جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "micro" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «micro» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
اگزوزوم ها عامل اصلی سرطان هستند و جدا کردن آنها از خون می تواند در تشخیص بیماری موثر باشد. ابعاد اگزوزوم ها بسیار کوچک است بنابر این جدا کردن آنها کار بسیار حساسی است. در گذشته بیشتر از سانتریفیوژهای دور بالا برای این کار استفاده می شد اما عیب این روش آن بود که سرعت بالای این سانترفیوژها باعث از بین رفتن و تغییر شکل اگزوزوم می شدند، همچنین تجهیزات استفاده شده بسیار گران قیمت بودند. یکی از محبوب ترین روش ها که اخیرا برای جدایش ذرات ریز مقیاس استفاده می شود و به نسبت روش ارزان تر و ساده تری محسوب می شود، القای بار الکترو سینتیک است. مقاله حاضر به بررسی جداسازی ذرات با استفاده از جریان مستقیم و روش القای بار الکترو سینتیک پرداخته است و بازه ذرات جدا شده بین µm1 تا nm10 است. زمانی که کانال تحت تاثیر میدان الکتریکی قرار می گیرد، گردابه هایی در اطراف آن تشکیل می شود که از این گردابه ها برای به دام انداختن ذرات و جدا کردن آنها از سیال استفاده شده است. نتایج نشان داده اند که ذرات با بازده 100% از سیال جدا شده اند، همچنین در این مطالعه مدلی برای جدا سازی هم زمان ذرات µm5 و nm100 از یکدیگر با بازده 100% ارایه شده است. مدل ارایه شده در این مطالعه یک کانال مستطیلی است که در داخل آن یک مانع مستطیلی تعبیه شده و در نرم افزار المان محدود Comsol شبیه سازی شده است.
کلید واژگان: ذرات زیستی, القای بار الکتروسینتیک, به دام انداختن ذرات, جریان مستقیم, الکترواسموسیس, میکرو و نانو ذراتExosomes are the main cause of cancer so separating them from blood can be effective in the diagnosis and management of diseases. The dimensions of the exosomes are very small, so separating them is very challenging. Ultracentrifugation is generally used to manipulate exosomes. The very high spin of centrifuges eliminates the exosomes and also it is expensive and requirement of specialized equipment. One of the most popular recent methods is using induce charge electrokinetic phenomena. The present study investigated the separation of biological particles (exosome) based on Induce Charge Electrokinetice (ICEK) methods using direct current (dc). The particle size range is between 1µm to 10nm. Problem geometry is a rectangular channel with a metal rectangular obstacle inside it. The results have shown that the strength of these vortices is large enough to trap the particles. In this study, a model for simultaneous separation of 5µm and 100 nm particles from each other with 100% efficiency is presented. The model presented in this study is a rectangular channel which has a rectangular barrier and simulated in the COMSOL limited element software
Keywords: Bio-particle, Induced Charge Electrophoresis (ICEK), trapping, Dc current, Electroososis, Micro, nano particles -
در این مقاله ارتعاشات آزاد تیرهای میکرو/نانو همگن پوشیده شده با مواد مدرج تابعی متخلخل بر اساس تیوری الاستیسیته ناموضعی ارینگن بررسی شده است. به منظور استخراج معادلات حرکت از تیوری برشی مرتبه اول تیرها یا همان تیوری تیر تیموشنکو استفاده شده است. معادلات حرکت به دست آمده با استفاده از دو روش تحلیلی دقیق و روش عددی برای شرایط مرزی مختلف حل شده اند. در روش تحلیلی ابتدا معادلات حرکت حل می شوند و پاسخ کلی مولفه های جابه جایی که خود شامل تعدادی پارامتر و ثابت مجهول هستند به دست می آیند. سپس با برقراری شرایط مرزی در دو انتهای تیر به یک دستگاه معادله می رسیم که از حل آن فرکانس های طبیعی استخراج می شوند. در حل عددی از روش مربعات دیفرانسیلی تعمیم یافته برای حل معادلات حرکت استفاده شده است. در بخش نتایج ابتدا با استفاده از مقایسه نتایج به دست آمده از این مقاله با نتایج مشابه ارایه شده در سایر مقالات، صحت و دقت روش حاضر تایید می شود. سپس نتایج حاصل از دو روش حل تحلیلی و عددی ارایه شده مقایسه می شوند که تطابق نتایج حاصل از دو روش صحت هر دو روش را تایید می کند. در ادامه تاثیر میزان ضخامت لایه متخلخل و همچنین میزان درصد تخلخل آن لایه بر مقدار فرکانس های طبیعی مورد مطالعه قرار می گیرد.کلید واژگان: ارتعاشات آزاد, تیرهای میکرو, نانو, مواد مدرج تابعی متخلخل, تئوری الاستیسیته ناموضعی ارینگن, حل تحلیلی دقیقIn this paper, the free vibration of homogeneous micro / nano beams coated by a functionally graded layer is investigated based on the Eringen's nonlocal elasticity theory. In order to extract the equations of motion, the first-order shear deformation beam theory (Timoshenko's beam theory) has been used. The obtained equations of motion are solved using two different analytical and numerical methods for different boundary conditions. In the analytical method, the equations of motion are first solved and the general functions for the displacements are obtained. The functions include a number of unknown parameters and constants. Then, by considering the boundary condition equations at both ends of the beam, a set of algebraic equations is extracted. Finally, the natural frequencies are obtained form the nonzero solution of the algebraic equations. In the numerical solution, the generalized differential quadrature method is used to solve the equations of motion. In the results section, first, the validity of present methods should be confirmed. Hence, the results obtained from this article are compared with the corresponding results presented in the litterature. Then, the results of the two analytical and numerical methods are compared, which confirms the consistency of the results of both two methods. The effects of thickness of porous layer and also the percentage of porosity of porous layer on the natural frequencies of beams are studied.Keywords: Free vibration, Micro, nano beams, Functionally graded porous material, Eringen's nonlocal elasticity theory, Exact analytical solution
-
تعاریف مختلف نانوتکنولوژی نشان دهنده ی این واقعیت است، که فناوری نانو دامنه ی وسیعی از حوزه های علمی را در بر می گیرد. در حقیقت نانوتکنولوژی یک علم بین رشته ای و رویکردی جدید به تمام رشته ها است. در فرآیند نانومنیپولیشن با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی، مدل های تماسی برای تعیین نیرو و زمان بحرانی که تشکیل دهنده ی فاز اول این فرآیند هستند، نقش بسیار مهمی دارند. در این مقاله دو بخش تماسی در نانومنیپولیشن میکرو/نانوذرات استوانه ای طلا مورد بررسی قرار گرفته است. بخش اول تماس میکرو/نانوذرات هدف و صفحه ی مبنا و بخش دوم تماس نوک سوزن تیرک و میکرو/نانوذرات هدف است. برای بخش اول از پنج مدل تماسی مهم هرتز، لاندبرگ، داوسون، نیک پور و هواپریچ استفاده شده است. در بخش دوم نیز از مدل های تماسی هرتز و جی کی آر بهره گرفته شده است. برای تماس در بخش اول تغییر شکل صورت گرفته بین صفحه ی مبنا و میکرو/نانوذرات استوانه ای طلا، مدل داوسون بیشترین و مدل نیک پور کمترین میزان تغییر شکل و عمق نفوذ را داشته است. همچنین در تغییر شکل صورت گرفته بین ذرات استوانه ای هدف و نوک کروی سوزن، مدل هرتز کمترین و مدل جی کی آر بیشترین تغییر شکل و عمق نفوذ را به دلیل در نظر گرفتن نیروهای چسبندگی نشان داده است. نتایج داشته است، که با افزایش زاویه ی نوک سوزن با محور z، میزان عمق نفوذ و تغییر شکل ایجاد شده بین ذره و صفحه ی مبنا به طور کلی کاهش خواهد یافت که، مدل لاندبرگ بیشترین و مدل نیک پور کمترین میزان کاهش را نمایش داده است.کلید واژگان: منیپولیشن سه بعدی, مدل های تماسی مقیاس میکرو, نانو, میکروسکوپ نیروی اتمی, تغییر شکل ناحیه تماس, اثر زاویه ایDifferent definitions of nano-technology prove this truth that nano-technology includes wide range of various scientific fields. In fact, nano-technology is an interdisciplinary science and a new approach to the all domains. In Nanomanipulation process by utilizing Atomic Force Microscope, contact models play important role for determining critical force and time which constituent the first phase of this process. In current study, two contact stages in Nanomanipulation of gold cylindrical micro/nano particles are investigated. First stage is the contact of micro/nanoparticles and substrate and the second one is the contact between cantilever tip and micro/nanoparticles. For the first stage, five significant contact models including Hertz, Lundeberg, Dawson, Nikpour and Heoprich have been used. Also in the second stage, contact models of Hertz and JKR have been applied. Dawson model predicts maximum and Nikpour model predicts the least amounts of deformation and penetration depth for the contact of the first stage of deformation between substrate and gold cylindrical micro/nanoparticles. Also the deformation between cylindrical particles and spherical tip apex has the minimum amount in Hertz model and the highest amount of deformation and penetration depth have been showed in JKR model due to regarding adhesion forces. Generally, the results indicate increasing the angle of tip apex along the z axis leads to decrease of penetration depth and the amount of deformation between particles and substrate which Lundeberg model has been demonstrated the least amount and Nikpour model has been showed the highest amount of decrease.Keywords: 3D manipulation, Micro, nano scale contact models, Atomic Force Microscope, Contact area deformation, Angular effect
-
Hyperthermia is one of the first applications of nanotechnology in medicine by using micro/nano magnetic particles that act based on the heat of ferric oxide nanoparticles or quantum dots in an external alternating magnetic field. In this study, a two-dimensional model of body and tumor tissues embedded is considered. Initially, the temperature distribution is obtained with respect to tumor properties and without the presence of an electromagnetic field. Then, the effect of the electromagnetic field on the temperature distribution is studied. The results are compared with those of other papers. The results indicate that the use of the electromagnetic field causes a significant rise in the tumor temperature; however, the risk of damage to the healthy tissues surrounding the cancerous tissue seems to be high. Then, the micro/nanoparticles are injected into the tumor tissue to focus energy on cancerous tissue and maximally transfer the heat onto the tissue. The temperature distribution in the state is compared with the case with no nanoparticles and other numerical works. The results demonstrate that with the injection of nanoparticles into the tumor, the maximum temperature location is transferred to the center of the tumor and also increases to 6°C. After determining the temperature distribution in the presence of nanoparticles, the effects of different variables of the problem are studied. According to the obtained results, the increase in the concentration and radius of nanoparticles have a positive effect on the temperature distribution in the tissue; on the other hand, the increase in the frequency and size of the electrodes have a negative effect. The relevant equations are solved numerically using the finite difference method.Keywords: Hyperthermia, Cancer, Electromagnetic field, Micro, Nanoparticles, Bioheat equation, Finite difference method
-
The standard LBM with the relaxation time is only able to simulate the flow features in continuum and slip regimes. In the present paper, a new relaxation time formulation considering the rarefaction effect on the viscosity for the lattice Boltzmann simulation of shear driven flows is presented in order to cover wide range of the flow regimes. The results show that in spite of the standard Lattice Boltzmann Method, LBM, the presented relaxation time equation is able to predict flow features in wide range of flow regimes including slip, transition and to some extend free molecular flow regimes. The velocity profiles, slip length and shear stress agree very well with DSMC (Direct Simulation Monte Carlo) and linear Boltzmann results.
Keywords: Lattice Boltzmann method, Micro, nano- Couette, Transitional regime, Knudsen number, Relaxation time, Rarefaction -
مواد با ساختار متخلخل نسل جدید از مواد مهندسی هستند که کاربردشان در دهه اخیر به سرعت در حال رشد است. با این وجود ساختار متخلخل محدودیت های نیز در فرآیند ساخت این مواد ایجاد کرده است. یکی از چالش های اصلی در برشکاری مواد متخلخل ترد وجود ریزشکست ها در اطراف حفره ها است که به شدت بر کیفیت سطح قطعه نهایی تاثیرگذار است. در این تحقیق تلاش شده است تا تاثیر زاویه براده ابزار بر روی میزان شکست ترد اطراف حفره ها در قطعات سیلیکونی متخلخل مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که کاهش زاویه براده، ریز شکست ها در اطراف حفره ها را افزایش می دهد که این به نوبه خود بر فشار برشکاری تاثیرگذار است. نتایج محاسبه فشار تماس در منطقه برشکاری نشان از کاهش فشار کل در منطقه تماس با کاهش زاویه براده را دارد. افزایش ریزشکست ها، براساس افزایش تنش کششی در زیر لبه ابزار در زمان نزدیک شدن ابزار به حفره توضیح داده می شود. یافته های آزمایشگاهی با شبیه سازی المان محدود نیز مورد تایید قرار گرفتند. در پایان نتایج آزمایشات تایید می کند که با تنظیم زاویه براده ابزار در برشکاری قطعات سیلیکونی متخلخل، می توان به کیفیت سطحی تا حدود 25 نانو دست یافت.کلید واژگان: ماشینکاری میکرونانو, ساختار ترد متخلخل, ریز شکست ها, کیفیت سطح, هندسه ابزارPorous materials are a special class of engineering materials which have received increasing interest for technical and medicinal applications within the last decade. However, one of the main challenges in the cutting of porous structure is the microfractures occurred around pores having a profound impact on the final surface quality. In this study, the effect of tool geometry on the magnitude of microfractures around pores of porous silicon has been investigated. The results reveal that as rake angle decreases, microfractures around pore edges increase influencing the cutting pressure. The calculated pressure in the contact area shows a decrease as the rake angle decreases. Increase in microfractures can be explained based on a large tensile stress area formed beneath the tool cutting edge as tool tip feeds toward pore. The simulation results agree well with the experimental results. The findings also reveal that by choosing the optimal tool rake angle in the cutting process, a nanometric surface flatness (25 nanometer) can be achieved on porous silicon.n.Keywords: Micro, nano machining, Brittle porous structure, microfractures, Surface Quality, Tool geometry
-
نشریه مهندسی مکانیک مدرس، سال نوزدهم شماره 7 (تیر 1398)، صص 1721 -1732در مقاله حاضر به بررسی و تحلیل جریان رقیق شده با روش فوکرپلانک در محدوده های مختلف عدد نودسن و بازه های مختلف اعداد ماخ در رژیم های مادون صوت و مافوق صوت پرداخته شد. از روش فوکرپلانک برای حل جریان رقیق شده در هندسه های مختلف میکرو/نانو یک بعدی کوئت و مساله دوبعدی کاویتی که جریان های برشی هستند، استفاده شده است. معادله بولتزمن و به ویژه حل آماری شبیه سازی مستقیم مونت کارلو (DSMC) ابزاری دقیق برای شبیه سازی جریان های غیرتعادلی هستند. با این حال با کاهش عدد نودسن، هزینه های محاسباتی روش DSMC به شدت افزایش می یابد. به منظور مقابله با این چالش، تقریب فوکرپلانک از معادله بولتزمن در این مقاله در نظر گرفته شد. در کدی که برای شبیه سازی روش فوکرپلانک تدوین شده است این روش با استفاده از مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل تصادفی، جایگزین جملات برخورد بین-مولکولی در DSMC می شود. در این تحقیق، روش فوکرپلانک در جریان کوئت در رژیم مادون صوت در اعداد ماخ0/16 (سرعت دیواره 50متر بر ثانیه) و در رژیم مافوق صوت برای عدد ماخ 3/1 (سرعت دیواره 1000متر بر ثانیه) در بازه اعداد نودسن از 0/005 تا 0/3 ارزیابی شده است. همچنین جریان کاویتی در عدد ماخ 0/93 (سرعت دیواره 300متر بر ثانیه) و در بازه اعداد نودسن 0/05 تا 20 در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند که با افزایش همزمان سرعت و عدد نودسن، دقت روش فوکرپلانک افزایش می یابد. علاوه بر این با وجود استفاده از ذرات بیشتر، همگرایی سریع و هزینه محاسباتی کمتر این روش نسبت به روش DSMC از ویژگی های قابل توجه این روش است.کلید واژگان: عدد نودسن, جریان برشی, جریان میکرو, نانو, روش فوکرپلانکIn this article, rarefied gas flow was investigated and analyzed by the Fokker-Planck approach in different Knudsen numbers and Mach numbers at subsonic and supersonic regimes. The presented Fokker-Planck approach is used to solve the rarefied gas flows in different shear-driven micro/nano geometries like one-dimensional Couette flow and the two-dimensional cavity problem. Boltzmann's equation, and especially statistical technique of the Direct Simulation Monte Carlo (DSMC), are precise tools for simulating non-equilibrium flows. However, as the Knudsen number becomes small, the computational costs of the DSMC are greatly increased. In order to cope with this challenge, the Fokker-Planck approximation of the Boltzmann equation is considered in this article. The developed code replaces the molecular collisions in DSMC with a set of continuous stochastic differential equations. In this study, the Fokker-Planck method was evaluated in the Couette flow in the subsonic Mach number of 0.16 (wall velocity was 50 m/s) and in the supersonic Mach number of 3.1 (wall velocity was 1000 m/s), where Knudsen numbers range from 0.005-0.3. Also, the cavity flow with a wall Mach number of 0.93 (wall velocity was 300 m/s) in Knudsen numbers ranging from 0.05-20 was investigated. The results show that by increasing speed and Knudsen numbers, the accuracy of Fokker-Planck increases. In addition, despite using larger number of simulator particles, the rapid convergence and lower computational costs relative to other methods are the features of this method.Keywords: Knudsen Number, Shear-driven flow, Micro, Nano Flow, Fokker Planck Approach
-
در این مقاله به بررسی تجربی تاثیر همزمان میکرو و نانو پلیمر بر روی خواص هیدرودینامیکی شامل افت فشار و ضریب اصطکاک پوسته ای جریان مغشوش درون یک لوله افقی در اعداد رینولدز مختلف پرداخته شده است. در این کار از ماده افزودنی پلیمر پلی آکریل آمید نیمه هیدرولیز شده در مقیاس میکرو و نانو بنامsuperfloc A110 استفاده شده است. به منظور داشتن تحلیل جامعی از شرایط گوناگون آزمایشی، آزمایشات با غلظت های مختلف ماده پلیمری در مقیاس میکرو و نانو انجام شده است و تاثیر شرایط گوناگون بر روی افت فشار و ضریب اصطکاک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که افزودن پلیمر در اندازه میکرو تا غلظت بهینه (0625/0 درصد حجمی) سبب کاهش ضریب اصطکاک می شود. همچنین با اضافه کردن ذرات پلیمری در اندازه نانو به محلول حاوی ذرات پلیمری در اندازه میکرو بطور همزمان، ضریب اصطکاک تا حدود 58 درصد کاهش می یابد. با افزایش دمای محلول تا حدود 30 درجه سلسیوس گراد نیز کارایی عامل کاهنده پسا بالاتر می رود.کلید واژگان: جریان مغشوش, افت فشار, پلیمر, میکرو و نانوIn this paper, the simultaneous effect of micro and nano-sized polymers on the hydrodynamic properties of turbulent flow (including pressure lose and friction coefficient) in a horizontal pipe at different Reynolds numbers studied experimentally. In this article, partially hydrolyzed polyacrylamide polymer is used as superfloc A110. In order to perform the comprehensive analysis, experiments were investigated with different concentrations of micro and nano-sized polymers and impact of various conditions on the pressure lose and friction coefficient. The results show that the addition of micro-sized polymers particles up optimum concentration (0625/0% by volume) reduced the friction coefficient. Also adding the nano-sized polymer particles to the solution containing the micro-sized polymer particles at the same time, the friction coefficient is reduced by about 58%. With increasing the temperature of solution up to 30 ° C drag reduction improved.Keywords: Turbulent Flow, Pressure Drop, Polymer, Micro, Nano
-
In the present work, the mathematical model of a homogeneous, isotropic thermoelastic double porous micro-beam, based on the Euler-Bernoulli theory is developed in the context of Lord-Shulman [1] theory of thermoelasticity. Laplace transform technique has been used to obtain the expressions for lateral deflection, axial stress, axial displacement, volume fraction field and temperature distribution. A numerical inversion technique has been applied to recover the resulting quantities in the physical domain. Variations of axial displacement, axial stress, lateral deflection, volume fraction field and temperature distribution with axial distance are depicted graphically to show the effects of porosity and thermal relaxation time. Some particular cases are also deduced.Keywords: Double porosity, Thermoelasticity, Lord, shulman theory, Micro, beam
-
در مطالعه حاضر، مدلسازی میکرو ورق با لایه های پیزوالکتریک بر اساس تئوری کلاسیک ورق ها با استفاده از نظریه تنش کوپل بهبود یافته صورت گرفته است. اضافه شدن تنها یک پارامتر به منظور لحاظ کردن اثر اندازه سیستم در نظریه تنش کوپل بهبود یافته یکی از مزیت های این نظریه نسبت به دیگر نظریه های غیرکلاسیک مکانیک محیط پیوسته است که استفاده از آن را بسیار آسان تر کرده است و در عین حال می تواند مدلسازی دقیق تری را در مقایسه با نظریه کلاسیک مکانیک محیط پیوسته از سیستم های با ابعاد میکرو به دست دهد. مدل سازی لایه های پیزوالکتریک با استفاده از نظریه پیزوالکتریسیته خطی انجام شده است و با توجه به ضخامت کم لایه های پیزوالکتریک میدان الکتریکی در این لایه ها ثابت فرض شده است. معادله حرکت و شرایط مرزی حاکم بر سیستم به کمک اصل همیلتون بدست آورده شده است. معادله حرکت با روش اجزای محدود حل شده و اثر پارامتر اندازه و لایه های پیزوالکتریک بر ارتعاش آزاد و جابجایی استاتیکی میکرو ورق بررسی شده است.
کلید واژگان: میکرو ورق, تنش کوپل بهبود یافته, مواد پیزوالکتریک, روش اجزای محدودIn this syudy, a size-dependent modeling of micro plate with piezoelectric layers based on classical plate theory using modified couple stress theory is developed in this paper. Introducing only one material length scale parameter in modified couple stress theory to take into account the size effect of the system is one of the main advantage of this theory over other nonclassical continuum mechanics theories. Also, this theory is able to predict and interpret the size-dependent static and dynamic behavior of micro-scale structures with more accuracy and precision in comparison to classical continuum mechanics theory. The piezoelectric layers are modeled according to linear piezoelectricity theory and due to small thickness, the electric field is assumed to be constant over the layers. The equation of motion and its corresponding boundary conditions are derived using Hamilton principle. The equation of motion is solved numerically using finite element method and the effect of material length scale parameter and piezoelectric layers on free vibration and static deflection of micro-plate are investigated.
Keywords: micro, plate, modified couple stress theory, piezoelectric material, finite element method -
Effect of the Micro Wire-EDM Process Parameters on the Recast Layer in the Molybdenum MicromachiningInternational Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:10 Issue: 1, Mar 2017, P 101The Micro wire electrical discharge machining (Micro wire-EDM) process is a modern machining process with various applications in manufacturing micro-parts. The recast layer remaining on the machined surfaces is an inevitable complication of this process. This layer can subsequently affect the machined parts performance. To optimize the recast layer in the micro wire-EDM of the molybdenum microparts, effect of the process parameters on the distribution amplitude of the recast layer was investigated using the Taguchi method. The obtained results showed that the optimal levels of the micro wire-EDM process parameters for achieving the optimal distribution amplitude of the recast layer are as follows: spark pulse-on time of 0.2 μs, cutting speed of 7 mm/min, process voltage of 17 V, and wire tension of 0.45 kg. Also the importance order of the effect of the process parameters on the distribution amplitude of recast layer is as follows: spark pulse-on time, process voltage, cutting speed, and wire tension.Keywords: Molybdenum, Micromanufacturing, Micromachining, Micro wire electrical discharge machining, Micro, WEDM, Recast layer
-
اصطکاک پدیده پیچیده ای است که در اثر حرکت نسبی سطوح تماس دارای پیش بار به وجود می آید. یکی از موضوعات مهم در مدل سازی اصطکاک، نحوه ی مدل سازی اثرات لغزش جزئی در مدل دینامیکی سطح تماس است. در این مقاله، به صورت تحلیلی به بررسی یک مدل ریزلغزش تک بعدی پرداخته شده است. ابتدا، معادلات حاکم بر حرکت یک سامانه ارتعاشی دارای اتصال اصطکاکی و تحت تحریک خارجی جابه جایی تک هارمونیک بیان شده است. سپس، پاسخ پایای سامانه ارتعاشی به صورت تحلیلی به دست آمده است. توابع هدف به عنوان معیار گذر از ناحیه چسبندگی به لغزش تعریف می شوند. آنگاه، کمینه سازی توابع هدف تعریف شده، براساس روابط تحلیلی مربوط به پاسخ پایای سامانه و با استفاده از الگوریتم ژنتیک(G.A)، اجرا می شود و چینش و طول های مربوط به نواحی لغزش و چسبندگی تعیین می گردند. برخلاف پژوهش های انجام شده پیشین در این زمینه، با استفاده از مدل حاضر نیازی به حدس اولیه تعداد و موقعیت نواحی چسبندگی- لغزش، پیش از تحلیل سامانه نمی باشد. همچنین در این پژوهش، برای دو نوع توزیع نیروی نرمال، مرزهای چسبندگی- لغزش به کمک روش پیشنهادشده به دست آمده است و سپس، با استفاده از نتایج به دست آمده از مدل سازی اجزاء محدود، به خوبی، راستی آزمایی شده است.
کلید واژگان: چسبندگی, لغزش, نیروی عمودی متغیر, مدل اصطکاک ریز لغزشFriction is a complex phenomenon which arises due to relative motion between preloaded contact interfaces. One of the most important issues in modeling friction is the debate over the way to consider a partial slip effects in the contact interface model. In this paper, a one-dimensional micro-slip model has been studied analytically. At first, governing equations of motion of a vibrating system are obtained, which is supported by a frictional contact and excited by a single harmonic displacement. Then, steady state response of a system is determined analytically. Objective functions are defined as criteria which depict a transition from stick region to slip region. Afterwards, minimization of objective functions is implemented based on steady state analytical solution and with the aid of genetic algorithm, and so, the arrangement and the lengths of segments corresponding to stick and slip regions are determined. Despite of past researches in this field, by using the proposed model, there remains no need to guess the number and locations of stickslip regions, before the system analysis. Also in this research, The boundaries between stick and slip regions for two kind of normal load distribution have been calculated by the proposed model, and then verified by the results obtained from finite element modeling.Keywords: Stick, Slip, Variable Normal Load, Micro, Slip Friction Model -
در تحقیق حاضر سه پیکربندی مختلف برای سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. اولین پیکربندی ارائه شده شامل یک پیل سوختی بوده و به عنوان حالت پایه فرض شده است. دو پیکربندی دیگر با دو پیل سوختی که به صورت های سری و موازی در بالادست توربین قرار گرفته اند؛ لحاظ شده است. هدف از انجام این تحقیق، تحلیل ترمودینامیکی سیستم های طراحی شده و دست یابی به فاکتور مصرف سوخت بهینه برای پیل های سوختی بکار رفته در سیستم های ترکیبی می باشد. در این راستا، پارامترهای مربوط به فرآیندهای الکتروشیمیایی درون پیل به صورت توابعی از حالات شیمیایی و ترمودینامیکی آن ها در نظر گرفته شده و کد مدل سازی آن ها با کد مدل سازی سیکل میکروتوربین گازی ترکیب شده است. نتایج نشان می دهد که فاکتور مصرف سوخت بهینه تاثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز دارد. بررسی ها نشان می دهد که این ضریب برای سیستم ترکیبی حالت پایه 0.85، در سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی سری به ترتیب برای پیل اول 0.7 و برای پیل دوم 0.8 و در سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی موازی 0.85 (برای هر دو پیل سوختی) حاصل می گردد. نتایج نشان می دهد که در بین سه حالت تحلیل شده، سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی سری بیشترین بازده (بیش از 48 درصد) را به خود اختصاص داده و به عنوان پیکربندی کارآمدتر برگزیده می گردد.کلید واژگان: سیستم ترکیبی, پیل سوختی اکسید جامد, میکروتوربین گاز, فاکتور مصرف سوخت بهینه, عملکرد سیستمThe present study was undertaken to design and analyze three different configurations of SOFC (solid oxide fuel cell) and MGT (micro-gas turbine) hybrid system. The first presented configuration is a hybrid system with one fuel cell which considered as a basic mode. Two other configurations are considered with two fuel cells that mounted upstream of the turbine in series and parallel forms. The aim of the current study was thermodynamic analyze of designed hybrid systems and achieving the optimum fuel consumption factor for fuel cells that used in hybrid systems. Therefore¡ other performance parameters such as turbine inlet temperature¡ compressor pressure ratio and the number of cells¡ which play an important role in implementation of SOFC and gas-turbine¡ were parametrically analyzed and the obtained optimum values were used in analyzes. In this regard¡ the parameters associated with electrochemical processes within cells considered as a function of their chemical and thermodynamic conditions¡ and their modeling code combined with the modeling code of micro gas turbine cycle. The results of this study revealed that fuel utilization factor has direct impact on the SOFC/MGT hybrid system performance. Also we demonstrate that the optimal fuel utilization factor for basic mode hybrid system was 0.85¡ hybrid system with 2 series fuel cells were obtained 0.7 and 0.8 respectively and hybrid system with two parallel fuel cells were calculated to be 0.85. Moreover¡ the SOFC/MGT hybrid system with two series fuel cells account for the highest electrical efficiency and was selected as the most efficient configuration.Keywords: Hybrid System, Solid oxide fuel cell, Micro, gas Turbine, Fuel Utilization Factor, System Performance
-
Journal of Transport Phenomena in Nano and Micro Scales, Volume:5 Issue: 1, Winter - Spring 2017, PP 1 -8Because of its kinetic nature and computational advantages, the Lattice Boltzmann method (LBM) has been well accepted as a useful tool to simulate micro-scale flows. The slip boundary model plays a crucial role in the accuracy of solutions for
micro-channel flow simulations. The most used slip boundary condition is the Maxwell slip model. The results of Maxwell slip model are affected by the accommodation coefficient significantly, but there is not an explicitly relationship between properties at wall and accommodation coefficient. In the present wok, Langmuir slip model is used beside LBM to simulate micro-channel and micro-orifice flows. Slip velocity and nonlinear pressure drop profiles are presented as two major effects in such flows. The results are in good agreement with existing results in the literature.Keywords: Lattice Boltzmann method, Langmuir slip model, Micro, channel, Micro, orifice -
میکروتوربین ها توربین های گاز کوچکی (25 الی 300 کیلووات) با بازیاب حرارتی یا ریکوپراتور برای بهینه سازی مصرف انرژی هستند. در طرح های موجود، هوا به کمک ریکوپراتور و با استفاده از حرارت گازهای خروجی از توربین پیش گرم می شود تا سوخت کمتری در محفظه احتراق مصرف گردد. کارآیی ریکوپراتور نقش کلیدی در کارکرد بهینه میکروتوربین دارد. برای بازیافت حرارت در صنعت توربین گاز از انواع بازیاب ها استفاده می شود. در حالت کلی بازیاب ها به دو دسته ریژنراتورهای و ریکوپراتورها تقسیم می شوند. ریژنراتورها به صورت دوره ای عمل نموده و در یک دوره زمانی گرمای گازهای داغ خروجی از توربین را در ماتریس مبدل ذخیره نموده و در دوره زمانی بعدی ضمن تماس، با هوای سرد متراکم شده خروجی از کمپرسورها آنرا منتقل می کنند. ریکوپرراتورها، مبادله کن گرما گاز به گاز فشرده ای هستند که به صورت پیوسته عمل انتقال حرارت را از گازهای گرم خروجی از توربین به هوای سرد خروجی از کمپرسور انجام می دهند و مورد بحث این مقاله می باشند. هدف اصلی در این مقاله فقط بررسی ترمودینامیکی بوده و نتایج نشان می دهد که افزودن ریکوپراتور باعث افزایش قابل ملاحظه در بازده گرمایی چرخه می شود. همچنین مقاله حاضر به بررسی تاثیر جنس مواد ریکوپراتور بر عملکرد میکروتوربین، بازده و دمای ورودی توربین که از عوامل موثر بر افزایش بازده می باشند، پرداخته است. حل معادلات ترمودینامیکی توسط نرم افزار EES2013 انجام گرفته و بررسی نتایج نشان می دهد که در نسبت فشار PR=4.29 راندمان حرارتی بیشینه بوده و افزودن ریکوپراتور باعث کاهش سوخت مصرفی به میزان 45 درصد در محفظه احتراق می گردد.کلید واژگان: دل سازی ترمودینامیکی, میکروتوربین, ریکوپراتور, نرم افزار, EESMicro turbines are indeed very small gas turbines (25-300 kW) that usually have thermal regenerator or recuperator to minimize the energy consumption. In currently working plants, the air entered into the compressor is compressed and then is preheated using the heat of turbine exhaust gases in a recuperator. One of the methods to enhance the performance of the gas turbine is using a heat exchanger to recover the energy of hot gases leaving from gas turbine. To recover heat in gas turbine industry different devices have been used. In general, heat recovery devices are divided into two groups i.e. i) regenerators and ii) recuperators. Regenerators act periodically and at the first time interval it absorbs the heat of turbine exhaust gas in the heat exchanger matrix and in the next time interval transfers heat to the cold dense air leaving the compressor. In contrast, Recuperators are heat exchangers that transfer heat into compressed air continuously and use the energy of exhaust hot gases. This paper investigates the thermodynamic of microturbine. The results show that adding a recuperator increases the cycle thermal efficiency significantly. Also this paper investigates the effect of recuperator materials on the micro-turbine performance and the turbine inlet temperature as the most effective factor to increase the performance. The thermodynamic equations were solved by an engineering software EES2013. Considering the results show that at the pressure ratio of 4.29 the thermal efficiency is maximum and adding a recuperator decreases the fuel consumption rate 45 percent in the combustion chamber.Keywords: Thermodynamic modeling, Micro, turbine, Recuperator, EES software
-
در این مقاله، رفتار دینامیکی میکروسکوپ نیروی اتمی بر اساس تئوری غیر کلاسیک گرادیان کرنشی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای این منظور، میکروتیر میکروسکوپ نیروی اتمی و سوزن متصل به انتهای آن به صورت یک جرم متمرکز مدل سازی شده است. میکروتیر از طریق یک المان پیزوالکتریک متصل به انتهای گیردار تحریک شده و معادله مشتقات جزئی غیرخطی حاکم بر سیستم براساس تئوری اویلر-برنولی استخراج شده است با اعمال روش های جداسازی و گلرکین، به یک معادله دیفرانسیل معمولی تبدیل می شود. در بسیاری از مطالعات تجربی مشاهده شده است هنگامی که ابعاد سازه تا ناحیه میکرون و زیر میکرون کاهش یابد، اثر اندازه در رفتار دینامیکی این میکرو ساختارها نقش پیدا می کند. تئوری کانتینیوم کلاسیک به خاطر چشم پوشی از اثر اندازه، دارای دقت پایینی در پیش بینی رفتار مکانیکی ابزارهای نانو می باشد، به همین دلیل دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک در تحلیل رفتار دینامیکی میکروتیر دیدگاه متفاوتی دارند. در این مقاله، ناحیه پایداری میکروتیر به صورت تحلیلی و عددی به دست آمده و با مقایسه نتایج مشخص گردید که این دو روش با هم تطابق دارند. تفاوت بین تحلیل های ارائه شده در رفتار دینامیکی میکروتیر توسط دو تئوری کلاسیک و غیرکلاسیک با رسم نمودارهای گوناگونی نشان داده شده است. مشخص می شود که در نظر گرفتن اثر اندازه، ماهیت مسئله دینامیکی را به کلی تغییر می دهد و ممکن است در حالیکه تئوری کلاسیک رفتاری پایدار برای میکروسکوپ پیش بینی می کند، اثر اندازه باعث وقوع پایداری دوگانه شود. نتایج به دست آمده در این مقاله برای طراحی و تحلیل میکروسکوپ-های اتمی بسیار کارا می باشند.کلید واژگان: میکروتیر, سوزن, پیزوالکتریک, اویلر, برنولی, گلرکین, گرادیان کرنشیIn this paper, the dynamic behavior of atomic force microscope (AFM) based on non-classical strain gradient theory was analyzed. For this aim atomic force microscope micro-beam with attached tip has been modeled as a lumped mass. Micro-beam has stimulated via a piezoelectric element attached to the end of clamped and non-linear partial differential equation of the system has extracted based on Euler-Bernoulli theory and to be converted into ordinary differential equation by using Galerkin and separation method. The classic continuum theory because of lack of consideration size effect that has been observed in many experimental studies, has little accuracy in predicting the mechanical behavior of Nano devices. In this study, the stability region of micro-beam are determined analytically and validated by comparison with numerical results. Difference between presented analysis in dynamic behavior of micro-beam by classic and non-classic theories has been shown with variety of diagrams. It is clear that consideration the size effect changes the dynamical behavior of the problem completely and it is possible while classical theory predicts stable behavior for microscope the size effect is caused bi-stability. The results in this paper are very useful for the design and analysis of atomic force microscope.Keywords: Micro, beam, Tip, Piezoelectric, Euler, Bernoulli, Galerkin, Strain gradient
-
به منظور طراحی سیستم های میکرو-نانوالکترومکانیکی، آگاهی از اثرات میرایی ترموالاستیک برروی ویژگی های ارتعاشی مثل فرکانس تشدید و حساسیت فرکانسی امری ضروری است. در این مقاله اثر میرایی ترموالاستیک بر ارتعاشات میکرونانوتشدیدگرهای با سطح مقطع مستطیلی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. معادلات حاکم بر رفتار سیستم شامل معادله انتقال حرارت هدایت و معادلات حرکت ارتعاشی که به یکدیگر کوپل هستند، برای حالت سه بعدی استنتاج شده اند. در حل معادلات حاکم، با اتکا به روش های تحلیلی و در نظر گرفتن فرضیات مناسب ابتدا معادله انتقال حرارت برای توزیع دمای سه بعدی در راستای ضخامت، عرض و طول میکروتیر حل میشود، سپس معادله حرکت ارتعاشی با لحاظ کردن کوپلینگ ترموالاستیک از طریق یک گشتاور وابسته به توزیع دما برای مطالعه مود خمشی حل میشود. انتقال فرکانس و فاکتور کیفیت تحت اثرات میرایی ترموالاستیک مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. انتقال فرکانس بدست آمده در حالتهای خاص با انتقال فرکانس حاصل از توزیع دمای دوبعدی مقایسه شده است، همچنین فاکتور کیفیت بدست آمده نیز با مدلهای تحلیلی توزیع دمای یکبعدی مقایسه شده است. نتایج بدستآمده، نشان میدهد که مدل مطرح شده در این مقاله انطباق خوبی با سایر مدلها دارد و اثر میرایی ترموالاستیک را بر رفتار میکرو-نانوتشدیدگرها به صورت دقیقتری پیشبینی میکند.کلید واژگان: میرایی ترموالاستیک, میکرو, نانو تشدیدگر, فاکتور کیفیت, انتقال فرکانسUnderstanding the effects of thermoelastic damping on the vibration parameters such as natural frequency and frequency-sensitive is essential for the design of micro-nano-electromechanical systems. In this paper, the effects of thermoelastic damping in micro- and nanomechanical resonators beam with a rectangular cross section will be analyzed. The governing equations in present system are coupled of heat conduction equation and equation of motion where this methodology has been applied to three- dimensional analyses. To solve these governing equations analytically with considering suitable assumption, first the coupled heat conduction equation is solved for the thermoelastic temperature field by considering three-dimensional (3-D) heat conduction along the length, width and thickness of the beam. Next; thermoelastic coupling is modeled into the equation of motion for flexural vibrations through a temperature-dependent moment of temperature distribution. Frequency shifts and quality factor due to thermoelastic damping are analyzed. For special cases, the obtained frequency shift is compared with the result of the frequency shifts computed using 2-D heat conduction; also the obtained quality factor is compared with exact 1-D heat conduction. The results obtained showed that the model presented in this paper were in good agreement with the other models and it predicted the effects of thermoelastic damping on the behavior of micro-nano resonators accurately.Keywords: Thermoelastic damping, micro, nano resonator, quality factor, frequency shift
-
Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production, Volume:5 Issue: 2, Spring 2016, PP 55 -67This paper addresses the problem of the fractional sliding mode control (FSMC) for a MEMS optical switch. The proposed scheme utilizes a fractional sliding surface to describe dynamic behavior of the system in the sliding mode stage. After a comparison with the classical integer-order counterpart, it is seen that the control system with the proposed sliding surface displays better transient performance. The claims are justified through a set of simulations and the results obtained are found promising. Overall, the contribution of this paper is to demonstrate that the response of the system under control is significantly better for the fractional-order differentiation exploited in the sliding surface design stage than that for the classical integer-order one, under the same conditions.Keywords: Fractional Order Control, Sliding mode, Micro, Electro Mechanical Systems (MEMS), Lyapunov Stability, Robust Control
-
سطوح ابرآب گریز دارای کاربردهای گسترده در صنایع مختلفی نظیر شیرین سازی آب دریا، ساخت مبادله گرهای حرارتی، تولید سطوح ضد مه و خود تمیز شونده می باشند. در این تحقیق از روش حکاکی تر برای تولید سطوح ابرآب گریز مس استفاده شده است. ابتدا به منظور تشکیل میکرو - نانو ساختار بر روی سطح، نمونه ها در محلول کلرید آهن 3 و آب دی یونیزه با غلظت های مختلف زبر شدند. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه ها، بعد از این مرحله، نمایانگر تشکیل میکرو - نانو ساختارهایی با الگوهای مشخص بر روی سطوح می باشد. اندازه گیری زاویه تماس و لغزش بعد از فرایند حکاکی نشان می دهد که زاویه تماس افزایش یافته و به حدود 140 درجه رسیده، لکن زاویه لغزش همه ی نمونه ها 180 درجه است و این امر موجب پیدایش اثر گلبرگ گل رز شده است. در گام بعد برای بهبود خاصیت آب گریزی - افزایش زاویه تماس و کاهش زاویه لغزش - سطوح زبر شده، با استئاریک اسید پوشش داده شدند. همچنین تاثیر مدت زمان فرایند و غلظت محلول خورنده بر روی زاویه تماس و زاویه لغزش، در حالت استفاده و یا عدم استفاده از پوشش استئاریک اسید نیز بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که زاویه تماس بالا رفته و زاویه لغزش به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. در برخی از نمونه ها حتی زاویه ی لغزش به کمتر از 10 درجه افت کرده و اثر برگ گل نیلوفر آبی حاصل شده است.کلید واژگان: ابر آب گریزی, حکاکی تر, میکرو, نانو ساختار, اثر گلبرگ گل رز, اثر برگ نیلوفر آبیSuperhydrophobic surfaces received many applications in various industries such as desalinization, heat exchanger, anti-fog and self-cleaning surface production. In this study a wet etching process were used to produce superhydrophobic copper surfaces. The specimens were etched by multiple ferric chloride and deionized water solutions to create micro-nano structures on their surfaces. The electronic scanning electron microscopy (SEM) images of the resulted surfaces show a formation of micro-nano structures with specific templates. Contact and sliding angle measurement of surfaces after etching process show that contact angles of specimens improve to nearly 140o while sliding angle of all samples were 180o , which is the same as a rose petal property. In the next step, to promote hydrophobicity of surfaces, increase contact angle and decrease sliding angle, specimens were immersed in an ethanol and stearic acid solution with a specific concentration. As well as, effects of etching time and etchant concentration on the sliding and contact angles with/without stearic acid modification were investigated. Results show that contact angles increased and sliding angles decreased remarkably so that it reduced to lower than 10o in some cases and lotus effect were achieved.Keywords: Superhydrophobicity, Wet etching, Micro, nano structures, Rose petal effect, Lotus effect
-
طراحی و ساخت میکروهیتر بهبود یافته با الکترودهایی از جنس طلا و مقایسه عملکرد آن با میکروهیتر پلاتینیبا توسعه ریزفناوری میکروماشین کاری و میکروالکترونیک، میکروهیترها کاربردهای زیادی در میکروحسگرها پیدا کرده اند. جنس الکترود گرم-کننده یکی از عوامل تاثیرگذار در میزان اتلاف توان، پاسخ زمانی و حساسیت میکروهیتر می باشد. در این مقاله دو میکروهیتر با هندسه یکسان، اما با دو فلز مختلف بر روی بستر سیلیکون و بر پایه فناوری میکروماشین کاری حجمی (MEMS) طراحی، ساخته و مشخصه یابی شده اند. در میکروهیتر اول از طلا و در میکروهیتر دوم از پلاتین به عنوان الکترود گرم کننده استفاده شده و تاثیر جنس الکترود گرم کننده بر روی میزان عملکرد میکروهیتر بررسی شده است. در ضمن برای بهبود کارایی میکروهیترها، طراحی آن ها مورد بررسی قرار گرفته و میکروهیتر با طراحی بهینه انتخاب شده است. نتایج تحلیل تئوری نشان می دهد که میکروهیتر طلایی دارای پاسخ زمانی کمتر و توان مصرفی بیشتری نسبت به میکروهیتر پلاتینی می باشد. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده، نتایج حاصل از تحلیل تئوری را تصدیق می کند و نشان می-دهد که میکروهیترهای ساخته شده با طراحی بهینه، دارای عملکرد بالایی هستند؛ به طوریکه برای رسیدن به دمای بالای oC450، توان مصرفی و پاسخ زمانی در میکروهیتر طلایی به ترتیب mW36 و ms75/1 و در میکروهیتر پلاتینی به ترتیب mW30 و ms1/2 می باشند. این نتایج نشان می دهند که با ساختن میکروهیترهایی از جنس طلا پاسخ زمانی 6/16% در مقایسه با میکروهیتر پلاتینی بهبود می یابد.کلید واژگان: الکترود گرم کننده, اتلاف توان, سیستم های میکروالکترومکانیکی, میکروهیتر, میکروحسگرWith the development of microelectronics and micromachining technology, micro-heater has found plenty of applications in micro-sensor. Heating electrode material is one of the key factors which affect the power loss, response time and sensitivity of the micro-heater. In this paper, two micro-heaters with same geometry using two various metals have been design, fabricated and characterize on silicon substrate based on micro-electro-mechanical-systems (MEMS) fabrication process. In the first micro-heater, gold and in the second micro-heater, platinum are used as heating electrode, and the effect of heating electrode material on the performance of micro-heater is evaluated. Moreover, to improve micro-heaters efficiency, their design is investigated and the micro-heater with optimum design is chosen. The analytical results exhibit that gold micro-hater has lower response time and higher power loss than platinum micro-heater. The experimental results are in good agreement with the results obtained from the analytical analysis and show that fabricated micro-heaters with optimum design have high performance; as power consumption and response time are 36mW and 1.75ms respectively in gold micro-heater and 30mW and 2.1ms respectively in platinum micro-heater for the temperature variation from 30oC to 450oC. These results demonstrate that with fabrication of gold micro-heater response time improve 16.6% in comparison with platinum micro-heater.Keywords: Heating electrode, Micro, heater, Micro, sensor, MEMS, Power loss
نکته
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.