فهرست مطالب

نشریه صوت و ارتعاش
پیاپی 23 (بهار و تابستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/06/01
  • تعداد عناوین: 13
|
  • میلاد عظیمی*، مرتضی جهان صفحات 3-17

    در این مقاله به توسعه کنترل هوشمند وضعیت و ارتعاشات فضاپیمای انعطاف‏پذیر در مانور تک محوره در حضور اغتشاشات خارجی و نامعینی‏ها پرداخته شده است. معادلات حرکت سیستم با لحاظ دینامیک غیر‏خطی و کاملا کوپل صلب-انعطاف‏پذیر با استفاده از اصل همیلتون و روش المان محدود استخراج شده است. ساختار کنترل وضعیت از الگوریتم فازی برای کنترل هم زمان مانور و ارتعاشات بهره می‏برد. در این الگوریتم از معیار ارتعاشات بخش‏ها‏ی انعطاف‏پذ‏یر در کنار ورودی‏های خطای وضعیت و زمان استفاده شده است. به منظور بررسی و مقایسه عملکرد این کنترلر، از فرم توسعه یافته الگوریتم مرتبه دوم مود لغزشی فراپیچشی-ترمینال غیرتکین و کنترل فیدبک نرخ کرنش به طور هم زمان استفاده شده است. رویکرد پیشنهادی با بهره گیری از مزایای هر الگوریتم در قالب یک روش هیبرید، منجربه افزایش دقت در رهگیری هدف، افزایش سرعت هم گرایی، کاهش پدیده چترینگ[i]، کاهش ارتعاشات باقی‏مانده و کاهش اثرات متقابل دینامیک انعطاف‏پذیر بر دینامیک جسم صلب می شود. پایداری کلی سامانه با استفاده از نظریه لیاپانوف اثبات شده است. شبیه‏سازی‏های کامپیوتری در قالب یک مطالعه مقایسه ای، عملکرد هر دو رویکرد را در کاهش اثرات تقابلی کنترل-سازه در مانور با زاویه بزرگ نمایش می‏دهد.‏‏‏ 

    کلیدواژگان: فضاپیمای انعطاف‏پذ‏یر، کنترل فازی، مود لغزشی، فراپیچشی، ترمینال غیرتکین، پیزوالکتریک
  • علیرضا غلامی جلال آباد، احمد ذوالفقاری، علی لقمانی* صفحات 18-32
    عیب یابی جعبه دنده ها به کمک ارتعاشات از رایج ترین روش های مورد استفاده در صنعت است که این امر با تحلیل سیگنال های اندازه گیری شده از دو روش عرضی و پیچشی صورت می گیرد. هدف این پژوهش تحلیل حوزه زمان و فرکانس سیگنال ارتعاش پیچشی در مقایسه با سیگنال ارتعاش عرضی حاصل از جعبه دنده در سرعت های مختلف است و به دنبال آن مشخص کردن مزیت سیگنال ارتعاش پیچشی برای تشخیص عیوب موضعی جعبه دنده ای که در سرعت های مختلف کار می کند، است. به همین منظور، در پژوهش حاضر سفتی درگیری متغیر با زمان جفت چرخ دنده مورد استفاده در معادلات دینامیکی به روش انرژی پتانسیل برای دندانه سالم و معیوب استخراج شده است. سپس معادلات دینامیکی سیستم به روش پارامتر فشرده استخراج شده و با استفاده از آنها سیگنال های ارتعاش عرضی و پیچشی جعبه دنده شبیه سازی شده است. در ادامه پاسخ ارتعاش حاصل از حل معادلات برای سرعت های مختلف در حوزه زمان و فرکانس مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان داد که دامنه ی اجزای فرکانسی شامل فرکانس درگیری و باند های جانبی سیگنال ارتعاش عرضی به سرعت کارکرد جعبه دنده وابستگی زیاد دارد. به طوری که با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش عرضی تغییر می کند ولی برای سیگنال ارتعاش پیچشی با تغییر سرعت، دامنه ارتعاش تغییرات کمی دارد. این مسیله در فرایند تشخیص عیب اهمیت پیدا می کند. به طوری که با استفاده از سیگنال ارتعاش پیچشی، می توان رشد عیب را در سرعت های مختلف سیستم بهتر از سیگنال ارتعاش عرضی بررسی کرد.
    کلیدواژگان: جعبه دنده، تشخیص عیب، ارتعاش پیچشی، ارتعاش عرضی، پردازش سیگنال
  • امیرحسین عرب، عباس رهی*، مرتضی شهروی، ابوالفضل حسنی بافرانی صفحات 33-42
    هدف این مقاله تخمین موقعیت منابع صوتی است. روش پیشنهادی از دو حسگر بردار صوتی استفاده می کند به این صورت که تقاطع پرتوهای هر حسگر بردار صوتی (AVS) که از زاویه آزیموت آنها به دست می آید، موقعیت یک منبع را نشان دهد. ازآنجایی که در عمل منبع های صوتی غیرنقطه ای هستند پس تخمین موقعیت با استفاده از این روش، بیانگر مساحت ناحیه ای است که احتمال حضور منبع صدا در آن وجود دارد. در این مقاله، تاثیر پارامترهای مختلف بر خطای تخمین موقعیت منبع صوتی بررسی می شود. یکی از مهم ترین پارامترها، زاویه چرخش منبع صوتی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که خطای تخمین موقعیت تحت چه شرایط و پارامترهایی چگونه تغییر می کند. این موضوع کمک می کند که بهترین شرایط برای تخمین موقعیت منبع صوتی با کمترین خطا ارایه شود. خطا در تخمین موقعیت به اندازه منبع صوتی، فاصله منبع تا AVSها، فاصله دو حسگر از یکدیگر و زاویه منبع نسبت به حسگرها بستگی دارد. روش پیشنهادی در شناسایی منابع صوتی به خصوص در صنایع نظامی و تخمین موقعیت منابع صوتی متحرک مانند وسایل نقلیه جاده ای کاربرد دارد.
    کلیدواژگان: حسگر بردار صوتی، محلی سازی، مکان یابی، تخمین موقعیت منبع صوتی، منبع صوت غیر نقطه ای
  • مصطفی محمودی*، جاماسب پیرکندی، داود پور عبدالله صفحات 43-54

    در این مقاله میدان جریان با حل دینامیک سیالاتی و آکوستیکی جت خروجی پرتابه برای یک مدل نمونه مشخص با نرم افزار فلوینت بررسی شده است. مدل استفاده شده در این تحقیق، در یکی از مقالات قبلا به صورت تجربی در آزمایشگاه از نظر آکوستیکی بررسی گردیده است. سازه هایی که محیط پیرامون وسیله پرتابه را تشکیل می دهند، روی سطح نوفه اعمال شده بر پرتابه در هنگام بلند شدن آن تاثیر می گذارد. در مطالعه حاضر تلاش می شود تا با بررسی عددی سهم یک جزء ساختار پرتاب اصلی، یعنی سکوی پرتاب، نسبت به آکوستیک و میدان جریان در اطراف وسیله پرتابه معلوم که اطلاعات تجربی آن وجود دارد بر روی یک منحرف کننده جریان خروجی جت تعیین شود. بدین منظور ابتدا جهت اطمینان از حل عددی، میدان جریان سیال خروجی از جت پرتابه از نظر پارامترهای فشار و سرعت جریان و همچنین عدد ماخ بررسی گردید که با شرایط آزمایش ارایه شده در کار تجربی مطابقت داشت. سپس توسط نرم افزار مقادیر توان آکوستیکی به صورت کانتور در صفحه تقارن میدان جریان حاصل گردید. اندازه سطح فشار آکوستیکی در محل سنسورهای مشخص شده در کار تجربی، در تحقیق حاضر تعیین و با توجه به نتایج اطلاعات آکوستیکی، محاسبه گردید. مقایسه نتایج آکوستیکی از حل عددی در محل سنسورهای میدان نزدیک تطابق بسیار نزدیکی را در اندازه ای کمتر از 3/3 درصد نشان داد. همان طورکه قابل پیش بینی هم بود برای میدان دوردست این اختلاف نزدیک به 9/8 درصد است که این اختلاف مقدار بیشتری نسبت به نتایج میدان نزدیک است.

    کلیدواژگان: جت، آکوستیک پرتابه، دینامیک سیالات، حل عددی، سکوی پرتاب
  • حمیدرضا کاویانی*، احسان بشتالم صفحات 55-71
    مدل های زیرشبکه برای پیش بینی اثر گردابه های کوچک در روش LES به کار می روند و عملکرد آنها در محاسبه تنش رینولدز و انتقال انرژی جنبشی تلاطم به شبکه دارای اهمیت است. در این مقاله به بررسی تاثیر مدل های زیرشبکه بر محاسبات صوت آیرودینامیکی پرداخته شده است. بدین منظور از پنج نوع مدل زیرشبکه مختلف شامل Smagorinsky-Lilly، WMLES،WMLES S-Omega ، WALE و KET استفاده شده است. قبل از اعتبارسنجی آکوستیکی، همگرایی آماری هر روش با استفاده از ضرایب آیرودینامیکی برآ، پسا و فشار مورد بررسی قرار گرفته، و مدل WMLES S-Omega به علت ناپایداری کنار گذاشته شده است. نتایج به دست آمده برای سطح فشار صوت با استفاده از داده های گزارش شده حاصل از تونل باد ناسا اعتبارسنجی شده است. اعتبارسنجی در باند یک سوم اکتاو و فرکانس پانصد تا هشت هزار هرتز صورت گرفته است. مطالعه الگوی جریان بیانگر تفاوت در پیش بینی محل جدایش و مقیاس طولی گردابه ها در مدل های مختلف است که تاثیر زیادی بر نتایج آیروآکوستیکی و آیرودینامیکی دارد. براساس نتایج به دست آمده مدل WALE از نظر مقدار صوت و روند تغییرات آن در فرکانس های مختلف بهترین دقت را در بین مدل های زیرشبکه ارایه نموده است.
    کلیدواژگان: ایروآکوستیک، شبیه سازی گردابه های بزرگ، مدل زیرشبکه، فاکس ویلیامز-هاوکینز
  • محمدرضا کاجی*، جمشید پرویزیان، محمد سیلانی، سید حسین میرلوحی صفحات 72-85

    هدف از پایش وضعیت افزارگان مکانیکی، رصد لحظه ای افزار به منظور پیش بینی رخ داد واماندگی است. اولین گام برای پایش وضعیت یک افزار ساخت شاخص سلامت برای آن است. برای ایجاد شاخص سلامت ابتدا بایست داده های عملکردی همچون داده های ارتعاشی از افزار در طی مدت بهره برداری گردآوری شوند و سپس ویژگی های معنی دار از داده استخراج شوند. در این مطالعه یک مدل هوش مصنوعی (خود رمزگذار همگشتی [i]) برای استخراج ویژگی از داده های ارتعاشی معرفی شده که صرفا نیازمند داده های وضعیت سالم افزار برای آموزش است. در این مدل، داده های ارتعاشی افزار در طی مدت بهره برداری در وضعیت سالم افزار به صورت برخط جمع آوری می شوند تا پایگاه داده در وضعیت سالم ایجاد شود. پس از تشخیص شروع وضعیت خرابی افزار، افزودن داده به پایگاه داده وضعیت سالم متوقف شده و مدل خود رمزگذار همگشتی توسط پایگاه داده آموزش می بیند. درنهایت در طی مرحله رشد خرابی ها، شاخص سلامت توسط تفاوت داده های ارتعاشی افزار در وضعیت خراب با پایگاه داده در وضعیت سالم ساخته می شود. عملکرد مدل پیشنهادی توسط داده های ارتعاشی چرخ دنده ارزیابی شده است و نتایج نشان دهنده عملکرد قابل قبول این روش در ساخت شاخص سلامت برای چرخ دنده ها است.

    کلیدواژگان: پایش وضعیت، چرخ دنده، هوش مصنوعی، شاخص سلامت، تخمین عمر باقی مانده
  • شهرام قربانی فر*، محمد طیبی رهنی، داور نورمحمدی صفحات 86-96
    مدتهاست که مطالعه رفتار قطره آونگان به عنوان یک سیستم دینامیکی غیرخطی مورد توجه محققان قرار گرفته است. رفتار ارتعاشی قطره آونگان در فرکانس های تشدید حاوی اطلاعات مفیدی برای بررسی سیستم های دینامیکی پیچیده تر است. اعداد بی بعد باند و کپیلاری پارامترهای مهم و موثری در رفتار قطره هستند. در این کار، اثر اعداد باند و کپیلاری بر روی فرکانس تشدیدقطره آونگان بررسی شده است. از شبکه بولتزمن دوبعدی با زمان آرامش چندگانه برای شبیه سازی نوسانات قطره با استفاده از یک مدل پایستار برای نسبت چگالی های بالا استفاده شده است. با استفاده از این مدل، ویژگی های نوسانی قطره برای مقادیر مختلف اعداد باند و کپیلاری محاسبه شدند. مشخص شد که افزایش عدد Bo از 0.11 به 1.96 باعث افزایش فرکانس طبیعی از 0.0003278 به 0.00188 (در مقیاس لتیس) به روشی تقریبا خطی می شود. همچنین، افزایش عدد کپیلاری از 0.000018 به 0.00073 باعث افزایش فرکانس طبیعی از 0.0003278 به 0.00057 با ماهیتی لگاریتمی می شود.
    کلیدواژگان: دینامیک قطره، نوسانات غیرخطی قطره، فرکانس طبیعی، فرکانس مافوق هارمونیک، فرکانس مادون هارمونیک
  • امامیرحسین عرب، عباس رهی*، مرتضی شهروی، ابوالفضل حسنی بافرانی صفحات 97-108
    امروزه روش ها و تجهیزات متعددی برای برآورد و یا تخمین سرعت وسیله نقلیه متحرک وجود دارد که بسیاری از آنها به دلیل شرایط نصب و ملزومات مورد نیاز گران قیمت هستند. یکی از این روش ها استفاده از کمیت شدت صوتی است. حسگرهای بردار صوتی که جزء حسگرهای غیرفعال هستند، می توانند مقادیر شدت صوتی را از محیط به دست آوردند. در این مقاله با استفاده از دو حسگر بردار صوتی، میانگین سرعت وسایل نقلیه متحرک در مسیرهای دایروی شکل به دست می آید. در این روش برای به دست آوردن سرعت ابتدا لازم است مکان منبع تخمین زده شود. یک حسگر بردار صوتی به تنهایی قادر نیست مکان منبع صوت را تعیین کند و تنها می تواند برآورد جهت رسیدن (DoA) را انجام دهد. با استفاده از دو حسگر و تعیین محل تقاطع پرتوهای هر حسگر می توان محل منبع صوت را تشخیص داد. روش ها و معادلات حاکم بر این روش در این مقاله ارایه می شود. در انتها نیز به بررسی نتایج عددی پرداخته می شود. در این مقاله مسیرهای دایروی مختلفی مورد تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد روش پیشنهادی به خوبی به تخمین مکان و سرعت وسیله نقلیه متحرک در زمان های مختلف می پردازد.
    کلیدواژگان: برآورد میانگین سرعت، حسگر بردار صوتی، مکان یابی، تخمین موقعیت منبع صوتی
  • محمدرضا رحیمی نژاد*، شهرام آزادی، گلسا قناتی صفحات 109-121

    در خودرو منابع نوفه زیادی وجود دارد، نوفه های انتقالی از سازه که از اجزا منتقل می شوند و نوفه های انتقالی از هوا که در محیط پخش می شوند. منابع نوفه شامل زنجیره انتقال قدرت، نوفه های ناشی از تایر، نوفه آیرودینامیک و... هستند. صدای داخل کابین اتومبیل یکی از مهم ترین عوامل در راحتی سرنشین در خودرو است. ازاین رو داشتن مدل دقیق جهت کنترل و تحلیل ارتعاشی دقیق تر سیستم از اهمیت به سزایی برخوردار است .شبیه سازی و تحلیل مدل کوپل شده ی سازه و محفظه آکوستیکی خودرو با دقت مناسب بسیار پیچیده است، زیرا یک مدل المان محدود نزدیک به واقعیت شامل درجات آزادی زیادی است. ازاین رو روش های کاهش مرتبه جهت ساده سازی مدل اصلی با درجات آزادی بالا به یک مدل ساده تر با درجات آزادی پایین و استفاده از مدل کاهش یافته در تحلیل ها و طراحی کنترل کننده موجب صرفه جویی در زمان انجام محاسبات و هزینه ها می شود. روش های متعددی به منظور کاهش مرتبه سیستم ها وجود دارد. کاهش مرتبه سیستم با دیدگاه روش هایی براساس تصویر کردن داده ها و روش هایی برپایه یافتن انرژی معادل سیستم اصلی طبقه بندی می شوند. در این پژوهش دو روش کاهش مرتبه مورد بررسی قرار گرفته است، روش اول روش زیرفضای کرایلف که براساس تصویرکردن داده ها است، روش دوم روش کوپلینگ مودال، که براساس استخراج شکل مودهای مدل سازه و محفظه آکوستیکی به صورت مجزا و کوپل کردن آنها است.در نهایت مدل کوپل کاهش یافته شبیه سازی شده و پارامترهای فشار صوت و جابه جایی سازه نیز در این مدل ها در طیف فرکانسی مختلف بررسی شده است.

    کلیدواژگان: کاهش مرتبه، کوپلینگ مودال، زیرفضای کرایلف، الگوریتم ارنولدی
  • ناصر ناصری فر*، دنیا شاه حسینی صفحات 122-141

    انتخاب اسپرم با کیفیت یک فرایند حایز اهمیت در روش های کمک باروری است. افزایش درصد موفقیت روش های کمک باروری با استفاده از روش های مبتنی بر فناوری میکروسیال فعال و غیرفعال توجه محققان را به خود جلب کرده است. در این پژوهش به مرور کلی انواع روش های جداسازی اسپرم پرداخته شد. روش های جداسازی اسپرم براساس بارزترین ویژگی اسپرم ها یعنی تحرک، مورد توجه قرار گرفت و روش های کلینیکی و روش های مبتنی بر فناوری میکروسیال در این حوزه مورد ارزیابی قرار گرفت. در میان این روش ها، روش های مبتنی بر فناوری میکروسیال صوتی به دلیل مزایای منحصربه فردی که درخصوص کاربردهای بیولوژیکی دارد اعم از کنترل پذیری بالا، زیست سازگاری و ویژگی های غیرتهاجمی به طور خاص مورد بحث قرار گرفت. نیروهای وارد بر یک اسپرم درون میکروکانال تحت تاثیر امواج صوتی و سیال بیان گردید و به بررسی تاثیرات این نیروها بر روی سلول های اسپرم پرداخته شد. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که عملگرهای امواج صوتی می توانند به صورت کارایی در طراحی و ساخت پلتفرم های جداسازی اسپرم و لقاح مصنوعی مورد استفاده قرار گیرند.

    کلیدواژگان: میکروسیال صوتی، جداسازی، ناباروری، امواج صوتی سطحی، امواج صوتی حجمی
  • سعید شیروانی شاه عنایتی* صفحات 142-155
    افزایش دقت در گزارش های واحد پایش وضعیت منجر به کاهش زمان و هزینه تعمیرات و افزایش رضایت و اعتماد مدیریت نسبت به مقوله پایش وضعیت می گردد. به کارگیری هم زمان روش های پایش وضعیت بهترین راه برای اجتناب از ارایه گزارش های ناصحیح، چندپهلو و گمراه کننده است. این مقاله به تشریح سه موردکاوی از دستاوردهای به کارگیری هم زمان روش های پایش وضعیت در عیب یابی تجهیزات دوار می پردازد. هرچه اطلاعات جمع آوری شده از وضعیت ارتعاشات، دمای روانکار و صدای تجهیزات دوار بیشتر باشد، دقت پایش و عیب یابی تجهیزات نیز به مراتب بیشتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: پایش وضعیت، آنالیز ارتعاشات، ترموگرافی، آکوستیک امیشن، نت پیش بینانه
  • نادیا معتضدیان، علی اصغر جعفری* صفحات 156-176

    در این پژوهش ارتعاشات آزاد پنل و پوسته های ایزوتروپیک متصل به هم کروی-استوانه ای بررسی شده است. پوسته و پنل ها به ترتیب از دوران 360 وکمتر از 360 درجه یک منحنی حول محور تقارن مرکزی ایجاد می شوند. با استفاده از تیوری تغییر شکل برشی مرتبه اول که اثر تغییر شکل های برشی و اینرسی های دورانی را به خوبی مدل می کند، معادلات استخراج شده اند. سپس با فرضیات سینماتیکی دانل و اصل همیلتون معادلات حرکت پنل ها استخراج شده اند. معادلات با روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته در هر دو جهت x,θ و φ,θ که به ترتیب مربوط به بخش های استوانه ای و کروی هستند گسسته سازی شده اند. پس از معادل سازی مشتق های موجود در معادلات با یک بسط چند جمله ای با استفاده از روش بیان شده، دستگاه معادلات دیفرانسیلی به معادلات جبری تبدیل می شود. در گام بعد فرکانس های طبیعی پوسته و پنل های ترکیبی کروی استوانه ای با شرایط مرزی مختلف بدست آمده است و درستی پاسخ های استخراج شده با نرم افزار آباکوس و مقالات معتبر بررسی شده اند. در نهایت اثر پارامتر هایی مانند ضخامت، طول بخش استوانه ای و شعاع بخش کروی بر روی فرکانس های طبیعی مدل مورد نظر بررسی شده است.

    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، پوسته متصل کروی استوانه ای، پنل متصل کروی استوانه ای، مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته دو بعدی، تئوری تغیر شکل برشی مرتبه اول
  • سعید شیروانی شاه عنایتی* صفحات 177-190

    کمپرسورهای لوب [i] یکی از مهم ترین کمپرسورهای مورد استفاده در صنعت فولاد هستند. بی توجهی به پایش وضعیت دقیق کمپرسورهای لوب منجر به رشد دامنه ارتعاشات کمپرسور و همچنین تجهیزات مجاور و لوله کشی [ii] شده و افزون بر ایجاد ناهمراستایی بین کمپرسور، گیربکس و الکتروموتور، منجر به خرابی یاتاقان ها و شکست اتصالات ابزار دقیق و انشعاب های خطوط لوله کشی در بالادست و پایین دست کمپرسورها خواهد شد. این مسیله علاوه بر پیامدهای منفی بر افزایش هزینه تعمیرات و کاهش میزان تولید، مخاطراتی از قبیل نشتی گاز فرایند و انفجار را درپی خواهد داشت. در مقاله حاضر به مطالعه و رفع مشکل ارتعاشی تجهیز مذکور در یکی از مجتمع های فولادسازی کشور پرداخته شده است.

    کلیدواژگان: پایش وضعیت، ارتعاشات لوله ها، تحلیل مودال، ارتعاشات کمپرسور لوب
|
  • Milad Azimi *, Morteza Jahan Pages 3-17

    This paper develops an intelligent attitude control and vibration suppression system for flexible spacecraft performing a single-axis maneuver with external disturbances and parameter uncertainties. Fully coupled nonlinear equations of motion are discretized by Hamilton's principle and the finite element method. The attitude control structure utilizes a fuzzy algorithm to control the attitude and vibration of the panel simultaneously. This algorithm uses a vibration criterion for flexible parts, attitude errors and time inputs. In order to evaluate the performance of such an approach, super twisting-non-singular terminal sliding mode (SNTSMC) and strain rate feedback (SRF) were used simultaneously. The proposed SNTSMC/SRF algorithm takes advantage of each as part of a hybrid algorithm that leads to increased targeting accuracy, faster convergence rate, reduced chattering, reduced residual vibrations, and reduced rigid-flexible bodies interactions. The Lyapunov theory demonstrates the system's overall stability. Simulation results as a comparative study demonstrate the effectiveness of both approaches in reducing control-structure interactions during large-angle maneuvers.

    Keywords: Flexile spacecraft, fuzzy control, Sliding Mode, Piezoelectric
  • Alireza Gholami Jalal Abad, Ahmad Zolfaghari, Ali Loghmani * Pages 18-32
    Fault Diagnosis of gearboxes using vibrations is one of the most common methods in industry, which is performed by measuring and analyzing the transverse or torsional signals. The purpose of this research is to analyze the torsional vibration signals in time and frequency domain in comparison with the transverse vibration signals at different speeds, and then to determine the advantage of the torsional vibration signals for detecting the crack defect of the gearbox. To this end, the time-varying mesh stiffness of the gear pair has been extracted using the potential energy method for healthy and defective teeth. Then, the dynamic equations of the system are derived by the lumped parameter method and the transverse and torsional vibration signals of the gearbox are obtained. In the following, the vibration signals at different speeds has been analyzed in the time and frequency domain. The results show that the amplitude of frequency components, including mesh frequency and side bands, in the transverse vibration signal, is highly dependent on the working speed of the gearbox. However, by speed change, the torsional vibration signal, the vibration amplitudes at the mentioned components have little changes. This issue becomes important in the fault diagnosis process. Therefore, by using the torsional vibration signal, it is possible to survey the defect growth at different speeds (specially low speeds) of the system better than the transverse vibration signal.
    Keywords: Gearbox, Fault diagnosis, Transverse vibration, Torsional vibration, Signal processing
  • Amirhosein Arab, Abbas Rahi *, Morteza Shahravi, Abolfazl Hasani Baferani Pages 33-42
    The purpose of this article is to estimate the position of sound sources. The proposed method uses two acoustic vector sensors in such a way that the intersection of the rays of each acoustic vector sensor (AVS) obtained from their azimuth angle shows the position of a source. Since in practice the sound sources are non-point, then the estimation of the position using this method indicates the area where there is a possibility of the presence of the sound source. In this article, the effect of different parameters on the estimation error of the sound source position is investigated. One of the most important parameters is the rotation angle of the sound source. The obtained results show how the position estimation error changes under what conditions and parameters. This helps to provide the best conditions for estimating the position of the sound source with the least error. The error in position estimation depends on the size of the sound source, the distance of the source to the AVS, the distance of the two sensors from each other, and the angle of the source to the sensors. The proposed method is used in identifying sound sources, especially in military industries and estimating the position of moving sound sources such as road vehicles.
    Keywords: Sound vector sensor, localization, positioning, sound source position estimation, non-point sound source
  • Jamasb Pirkandi, Davoud Pourabdollah Pages 43-54

    In this paper, the flow field is investigated by solving the fluid dynamics and acoustics of the launch vehicle for a specific sample model with Fluent software. The model used in this research has been studied acoustically in one of the essays previously in the laboratory. The components that constitute the launch vehicle affect the level of noise exerted to the rocket as it rises. In the present study, an attempt is made to numerically examine the contribution of a component of the main launch structure, namely the launch pad, to the acoustics and the flow field around the known launch vehicle whose experimental information is available on a jet output current deflector. For this purpose, in order to ensure the numerical solution, the flow field of the fluid exiting the projectile jet was investigated in terms of pressure and flow velocity parameters as well as Mach number, which was in accordance with the experimental conditions presented in the experimental work. Then the acoustic power values were obtained as a contour on the current field symmetry plane by software. The size of the acoustic pressure level at the location of the sensors identified in the experimental work was determined in the present study and calculated according to the results of acoustic information. Comparison of acoustic results from numerical solution at near field sensors showed very close agreement in less than 3.3%. the difference is close to 8.9%, which is more than the near field results.

    Keywords: Jet, launch vehicle acoustic, Fluid dynamic, numerical simulation, launch pad
  • Hamidreza Kaviani *, Ehsan Bashtalam Pages 55-71
    Subgrid models are employed to predict the effect of small eddies in the LES method, and their performance is important in calculating the Reynolds stress and transferring the kinetic energy of turbulence to the grid. In this paper, the effect of sub-grid scale models in the LES method on the calculation of aerodynamic sound is investigated. For this purpose, five different sub-grid scale models including Smagorinsky-Lilly, WMLES, WMLES S-Omega, WALE, and KET have been used. First, the statistical convergence of computational methods has been investigated by employing aerodynamic coefficients, and the WMLES S-Omega model has been discarded due to aerodynamic instability. The near-wall flow study reveals models’ differences in the prediction of separation location and length-scale of vortices, which has changed the flow pattern. Aeroacoustic results obtained for the sound pressure level in the one-third octave band are validated using experimental data for the Naca-0012 3D airfoil. Based on the obtained results, the WALE model has presented the best approximation among different models in terms of the amount and trend of sound changes in different frequencies.
    Keywords: Aeroacoustics, LES, Sub-grid scale, Ffowcs Williams&ndash, Hawkings
  • Mohammadreza Kaji *, Jamshid Parvizian, Mohammad Silani, Sayed Hossein Mirlohi Pages 72-85

    The purpose of condition monitoring is to monitor the conditions of an asset in order to predict its failure. The first step in implementing condition monitoring is to establish a health indicator. To construct the health indicator, operational data such as vibrational data should be collected from the asset during its operation, followed by extracting meaningful features from the data.This study introduces an artificial intelligence model (convolutional autoencoder) for feature extraction from the vibration data, which only requires healthy status data for training. For this purpose, the vibration data of the asset is gathered online during operation in a healthy state to establish the healthy dataset. Then, the deep learning model is trained by the healthy dataset. Finally, after the failure stage is detected, the health indicator is established by measuring the differences in the vibrations of the healthy and the failure conditions. The performance of the proposed model is evaluated by vibrational data of a gearbox. The health indicator exhibits a monotonically increasing degradation trend and has good performance in terms of detecting incipient faults.

    Keywords: Condition monitoring, artificial intelligence, Health Indicator, Remaining useful life
  • Shahram Ghorbanifar *, Mohammad Taeibi, Davar Nourmohammadi Pages 86-96
    The study of pendent drop behavior as a nonlinear dynamical system has long been the focus of researchers. The vibrational behavior of the pendent drop at resonant frequencies contains useful information for investigating more complex dynamic systems. The oscillatory behavior of pendent drop at resonant frequencies contains useful information for investigating more complex dynamical systems. Dimensionless Bond and capillary numbers are important and effective parameters in the pendent drop behavior. In this work, the effect of dimensionless Bond and capillary numbers on the resonant frequency of the pendent drop is investigated. Two-dimensional multi-relaxation ‎time lattice Boltzmann method (MRT-LBM) was used to simulate the oscillations of the drop using a conservative model for high-density ratio. Using this model, the drop oscillatory characteristics were calculated for different values of Bond and capillary numbers. It was realized that increasing the Bo number from 0.11 to 1.96 causes an increase in natural frequency from 3.278E-4 to 1.88E-3 in an almost linear manner. Also, increasing the capillary number from ‎1.8E-5‎ to ‎7.3E-4‎ causes an increase in natural frequency from 3.278E-4 to 5.700E-4 in a non-linear logarithmic manner.
    Keywords: Drop dynamics, Nonlinear oscillations of drop, natural frequency, Superharmonic frequency, Subharmonic frequency
  • Amirhosein Arab, Abbas Rahi *, Morteza Shahravi, Abolfazl Hasani Baferani Pages 97-108
    Today, there are many methods and equipment for estimating the speed of a moving vehicle, which many of them are expensive due to the installation conditions and requirements. One of these methods is the use of sound intensity quantity. Sound vector sensors, which are passive sensors, can obtain sound intensity values from the environment. In this article, using two sound vector sensors, the average speed of moving vehicles in circular paths is obtained. In this method, to get the speed, it is necessary to estimate the location of the source first. A sound vector sensor alone cannot determine the location of the sound source and can only estimate the direction of arrival (DoA). By using two sensors and determining the intersection of the rays of each sensor, the location of the sound source can be detected. The methods and equations governing this method are presented in this article. In the end, the numerical results are analyzed. In this article, various circular paths have been studied. The results show that the proposed method is good at estimating the location and speed of the moving vehicle at different times.
    Keywords: Estimation of average speed, Sound vector sensor, localization, estimation of sound source position
  • Mohammadreza Rahiminejad Parvin *, Shahram Azadi, Golsa Ghanati Pages 109-121

    The cabin of a road vehicle contains multiple noise sources, which can be airborne or structure-borne. These sources include the transmission, engine, tire and road contact noise, aerodynamics noise, and more. The noise in the cabin can significantly affect passenger comfort. Therefore, it is crucial to have an accurate vibroacoustic model for analyzing and controlling vibrations. However, creating a simulation that closely reflects reality using a finite element model is highly complex. This complexity stems from the large number of degrees of freedom in the model, which requires significant computational resources for simulation. To overcome these challenges, various model order reduction (MOR) techniques for linear or nonlinear models have been developed. MOR has two approaches: projection data-based and equivalent model energy-based. In this paper, we utilize two MOR methods to simulate a reduced coupled model. The first method is based on the Krylov subspace method, which uses projection bases to reduce the large linear model. The second method is the modal coupling method, which uses the mode shape of the model to create a reduced model. Finally, we compare the pressure and displacement of the reduced model to the model at different frequency spectra.

    Keywords: Model order reduction, Coupled Vibro acoustic model, Modal Coupling, Arnoldi Algorithm
  • Naser Naserifar *, Donya Shahhoseini Pages 122-141

    The selection of high-quality sperm is an essential process in assisted reproductive techniques. The increase in the success rate of these techniques using active and passive microfluidic technologies has attracted the attention of researchers. In this study, an overview of various sperm separation methods was provided. Sperm separation methods based on the most prominent sperm feature, motility, were discussed, and clinical and microfluidic-based methods were evaluated in this field. Among these methods, microfluidic-based acoustic wave methods were discussed explicitly due to their unique advantages in biological applications, such as high controllability, biocompatibility, and non-invasive characteristics. The forces exerted on a sperm cell inside a microchannel under the influence of acoustic waves and fluid were investigated, and the effects of these forces on sperm cells were examined. The research results indicate that acoustic wave actuators can be efficiently used in the design and construction of sperm separation platforms and artificial insemination.

    Keywords: Acoustofluidic, Separation, infertility, Surface Acoustic Waves, Bulk Acoustic Waves
  • Saeed Shirvani Shahenayati * Pages 142-155
    In the existing maintenance and repair system in industries, there are different strategies that in every industry, a specific strategy is tried to be implemented as the best strategy. What is certain is that trying to implement a specific strategy in the product maintenance and repair system is a closed view and it is necessary to select and implement the desired strategies according to the situation of each industry. As an example and in particular, the predictive maintenance strategy should be operational along with the preventive strategy to make the way to achieve the organizational goals of maintenance and repairs smoother. In some cases, it is even necessary to resort to a work-until-failure strategy for some equipment. Implementing a world-class condition monitoring program should be a condition monitoring unit's first priority. This article describes three case studies of the achievements of the simultaneous application of different condition monitoring techniques in the troubleshooting of rotating equipment. Increasing the accuracy of reports of the condition monitoring unit leads to a reduction in the time and cost of repairs and increases the satisfaction and trust of the management towards the condition monitoring unit. The simultaneous use of condition monitoring techniques is the best way to avoid providing incorrect, multifaceted and misleading reports, which sometimes lead to mistrust of different units and the management of a production complex regarding the category of condition monitoring.
    Keywords: Condition monitoring, Vibration Analysis, Thermography, Acoustic emission, predictive maintenance
  • Nadia Motazedian, AliAsghar Jafari * Pages 156-176

    In this study, free vibrations of isotropic cylindrical-spherical shell panels connected to each other were investigated. Shells and panels are created by a curve around the central symmetry axis, with a rotation of 360 degrees or less. Equations were extracted using the first-order shear deformation theory, which models the effects of shear deformation and rotational inertia well. Then, assuming Donnell kinematic and Hamilton's principle, the equations of motion for the panels were extracted. The equations were discretized in both x, θ and φ, θ directions, which correspond to cylindrical and spherical sections, respectively, using the extended differential squares method. After equating the derivatives in the equations with a polynomial expansion using the method described, the differential equations were transformed into algebraic equations. In the next step, the natural frequencies of the combined cylindrical-spherical shell panels with different boundary conditions were obtained, and the accuracy of the extracted solutions was verified using Abaqus software and reputable articles. Finally, the effects of parameters such as thickness, length of the cylindrical section, and radius of the spherical section on the natural frequencies of the desired model were investigated.

    Keywords: Free vibration, joined cylindrical-spherical shell, joined cylindrical-spherical panel, Two-dimensional generalized differential quadratic, First-order shear deformation
  • Saeed Shirvani Shahenayati * Pages 177-190

    Lobe compressors are one of the most important compressors used in the steel industry, and the occurrence of any failure in this equipment leads to production stoppage and imposing heavy losses on steelmaking units. Neglecting to monitor the precise condition of lobe compressors has led to the growth of the vibration range of the compressor as well as the adjacent equipment and piping, and in addition to creating misalignment between the compressor, gearbox and electric motor, it has led to the failure of bearings and the failure of precision instrument connections and branching of piping lines upstream. And it will be downstream of the compressors.In addition to the negative consequences of increasing the cost of repairs and reducing production, this issue will cause risks such as process gas leakage. In this article, the study and solution of the vibration problem of the mentioned equipment in one of the country's steelmaking complexes has been discussed.

    Keywords: Condition monitoring, piping vibrations, modal analysis, lobe compressor vibrations