فهرست مطالب

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 67 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/14
  • تعداد عناوین: 18
|
  • محمد سلمانی کویخی، علی زعفری* صفحات 1-11

    در این مقاله فیلتر فعال ترکیبی جدید متصل به پنل های خورشیدی به منظور کنترل همزمان توان اکتیو و راکتیو با هدف بهبود کیفیت توان پیشنهاد می شود. این فیلتر ترکیبی شامل یک فیلتر فعال مبتنی بر مبدل منبع جریان (CSC) و فیلتر پسیو (LC) کنترل شده با تایریستور است که بر اساس ایده جداسازی مولفه های فرکانس بالا و پایین جریان بار می تواند معایب هر دو نوع فیلتر را تعدیل کند. مولفه های فرکانس پایین جریان بار به فیلتر فعال و مولفه های فرکانس بالا به فیلتر پسیو کنترل پذیر با تایریستور (TCLC) اعمال می شود. در این طرح علاوه بر کاهش هارمونیک های جریان شبکه توزیع و بهبود ضریب توان، فیلتر ترکیبی می تواند توان اکتیو پنل های خورشیدی متصل به CSC را در هر لحظه بدون اغتشاش گذرا در لحظات تغییر نقطه کار به شبکه توزیع انتقال دهد. عملکرد ساختار پیشنهادی در یک سیستم توزیع در نقطه کارهای مختلف با استفاده از نرم افزارهای PSCAD و MATLAB، مطالعه شده است.

    کلیدواژگان: سیستم فتوولتائیک (PV)، پنل خورشیدی، جداسازی مولفه های فرکانسی، فیلتر فعال ترکیبی (HAPF)، مبدل منبع جریان(CSC)
  • آوید آوخ*، امین شماعی چهارسوق صفحات 13-32

    در این مقاله، الگوریتم توزیعی ارایه می شود که توامان به حل سه مساله خوشه بندی چند-پرشی، تعیین سرخوشه و ایجاد درخت مسیریابی برای هر خوشه در شبکه های اقتضایی بین-خودرویی می پردازد. روش پیشنهادی، تنها با بهره گیری از اطلاعات محلی هر گره، وسایل نقلیه موجود در شبکه را به نحوی خوشه بندی می کند که ضمن کاهش کل تعداد خوشه ها و کاهش سرباری، حداکثر پایداری خوشه حاصل گردد. تعیین سرخوشه های شبکه، براساس دو معیار سرعت نسبی و فاصله اقلیدوسی صورت می پذیرد. به منظور به روزرسانی پایگاه داده مسیریابی گره های شبکه، از آرایه لیست پیوندی دو طرفه استفاده می شود که در آن، تشکیل توزیعی مسیرهای مختلف درخت مسیریابی در هر خوشه، از سمت گره های مرزی خوشه شروع شده و تا سرخوشه ادامه می یابد. سازگاری مسیریابی درون-خوشه مورد استفاده با خوشه بندی واکنشی و توانایی دنبال کردن وفقی شرایط پویای شبکه های بین-خودرویی از دیگر مزایای روش پیشنهادی محسوب می شود. نتایج حاصل از شبیه سازی به عمل آمده توسط NS2، موید کارآیی بالای روش پیشنهادی از سه منظر تاخیر انتها به انتها، نرخ تحویل بسته و حجم سرباری می باشد.

    کلیدواژگان: شبکه بین-خودرویی، خوشه بندی چند-پرشی، مسیریابی، تاخیر، سرباری
  • محسن شهریاری*، فرید تابع میاندواب صفحات 33-45

    دسترسی چندگانه غیر متعامد (NOMA) به عنوان یکی از تکنیک های کلیدی در شبکه های موبایلی نسل جدید مطرح هست که با استفاده از روش حذف تداخل به صورت متوالی (SIC)، می تواند بهره وری طیفی را بهبود ببخشد. با این روش، کاربران می توانند از کانال مشترک استفاده کنند. استفاده بهینه از منابع طیفی و توانی و نیز گروه بندی کارآمد کاربران جزو جنبه های مهم شبکه های مخابراتی سبز NOMA هستند. در این مقاله، فرض می کنیم کاربران مختلف بر اساس بهره کانال خود، در سه ناحیه نزدیک، میانی و دور نسبت به ایستگاه پایه در یک سلول پراکنده شده اند. برای دوری از بروز تداخل و SIC ناقص در استفاده هم زمان از مزیت های NOMA، سناریویی شامل گروه بندی سه کاربری در نظر می گیریم. صرفه-جویی در منابع طیفی و توانی از ویژگی های سناریوی NOMA سبز هست. در ادامه با هدف تخصیص بهینه منابع در شبکه سلولی NOMA، مسئله بهینه سازی ضرایب اختصاصی توان به کاربران را تحت افزایش گذردهی کلی سیستم پیشنهاد می کنیم. با اختصاص مناسب توان به ایستگاه پایه و کاربران، می توان مصرف توان را بهینه کرد و با توان معینی، بهره وری مطلوبی در شبکه سلولی فراهم آورد. برای یافتن ضرایب بهینه اختصاصی توان به کاربران، به اثبات مقعر/محدب بودن مسئله بهینه سازی می پردازیم، سپس از Lagrangian و شرایط KKT استفاده می کنیم. مطابق با نتایج به دست آمده، طرح پیشنهادی بهبود 6.97 درصدی در SNR های پایین و بهبود یک درصدی در SNR های بالا نسبت به NOMA با ضرایب توان ثابت، از نظر ظرفیت کلی فراهم می آورد.

    کلیدواژگان: دسترسی چندگانه غیر متعامد، بهره وری طیفی، اختصاص بهینه توان، بهینه سازی، مخابرات سبز
  • سیاوش حسینی، سعید ستایشی، غلامحسین روشنی، عبدالحمید زاهدی، فرزین شماع* صفحات 47-57

    دانش تشخیص مشخصه های جریان های چند فازی از جمله دوفازی ها در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت، هسته ای، شیمی به عنوان مسئله ای کلیدی همواره مطالعه شده و مورد توجه بوده است. در این مقاله یک جریان دو فازی1 با سه رژیم حلقوی2، لایه ای3 و همگن4 با استفاده از کد مونت کارلو 5 در بازه ی کسر خالی %90-%5 شبیه سازی شده است. در شبیه سازی انجام شده از یک چشمه سزیم 137 و دو آشکار ساز NaI به منظور ثبت فوتون های دریافتی استفاده شده است. با استفاده از نرم افزار متلب، سیگنال های حاصله توسط تحلیل فرکانسی (تبدیل فوریه) وارد بعد فرکانس شده اند و شش ویژگی میانگین فرکانسی سیگنال، دامنه فرکانس غالب، واریانس، انحراف معیار، مجذور میانگین مربعات و کشیدگی به صورت یکسان از دو آشکار ساز استخراج شده است. با بررسی تمام حالات ممکن و در نظر گرفتن این نکته که معیار تشخیص رژیم ها، تفکیک پذیری نمودارها می باشد، حالاتی که نمودار آن ها هیچ نقطه تلاقی ندارند به عنوان ویژگی مناسب انتخاب گردیده است. در این پژوهش از دو شبکه ی عصبی پرسپترون چندلایه به منظور تشخیص نوع رژیم های جریانی و تعیین درصد های حجمی استفاده شده است. با استفاده از تکنیک استخراج ویژگی مطرح شده و شبکه عصبی طراحی شده، نوع رژیم جریانی به درستی تشخیص داده شدند و درصد های حجمی با میانگین نسبی خطای 15/1 تعیین گردیدند.

    کلیدواژگان: استخراج ویژگی، رژیم سنجی، سیالات دو فازی، شبکه عصبی، مونت کارلو
  • سید سعید موسویان سه ساری*، مهدی محسنی، انوشه لطیفی شاهاندشتی صفحات 59-71

    در این مقاله، یک توربین گازی کوچک 30 کیلوواتی که با یک متمرکز کننده سهموی خورشیدی ترکیب شده است در سه شرایط تابش مختلف در استان قم به صورت ترمودینامیکی تحلیل شده است. در سیستم فوق از یک بازیاب حرارت نیز به منظور افزایش کارایی چرخه استفاده گردیده است. برنامه مربوط به مدل سازی ترمودینامیکی در محیط نرم افزار "حلگر معادلات مهندسی" نوشته شده است. اثر پارامترهای تاثیرگذار مانند دمای محیط، نسبت فشار کمپرسور، دمای گاز ورودی به توربین، شدت تابش خورشید، مساحت دریافت کننده و وجود بازیاب حرارتی بر عملکرد سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش نسبت فشار کمپرسور، بازده الکتریکی و مکانیکی سیستم ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد و برای اینکه راندمان کلی سیستم مقدار حداکثر خود را داشته باشد، لازم است نسبت فشار کمپرسور در محدوده 3 الی 4 باشد. همچنین، توربین گازی-خورشیدی در ماه مرداد مصرف ویژه سوخت را تا حدود 58 درصد نسبت به توربین گازی کوچک ساده کاهش و همزمان راندمان الکتریکی و مکانیکی سیستم را حدود 20 درصد افزایش می دهد. علاوه بر این با افزایش مساحت دریافت کننده به ازای هر 20 متر مربع، مصرف ویژه سوخت 38 درصد کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: تحلیل ترمودینامیکی، میکروتوربین گازی، انرژی خورشیدی، بازیاب حرارت، استان قم
  • قاسم فائزیان*، احمد دارابی، نادر سرگلزایی صفحات 73-83

    در این مقاله اثر فاصله هوایی غیر یکنواخت روی پروفایل گشتاور موتور سوییچ رلوکتانسی با چهار قطب روی استاتور و دو قطب روی روتور مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دو رتور با استاتور یکسان، طراحی، بهینه سازی و ساخته شده است. روتور اول دارای فاصله هوایی یکنواخت در حالت همراستا است و روتور دوم نیز در نیمی از قطب روتور دارای فاصله هوایی یکسانی با حالت قبل است ولی در نیمه دیگر قطب، فاصله هوایی می تواند غیر یکنواخت باشد. هدف از بهینه سازی، رسیدن به پروفایل گشتاور مطلوب است که در سرعت های بالا ریپل گشتاور را کاهش و در عین حال گشتاور متوسط مطلوبی داشته باشد. از تحلیل اجزاء محدود برای محاسبه پروفایل گشتاور و از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی، استفاده شده است. متغیرهای بهینه سازی عبارتند از قوس قطب روتور و پهنای یوغ روتور؛ البته در روتور دوم متغیر دیگری که میزان غیر یکنواختی فاصله هوایی را تعیین می کند، نیز اضافه می شود. نتایج تحلیل نشان میدهد موتوری که فاصله هوایی غیر یکنواخت دارد، تطابق بیشتری با پروفایل گشتاور مطلوب دارد و نیروهای شعاعی کمتری تولید می کند. نتایج آزمایشگاهی نمونه ساخته شده با نتایج تحلیلی تطابق بسیار خوبی دارد.

    کلیدواژگان: تحلیل اجزاء محدود، گشتاور استاتیکی، موتورسوئیچ رلوکتانس
  • پریسا شایگان نیک، معصومه زینال نژاد*، طاهره علی حیدری صفحات 85-108

    وجود متغیرها و زیرسیستم های متعدد، پیچیدگی های مدل سازی نگهداری و تعمیرات ایمنی محور را در سیستم های بزرگ از جمله نیروگاه ها افزایش می دهد. هدف این مقاله مدل سازی پویای سیستم نگهداری و تعمیرات نیروگاه با در نظر گرفتن شاخص های ایمنی، و سپس، شبیه سازی و تحلیل رفتار مدل طراحی شده برای یک نمونه عددی است. برای این منظور، از طریق مروری بر مطالعات پیشین، مدل علی‎حلقوی سیستم نگهداری تعمیرات یک نیروگاه طراحی و بر اساس نظرات خبرگان، زیرسیستم ایمنی به مدل اضافه و در نهایت نمودار جریان از طریق نرم‎افزار انی لاجیک فرمول‎بندی گردید. مدل در سه سناریو شامل سناریو یک، آموزش، سناریو دو، افزودن تجهیزات جدید در سال هفتم و سناریو سه، ترکیبی از افزودن تجهیزات جدید و آموزش، شبیه سازی گردید. نتایج سناریو یک نشان داد که افزایش نرخ آموزش سبب کاهش نرخ خرابی و افزایش نرخ از کار انداختن تجهیزات تا ششمین سال و همچنین کاهش نرخ و هزینه حوادث و افزایش ایمنی تا پنجمین سال شد و آموزش بعد از این سال ها دیگر اثرگذار نبوده و فقط هزینه آموزش سبب افزایش هزینه های جاری گردید. نتایج سناریو دو بیانگر آن است که افزودن هشت تجهیز جدید در سال هفتم سبب بهبود مدل تا 15 سال بعد می‎گردد و مقدار سود از سال دوم تا سال پانزدهم بیشتر از سناریو یک و سه است. ترکیب سناریوهای یک و دو، سناریو بهینه، باعث می‎شود مقدار ایمنی بیشتر، نرخ خرابی از سال ششم به بعد کمتر، نرخ و هزینه حوادث، و هزینه جاری از سال پنجم به بعد کمتر شود.

    کلیدواژگان: نگهداری و تعمیرات، ایمنی، نیروگاه، پویایی های سیستم، مدل سازی، شبیه سازی
  • علی بهنیافر، محمدرضا بقایی پور* صفحات 109-117

    موتورهای القایی از جمله پرکاربردترین الکتروموتورهای صنعتی هستند. متداول ترین ساختار آنها ساختار استوانه ای است که دارای معایب عمده ای نظیر چگالی توان پایین و وجود مقدار قابل توجهی پیشانی های کلاف در سیم پیچی های استاتور می باشد. البته، تاکنون چند نوع ساختار شارمحوری نیز برای این موتورها پیشنهاد شده که چگالی توان بالاتری نسبت به ساختارهای استوانه ای دارند، اما فرآیند ساخت آنها (مخصوصا در ساختارهای شیاردار) نسبتا پیچیده و هزینه بر می باشد. همچنین، بارگذاری الکتریکی و مغناطیسی در راستای شعاعی در آنها غیریکنواخت است که تلفات هارمونیکی ماشین را افزایش می دهد. در راستای رفع اینگونه مشکلات، در این پژوهش یک موتور القایی شارمحوری با ساختاری جدید معرفی می گردد. در این ساختار، هسته استاتور به جای یوغ، از یک سری دندانه مجزا تشکیل شده که هرکدام جداگانه سیم پیچی می شوند. بدینسان، پیشانی های کلاف حذف شده و تمام بخش های سیم پیچی به طور یکسان در ایجاد ولتاژ القایی و گشتاور الکترومغناطیسی سهیم خواهند بود. همچنین، حجم هسته به میزان قابل توجهی کاهش یافته و چگالی توان ماشین افزایش می یابد. علاوه بر اینها، بارگذاری الکتریکی و مغناطیسی در این ساختار در راستای شعاعی یکنواخت می باشد. در نهایت، اعتبار ادعاهای فوق و صحت عملکرد موتور القایی با ساختار پیشنهادی از طریق ساخت و آزمایش یک نمونه از آن اثبات گردیده است.

    کلیدواژگان: موتور القایی، ساختار شار محوری، استاتور دارای دندانه های مجزا، حذف پیشانی های کلاف، طراحی ماشین الکتریکی
  • علیرضا حاجی پور، آرش میرعبدالله لواسانی*، محمد افتخاری یزدی صفحات 119-134

    در این مطالعه، عملکرد آیرودینامیک یک قطار تندرو در برابر یک جریان هوای آشفته به صورت عددی از دو منظر تحلیل شده است. نخست با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی تحلیل مولفه های جریان و آیرودینامیک سیال انجام شده است و سپس با به کارگیری الگوریتم شبکه عصبی پیش روی چندلایه، یک پیش بینی و مقایسه با مقادیر به دست آمده از نتایج دینامیک سیالات محاسباتی ارایه شده است. بدین منظور، با استفاده از روش میان گیری رینولدز معادلات ناویر-استوکس و روش آشفتگی k-ω (SST)، یک جریان هوای غیرقابل تراکم و آشفته اطراف یک نمونه قطار تندروی عمومی با به کارگیری نرم افزار OpenFOAM شبیه سازی شده است. در این پژوهش، برخی از مهم ترین و کلیدی ترین مولفه های جریان و آیرودینامیک اعم از سرعت، فشار، خطوط جریان، ساختار جریان، ضرایب فشار و نیروهای پسا ، برآ و جانبی برای تغییرات زوایای حمله مختلف و تغییرات سرعت جریان هوا بررسی و مقایسه شده است. در ادامه، الگوریتم شبکه عصبی پیش روی چندلایه که توسط داده های مختلف اصلاح شده است، برای پیش بینی مقادیر خروجی مسئله به کارگیری شده است. بر این اساس، نیروهای آیرودینامیک پسا، برآ و جانبی برای زوایای حمله و سرعت های مختلف توسط این روش الگوریتمی به دست آمده و با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی مقایسه شده است. مقایسه انجام شده نشان دهنده تناسب خوب میان داده های آیرودینامیک و شبکه عصبی به کارگرفته شده است.

    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، آیرودینامیک، قطار تندرو، روش های آشفتگی، الگوریتم شبکه عصبی، OpenFOAM
  • الهام ذاکر هرفته، فرانک حسین زاده سلجوقی* صفحات 135-150

    بسیاری از شرکت ها و صنایع تولیدی دارای ساختار زنجیره تامین هستند و محصول نهایی پس از گذراندن چندین مرحله متعدد بدست می آید. به طور معمول شرکت ها علاوه بر تولیدات مطلوب دارای تولیدات نامطلوبی نیز هستند که بصورت غیربازیابی در نظرگرفته می شوند ولی با افزودن بخش اصلاح و بازیافت می توان تولیدات نامطلوب آنها را بصورت منابع استفاده نمود که باعث بهبود صرفه اقتصادی و اثربخشی هزینه ها می شود. هدف این مقاله ارایه مدل هایی برای ارزیابی صرفه اقتصادی و اثربخشی هزینه در سیستم های زنجیره تامین دو مرحله ای است که تولیدات زاید مرحله اول را به منظور پردازش و اصلاح به مرحله دوم داده و پس از اصلاح مجدد به مرحله اول بازگردانده خواهند شد. با بررسی ویژگی مدل های پیشنهادی، تاثیر تولیدات میانی نامطلوب بین مراحل بر اثربخشی هزینه و صرفه اقتصادی مورد سنجش و ارزیابی قرارگرفته است. نتایج محاسباتی نشان می دهد که مدل های ارایه شده در مقایسه با مدل معمول از دقت بالاتری برخوردار بوده و توانایی تشخیص اثربخش هزینه و صرفه اقتصادی درآن بنحو قابل توجهی بهبود یافته است. همچنین امکان بررسی صرفه اقتصادی در تولید همزمان محصولات نیز در مدلهای پیشنهادی وجود دارد.

    کلیدواژگان: تحلیل پوششی داده ها، زنجیره تامین دو مرحله ای، اثربخشی هزینه، صرفه اقتصادی، خروجی نامطلوب، منابع تقسیمی
  • ناصر طالبی*، محسن علیزاده صفحات 151-166

    توربین های بادی در معرض وقوع انواع خطاها قرار دارند که تعدادی از آن ها می توانند خسارات اقتصادی جبران ناپذیری را به همراه داشته باشند. از این رو شناسایی خطاهای به وقوع پیوسته در زمان کوتاه، عملکرد صحیح سیستم را تضمین و از این خسارات جلوگیری می نماید. در این مقاله، ابتدا به کمک یک مدل دینامیکی جامع برای توربین های بادی که قسمت های مکانیکی و الکتریکی را با جزییات مناسبی شامل می شود، سیستم تشخیص و جداسازی خطای هوشمند با استفاده از شبکه های عصبی بازگشتی طراحی می شود که توسط آن می توان خطاهای به وقوع پیوسته در سنسورها و محرک های فراز را تشخیص داد. سپس جهت مقاوم سازی طرح ارایه شده، بکارگیری سطح آستانه فازی تطبیقی در بلوک ارزیابی مانده پیشنهاد می گردد. مقایسه نتایج شبیه سازی برای سطوح آستانه ثابت، مقاوم و فازی تطبیقی نشان دهنده آن است که استفاده از سطح آستانه پیشنهادی موجب کاهش زمان تشخیص، تعداد هشدارهای اشتباه و تعداد هشدارهای از دست رفته می شود.

    کلیدواژگان: توربین بادی، مدل سازی دینامیکی، سیستم تشخیص و جداسازی خطا، شبکه های عصبی بازگشتی، سطح آستانه فازی تطبیقی
  • مهدی علوی نژاد، مجید قدسی حسن آباد*، محمدجواد کتابداری، مسعود نکوئی صفحات 167-179

    سکوی فروزان یکی از مهم ترین سکوهای فراساحلی ایران است که در مرز مشترک ایران با عربستان سعودی قرار دارد. با گذشت زمان، احتمال وجود آسیب در اعضای این سکو بیشتر می گردد. افزایش میزان آسیب در نتیجه عدم شناسایی به موقع آن به ویژه در نواحی حساس نظیر عرشه، اتصالات و ناحیه پاشش که بیشتر در معرض آسیب هستند منجر به افزایش خسارات احتمالی می گردد. یکی از پرکاربردترین روش های پایش سلامت سازه ها، شاخص خرابی مبتنی بر انرژی کرنشی مودال است که به نام شاخص استابس شناخته می شود. در سالیان اخیر، اصلاحاتی بر نسخه اولیه این روش صورت گرفته که یکی از آن ها، در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی در تعیین مکان آسیب است. در این مقاله با استفاده از روش انرژی کرنشی مودال بهبود یافته و با در نظر گرفتن فرکانس های طبیعی در تعیین مکان آسیب، به شناسایی مکان و تعیین شدت آسیب در سکوی فروزان پرداخته خواهد شد. یکی از تفاوت های این تحقیق با تحقیقات مشابه، تعداد زیاد اعضای سکوی واقعی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش بهبود یافته دقت بالاتری در مکان یابی آسیب نسبت به روش اولیه (شاخص استابس) دارد. همچنین، آسیب های تکی و چندگانه، با شدت کم و زیاد، توسط این روش با دقت مناسبی پیش بینی گردید.

    کلیدواژگان: سکوهای دریایی، ناحیه پاشش آب، شناسایی آسیب، انرژی کرنشی مودال بهبود یافته، شاخص استابس
  • حسین تقدسی، فرهاد طباطبائی قمشه*، نادر جعفرنیا دابانلو، آیدین فرجی داور صفحات 181-189

    از مدل های الکتروفیزیولوژیکی سلولی برای بررسی و شبیه سازی رفتار الکتریکی سلول استفاده می گردد. این مدل ها با در نظر گرفتن مشخصات سلول، کانال ها و جریانات یونی موجود در غشاء سلول ارایه می شوند. هدف از انجام این تحقیق ارایه یک مدل کمینه برای سلول عضله صاف معده است. در این مقاله با استفاده از روش تجزیه و تحلیل حساسیت، معادله جریان کلی سلول معده بر مبنای رویکرد یوه و همکاران از سلول روده بزرگ به دست آمد و سپس با شناسایی جریان های موثر یونی و حذف جریانات یونی غیر موثر، مدل کمینه حاصل گردید. برای ارزیابی مدل کمینه از معیار نقاط شاخص منحنی موج آهسته سلول (پتانسیل شروع، حداکثر پتانسیل نیزه، حداقل پتانسیل دره، حداکثر پتانسیل کفه و پتانسیل استراحت) و معیار مدت زمان پتانسیل عمل 10، 50 و 90 منحنی موج آهسته سلول استفاده گردید. سپس این مقادیر با منحنی موج آهسته در حالت فیزیولوژیک سلول عضله صاف معده مقایسه شد. سرانجام، مدل کمینه به دست آمده دارای انطباق قابل قبولی با مدل فیزیولوژیکی بود. به طوری که بیشترین اختلاف نقاط شاخص در هر دو حالت مربوط به حداکثر پتانسیل نیزه با 21/2 میلی ولت و بیشترین اختلاف مدت زمان پتانسیل عمل 10 برابر با 9 میلی ثانیه بود. نتایج به دست آمده از خروجی دو مدل سلول عضله صاف معده (حالت فیزیولوژیک و حالت کمینه) رفتار تقریبا مشابهی در نمودار موج آهسته را از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: مدل کمینه، الکتروفیزیولوژی، موج آهسته، کانال های یونی، سلول عضله صاف، معده
  • جواد نیکوکار*، مجتبی فکری، گئورک قره پتیان صفحات 191-205

    وقایع آبشاری یکی از حالات مخرب در سیستم های قدرت می باشد که در ابتدا ممکن است با یک خطای کوچک و جزیی شروع شود و سپس با اثر زنجیره ای مانند دومینو گسترش یافته و منجر به خاموشی در مقیاس بزرگ شود. لذا جلوگیری از خروج های آبشاری امری ضروری می باشد، زیرا زندگی روزمره ما به شدت به شبکه برق رسانی پایدار و قابل اعتماد بستگی دارد. تاکنون روش های زیادی در مراجع مختلف برای شناسایی خطاهای آغازین وقایع آبشاری شامل خطوط و ترانسفورماتور های مستعد خرابی با هدف انجام اقدامات اصلاحی به منظور کاهش اثرات نامطلوب خرابی آبشاری ارایه شده است. در این مقاله ابتدا چندین روش شناخته شده با پتانسیل شناسایی خطا های آغازین که منجر به خطاهای آبشاری فاجعه آمیز می شود، بر روی یک شبکه استاندارد 39 باسه IEEE پیاده سازی می شود، سپس مزایا و کمبودهای روش ها با هم مقایسه می گردد و در ادامه یک روش جدید با دقت و سرعت تشخیص مناسب نسبت به سایر روش ها ارایه می شود. همچنین از روش یکایک شماری مبتنی بر تکنیک ارزیابی ریسک ویلیام فاین برای اعتبار سنجی نتایج روش های مختلف استفاده می شود. روش یکایک شماری یک روش دشوار و وقت گیر است، لذا جهت کاهش ابعاد روش مذکور به منظور صحت سنجی مناسب تر و سریع تر روش ها از تکنیک ارزیابی ریسک ویلیام فاین استفاده می شود. این تکنیک با محاسبه نمره ارزیابی ریسک ترکیبات پیشامدهای محتمل N-K(1<K≤3)، شناسایی و رتبه بندی خطرات آغازین بالقوه و موثر در ایجاد زنجیره خطاهای پی درپی در شبکه قدرت را انجام می دهد.

    کلیدواژگان: خطای آغازین، وقایع آبشاری، روش ارزیابی ریسک ویلیام فاین، آسیب پذیری، پیشامد محتمل، روش حداکثر جریان
  • مریم حاجی یی، مهدی فرتاش*، نفیسه اوسطی عراقی صفحات 207-221

    تحولات سریع در زمینه فناوری های رادیویی ظهور گره های حسگر کوچکی را فراهم کرده که توانایی برقراری ارتباط در شبکه های حسگر بی سیم را دارند. گره ها در شبکه های حسگر بی سیم با همکاری یکدیگر و با استفاده از مسیریابی چند-پرشه اقدام به انتقال اطلاعات می کنند. این مشارکت باعث آسیب پذیری این نوع شبکه ها در مقابل بسیاری از حملات شده است. به منظور تشخیص قابلیت اطمینان گره ها در تفکیک گره های مخرب از سایر گره ها، باید یک طرح هوشمند مدیریت اعتماد به کار گرفته شود. در سال های اخیر، پروتکل های مسیریابی مبتنی بر اعتماد و انرژی-آگاه به ابزارهای مهمی جهت افزایش امنیت و کارایی شبکه های حسگر بی سیم تبدیل شده است. در این مقاله یک الگوریتم مسیریابی مبتنی بر اعتماد و انرژی-آگاه بر اساس یک تابع برازندگی ترکیبی جدید پیشنهاد شده است. این الگوریتم دو جنبه اساسی دارد: یکی انتخاب گره های ایمن بر اساس ثابت تحمل و دیگری انتخاب مناسب ترین گره ها از بین گره های ایمن برای انجام مسیریابی است. الگوریتم پیشنهادی از تکنیک مسیریابی چند-مسیر به همراه یک مکانیزم ارتباطی چند-پرشه درون خوشه ای و برون خوشه ای استفاده می کند، جاییکه خوشه بندی با الگوریتم ODMA انجام می شود. علاوه بر این، مسیر بهینه و ایمن بر اساس یک تابع برازندگی ترکیبی با پارامترهای انرژی، اعتماد، کیفیت سرویس، اتصال، فاصله، تعداد-پرش و ترافیک شبکه انتخاب می شود. شبیه سازی بر اساس معیارهای ارزیابی مختلف در حضور حمله منع سرویس انجام شده است. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که معیارهای ارزیابی در الگوریتم پیشنهادی نسبت به سایر الگوریتم های مسیریابی ایمن بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: شبکه حسگر بیسیم، اعتماد، ثابت تحمل، مسیریابی چند-مسیر، انرژی-آگاه
  • سمیه کاظمی، محمدرضا رضاییان*، علیرضا کوکبی صفحات 223-234

    پروتئین ها به دلیل آنکه نشانگر زیستی بیماری های خاصی هستند از اهمیت ویژه ای برخوردارند به نحوی که کاهش یا افزایش آن ها در بدن می تواند نشانه بیماری باشد. این پژوهش به منظور بررسی و شناسایی رشته های پروتئینی کوچک از طریق محاسبه طیف تشدید مغناطیسی هسته انجام شده است. آمینواسیدها واحدهای سازنده پروتئین در بدن هستند و آمینواسیدهای ضروری به آمینواسیدهایی گفته می شود که توسط بدن تولید نمی شوند و باید از طریق زنجیره غذایی به بدن برسند. ازآنجایی که آمینواسیدهای ضروری برای فرآیندهای حیاتی ازجمله ساخت پروتئین ها و سنتز هورمون ها مورد نیاز هستند، از اهمیت بالایی برخوردارند و در این پژوهش مورد مطالعه قرار می گیرند. ابتدا رشته هایی به طول دو تا شش آمینواسید با مونومرهای یکسان با استفاده از نرم افزار Gauss View مدل سازی و طیف تشدید مغناطیسی هسته آن ها، با استفاده از نرم افزار Gaussian 09w محاسبه شده است. این ساختارها به منظور بررسی عواملی چون نوع و طول رشته آمینواسید، بر دامنه و محل پیک ماکزیمم در طیف تشدید مغناطیسی هسته مدل سازی شده اند. با تحلیل نتایج حاصل از مدل سازی طیف تشدید مغناطیسی، می توان دریافت هر آمینواسید طیف تشدید مغناطیسی مخصوص به خود را دارد و نوع آمینواسیدهای موجود در یک زنجیره پلی پپتیدی بر طیف تشدید مغناطیسی آن اثرگذار است. توانایی روش تشدید مغناطیسی هسته در تشخیص و شناسایی انواع بیماری ها، ماهیت غیرتهاجمی آن، و همچنین امکان تکرارپذیری آزمایشات، علاوه بر اینکه هزینه های آزمایشات را کاهش می دهد، این روش را به عنوان یکی از روش های نوین و پیشرفته جهت مطالعه بیماری ها تبدیل کرده است.

    کلیدواژگان: پروتئین و پلی پپتید، آمینواسیدهای ضروری، تشدید مغناطیسی هسته
  • کامران قاسم زاده*، میلاد قهرمانی، الهام جلیل نژاد صفحات 235-243

    در مطالعه ی حاضر، عملکرد راکتور غشایی تراوش تبخیری طی واکنش استریفیکاسیون لوولینیک اسید با اتانول بر پایه روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به منظور تولید اتیل لوولینات، مدلسازی و شبیه سازی شده است. گرم شدن کره زمین ناشی از اثر گلخانه ای امروزه به عنوان یک مسئله مهم زیست محیطی شناخته می شود. از عوامل مهم اثر گلخانه ای تولید اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن و دی اکسید کربن می باشد که پس از احتراق سوخت تولید می شوند. از اینرو یکی از راهکارها برای حل این مشکل ، ماده افزودنی بر پایه زیست توده می باشد که منجر می شود سوخت در حین احتراق عملکرد بهتری را داشته باشد و از تولید گازهای مذکور در جو جلوگیری می کند. به همین منظور به عنوان یک راهکار حل مشکل مذکور در این تحقیق، یک مدل دو بعدی متقارن همدما برای راکتور غشایی تراوش تبخیری (PVMR) ارایه شده است. در این راستا پس از مدلسازی و شبیه سازی عملکرد راکتور بستر ثابت و مقایسه ی نتایج آن با داده های آزمایشگاهی، مشاهده گردید تطابق خوبی (1 درصدخطا) بین نتایج تیوری و آزمایشگاهی حاصل شده است. به منظور درک بهتر از کارایی راکتور غشایی تراوش تبخیری در طی واکنش استریفیکاسیون، تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی (دمای واکنش، دبی جریان خوراک، نسبت مولار خوراک و بارگذاری کاتالیست) بر روی مفاهیم درصد تبدیل لوولینیک اسید و درصد حذف آب بررسی شده اند. به عنوان یک نتیجه کلی در تمامی شرایط عملیاتی، راکتور غشایی تراوش تبخیری نسبت به راکتور بستر ثابت معمولی(TR) عملکرد بهتری را نشان داده است.

    کلیدواژگان: مدلسازی و شبیه سازی، راکتور غشایی تراوش تبخیری، لوولینیک اسید، اتیل لوولینات
  • هاشم آقاخانی، پرهام رضایی، موسی آیتی*، محمد محجوب صفحات 245-262

    در این پژوهش مدلسازی و تشخیص عیب دسته جدیدی از عیب های ربات پرنده چهارموتوره تحت عنوان عیب ساختاری انجام شده است. عیب ساختاری مورد بررسی، انحراف محور دوران یکی از موتورهای پرنده نسبت به راستای عمود بر پرنده است. این موضوع باعث می شود که نیروی پیشرانش موتور دارای عیب، در راستای عمودی نباشد و فرآیند کنترل سیستم با اختلال روبرو شود. تشخیص وقوع عیب مفروض در ترکیب با روش های کنترلی مناسب میتواند از آسیب های بعدی به سیستم جلوگیری کند. برای تشخیص عیب سیستم، سه گام طی شده است. نخست با استفاده از روش اویلر -نیوتن، معادلات سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر پرنده چهارموتوره معیوب به دست آمده است. در مرحله بعد برای آشکارسازی عیب، با طراحی رویتگر، تخمین متغیرهای حالت سیستم صورت می گیرد و در نهایت با استفاده از تعریف تابع انرژی مناسب بر اساس مانده ها، به کمک خروجی سیستم (حالت های اندازه گیری شده سیستم) و حالت های تخمینی، زمان وقوع عیب تشخیص داده می شود.

    کلیدواژگان: پرنده چهارموتوره، عیب ساختاری، انحراف پیشرانش، مدلسازی دینامیکی، آشکارسازی عیب، محاسبه مانده
|
  • Mohammad Salmani Kouyakhi, Ali Zafari * Pages 1-11

    In this paper, a novel Photovoltaics (PV) system interfaced by a hybrid Active Power Filter (APF) has been proposed with the ability to simultaneously control active and reactive power in order to enhance the power quality. Based on the idea of separation of the high-frequency orders from the lower ones the proposed hybrid filter including Current Source Converter (CSC) and thyristor controlled LC filter (TCLC) is able to reduce the drawbacks of both filters when works alone. The low-frequency orders have been applied to the active part and the higher ones have been considered for TCLC. The proposed scheme not only can reduce the harmonic components of the distribution network and increase the grid power factor but also is able to inject the controlled active power via a PV system connected to CSC without any perturbation during transient intervals. The performance of the proposed structure is evaluated in different operating points by a simulation study performed by PSCAD and MATLAB software.

    Keywords: Photovoltaic system (PV), Solar Panel, Separation of frequency orders, Hybrid Active Power Filter (HAPF), Current Source Filter (CSC)
  • Avid Avokh *, Amin Shamaei Chaharsough Pages 13-32

    This paper addresses the problems of multi-hop clustering, Cluster Head (CH) selection, and routing in vehicular ad-hoc networks. We propose an efficient algorithm called Joint Multi-hop Clustering and Routing (JMCR) to improve the performance of the network. JMCR uses only local information to cluster vehicles in such a way that not only reduces the total number of clusters, but also maximizes the stability of clusters. It considers both relative speed and Euclidean distance factors to select an appropriate CH for each cluster. In order to update the routing database of each node, an array of doubly linked list is used in which the creation of different routing paths starts from the boundary nodes and continues to CH. Compatibility with reactive clustering and the ability to dynamically follow the network conditions are another advantages of the proposed intra-cluster routing method. Simulation results conducted in NS2 confirm the efficiency of the proposed method in terms of end-to-end delay, overhead, and packet delivery rate.

    Keywords: VANET, Multi-hop Clustering, routing, delay, Overhead
  • MOHSEN SHAHRIARI *, Farid Tabee Miandoab Pages 33-45

    Non-orthogonal multiple access (NOMA) as one of the key techniques is nominated in new generation of mobile networks that can improve spectral efficiency by using the successive interference cancellation (SIC) method. By this method, users can use a shared channel. Optimal use of spectral and power resources as well as efficient users clustering are important aspects of green NOMA communication networks. In this paper, we assume different users based on their channel gains are dispersed in three near, middle, and far areas to the base station in a cell. To avoid interference and imperfect SIC at the use of NOMA benefits simultaneously, we consider a scenario including grouping of three users. Saving spectral and power resources is the feature of the green NOMA scenario. In the following, with the aim of optimal resource allocation in the NOMA cellular network, we propose the optimization problem of power allocation coefficients to users under increasing the overall system throughput. Power consumption can be optimized by properly allocating power to the base station and users, and with a certain power, can provide a desirable efficiency in the cellular network. To find the optimal power allocation coefficients to users, we prove that the optimization problem is concave/convex, then we apply Lagrangian and KKT conditions. According to the achieved results, the proposed scheme provides a 6.97% improvement in low SNRs and a 1% improvement in high SNRs compared to NOMA with constant power coefficients in terms of the sum capacity.

    Keywords: NOMA, Spectral efficiency, Optimal power allocation, Optimization, Green communications
  • Siavash Hosseini, Saeed Setayeshi, Gholamhossein Roshani, Abdolhamid Zahedi, Farzin Shama * Pages 47-57

    In this paper, three different regimes including annular, stratified and homogeneous in the range of 5%-90% void fraction, were simulated by Mont Carlo N-Particle (MCNP) Codes. In simulated structure, a cesium 137 source and two Nal detectors were used to record received photons. In this study, the Fast Fourier Transform (FFT) was applied to the registered signals from two detectors in order to analyze in the frequency domain. Several features of signals in the frequency domain were extracted using average value of fast Fourier transform, the amplitude of dominant frequency, kurtosis, Standard Deviation (STD), RMS (Root Mean Square) and Variance. The same features were extracted from analyzed signals of both detectors in order to find the best separation patterns. These extracted features were used as inputs of artificial neural networks (ANNs) to increase the efficiency of two-phase flowmeters. Two multi-layer perceptrons (MLP) neural networks were implemented in MATLAB software in order to classify flow regimes (annular, stratified and homogeneous) and predict the void fraction. All of the training and testing data were obtained correctly and the mean relative error percentage of the predicted void fraction was 1/15 %.

    Keywords: feature extraction, Regime identification, Two-phase flows, Neural Network, Mont Carlo
  • Seyed Saeed Mousaviyan *, Mahdi Mohseni, Anosheh Latifi Pages 59-71

    In this paper, the thermodynamic analysis of a 30 kW gas microturbine combined with a solar parabolic concentrator has been performed under three different radiation conditions in Qom province. In the above system, a heat recovery, recuperator, is also used to increase the efficiency of the cycle. The programming is written in EES software. The effect of influential parameters such as ambient temperature, compressor pressure ratio, inlet gas temperature to the turbine, solar radiation intensity, receiver area and the presence of recuperator on the system performance have been investigated. The results show that with increasing the compressor pressure ratio, the electrical and mechanical efficiency of the system first increases and then decreases so that the overall efficiency of the system has its maximum value in the compressor pressure ratio in the range of 3 to 4. Also, the gas-solar turbine in August reduces the specific fuel consumption by about 58% compared to simple gas microturbines and at the same time increases the electrical and mechanical efficiency of the system by about 20%. In addition, by increasing the area of the receiver per 20 m2, the specific fuel consumption is reduced by about 38%.

    Keywords: Thermodynamic analysis, gas microturbine, requperator, solar energy, Qom province
  • Ghassem Faezian *, Ahmad Darabi, Nader Sargolzaei Pages 73-83

    In this article the effect of non-uniform air gap on a 4/2 switched reluctance motor is studied. In order to do this, two rotors are designed, optimized and fabricated. The first rotor has uniform air gap in aligned position and the second rotor in half of pole is the same as the first but in another half of pole, air gap can be non-uniform. The purpose of optimization is achieving a desired torque profile which reduces torque ripple in high speeds and at the same time increases the average torque. Finite element analysis is used for calculating torque profile and genetic algorithm is used for optimization, both by MATLAB. Optimization variables are rotor pole arc and width of rotor yoke. For the second rotor, another variable which determines the amount of uniformity of air gap is added. The analysis results show that the motor with non-uniform air gap is more coincident with the desired torque profile. Experimental results of prototype motor confirm the analysis results.

    Keywords: Finite element analysis, static torque, switched reluctance motor
  • Parisa Shaygan Nik, Masoomeh Zeinalnezhad *, Tahereh Aliheydari Bioki Pages 85-108

    Multiple variables and subsystems increase the complexity of safety-based maintenance modeling in large systems, including power plants. This paper is modeling the power plant maintenance system by considering safety indicators. Then it simulates and analyzes the behavior of the designed model for a numerical sample. Regarding the literature review, a causal loop diagram of the maintenance system for power plant was designed and a safety subsystem was added to the model, based on the experts’ opinion, and finally the stock and flow diagram was formulated using AnyLogic software. The model was simulated in three scenarios including scenario one, training, scenario two, adding new equipment in the seventh year and scenario three, a combination of adding new equipment and training. The first simulation confirmed that increasing the training rate reduced the breakdown rate and equipment failure rate up to the sixth year, as well as reducing the accident rate and cost and increasing safety until the fifth year. Current costs increased. The second indicated that the addition of eight new equipment in the seventh year will improve the model up to 15 years later, and the amount of profit from the second year to the fifteenth year is more than scenario one and three. The combination of scenarios one and two, the optimal scenario, causes a greater amount of safety, a lower failure rate from the sixth year onward, a lower accident rate and cost, and a lower current cost from the fifth year onward.

    Keywords: Maintenance, Safety, Power plant, System Dynamics, modeling, Simulation
  • Ali Behniafar, Mohammadreza Baghayipour * Pages 109-117

    Induction motors are among the most widely used industrial electric motors. Their most common structure is the cylindrical structure, which has major disadvantages such as low power density and a significant amount of end windings in the stator. However, several Axial-flux structures have already been proposed for these motors that have higher power density than cylindrical structures, but their construction process (especially in slotted structures) is rather complicated and costly. Moreover, the radial electric and magnetic loadings in those machines are non-uniform, which increases their harmonic losses. In order to solve such problems, in this study, an Axial-flux induction motor with a new structure is introduced. In this structure, the stator core, rather than the yoke, consists of a series of separate teeth, each coiled separately. The end windings are thus removed and all parts of the windings will equally contribute to the induced voltage and electromagnetic torque. As well, the stator volume is significantly reduced and the machine's power density increases. Furthermore, the electric and magnetic loadings in this structure are radially uniform. Finally, the validity of the above claims and the performance of the proposed induction motor have been demonstrated through fabricating and testing a prototype of it.

    Keywords: Induction motor, Axial-flux Structure, Stator with Separate Teeth, Elimination of End Windings, Electric Machine Design
  • Alireza Hajipour, Arash Mirabdolah Lavasani *, Mohammad Eftekhari Yazdi Pages 119-134

    In this study, the aerodynamic performance of a high-speed train against a turbulent air flow is examined numerically from two approaches. First, using computational fluid dynamics, the parameters of aerodynamics and fluid flow are analyzed and then, using Multi-Layer Feed-Forward Neural Network (MLFFNN) Algorithm, a prediction and comparison with the obtained values from the CFD analysis are presented. To achieve this, using Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) method with 𝑘-𝜔 (SST) turbulence model, an incompressible turbulent air flow around a high-speed train model by OpenFOAM CFD Software is simulated. In this research, some of the significant and key parameters of fluid flow and aerodynamics as velocity, pressure, streamlines, flow structure, pressure coefficients, drag, lift and side forces for some yaw angles of wind movement and velocity changes are analyzed and compared. In the following, the Multi-Layer Feed-Forward Neural Network which is modified with various data is applied for prediction of the output of the problem. Accordingly, the aerodynamic drag, lift and side forces for the yaw angles of wind movement and velocity changes by this algorithm method are obtained and compared with the obtained results from CFD analysis. The comparisons indicate an appropriate similarity between the CFD data and the used MLFFNN one.

    Keywords: CFD, Aerodynamics, High-speed train, k-ω (SST) Turbulence Model, Neural Network Algorithm
  • Elham Zaker Harofte, Faranak Hosseinzadeh Saljooghi * Pages 135-150

    Many companies and manufacturing industries produce their final product after going through several stages. Normally, in addition to the desirable products, these companies also have undesirable products that are considered as non-retrieval final products. However, by adding a stage for correction and recycling, their undesirable products can be used as resources, which improves economies of scope and cost-effectiveness. The purpose of this paper is to provide models for evaluating economies of scope and cost-effectiveness in two-stage supply chain systems which undesirable products will be given to the second stage for processing and modification and will be returned to the first stage after re-modification. By examining the characteristics of the proposed models, the effect of undesirable intermediate products between stages on cost-effectiveness and economic efficiency has been measured and evaluated. The results show that the proposed models are more accurate than the conventional model and the ability to effectively distinguish between cost and economic efficiency has been significantly improved. It is also possible to study the economic efficiency in the simultaneous production of products in the proposed models.

    Keywords: Data Envelopment Analysis, Two stage supply chain, Cost Effectiveness, Economies of scope, Undesirable intermediate products, shared resources
  • Nasser Talebi *, Mohsen Alizadeh Pages 151-166

    Wind turbines are exposed to a variety of faults some of which can cause irreparable economic losses. Therefore, identifying the faults in a short time, ensures the correct operation of the system and prevents the mentioned losses. In this paper, using a dynamic model for wind turbines which includes mechanical and electrical parts with appropriate details, an intelligent fault detection and isolation system is designed utilizing recurrent neural networks. The proposed system can identify the occurred faults in pitch sensors and pitch actuators. Then, in order to consider the robustness of the system, it is suggested to use an adaptive fuzzy threshold in decision making block. Simulation results for the fixed threshold, robust thresholds, and the proposed adaptive fuzzy threshold validate that the suggested adaptive threshold reduces the detection time. In addition, the number of false alarms, and the number of missed ones are reduced by using the intelligent fault detection system.

    Keywords: wind turbine, Dynamic Modelling, Fault Detection, Isolation System, Recurrent Neural Networks, Adaptive Fuzzy Threshold
  • Mehdi Alavinezhad, Madjid Ghodsi Hassanabad *, MohammadJavad Ketabdari, Masoud Nekooei Pages 167-179

    Foroozan platform is one of the most important Iranian offshore facilities lies along the border of Iran and Saudi Arabia. As time passes by, the possibility of presence of some damage in the structural members of this platform increases. As a consequence of these damages, the operation of the platform may be disrupted and if the damage grows, especially in sensitive areas such as deck, joints or splash zone that are prone to failure, cause more damage in the future. This highlights the necessity of structural health monitoring of this platform. One of the most common structural health monitoring techniques is the modal strain energy-based damage index which is known as Stubbs index. In recent years, modifications have been made to original version of this index, one of which is to consider the natural frequencies in determining the location of damage. In this paper, using the improved modal strain energy method and considering the natural frequencies in determining the location of damage, the location and severity of damage in the Foroozan platform have been identified. One of the differences between this study and similar studies is the large number of elements of this real platform. The results showed that the improved method has a higher accuracy in locating the damage than the original method (Stubbs index). Also, single and multiple damages, with low and high intensity, were predicted with appropriate accuracy by this method.

    Keywords: Offshore platforms, Splash zone, Damage Detection, Improved modal strain energy, Stubbs index
  • Hossein Taghadosi, Farhad Tabatabai Ghomsheh *, Nader Jafarnia Dabanloo, Aydin Farajidavar Pages 181-189

    Electrophysiological cell models are used to study and simulate the electrical behavior of cells. These models are presented by considering the characteristics of cells, channels, and ion currents in the cell membrane. This study aimed to provide a minimal model for gastric smooth muscle cells. Using the sensitivity analysis method in this paper, gastric cell current from the colon cell was obtained based on the approach of Yeoh et al. Then, the minimal model was obtained by identifying effective ion currents and eliminating inefficient ion currents. To evaluate the minimal model, the criteria of slow wave index points (initial potential, maximum spike potential, minimum valley potential, maximum plateau potential, and resting potential) and action potential duration of 10, 50, and 90 were used. Then, These values were compared with the slow wave physiological state of gastric smooth muscle cells. Finally, the minimal model obtained was consistent with the physiological model. The largest difference between the index points in both cases was related to the maximum spike potential with 2.21 millivolt and the action potential duration of 10 with 9 milliseconds. The results obtained by comparing two models of gastric smooth muscle cells (physiological and minimal states) showed the same behavior in slow wave.

    Keywords: Minimal model, Electrophysiology, Slow wave, Ion channels, Smooth muscle cell, Gastric
  • Javad Nikoukar *, Mojtaba Fekri, Gevork B. Gharehpetian Pages 191-205

    Cascading failures are one of the most destructive states in the power systems, which may initially start with a small error and then spread with a chain effect like a domino, leading to large-scale blackouts. Therefore, it is necessary to prevent cascading failures, because our daily lives depend heavily on a stable and reliable power supply network. So far different methods have been proposed to identify the initial events of cascade failures, including fault-prone lines and transformers, with the aim of taking remedial action scheme to reduce the adverse effects of cascade failure. In this paper, several well-known methods with the potential to detect initial events that lead to catastrophic cascading failures are first implemented of the IEEE 39-bus test system and the Competencies and shortcomings of methods are compared. In the following, a new method is presented with appropriate speed and accuracy compared to other methods. The enumeration method based on William Fine risk assessment technique is used to validate the results of different methods. The enumeration method is a difficult and time-consuming method. Therefore, in order to reduce the dimensions of the mentioned method in order to validate the methods more appropriately and faster, the William Fine risk assessment technique is used. This technique identifies and ranks the potential and effective initial events in creating the chain of cascading failures in the power system by calculating the risk assessment score of combinations of possible N-K(1<K≤3) contingencies.

    Keywords: Initial Event, Cascading Failure, William Fine Risk Assessment Method, Vulnerability, Possible Contingency, Maximum Flow Method
  • Maryam Hajiee, Mehdi Fartash *, Nafiseh Osati Eraghi Pages 207-221

    Rapid developments in radio technology have enabled the emergence of small sensor nodes capable of communicating in wireless sensor networks. Nodes in wireless sensor networks work together to transmit information using multipath routing. This partnership has made these types of networks vulnerable to many attacks. In order to determine the reliability of nodes in separating malicious nodes from other nodes, an intelligent trust management scheme must be used. In recent years, trust-based and energy-aware routing protocols have become important tools to increase wireless sensor networks security and performance. In this paper, a trust-based and energy-aware routing algorithm based on a new hybrid fitness function is proposed. This algorithm has two main aspects: one is the selection of secure nodes based on the tolerant constant and the other is to select the most suitable nodes from among the secure nodes to perform routing. The proposed algorithm uses a multipath routing technique with an intra-cluster and inter-cluster multi-hop communication mechanism. In addition, the optimal and secure route is selected based on a combined fitness function with parameters of Energy, Reliability, Quality of Service, Connectivity, Distance, Hop-Count and Network Traffic. The simulation is based on evaluation criteria such as throughput and detection rate in the presence of Denial-of-Service attack. The experimental results show that the evaluation criteria in the proposed algorithm have improved compared to other secure routing algorithms.

    Keywords: Wireless Sensor Network, Trust, Constant Tolerance, Multipath Routing, Energy-Aware
  • Somaye Kazemi, Alireza Kokabi Pages 223-234

    Since reducing or increasing proteins could be the signs of diseases in the body, they could be used as biomarkers for diagnosing some diseases. This study investigated small protein strings by computing the magnetic resonance spectrum of the nucleus. Amino acids are the building blocks of protein in the body, and the body does not produce the essential amino acids. They must reach the body through the food chain. Because essential amino acids are required for vital processes such as protein production and hormone synthesis, they are of great importance and are studied in this study. First, strings of two to six amino chains with the same monomers were modeled using Gauss View software, and their magnetic resonance spectrum was calculated using Gaussian09w software. These structures are modeled to investigate factors such as the type and length of the amino acid chain on the amplitude and location of the maximum peak in the magnetic resonance spectrum of the nucleus. The results show each amino acid has a unique own magnetic resonance spectrum and these amino acids in a polypeptide chain affect magnetic resonance spectrum. The ability of the nuclear magnetic resonance method to diagnose and identify a variety of diseases, its non-invasive nature, as well as the possibility of repeatability of experiments, in addition to reducing the cost of experiments, make this method as one of the novel and advanced diagnosis.

    Keywords: Protein, polypeptide, Essential Amino Acid, Nuclear Magnetic Resonance
  • Kamran Ghasemzadeh *, Milad Ghahremani, Elham Jalilnejad Pages 235-243

    In the present study, the performance of the pervaporation membrane reactor during the esterification reaction of levulinic acid with ethanol to produce ethyl levulinate was modeled based on computational fluid dynamics (CFD) method. Global warming due to the greenhouse effect is now recognized as an important environmental issue. Important factors in the greenhouse effect are the production of sulfur oxides, nitrogen oxides and carbon dioxide, which are produced after the combustion of fuel. Therefore, one of the solutions to solve this problem is a biomass-based additive that leads to better performance of the fuel during combustion and prevents the production of these gases in the atmosphere. Therefore, a symmetric two-dimensional model is provided for the pervaporation membrane reactor (PVMR). In this regard, after modeling and simulating the performance of a fixed bed reactor and comparing its results with laboratory data, it was observed that a good agreement (1% error) was obtained between the theoretical and laboratory results. In order to better understanding of the efficiency of the pervaporation membrane reactor during the esterification reaction, the effect of different operating parameters (reaction temperature, feed flow rate, feed molar ratio and catalyst loading) on the levulinic acid conversion and water removal percentages have been investigated. As a general result in all operating conditions, the pervaporation membrane reactor has performed better than a conventional fixed bed (TR) reactor.

    Keywords: Modeling, Simulation, Pervaporation Membrane Reactor, Levulinic acid, Ethyl levulinate
  • Hashem Aghakhani, Parham Rezaei, Moosa Ayati *, Mohammad Mahjoob Pages 245-262

    In this study, modeling and fault detection of a novel faulty quadrotor is presented. It is assumed that a quadrotor vehicle has encountered a fault during a flight accident, and as a result, one of the rotors does not operate vertically. Although the rotor's rotational axis has deviated from the vertical direction, the amount of produced thrust remains constant. Detecting this fault along with utilizing a proper controlling approach can reduce the risk of failure in the vehicle. Based on this statement, the procedure of this study has been developed in three main stages. First, the kinematic and dynamic equations governing the faulty system are driven using Newton's second law and Euler's principle. Then, equations governing the faulty system and the Thau observer are employed to calculate the residual value. This parameter is calculated based on the differences between states’ measurement and estimation. Eventually, by comparing the computed residual value with the assumed threshold, thrust deviation in the shortest possible time has been detected.

    Keywords: Quadrotor, Structural Fault, Thrust Deviation, dynamical modeling, Fault detection, Residual Calculation