فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 61 (تابستان 1399)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 61 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/06/20
  • تعداد عناوین: 12
|
  • کوروش گودرزی*، احمد بهرامی صفحات 1-12
    در صنایع برای انتقال سیالات معمولا از لوله ها استفاده می شود. تعیین دمای سیال درون لوله ها از اهمیت بالایی برخوردار است. اگر چه روش های تجربی مختلفی جهت اندازه گیری دمای سیالات درون لوله ها وجود دارد ولی مواردی نیز وجود دارد که اندازه گیری دمای این سیالات به روش های تجربی مشکل یا غیر ممکن است. در این موارد روش انتقال حرارت معکوس می تواند تخمینی مناسب از دمای سیال داخل لوله ها در اختیار ما قرار دهد. روش های تحلیلی و عددی فراوانی جهت حل مسایل معکوس وجو د دارد. در این پژوهش تخمین دمای سیال داخل لوله ها با استفاده از روش معکوس تحلیلی در دو حالت مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در حالت اول شرط مرزی سطح خارجی لوله دما ثابت و در حالت دوم سطح خارجی لوله عایق می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش انتقال حرارت معکوس تحلیلی می تواند تخمینی مناسب از دمای سیال داخل لوله ها در شرایط مختلف در اختیار ما قرار دهد.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت معکوس، روش تحلیلی، دمای سیال داخل لوله، دمای سطح خارجی لوله
  • معین نوایی*، پژمان رضایی صفحات 13-19
    در این مقاله فیلتر میانگذر فراپهن باند، با استفاده از امپدانس پله ای طراحی شده است. برای طراحی، یک ساختار با امپدانس پله ای پیشنهاد شده و سپس تعدادی از آنها با هم سری شده است. در طراحی اولیه تنها یک استاب اتصال کوتاه به کار گرفته شده و سپس با توجه به نتایج پاسخ فرکانسی، تعدادی از آنها با هم ترکیب می شوند. ابعاد فیلتر پیشنهادی mm2 16×16 می باشد. طراحی بر روی زیرلایه ای با ثابت دی الکتریک 38/3 و ضخامت 32 میل با تانژانت تلفات 0026/0 صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی عددی بیانگر باند عبور 35/3 تا 81/22 گیگاهرتز برای فیلتر پیشنهادی معادل پهنای باند کسری %7/148 است که در مقایسه با نتایج تحقیقات سال های اخیر قابل قبول می باشد. همچنین ریپل داخل باند عبور آن کمتر از 1 دسیبل و افت عبوری در خارج باند عبور تا فرکانس 40 گیگاهرتز بیش از 25 دسیبل می باشد. نتایج اندازه گیری نمونه ساخته شده از تطابق قابل قبولی با نتایج طراحی نرم افزار عددی برخوردار است.
    کلیدواژگان: فیلتر فراپهن باند، امپدانس پله ای، افت خارج باند، پهنای باند کسری، سری کردن فیلترها
  • مینا ملک زاده* صفحات 21-34
    به دلیل حساس بودن داده های چند رسانه ای (صوت و ویدیو)، استاندارد ac802.11 از روش EDCA برای اولویت بندی انواع داده ها استفاده می کند. این روش از چهار رده دسترسی پشتیبانی میکند در حالیکه بالاترین اولویت به پاکتهای صوتی اختصاص می یابد. با اینحال روش EDCA تنها زمانی که تعداد پاکتهای صوتی در مقایسه با تعداد پاکتهای معمولی اندک باشد عملکردی مناسب خواهد داشت. با افزایش تعداد پاکتهای صوتی، برخورد میان آنها افزایش می یابد که این امر منجر به افزایش تاخیر و بالا رفتن نرخ از دست رفتن پاکتها و در نتیجه کاهش کیفیت سرویسهای VoIP می شود. برای حل مشکل EDCA، در این تحقیق یک مدل پویای جدید به نام D-EDCA پیشنهاد می شود. مدل پیشنهادی کیفیت لازم برای پاکتهای صوتی را با نظارت مداوم برروی این پاکتها و صف مربوط به آنها و همچنین تنظیم پویای پارامترهای مربوطه وقتی تعداد پاکتهای صوتی بالاتر از یک آستانه است را فراهم می آورد. علاوه براین، به منظور اعتبار سنجی و مقایسه عملکرد مدل پیشنهادی D-EDCA با روش EDCA، یک چارچوب پیشنهاد و طراحی می شود که در سه فاز مختلف مربوط به شبکه ac802.11 کار می کند. نتایج حاصل از پیاده سازی مدل D-EDCA با روش EDCA از نظر پارامترهای ارزیابی شبکه با یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهند که بکارگیری D-EDCA عملکرد سرویسهای VoIP را در مقایسه با EDCA بطور قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد.
    کلیدواژگان: ac802.11، VoIP، بازه محافظتی، عرض کانال، آنتن های رادیویی
  • مصطفی سرلک*، حسن سعیدی صفحات 35-47
    عملکرد ناخواسته رله دیستانس طی شرایط نوسان توان، می تواند به گسترش اغتشاش و وخیم تر شدن وضعیت شبکه قدرت منجر شود. بنابراین، تشخیص سریع و دقیق نوسان توان و قفل نمودن رله دیستانس پس از وقوع نوسان توان برای حفظ امنیت و قابلیت اطمینان شبکه قدرت، امری ضروری است. از سویی دیگر، در صورت وقوع خطا طی نوسان توان، به منظور حفظ شاخص قابلیت اتکای سیستم حفاظتی، لازم است تا خطا شناسایی شود. این مقاله الگوریتمی هوشمند و زمان تطبیقی برای تشخیص خطاهای متقارن و نامتقارن در خطوط انتقال جبران شده سری طی نوسان توان مبتنی بر شبکه عصبی بازگشتی حافظه کوتاه مدت ماندگار (Long Short Term Memory (LSTM)) ارایه می دهد. این روش از جریان های سه فاز در محل رله دیستانس به عنوان ورودی استفاده می کند. به منظور بررسی الگوریتم پیشنهادی، شبکه استاندارد برای تست سیستم حفاظت خطوط انتقال که توسط کمیته حفاظت سیستم قدرت IEEE ارایه شده است، در نظر گرفته شد. انواع خطا در شرایط مختلف از جمله مکان خطا، مقاومت خطا، زاویه بار و زمان وقوع خطا در نرم افزار PSCAD شبیه سازی شدند. نتایج نشان می دهند که روش پیشنهادی دارای میانگین پاسخ زمانی (Average Response Time (ART)) و میانگین دقت (Average Accuracy (AA)) به ترتیب 1004/0 میلی ثانیه و 04/99 درصد می باشد.
    کلیدواژگان: رله دیستانس، شبکه عصبی بازگشتی، حافظه کوتاه مدت ماندگار، شناسایی خطا، نوسان توان
  • مسعود باقری رامیانی*، غلامرضا شیرازیان صفحات 49-62
    امروزه به دلیل اهمیت یافتن حمل ونقل در کشورهای رو به توسعه، پرداختن به مباحث مرتبط با برنامه ریزی ایمنی حمل ونقل نیز اهمیت زیادی پیداکرده است. یکی از موضوعات مهم در مبحث برنامه ریزی ایمنی، همگام سازی برنامه ریزی ایمنی با مراحل برنامه ریزی حمل ونقل است و پیش بینی تصادفات در مقیاس کلان از مولفه های آن به شمار می رود. هدف از انجام این پژوهش ارایه یک مدل ریاضی برای پیش بینی تعداد تصادفات شدید حمل ونقل جاده ای کالا هم گام با برنامه ریزی حمل ونقل و تعیین مناسب ترین مرحله برنامه ریزی برای ساخت مدل های پیش بینی تصادفات در سطح کلان است. در این مقاله با بررسی عوامل اثرگذار بر تصادفات، مدل کلان با استفاده از روش برنامه ریزی ژنتیک ارایه شده است. به این منظور از اطلاعات سال های 1390 تا 1393 به عنوان داده های پایه و از آمار سال 1394 برای اعتبارسنجی مدل استفاده شده است و بر اساس داده های هریک از مراحل برنامه ریزی، مدل های جداگانه ای ساخته شده و پس از مقایسه بین آن ها مدل مبتنی بر متغیرهای تولید سفر به عنوان مدل بهینه شناسایی و انتخاب شده است. نتایج نشان داده است از بین داده های چهارگانه متناظر با مراحل برنامه ریزی حمل ونقل، متغیرهای مرحله تولید سفر مناسب ترین گروه داده ها برای ساخت مدل پیش بینی تصادفات حمل ونقل جاده ای کالا در سطح کلان هستند.
    کلیدواژگان: ایمنی، پیش بینی تصادفات، مدل ایمنی، برنامه ریزی ژنتیک
  • رضا نوری، احمد صادقیه*، محمد مهدی لطفی صفحات 63-84

    در این مقاله یک سیستم تولید تک ماشین و تک محصول در شرایط عدم قطعیت تقاضا در نظر گرفته شده که در آن ماشین طبق یک فرایند مارکفی رو به زوال می-رود. هدف پیداکردن زمان بهینه برای انجام بازرسی ها و نت پیشگیرانه در برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات مبتنی بر شرایط با بازرسی های گسسته1 (CBMDM) است. بدین منظور با استفاده از برنامه ریزی پویای تصادفی یک مدل (مدل اول) ارایه شده که متغیر حالت آن، وضعیت ماشین می باشد. مدل اول بدون در نظر گرفتن تقاضا و با هدف کمینه کردن هزینه های بازرسی، نت و تولید از دست رفته به دلیل اختلاف ظرفیت واقعی با ظرفیت اسمی تولید ساخته شده است. سپس در مدل دوم، تقاضا به متغیر حالت پیوند داده شده و متوسط هزینه ی تولید از دست رفته به دلیل اختلاف ظرفیت واقعی تولید با تقاضا، جایگزین این بخش از هزینه در مدل اول گردیده است. در آخر به منظور اعتبارسنجی و تجزیه و تحلیل مدل های پیشنهادی، کاربردی از آن در زمینه ی توربین های بادی ارایه شده که نتایج عددی حاصل از آن نشان می دهد، وقتی در برنامه ریزی هم زمان بازرسی و نت پیشگیرانه، تقاضا جایگزین ظرفیت اسمی شود متوسط مجموع هزینه های بازرسی و نت پیشگیرانه در افق برنامه ریزی کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی بازرسی ها، نگهداری و تعمیرات مبتنی بر شرایط، عدم قطعیت تقاضا، برنامه ریزی پویای تصادفی، توربین بادی
  • محسن صادقی*، حسین مروی، علیرضا احمدی فرد صفحات 85-96

    یکی از چالش های اساسی در تشخیص گفتار، استخراج ویژگی مقاوم نسبت به نویز می-باشد. در این مقاله یک الگوریتم استخراج ویژگی جدید که الگوریتم استخراج ضرایب کپسترال توان نرمالیزه شده کسری وفقی نامیده می شود، بعنوان یک روش مقاوم در برابر نویز برای کاربرد بازشناسی گفتار ارایه شده است. این روش استخراج ویژگی پیشنهادی مبتنی بر تبدیل فوریه گسسته کسری زمان کوتاه می باشد. از آنجایی که انتخاب ضریب تبدیل کسری برای تحلیل های مناسب سیگنال های چند جزیی از قبیل گفتار همچنان مورد بحث است، در این روش پیشنهادی با استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری تکامل تفاضلی، پارامتر بهینه α برای تبدیل فوریه کسری با توجه به کلاس نویز موجود در محیط بصورت وفقی بدست می آید. همچنین از دادگان TI Digit و Noisex-92 به منظور ارزیابی میزان مقاومت و دقت بازشناسی سیستم بازشناس گفتار خودکار استفاده شده است. نتایج شبیه سازی بیانگر مقاومت بیشتر و دقت بازشناسی بالاتر روش استخراج ویژگی پیشنهادی در قیاس با سایر روش های استخراج ویژگی در محیط های نویزی و بدون نویز می باشد. در سیستم ASR پیشنهادی از طبقه بند ماشین بردار پشتیبان با کرنل غیرخطی استفاده شده است. لازم به ذکر است که تمامی شبیه سازی های انجام شده توسط نرم افزار MATLAB صورت گرفته است.

    کلیدواژگان: تبدیل فوریه کسری، الگوریتم تکامل تفاضلی، استخراج ویژگی مقاوم، بازشناسی مقاوم گفتار، طبقه بند، ASR
  • مسعود میر*، دانیال قهرمانی مقدم صفحات 97-109

    در این مقاله دو رویکرد جدید و ساده جهت تعیین ضریب اصطکاک در فرآیندهای شکل دهی حجمی فلزات ارایه می شود. در روش ارایه شده، با استفاده از داده های آزمایش فشار استوانه که برای تعیین منحنی تنش-کرنش انجام می گیرد، ضریب اصطکاک فرآیند هم محاسبه می شود و نیاز به اندازه گیری پارامتر دیگری در هنگام آزمایش نمی باشد. در این تحقیق دو پارامتر نمایی به نام ضرایب بشکه ای شدن هندسی و نیرویی تعریف می-شوند که به ترتیب تابع تغییرات هندسه استوانه و نیروی شکل دهی می باشند. ابتدا به کمک شبیه سازی عددی، ضرایب بشکه ای شدن بر حسب کرنش حقیقی نمونه در اصطکاک های مختلف رسم شده و نمودار کالیبراسیون آزمایش فشار استوانه بدست می آید. سپس با جایگذاری داده های تجربی بر روی نمودار کالیبراسیون ضریب اصطکاک فرآیند تعیین می شود. نتایج ضرایب اصطکاک بدست آمده از هر دو نمودار کالیبراسیون هندسی و نیرویی منطبق بر یگدیگر می باشند. جهت اعتبار سنجی روش ارایه شده، آزمایش مرسوم فشار حلقه نیز انجام گرفته است. نتایج ضرایب اصطکاک بدست آمده از روش های پیشنهادی در این تحقیق با ضرایب اصطکاک آزمایش فشار حلقه یکسان است. با توجه به افزایش فاصله منحنی های نمودار کالیبراسیون در ضرایب اصطکاک بالاتر از 2/0، اصطکاک با دقت و سرعت بیشتری نسبت به آزمایش فشار حلقه تعیین می شود.

    کلیدواژگان: اصطکاک، آزمایش فشار استوانه، ضریب بشکه ای شدن، شکل دهی حجمی فلزات
  • بهناز ارجمندکرمانی*، یونس بخشان، سعید نیازی صفحات 111-120

    ددر این تحقیق به بررسی جریان پلاسمای خون که در داخل آن نانو ذرات گلبول سفید،گلبول قرمز و پلاکت با درصد غلظت خون یک انسان بالغ که در داخل یک میکروکانال مستطیلی سه بعدی معلق می باشند، پرداخته شده است .محفظه حول محور عمودی با سرعت زاویه ای ثابت در جهت عکس عقربه های ساعت دوران می-کند و تحت تاثیر جریان الکتریکی مستقیم قرار دارد. نتایج عددی در نانو ذرات گلبول سفید،گلبول قرمز وپلاکت در سیال پلاسما با دو سرعت زاویه ای متفاوت استخراج و مقایسه گردید . حرکت نانوذرات معلق در خون و موقعیت آنها در محفظه بررسی شد. مشاهده گردید که سرعت سیال در صفحات عمود بر محور کانال نا متقارن می باشد و جهت دوران بر روی آن موثر می باشد . با افزایش سرعت زاویه ای ،فشار در امتدادکانال و در راستای محور دوران کاهش می یابد و ماکزیمم مقدار خود را در مرکز کانال دارد . همچنین با بررسی عددی سرعت و نحوه توزیع نانوذرات نتیجه گیری شده است که روند تغییرات سرعت در تمامی نانوذرات یکسان می باشد و سرعت گلبولهای سفید ،گلبولهای قرمز و پلاکت در انتهای کانال بیشتر و خطوط جریان فشرده تر می باشدو محل تجمع نانوذرات در صفحه راست محفظه بیشتر می باشد .

    کلیدواژگان: نانوذرات، خون، میکروکانال، جریان الکتریکی، سرعت دورانی
  • سمیه فتوحی*، سید سعید حاجی نصیری صفحات 121-137

    ابتدا ساختار یکپارچه ای برای اینورتر گرافنی شامل ترانزیستور اثر میدان گرافنی و خط ارتباطی گرافنی ارایه می شود. دلیل ارایه ساختار یکپارچه برای اینورتر گرافنی حذف مقاومتهای اتصال اهمی، شاتکی و اثرات پارازیتی در محل اتصال خطوط ارتباطی فلزی متداول به گیت، سورس و درین ترانزیستور است. سپس با استفاده از مدل مداری ادوات گرافنی به کار رفته در ساختار پیشنهادی، مدل ماتریس انتقال مدار اینورتر گرافنی یکپارچه استخراج می شود. در مدل مداری ترانزیستور و خط ارتباطی و به تبع آن در ماتریس انتقال کلی اینورتر گرافنی یکپارچه، اثرات سلفی- خازنی و انواع پراکندگی ها لحاظ شده است. حذف مقاومتهای اتصال اهمی، شاتکی و اثرات پارازیتی باعث افزایش سرعت کاری اینورتر خواهد شد و استخراج ماتریس انتقال اینورتر گرافنی یکپارچه و محاسبه نمودارهای حوزه زمان، پایداری نسبی و پهنای باند فرکانسی موید این بهبود است. مزیت مدل ماتریس انتقال اینورتر پیشنهادی این است که هر گونه تغییر در پارامترهای فیزیکی نانونوارهای گرافنی به کار رفته در ساختار به سادگی در مدل مداری و روابط ماتریس انتقال وارد می شود و می توان اثرات ناشی از آنها را در کلیه ابعاد و تکنولوژیها بررسی کرد. با استفاده از مدل مداری و ماتریس انتقال استخراج شده می توان انواع تحلیلهای پایداری نظیر نایکوییست، بد، نیکولز و پاسخهای حوزه زمان - فرکانس اینورترهای گرافنی یکپارچه مورد استفاده در مدارات با مقیاس بزرگ را محقق کرد.

    کلیدواژگان: اینورتر گرافنی یکپارچه، ترانزیستور گرافنی، خط ارتباطی گرافنی، مدل ماتریس انتقال، پاسخ حوزه زمان، دیاگرام نایکوئیست
  • ابوالفضل حاجی زاده اقدم*، کورش دقیقی صفحات 139-149

    این تحقیق بمنظور بهینه سازی مصرف انرژی در دیگهای بخار نوع پی (П-type) مجموعه ذوب آهن اصفهان از طریق مدلسازی عددی انتقال گرما در محفظه احتراق در زوایای مختلف مشعل با سوخت گاز طبیعی صورت گرفته است. با استفاده از نرم افزار انسیس- فلوینت مدلسازی محفظه احتراق ،چهار عدد مشعل گاز طبیعی، 187 عدد لوله آتشخوار به همراه دیواره های نسوز آن صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد که تغییر زاویه مشعل راهکار مناسبی برای کنترل شعله می باشد بطوریکه که با کاهش زاویه مشعل، شار گرمایی روی لوله های آتشخوار، دما و سرعت سیال داخل اتاق احتراق افزایش و درنتیجه کارایی بویلر بهبود می یابد. با این حال کاهش زاویه مشعل ها منجر به افزایش دمای سطح لوله های آتش خوار شده و حتی می تواند باعث سوراخ شدن و آسیب به این تجهیزات گردد. همچنین با بررسی نتایج مشاهده گردید که با ثابت بودن میزان گاز مصرفی، نسبت انتقال حرارت تشعشعی به کل انتقال حرارت لوله های فایروال در زوایای مختلف بطور میانگین 90 درصد می باشد. همچنین توافق بین نتایج عددی و تجربی شامل وضعیت موجود بویلر که در آن مشعل با زاویه 30 صحت مدلسازی را تایید می کند.

    کلیدواژگان: انتقال حرارت، احتراق، بویلر، مشعل
  • غلامرضا جوزدانی، سیداحسان میرمحمدصادقی* صفحات 151-166

    پیش بینی نیروهای برش با روش های مدل سازی تحلیلی در فرآیند ماشین کاری از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. در این پژوهش از مدل سازی مکانیستیک برای پیش بینی نیروهای برش در فرآیند فرزکاری با ابزار فرز انگشتی دو لبه با لبه برنده مستقیم استفاده گردید. این روش مدل سازی به دلیل عدم نیاز به آزمایش های پرهزینه به منظور دستیابی به اطلاعات رفتار ماده در فرآیند براده برداری با نرخ کرنش زیاد و عدم نیاز به تحلیل های زمان بر در نرم افزارهای عددی و همچنین اعمال ویژگی های مربوط به جنس، اصطکاک و شرایط براده برداری با ضرایب برش و لبه برنده از کارایی و دقت قابل قبولی برخوردار است. در این پژوهش برای اولین بار طراحی ویژه ای برای قطعه در نظر گرفته شد به گونه ای که تاثیر گردی نوک اینسرت های برش در خطای مدل سازی حذف گردد. نتایج مقایسه منحنی های نیروی برش مدل پیش بینی و تجربی به دست آمده از دینامومتر برای سه مولفه نیروی برش ، و تطابق قابل قبولی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: مدل سازی مکانیستیک، نیروهای برش، ابزار فرز انگشتی، لبه برنده مستقیم، ضرایب برش و لبه برنده، گردی نوک اینسرت
|
  • Koorosh Goudarzi *, Ahmad Bahrami Pages 1-12
    Pipeline systems are widely used in gas refineries, oil factories chemical power plants. It is important to measure the fluid temperature in this pipeline. Numerous cases, however, exist where the internal fluid temperature is not available and only an outside wall temperature measurement is feasible. Recently inverse heat transfer problems have been analyzed for the situations where a direct measurement of boundary/initial conditions, or thermophisical properties are difficult, or indeed impossible, to carry out. Various numerical approaches have been proposed to estimate fluid temperature in the pipes. In this study, the analytical method is applied to solve the one-dimensional inverse heat conduction problem, in order to estimate fluid temperature in the pipes, based on the exact outer wall temperature. The fluid temperature is assumed to be a polynomial. The unknown polynomial coefficients are found by combining the method of Duhamel's theorem and the least squares method. The results show that the fluid temperature in the pipes can be accurately estimated by using the inverse heat transfer method.
    Keywords: Inverse heat transfer, Analytical method, flow temperature in pipe, The surface temperature of tube
  • Moein Navaei *, Pejman Rezaei Pages 13-19
    In this paper, an ultra-wideband (UWB) bandpass filter is designed by using the stepped impedance method. A stepped impedance structure with low order is proposed, then some of them are used in series. First only one short circuit stub is used then some of them are combined according to frequency response. The result of simulation depicts that the passband is 3.356 to 22.81 GHz, it means bandwidth is over than 19 GHz, therefore the fractional bandwidth is 148.7%, which it is good compared to papers of recent years. Ripple is less than 1dB in band. The insertion loss is over than 25 dB in out of band. The presented filter size is 16×16 mm2 that it is compact. The designed filter is fabricated on RO4003 substrate with 3.38 dielectric constant, 32 mil thickness, and 0.0026 loss tangent. The simulation is performed with numerical software and they confirm each other's results.
    Keywords: UWB filter, stepped impedance, out of band rejection, fractional bandwidth, series filters
  • Mina Malekzadeh * Pages 21-34
    Due to real-time nature of multimedia data, the 802.11ac standard applies the EDCA method to prioritize different types of traffics. The EDCA method supports four different access categories each with its own queue so that the highest priority is assigned to voice packets. However, the EDCA method only works well when the amount of voice packets is small compared to other types of traffics. As the density of the voice packets increases, the collision among them increases which results in delay and loss ratio increasing. This in turn can highly degrade the quality of the VoIP service. To address this EDCA issue, a new dynamic model called D-EDCA is proposed in this work. The new D-EDCA model provides a deterministic QoS by continually monitoring the voice packets and their corresponding queue to dynamically adjust the corresponding parameters when the density of the voice packets is above a threshold. The D-EDCA model is designed and implemented using NS3 simulator tool. Furthermore, in order to validate and compare the performance of the proposed D-EDCA with the conventional EDCA, a learning-based framework is designed that operates in three phases in the uplink mode of 802.11ac network. The results prove that the D-EDCA model can highly improve VoIP communication compared to the conventional EDCA in terms of network metrics.
    Keywords: 802.11ac, EDCA, MIMO, channelization, VoIP, guard interval
  • Mostafa Sarlak *, Hassan Saeedi Pages 35-47
    The unwanted operation of the distance relay during the power swing conditions can lead to increased disturbances and exacerbate of the power grid. Therefore, the rapid and accurate detection of the power swing and blocking of the distance relay after a power swing is necessary to maintain the security and reliability of the power grid. On the other hand, for a fault condition during the power swing, in order to maintain the dependability index of the protective system, it is necessary to identify the fault. This paper presents an intelligent and time adaptive algorithm for detecting symmetric and asymmetric faults in series compensated transmission lines through the long short-term memory (LSTM) recurrent neural network. This method uses three-phase currents in the distance relay point as input. In order to investigate the proposed algorithm, the reference power system for transmission-line relay testing introduced by the IEEE Power System Relaying Committee (PSRC), was considered. Different fault types in different conditions such as fault location, fault resistance, load angle and fault inception time were modeled and simulated in PSCAD software. The results show that the proposed method has an average response time (ART) and an average accuracy (AA) of 0.1004 ms and 99.04%, respectively.
    Keywords: Distance Relay, Recurrent Neural Network, Long Short Term Memory, Fault Identification, Power Swing
  • Masoud Bagheri Ramiani *, Gholamreza Shirazian Pages 49-62
    Today, due to the importance of transportation in developing countries, addressing the issues related to transportation safety planning has also become increasingly important. One of the important issues in the field of safety planning is the synchronization of safety planning with the stages of transportation planning and predicting large-scale accidents is one of its components. The purpose of this research is to present a mathematical model for predicting the number of severe road traffic accidents along with transport planning and determine the most appropriate planning stage for building macro level accident prediction models. In this paper, by examining the factors affecting accidents, the macro model is presented using genetic programming method. For this purpose, data from the years 2011 to 2014 were used as baseline data and statistics from year 2015 were used to validate the model. Based on the data of each planning step, separate models were developed and after comparison between them, the model based on travel production variables was identified as the optimal model. The results show that among the data corresponding to the transport planning stages, the variables of the trip generation stage are the most appropriate data set for modelling of predicting road freight accidents.
    Keywords: Safety, safety prediction, safety model, Genetic programming
  • Reza Noori, Ahmad Sadegheih *, Ahmad Sadegheih Pages 63-84

    In this paper, a single-product, single-machine system under Markovian deterioration of machine condition and demand uncertainty is studied. The objective is to find the optimal intervals for inspection and preventive maintenance (PM) activities in a condition-based maintenance planning with discrete monitoring (CBMDM) framework. At first, a stochastic dynamic programming model whose state variable is the machine status is presented. This model whose objective is minimizing inspection, preventive maintenance and lost production costs due to the difference in actual capacity with nominal capacity, does not take into account demand. Then, demand is appended to the state variable in the second model and the average cost of lost production which is due to the difference in actual production capacity with demand is replaced in the first model correspondingly. Finally, to validate and analyze the proposed models, an application of the models in wind turbines is prepared. The numerical results show that replacing demand by nominal capacity in simultaneous inspection and preventive maintenance planning, the average total costs consist of inspection and preventive maintenance in the planning horizon are reduced in the planning horizon.

    Keywords: Inspection planning, Condition-based maintenance, demand uncertainty, Stochastic dynamic programming, wind turbine
  • Mohsen Sadeghi *, Hossein Marvi, Ali Reza Ahmadyfard Pages 85-96

    One of the main challenges in speech recognition is noise resistant feature extraction. In this paper, a new feature extraction algorithm, called Fractional and Adaptive Power Normalized Cepstral Coefficients Algorithm, has been proposed as a noise-resistant method for speech recognition. This proposed feature extraction method is based on a fractional short-term Fourier Transform. The selection of fractional conversion coefficient is important for proper analysis of multi-component signals like speech. Therefore, the proposed method obtains the optimum parameter of α for fractional Fourier Transform based on the noise class in the environment, adaptively by the Differential Evolution meta-heuristic algorithm. Moreover, TI Digit and Noisex-92 are used for evaluation of the resistance and accuracy of the recognition of the automatic speech recognition system. Simulation results show more resistance and higher recognition accuracy of the proposed feature extraction method rather than other methods in noisy and without noise environments. In the proposed ASR system, the Support Vector Machine (SVM) classifier with a nonlinear kernel has been used. Also, all the simulations are performed in MATLAB.

    Keywords: Fractional Fourier Transform, Differential evolution algorithm, Robust Feature Extraction, Robust Speech Recognition, Classifier, ASR
  • Massoud Mir *, Danial Ghahremani-Moghadam Pages 97-109

    In this paper, two novel and simple approaches are presented for the evaluation of friction in the metal forming processed. By employing the data obtained from a cylinder compression test in addition to the flow curve, the friction coefficient of the process can also be evaluated. Hence, no extra measurement is required. Two new exponential parameters are introduced, geometrical and force barreling factors which are defined based on the change in geometry and forging force of the deformed cylinder, respectively. Numerical simulations are carried out to determine friction calibration curve diagram of cylindrical samples under various friction conditions. Then, by plotting the experimental data on the calibration curve diagram, the coefficient of friction of the process is determined. The results of the friction coefficients obtained from the geometrical and force barreling approaches are the same. The conventional ring compression tests are also performed for the corresponding lubricants to validate the proposed approaches. It is observed that the friction coefficients predicted by the presented approaches are identical to those obtained from the ring compression test. Also, friction coefficients that are greater than 0.2 can be determined more precisely than the ring compression test due to the increase in the distance of the curves.

    Keywords: Friction, cylinder compression test, Barreling Factor, Bulk metal forming
  • Behnaz Arjomand Kermani *, Yones Bakhshan, Saeid Niazi Pages 111-120

    In this study, we investigated the flow of blood plasma in which white blood cell, erythrocyte and platelet nanoparticles were suspended with a percentage of actual concentrations inside a three-dimensional rectangular micro channel. The chamber rotates around the vertical axis at constant angular velocity and is affected by electrical double layer .The numerical results on white blood cell, erythrocyte and platelet nanoparticles were extracted in plasma at different angular velocities and the movement of suspended particles in the blood was studied that was observed that in the angular velocity increases, the pressure decreases along the channel and along the axis of rotation of course the velocity has the maximum amount in the center of channel. Numerical studies of the velocity and distribution of particles also show that the velocity variations are the same in all particles and the velocities of white blood cells, erythrocytes and platelets at the end of the channel are more than another place and the streamlines more compact.

    Keywords: Nano Particle, Blood, Micro channel, Electrical double layer, Angular velocity
  • Somayeh Fotoohi *, Saeed Haji-Nasiri Pages 121-137

    A seamless graphene inverter including graphene nanoribbon field effect transistor (GNRFET) and graphene interconnect is proposed. The seamless structure is suggested to eliminate the ohmic, schottky, and parasitic resistances in the junction of the traditional interconnects with the Gate, Source and Drain of GNRFET. After that, using the circuit models of the graphene devices that are used in the proposed structure, transfer matrix model of the proposed seamless graphene inverter is calculated and extracted. All of the capacitive, inductive and scattering effects are included in the assumed circuit models of the GNRFET - graphene interconnect and consequently in the overall matrix model of the seamless graphene inverter. Elimination of the ohmic, schottky and parasitic resistances causes to improve in the working speed of the proposed inverter. Extraction of the transfer matrix model of the seamless graphene inverter and calculation of its step time response, relative stability and frequency bandwidth confirms this improvement. The advantage of the transfer matrix model of the proposed inverter is that any change in the physical parameters of the graphene nanoribbons that are used in the structure can be included in the model and one can analyze the effect of it in all of the technology nodes. Using the circuit model and the extracted transfer matrix, anyone can evaluates various stability analyses such as Nyquist, Bode and Nichols together with the time-frequency responses of the graphene seamless inverter used in very large scale integrated (VLSI) circuits.

    Keywords: Graphene, inverter, interconnect, stability
  • Abolfazl Hajizadeh Aghdam *, Kourosh Daghighi Pages 139-149

    This research was carried out to optimize energy consumption in Isfahan Steel P-type boilers by numerical modeling of heat transfer in combustion chamber at different angles of natural gas fuel burner. Using the Ansys-Fluent combustion chamber modeling software, four natural gas burners, 187 firefighting tubes and its refractory walls were used. The results show that changing the angle of the burner is a good way to control the flame. By decreasing the angle of the burner, the heat flux on the firebox tubes the temperature and fluid velocity inside the combustion chamber increases and thus improves the boiler efficiency. However, reducing the angle of the burners results in an increase in the surface temperature of the fire pipes and can even pierce and damage the equipment. The results also showed that with constant amount of gas consumed, the ratio of radiation heat transfer to total heat transfer of firewall tubes at different angles is 90% on average. Also the agreement between numerical and experimental results including the existing boiler condition in which the burner at 30 ° angle confirms the modeling accuracy.

    Keywords: Heat transfer, Combustion, Boiler, Burner
  • Gholam Reza Juzdani, Sayed Ehsan Mirmohammadsadeghi * Pages 151-166

    Prediction of cutting forces by analytical modeling methods in the machining process has a considerable importance. In this study, mechanistic modeling was used to predict cutting forces in milling process by two-cutting edge end mill tool with a straight cutting edge κ = 90°. This modeling approach due to no need for costly experiments to obtain material behavior information in the high strain rate cutting process and due to no need for time-consuming analysis by numerical software as well as the application of material characteristics and cutting conditions with coefficients of cutting and cutting edge have acceptable performance and accuracy. In this research, for the first time, a special design for the work piece was considered to eliminate the effect of round insert tip on modeling error. The results of comparing the predicted and experimental cutting force curves obtained from the dynamometer for the three cutting force components〖 F〗_x, F_yand F_z show acceptable agreement.〖 F〗_x, F_yand F_z show acceptable agreement.

    Keywords: Mechanistic modeling, Cutting forces, End mill tool, Cutting straight edge, Coefficients of cutting, cutting edge, Round insert tip