسی استفاده از لانه زنبوری برای درزبندی نوک پره های استاتور و تاثیر آن بر عملکرد کمپرسور پرداخته شده است. بدین منظور طبقه نهم یک کمپرسور به همراه فضای زیر استاتور در دو حالت با دیوار جامد و با لانه زنبوری تحلیل شده است. نتایج حل عددی در توافق خوبی با داده های تجربی می باشد. نتایج نشان می دهد با کاهش لقی، مقدار نشتی کمتر شده و از قدرت جریان ثانویه کاسته می شود. بنابراین با کاهش افت، بازده افزایش یافته و عملکرد ردیف پره بهبود می یابد. از طرف دیگر با افزایش لقی در اثر سایش لانه زنبوری، نشتی و افت بازده به یک مقدار ثابت میل می کند. تاثیر نشتی بر زوایای جریان نشان می دهد که برای تحلیل دقیق تر کمپرسور، لازم است که نشتی در نظر گرفته شود. همچنین با توجه به تاثیر مشابه لانه زنبوری بر کاهش نشتی نسبت به مدل دیوار جامد با لقی یکسان، مزیت لانه زنبوری قابلیت فداشوندگی آن می باشد. بنابراین در تحلیل طبقه می توان از مدل دیوار جامد به جای لانه زنبوری استفاده کرد.
    کلیدواژگان: توربین گاز، کمپرسور محوری، نشتی نوک استاتور، لانه زنبوری
  • اسماعیل جان زمین، علی اکبر دهقان *، علیرضا موحدی صفحات 135-146
    در این مطالعه، مشخصات جریان حول دو سیلندر دو بعدی با مقاطع مربع و مثلث متساوی الاضلاع در آرایش پشت سر هم به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. آزمایش ها در تونل باد مدار باز مادون صوت با حداکثر اغتشاشات جریان آزاد0.3 درصد انجام شده است. بررسی ها در آرایش پشت سرهم با جابه جا کردن سیلندر مربعی پایین دست در راستای جریان در فواصل مختلف از سیلندر مثلثی بالادست انجام شده است. اندازه گیری ها در این مطالعه با استفاده از دستگاه های فشارسنج 32 کاناله، دستگاه اندازه گیری نیرویی و جریان سنج سیم داغ انجام شده است. سیلندر مربعی در فواصل مختلف و اعداد رینولدز 26000و 37000 و 46000 و 51000 در پایین دست سیلندر مثلثی قرار گرفته است. در این مطالعه نیروهای برآ و پسای متوسط و نوسانی وارد بر سیلندر مربعی در فواصل مختلف اندازه گیری شده است. همچنین توزیع فشار متوسط و نوسانی روی سطح دو سیلندر در فواصل مختلف از یکدیگر اندازه گیری شده است. فرکانس ریزش گردابه در آرایش دو سیلندر پشت سر هم با استفاده از جریان سنج سیم داغ و نوسانات فشار سطحی سیلندرهای بالادست و پایین دست اندازه گیری و مقایسه شده است. از مهم ترین نتایج مطالعه حاضرمی توان به مشاهده دو الگوی مختلف برای جریان اشاره کرد که در فواصل کمتر از فاصله ی بحرانی، ریزش گردابه از سیلندر بالادست رخ نمی دهد. در فواصل بیشتر از فاصله ی بحرانی ریزش گردابه از هر دو سیلندر مثلثی و مربعی اتفاق می افتد. فاصله بحرانی برای این آرایش سه برابر طول ضلع سطح مقطع سیلندرها به دست آمد.
    کلیدواژگان: سیلندر مثلثی، سیلندر مربعی، نیروهای آیرودینامیکی، فشار سطحی، آرایش پشت سر هم
  • عباس سربندی، علیرضا نادری *، حمید پرهیزکار صفحات 147-158
    در این تحقیق حرکت نوسانی انتقال عمودی و زاویه ای ایرفویل زیستی و ناکا 0015 به صورت عددی شبیه سازی و تاثیر فرکانس کاسته، دامنه نوسان انتقالی و زاویه ای بر ضرایب آیرودینامیکی، بازده توان استخراجی و توان پیشران بررسی و نتایج حاصله با یکدیگر مقایسه می شود. شبیه سازی عددی در رینولدز 1100 که مطابق با رژیم پروازی حشرات است، با بکارگیری قابلیت شبکه دینامیکی نرم افزار اپن فوم انجام و جریان ناپایا، تراکم ناپذیر، لزج و آرام فرض می شود. برای محاسبه میدان جریان سیال از روش حجم محدود استفاده و مقادیر متغیرها در مرکز هر حجم کنترل ذخیره می شود. در این شبیه سازی، پارامترهای فرکانس کاسته از 0.05 تا 0.5، دامنه نوسان انتقالی از 0.25 تا 1.75 وتر و دامنه نوسان زاویه ای از 15 تا 75 درجه تغییر یافته و اختلاف فاز بین حرکت انتقالی و زاویه ای ثابت و برابر π⁄2 در نظر گرفته می شود. مقایسه ی نتایج حاصله با داده های موجود و معتبر، صحت مدل سازی عددی را تایید می نماید. ترکیب پارامترهای حرکتی مختلف نظیر فرکانس کاسته و دامنه نوسان عمودی و زاویه ای تعیین می نماید که ایرفویل زیستی در رژیم استخراج توان (کار جریان روی ایرفویل)، تولید پیشران (کار ایرفویل روی جریان) یا در وضعیت خنثی (عدم تولید پیشران و توان) قرار می گیرد و از نظر کیفی نیز همانند ایرفویل ناکا عمل می نماید. نتایج حاصله نشان می دهد که با تغییر پارامترهای فرکانس کاسته، دامنه نوسان عمودی و زاویه ای، هرچه به ناحیه ی خنثی نزدیکتر باشد ایرفویل زیستی بازده بالاتری نسبت به ایرفویل ناکا نمایش می دهد و با دور شدن از ناحیه ی خنثی بازده ایرفویل ناکا بهتر می شود.
    کلیدواژگان: ایرفویل زیستی، استخراج توان، پیشران، خنثی، نوسان انتقالی و زاویه ای
  • اکرم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن* صفحات 159-169
    در این مقاله، گرمایش هوا در فضای داخلی اتاق توسط دیوار خورشیدی (ترومب) با در نظر گرفتن هدایت حرارتی این دیوار، به صورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات مومنتوم و انرژی به روش حجم کنترل جبری شده اند و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل می شوند. در ابتدا یک مدل مرجع معرفی و نتایج آن ارائه شده است و سپس با استفاده از این مدل مرجع، پارامتر های موثر بر کارایی دیوار بررسی شده و در نهایت بهینه ترین هندسه برای داشتن دیوار خورشیدی با بهترین عملکرد انتخاب شده است. همچنین جهت افزایش کارآیی، فین هایی مستطیل شکل بر روی سطح جاذب دیوار قرار گرفته است. نتایج حاصل شده نشان می دهد دیوار خورشیدی با فین مستطیلی در تمامی فواصل هوایی بهتر از دیوار ساده عمل می کند و به طور نمونه در فاصله هوایی برابر 1 متر، دمای اتاق با وجود فین های مستطیلی تقریبا1.24 درصد بیشتر از دیوار ترومب ساده است. در ادامه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و انفیس میزان افزایش دمای اتاق با افزایش تعداد فین ها روی دیوار پیش بینی شده است. شبکه عصبی به گونه ای آموزش داده شد که بتواند دمای میانگین اتاق را به تعداد فین های روی سطح جاذب دیوار خورشیدی وابسته سازد. نتایج به دست آمده و مقایسه مقادیر مربع میانگین خطای استاندارد و مربع مجذور میانگین خطا نشان داد مدل انفیس با مقدار مربع میانگین خطای استاندارد برابر 0.742599 نسبت به شبکه عصبی با مقدار مربع میانگین خطای استاندارد برابر 1.1 در پیش بینی دما کارآیی مناسب تری دارد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، دیوارخورشیدی، شبکه عصبی مصنوعی، انفیس
  • رامین قربانی، سید مصطفی حسینعلی پور* صفحات 170-178
    در این مقاله، هدف ارائه حل های دقیق برای جریان فیلم نازک یک سیال غیر نیوتنی در هندسه ها و شرایط مرزی متفاوت است. حل تحلیلی معادلات برای سیالات غیر نیوتنی از موارد مهم و چالش برانگیز است که به فهم هرچه بیشتر فیزیک این دسته از سیالات کمک شایانی می کند. برای این منظور از تئوری سیالات ریز قطبی استفاده شده است. فیلم نازک در سه هندسه خاص شامل: جریان به سمت پایین روی یک سطح شیبدار، جریان روی یک تسمه در حال حرکت به سمت بالا و جریان به سمت پایین روی یک استوانه عمودی مد نظر قرار گرفته است. برای حل معادلات حاکم و بدست آوردن میدان های سرعت و چرخش، در دو هندسه اول از روش تمام تحلیلی و در هندسه سوم با توجه به پیچیدگی معادلات از ترکیب روش های تحلیلی و عددی استفاده شده است. میدان چرخش و سرعت برای هر سه حالت ترسیم شده و نتایج برای مقادیر مختلف پارامتر های مربوط به یک سیال ریز قطبی مورد بحث قرار گرفته اند. همچنین تاثیر غلظت میکرو المان های موجود در سیال مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. مشاهده شد که با افزایش مقدار پارامتر مربوط به سیال ریزقطبی، اندازه میدان سرعت و چرخش کاهش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: سیال غیرنیوتنی، فیلم نازک، حل تحلیلی
  • زینب صاحبی، مجید یاراحمدی * صفحات 179-188
    در این مقاله، یک کنترل کننده ی ترکیبی تطبیقی هوشمند جدید برای ردیابی یک مسیر دینامیک در سیستم های کوانتومی بسته ی متناهی ارائه شده است. مشکل بروز تکینی های ذاتی در سیگنال های کنترل کننده ی ردیابی مسیرهای دینامیکی در کنترل سیستم های کوانتومی، منجر به رشد شدید دامنه ی سیگنال های کنترل و در نتیجه افزایش هزینه ی کنترل و ناپایداری سیستم کنترل می شود. ابتدا بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف یک کنترل کننده ی تطبیقی برای ردیابی مسیر دینامیک طراحی می شود. سپس برای رفع مشکل تکینی در سیگنال های کنترل تطبیقی، یک کنترل کننده ی هوشمند کوانتومی مبتنی بر شبکه ی عصبی موجکی تطبیقی کوانتومی با قوانین یادگیری پس انتشار دسته ای طراحی و بوسیله ی یک پارامتر ناظر تکینی با کنترل کننده ی تطبیقی ترکیب شده است. کنترل کننده ی ارائه شده با ترکیب موثر سیگنال های کنترل تطبیقی و هوشمند، حالت سیستم کوانتومی را طوری تنظیم می کند که فرآیند ردیابی مسیر دینامیک از پیش تعیین شده، به خوبی کنترل می شود. کنترل کننده ی پیشنهادی علاوه بر ردیابی مسیر هدف، اثرات نامطلوب ناشی از بروز پدیده ی تکینی و دامنه بزرگ سیگنال های کنترل را حذف می کند. عملکرد کنترل کننده ی ترکیبی تطبیقی هوشمند پیشنهادی در مساله ی کنترل انتقال جمعیت یک سیستم کوانتومی بسته ی چهار سطحی در ردیابی مسیر دینامیک پاسخ پله، مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج شبیه سازی کاهش خطای ردیابی، کم شدن هزینه ی کنترل با تنظیم موثر سیگنال های کنترل و کاهش قابل ملاحظه ی تعداد دفعات بروز پدیده ی تکینی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل تطبیقی کوانتومی، شبکه ی عصبی موجکی کوانتومی، کنترل هوشمند کوانتومی، ردیابی مسیر کوانتومی، کنترل کننده ترکیبی کوانتومی
  • مجید امیرعلی پور، رامین کوهی کمالی * صفحات 189-200
    ایران در منطقه گرم و خشک خاورمیانه قراردارد که دمای هوای تابستان در بسیاری از نقاط بین 35 تا 50 درجه سلسیوس می باشد. این هوای گرم از یک سو، رشد جمعیت از سوی دیگر و از طرفی کاهش منابع آبی که در دهه های اخیر بسیار چشمگیر بوده است لزوم استفاده بهینه از واحد نیروگاهی کشور را بیش از بیش مشخص کرده بطوری که نیروگاه های موجود بتواند عملکرد مناسبی در تولید همزمان داشته باشد. لذا در این تحقیق عملکرد یک واحد سیکل ترکیبی در شرایط تبدیل به سامانه تولید همزمان آب و توان مورد مطالعه فنی و اقتصادی قرار گرفته است. در سامانه مورد نظر از هر دو مکانیزم آب شیرین کن غشایی و حرارتی که به صورت موازی در سامانه تعبیه شده استفاده شده است و عملکرد سامانه در شرایط متفاوت تقاضای آب و توان مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد زمانی که آب شیرین کن حرارتی و اسمزمعکوس به تنهایی در سامانه قرار دارند توانایی تولید 7000 و 1،400،000 مترمکعب آب شیرین روزانه را دارد. درکنار مدلسازی سامانه، تحلیل اقتصادی نیز انجام شده و تغییرات قیمت فروش آب در هر یک از واحدهای شیرین سازی آب با افزایش ظرفیت نشان داده شده است. در انتها با در نظر گرفتن قیمت میانگین فروش آب بعنوان یک تابع هدف و راندمان سیکل ترکیبی بعنوان تابع هدف دیگر بهینه سازی دو هدفه انجام گرفته و نتایج در قالب نمودار پرتو ارائه شده است. نتایج نشان می دهد بیشترین راندمان 0.454 و کمترین قیمت فروش آب 1.511 دلار به ازای هر مترمکعب خواهد بود.
    کلیدواژگان: سیکل ترکیبی، تولید همزمان آب و توان، آب شیرین کن غشایی و حرارتی، مدل اقتصادی، بهینه سازی دوهدفه
  • سید جاوید زکوی*، بابک ملک زاده، الیاس شایسته نیا، بهزاد شیرعلی وند صفحات 201-208
    در این تحقیق، رفتار کرنش های پیش رونده دراتصالات سه راهی تحت اثر ممان های دینامیکی مورد ارزیابی قرارگرفته است. مدل های سختی سینماتیکی غیرخطی چابوشی و ترکیبی آرمسترانگ- فردریک همراه با قانون سخت شوندگی ایزوتروپیکی جهت بررسی رفتار پلاستیک لوله های سه راهی به کاررفته است. با استفاده از روش عددی و مدل سازی سه راهی های مورد نظر، نتایج روش عددی با نتایج تجربی و نتایج عددی آرمسترانگ- فردریک مقایسه شده اند. پارامترهای ثابت مدل سخت شوندگی و داده های تنش- کرنش با استفاده از سیکل های پایدار شده نمونه های تحت آزمون کرنش متقارن به روش تجربی بدست آمده اند. هر دو نتایج عددی و تجربی نشان می دهدکه مقدار حداکثر کرنش تغییرشکل های پیش رونده در محل اتصال لوله های سه راهی در جهت محیطی رخ می دهد. با بالا رفتن ممان های اعمال شده، میزان انتقال کرنش های پیش رونده نیز بیشتر می شود. نتایج نشان می دهد که نرخ کرنش های پیش رونده در ابتدا کم و با افزایش سیکل ها افزایش می یابد. در نمونه BMS1 نتایج عددی با استفاده از مدل سختی سینماتیکی چابوشی در مقایسه با دو مدل سختی آرمسترانگ- فردریک و مدل ترکیبی به نتایج تجربی نزدیک می باشد. در نمونه های BMS2 و BMS3 نتایج حاصل از هر دو مدل سختی شابوشی و ترکیبی در مقایسه با مدل سختی آرمسترانگ – فردریک پیش بینی مناسب و تا حدودی مشابه هم نسبت به نتایج تجربی از خود نشان می دهند. در واقع نرخ انباشتگی کرنش های پیش بینی شده توسط مدل آرمسترانگ-فردریک در همه نمونه ها در مقایسه با نتایج تجربی فراتخمین می باشد.
    کلیدواژگان: تغییرشکل های پیش رونده، لوله های سه راهی، مدل سخت شوندگی، فولاد کربنی ساده
  • مرتضی دردل*، حمیدرضا غفاری، سید وحید سپهر موسوی صفحات 209-218
    با توجه به کاهش منابع طبیعی آب های کم عمق، توسعه اکتشاف و تولید به سمت منطقه آب های عمیق و عمیق تر منتقل شده است. انواع سازه های شناور وقتی به عنوان سکوهای تولیدی مشغول به عملیات هستند نیازمند مهار می باشند. استفاده از بویه در سیستم مهار کاتناری برای اعماق زیاد دریا می تواند موجب کاهش وزن و شعاع مهار گردد. در این مقاله پاسخ دینامیکی سکوی نیمه شناور امیرکبیر تحت تاثیر نیروهای باد و امواج در حوزه فرکانس و حوزه زمان محاسبه گردیده است. طیف موج جانسوآپ و طیف باد API به عنوان شرایط محیطی در نظر گرفته شده است و همچنین تاثیر اندازه بویه بر روی پاسخ حرکت سکوی نیمه شناور بررسی شده است. پاسخ دینامیکی سکوی نیمه شناور با استفاده از معادلات موریسون و تئوری تفرق محاسبه گردیده است و هر کابل مهار به صورت زنجیره ای از المان های موریسون تحت تاثیر نیروی خارجی مدل شده است. نتایج بدست آمده از نرم افزار آکوا در حوزه زمان و حوزه فرکانس نشان می دهد که با افزایش اندازه بویه می تواند باعث افزایش حرکات سکوی نیمه شناور شده و در عوض باعث کاهش تنش های وارده بر کابل می باشد.
    کلیدواژگان: سکوی نیمه مغروق، بویه، سیستم مهار کاتناری، تئوری سه بعدی تفرق - انتشار
  • جواد علیزاده کاکلر *، جمال خضری، علی عبدلی صفحات 219-224
    اگر ترک مرکزی در یک صفحه بی نهایت بزرگ تحت بارگذاری یکنواخت (ترک گریفیث)، به یکی از لبه های اعمال بار نزدیک شود، تبدیل به ترک زیرسطحی می شود. ترک های زیرسطحی، در سازه هایی که در معرض پدیده خستگی تماس غلتشی قرار دارند، ایجاد می شوند. در این مطالعه، ابتدا با استفاده از مدل سازی اجزامحدود، ضرایب شدت تنش ترک گریفیث تحت کشش و برش یکنواخت محاسبه و با خطای کمتر از 0.1% صحه گذاری گردیده است. سپس، با نزدیک نمودن ترک به یکی از لبه های موازی صفحه، ضرایب شدت تنش مود ترکیبی ترک زیرسطحی به ازای عمق های مختلف تعیین شده است. عدم تقارن هندسی نسبت به سطح ترک و کوپلینگ مودهای شکست، موجب بروز مودهای برشی و کششی قابل ملاحظه برای ترک زیرسطحی به ترتیب تحت بارهای کششی و برشی می گردد. با کاهش عمق ترک، کوپلینگ مودهای شکست افزایش می یابد تا جایی که در نسبت طول به عمق 20 برای ترک، ضرایب شدت تنش ناشی از این پدیده، 69% ضرایب شدت تنش مودهای اصلی می شوند. همچنین، با برازش دقت بالای تابع درجه سه بر ضرایب شدت تنش مود ترکیبی محاسبه شده، چهار ضریب شکل برای مودهای کششی و برشی ناشی از کشش و برش یکنواخت ترک زیرسطحی ارائه شده است. روابط صریح ارائه شده برای ضریب شدت تنش، برای استفاده سریع و راحت توسط مهندسان بسیار مفید خواهد بود. مقادیر به دست آمده از این روابط، حتی برای بارگذاری های غیریکنواخت نیز می تواند تقریب خوبی از ضرایب شدت تنش باشد (به خصوص برای طول ترک های کوتاه که تغییرات بار روی آن ها نمی تواند چندان زیاد باشد).
    کلیدواژگان: ضریب شدت تنش، ترک گریفیث، ترک زیرسطحی، کوپلینگ مودهای شکست، ضریب شکل
  • کریم جمالی، داود اکبری*، محمد گلزار صفحات 225-233
    در این مقاله به ارزیابی حرارت نگاری مادون قرمز مدوله شده در شناسایی عیوب زیر سطحی مواد مرکب زمینه پلیمری پرداخته شده است. در این روش به منظور تحریک نمونه، شار حرارتی به صورت متناوب به سطح قطعه اعمال شده و پاسخ حرارتی به وسیله تبدیل فوریه پردازش و تصاویر دامنه و فاز استخراج می شوند. پس زمینه غیریکنواخت مشاهده شده در تصاویر حاصل، اغلب قدرت تشخیص را پایین می آورد لذا برای بهبود ارزیابی این روش، فیلتر آشکارساز لبه و ریخت شناسی توصیفی بر روی تصاویر اعمال می گردد. بررسی تجربی در فرکانس های مختلف بر روی نمونه های ساخته شده با نقص های کنترل شده رایج در مواد مرکب صورت گرفت. از تحلیل نتایج برای تعیین دقیق موقعیت و ابعاد عیوب استفاده و مشاهده شد که در نمونه های با ضخامت 2 میلی متر نقص جدایش بین لایه ای با حداقل اندازه 20*10 میلی متر و نقص های الیاف خشک و نفوذ مواد ناخواسته با حداقل اندازه 50*40 میلی متر شناسایی و اندازه گیری می شوند. در تحلیل اجزای محدود هندسه و عیوب به کار برده شده در آزمون تجربی، در نظر گرفته شد. مشاهده شد که نتایج ارزیابی اجزای محدود با ارزیابی تجربی مطابقت داشته و می تواند در یافتن متغیرهای بهینه در بررسی حرارت نگاری مادون قرمز مدوله شده در عیب یابی مواد مرکب به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: آزمون غیر مخرب، حرارت نگاری، مدولاسیون، مواد مرکب
  • یاسر میرزایی * صفحات 234-242
    حل تحلیلی ارتعاشات آزاد پیچشی نانو ذرات کروی با بکارگیری تئوری الاستیسیته سه بعدی دقیق همراه با مدل گورتین- مرداک برای وارد نمودن اثرات سطح مورد مطالعه قرار گرفته است. برای بدست آوردن معادلات حرکت، معادلات ناویر برای یک محیط مادی نوشته شده و با استفاده از جداسازی هلمهولتز، معادلات ناویر به معادلات برداری موج تبدیل شده است سپس با استفاده از فرضیاتی که برای حرکت پیچشی کره مفروض است معادلات برداری موج در سیستم مختصات کروی بصورت دقیق حل شده و میدانهای جابجایی و تانسور تنش استخراج شده است. در ادامه با استفاده از تئوری گورتین- مرداک، اثرات انرژی سطح که بنوعی مبین اندازه نانو برای کره است در شرایط مرزی مساله وارد می شود. نهایتا با اعمال شرایط مرزی معادله مشخصه فرکانسی استخراج می شود. با در نظر گرفتن نانو کره از جنس آلومنیوم و دو نوع سطح مختلف متاثر از جهت های کریستالوگرافی، چندین مثال عددی مورد بررسی قرار گرفته است تا تاثیر انرژی سطح و به ویژه اندازه شعاع داخلی نانو کره بر روی فرکانس های طبیعی پیچشی سیستم نشان داده شود. مشاهده می شود برای نانو کره آلومنیوم با اندازه کمتر از 50 نانومتر تاثیرات انرژی سطح بر فرکانس طبیعی قابل توجه است
    کلیدواژگان: فرکانس طبیعی، نانو کره، نانو ذره، انرژی سطح
  • علی پورمرادی، مهدی سبزه پرور * صفحات 243-252
    پدیده ی قیچی باد برای هواپیما در پرواز ارتفاع پایین، بسیار خطرناک و تهدید آمیز می باشد که موجب کنترل ناپذیری هواپیما می شود و همچنین پیشبینی پدیده و تشخیص آن کاری دشوار می باشد. تحقیق در این حوزه بدین منظور حائز اهمیت می باشد که هواپیما در مواجهه با این پدیده کنترل پذیر شود. اکثر تحقیقات، از مدل تکنقطه برای شبیه سازی رویارویی هواپیما با مایکروبرست استفاده کرده اند. این مدل موقعیت مایکروبرست را به مرکز جرم هواپیما اعمال می کند، در حالی که میدان مایکروبرست باید به سرتاسر بدنه، بال و دم هواپیما اعمال شود. برای شبیه سازی واقعی تر، باید از مدل جدیدی به نام مدل چندنقطه استفاده نمود. در این مدل اثرات باد متغیر علاوه بر مرکز جرم، به نقاط بیشتری از هواپیما وارد می شود. اعمال اثر گرادیان باد به هواپیما از مزیت های این مدل به شمار می رود. در این مقاله نتایج شبیه سازی برای هر دو مدل ارائه می گردد و مورد مقایسه قرار می گیرد. مقایسه مدل تک نقطه با روش های موجود در مراجع همخوانی مناسبی را با تلرانس 10% ارائه نمود. نتایج شایان ملاحظه نظیر عملکرد مسیر حرکت، زاویه آزیموت و گشتاور طولی هواپیما به صورت مقایسه ای در دو مدل تکنقطه و چندنقطه در حضور مایکروبرست نشان داده میشود. مدل چندنقطه برتری مدل سازی را با حالت واقعی پرواز در حضور مایکروبرست به اثبات رسانید.
    کلیدواژگان: مایکروبرست، قیچی باد، مدل چند نقطه ای، مدل تک نقطه ای
  • محمدرضا اجنوردی، فرهاد کلاهان* صفحات 253-263
    در این مقاله جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم به روش تحلیل عددی و مطالعه آزمایشگاهی مد نظر قرار گرفته ادر این مقاله تحلیل عددی و مطالعه تجربی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی مد نظر قرار گرفته است. برای حل معادلات حاکم بر رفتار مواد از روش درون یابی مشتق تعمیم یافته استفاده شده است. روش حل مذکور به عنوان روش اختلاف محدود با بالاترین مرتبه شناخته می شود و یکی از روش های فاقد شبکه است که در مقایسه با روش های اختلاف محدود و اجزاء محدود سرعت همگرایی بسیار بالاتری را داراست. پس از اعتبارسنجی روش تحلیل با نتایج تجربی روی آلیاژ آلومینیوم، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی قطعات فولادی مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج حاصل با نتایج منتشر شده توسط دیگران مقایسه گردیده است. تحلیل های عددی نشان می دهند در سرعت دورانی بالای ابزار، فرآیند باید به صورت سه بعدی تحلیل شود. به منظور شناخت بهتر فرآیندهایی که روی آلیاژهای غیرمشابه صورت می پذیرد ویژگی های جوش کاری روی آلیاژهای آلومینیوم و فولاد به طور هم-زمان مورد توجه قرار گرفته است. نتایج نشان میدهد که رفتار ماکروسکوپیک هر دو ماده در حین عملیات جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی مشابه است. همچنین طیف ویسکوزیته در محدوده ی دمای خمیری تا ذوب حاکی از سیالیت بالای فولاد است و برای جوشکاری آن می توان از نسبت سرعت دورانی به سرعت خطی (ω/v) بالاتری در مقایسه با آلومینیوم استفاده نمود؛ بنابراین هنگام اتصال آلیاژهای آلومینیوم و فولاد باید نسبت سرعت مناسب بر اساس این موضوع تنظیم شود.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، روش درون یابی مشتق تعمیم یافته، معادله ناویر-استوکس، فولاد نرم، آلیاژ آلومینیوم
  • مسعود میر، مسعود طهانی* صفحات 264-272
    در این مقاله، ارتعاشات غیرخطی یک نانوتیر اویلر برنولی واقع بر بستر ویسکوالاستیک غیرخطی مورد بررسی قرار می گیرد. فرض می شود که نانو تیر در معرض یک نیروی هارمونیک قرار دارد که می تواند تخمینی از یک میدان الکتروستاتیک باشد. بستر ویسکوالاستیک غیرخطی برای دو حالت دارای سخت شوندگی و نرم شوندگی درنظر گرفته می شود. با توجه به مدل سازی در مقیاس نانو، معادلات دینامیک غیرخطی نانوتیر مورد نظر از روش تئوری الاستیسیته غیرموضعی ارینگن و با صرف نظر از اینرسی درون صفحه ای به دست می آید. با استفاده از روش گالرکین و شکل مود اول، معادله دیفرانسیل مشتقات پاره ای به دست آمده به معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل می شود. پس از محاسبه نقاط تعادل سیستم و مشاهده دوشاخگی هیتروکلنیک، مدارهای هیتروکلنیک تعیین می شوند. سپس با استفاده از روش انتگرال ملنیکوف حرکت آشوبناک سیستم به صورت تحلیلی بررسی شده و محدوده امن رفتار سیستم با توجه به فضای پارامتری مساله مشخص می شود. نتایج نشان می دهد که وقتی بستر ویسکوالاستیک دارای خاصیت سخت شوندگی باشد، بروز رفتار آشوبناک در سیستم نمی تواند مورد انتظار باشد. مشاهده می شود که استفاده از تئوری الاستیسیته غیرموضعی برای بررسی رفتار آشوبناک نانو تیرها ضروری بوده و عدم استفاده از این تئوری نتایج متفاوتی می دهد و ممکن است سیستم را در ناحیه غیرامن قرار دهد.
    کلیدواژگان: نانوتیر، الاستیسیته غیر موضعی، بستر ویسکوالاستیک، آشوب، آنالیز ملنیکوف
  • محمد جباری فر، علیرضا ریاسی* صفحات 273-280
    امروزه، بیماری قلبی اولین عامل مرگ و میر در جهان به شمار می رود. پمپ قلب وسیله ای مکانیکی است که برای کمک به بیماران قلبی بکار می رود. خون افرادی که از پمپ قلب استفاده می نمایند، به دلیل اینکه با ابزار مکانیکی در تماس است، دچار صدماتی چون لختگی و خونکاوی می شود. هنگامیکه پمپ قلب از وضعیت سکون شروع به کار می-نماید، طی مدت کوتاهی سرعت زاویه ای آن افزایش یافته و سپس با سرعت ثابت کار می کند. تحلیل گذرای جریان خون در هنگامی که سرعت پمپ در حال تغییر است بسیار ارزشمند است. در این مقاله، جریان سیال داخل پمپ قلب و همچنین میزان آسیب وارده به گلبول های قرمز خون به صورت عددی تحلیل شد که در این تحلیل، اثر تنش برشی وارده از طرف پره های پمپ بر گلبول های قرمز نیز برسی شد. فشار کل و دبی در ورودی و خروجی پمپ و همچنین تغییرات سرعت نسبی جریان داخل پمپ و تحولات آن مورد بحث و بررسی قرار گرفت. در انتها، خونکاوی ایجاد شده در مدت زمان شبیه سازی محاسبه شد. در مطالعه انجام گرفته مشخص شد که هد و دبی پمپ هنگام شروع به کار آن افزایش می یابد. همچنین از تحلیل خونکاوی ایجاد شده مشخص گردید که پمپ قلب در زمان شروع به کار صدمه ای جدی به گلبول های قرمز خون وارد میکند و احتمال از هم پاشیدن آن ها در این مدت زمان کوتاه، زیاد است.
    کلیدواژگان: خونکاوی، پمپ قلب، شبیه سازی گذرا
  • محسن امامی*، محمدحسین صادقی صفحات 281-292
    سرامیک های پیشرفته دسته ای از مواد هستند که به دلیل دارا بودن خواصی از جمله پایداری در دماهای بالا، استحکام زیاد، مقاومت به سایش زیاد و مقاومت بالا در برابر خوردگی در بسیاری از صنایع کاربرد پیدا کرده اند. فرآیند سنگ زنی از جمله مهمترین و متداول ترین روش های براده برداری و پرداخت سرامیک ها محسوب می شود. با این وجود قابلیت ضعیف ماشینکاری، عیوب سطحی زیاد در قطعه کار که به دلیل تردی سرامیک ها و نیروهای زیاد در سنگ زنی آن ها بوجود می آید، نرخ سایش زیاد چرخ سنگ الماس (ابزار)، هزینه های بالای ناشی از استفاده از سیال خنک کننده، زمان بر بودن فرآیند، راندمان پایین براده برداری (نرخ تولید پایین) از جمله مشکلات سنگ زنی سرامیک-ها می باشد. تکنیک جدید روانکاری کمینه از جمله روش هایی است که اخیرا در فرآیندهای ماشینکاری با هدف بهبود عملکرد روانکاری سیال، کاهش مصرف سیال و ترویج استفاده از سیالات کم خطر و حافظ محیط زیست معرفی شده است. در این پژوهش به جهت بررسی اثر تکنیک روانکاری کمینه بر قابلیت سنگ زنی سرامیک ها از این تکنیک در فرآیند سنگ زنی سرامیک زیرکونیا استفاده شده است. همچنین از آنجایی که نوع روانکار و جنس چرخ سنگ می تواند بر عملکرد روانکاری کمینه در این فرآیند تاثیرگذار باشد، از این رو نوع روانکار و جنس چرخ سنگ الماس به عنوان متغیر در آزمایش ها استفاده شده است. نیروهای سنگ زنی، زبری سطح و بافت سطح سنگ زده شده در این فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که در شرایط روانکاری کمینه، انتخاب مناسب نوع روانکار و جنس ابزار می تواند به طور قابل ملاحظه ای بر قابلیت سنگ زنی سرامیک زیرکونیا تاثیرگذار باشد.
    کلیدواژگان: سنگ زنی، سرامیک های پیشرفته، روانکاری کمینه
  • مسعود علی حیدری، اصغر دشتی رحمت آبادی *، مهدی زارع مهرجردی صفحات 293-304
    استفاده از یاتاقان های ژورنال روغنی در دهه های اخیر به دلیل عملکرد استاتیکی و دینامیکی مناسب آنها در بارگذاری های سبک و سنگین و کاهش آلودگی های صوتی، به عنوان تکیه گاه های مناسب در تجهیزات متنوع صنعتی نظیر انواع توربوماشین ها، موتورهای احتراقی و راکتورهای هسته ای روند رو به رشدی به خود گرفته است. با توجه به تاثیرپذیری عملکرد این یاتاقان ها از شکل هندسی شان، مدل های متنوعی نظیر انواع بیضوی، لب دار، موج دار، کفشک لولایی و شیار محوری برای بهبود هدفمند شرایط کارکرد حالت پایدار و دینامیکی در سال های گذشته به بازار ارائه شده اند. در دهه اخیر با توسعه تجهیزات پیشرفته ماشینکاری غیرسنتی، زمینه ایجاد بافت در جداره یاتاقان های ژورنال به توانمندی های پیشین تولیدکنندگان افزوده گردیده است. بافت های با اشکال متنوع مکعبی، استوانه ای، کروی و مخروطی می توانند تاثیر متفاوتی بر عملکرد یاتاقان های ژورنال داشته باشند. در پژوهش حاضر عملکرد یاتاقان های ژورنال هیدرودینامیکی غیرمدور دولب با بافت های استوانه ای ایجاد شده در نواحی مختلف پوسته مورد ارزیابی قرار گرفته است. به این منظور معادله رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان های غیرمدور روغنی با توجه به تغییرات ضخامت فیلم روانکار، در اثر هندسه و محل ایجاد بافت، اصلاح و به کمک روش حل عددی اجزاء محدود، با بکارگیری شرط مرزی رینولدز در تعیین محدوده کاویتاسیون در لب ها، بررسی گردیده است. در ادامه پارامترهای عملکرد یاتاقان بر پایه توزیع فشار فیلم روانکار محاسبه و تاثیرات مکان بافت بر آنها ارزیابی شده است. نتایج گویای آنست که با توجه به میزان غیرمدوری یاتاقان های دولب، محل ایجاد بافت برای دستیابی به عملکرد مطلوب تر متفاوت می باشد. همچنین با افزایش غیرمدوری تاثیر ایجاد بافت بر عملکرد یاتاقان چشمگیرتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: بافت استوانه ای، یاتاقان ژورنال هیدرودینامیکی، دو لب، عملکرد حالت پایدار، روش حل عددی اجزاء محدود
  • روح الله بهروان، میراعلم مهدی* صفحات 305-313
    بررسی و تحلیل آیرودینامیکی خودرو با توجه به پیشرفت سریع صنعت خودروسازی در عصر حاضر، یکی از پارامترهای مهم در طراحی برای حضور در صحنه رقابتهای این صنعت می باشد. نیروهای آیرودینامیکی بزرگترین مانع برای رسیدن به سرعتهای بالا درهر وسیله نقلیه هستند. از این رو می توان آنها را مهمترین فاکتورهای طراحی آیرودینامیکی وسایل نقلیه به حساب آورد. تشکیل گردابه و در نتیجه افت فشار در قسمت عقب خودرو می تواند باعث افزایش نیروهای مقاوم آیرودینامیکی شود. این مقاله به بررسی چگونگی کاهش حجم گردابه ها در قسمت عقب یک مدل خودرو سدان با ایجاد تغییرات در هندسه آن پرداخته است. برای این منظور ابتدا با شبیه سازی سه بعدی جریان تراکم ناپذیر اطراف مدل احمد(که نتایج آزمایشگاهی برای آن موجود است) به روش دینامیک سیالات محاسباتی، مدل آشفتگی و نحوه شبکه بندی مناسب انتخاب شده است. سپس مقدار ضرایب آیرودینامیکی مربوط به یک مدل خودرو با اضافه کردن اسپویلر و ایجاد انحناء در سطوح جانبی آن بررسی شده است. بررسی نتایج نشان می دهد که استفاده از شبکه لایه مرزی در اطراف مدل و تحلیل جریان به صورت ناپایا با استفاده از مدل آشفتگی DES-SSTK-ω، حجم گردابه ی تشکیل شده در عقب خودرو را نسبت به مدل K-ω-SST دقیق تر شبیه سازی می کند. همچنین استفاده ترکیبی از اسپویلر و انحنای سطوح جانبی بخاطر کاهش 26.3 درصدی نیروی پسای عقب و کاهش مقدار نیروی برآ تا 5.2 درصد نسبت به مدل خودرو ساده باعث کاهش مصرف سوخت و افزایش پایداری خودرو می شود.
    کلیدواژگان: آیرودینامیک، پسا، برآ، اسپویلر، بدنه احمد
  • سعید محرمی، سعید ایرانی*، شاهرخ شمس، محمدرضا فلاح صفحات 314-322
    در این مقاله سرعت فلاتر بال کامپوزیتی با دو موتور متصل مورد بررسی قرار گرفته است. بال مورد نظر به صورت یک تیر یک سر گیردار و دارای دو درجه آزادی و همچنین به همراه دو نیروی پشران تعقیب کننده و جرم موتورها مدل سازی شده است. برای مدل سازی آیرودینامیک از تئوری واگنر استفاده شده و معادلات حاکم بر حرکت بال با استفاده از روابط لاگرانژ و با در نظر گرفتن مودهای فرضی بدست آمده است. سرعت فلاتر خطی نیز با استفاده از روش مقدار ویژه محاسبه شده است. برای صحت سنجی کار انجام شده ابتدا بال کامپوزیتی بدون موتور و سپس با در نظر گرفتن دو موتور با نتایج پیشین مقایسه شده است که همخوانی خوبی بین نتایج مشاهده گردیده است. بال کامپوزیتی هم بصورت تک لایه و هم بصورت چند لایه مورد تحلیل قرا گرفته و تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل تغییر اندازه نیروی پیشران وجرم موتورها و همچنین موقعیت قرارگیری موتورها و افزایش تعداد لایه های کامپوزیت بررسی شده است و نتایج حاصل نشان می دهد با افزایش جرم و نیروی پیشران موتورها و همچنین با افزایش فاصله طولی موتور از ریشه بال، سرعت فلاتر کاهش می یابد و با نزدیک شدن موتورها به لبه حمله سرعت فلاتر افزایش یافته است.
    کلیدواژگان: ناپایداری، فلاتر، بال، کامپوزیت
  • علیرضا فتحی، مهدی آهنگر* صفحات 323-330
    اختلاف ولتاژ بین دو الکترود با ضخامت های ناهمسان ، در صورتی که میدان الکتریکی در اطراف الکترود تخلیه کننده (آند) به حدی قوی باشد که باعث یونیزه شدن گازهای اطراف خود شود اما توانایی ایجاد قوس الکتریکی را نداشته باشد، موجب پدیده تخلیه کرونا می گردد. تخلیه کرونا در ابتدا به عنوان پدیده ای ناخوشایند شناخته می شد اما امروزه کاربردهای مختلفی از جمله استفاده در رانشگرها دارد. در مقاله ی حاضر مشخصات جریان ناشی از تخلیه کرونا از قبیل سرعت، تراست، دما، جریان الکتریکی، خطوط جریان و راندمان مورد مطالعه ی عددی قرار گرفته است. بدین منظور معادلات الکترواستاتیکی و معادلات نویر استوکس به صورت کوپل و با استفاده از روش المان محدود حل شده اند. اعتبارسنجی نتایج بدست آمده نشان می دهد که بیشترین مقدار خطا در اندازه ی جریان الکتریکی، نیروی پیشرانو راندمان نیروی پیشراندر مقایسه با مقادیر تجربی به ترتیب کمتر از 14، 2 و 6 درصد می باشند. همچنین نتایج نشان می دهند که با افزایش ولتاژ اعمالی بر آند، نیروی پیشرانو جریان افزایش، و راندمان نیروی پیشرانکاهش می یابد. علاوه براین با در نظر گرفتن اثر گرمایش اهمی در معادله ی انرژی مشاهده شد که بیشینه ی دما در اطراف الکترود آند رخ می دهد.
    کلیدواژگان: جریان پلاسما، مدلسازی عددی، تخلیه کرونا، جریان هیدرودینامیک الکتریکی
  • امین حدیدی *، مجید اسحق نیموری، محمدرضا انصاری صفحات 331-341
    در پژوهش حاضر برهمکنش و الحاق مایل جفت حباب تحت نیروی شناوری، بصورت عددی شبیه سازی شده است. معادلات حاکم بر مسئله شامل معادلات پیوستگی و مومنتوم می باشند که برای حل این معادلات، از روش حجم محدود و الگوریتم سیمپل استفاده شده است. برای مدلسازی مرز مشترک دوفاز نیز از روش تسخیر مرز لول ست استفاده شده است. مهم ترین ضعف روش لول ست عدم بقای جرم فاز گسسته به ویژه در مسائل با تغییرات شدید مرز مشترک می باشد که برای کنترل این خطای جرمی، از معادلات بازسازی لول ست به همراه یک حلقه کنترل هندسی بقای جرم که برای اولین بار برای روش لول ست در این پژوهش ارایه شده، استفاده گردیده است. با استفاده از حلقه کنترل هندسی جرم معرفی شده، مشکل خطای عددی کسر جرم روش لول ست برای مطالعه الحاق حباب ها که در آن تغییر شکل ها شدید می باشد، برطرف شده است. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی عددی پژوهش حاضر با نتایج تجربی مشابه، همخوانی خوب بین آن ها را نشان می دهد. همچنین بررسی خطای کسر جرمی روش عددی ارایه شده برای شبیه سازی عددی الحاق مایل حباب ها نشان می دهد که حداکثر مقدار این خطا، کمتر از 4% است. بنابراین روش لول ست به همراه حلقه کنترل جرم ارائه شده، به خوبی برای مدلسازی عددی برهمکنش و الحاق مایل حباب ها می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: الحاق مایل، برهم کنش حباب ها، روش لول ست، کنترل هندسی جرم
  • مجید مختاری، مصطفی تقی زاده *، محمود مزارع صفحات 342-350
    در این مقاله یک کنترل کننده نیروی فعال ترکیبی مقاوم بهینه بر مبنای الگوریتم جستجوی هارمونی برای ربات اسکلت خارجی پایین تنه طراحی شده است. معادلات دینامیکی به روش لاگرانژ با در نظر گرفتن سه عملگر روی مفاصل ران، زانو و قوزک به منظور تعقیب یک مسیر مشخص استخراج شده است. عدم هماهنگی حرکات و تبادل نیرو بین ربات با بدن انسان که به صورت اغتشاش به ربات اعمال می شود از جمله مشکلات عمده ربات های اسکلت خارجی می باشد. به منظور کاهش اثر اغتشاش و افزایش دقت، از ترکیب کنترل فعال نیرو (حلقه اصلاحی ورودی کنترلی) با کنترل موقعیت به عنوان روشی کارآمد و مقاوم استفاده می شود. در روش کنترل فعال نیرو، برای استخراج ورودی کنترلی مقاوم در برابر اغتشاشات اعمال شده، ممان اینرسی لینک های رابط در هر لحظه با مینیمم کردن معیار خطای ITAE و نرخ تغییرات ورودی کنترلی، به کمک الگوریتم جستجوی هارمونی تخمین زده شده و بر مبنای تخمین حاصل، ورودی کنترلی اصلاح می شود. برای حلقه کنترل موقعیت نیز دو کنترل کننده مد لغزشی وخطی سازی پسخورد طراحی شده است. به منظور اعتبارسنجی، ربات در نرم افزار آدامز مدل شده و ورودی کنترلی حاصل از کنترل کننده های نیرو و موقعیت طراحی شده به مدل استخراجی از آدامز اعمال شده است. برای مقایسه منطقی، پارامترهای کنترلی با الگوریتم جستجوی هارمونی بهینه شده و سپس عملکرد کنترل کننده های موقعیت در حالت ترکیبی و معمولی (بدون حلقه کنترل نیرو) با یکدیگر مقایسه شده است. نتایج به دست آمده بیانگر برتری روش کنترل مد لغزشی ترکیبی ارائه شده نسبت به دیگر کنترل کننده های فوق می باشد.
    کلیدواژگان: ربات اسکلت خارجی، مدل سازی دینامیکی، کنترل مد لغزشی، کنترل فعال نیرو، الگوریتم جستجوی هارمونی
  • رضا غیور، یوسف حجت* صفحات 351-358
    در سنسورهای موج صوتی سطحی، سلول های هدف توسط لایه فداشونده شامل آنتی ژن یا آنتی بادی به دام انداخته می شوند. در این ایده جدید، لایه فدا شونده با عملگر دی الکتروفورز جایگزین شده که سریع تر عمل می کند، یک بار مصرف نیست و برای سلول های متفاوت نیز قابل استفاده است. مقادیر بهینه پارامترهای اثرگذار بر این سنسور به دست آمده است. رفتار موج صوتی سطحی که از نوع «لاو» است، برای زیر لایه لیتیوم نیوبات با لایه هدایت موج ZnO شبیه سازی شده است. آنالیز حساسیت و ارتباط آن با جابجایی سنسور برای ساختار الکترود متمرکز و غیرمتمرکز انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که برای تعداد ذرات هدف، ساختار متمرکز دایره-ای حساسیت بیشتری دارد. سنسور با سلول های سالم و سرطانی و برای سلول های مغز و روده در فرکانس MHz 142 مورد آزمایش قرار گرفت و به دام انداختن سلول هدف توسط عملگر دی الکتروفورز و اندازه گیری میزان تجمع آن توسط سنسور موج سطحی با موفقیت انجام شد. افت انرژی موج از پورت فرستنده به گیرنده و نیز شیفت فرکانس، دو مشخصه تمایزی بین سلول های سالم و سرطانی است. کاهش 90 و 80 کیلوهرتز در پیک فرکانس و 4.99 و 6.69 دسیبل افت کمتر برای سلول های سرطانی در مقابل سلول های سالم به ترتیب برای دو نوع سلول روده و مغز انسان مشاهده گردید. زمان به دام انداختن و اندازه گیری میزان تجمع سلول هدف حدود 5-10 ثانیه بود، که در مقایسه با روش های متعارف (10-15 دقیقه) کاهش چشمگیری را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: SAW، دی الکتروفورز، سلول، نانو سیم
  • علی نصیری طوسی *، صادق حسن پور صفحات 359-370
    در خودروهای سواری متداول حدود 40 درصد از انرژی سوخت به توان مفید تبدیل شده و بقیه توسط سیستم خنک کاری و اگزوز به محیط هدایت می شود. لذا استفاده از یک سیکل تکمیلی در مسیر گازهای خروجی از اگزوز، یکی از روشی های جذاب بازیابی انرژی می باشد. در این تحقیق از یک سیکل استرلینگ برای این منظور استفاده شد. در ابتدا، به شبیه سازی تک بعدی موتور احتراق داخلی جرقه ای ای اف سون تنفس طبیعی پرداخته شد و برای صحه گذاری نتایج شبیه سازی، از نتایج تست تجربی آن استفاده شد. نتایج نشان داد دمای گازهای خروجی از اگزوز، بنا به شرایط عملکردی موتور، از393 تا 848 درجه سانتی گراد تغییر می کند، لذا با نصب بخش گرمکن موتور استرلینگ در مسیرگازهای خروجی از موتور می توان این انرژی اتلافی را به کار مفید تبدیل کرد. برای صحه گذاری مدل تک بعدی موتور استرلینگ، از نتایج تجربی موتور استرلینگ سولو وی 161 استفاده شد. پس از صحه گذاری نتایج،. اقدام به شبیه سازی سیکل ترکیبی، برای سه فشار کاری 50، 60 و 70 بار موتور استرلینگ و در دورهای موتور 2000 تا 4500 دور بر دقیقه انجام شد. نتایج نشان داد که در فشار بهینه 50 بار برای موتور استرلینگ، شاهد افزایش توان 12.2 درصد و به طور میانگین 5.2 درصد در راندمان موتور ای اف سون بوده که این مقادیر بدون در نظر گرفتن وزن موتور استرلینگ اضافه شده به خودرو می باشد که با لحاظ نمودن آن، شاهد تاثیر نه چندان زیاد آن بر توان سیکل ترکیبی خواهیم بود.
    کلیدواژگان: سیکل ترکیبی اتو-استرلینگ، سیستم بازیابی توان اتلافی، موتور احتراق داخلی جرقه ای، بازیافت انرژی گازهای اگزوز
  • ایمان انصاریان، محمدحسین شاعری*، محمود ابراهیمی صفحات 371-382
    تیتانیم خالص تجاری (CP) بدلیل زیست سازگاری عالی، کاربرد های زیادی در بایومواد و نیز ایمپلنت ها دارد. مهم ترین نقطه ضعف تیتانیم خالص تجاری استحکام پایین آن در مقایسه با دیگر آلیاژهای تیتانیم می باشد. یکی از روش هایی که به وسیله آن می توان استحکام تیتانیم را به مقدار قابل توجهی افزایش داد روش های تغییر شکل پلاستیک شدید از قبیل فرآیند فورج چندگانه (MDF) می باشند. لذا هدف پژوهش حاضر، بهبود استحکام تیتانیم CP از طریق ریزدانه سازی آن به وسیله فرآیند MDF است. بدین منظور قطعات تیتانیم CP پس از 1 ساعت فرآیند آنیل در دمای 800°C، تا 6 پاس تحت فرآیند MDF در دمای محیط قرار گرفتند. بررسی های ریزساختاری بوسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EBSD انجام گرفت. خواص مکانیکی نیز توسط آزمون های میکروسختی و کشش مطالعه شد. همچنین شبیه-سازی اجزای محدود با استفاده از نرم افزار آباکوس جهت پیش بینی توزیع کرنش فرآیند MDF انجام گرفت. نتایج بررسی ریزساختار نشان داد که میانگین اندازه دانه پس از اعمال فرآیند MDF کاهش قابل توجهی می یابد و افزایش پاس های MDF باعث افزایش ریزدانه سازی حین فرآیند MDF می گردد. پس از 6 پاس فرآیند MDF میانگین اندازه دانه از 45 میکرون به 390 نانومتر کاهش می یابد. نتایج خواص مکانیکی نشان داد که استحکام و سختی نمونه ها با انجام فرآیند MDF و افزایش تعداد پاس های آن افزایش می یابند. سختی و استحکام تیتانیم CP پس از 6 پاس MDF حدود 2 برابر مقادیر متناظر آنها در نمونه آنیل شده بدست می آید. همچنین نتایج توزیع کرنش حاصل از شبیه سازی و توزیع میکروسختی نمونه های MDF شده نیز مطابقت خوبی نشان می دهند.
    کلیدواژگان: فورج چند جهته، تیتانیم خالص تجاری، آنالیز المان محدود، خواص مکانیکی، بررسی ریزساختاری
  • هژیر احمدکرماج، رضا مداحیان*، مهدی معرفت صفحات 383-391
    دوغاب یخ به ترکیبی از ذرات ریز یخ با سیال حمل کننده مایع مانند آب گفته می شود. توانایی تغییر فاز در این ترکیب سبب شده که در زمینه های ذخیره سازی دما و در بخش های مختلف تهویه به عنوان مبرد سرمایشی سیکل ثانویه به شدت مورد توجه محققین قرار بگیرد. در مطالعه حاضر جریان تغییر فاز دهنده دوغاب یخ در داخل لوله های افقی به صورت عددی و با استفاده از نرم افزار فلوئنت مورد بررسی قرارگرفته است. ماهیت دوفازی ترکیب دوغاب یخ با استفاده از مدل دوفازی اویلر-اویلر و بر پایه تئوری جنبشی جریان های دانه ای مورد بررسی قرارگرفته است. در این پژوهش اثر تغییر فاز ذرات یخ بر روی میزان حرارت و جرم مبادله شده بین فازی مورد بررسی قرار گرفته و افزایش 12 درصدی ضریب انتقال حرارت محلی برای استفاده از ترکیب دوغاب یخ نسبت به آب خالص تک فاز مشاهده شده است. هم چنین با بررسی میزان انتقال جرم و انتقال حرارت در طول لوله مشخص شده است که ضریب جابه جایی حرارتی در طولی از لوله که بزرگ تر از 10-15 برابر قطر لوله است، به صورت ثابت باقی می ماند. در حالی که تغییرات میزان جرم میانگین مبادله شده در طول 10 الی 15 برابر قطر لوله به بیشترین میزان ممکن (بین 2-5 برابر خروجی) رسیده و پس از آن کاهش می یابد ضمن آنکه که در 20 درصد انتهایی طول لوله، روند کاهشی سریع تر است.
    کلیدواژگان: تغییر فاز، جریان دو فاز سیال-جامد، انتقال حرارت، انتقال جرم
  • مسعود یزدانی جهرمی، حسن سالاریه*، محمود سعادت فومنی صفحات 392-400
    گام برداری انسان یکی از مقاوم ترین و تطبیق پذیر ترین پدیده های دینامیکی در طبیعت می باشد که در آن، تعامل پیچیده ای میان سیستم عصبی و بیومکانیکی بدن وجود دارد. یکی از نظریه های پیشنهاد شده برای این پدیده، وجود یک ساختار دو سطحی است که در سطح پایین، کنترل سیستم توسط سیستم عصبی پراکنده در بدن به همراه سیستم اسکلتی-عضلانی انجام می پذیرد و سیستم عصبی مرکزی (مغز) در سطح بالا، وظیفه کنترل سیستم در صورت عدم توانایی سطح پایین، نظارت و آموزش آن را بر عهده دارد. در این مقاله، بر اساس این نظریه، یک چهارچوب کنترلی دو لایه ای برای سیستم های زیر تحریک، با درجات آزادی بالا و دارای سیکل حد توسعه داده شده است که بر روی یک ربات دو پای سه لینکی در حال گام برداری پیاده سازی گردیده است. در این چهارچوب کنترلی، لایه پایین کنترلی از شبکه ای از کنترلهای ساده متناظر با هر درجه آزادی تشکیل می گردد که به منظور حفظ پایداری سیستم، توسط یک پسخوراند از وضعیت کلی سیستم تغذیه می گردد. علاوه بر این در لایه بالا، یک کنترلر مرکزی در نظر گرفته شده است که وظیفه آموزش این شبکه و نظارت بر حفظ پایداری سیستم را بر عهده دارد. در ادامه نشان داده شده است که به وسیله این شبکه کنترلی که با حداقل اطلاعات کنترلی تغذیه می شود، می توان سیستم در نظر گرفته شده را که یک سیستم دینامیکی ناپایدار است، کنترل نمود.
    کلیدواژگان: کنترل گسترده، کنترل سلسله مراتبی، ربات دوپا، گام برداری، سیستم های زیر تحریک
  • مهدی قیاسی، مهرزاد شمس* صفحات 401-412
    هدف از این پژوهش، بررسی پارامترهای هیدرولیکی موثر بر روی عملکرد برج تقطیر و مشخصات هیدرودینامیکی میدان جریان بر روی سینی غربالی در مقیاس صنعتی با استفاده از از شبیه سازی عددی می باشد. از روش دینامیک سیالات محاسباتی برای تحلیل و پیش بینی رفتار جریان بهره گرفته شد. هندسه مورد نظر، شامل فضای بین دو طبقه از برج تقطیر به همراه بخش ناودانی می باشد. پس از ترسیم هندسه و شبکه بندی آن در نرم افزار گمیبت، تحلیل میدان سه بعدی جریان به کمک نرم افزار فلوئنت شکل گرفت. از مدل دوفازی اویلری- اویلری برای شبیه سازی جریان دوفازی و مدل k-ε RNG جهت مدل سازی آشفتگی استفاده گردید. اعتبارسنجی نتایج، با استفاده از داده های آزمایشگاهی سولاری و بل و رابطه تجربی ارائه شده توسط کلول انجام شد. توزیع سرعت و کسر حجمی مایع و گاز در مکان های مختلف بر روی سینی و اطراف آن مشخص شد. اثر دبی حجمی ورودی مایع و گاز و هم چنین هندسه بند بر روی پارامترهای مرتبط با عملکرد سینی نظیر ارتفاع مایع زلال و ارتفاع ناحیه کف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که کاهش آشفتگی جریان گاز و مایع موجب بهبود عملکرد سینی های برج تقطیر خواهد شد.
    کلیدواژگان: برج تقطیر، سینی غربالی، ارتفاع مایع زلال، دینامیک سیالات محاسباتی، جریان دوفاز گاز- مایع
  • سید مسعود سیدی*، مهدی هاشمی تیله نویی صفحات 413-422
    یک مدار جابجایی طبیعی حرارت را از یک منبع دما بالا دریافت کرده و بدون نیاز به یک پمپ مکانیکی آن را به یک منبع دما پایین پس می دهد. مدار جابجایی طبیعی تکفاز در بسیاری از سیستم های صنعتی جهت خنک سازی کاربرد دارد. توانایی انتقال حرارت مدار جابجایی طبیعی به دبی جریانی که مدار می تواند تولید نماید بستگی دارد. برای مشخص نمودن توانایی انتقال حرارت این مدار، دانستن دبی جریان ضروری است. در حالت پایا، نیروی شناوری و نیروی اصطکاک در امتداد مدار با یکدیگر موازنه می شوند. در این مقاله، ابتدا معادلات حاکم بر مدار جابجایی طبیعی بیان می شوند. سپس با تعریف پارامترهای بدون بعد مناسب معادلات حاکم بصورت بدون بعد باز نویسی می گردند. آنگاه اثرات طول هیتر، طول کولر، قطر لوله ها، ارتفاع مدار، زاویه شیب مدار نسبت به قائم، فاصله هیتر نسبت به بازوهای چپ و راست، فاصله کولر نسبت به بازوهای چپ و راست و توان هیتر بر روی نرخ دبی جرمی و توزیع دما در مداردر حالت پایا بررسی می شوند. در این مطالعه، بر خلاف سایر پژوهش ها مدلی پیوسته برای ضریب اصطکاک در تمامی رژیم های جریان در نظر گرفته شده است. همچنین محل قرار گیری هیتر و کولر در مدار به صورت نامتقارن بررسی شده است. نتایج نشان می-دهند که افزایش ارتفاع مدار، قطر مدار و توان هیتر باعث افزایش نرخ دبی جرمی می گردد. همچنین افزایش یا کاهش طول هیتر بر روی نرخ دبی جرمی اثری ندارد، در حالیکه افزایش زاویه مدار باعث کاهش نرخ دبی جرمی مدار می گردد.
    کلیدواژگان: مدار جابجایی طبیعی، تکفاز، نرخ دبی جرمی، توان هیتر
  • رسول اسمعیل نژاد، محمد تقی شروانی تبار *، محرم جعفری، سید اسماعیل رضوی صفحات 423-433
    یکی از راهکارهای بهبود عملکرد موتورهای دیزلی استفاده از آهنگ پاشش مناسب سوخت می باشد در این مقاله شش تابع پاشش سوخت مختلف انتخاب و اثر آن بر روی عملکرد موتور دیزل به روش عددی، با استفاده از نرم افزار فایر مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد انژکتور مقطع حلقوی با افزایش زاویه ی سوخت موجب توزیع مناسب آن در داخل محفظه احتراق موتور می شود. با استفاده از توابع پاششی مناسب سوخت، توان موتور افزایش و مقدار آلاینده های تولیدی آن کاهش می یابد. پاشش سوخت شبه مثلثی در مقایسه با نرخ پاشش ثابت دارای عملکرد مناسب تری می باشد و در این تابع مصرف سوخت ویژه تا 0.2043 kg/kJ کم می شود و این در حالی است که مقدار توان در این حالت تا 27.5% افزایش و مقدار اکسید نیتروژن اندکی افزایش می یابد. در تابع ثابت-کاهشی مقدار مصرف سوخت ویژه تا 0.2029 kg/kJ کاهش ولی در این حالت مقدار اکسید نیتروژن در مقایسه با تابع ثابت افزایش می یابد. تابع ثابت-افزایشی دارای توان تولیدی تقریبا برابر با تابع ثابت بوده ولی در این حالت مقدار اکسید نیتروژن تولیدی به مقدار مناسبی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: انژکتور مقطع حلقوی، تابع پاشش انژکتور، روش عددی، عملکرد موتور دیزل
  • حامد سلمانی، غلامحسین رحیمی* صفحات 434-442
    در این مقاله روابط الکترومکانیکی غیرخطی تیر برداشت کننده انرژی پیزوالکتریک با مقطع متغیر نمایی ارائه شده است تا تاثیر متغیر نمودن مقطع تیر پیزوالکتریک با تابع نمایی در استخراج توان بیشتر با وزن کمتر از برداشت کننده انرژی بررسی شود. بدین منظور غیرخطینگی های ماده، میرایی، اینرسی و هندسی در نظر گرفته شده است. در بدست آوردن معادلات حرکت فرضیه اویلر برنولی و تغییرات خطی ولتاژ در جهت ضخامت مد نظر گرفته شده است. معادلات حاکم با شکل مودهای متعامد تیر پیزوالکتریک با مقطع متغیر نمایی بهمراه جرم نوک جداسازی شده است. معادلات دیفرانسیل غیرخطی و کوپل حاکم با استفاده از روش مقیاس های چندگانه حل شده اند. ضریب میرایی تیر با استخراج تابع پاسخ فرکانسی شتاب نوک تیر به شتاب تحریک پایه از آزمایشی مناسب در حالت خطی و مدار اتصال کوتاه محاسبه شده است. برای شناسایی ضرایب غیرخطی ماده و صحه گذاری نتایج، شتاب تحریک شیکر افزوده شده است و در نتیجه آن دقت معادلات توسعه یافته مورد تایید قرار گرفته است. به منظور بررسی اثر متغیر نمودن مقطع تیر بصورت نمایی در کارآیی برداشت کننده انرژی پیزوالکتریک، تاثیر طول، ضریب باریک شوندگی و شتاب تحریک مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پیزوالکتریک، برداشت کننده انرژی، مقطع متغیر نمایی، غیرخطی، روش تجربی
  • محمدرضا عرفانیان، محمد مقیمان * صفحات 443-450
    در این مقاله جریان سوپرکاویتاسیون گازدهی شده بر روی یک مدل پرتابه ای در شرایط پایدار با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی در نرم افزار تجاری سی اف ایکس و بکارگیری مدل آشفتگی کی-امگا اس-اس-تی و تکنیک حجم سیال به صورت سه بعدی شبیه سازی شده است. به منظور صحت سنجی مدل عددی، ابعاد کاویتی گازدهی شده حاصل از نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی موجود، مقایسه و دقت حل عددی مشخص شده است. نتایج عددی نشان می دهد که در یک عدد فرود ثابت و با افزایش ضریب نرخ دمش گاز، ابعاد کاویتی گازدهی شده در ابتدا افزایش یافته و پس از رسیدن به یک مقدار بحرانی تقریبا ثابت می ماند. همچنین مشاهده شده است که در کاویتی های بزرگتر، اثر نیروی جاذبه موجب انحراف قسمت انتهایی کاویتی به سمت بالا می شود. نتایج نشان می دهد که با افزایش ضریب نرخ دمش گاز، الگوی خروج گاز از انتهای کاویتی از حالت جت بازگشتی به حالت گردابه دوقلو تبدیل می شود. تغییرات ضریب نرخ دمش گاز بر حسب طول کاویتی تابعی از عدد فرود جریان کاویتاسیونی بوده و مقدار بحرانی ضریب نرخ دمش گاز بر حسب عدد فرود جریان به صورت خطی افزایش پیدا می کند.
    کلیدواژگان: جریان دوفازی، سوپرکاویتاسیون گازدهی شده، الگوی خروج گاز، ضریب نرخ دمش گاز، طول کاویتی
|
  • Hadiseh Soltani, Sadjad Ghasemloo *, Hamid Parhizkar, Hamidreza Talesh Bahrami Pages 1-9
    Plume reversion due to missile ascending and related flow expansion and its interaction with missile body especially with missile base has been an important concern of investigators and missile designers. The aim of the current is investigation of effects of different parameters on the interaction of plume and missile body. To do this, heat flux on the missile body at different conditions including different flight conditions, turbulence modeling, base length and nozzle modeling has been studied. In the following, plume induced flow separation is studied. To model flow field, Gambit 2.4.6 and Ansys Fluent 17 are used for grid generation and flow simulation respectively. The results show that with increasing in flight height, plume at the base of missile gradually expands and finally covers the base completely. As well as, it can be seen that plume expands more rapidly in the base region and reduces heat flux when the nozzle is not considered. The reduction of heat flux is different in various parts of the base, ranging from zero to a maximum of 83% in areas far away from or near the nozzle. In the end, the effect of the base length was investigated. The results showed that as the base length is increased, the vortices are further expanded and this expansion leads to increased heat flux so that when the base length is doubled, the heat flux is increased by 20% at most
  • Mohammad Mehdi Riyahi, Ali Haghighi * Pages 10-18
    Transient flows can also be analyzed in frequency domain in addition to time domain. The frequency domain needs no discretization in time and space and this is a one of the advantages of using this domain. Due to this reason, time of computations is reduced. For the frequency analysis of transient flows, the non-linear terms of governing equations and boundary conditions must be linearized. This causes errors in the output of the frequency domain over the exact model of the characteristics method (MOC). Understanding the effect of each non-linear terms separately in the error caused by the frequency domain leads to a greater insight into this domain and provides the basis for future activities to improve this domain. In this study, the individual effects of each non-linear terms of steady friction and valve in the generated error at the frequency domain output are shown by using a Reservoir-Pipe-Valve (RPV) system which has been excited oscillatory. This study has been shown that the effect of the friction term of steady flow on the generated error at the output of frequency domain is negligible, while the nonlinear term of the valve is the main cause of the error in the frequency domain.
  • Mohammad Sadegh Hoseinzadeh, Siamak Esmaeilzadeh Khadem *, Mohammad Saleh Sadooghi Pages 19-29
    The main objective is to improve Hilbert-Huang transform using the advantages of non-linear entropy-based features in the time and frequency domain to reduce noise effects. In addition, applying appropriate entropy-based features lead to restrict information redundancy and overcome the need for dimension reduction, in the fault detection of a rotating system. To modify the Hilbert-Huang method, the effect of added noise on various types of nonlinear entropy-based features is investigated for each intrinsic mode functions (IMFs) which extracted by ensemble empirical mode decomposition algorithm. Considering the approximate entropy (ApEn) sensitivity to noise, an evaluation index is presented for selecting the proper amplitude of the added noise based on the approximate entropy and mutual information coefficient of the different IMFs. Subsequently, taking into account the high capability of permutation entropy (PeEn) and marginal Hilbert spectrum entropy (MHE) in the signal characteristic, a threshold is determined for fault detection based on their values associated to the main IMF which has the highest value of mutual information coefficient. As a result, the permutation entropy values and marginal Hilbert spectrum entropy of the main IMF can be used for detection of any deviation from normal operation of the rotor bearings system, regardless of the fault type. Consequently, to determine the type of defect, the higher-order spectra have been used.The bi-spectrum of envelope is calculated. This bi-spectrum is employed to identify the coupling between the rotating frequency and fault-characteristic frequencies, for misalignment and unbalanced fault diagnosis of a rotating machinery vibration simulation system
  • Mostafa Baghsheikhi, Hoseyn Sayyaadi* Pages 30-36
    Electricity generation and consumption are the indicators of industrial development in each country. Most of the electricity generation in Iran is produced by the steam power plants. Optimum regulation of various parameters leads to the best operation of these power stations. Mass flow rates of the turbines extractions are one of the factors that effects on the fuel consumption and produced electricity of the power plant. The aim of this paper is the optimization of steam power plants by regulation of turbine's extractions mass flow rates in an optimum state. On the other hand, optimization of complex energy systems such as power plants by usual mathematical methods is very time-consuming. In this research, after the energy and exergy analysis of the Shahid Rajaei steam power plant located in Iran, optimization of the plant will be done by one of the soft computing methods namely as the genetic algorithm. Using this method, the profit of the power plant at 60, 80, and 100% of the nominal power was increased 2242080, 2575360, and 1223840 $ per annum, respectively.
  • Maryam Karami *, Seyed Mohammad Hosseini Pakdel, Shahram Delfani, Mohammad Ali Akhavan Behabadi Pages 37-44
    In this study, the performance of direct absorption solar collector is experimentally investigated using Fe3O4/Silica hybrid nanofluid based on deionized water. First, stability of prepared nanofluids is considered using spectral absorbency method. Then, spectrophotometry method is used for measuring optical properties of nanofluids. A prototype of this new type of collector was built with applicability for solar water heating systems. The procedure of EN 12975-2 standard was used for testing the thermal performance of the collector. Results show that collector efficiency is enhanced by nanofluid concentration, so that collector maximum efficiency is 73.9%, 79.8% and 83.7%using nanofluid with concentration of 500 ppm, 1000 ppm and 2000 ppm, respec/tively. This vaule is 63% using the base fluid as working fluid. Regarding very low volume fractions of nanofluids used in direct absorption solar collectors, the viscosity of the base fluid experience insignificant increase, therefore, pumping power will not increase significsantly. Such increase in efficiency show that direct absorption solar collector performance using hybrid nanofluid is much better than that of using the water at the same operating conditions. Application of stable hybrid nanofluid results in higher conversion efficiency of solar energy to useful energy.
  • Esmaeil Salimpour, Majid Mirzaei* Pages 45-52
    Determination of the damage parameters for different materials can be beneficial to the analysis and assessment of rupture during forming of thin metallic plates. The amount of damage depends on the strain amplitude, the state of stress, and also the path and rate of the strain. The state of stress at the damage location is an important and effective parameter which is described by stress triaxilality, load angle and equivalent stress. In this paper, the mechanical behavior and ductile damage properties of Al 2024-O have been investigated. The aim was the determination of the mechanical behavior and development of an expression for correlation between the failure strain and the state of stress at the damage location. Hence, the experimental tests were carried out on both smooth and notched flat specimens. Various levels of stress triaxiality in notched specimens were created by variation of the notch radius. Based on the test results, a new expression has been developed for correlation between the failure strain and the triaxiality ratio for Al 2024-O in the plane strain regime. In order to evaluate the simulation procedure and applicability of the proposed expressions in more complex problems, the process was simulated using ductile damage criterion in the ABAQUS software, and the experimental and numerical results were compared. Very good agreements were observed between the simulation and experimental results.
  • Marzieh Hosseini, Sajjad Seifoori* Pages 53-60
    In this research the influence of the striker shape on orthotropic composite plates for states, no damage (delamination) and damaged (delamination) are studied. In the analytical method, the spring mass system is used and new analytical model for flat and conical strikers are investigated. In the numerical method, the impact of different strikers on the composite laminate is simulated by using of finite element package (AnsysLs Dyna). These studies have been done on plates made of carbon and epoxy and the sheet thickness has been investigated in the size of 2, 4 and 6 mm. The striker mass is 3 g and its velocity for each thickness is different. To investigate the effects of the striker shape, three nose shapes spherical, conical and cylindrical with flat nose are modeled. The impacting time, the displacement time history and the maximum central deflection, and the contact force for all strikers are obtained and compared with each other. The results of analytical model are good agreement with numerical simulation. According to the results, when the delamination occurs, the maximum central deflection is more than once that damage dose not occurs. According to the results, the maximum central deflection of the flat striker on for both cases, with and without delamination, is less than the other strikers, conversely, the maximum contact force is more than the other strikers.
  • Amir Ghasemkhani, Said Farahat *, Mohammad Mahdi Naserian Pages 61-72
    In this paper, performance analysis and optimization of a trigeneration system based on different thermodynamic criteria such as energy and exergy efficiency, power and dimensionless power have been investigated. The trigeneration system consists of three subsystems which including the solar subsystem, Kalina subsystem and lithium bromide-water absorption chiller subsystem. The proposed system uses solar energy generates power, cooling and domestic water heating. Power is introduced as a tool for understanding thermodynamic concepts of limited time. Dimensionless power is defined as the ratio of power to the product of total thermal conductivity and minimum temperature of the system. Dimensionless power can be used as a tool to understand the concepts of finite time thermodynamics. The exergy analysis has shown that the most exergy destruction is related to boiler. As a result, energy and exergy efficiencies, capital cost rates and dimensionless power are 17.77%, 18.82% and 9.63 dollars per hour, 0.01781 respectively. Sensitivity analysis has shown that increasing parameters such as ambient temperature, solar radiation, the dimensionless mass flow rate of the Kalina cycle, collector inlet temperature and pressure ratio of the Kalina cycle increase energy and exergy efficiencies. Also increasing pressure ratio the of Kalina Cycle, reducing the dimensionless mass flow rate of the Kalina cycle, the ambient temperature and collector inlet temperature has led to increased dimensional power. In addition, the optimization criteria such as energy efficiency, exergy efficiency, power and dimensional power have been compared. The results showed that power and dimensional power are the best thermodynamic optimization criteria.
  • Sara Karamian, Alireza Shaterzadeh * Pages 73-83
    Exact and numerical solution of eccentrically stiffened panels in the industry is a major step forward in the design of these structures. This paper presents an analytical approach to investigate the nonlinear stability analysis of eccentrically stiffened thin FG cylindrical panels on elastic foundations subjected to hygro-thermo-mechanical loads. The stiffeners are assumed to be spiral-type. The panel has the initial geometrical imperfection. The material properties are assumed to be temperature-dependent and graded in the thickness direction according to a simple power law distribution. The elastic foundation is considered based on Winkler and Pasternak proposed model. Governing equations are derived basing on the Lekhnitsky smeared stiffeners technique and classical shell theory incorporating Von Karman-Donnell geometrical type nonlinearity. Explicit relations of load–deflection curves for FG cylindrical panels are determined by applying stress function and Galerkin method. The effects of angel of stiffener, different dimensional parameters, volume fraction index, initial geometrical imperfection, the stiffness of elastic foundation and moisture concentration on the postbuckling of FG panel are investigated. Also effects of temperature gradient through the thickness and effects of different boundary conditions are investigated for thermo-mechanical loading. The obtained results are validated by comparing with those in the literature.
  • Ali Alipour, Hassan Naseh * Pages 84-94
    The purpose of this article is to system design methodology of Propellant Management Device (PMD) for hydrazine fuel tank which used in low (zero) gravity conditions. To this end, the suggestion system design flowchart has three main steps that concluded: step one, Tank design and modeling; step two, PMD design and modeling and step three, stored fuel treatment simulation and analysis. In the design flowchart has performed the result of each step based on mission inputs. Therefore, rejected results in each step led to vary the related parameters. Thus Solid Works software is used to primary PMD and tank modeling. Then, numerical simulation is performed to consider PMD's performance and to illustrate the capillary phenomenon for continues fuel transferring in zero-gravity conditions.Also, numerical methods are used to analysis of the tank and the fuel behavior inside the tank with PMD to optimize system design parameters. Hence, Ansys software used to finalize modelling, analysis, meshing and consideration of fuel behavior in PMD by utilizing the Volume Of Fluid (VOF) method. The optimal system parameters related to specifications of PMD with maximum performance of mass and volume flow rates in zero gravity. In conclusion, by comparing the results (PMD performance) with experimental and existing results will be verified.
  • Mohammad Hossein Ghajar, Mahmoud Mosavi *, Hadi Ghattan Kashani Pages 95-102
    Polyvinylidene fluoride polymer poses unique properties such as piezoelectric and high mechanical, thermal, and chemical resistance due to the consisting of the most electronegative element, fluorine, in its combination. In this paper, molecular dynamics simulation of amorphous polyvinylidene fluoride polymer containing polarized monomers is utilized to study its mechanical properties. Firstly, by using tensile test, elastic modulus and ultimate stress are determined and their changes due to temperature and strain rate change are studied. Then, by using dynamic mechanical analysis, tensile and shear dynamic complex modulus are calculated and their changes are studied while strain rate changes. This is for the first time that dynamic mechanical analysis is simulated by molecular dynamics. In addition to determining the viscoelastic properties of the material, straight forward elimination of temperature disturbances due to the sinusoidal pattern of stress and strain functions in terms of time is one of the advantages of the dynamic mechanical analysis. Consistency between simulated and actual trends shows the efficiency of the proposed model.
  • Hadi Sazgar, Shahram Azadi *, Reza Kazemi Pages 103-114
    The purpose of this research is to develop an advanced driver assistance system (ADAS) for the integrated longitudinal and lateral guidance of vehicles in high speed lane change maneuver. At the first step, the ADAS by considering the target vehicle position, the speed limit of the road and the available range of longitudinal acceleration produced several trajectories with different acceleration. Then, by considering vehicle and tire dynamics, the optimal trajectory is selected. Therefore, the chosen trajectory is collision free and feasible. Because the trajectory planning is carried out algebraically, its computational cost is low. This feature is very valuable in the experimental implementation. In the next step, using a combined longitudinal-lateral controller, the control inputs are calculated and transmitted to the brake/gas and steering actuators. The integrated controller design is based on sliding mode technique. Trajectory planning and controller design is based on a nonlinear tire model. Simulation results are presented and the results show the effectiveness of the integrated longitudinal and lateral guidance system.
  • Iman Pishkar Dehkordi *, Behzad Ghasemi Pages 115-126
    Free convection heat transfer of a non-Newtonian thickening power law fluid in a closed asymmetrical enclosure with fixed aspect ratio was investigated in this study. Many of the previous studies, addressed the case with symmetrical heat transfer enclosure and for a given inclination. The governing equations were established by the finite volume method and solved by the SIMPLEC algorithm. In order to evaluate the code, its results were compared to those of other papers in the field of Newtonian and non-Newtonian fluids. The impact of the enclosure inclination and the Rayleigh number on the heat transfer and the flow field were investigated. It was found that for Rayleigh numbers smaller than , inclination has little impact on heat transfer, while at Rayleigh numbers larger than , the lowest heat transfer was observed at an angle of . Moreover, the results pertaining to Newtonian and non-Newtonian thickening fluids were compared. The results show that heat transfer by thickening non-Newtonian fluids, in addition to other parameters, depends on the parameter (n) and in the case of the angle of inclination , the heat transfer of Newtonian and non-Newtonian thickening fluids is equal. Considering the non-Newtonian behavior of the fluid and nondimensionalization of the problem, a new dimensionless number known as the extended Prandtl number 〖(Pr〗^*) appeared in the equations that depends on fluids characteristics, flow geometry, and the power law exponent . Its optimal value was observed at 〖(Pr〗^*=0.07) where heat transfer from the enclosure was at maximum.
  • Mohammad Valizadeh *, Mohsen Behnia, Alireza Shahrabi Farahani Pages 127-134
    In axial flow compressor there is a gap between stationary and rotating members since the stator vane is fixed at the casing and the shaft is rotating at the root. Also, the pressure increases when the air flows through the stator vanes. Therefore, due to pressure increase and existence gap under vanes, the leakage is inevitable in the stator tip. This leakage can change the flow pattern near the stator tip, which causes more separation. Therefore the loss has been increased so it adversely effects on performance. In this paper, the effect of stator tip sealing with honeycomb on compressor performance is investigated. For this purpose, the 9th stage of a ten-stage compressor is examined in two cases of solid wall and sealing with honeycomb. The numerical results have good agreements with experimental results. The results show that by reduction of leakage at stator tip, the size and depth of tip corner separation decreased significantly leading to loss reduction. Also the effect of the leakage on flow angles shows that to have more accurate analysis of compressor performance, it is necessary to be considered the stator tip leakage. On the other hand, according to same effect of honeycomb on reducing stator tip leakage than solid wall, here the honeycomb roles as an abradable material to prevent direct contact between rotor and stator. Also in analysis of stage the honeycomb can be replaced with solid wall model.
  • Esmaeil Janzamin, Alireza Movahedi, Ali Akbar Dehghan * Pages 135-146
    In this study, the flow characteristics around two tandem square and equilateral triangle cylinders have been experimentally investigated. Experiments were conducted in an open-circuit subsonic wind tunnel with maximum free-stream turbulence level of 0.3%. Investigations for tandem arrangement were performed by moving the downstream square cylinder along the flow direction at various distances from the upstream triangular cylinder. Measurements were performed using 32-channel pressure transducer, three-component balances and hotwire anemometer. Square cylinder was placed at various distances from the upstream triangular cylinder and the flow Reynolds numbers were chosen to be 26000, 37000, 46000, and 51000. In this study, the mean and fluctuating lift and drag forces were measured for square cylinder at different spacings. Also, the distribution of mean and fluctuating surface pressure on the two-cylinders were measured. The vortex shedding frequency was measured by using both hotwire and surface pressure fluctuations on both cylinders and the results obtained by these two different measurement methods were compared. One of the most important outcome of the present study is the observation of two different flow patterns. It is noticed that the vortex shedding from the upstream cylinder was eliminated for cylinder distances lower than the critical spacing while for distances more than the critical spacing, the vortex shedding occurs from both triangular and square cylinders. The critical distance for this arrangement was obtained to be around three times of the length of the side length of the cylinders.
  • Abbas Sarbandi, Alireza Naderi *, Hamid Parhizkar Pages 147-158
    In this research, pitching and plunging motion of bio inspired and NACA airfoil are simulated numerically and the effects of reduced frequency, pitching and plunging amplitude on aerodynamic coefficients, power-extraction and propulsion efficiency are investigated and compared with each other. The simulation is done at Reynolds number of 1100 which is correspond to insect flight regime, using dynamic mesh capability of OpenFoam and fluid flow is assumed unsteady, viscous and laminar. In order to computation of fluid flow field, control volume method is used and value of variables store at the center of control volume. Reduced frequency, plunging and pitching amplitudes vary between 0.05-0.5, 0.25-1.75, 15-75 respectively and phase difference between pitching and plunging motion is kept constant at 90 degrees. Comparison of result with published data confirms the validation of research. Combination of different motion parameter such as reduced frequency, pitching and plunging amplitudes determine that bio inspired airfoil acting in power-extraction (fluid works on the airfoil), propulsion (airfoil works on the fluid) or feather (no producing power or propulsion) regime, and qualitatively is the same as NACA airfoil. The obtained results shows that with variation of reduced frequency, pitching and plunging amplitudes, whatever close to the feathering regime, bio inspired airfoil shows higher efficiency than NACA airfoil and vice versa.
  • Akram Jahanbakhshi, Afshin Ahmadi Nadooshan* Pages 159-169
    In this paper, the interior air of the room heated by the solar wall (Trombe) with respect to Heat conduction in the wall is numerically simulated. Momentum and energy equations have been Algebraic with finite volume method and at the same time are solved with SIMPLE algorithm. First, a reference model is introduced and the results are presented and then with this reference model, the effective parameters on the performance of the wall were investigated and ultimately the most optimal geometry for the solar wall with the best performance was voted.As well, rectangular fins has been put on the surface of the absorbent wall, in order to increase its efficiency. The results show that solar wall with rectangular fins in all air gaps has better performance than plain wall and for example, with rectangular fins in the air gap equal to 1 m, room temperature is approximately 1.24% more than the simple Trombe wall. Then, using Artificial Neural Networks and ANFIS the values increase of room temperature by increasing the number of fins has been projected on the wall. The neural network was trained in such a way that the average temperature of the room depends on the number of fins on the surface of the absorbent the solar wall. The results compare mean squared error and root-mean-square error showed that ANFIS With the mean squared error equal to 0.742599 has good performance and acceptable accuracy compared with Neural Network With the mean squared error equal 1.1 to predict temperature.
  • Ramin Ghorbani, Seyed Mostafa Hosseinalipoor * Pages 170-178
    In this paper, the goal is to provide analytical solutions for the thin film flow of a non-Newtonian fluid in different geometries and boundary conditions. An analytical solution for the non-Newtonian fluids is one of the most important and challenging issues that helps in understanding the physics of these fluids. For this purpose, the theory of micropolar fluids has been used. Thin film in three specific geometries, including flow downward on an inclined surface, flow on a moving ribbon, and flow downward on a vertical cylinder is considered. In order to solve the governing equations and obtaining the velocity and rotational fields, in the first two geometries, an analytical methods and in the third geometry a combined analytic and numerical methods are used with respect to the complexity of the equations. The rotational and velocity fields are plotted for all three cases and the results are discussed for different values of the parameters of a micropolar fluid. Also, the effect of the concentration of microelements in the fluid has been studied. It was observed that with the increase of the micropolar fluid parameter, the magnitude of velocity and rotation decreases.
  • Zeinab Sahebi, Majid Yarahmadi * Pages 179-188
    In this paper, a new hybrid adaptive intelligent controller is introduced to track a dynamic trajectory in finite dimensional closed quantum systems. The problem of inherent singularities in control signals of trajectory tracking in quantum systems leads to a sharp increase in control signal amplitude. As a result, the amplitude of the large signal increases the control cost and control system instability. Consequently, the large control signal amplitude increases the control cost and leads to instability in control system. Firstly, according to the Lyapunov stability theory, an adaptive controller is designed to track the dynamic path. Then, to overcome the singularity drawback, a quantum intelligent controller is designed based on a quantum adaptive wavelet neural network with batch back propagation learning and combined with adaptive controller by a singularity observer. The proposed hybrid adaptive intelligent controller by combining the adaptive and intelligent control signals adjusts the quantum state so that the desired dynamic trajectory is traced effectively and simultaneously eliminates the effects of singularities and reduces the control amplitude. The performance of the hybrid adaptive intelligent controller is checked for step response tracking in a population transfer of a four-level closed quantum system. The simulation results show that the introduced controller reduces the tracking error and significantly decreases the number of singular points. Also, the control cost is reduced by effective adjustment of the control signal’s amplitude.
  • Majid Amiralipour, Ramin Kouhikamali * Pages 189-200
    Iran is located in the warm and dry region of the Middle East, where summer temperature ranges from 35 to 50 0C in the majority of the regions. Some critical factors including hot weather, population growth, and reduction in water resources as a highly impressive factor in the recent decades, all have underlined more efficient use of power plant in Iran, such that the existing power plants must function properly in simultaneous generation. Thus, the current research presents a techno-economic analysis of the function of a combined cycle unit under the condition of conversion into a water and power co-generation system. In the system, both membrane and thermal water sweetener mechanisms are used in parallel. The performance of the system in different conditions of water and power demand has been investigated. The results show that when the Thermal and Revers Osmosi are in the system alone, they can produce about 7,000 and 1,400,000 cubic meters of fresh water per day.Following the modelling of the system, the economic analysis was also performed, and Changes in the price of water sales are shown in each of the water desalination units with increased capacity. Finally, considering the average water sale price as a objective function and combined cycle efficiency as another function, two-objective optimization was performed, and the results are presented in the form of Pareto Graph, which the highest efficiency and lowest sale price are 0.454 and 1.511, respectively
  • Seyed Javid Zakavi *, Babak Malekzadeh, Elyas Shayestehnia, Behzad Shiralivand Pages 201-208
    In this study, the strain ratcheting behavior of piping branch under the influence dynamic bending moments are evaluated. The Chaboche nonlinear kinematic hardening model and combined Armstrong-Fredrick model with isotropic rule are used to predict the plastic behavior of the piping branches. The results of FE method by using the hardening models have been compared with the results of the experimental method and Armstrong-Fredrick kinematic hardening results. The constant parameters of the hardening model and stress-strain data have been obtained from several stabilized cycles of specimens that are subjected to simulated seismic bending cycles. Both the FE and experimental results showed that the maximum strain ratcheting occurred on the flanks in the piping branch hoop stress direction just above the junction. The ratcheting strain rate increases with increase of the dynamic moment levels. The FE results show that initial rate of ratcheting is large and then it decreases with the increasing of loading cycles. In BMS1 sample, the FE hoop strain ratcheting data by using chaboche nonlinear kinematic hardening model comparing with the other hardening models to be near that found experimentally values. In BMS2 and BMS3 components, the FE hoop strain ratcheting data by using chaboche nonlinear kinematic hardening model and combined hardening model comparing with the A-F hardening model to be near that found experimentally values. The hoop strain ratcheting rate by Armstrong-Fredrick model gives overestimated values comparing with the experimental data.
  • Morteza Dardel *, Hamidreza Ghafari, Seyed Vahid Sepehr Mousavi Pages 209-218
    Due to the depletion of shallow water resources, the development of exploration and production has shifted towards the deep and ultra-deep water region. The types of floating platforms are all need to be moored when they are working as production platforms. Applying buoys to the catenary mooring system in deep water may reduce part of the weight and radius of a mooring. In this article, Dynamic responses of the Amirkabir semi-submersible platform was obtained under the combination of wind and wave loads in frequency domain and time domain simulation calculated. The JONSWAP wave spectrum and API wind spectrum are considered as environmental conditions .and also the effects of buoy size on the semisubmersible motion response is investigated. Dynamic responses of the semi-submersible platform determine by using the Morison equation and diffracting theory in AQWA ANSYS software and each dynamic mooring line is modeled as a chain of Morison-type elements subjected to various external forces. The obtained result from AQWA ANSYS in time and frequency domain shows that increasing buoy size, could increase motions of the semisubmersible platform but instead could decreasing the mooring line tension.
  • Javad Alizadeh Kaklar *, Jamal Khezri, Ali Abdoli Pages 219-224
    The Griffith crack, a central crack in an infinite plane under uniform loading, is converted to a subsurface one by moving close to a loaded edge of the plane. Subsurface cracks initiate under rolling contact fatigue conditions. In this paper, first, finite element model of the Griffith crack has been developed and validated by calculating stress intensity factors (SIFs) under uniform tension and shear loadings. Then, by moving the crack close to a parallel edge of the plane, mixed mode SIFs of the subsurface crack have been determined for a wide range of the cracks depths. Non-symmetrical geometry with respect to the crack edge causes coupling between fracture modes and so, considerable shear and tension fracture modes under tension and shear loadings, respectively. The ratio of SIF for the coupling mode to the direct mode is creased up to 69% for the length to depth ratio of 20. Also, by fitting third-degree polynomials to the mixed mode SIFs, four geometry correction factors have been obtained for SIFs of subsurface cracks under uniform loadings. These approximate equations can be used easily and efficiently by engineers. Also, the relations can be utilized as a primary estimation for non-uniform loadings, especially when the crack length as well as the load variation along it is small.
  • Karim Jamali, Davood Akbari *, Mohammad Golzar Pages 225-233
    In this paper, an investigation was done on modulated IR thermography for detection and evaluation of artificial subsurface defects in composite materials. In this method, In order to stimulate the test specimen, the heat flux is applied periodically over the surface of the specimen and the thermal response is decomposed by the Fourier transform method in order to extract its amplitude and phase images. The non-uniform backgrounds in the obtained images often reduce detection ability, In order to improve the evaluation of this method, an edge detection filter and a morphological attribute profile were applied to the images. Experimental investigations were applied for different frequencies on specimens made with common controlled defects in composite materials. Interpretation of the results were utilized in the calculation of defects’ size and location, it was observed that in specimen with 2 mm thickness delamination defect with a minimum size of 20*10 mm, dry fiber and inclusion defects with a minimum size of 50*40 mm is detected and is measured. The same geometry and the artificial defects used in experiments, were considered in the finite element analysis. The results of finite element analysis were found to have an agreement with the experimental results and can be used to find the optimum parameters in investigation of modulated IR thermography for detection of defects on composites.
  • Yaser Mirzaei * Pages 234-242
    The torsional vibrational characteristics of nano-scale sphere using an exact size-dependent elasticity solution based on Gurtin-Murdoch’s surface elasticity model are studied. In the absence of body forces, the displacement field is governed by the classical Navier’s equation. Helmholtz decomposition is used to separate the dynamic equations of motion into the decoupled vector wave equations. The motion under consideration is assumed to be torsional and vector wave equation exactly is solved and displacement field and stress tensor are obtained. Size-dependent elasticity solution based on Gurtin-Murdoch surface energy model is employed to incorporate the surface stress terms into the pertinent boundary conditions, leading to frequency equations involving spherical Bessel functions. Isotropic aluminum with two different set of surface properties corresponding to the crystallography directions are considered and extensive numerical calculations have been carried out to illustrate the size effect of the nano-sphere on the first and second dimensionless vibrational natural frequencies. The numerical results describe the imperative influence of surface energy and radii ratio on vibrational characteristic frequency of nano-sphere. In particular, the surface energy is much important when inner radius is smaller than 50 nm
  • Ali Poormoradi, Mehdi Sabzehparvar * Pages 243-252
    Microburst wind shear is very dangerous and threatening for aircraft in low altitude flight, which makes aircraft uncontrollable and also difficult ýin forecasting and detection. This is consequential research in order to make the aircraft controllable when encountering the phenomenon. Most ýstudiesþ þhave simulated aircraft encountering the microburst by applying single body model. This model, consider location of microburst on the ýaircraft center of gravity, where microburst must be applied all through fuselage, wing and tail combination. For more realistic simulation, ýmicroburst should be applied to more points of aircraft body in addition to C.G., which is known as developed multi-body model. Applying the ýinfluence of wind gradients to aircraft body is the advantage of this model. In this paper, results of both single and multi-body was conducted and ýcompared. In comparison of single body model with existing methods in references, has provided a proper consistency with the tolerance of 10%. ýConsiderable results have shown in comparison of single-body and multi-body model in accordance to flight trajectory response, heading angle ýand pitching moment to wind shear model and the ability of the multi-body model for modeling of aircraft realistic flight encountering microburst ýhas been proved.ý
  • Mohammad Reza Ojnordy, Farhad Kolahan* Pages 253-263
    In this paper, numerical analysis and experimental study on Friction Stir Welding (FSW) is considered. Generalized Differential Quadrature (GDQ) method was used to solve the equations of the material flow during the process. This method which is known as the highest-order finite difference scheme is one of the meshless method and has a very high convergence speed respect to ordinary finite difference and finite element methods. After validating the application of this procedure with the results of experiments on aluminium alloy, friction stir welding of mild steel considered and the results compared with the published results of other researchers. Numerical analyses show that at high rotational speed of the welding tool the analysis of the process should be done in 3-dimentional framework. The results of FSW on aluminum features along with the welding results on steel ones considered in order to better understanding of the process nature of dissimilar alloys. Results of this study show that the macroscopic behavior of both materials during friction stir welding is the same. Furthermore, viscosity spectrum shows high fluidity of steel in the range of solidity to melting temperatures, so the ratio of rotational to welding speeds (ω/v) in friction stir welding of steel work pieces could be higher which it should be mentioned whenever joining of aluminium to mild steel work pieces is planned.
  • Mir Massoud, Masoud Tahani * Pages 264-272
    In this paper, the nonlinear vibration of a Euler–Bernoulli nanobeam resting on a non-linear viscoelastic foundation is investigated. It is assumed that the nanobeam is subjected to a harmonic excitation that can be representative of an electrostatic field. The non-linear viscoelastic foundation is considered for both hardening and softening cases. By neglecting of the in-plane inertia, Eringen's nonlocal elasticity theory is used to model and derive the equation of motion of the nanobeam. Using the Galerkin method and the first mode shape, the obtained partial differential equation is reduced to the ordinary differential equation. Calculating the system's equilibrium points lead to heteroclinic bifurcation and the heteroclinic orbits are obtained. Then, using the Melnikov integral method, the chaotic motion of the system is studied analytically, and the safe region of the system is determined respect to the parametric space of the problem. When the viscoelastic foundation has a hardening characteristic, the chaotic behavior in the system does not occur. It has been observed that the use of nonlocal elasticity theory is necessary to investigate the chaotic behavior of nanobeam, and using the classical theory of elasticity may place the system in the chaotic region.
  • Muhammad Jabbarifar, Alireza Riasi * Pages 273-280
    Today, heart disease is the first cause of death in the world. The heart pump is a mechanical device used to help heart patients. The blood of people who use the heart pump, due to being in contact with the mechanical device, suffers from damage such as thrombosis and hemolysis. When the heart pump starts from a resting state, its angular velocity increases in a short period of time, and then operates at a constant rate .Transient blood flow analysis is very valuable when the pump speed is changing. In this paper, the flow of fluid inside the heart pump and the amount of damage to the red blood cells were analyzed numerically. In this analysis, the effect of shear stress caused by the blades of the pump into the red blood cells was also investigated. Total pressure and flow rate at the inlet and outlet of the pump as well as relative velocity changes of the pump inside the pump and its evolution were discussed. Finally, the hemolysis created during the simulation period was calculated. In the study, it was found that the pump head and flow rate start to increase when it starts working, and also hemolysis analysis showed that the heart pump during starting period causes serious damage to the red blood cells and the possibility of rupturing the red blood cells in this short period of time is high.
  • Mohsen Emami *, Mohammad Hossein Sadeghi Pages 281-292
    Advanced ceramics are a group of materials that have been used in many industries due to their properties such as high temperature stability, high strength, high abrasion resistance and high corrosion resistance. Grinding process is one of the most important and most commonly used techniques for machining and polishing of ceramics. However, poor grindability, high surface defects in the workpiece due to the brittleness of ceramics and the high grinding forces, high wear rate of diamond wheel (tool), high costs due to the use of cutting fluid, low cutting productivity (low production rate), are of the problems of ceramics grinding. The minimum quantity lubrication (MQL) new technique is one of the methods recently introduced in machining processes aimed at improving lubrication performance of cutting fluids, reducing fluid consumption and promoting the use of low-hazard and environmentally friendly fluids. In this study, the minimum quantity lubrication technique was used in the grinding process of zirconia ceramic in order to investigate its effects on the grindability of ceramics. Also, since the type of lubricant and grinding wheel can affect the performance of minimum quantity lubrication in this process, the type of lubricant and diamond wheel were used as variables in the experiments. The grinding forces, surface roughness and surface texture of the grinded samples have been evaluated. The results show that under the minimum quantity lubrication conditions, applying the appropriate type of lubricant and grinding wheel can significantly affect the grindability of zirconia ceramic.
  • Masoud Aliheidari, Asghar Dashti Rahmatabadi *, Mahdi Zare Mehrjardi Pages 293-304
    Use of oil journal bearings in recent decades has grown considerably because of their desirable performance in light and heavy loading condition and also for reducing noise pollution, as a suitable supports in different industrial equipment such as turbomachines, combustion engines and nuclear reactors .Due to the influence of the geometry of these bearings on their performance, a variety of models such as elliptical, lobed, waved, pivoted pad and axial grooves have been introduced to market for purposeful improvement in their steady-state and dynamic operating conditions. In recent decade, with the development of advanced non-traditional machining equipment, the ability to create textures on the bearings shell has been provided by manufacturers. Cubic, cylindrical, spherical and cone shaped textures can have a different effect on the performance of journal bearings. In this study, the performance of two lobe bearings with cylindrical textures is evaluated. For this purpose, the governing Reynolds equation of Newtonian lubrication has been investigated, regarding to the changes in the lubricant film thickness according to the geometry and position of textures, by the FEM using the Reynolds boundary condition for determining the cavitation zone. Then, the bearing performance is evaluated based on the pressure distribution of the lubricant film and the location of the textures. The results show that the location of the textures, to achieve a more favorable performance, is different for various values of noncircularity index. Also, with increasing the bearing noncircularity, the effect of textures formation on the bearing performance will be more noticeable.
  • Roholla Behravan, Miralam Mahdi * Pages 305-313
    In recent years, Aerodynamic analysis of automobiles became one of the most important parameters which affect the power of the companies to be present in world markets. Therefore, they can be considered as one of the most important factors in aerodynamic design of vehicles. The formation of the vortex and consequently the pressure drop in the rear of the vehicle can increase the aerodynamic forces.
    This paper investigates the methods for reduction of the vortices volume in the rear part of a sedan type vehicle by changing in geometry of the vehicles
    . For this purpose, firstly in order to choosing the appropriate turbulence model and 3D simulation of incompressible flow around the Ahmed model (which its experimental results are available) was simulated using computational fluid dynamics. Then, the values of aerodynamic coefficients of a car model were studied by adding spoiler and creating curvature at its lateral surfaces. The results of this study indicated that the vortex volume formed at the rear of the vehicle can be simulated more precisely by using the Boundary-layer mesh around the model and analyzing the flow using the DES-SSTK-ω turbulence model Relative to the model K-ω-SST. Additionally, simultaneously use of the spoiler and the curvature of the lateral surfaces reduce fuel consumption and increase the stability of the vehicle due to a 26.3 % reduction in rear drag coefficient and a 5.2 % reduction in the lift coefficient, with respect to the simple car model.
  • Saied Moharami, Saied Irani *, Shahrokh Shams, Mohammadreza Fallah Pages 314-322
    In this article, the Flutter speed of a composite wing carrying two power engines is analyzed. The wing is modeled as a beam with two degrees of freedom, which is a cantilever, with two thrust as a follower force and mass of the engines. Wagner theory has been used for aerodynamic model and using the assumed mode, the wing dynamic equations of the motion has been achieved by Lagrange equations. Linear flutter speed according to the eigenvalues of the motion equations was calculated. In order to valid the results of present work, at first composite wing assumed without engines and then wing modeled with two engines that results are compared with published results and good agreement has been observed. Composite wing has been analyzed as one layer and also laminate layers, and effect of variables such as follower force, engines mass, position of engines and number of layers has been investigated and the results show that with increase in mass and force of engines and also with increases distance between engine and wing root, flutter speed decreases and with decrease distance between engines and leading edge, flutter speed increases.
  • Alireza Fathi, Mahdy Ahangar * Pages 323-330
    Applying an Electric potential between two electrodes with different thicknesses will cause corona discharge if the electric field around the corona electrode is strong enough to ionize the surrounding gas and weak enough to avoid arcing. Corona discharge used to be known as an unpleasant phenomenon but it has lots of applications today including the ionic thrusters. In this research, the specifications of the flow resulted from corona discharge such as velocity, thrust, and temperature, electric current, flow streamlines and thrust effectiveness have been numerically studied. To do so, the electrostatic and Navier-Stokes equations have been coupled and solved by finite element method (FEM) using the COMSOL Multiphysics software version 5.2.Data validation shows that the maximum errors between the numerical and experimental results in computing thrust, current and thrust effectiveness are respectively below 2%, 14% and 6%. Also the results show that with rising the applied Voltage, the resulted thrust and electric current will increase and the thrust effectiveness decreases. Furthermore, by considering the effect of Ohmic heating in the energy equation, it has been found that the maximum temperature raise happens around anode.
  • Amin Hadidi *, Majid Eshagh Nimvari, Mohamadreza Ansari Pages 331-341
    In this research, interaction and oblique coalescence of bubbles under buoyancy force was simulated, numerically. The governing equations are continuity and momentum equations which have been discretized using the finite volume method and the SIMPLE algorithm. For simulating the interface of two phases, the level set method has been incorporated. Level Set method suffers from poor mass conservation of dispersed phase especially in the case of severe deformation of interface. In order to control of mass conservation of the level set method, re-initialization equations and a geometric mass control loop are used which this loop is implemented in the level set method for the first time in this research. Using proposed geometric mass control loop, mass dissipation drawback of the level set method is handled in simulation of bubbles’ coalescence. The results outlined in the present study well agree with the existing experimental results. Also results of investigation of mass dissipation of the proposed scheme to simulation of oblique coalescence problem show that the maximum amount of this mass dissipation was less than 4%. Therefore, the level set method with proposed geometric mass control loop could be used properly for simulation of oblique interactions and coalescence of bubbles in multiphase flows.
  • Majid Mokhtari, Mostafa Taghizadeh *, Mahmood Mazare Pages 342-350
    In this paper, an optimal robust hybrid active force controller based on Harmony Search Algorithm is designed for a lower limb exoskeleton robot. Dynamic equations are derived using Lagrange method by considering three actuators on the hip, knee and ankle joints to track a specific trajectory. One of the major problems of exoskeleton robots is non-synchronization of movements and transfer of power between the robot and human body which affects the robot in form of disturbance. In order to mitigate the effect of disturbances and increase precision, combination of active force control (Corrective loop of control input) with position control is used as an effective and robust method. In the active force control, to elicit robust input control against disturbances, the moment of inertia of the links is estimated at each instant by minimizing the Criteria of ITAE and the control input rate, using the Harmony Search algorithm and the control input is modified. Also, two controllers are designed for the position control loop using sliding mode and feedback linearization methods. In order to validate the performance of the designed controllers, the robot is modeled in ADAMS and control inputs are applied to the Adams model. For appropriate comparison, all control parameters are optimized using the harmony search algorithm and then performance of position controllers are compared in hybrid and conventional (without the force control loop). Results indicate the outperforming of the hybrid sliding mode controller rather than to the other designed controllers.
  • Reza Ghayour, Yousef Hojjat* Pages 351-358
    In surface acoustic wave sensors, target cells are trapped by sacrificial layer, containing antigens and antibodies. In this new idea, sacrificial layer is replaced by diectrophoresis electrodes. Fast response and not being disposable and usability for various types of cells are its advantages. In order to design and fabricate the sensor, the optimized values of effective parameters have been investigated. The behavior Love wave - which is used in this sensor - is simulated with lithium Niobate as substrate and ZnO layer as guiding layer. Two types of focus and unfocus interdigital transducer electrodes for sensor are investigated. The results of the sensitivity analysis and its relationship with the sensor displacement are presented. In graphs, results indicate that the focused circular structure is more sensitive, when the number of target cells in the fluid channel is more. The sensor was tested in 142 MHz for healthy and cancerous brain and intestinal cells. The suggested sensor has good results for measurement of cells aggregation. Wave power loss in transmission from sender to receiver ports and frequency shift are two special properties for detecting healthy and cancerous cells. Results show 80 and 90 KHz decrease in frequency and 4.99 and 6.69 dB loss decrease in cancerous cells comparing to healthy cells in brain and intestinal cells respectively. In this sensor, trapping, detecting and measurement of aggregation, happens in 5-10 second, which is an outstanding result compare to 10 – 15 minutes in conventional methods.
  • Ali Nassiri-Toosi *, Sadegh Hasanpour Pages 359-370
    In conventional internal combustion engines, about 40% of fuel energy is turned into useful power and the rest is driven by cooling and exhaust system out of the engine. Therefore, there is a ground to recover energy from this wasted energy by fixing an additional cycle inline with the exhaust gas outlet. In this research, a stirling cycle was used for this purpose. Initially, the internal combustion engine was simulated. The engine studied was an EF7-NA spark ignition internal combustion engine and the simulation results were validated by using experimental results. The results showed that the exhaust gas outlet temperature varies from 393 to 848 ° C, according to engine operating conditions. Therefore, by installing a Stirling engine heater inline with the exhaust gases from the EF7 engine, the wasted energy can be turned into useful work. To validate the results of one-dimensional Stirling engine simulation, the experimental results of the Stirling Solo V161 engine were used. After validating the Stirling engine model, the combined cycle was simulated, combining a Stirling engine at working pressure of 50, 60 and 70 bar and EF7 engine at engine speed of 2000 to 4500 rpm. The results showed that at an optimal pressure of 50 barfor the Stirling engine, the EF7 power gain was 12.2% and an average efficiency increase of 5.2%, regardless of the weight of the added stirling engine in the car which considering that, a low impact on the power of the combined cycle is expected.
  • Iman Ansarian, Mohammad Hossein Shaeri *, Mahmoud Ebrahimi Pages 371-382
    Commercial pure (CP) titanium has many applications in biomaterials especially in implants due to its excellent biocompatibility. The major weakness of CP titanium is low strength compared to that of other titanium alloys. One of the methods can be used to increase the strength of CP titanium are severe plastic deformation methods such as multi directional forging (MDF). Therefore, the aim of this research is the improvement of CP titanium strength by grain refinement in MDF process. For this purpose, after one hour annealing at 800°C, the CP titanium was forged by MDF process up to six passes at ambient temperature. Microstructural studies were performed by optical microscope and scanning electron microscope equipped with EBSD. Mechanical properties were also studied by Vickers’ microhardness and tensile tests. The finite element simulation by Abaqus software was also applied to predict the strain distribution during MDF process. The results of microstructural analysis showed that the average grain size decreased significantly after the MDF process and increasing the pass numbers of MDF led to an increase in grain refinement. After six passes of the MDF process, the average grain size decreased from 45 microns to 390 nm. Mechanical properties results showed that the strength and hardness of specimens increased with MDF process and increasing the number of passes. The hardness and strength of six passes MDFed specimen was about 2 times greater than those of annealed specimen. The strain distribution results obtained from the simulation showed good agreement with experimental results of microhardness distribution.
  • Hazhir Ahmadkermaj, Reza Maddahian *, Mehdi Maerefat Pages 383-391
    Ice slurry is called a mixture of fine ice particles with a fluid carrier such as water. The phase change ability of this mixture attracts the strong attention in the areas of thermal storage and refrigerant cooling of the secondary cycle. In this research, flow of ice slurry in horizontal tubes during the phase change is numerically investigated using FLUENT software. The two-phase nature of ice slurry mixture is studied using the Euler-Euler two-phase model based on kinetic theory of granular flows. The effect of ice particles phase change on heat and mass transfer between phases are investigated, the obtained results show that the local heat transfer coefficient for the use of the icy slurry mixture is increased 12% compare to the pure water. It is also determined by examining heat and mass transfer rate along tube, that the heat transfer coefficient for the pipe lengths larger than 10-15 times pipe diameter, remains constant. The variation of mean mass transfer is maximum at distance of 10-15 times of pipe diameter. The maximum value is 2-5 times larger than mean mass transfer in the pipe outlet. At the 20% end of the pipe, the decreasing trend of mass transfer accelerates.
  • Masoud Yazdani, Hassan Salarieh*, Mahmoud Saadat Foumani Pages 392-400
    Human walking is one of the most robust and adaptive locomotion mechanisms in nature, involves sophisticated interactions between neural and biomechanical levels. It has been suggested that the coordination of this process is done in a hierarchy of levels. The lower layer contains autonomous interactions between muscles and spinal cord and the higher layer (e.g. the brain cortex) interferes when needed. Inspiringly, in this study, we present a hierarchical control architecture in order to control under-actuated and high degree of freedom systems with limit cycle behavior and it is implemented for the walking control of a 3-link biped robot. In this architecture, the system is controlled by independent control units for each joint at the lower layer. In order to stabilize the system, these units are driven by a sensory feedback from the posture of the robot. A central stabilizing controller at the upper layer arises in case of failing the units to stabilize the system and take the responsibility of training the lower layer controllers. We show that using this architecture, a highly unstable system can be stabilized with identical simple controller units even though they do not have any feedback from all other units and the robot.
  • Mehdi Ghiyasi, Mehrzad Shams * Pages 401-412
    The purpose of this research was to investigate the hydraulic parameters affecting the performance of the distillation column and the hydrodynamic characteristics of the flow field on the industrial scale-sieve tray using numerical simulation. Computational fluid dynamics method was used for analyzing and predicting flow behavior. The desired geometry including the space between two trays of the distillation column and the down comer region was considered. After plotting geometry, three dimensional grids were generated in Gambit software and the analysis of the flow field was traced in Fluent software. The Eulerian-Eulerian approach was applied to simulate two-phase flow and k-ε RNG model for turbulence modeling. Validation of the results was done successfully using Solari and Bell experiment data and the correlation presented by Colwell. The velocity distribution and volume fraction of liquid and gas in different zones were determined. The influence of inlet volumetric flow rate of liquid and gas, as well as the geometry of the weir, on parameters related to the tray performance such as clear liquid height and froth height were investigated. The results indicated that a better separation would occur in lower gas and liquid loads.
  • Seyyed Masoud Seyyedi *, Mehdi Hashemi-Tilehnoee Pages 413-422
    A natural circulation loop receives heat from a high-temperature source and rejects it to a low-temperature source without using a mechanical pump. Single phase natural circulation loop has been applied in many industrial systems for cooling. The heat transport capability of natural circulation loops (NCLs) is directly proportional to the flow rate that it can generate. To establish the heat transport capability of a natural circulation loop, it is essential to know the flow rate. Friction force and gravitational force are balanced with each other along the loop at steady state. In this paper, firstly the governing equations have been written for a natural circulation loop. Then the governing equations have been rewritten in the dimensionless form. Then, effects of heater length, cooler length, tube diameter, loop height, loops inclination angle, the distance of heater from the right side or left side, the distance of cooler from right or left sides and power of the heater on the loop mass flow rate and loop temperature distribution have been investigated. The results show that increasing of loop height, loop diameter and power of heater increase the mass flow rate. Also, increasing or decreasing of heater length, has no effect on the mass flow rate, whereas increasing of loop inclination angle decreases the mass flow rate. In this study, the friction coefficient is considered as continues for all regimes. In addition, the position of the heater and cooler has been unsymmetrically investigated.
  • Rasool Esmaelnajad, Mohammad Tagi Shervani-Tabar *, Moharram Jafari, Seied Esmaeel Razavi Pages 423-433
    One of the important ways for improving performance of diesel engines is selecting of a proper and efficient fuel injection pattern. In this study six different patterns of fuel injection have been considered and performance of a diesel engine by using these patterns of fuel injection have been investigate numerically by employing AVL Fire. An annulus nozzle have been consider for the fuel injection system. It is expected that considering an annulus nozzle lead to increase of spry cone angle and proper distribution of the fuel inside the combustion chamber. Results show that employing proper and efficient patterns of fuel injection lead to increase of engine power and decrease of exhaust pollutants gases. Results also show that by employing a quasi-triangle fuel injection pattern, the diesel engine has better performance in competition with the case of using a constant fuel injection. It is found that by employing a quasi-triangle pattern of fuel injection, SFC reduces to 0.2043 kg/kJ, while the engine power increased by 27.5% and the magnitude of NO increases slightly. In the case of employing a constant-decreasing fuel injection pattern, the magnitude of SFC reduces to 0.2029kg/kJ whereas the magnitude of NO increases in comparison with the case of using constant fuel injection pattern. Numerical results show that by employing a constant-increasing pattern of fuel injection, the engine power is approximately equal to the engine’s power in the case of using a constant fuel injection pattern. But in this case the magnitude of NO reduces considerably.
  • Hamed Salmani, G. H. Rahimi * Pages 434-442
    In this paper, the nonlinear electromechanical formulations of a piezoelectric energy harvester are proposed to investigate the effect of exponential tapering on generating more power with less mass from energy harvester. For this purpose, geometric, inertial, material and damping nonlinearities are included. The governing equations are derived using the Euler-Bernoulli and linear variation of electric voltage along the thickness assumptions. The coupled nonlinear equations are discretized by the mass normalized mode shapes of an exponentially tapered piezoelectric beam with tip mass, and resulting differential equations are solved employing the method of multiple scales. An experiment is set up, and the damping coefficient of the beam is calculated from the tip acceleration to base acceleration frequency response function in the case of low exciting acceleration and short circuit. Material nonlinear coefficients are identified using the experiment, when the exciting acceleration of the shaker is increased, and the proposed solution accuracy is verified. The effect of tapering exponentially on the behavior of the piezoelectric energy harvester is investigated by studying length, tapering parameter and exciting acceleration amplitude in some examples.
  • Mohammad-Reza Erfanian, Mohammad Moghiman* Pages 443-450
    In this paper, the three dimensional ventilated cavitating flow in the steady condition around a projectile model is simulated using CFD method combined with a sst k-ω turbulence model and volume-of-fluid technique, With the aid of CFD software ANSYS CFX. The numerical model is validated using comparisons between numerical predictions and existing experimental data and fairly good agreement is revealed. The numerical results show that with increasing the ventilation gas rate at constant Froude number, the cavity length gradually increases to a critical value and then remains fixed upon further increase in gas ventilation rate. Also, it has been observed that rear portion of larger cavity moves upwards due to gravitational effect. With increasing the ventilation gas rate, the gas leakage mechanism at rear portion of ventilated supercavity changes from the re-entrant jet closure mode to twin vortex closure mode. The variation of ventilation gas rate versus cavity length is a function of Froude number and the critical ventilation gas rate increases linearly with Froude number.