فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 57 (تابستان 1398)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 57 (تابستان 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 24
|
  • سروه نادری، محمد سیم جو* صفحات 1-13

    تزریق آب با شوری پایین یکی از روش های جدید ازدیاد برداشت نفت است که اخیرا موردتوجه زیادی قرارگرفته است. تغییر ترشوندگی سنگ به سمت حالت آب دوستی به واسطه تبادل یونی بین آب با شوری پایین و سطح سنگ یکی از مکانیسم های غالب در افزایش برداشت نفت در این روش است. این مقاله به بررسی عمل کرد تزریق آب با شوری پایین در شرایط یک مخزن ماسه سنگی می پردازد که در آن چگونگی تغییرات ترشوندگی سنگ از طریق کوپل کردن واکنش های ژئوشیمیایی بین آب- سنگ و معادلات جریان سیال در حالت دوفازی مطالعه شد. کسر معادل یونی سدیم به عنوان شاخص تغییر ترشوندگی معرفی شد که شامل اثرات تبادل یونی و خواص رس بر روی توابع تراوایی نسبی آب/نفت می باشد. همچنین تاثیر انحلال کانی کلسیت به واسطه اندرکنش آن با آب با شوری پایین از طریق توصیف واکنش های ژئوشیمیایی مربوطه بررسی شد. نتایج نشان می دهد که تفاوت شوری آب تزریقی و آب سازندی باعث رخداد واکنش های تبادل یونی بین آب و سطح سنگ می شود. همچنین انحلال کلسیت نرخ واکنش های تبادل یونی را افزایش داده و بدین ترتیب باعث تغییر ترشوندگی سنگ به سمت آب دوستی بیش تر می شود. نتایج نشان داد که حضور CO2 محلول در فاز آبی مخزن، انحلال کانی کلسیت را افزایش می دهد. بااین حال بررسی نتایج نشان می دهد که رخداد واکنش های ژئوشیمیایی تبادل یونی و انحلال کلسیت در فواصل دورتر از چاه تزریقی به مقدار کمتری رخ می دهد. نتایج حاصله از این مطالعه همچنین بیانگر افزایش 8 درصدی تولید نفت به واسطه تزریق آب با شوری پایین در مقایسه با تزریق آب با شوری بالا می باشد.

    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت نفت، آب با شوری پایین، واکنش های ژئوشیمیایی، تغییر ترشوندگی
  • مائده رحیم نژاد، بهمن وحیدی*، بهمن ابراهیمی حسین زاده، فاطمه یزدیان صفحات 15-25

    به دلیل افزایش روزافزون سرطان و تولید داروی جدید در درمان آن در این تحقیق به بررسی برهمکنش داروی جدید ضد سرطان آبگریز پاکلیتاکسل بر روی غشای سلولی با استفاده از ابزارهای محاسباتی پرداخته شده است. از نرم افزار دینامیک مولکولی NAMD و همچنین، نرم افزار VMD برای آماده سازی فایل های ورودی که از بانک داده های پروتئین گرفته شده بودند جهت شبیه سازی و همچنین تحلیل و بررسی داده های خروجی استفاده شده است. شبیه سازی با استفاده از کنترل کننده های دما و فشار در دمای 310 کلوین بدن و فشار 1 بار در مدت 10 نانو ثانیه انجام گرفته است. معادلات حاکم بر محاسبات معادلات حرکت نیوتنی و پتانسیل استفاده شده در آن پتانسیل لنارد -جونز می باشد. برهمکنش داروی پاکلیتاکسل با غشای سلولی از نظر انرژی واندروالسی و فاصله مرکز جرم مورد بررسی قرار گرفته است که نتایج حاصل از آن نشان دهنده پایداری و جذب نسبتا پایین پاکلیتاکسل به غشای سلولی می باشد. نتایج محاسباتی این پژوهش تائید کننده صحت مطالعات آزمایشگاهی محققان پیشین بوده است. این دارو بنا به خواص آبگریزی خود پایداری و جذب پایینی به غشای سلولی از خود نشان داده است. بنابراین مصرف و تجویز این داروی ضد سرطان به روش های نوین دارورسانی می تواند بسیار موثرتر و کارامدتر باشد.

    کلیدواژگان: روش دینامیک مولکولی، داروی ضد سرطان آبگریز پاکلیتاکسل، غشای سلول سرطانی
  • رامین نعمتی، جواد رهبر شهروزی* صفحات 27-39

    هدف از این پژوهش، یافتن مکانی بهینه برای احداث واحد جدید در داخل محدوده ی شهری و افزودن آن به مجموعه موجود می باشد، به نحوی که متوسط فاصله ی پیموده شده توسط هر کاربر تا نزدیک ترین واحد، با افزودن آن، به کمترین مقدار ممکن برسد. بدین منظور با استفاده از روش مونت کارلو و تلفیق آن با دو روش جستجوی خام و الگوریتم ژنتیک و با استفاده از ابزارهای پردازش تصویر که برای تصحیح نقشه و حذف مناطق برون شهری به کار برده شد، به مدل سازی و حل مسئله پرداخته شده است. در این مقاله که برای مورد مطالعاتی شهر تبریز و احداث واحد جدید پمپ بنزین صورت گرفته، تعداد 000‚40 نفر کاربر بصورت تصادفی و با توجه به تراکم جمعیت هر منطقه، در داخل شهر انتخاب شدند و متوسط فاصله ی هریک از آن ها از نزدیک ترین ایستگاه محاسبه شد. در ادامه با استفاده از دو الگوریتم ذکر شده، واحد جدید به نحوی افزوده شد که این فاصله به کمترین مقدار خود برسد. با در نظر گرفتن کاربران تصادفی یکسان برای هر دو روش، الگوریتم ژنتیک با تعداد جمعیت اولیه 60 نفر، تعداد 30 نسل و نرخ جهش 2/0، هم به لحاظ کاهش متوسط فاصله و هم به لحاظ زمان محاسبات، نتایج بهتری را نسبت به روش جستجوی خام با 5000 جستجو ارائه می دهد. متوسط فاصله کاربران قبل از افزودن واحد جدید 2105 متر می باشد که با افزودن واحد جدید پمپ بنزین از روش جستجوی خام و الگوریتم ژنتیک، این فاصله به ترتیب به 1908 و 1901 متر کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: مکان یابی، مونت کارلو، جستجوی خام، الگوریتم ژنتیک، جایگاه سوخت
  • فاطمه بشی پور*، پوریا قادریان صفحات 41-54

    محاسبه دقیق شدت جریان گاز طبیعی عامل بسیار موثری در بخش اقتصادی، کنترل شرایط عملیاتی، نگهداری تجهیزات و... در صنایع گاز کشورهای وارد و صادر کننده آن می باشد. امروزه در صنایع مرتبط با گاز کشور، برآورد شدت جریان گاز طبیعی به کمک محاسبه ضریب تصحیح دانسیته آن (NG-DCF) با استفاده از معادلات حالت به عنوان روشی مقرون به صرفه انجام می پذیرد. دسترسی همیشگی به اطلاعات ورودی مورد نیاز معادلات حالت به ویژه ترکیب درصد کامل اجزاء گاز نیاز به هزینه های گزافی دارد از این رو گاهی از اطلاعات تخمینی به عنوان عوامل ورودی مدل استفاده می شود. بنابراین با توجه به امکان تاثیر پذیری دقت محاسبه NG-DCF از این عوامل، شناخت و تحلیل روند اثرگذاری هریک از آن ها بر خروجی مدل، بررسی میزان حساسیت پذیری خروجی مدل از داده های ورودی و نیز تعیین عدم قطعیت خروجی مدل ضرورت دارد. در این مطالعه ابتدا NG-DCF توسط معادله حالت استاندارد AGA8-DCM به عنوان روشی دقیق، مدل شده سپس برای محاسبه آنالیز حساسیت و عدم قطعیت NG-DCF از روش های مختلف تحلیلی و عددی استفاده شده است تا از نتایج حاصل برای احراز از خطای تخمین آن سود جست. نتایج آنالیزهای حساسیت نشان داد که پس از فشار عملیاتی نسبی و دمای عملیاتی، ترکیب درصد متان، اتان و نیتروژن گاز طبیعی موثرترین عوامل خطی بر NG-DCF است. همچنین تغییرات فشار محیط که غالبا مورد اغماض قرار می گیرد به عنوان یکی از عوامل موثر بر NG-DCF شناخته شد.

    کلیدواژگان: ضریب تصحیح دانسیته، گاز طبیعی، مدل سازی، استاندارد AGA8-DCM، آنالیز حساسیت، عدم قطعیت
  • گلشن مظلوم*، شیدا اسماعیلی صفحات 55-68

    به منظور بررسی نحوه عملکرد اکسیژن در تبدیل مستقیم پروپان به اکریلیک اسید بر روی کاتالیست Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox از مدلسازی سینتیکی استفاده شده است. داده های آزمایشگاهی در شرایط عملیاتی مختلف در یک راکتور بستر ثابت لوله ای جمع آوری شده اند. یک شبکه واکنشی متشکل از واکنش های موازی/متوالی با مسیر های مختلف برای تولید اکسیدهای کربن در نظر گرفته شده است. فرضیاتی که در توسعه این مدل ها در نظر گرفته شده اند عبارتند از: وجود سایت های کاتالیستی با فعالیت های مختلف، ارتباط/عدم ارتباط سایت های کاتالیستی با یکدیگر، ارتباط/عدم ارتباط سایت های کاتالیستی با اکسیژن فاز گاز و هم چنین نوع اکسیژن فعال در واکنش های مختلف. بر اساس این فرضیات و هم چنین با در نظر گرفتن شبکه واکنشی، 5 مدل سینتیکی بر پایه مکانیسم مارس-ون کرولن و مکانیسم الی-ریدل توسعه داده شده و پارامترهای سینتیکی با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شده اند. نتایج نشان می دهد علت اینکه مقدار اکسیژن گازی، تاثیر چندانی بر گزینش پذیری نسبت به اکریلیک اسید ندارد، درحالی که بر گزینش پذیری نسبت به COx بسیار اثرگذار است این است که اکسیژن فاز گاز به صورت مستقیم نقشی در تولید اکسیژن شبکه ای ندارد. در حالی که اکسیدهای کربن در مسیر جداگانه ای از واکنش بین پروپان با سایت غیر گزینشی اکسیژن جذب شده بر سطح کاتالیست تولید می شود که غلظت این سایت وابستگی مستقیم به فشار جزئی اکسیژن گازی دارد. می توان نتیجه گرفت هر چه پروپان و اکسیژن در این واکنش تماس کمتری با یکدیگر داشته باشند، گزینش پذیری نسبت به محصولات مطلوب افزایش می یابد. بر این اساس راکتورهای بستر سیال دو ناحیه ای و گردان برای این واکنش پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: اکریلیک اسید، پروپان، مدلسازی سینتیکی، اثر اکسیژن، Mo1V0، 3Te0، 23Nb0، 12Ox
  • جلال رضایی نور*، فهیمه یزدیان، محسن عاقلان صفحات 69-92

    در دنیای امروزی، پایداری زنجیره تامین موجب ایجاد قدرت رقابتی شرکت و بهبود عملکرد آن می گردد. بدین منظور یک زنجیره تامین با در نظر گرفتن ابعاد مختلف پایداری که شامل حوزه های اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی می شود، موفقیت پایدار خود را تضمین می نماید. از طرفی استخدام و حفظ نیروهایی که قابلیت های منحصربه فردی دارند و باانگیزه هستند، موثرترین عامل بهره وری در سازمان است. این پژوهش به توسعه یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط برای مکان یابی تسهیلات و تعیین جریان محصولات بین رده های مختلف و حل مسئله طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته با در نظر گرفتن ابعاد اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی در قبال کارمندان پرداخته است. با توجه به اهمیت یکپارچه سازی اهداف در هنگام تصمیم گیری، این مدل به ادغام اهداف اقتصادی، زیست محیطی و مسئولیت اجتماعی شرکت در قبال کارمندان، پرداخته است. جهت ایفای مسئولیت اجتماعی شرکت و افزایش سطح اجتماعی کارمندان از سه معیار اشتغال محلی، ثبات اشتغال و افزایش فرصت شغلی استفاده نموده ایم، همچنین تمام جنبه های امکان انتشار گاز CO2 در کل شبکه زنجیره تامین در نظر گرفته شده است. درنهایت مدل ارائه شده حل و تجزیه وتحلیل عددی به منظور بررسی کاربردپذیری مدل انجام شده است و رویکرد مدیریتی در قبال این تغییرات پیشنهادشده است. نتایج نشان می دهند تغییر چیدمان تسهیلات، بدون در نظر گرفتن تصمیمات زیست محیطی یا مسئولیت اجتماعی در قبال کارمندان موجب افزایش چشم گیری در انتشار گاز CO2 و کاهش سطح رفاه اجتماعی کارمندان ، نسبت به حالت بهینه (در نظر گرفتن تمام ابعاد اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی) می گردد.

    کلیدواژگان: طراحی شبکه زنجیره تامین حلقه بسته، توسعه پایدار، مسئولیت اجتماعی
  • عرفان بابایی تیرکلایی*، ایرج مهدوی، میر مهدی سید اصفهانی صفحات 93-110

    یکی از مهم ترین مسائل نگران کننده جوامع بشری در سال های اخیر مدیریت پسماند شهری بوده که از جمله ملزومات اصلی هر شهر می باشد و بی توجهی نسبت به آن می تواند برای هر شهر و حتی ساکنان روستاهای اطراف آن مشکل آفرین باشد. مناطق شهری بیشترین مقدار زباله را تولید کرده و در نتیجه به یک سیستم کارا جهت جمع آوری زباله و دفع آن نیازمند است که تعیین و تثبیت آن بسیار مشکل و هزینه بر است. در این راستا، این مقاله به بررسی مساله مسیریابی وسایل نقلیه با در نظر گرفتن سفرهای چندگانه و پنجره های زمانی مختص به جمع آوری زباله شهری با هدف کمینه سازی هزینه کل شامل هزینه های مسیریابی، هزینه های جریمه خروج از پنجره های زمانی سرویس و هزینه های بکارگیری وسایل نقلیه می پردازد. برای حل مساله در ابعاد کاربردی، الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری (GWO) توسعه می یابد و عملکرد آن در مقابل حل کننده CPLEX نرم افزار GAMS و الگوریتم شبیه سازی تبرید (SA) مورد ارزیابی قرار می گیرد. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که الگوریتم GWO پیشنهادی دارای عملکرد قابل قبولی در تولید جواب های با کیفیت می باشد. در نهایت، برای مطالعه رفتار تابع هدف در مقابل تغییرات پارامتر تقاضا در دنیای واقعی، آنالیز حساسیت بر روی این پارامتر انجام شده و سیاست بهینه مدیریتی تحلیل می شود.

    کلیدواژگان: مساله مسیریابی وسایل نقلیه سفرهای چندگانه، جمع آوری زباله شهری، الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری، الگوریتم شبیه سازی تبرید
  • عباس کاری مجیدآباد، مرضیه مظفری*، علی نعیمی صدیق صفحات 111-125

    در مسئله مکان یابی رقابتی موضوع مکان یابی بهینه یک یا چند تسهیل جدید در شرایطی می باشد که رقبای دیگر نیز وجود دارند، در این مقاله نوعی از مسئله مکان یابی رقابتی بررسی می شود که یک امتیاز دهنده امکان بهره گیری از سرمایه گذاری دو سرمایه گذار با دریافت درصدی از درآمد آن ها به عنوان فرانشیز را در اختیار دارد و ضمنا خود نیز با توجه به بودجه در اختیار می تواند نسبت به ایجاد تسهیلات در مکان های بالقوه موجود اقدام نماید. درواقع سه تصمیم گیرنده وجود دارد که یکی به عنوان رهبر و دو تصمیم گیرنده به عنوان پیرو در رقابت همزمان با یکدیگر وارد بازی انتخاب مکان برای ایجاد تسهیلات خود می شوند. این بازی به صورت یک بازی دو سطحی استکلبرگ-نش است که در سطح اول امتیازدهنده با در نظر گرفتن بهترین پاسخ سرمایه گذاران بهترین تصمیم خود را اعلام می دارد و در سطح دوم دو سرمایه گذار با مشاهده استراتژی امتیازدهنده به صورت هم زمان و در رقابت با یکدیگر تصمیم گیری می کنند. در نهایت برای صحه گذاری نتایج مدل پیشنهادی یک مثال عددی ارائه شده است و به منظور دستیابی به سیاستهای بهینه مدیریتی تحلیل حساسیت جامعی صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: مکان یابی رقابتی، مسئله امتیاز دهنده- سرمایه گذار، نظریه بازی، تعادل استکلبرگ، تعادل نش
  • سعید فراهی شهری، محمدرضا قاسمی*، سید روح الله موسوی صفحات 127-146

    تاکنون روش های متفاوتی برای مسائل بهینه سازی گسسته استفاده شده است. بکارگیری الگوریتم های فرا اکتشافی با توجه به عدم نیاز به مشتق گیری و خصوصیت جستجوی عمومی یکپارچه در مسائل پیچیده افزایش یافته است. در بعضی از این الگوریتم ها، تولید جمعیت اولیه به صورت تصادفی است که موجب تولید جمعیت های تکراری، وابستگی زیاد پاسخ نهایی به جمعیت اولیه، افزایش شمار تحلیل های تابع هدف و کاهش کارایی این الگوریتم ها می شود. در کار حاضر تلاش شده تا تولید و انتخاب جمعیت اولیه به صورت هوشمند صورت گیرد. در این مقاله، یک الگوریتم فرا اکتشافی جدید برای بهینه سازی مسائل گسسته معرفی شده که به سازه های خرپایی اعمال شده است. روش پیشنهادی الگوریتم SPR نامیده شده و بر مبنای تکنیک های حساسیت سنجی عضوهای خرپا، تقسیم بندی فضای جستجو و تجدید حیات ارائه شده است. نتایج بهینه سازی گسسته سازه های خرپایی نشان داده است که الگوریتم پیشنهادی SPR نسبت به تحقیقات قبلی، توانسته است با مقدار تحلیل های کمتر به پاسخ بهینه دست یابد و یا مقدار تابع هدف بهینه را بهبود بخشد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی گسسته، خرپا، حساسیت سنجی، تقسیم بندی، تجدید حیات
  • حدیث بی باک، جهانگیر خزایی*، حسین مویدی صفحات 147-158

    استفاده و کاربرد شبیه سازی مصنوعی در پیش بینی رفتار مصالح علی الخصوص هنگامی که نتایج واقعی داشته باشیم از نظر زمان و هزینه از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس در این پژوهش داده های آزمایش بدست آمده از آزمایش تک محوری روی نمونه های خاک تثبیت شده توسط آهک، پسماند و سیلیکات سدیم با شبکه عصبی (GRNN) و الگوریتم ژنتیک (برنامه ریزی بیان ژن (GEP)) مورد بررسی قرار گرفته است. بنابراین با توجه به نتایج مقاومت فشاری محدود نشده برای درصدهای محدودی که آزمایش انجام شده است شبیه سازی مصنوعی انجام و راستی آزمایی صورت گرفته است سپس با توسعه شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک برای حالت ها و درصدهای مختلف اختلاط در بهسازی خاک، درصد اختلاط بهینه تعیین شده است که با توجه به نتایج بدست آمده از مدل الگوریتم ژنتیک، طرح اختلاط بهینه برای این نوع خاک رس در 6 درصد آهک، 6 درصد پسماند صنعتی و 1.5 درصد سیلیکات سدیم می باشد. نتایج شبکه عصبی دارای قدرت پیش بینی مناسب تری نسبت به الگوریتم ژنتیک می باشد به طوری که بهترین پیش بینی برای مدل 90 روزه شبکه عصبی با مقدار R^2 و RMSE به ترتیب برابر با 0.998 و 0.019 وکمترین پیش بینی برای مدل 7 روزه الگوریتم ژنتیک با مقدار R^2 و RMSE به ترتیب برابر با 0.967 و 0.059 می باشد.

    کلیدواژگان: پسماند، تثبیت خاک، رس نرم، شبکه عصبی (GRNN)، الگوریتم ژنتیک (برنامه ریزی بیان ژن (GEP))
  • مهدی یعقوبی*، مرتضی زاهدی صفحات 159-172

    امروزه سیستم های مدیریت فرآیندهای کسب وکار(BPMS) به سرعت در حال گسترش هستند. سازمان ها و شرکت های بزرگ برای افزایش بهره وری اقتصادی و توانایی رقابت در بازار جهانی ناگزیر به استفاده از BPMS در مدیریت فرآیندهای کسب وکار خود هستند. لذا توجه به معیارها و قابلیت های این سیستم ها موردتوجه محققان قرارگرفته است. ایجاد تعادل در بارکاری منابع در BPMS، یکی از چالش هایی است که از دیرباز مورد مطالعه و بررسی محققان قرار گرفته است، ایجاد تعادل در بارکاری منابع، هم باعث افزایش پایداری سیستم و هم باعث افزایش کارایی منابع و افزایش کیفیت محصولات می شود. در این تحقیق، اثر نامطلوب تاخیر تغییرات زمانی نرخ ورود در وظایف معرفی می شود. برای رفع این اثر نامطلوب، الگوی وابسته به زمان از بارکاری منابع را تعریف می کنیم و یک روش ابتکاری برای مدیریت و تنظیم هم روندی فرآیندها در BPMS معرفی می کنیم. برای بهینه سازی هم روندی فرآیندها از الگوریتم بهینه سازی PSO استفاده می کنیم، به طوری که، علاوه بر ایجاد تعادل در بارکاری منابع، بارکاری هر منبع در طول زمان (دوره کاری اش) یکنواخت می شود. ایجاد یکنواختی در بارکاری منابع باعث افزایش کارایی منابع و درنتیجه بهبود در کیفیت محصولات و خدمات می شود. آزمایش انجام شده نشان می دهد بهینه سازی همروندی فرآیندها باعث بهبود 8/29 درصدی در برقراری تعادل و یکنواختی در بارکاری منابع می شود.

    کلیدواژگان: سیستم مدیریت فرآیندهای کسب وکار، هم روندی فرآیندها، تعادل بارکاری، الگوریتم PSO، الگوی بارکاری
  • امین رضایی پناه*، علی مبارکی، سعید بحرانی خادمی صفحات 173-186

    امروزه استفاده از سیستم های هوشمند در تشخیص پزشکی به تدریج در حال افزایش است. این سیستم ها می توانند به کاهش خطایی که ممکن است توسط کارشناسان کم تجربه اتفاق بیافتد، کمک کند. بدین منظور استفاده از سیستم های هوشمند مصنوعی در پیش بینی و تشخیص سرطان سینه که یکی از رایج ترین سرطان ها در بین زنان است، مورد توجه می باشد. در این تحقیق فرآیند تشخیص بیماری سرطان سینه با یک رویکرد دو مرحله ای انجام می شود. در مرحله اول دو پارامتر ویژگی های موثر و تعداد نودهای لایه مخفی به منظور آموزش شبکه عصبی MLP به صورت همزمان توسط یک الگوریتم ژنتیک بهینه سازی می شوند. سپس با استفاده از ویژگی-های انتخاب شده و تعداد نودهای لایه مخفی، یک مدل طبقه بندی برمبنای شبکه عصبی MLP برای تشخیص بیماری سرطان سینه در مرحله دوم ایجاد می شود. در این مرحله از یک الگوریتم ژنتیک موازی FinGrain بر مبنای پارامترهای بهینه سازی شده، برای تنظیم وزن های شبکه عصبی MLP استفاده می شود. ارزیابی آزمایش ها نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش های GAANN و CAFS روی مجموعه داده WBCD به نتایج بهتری رسیده است و دقت 98.72% را در حالت میانگین گزارش می کند.

    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک موازی، تکنیک FineGrain، شبکه عصبی MLP، تشخیص سرطان سینه، ویژگی های موثر
  • پویا خسرویان دهکردی، سیما عمادی*، قاسم میرجلیلی، بهزاد زمانی صفحات 187-199

    زنجیربندی عملکرد سرویس یک معماری برای همنوایی سرویس های شبکه است که انتخاب را به شبکه محول می کند. این معماری اساسا یک ساختار سیاست دهی است که باید زنجیره مناسب از سرویس ها را تشکیل دهد. مدیریت این شبکه ها به دلیل ترکیبات متفاوت سرویس ها با پیکربندی اختصاصی مستعد خطا می باشند بر همین اساس راه حل هایی نیاز خواهد بود که ابهام زدایی مناسبی را برای چنین شرایطی فراهم کنند؛ بنابراین قبل از اجرا باید صحت زنجیرها کاملا کنترل شود که این نیازمند تعریف قواعد زنجیربندی است. ازجمله مسائلی که در این معماری مطرح است: بررسی صحت زنجیره ها و همچنین کاهش تعداد ترکیبات سرویس های زنجیره است که برای حل این مسائل در این مقاله از گرامر استفاده شده است. به این صورت که بر مبنای سناریوهای مطرح شده در نیروی کار مهندسی اینترنت ابتدا آتوماتان آن‎ها را ایجاد کرده و سپس با استفاده از عبارت منظم و آتوماتان متناهی، گرامر آن‎ها به دست می آید. به دنبال آن، با استفاده از الگوریتم (Cocke-Younger-Kasami) ارزیابی گرامر انجام شده و تعداد ترکیبات سرویس ها نیز نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که می توان با این گرامر صحت زنجیره سرویس ها را بررسی کرد و همچنین تعداد ترکیبات سرویس های زنجیره ها را نیز به میزان قابل توجهی کاهش داد.

    کلیدواژگان: شبکه های نرم افزار محور، زنجیربندی عملکرد سرویس، آتوماتان، آتوماتان متناهی، عبارت منظم و گرامر منظم
  • سمیه شعبانی زاده رابری، وحید خطیبی بردسیری*، عمید خطیبی بردسیری صفحات 201-214

    سیکل توسعه نرم افزار شامل آنالیز، طراحی، پیاده سازی و تست و یکسری فازهای دیگر است. مرحله تست نرم افزار یکی از مراحل هزینه بر توسعه نرم افزار است، باید به طور موثری انجام شود تا نرم افزار بدون خطا دست کاربران برسد. یکی از فعالیت های موثر برای توسعه نرم افزار و افزایش قابلیت اطمینان آن، پیش بینی نقص نرم افزار قبل از رسیدن به مرحله تست است که کمک حائز اهمیتی برای صرفه جویی زمانی در فرآیند تولید، نگهداری و هزینه آن می کند. یکی از مدل های کارا برای پیش بینی نقص نرم افزار، استفاده از شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا است. یکی از نقاط ضعف الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا احتمال به دام افتادن شبکه عصبی در نقاط مینیمم محلی است. با توجه به قابلیت الگوریتم های فراابتکاری در خروج از دام مینیمم های محلی و یافتن مینیمم سراسری، در این مقاله جهت برطرف کردن ضعف الگوریتم آموزشی شبکه عصبی و بهبود دقت آن در زمینه پیش بینی نقص نرم افزار، از ترکیب الگوریتم فراابتکاری ملخ با الگوریتم آموزشی پس انتشار خطا استفاده شده است. جهت ارزیابی نتایج حاصل از مدل پیشنهادی، نه پایگاه داده واقعی بکار گرفته شده و روش ارزیابی متقاطع مبنای ارائه نتایج بوده است. عملکرد مدل پیشنهادی با شش مدل پیش بینی نقص نرم افزار مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که مدل پیشنهادی قادر است در تعداد زیادی از مجموعه داده، صحت و دقت بالاتری نسبت به سایر مدل ها ارائه دهد.

    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، پیش بینی نقص نرم افزار، شبکه های عصبی پرسپترون، الگوریتم ملخ
  • محمد علیزاده*، میثم جعفری نوکندی، یامین سلطان مرادی صفحات 215-226

    در یک خانه هوشمند، کلیه اجزای داخلی آن به واسطه سیستمی یکپارچه و ایجاد منطقی سازگار با محیط در تعامل با یکدیگرند. در چنین خانه ای، مدیریت انرژی (EMS) می تواند نقش زیادی در کاهش هزینه مصرف انرژی داشته باشد لذا در این مقاله با توجه به اهمیت فزاینده این بحث، عملکرد یک خانه هوشمند با حضور خودروهای الکتریکی دارای قابلیت تبادل دوطرفه توان با شبکه قدرت، سیستم ذخیره انرژی و نیز پنل های خورشیدی در چارچوب یک برنامه ریزی خطی آمیخته با عدد صحیح، مدل سازی و ارزیابی شده است. موارد مطالعاتی گوناگونی شامل فروش انرژی الکتریکی حاصل از پنل های خورشیدی به شبکه قدرت، بارهای با قابلیت جابجایی زمان مصرف مانند ماشین لباسشویی و همچنین استراتژی های مختلف پاسخگویی تقاضا بر پایه تغییرات قیمت انرژی در نظر گرفته شده تا اثرات اقتصادی و فنی خودروهای الکتریکی، باتری ذخیره ساز انرژی و پنل های خورشیدی ارزیابی گردد. در ارزیابی عملکرد پنل های خورشیدی، عدم قطعیت مربوط به پیش بینی توان خورشیدی در نظر گرفته شده و مدل خطی آمیخته با عدد صحیح با در نظر گرفتن معیار ارزش در خطر شرطی (CVAR) تحلیل شده است. مدل پیشنهادی در برنامه GAMS پیاده سازی شده و نتایج نشان می دهد که استفاده از سیستم های اضافی برای تامین انرژی بطور قابل توجهی موجب کاهش هزینه برق خانه هوشمند خواهد شد.

    کلیدواژگان: مدل سازی و بهینه سازی مصرف انرژی در خانه هوشمند با حضور ذخیره ساز انرژی، سلول خورشیدی، خودروی برقی و پاسخ گویی بار
  • محمدرضا انصاری*، ایمان همت صفحات 227-239

    در این مقاله روشی جدیدی به منظور بهینه کردن استراتژی کنترل در خودروهای هیبرید موازی ارائه شده است. با پیشنهاد یک تابع هدف جدید و به منظور مدیریت موثر تقسیم توان بین موتورهای احتراقی و الکتریکی، میزان مصرف سوخت بهینه شده و همچنین میزان آلایندگی ها نیز با در نظر گرفتن توابع جریمه به حداقل ممکن رسیده است. با استفاده از نرم افزار ADVISOR، به عنوان یکی از نرم افزارهای متداول در زمینه شبیه سازی خودروهای هیبریدی و همچنین معادلات غیرخطی حاکم بر این خودروها، یک خودروی هیبرید موازی در چرخه رانندگی شهری آمریکا را شبیه سازی نموده و جهت بهینه کردن استراتژی کنترل از یک الگوریتم توسعه یافته بر اساس روش بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) استفاده شده است. در الگوریتم PSO پیشنهادی از ضرایب انقباض و اعمال اثر آینه ای سرعت، جهت افزایش کارایی روش استفاده می گردد. با محدودیت های جدیدی که برای الگوریتم PSO پیشنهاد گردیده، نتایج حاصله بهبودیافته است. همچنین نتایج شبیه سازی با نتایج به دست آمده از الگوریتم های ارائه شده در مقالات اخیر مقایسه گردیده است. این مقایسه نیز کارایی و دقت الگوریتم پیشنهادی را در بهینه سازی پارامترهای کنترل که منجر به کاهش مصرف سوخت و آلاینده های خروجی از خودرو شده است، نشان می دهد.

    کلیدواژگان: خودروی هیبریدی موازی، استراتژی کنترل، الگوریتم PSO توسعه یافته، مصرف سوخت، ضرایب جریمه آلایندگی
  • قاسم میربابایی رکنی، مسعود رادمهر*، علیرضا ذکریازاده صفحات 241-252

    سیستم مدیریت انرژی هوشمند به عنوان ابزاری قدرتمند برای مدیریت انرژی در سمت تقاضا و واحد های تولید بکار برده می شود. مدیریت بهینه انرژی در ریزشبکه ها معمولا به عنوان یک مساله بهینه سازی غیرخطی فرمول بندی می شود. بعلت ماهیت غیرخطی و گسسته مساله، حل آن به شیوه متمرکز نیازمند حجم بالای محاسبات در کنترل کننده مرکزی ریزشبکه دارد. در این مقاله، استراتژی مدیریت انرژی توزیع شده در ریزشبکه با دو روش ADMM و PCM پیشنهاد شده است بطوریکه کنترل کننده مرکزی و کنترل کننده های محلی بطور مشترک، برنامه واحدی را بهینه می کنند. الگوریتم های توزیع شده پیشنهادی بر روی ریزشبکه نمونه، مورد بررسی قرار گرفته است و عملکرد الگوریتم ها از طریق مطالعه موردی، مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که روش های توزیع شده پیشنهادی، هزینه بهره برداری را کاهش می دهد. نتایج شبیه سازی کارآیی بهتر و همگرایی سریع تر روش های توزیع شده نسبت به روش متمرکز را نشان داده است. همچنین روش ADMM با تعداد تکرار کمتر و با هزینه بهره برداری کمتری نسبت به روش PCPM مساله اصلی را بهینه نموده است.

    کلیدواژگان: مدیریت بهینه انرژی، الگوریتم توزیع شده، بهینه سازی محدب، ریزشبکه، پخش بار بهینه
  • روزبه اقبالپور، مصطفی باغانی*، حمید شهسواری، محمد شجاعیفرد صفحات 253-264

    پلیمرهای خودترمیم دسته ای از مواد هوشمند می باشند که بدلیل توانایی منحصر بفرد خود مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته اند. این مواد دارای قابلیت ترمیم بخشی از آسیب وارد شده به آن ها بدون نیاز به شناسایی محل آسیب می باشند. جهت مطالعه رفتار این پلیمرها حین اعمال بارگذاری، یک مدل سازگار ترمودینامیکی برای پیش بینی پاسخ مکانیکی آن ها در نظر گرفته شده است. بدین منظور مدل ساختاری استفاده شده را به صورت ضمنی گسسته ‍سازی زمانی کرده تا در قالب زیربرنامه UMAT در نرم افزار اجزا محدود ABAQUS مورد تحلیل قرار گیرد. دراین گسسته سازی از روش نیوتون-رافسون برای بروز کردن متفیرهای داخلی مانند مولفه های کرنش ویسکوپلاستیک استفاده شده است. همچنین با توجه به واسنجی پارامترهای مادی مدل توسط نتایج آزمایشگاهی نمونه آسفالتی، به شبیه سازی حرکت وسیله نقلیه بر روی بستر مورد نظر پرداخته شده است. در این پژوهش ضمن ارائه توضیح نحوه تحلیل اجزاء محدود رفتار مکانیکی بستر آسفالت با استفاده از مدل ساختاری و گسسته سازی ضمنی آن، اعتبارسنجی آن با نتایج تجربی موجود نیز انجام گرفته است که این روش، خود راهکاری مناسب جهت اعمال بارگذاری های مختلف در قالب تحلیل اجزاء محدود و همچنین پیش بینی عمر بسترهای آسفالت خودترمیم می باشد. لذا در این پژوهش مقایسه ای میان شبیه سازی بدون اثرگذاری ترمیم و همچنین با اعمال ترمیم جهت مقایسه میزان آسیب و تغییرشکل های دائمی در بستر انجام گرفته است. از نتایج حاصل از تحلیل اجزاء محدود انجام گرفته می توان به نقش بسزای ترمیم در عمر بستر اشاره کرد که با اثرگذاری آن می توان تا 20% بازیابی آسیب را افزایش داد.

    کلیدواژگان: پلیمر خودترمیم، بازیابی آسیب، گسسته سازی ضمنی، بستر آسفالت
  • امیر غیاثوند*، سوران حسنی فرد صفحات 265-272

    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی تکنیکی نوین محسوب می شود که در فرایندهای اتصال حالت جامد دسته بندی می گردد، در چنین فرایندهایی در ماده قطعه کار و در ابزار ذوب صورت نمی پذیرد و دمای فرایند همواره در سطحی پایین تر از دمای ذوب مواد می باشد. از این تکنیک به منظور اتصال آلیاژهای آلومینیوم استفاده می گردد و محدودیت های استفاده از جوش گداخت را درپی نخواهد داشت. در پژوهش حاضر به بررسی تجربی تاثیر موقعیت قرار گیری فلز با استحکام بالا تر در سمت پیش رو و سمت پس رو بر استحکام نهایی در کشش و ریز سختی نمونه ها حاصل از نمونه های اتصال یافته به واسطه تکنیک جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی پرداخته شده است. از دو آلیاژ آلومینیومی 6061 و 5054 استفاده شد و هرکدام از این آلیاژها در دو حالت آزمایشگاهی در دو سمت پیش رو و پس رو قرار گرفته و مورد بررسی قرار گرفتند. با بررسی نمودارهای تست کشش حاصل از دو حالت آزمایشگاهی مشخص گردید که نمونه هایی که در آن ها فلز با استحکام بالاتر در سمت پیش رو قرار داشت استحکام نهایی بالاتری در نمونه جوشکاری شده حاصل گشت. هنگام قرارگیری فلز با استحکام بالاتر در سمت پس رو میزان استحکام نهایی نمونه های اتصال یافته از هر دو آلیاژ پایه مقداری پایین تر بدست آمد و نرمی و کرنش شکست در نمونه ها از میزان نرمی فلزات پایه بیشتر گردید. ریز سختی هر دو حالت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت و الگویی Wشکل برای هر دو حالت تجربی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی حاصل شد.

    کلیدواژگان: جوش اصطکاکی اغتشاشی، فلزات غیر هم جنس، استحکام نهایی، ریز سختی، آلیاژ آلومینیوم
  • علی صالحین، آرش میرعبدالله لواسانی* صفحات 273-283

    هدف از این مطالعه عددی بررسی تاثیر هندسه و نوع سیال داخل جداره بر افزایش عملکرد حرارتی- هیدرولیکی یک کانال موجی شکل در جریان مغشوش است. کانال شامل دو ناحیه است. ناحیه اول سیال عبوری از کانال و ناحیه دوم سیال ساکن در بین جداره های کانال است. برای سیال ناحیه اول و دوم، هوا و نانو سیال دی اکسید تیتانیوم- آب انتخاب شده است. نانوسیال بصورت همگن، تک فاز و غلظت حجمی یک درصد در نظر گرفته شده است.صفحات بالا و پایین کانال تحت شار حرارتی ثابت 616 وات بر مترمربع است. عدد رینولدز جریان سیال داخل کانال بین 3700 تا 40000 است. جریان سیال مغشوش در ناحیه اول به کمک مدل k-ε استاندارد شبیه سازی شده است. اثر استفاده از نوع سیال داخل جداره کانال، زاویه و ارتفاع موج بررسی شده است. نتایج نشان می دهد اگر نانوسیال دی اکسید تیتانیوم- آب در ناحیه دوم و هوا در ناحیه اول باشد کانال بهترین عملکرد را خواهد داشت. زاویه 35 درجه به عنوان زاویه بهینه موج با بیشترین ضریب عملکرد حرارتی- هیدرولیکی در رینولدز های 12000 تا 40000 حاصل شد. با افزایش ارتفاع موج از 4 به 6 میلی متر ضریب عملکرد حرارتی- هیدرولیکی حدودا 65 تا 110 درصد افزایش می یابد. اثر ارتفاع موج بر افزایش ضریب عملکرد حرارتی- هیدرولیکی نسبت به تغییر زاویه موج بیشتر قابل توجه است.

    کلیدواژگان: تغییر شکل هندسه، نانوسیال، دی اکسید تیتانیوم- آب، جریان مغشوش، ضریب عملکرد حرارتی- هیدرولیکی
  • محمدرضا سلطانی صدرآبادی، بهمن وحیدی*، روزبه ریاضی صفحات 285-294

    بررسی جریان خون مغزی اهمیت زیادی در شناخت چگونگی ایجاد و شرایط خطر آفرین بیماری های عروق مغزی دارد. از این رو در این مطالعه با دیدگاه نوآورانه اهمیت بخشی به انعطاف پذیری دیواره، جریان خون در حلقه ی ویلیس و همچنین تنش برشی روی دیواره آن عروق بررسی شده است. در این پژوهش، برای طراحی هندسه و مدل قابل استفاده برای حل جریان خون، تصویر سی تی آنژیوگرافی مورد استفاده قرار گرفت است. از روش اجزای محدود جهت حل محاسباتی مساله بهره گیری شد. حلقه ی ویلیس به عنوان مجاری انعطاف پذیرمعرفی شده است. خواص مکانیکی دیواره ی رگ هایپرالاستیک فرض شد. بنابراین حل جریان به روش برهمکنش سیال و سازه مورد مطالعه قرار گرفته است. شرایط مرزی خون با احتساب چندشاخگی و همچنین خودتنظیمی، در ورودی و خروجی شریان ها بررسی شد. مقدار حداکثر تنش برشی برابر 9/3 پاسکال به دست آمد. فشارخون در رگ های بالایی حلقه ی ویلیس نسبت به فشارخون خروجی از قلب، کاهش چشم گیری داشته است. بررسی نتایج کانتور تنش برشی در زمان دیاستول نشان داد که مقدار بیشینه ی تنش برشی در رگ PCA اتفاق می افتد و مقدار تنش برشی بر روی ابتدای رگ های ACA کمینه است. رویکرد در پیش گرفته شده در این پژوهش در استفاده از تصاویر رادیولوژی هر شخص خاص، می تواند در فهم شرایط ایجاد و توسعه بیماری های عروقی ارزشمند باشد و نیز در شرایط حاد این نوع بیماری ها، با پیش بینی خطرهایی مانند پارگی رگ ها بر اساس تغییرات تنش برشی روی دیواره، پزشکان را در اتخاذ اقدامات لازم برای جلوگیری از هرگونه خطر احتمالی یاری رساند.

    کلیدواژگان: همودینامیک، حلقه ی ویلیس، برهم کنش سیال و سازه، روش اجزای محدود
  • سید علی فرشاد، محسن شیخ الاسلامی* صفحات 295-313

    هدف از این مطالعه افزایش عملکرد حرارتی کلکتور خورشیدی صفحه تخت با قرار دادن نوار پیچشی در داخل لوله آن و استفاده از نانوسیال آب آلومینیوم-اکسید است. استفاده از نوار پیچشی سطح برخورد سیال با دیواره را افزایش می دهد و باعث ایجاد جریان چرخشی می شود. در این بررسی عددی حاضر، نوار پیچشی با ابعاد مختلف، به همراه نانو سیال آب آلومینیوم-اکسید، تحت تاثیر یک شار حرارتی ثابت و در بازه عدد رینولدز 4000 تا 20000 مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. برای حل عددی این مقاله از نرم افزار تجاری فلوئنت که در آن از مدل توربولانسی k-ε تحقق پذیر استفاده شده است. با توجه به تست های انجام شده نتایج عددی به این گونه است که قرار دادن نوار پیچشی در کلکتور خورشیدی صفحه تخت باعث ایجاد جریان چرخشی شده و اختلاط سیال را بهبود می بخشد. در نتیجه افزایش نسبت قطر و نسبت پیچش نوار، نرخ انتقال حرارت را بیشتر می کند و از طرفی دیگر افت فشار و به تبع آن ضریب اصطکاک را نیز افزایش می دهد. ضریب عملکرد حرارتی در اعداد رینولدز پایین تر، مقدار بیشتری دارد به طوری که بیشترین مقدار ضریب عملکرد 08/1 در نسبت قطر 014/0، نسبت پیچش 7 و کمترین عدد رینولدز یعنی 4000 است.

    کلیدواژگان: نوارپیچشی، نانوسیال، جریان آشفته، کلکتور خورشیدی صفحه تخت، جا به جایی اجباری
  • فرشید جعفریان* صفحات 315-325

    مدل ماده جانسون-کوک با در نظر گرفتن اثر سخت شدگی کرنشی و نرخ کرنشی ماده و اثر نرم شدگی ماده، به عنوان پرکاربردترین مدل ماده جهت تعیین رفتار پلاستیک ماده حین شبیه سازی فرآیند ماشینکاری مورد استفاده محقیقن قرار می گیرد. تعیین تجربی ثوابت این معادله امری هزینه بر و زمان بر می باشد. در این راستا در تحقیق حاضر روش جدیدی ارائه شد که بدون نیاز به صرف زمان و استفاده از تجهیزات گران قیمت مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تکاملی و استفاده از تعدادی نتایج تجربی تنش سیلان، ثوابت معادله جانسون-کوک جهت شبیه سازی فرآیند براده برداری سوپر آلیاژ اینکونل 718 بدست آمد. نتایج بدست آمده بوسیله این روش با نتایج مدل های ماده سایر محقیقن که با آزمایشات تجربی و تحلیلی بدست آمده بود، مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. بر این اساس با پیاده سازی زیر برنامه نویسی در نرم افزار اجزاء محدود، به ازای هر مدل ماده شبیه سازی فرآیند ماشینکاری متعامد سوپر آلیاژ اینکونل 718 در شرایط مختلف ماشینکاری صورت پذیرفت و نتایج شبیه سازی نیروهای ماشینکاری (دو مولفه)، هندسه براده (سه مولفه) و حداکثر دما با مقادیر تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت میانگین کل خطای شبیه سازی 7/13% گزارش گردید که در مقایسه با سایر مدل های ماده از دقت مناسب و مطلوبی برخوردار می باشد و می توان ابراز امیدواری نمود که روش ارائه شده بخوبی در سایر تحقیقات نیز مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: مدل ماده، شبیه سازی اجزاء محدود، ماشینکاری متعامد، جانسون-کوک
  • ابوالفضل نعمت پور کشتلی، محسن شیخ الاسلامی* صفحات 327-338

    در این مقاله به بررسی عددی رفتار انجماد ماده تغییر فاز دهنده در یک مبدل حرارتی سه لوله ای دو بعدی پرداخته شده است. فضای بین پوسته و لوله ها با RT82 به عنوان ماده تغییر فاز دهنده پر شده است و آب به عنوان سیال گرم در لوله ی داخلی و خارجی جریان دارد. هدف اصلی در این مطالعه بررسی تاثیر چیدمان های فین و افزودن نانو ذره CuO با درصد وزنی مختلف روی فرآیند انجماد ماده تغییر فاز دهنده است. همچنین مقایسه ای بین مبدل حرارتی سه لوله ای با فین و نانو ذره و مبدل حرارتی بدون فین و بدون نانو ذره، صورت پذیرفته است. در ادامه برای بررسی اثر تغییرات دمای سیال ورودی به عنوان پارامتر جریانی، مقایسه ای بین مبدل در دمای مختلف صورت گرفته است. همچنین مقدار انرژی ذخیره شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده این واقعیت است با افزودن نانو ذره زمان انجماد برای تمامی مبدل های بررسی شده با فین نسبت به مبدل بدون فین کاهش یافته است. همچنین نتایج نشان می دهد، کاهش زمان انجماد نسبت به حالت بدون فین برای چیدمان های لوله داخلی(Case B)، خارجی(Case C)، هر دو لوله جانبی (Case D)، هر دو لوله جانبی (Case E) به ترتیب، %40، %57، 58% و %56 می باشد. همچنین با تغییر دمای سیال از 65 به 60 و 55 درجه سانتی گراد به ترتیب زمان انجماد تا %21 و %34 کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: فرآیند انجماد، مواد تغییر فاز دهنده، چیدمان فین، انتقال حرارت
|
  • Serveh Naderi, Mohammad Simjoo * Pages 1-13

    Low salinity water (LSW) flooding is one of the emerging EOR methods which has recently attracted lots of attention. Wettability alteration from oil-wet to water-wet triggered by ion exchange between low salinity water and rock surface is one of the dominant mechanisms to increase oil recovery by LSW. This paper studied the performance of LSW flooding in a sandstone oil reservoir where wettability alteration was investigated by coupling two-phase flow equations and geochemical reactions between water and rock surface. A wettability alteration index based on the ion equivalent fraction of sodium was introduced that mainly consists of the effects of ion exchange and clay properties on oil/water relative permeability functions. Also, the effect of calcite mineral dissolution was investigated by the relevant geochemical reactions. Results showed that salinity difference between injected and formation water caused ion exchange processes between water and rock surface. Also, calcite dissolution enhanced ion exchange processes and thus led to wettability alteration to more water-wet conditions. Results showed that the presence of dissolved CO2 in water increased the rate of calcite dissolution. It was also found that the rate of ion exchange and calcite dissolution reactions decreases far from the injection well. The results of this study revealed that LSW flooding provided incremental oil recovery of 8% of the oil initially in place as compared to high salinity water flooding.

    Keywords: Enhanced Oil Recovery, Low Salinity Water, Geochemical Reaction, Wettability Alteration
  • Maedeh Rahimnejad, Bahman Vahidi *, Bahman Ebrahimi Hoseinzadeh, Fatemeh Yazdian Pages 15-25

    Due to increasing of cancers and production of new anti-cancer drugs for its treatment, in this study, the interaction of new hydrophobic anti-cancer drug paclitaxel with the cell membrane has been discussed using computational tools. We have done molecular dynamics simulation using NAMD and also the initial structures that were achieved from the protein data bank have been modified using VMD package. Langevin algorithm was used for temperature control in 310 K, the human body temperature and the Brandson algorithm was utilized for pressure control in 1 bar. The simulation has been done during 10 ns. The simulation equations were based on Newton’s Motion Law and a Lenard−Jones potential. The anti-cancer drug paclitaxel interaction with the cell membrane has been investigated from the van der Waals energy and center of mass (COM) perspectives that show less stability and low absorption of the drug to the cell membrane. Computational results of this study confirm the validity of previously published computational and laboratory studies. According to the drug hydrophobicity, less stability, low absorption and also low efficacy has been shown in interaction with the cell membrane. As a result, administration of the anti-cancer drug can be very effective and efficient by using new drug delivery methods.

    Keywords: the molecular dynamics method, the anti-cancer drug paclitaxel, the cancer cell membrane
  • Ramin Nemati, Javad Rahbar Shahrouzi * Pages 27-39

    The purpose of this research is to find the optimal location for establishing a new service unit, like fuel station, within the urban area so that the average distance traveled by each user to the nearest unit reaches the lowest value. For this purpose, Monte Carlo simulation method was applied along with two optimization approaches including brute-search and genetic algorithm. In addition, image processing tools were used for distinguishing the urban regions and identifying the border of each zone. As a case study, the construction of a new fuel station unit in Tabriz city is carried out in this article. To achieve this goal, 40,000 users were randomly selected according to the population density of each zone within the city and the average distance of each of them was calculated from the nearest station. Afterwards, using the two mentioned algorithms, the new station was added in such a way that the minimum mean traveling distance was achieved. Considering the same number of random users for both methods, the genetic algorithm with initial population, generation and mutation rate of 60, 30 and 0.2, respectively, was resulted in better performance in terms of time and the mean distance. The mean distance between drivers and stations before adding a new unit was 2105 meters. However, by adding a new fuel station using the brute-search method and the genetic algorithm, this distance is reduced to 1908 and 1901 meters, respectively.

    Keywords: Site selection, Monte-Carlo, Brute-force search, Genetic Algorithm, Fuel station
  • Fatemeh Bashipour *, Poorya Ghaderian Pages 41-54

    The exact calculation of the flow rate of natural gas is a very effective factor in economic, operating conditions control, equipment maintenance, and etc., of the gas industry of the importing and exporting countries. Today, in the country's gas industry, the flow rate is estimated by natural gas density correction factor (NG-DCF) calculated by the equations of state as a cost-effective method. Permanent access to input data required for equations of state, in particular, the composition of all gas components, requires high costs, hence the information estimated as model input data is mostly applied. Since the calculation accuracy of the NG-DCF can be affected by the model inputs, it is necessary to recognize and analyze the effect of each of them on the model output, to investigate the model output sensitivity from the model inputs, and to determine the uncertainty of the model output. In this study firstly, the NG-DCF was modeled by a precise-standard equation of state, AGA8-DCM (Detail Characterization Method), then various analytical and numerical methods have been applied to calculate the sensitivity analysis and uncertainty of the NG-DCF to avoid from estimation error. The results of the sensitivity analyses showed that after the gauge operating pressure and operating temperature, the composition percentage of methane, ethane and nitrogen in natural gas are the most effective linear parameters on the NG-DCF. Also, the atmospheric pressure changes, which are often neglected, are known as one of the parameters affecting the NG-DCF.

    Keywords: Natural gas density, Correction factor, Modeling, AGA8-DCM standard, Sensitivity analysis, Uncertainty
  • Golshan Mazloom *, Sheida Esmaeili Pages 55-68

    Kinetic modeling was used to determine the type of the oxygen function in partial oxidation of propane to AA over Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox catalyst. Experimental data was collected under different operating conditions in a fixed bed tubular reactor. A reaction network consisting of parallel/sequential reactions with various pathways for the production of carbon oxides was considered. Some assumptions were made in the development of models including: the existence of catalytic sites with different activities, connection/non-connection of catalytic sites together, connection/non-connection of catalytic sites with gas phase oxygen and also the type of the active oxygen in different reactions. Based on these assumptions and also with regard to the reaction network 5 models were developed based on the Mars-Van Krevelen and Eley Rideal mechanisms. Kinetic parameters were optimized using genetic algorithm. It can be concluded that gas phase oxygen does not directly play role in the lattice oxygen production. Therefore gas phase oxygen concentration has negligible effect on AA selectivity. While carbon oxides are produced through reaction between propane and non-selective oxygen sites. The concentration of these sites is directly affected by the partial pressure of the gas phase oxygen. It can be concluded if propane and oxygen have less contact with each other, the selectivity to desired products increases. Accordingly two zone fluidized bed and circulating fluidized bed are proposed for this reaction.

    Keywords: Acrylic acid, Propane, Kinetic modeling, Oxygen effect, Mo1V0.3Te0.23Nb0.12Ox
  • Jalal Rezaeenour *, Fahimeh Yazdian, Mohsen Aghelan Pages 69-92

    In this paper, a new mixed integer mathematical model is developed for desifning a sustainable closed loop supply chain management problem. In this model, some real world manufacturing features are taken into account like exonomical, environmental and social responsibility indexes. The main novelty of propose model the consideration of three key indexes of local and sustainable job opportunities and also creating new job opportunities in terms of social responsibility of a supply chain. Moreover, the greenness of a supply chain in terms of CO2 emmisions are investigated through the developed model. In order to evaluate and validate the proposed mathematical model, some numerical examples are generated randomly, and solved using the CPLEX solver on Gams optimization package. In addition, some magerials insightsd are included in the paper by performing deep sensitivity analysis of the esseintial parameters. Based on obtained results, considering all sustainbiliy aspects of a supply chain in a concurrent way can reduce costs, significantly.

    Keywords: Closed loop Supply chain network design, Sustainability, Social responsibility
  • Erfan Babaee Tirkolaee *, Iraj Mahdavi, Mir Mehdi Seyyed Esfahani Pages 93-110

    One of the most important issues of concern to human societies in recent years is urban waste management that is one of the main requirements of each city, and without any notice of it, it can be problematic for it and even residents of the surrounding villages. Urban areas generate the highest amount of waste and consequently, they need an efficient system for collecting and disposing of waste where its determination and stabilization is very difficult and costly. In this regard, this paper examines the multi-trip vehicle routing problem with time windows specific to the urban waste collection, with the goal is to minimize the total cost including routing costs, the earliness and lateness penalty cost for violating the service time windows and the usage costs of vehicles. To solve the problem in practical dimensions, grey wolf optimization (GWO) algorithm is developed where its performance is tested compared to CPLEX solver of GAMS and simulated annealing (SA) algorithm. The obtained results demonstrate that the proposed GWO have an acceptable performance to generate high-quality solutions. Finally, to study the behavior of the objective function versus the real-world demand parameter changes, a sensitivity analysis is performed on this parameter and the optimal management policy is analyzed.ed.

    Keywords: Multi-trip vehicle routing problem, Urban waste collection, Grey wolf optimization algorithm, Simulated annealing algorithm
  • Abbas Kari Majidabad, Marzieh Mozafari *, Ali Naimi Sadigh Pages 111-125

    In the competitive location problems, the matter of the optimal location of single or multiple facilities are in a condition in which competitors exist as well. This paper deals with a type of a competitive location on which a leader possibly uses the investment of other investors through concession and receives a percentage of their income. He also can place his own facilities on potential locations that are available. In fact there are three decision-makers, one as a leader, others as followers who get in the game of facility location for placing their facilities. The location of facilities is a simultaneous game in which decisions are made in two levels, in the first level they are asynchronous and sequential, in the second level decisions are synchronous, namely the leader selects places for his own facilities, where other decision-makers (investor) play the simultaneous and non-cooperative game, and according to Nash equilibrium, select the optimal location. The leader uses new locations to optimize his objective function. Eventually, a numerical example is presented to test the model and a comprehensive sensitivity analysis is carried out to extract some managerial insights.

    Keywords: competitive facility location, franchisor-investor problem, game theory, Stackelberg equilibrium, Nash equilibrium
  • Saeed Farahi Shahri, Mohammad Reza Ghasemi *, Seyed Roohollah Mousavi Pages 127-146

    So far, several methods have been utilized for truss optimization where metaheuristic thechniqes have been used as one of the most common methods for such purpose. These thechniqes have received much attention due to their independence from gradient information and efficient global search property. In some of the metaheuristic thechniqes, random generation of the preliminary population leads to creation of repetitive population, dependency of final optimum solution on preliminary population, increasing of the number of analyses and reduction of the algorithm efficiency. To overcome these disadvantages, the present study employs some intelligent thechniqes for the generation and the selection of the population. So, a new metaheuristic algorithm called SPR is proposed for discrete truss optimization problems. The SPR algorithm is based on the sensitivity of the elements, the partitioning of the search space and the rebirthing of the optimization procedure. The structural members which are more sensitive to changing the cross-sectional areas are recognized through the procedure. In order to find the best approximate solution for any design variable, the search space is discritized to some partitions. Rebirthing technique searches for better optimum solutions around the last local optimum point for any design variable to end the stagnation states. The performance of the proposed algorithm is investigated using several benchmark size optimization problems of truss structures from the literature. In comparison to the available results in the literature, the proposed SPR algorithm showed capable of obtaining the optimum design with much lesser computational attempt.

    Keywords: Discrete optimization, Truss, Sensitivity, Partitioning, Rebirthing
  • Hadis Bibak, Jahangir Khazaie *, Hossein Moayedi Pages 147-158

    The application of artificial simulations in predicting the behavior of materials, especially when we have real results, is very important in terms of time and cost. Therefore, in this study the data collected from unconfined compressive strength test on stabilized soil samples with lime, waste industrial and sodium silicate by neural network (GRNN) and genetic algorithm (GEP) have been investigated. Moreover, based on the results of unconfined compressive strength for the limited percentages of the experiment, simulation has been performed and verified. Then, with the development of the neural network and genetic algorithm for different states and percentages of mixing in stabilized soil, the optimized mixing percentage has been set. According to the results of genetic algorithm model, the optimal mixing design for this type of clay is 6% lime, 6% industrial waste, and 1.5% sodium silicate. The results of neural network had better predictive power than the genetic algorithm, so that the best prediction for the 90-day model of the neural network with R2 and RMSE values is 0.998 and 0.019, respectively, and the least prediction for the 7-day model of genetic algorithm with R2 and RMSE is 0.967 and 0.059, respectively.

    Keywords: Waste material, Soil stabilization, Soft clay, Neural network (GRNN), Genetic algorithm (Gen Expression Programming (GEP) )
  • Mehdy Yaghoubi *, Morteza Zahedi Pages 159-172

    Today, business process management systems (BPMS) are rapidly expanding. Organizations and corporations need to leverage BPMS to manage their business processes and to increase economic productivity for competing in the international market. Therefore, researchers are to increase the features of BPMS. Workload balancing in BPMS is one of the challenges which have been studied by researchers. The purposes of workload balancing include increasing system stability, improving the resource efficiency and enhancing the quality of its products. In this paper, undesirable effects of the time delay of arrival rate in the tasks are presented. To overcome the undesirable effects, we define the workload pattern of resources and we propose a heuristic method to manage and regulate the processes in the BPMS as Process Concurrency. we leverage PSO algorithm to optimize process concurrency. Therefore, in addition to balancing the workload of resources, workload for each resource is maintained uniform through time. Creating uniformity in workload, as a result, increase the resource efficiency and improve the quality of products and services. To evaluate the proposed method, experimental results showed the optimal process Concurrency 29.8% increase balance and uniformity in the resource workload.

    Keywords: business process management systems, Process concurrency, Particle swarm optimization, workload balancing, workload pattern
  • Amin Rezaeipanah *, Ali Mobaraki, Saeed Bahrani Khademi Pages 173-186

    Today, the use of intelligent systems in medical diagnosis is gradually increasing. These systems lead to a reduction in error, which may be experienced by inexperienced experts. In this study, the use of artificial intelligent systems in predicting and diagnosing breast cancer, which is one of the most common cancers among women, is being considered. In this research, the diagnosis of breast cancer is performed with a two-stage approach. In the first step, the two parameters of the effective properties and the number of secret layer nodes for optimizing the MLP neural network are simultaneously optimized by a genetic algorithm. Then, using selected features and number of hidden layer nodes, a MLP neural network modeling model is developed for diagnosis of breast cancer in the second step. Here, a FinGrain parallels genetic algorithm based on optimized parameters is used to adjust the weight of the MLP neural network. The evaluation of the experiments shows that the proposed method compared to the two GAANN and CAFS methods on the WBCD dataset yielded better results and reported an accuracy of 98.72% in the average time.

    Keywords: Parallel Genetic Algorithm, FineGrain Technique, MLP Neural Network, Breast Cancer Diagnosis, Effective features
  • Pouya Khosravian Dehkordi, Sima Emadi *, Ghasem Mirjalily, Behzad Zamani Pages 187-199

    Service Function Chaining is an architecture for orchestrating network services that assign choice to the network. This architecture is essentially a policy structure that should form the proper chain of services. Managing these networks is susceptible to error due to the combination of services with dedicated configurations. Accordingly, solutions will be needed to provide an appropriate ambiance for such a situation. Therefore, before running, the chains must be fully controlled, which requires the definition of chaining rules. Among the issues raised in this architecture are: checking the accuracy of the chains, as well as reducing the number of combinations of service chains. To solve these issues, the grammar is used in this paper. In this way, based on the scenarios in the Internet Engineering Task Force, they first create them and then their grammar is obtained using Regular Expressions and Finite Automaton. Subsequently, using the Cocke–Younger–Kasami algorithm, the grammar evaluation is performed and the number of combinations of services is also shown. The results show that this grammar can be verified by checking the service chain and also significantly reducing the number of combinations of service chains.

    Keywords: Software Defined Networks, Service Function Chaining, Automaton, Finite Automaton, Regular Expression, and Regular Grammar
  • Somaye Shabani Zade Rabori, Vahid Khatibi Bardsiri *, Amid Khatibi Bardsiri Pages 201-214

    Software development cycle includes analysis, design, implementation and testing, and several other phases. The software testing phase is one of the costly stages of software development, and should be effectively implemented so that the software can be accessed without error by the users. One of the most effective activities for software development and its reliability is to predict software flaws before reaching the testing stage, which helps to save time in the production, maintenance and cost of software. One of the most effective models for predicting software flaws is the use of multilevel perceptron neural networks with post-error training algorithm. One of the weaknesses of the post-error training algorithm is the possibility of trapping the neural network at the local minimum points. Considering the potential of hyper-algorithms in exiting the local minimum mines and finding the minimum in general, in this paper, the combination of grasshopper meta-heuristic algorithm and post-error training algorithm were used to solve the weakness of the training algorithm and to improve its accuracy in predicting software defect. Is. In order to evaluate the results of the proposed model, neither the actual database was used nor the cross-evaluation method was the basis for presenting the results. The proposed model's performance has been compared with six defective software prediction models. The results of this comparison show that the proposed model is able to provide more accuracy and accuracy in comparison to other models in a large number of data sets.

    Keywords: Reliability, Software Defect Prediction, Perceptron Neural Networks, Grasshopper Algorithm
  • Mohammad Alizadeh *, Meisam Jaafari Pages 215-226

    In a smart home, all its internal components interact with each other through an integrated system and environmentally reasonable logic. In this house, energy management (EMS) can play a role in reducing energy costs. Therefore, in this paper, given the increasing importance of this discussion, the operation of smart home with the presence of electric vehicles with the capability of exchanging power with the network, the Energy storage system and solar panels have been modeled and evaluated in the framework of mixed integer linear programming. In this paper Various studies including the sale of electrical energy produced by solar panels to power grid, Loads with time-consuming movement such as washing machines as well as various demand response strategies based on energy price have been considered to evaluate the economic and technical effects of electric vehicles, energy storage batteries And solar panels. In assessing the performance of solar panels, uncertainty regarding the prediction of solar power is considered, and the proposed model has been analyzed by considering the conditional value at risk (CVAR) criteria. The proposed model is implemented in the GAMS software and the results indicate that the use of additional power systems will significantly reduce the cost of smart home power.

    Keywords: modeling, optimizing of Smart House Energy Management in the presence of Load response, Electric Vehicle, Energy storage System
  • Mohammad Reza Ansari *, Iman Hemmat Pages 227-239

    This paper presents a new approach to optimizing of the control strategy in parallel hybrid vehicles. By proposing a new objective function and in order to efficient management of the power split between the combustion and electrical motors, fuel consumption and the amount of emissions are minimized with considering the penalty functions. Using the ADVISOR software, as one of the most common software used for a hybrid vehicle, as well as nonlinear equations of these vehicles, a parallel hybrid vehicle in the urban driving cycle of the United States is simulated. In this paper, an extended algorithm based on the Particle Swarm Optimization (PSO) is used. In the proposed PSO algorithm, the coefficients of contraction and the mirror effect of speed are used to increase the efficiency of the method. With the new constraints proposed for the PSO algorithm, the results have been improved. Also, simulation results are compared with the results obtained from the algorithms presented in recent papers. This comparison also shows the efficiency and accuracy of the proposed algorithm in optimizing the control parameters that lead to reduced fuel consumption and emissions from the vehicle.

    Keywords: Parallel hybrid vehicle, Control strategy, Extended PSO algorithm, Fuel consumption, Penalty factor for emission
  • Ghasem Mirbabaee, Masoud Radmehr *, Alireza Zakariazadeh Pages 241-252

    The smart energy management system as a powerful tool is implemented to manage both demands and generation units. The energy management problem in a Microgrid is usually formulated as a nonlinear optimization problem. According to nonlinear and discreet nature of the problem, solving it by a centralized method requires high computational capabilities. In this paper, two distributed energy management system called Alternating Direction Method of multiplier Predictor (ADMM) and Corrector Proximal Multiplier (PCPM) have been investigated in order to jointly schedule the central controller as well as local controllers. The algorithms consider optimal power flow equations within the distributed energy management problem. The proposed distributed algorithms have been investigated on a typical MG and the efficiency of the algorithm has been evidenced through case studies. Simulation results show that the proposed method decreases the operational cost of MG. Also, the results evidenced that the ADMM has been converged faster and provided a lower operation cost if compared to the PCPM.

    Keywords: Distributed algorithms, Micro-grid, convex optimization, Energy Management system, energy scheduling
  • Roozbeh Eghbalpoor, Mostafa Baghani *, Hamid Shahsavari, Mohammad Shojaeifard Pages 253-264

    Self-healing polymers are a class of smart materials that have attracted many researchers due to their unique ability. These materials are able to heal part of the damage without the need to identify the site. In order to study the behavior of these polymers, a thermodynamically consistent model is proposed to predict the mechanical response. Along with this, the implicit time-discrete form of the constitutive model is presented in order to utilize in ABAQUS software by UMAT subroutine. In the discretization, the Newton-Raphson method has been used to update internal variables such as viscoplastic strain components. Considering the calibration of the material parameters by the experimental results of the asphalt sample, the movement of vehicle on the desired pavement has simulated. In this research, a detailed explanation of how to perform the finite element analysis of mechanical behavior of asphalt pavements is presented using constitutive model and its implicit discretization. In the following, its validation with existing experimental results is also carried out. Next, a comparison between the simulations is performed without and with healing effect. From the results of finite element analysis, the important role of healing in the life of the pavement can be noted, which can increase the recovery of damage up to 20%.

    Keywords: Self-Healing Polymer, Damage Recovery, Implicit Discretization, Asphalt Pavement
  • Amir Ghiasvand *, Soran Hassanifard Pages 265-272

    Friction stir welding is a new method, which is classified in the category of solid state bonding processes. In such processes during the process, the workpiece and tool materials do not melt, and the process temperature is always at a lower level than the melting temperature. This technique is used to joint aluminum alloys and does not have any restrictions on use such as fusion welding. In the present study, the experimental study of the effect of the position of metal with higher strength on the advancing and retreating side and on the ultimate tensile stress and fine hardness of the samples obtained from the joint specimens by the friction stir welding method. Two aluminum alloys, 6061 and 5054, were used, and each of these alloys was placed in two experimental and two directions on the both sides. By examining the tensile test graphs from the two experimental conditions, it was found that the samples in which the metal with higher strength placed on the advancing side found to have a higher final strength in the welded specimen. When the metal with higher strength in the retreating side was placed, the final strength of the bonded samples from both base alloys was lower and the softness and strain of the break in the samples increased the firmness of the base metals. The micro hardness of both experimental modes was studied and a W-shaped pattern was obtained for both experimental friction stir welding.

    Keywords: Friction Stir Welding, Dissimilar Metals, Ultimate Strength, Micro Hardness, Aluminum Alloy
  • Ali Salehin, Arash Mirabdolah Lavasani * Pages 273-283

    This numerical study carried out to find the effects of wall geometry and fluid content of a sinusoidal corrugated channel of turbulent fluid flow on increasing thermal- hydraulic performance factor. The channel consisted of two zones namely, zone1 where the fluid pass through it, and zone2 where the fluid was trapped in the channel walls. . Air and TiO2-water Nano fluid were used as fluid in 1st and 2nd zones. Nano fluid was homogeneous, single-phase, with volumetric concentration of 1%. The upper and lower plates of the channel were heated with a constant heat flux of 616 W/m2. The Reynolds numbers of fluid flow of channel were 3700 to 40,000. The turbulent fluid flow in the 1st zone was simulated using the standard k-ε model. The effects of fluid type used inside the channel wall and wave angle and wave height were investigated. The results showed that when the TiO2-water nanofluid was in the 2nd zone and air passed through 1st zone, the channel performance was the best. The optimum wave angle is 35 degrees and produced the most thermal-hydraulic performance factor in 12000 to 40000 Reynolds numbers. With increasing wave height from 4 to 6 mm, the thermal-hydraulic performance coefficient increases from 65 to 110%. The effect of wave height on the increase of the thermal-hydraulic performance coefficient was more significant than the wave angle change.

    Keywords: Geometry deformation, TiO2-water Nanofluid, turbulent flow, thermal-hydraulic performance factor
  • Mohammadreza Soltany Sadrabadi, Bahman Vahidi *, Roozbeh Riazi Pages 285-294

    Study of blood flow in cerebral arteries is of great importance in recognition of initiation and critical conditions of arterial diseases in the brain. So, in this investigation with the novel assumption of arteroal wall deformability, blood flow and arterial wall shear stress in the circle of Willis were analyzed. CT angiography images were used to design the geometry and available model for solving blood flow. Finite elements method was utilized to solve the problem. With the study of the wall of the arteries, the behavior of the hyperelastic was assumed. Therefore, the solution of the flow is studied by the method of fluid-structure interaction. The boundary conditions of the fluid (blood), including multi-branching as well as autoregulation, were investigated at the inlet and outlet of the arteries. The maximum shear stress on the wall was equal to 3.9 Pascal. In addition, blood pressure in the upper arteries in circle of Willis was significantly reduced as compared to the blood pressure at the outlet of the heart. Analysis of shear stress contour in diastol showed that the maximum shear stress occurs in PCA, while it is minumum in initial parts of PCA. Approach of this study to use radiological images of specific humans can be helpful in diagnosis of initiation and development of arterial diseases. Moreover, in acute situations of these diseases, through anticipating of dangers such as tearing of the vessels due to variations of wall shear stress, such a performed simulation may aid physicians for probable treatments.

    Keywords: Hemodynamics, Circle of Willis, Fluid-structure interactions, Finite elements method
  • Seyed Ali Frashad, Mohsen Sheikholeslami * Pages 295-313

    The aim of this work is to enhance thermal performance characteristics in a solar flat plate collector with inserts typical twisted tapes and Al2O3-water nanofluid as the working fluid. Using twisted tapes make contact surface area and swirl intensity to increase. Numerical present analysis of the thermal and fluid behaviors of the tubes with twisted tapes in different arrangements has been investigated under constant heat flux condition with the Reynolds number ranging from 4000 to 20000. For numerical solution of this problem, The Fluent commercial software has been used in which Realizable k-ε turbulence model was applied. According to the tests, the numerical results show that the twisted tape inserted in a solar flat plate collector induce swirling flows which help to improve fluid mixing, therefore increasing diameter ratio (D*) and revaluation of ratio (N) enhance heat transfer rate and the other hand, the pressure drop and also the friction factor increase. The maximum thermal performance factor of 1.08 is obtained by using twisted tapes with N = 7 and D* = 0.014 at the lowest Reynolds number of 4000

    Keywords: Twisted tape, Nanofluid, Turbulent, Solar flat plate collector, Forced convection
  • Farshid Jafarian * Pages 315-325

    Johnson-Cook (JC) material model takes into account the effect of strain and strain rate hardening and thermal softening, and it is used as the most applicable material model by researchers for determination of material plastic behavior during simulation of machining process. Experimental determining the constants of this equation is costly and time-consuming task. In this regard, at the present study a new method was presented and it is utilized without necessity to long time procedure and costly equipment. In this method, JC equation constants for simulation of Inconel 718 alloy machining were obtained using optimization algorithm and couple of experimental flow stress results. Obtained results using this method were compared with results of other material models determined by researchers using the experimental and analytical tests. Based on this, using the implementation of user-subroutine in finite element software, simulation of machining process at different cutting conditions was performed for each material model and results of cutting forces (two components), chip geometry (three components), and maximum temperature were compared with corresponding experiments. Finally, average of total error was reported 13.7% that is suitable compared with other material models and it provides reasonable hope that, the presented strategy is employed successfully at other investigations.

    Keywords: Material model, Finite element simulation, Orthogonal machining, Johnson-cook
  • Abolfazl Nematpour Keshteli, Mohsen Sheikholeslami * Pages 327-338

    In this paper three dimensional numerical study of solidification of phase change material (PCM) in a triplex tube heat exchanger is studied. Water is used as heat transfer fluid (HTF) which flows through the inner and outer tubes while the shell side is filled with RT82 as the PCM. The main purpose of this study is to investigate the effect of fin arrangement and the addition of CuO nanoparticles with different volume fractions on solidification behavior of phase change material. Also a comparison between triplex tube heat exchanger with fin and nanoparticles and triplex tube heat exchanger without fin and nanoparticles is done. Also, the amount of stored energy has been investigated. The results show that with the addition of nanoparticles, the solidification time for all heat exchanger with fines has decreased with respect to the without fin heat exchanger. The results also show that the reduction of solidification time compared to the without fin mode for interior pipe arrangement (Case B), for external pipe arrangement (Case C), both side pipes (Case D), and both side pipes (Case E), 40%, 57%, 58% and 56% respectively. Also, by changing the fluid temperature from 65 to 60 and 55 ° C, the solidification time decreased to 21% and 34%, respectively.

    Keywords: Solidification process, Phase change material, Arrangement fins, Heat transfer