فهرست مطالب

دریا فنون - سال نهم شماره 2 (پیاپی 28، تابستان 1401)

فصلنامه دریا فنون
سال نهم شماره 2 (پیاپی 28، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/19
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حمیده خصوصی ثانی، شهرام مهنا*، امیرنادر عسکرپور صفحات 1-17

    سیستم های تصویربرداری موج میلی متری غیرفعال PMWIS (Passive Millimeter Wave Imaging System) برای کاربرد تشخیص اشیاء پنهان بکار می روند. امواج میلیمتری حاصل از تابش گرمایی از منسوجات و دود و مه و بافت زنده عبور میکنند و در این نوع سیستم ها نیاز به تاباندن موج خارجی به شیء نیست و قدرت تفکیک بالایی در تصویر ایجاد می کنند. در این تحقیق یک PMWIS در فرکانس35 گیگاهرتز طراحی و شبیه سازی شده است و پارامترهای اساسی این سیستم از قبیل رزولوشن مکانی و دما برای کاربرد مورد نظر محاسبه شده است. یک آنتن شکافی دوقطبی باریک شونده به صورت فرمی Antipodal Fermi Tapered Slot Antenna (AFTSA) همراه با موجبر مجتمع شده Substrate Integrated Waveguide (SIW) و مبدل تطبیق امپدانس GCPW (Grounded Coplanar Wave Guide) طراحی و ساخته شد. بهره و الگوی تشعشعی آنتن و آنتن با منعکس کننده، طوری محاسبه شد که میزان رزولوشن مکانی مناسب برای کاربرد تشخیص اشیاء پنهان داشته باشد. سیستم پیشنهادی با روش اسکن خطی (Raster) قادر به تشکیل تصویر با رزولوشن مکانی 3.35 سانتی متر در فاصله ی 1.5 متر از کانون منعکس کننده آنتن و رزولوشن دمایی k 0.15 می باشد. در این سیستم رزولوشن مکانی مد نظر را مس توان با تغییر وضعیت آنتن و روش اسکن پیچیده تر بدست آورد.

    کلیدواژگان: سیستم تصویربرداری موج میلی متری غیرفعال، رزولوشن مکانی، رزولوشن دمایی، آنتن مایکرواستریپ
  • محمدرضا خسروی، محمدکاظم مقیمی*، حبیب رستمی صفحات 18-31
    امروزه شبکه های بی سیم اقتضایی و حسگر به یکی از زمینه های پژوهشی مهم تبدیل شده اند. این شبکه ها چالش های زیادی دارند که به اختصار می توان به مساله ترافیک داده، مصرف انرژی و امنیت اشاره کرد. حل مساله انتقال داده و ترافیک در این دست شبکه ها با استراتژی های مختلفی امکان پذیر است و یکی از مهم ترین لایه های شبکه جهت تحقق این هدف، لایه شبکه و فرایند مسیریابی بسته ها است. در بین شبکه های حسگر موجود، شبکه های حسگر صوتی زیرآبی چالش های مضاعفی را در رابطه با محدودیت منابع انرژی و باتری ها تجربه کرده اند. آنچه در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته است، بهبود کارایی یک شبکه حسگر زیرآبی متراکم مبتنی بر پروتکل های مسیریابی با جلورانی بردار محور است که با انجام ناحیه بندی عمق توانسته ایم ضمن حفظ نرخ تحویل بسته در حد مطلوب، میزان مصرف انرژی را کاهش دهیم تا در نهایت با ایجاد ثبات در وضعیت ترافیکی، طول عمر شبکه بهبود یابد. خروجی های شبیه سازی به وضوح ثابت می کنند که در پروتکل های پایه ای استفاده شده که اغلب مناسب شبکه های متراکم هستند، بعد از اعمال سیاست ناحیه بندی، انرژی مصرفی شبکه کاهش می یابد و نیز این کاهش در تراکم های بالاتر، بیشتر است.
    کلیدواژگان: شبکه های حسگر صوتی زیرآبی، مسیریابی مبتنی بر جلورانی بردار محور، شبکه متراکم، ناحیه بندی عمق مکعبی، مسیریابی مبداء
  • حسین رعیت، رضوان داستانیان* صفحات 32-41
    در این مقاله یک مرجع ولتاژ تمام ماسفتی با توان مصرفی کم برای بهبود ارتباطات کشتی به ساحل، ارتقا رفاه کارکنان و بهینه سازی عملکرد در سطح ناوگان ارایه شده است. برای تامین ولتاژ معکوس با دمای مطلق (CTAT) از افت ولتاژ دو سر یک ترانزیستور NMOS اتصال دیودی، استفاده شده است. در مولد ولتاژ متناسب با دمای مطلق (PTAT) تفاضلی، استفاده از دو زوج ترانزیستورهای NMOS و PMOS با اتصال متقاطع باعث افزایش چشم گیر ضریب دمایی (TC) ولتاژ PTAT شده است. بنابراین فقط یک طبقه از مولد ولتاژ PTAT تفاضلی کافی است تا TC منفی ولتاژ CTAT ایجاد شده توسط NMOS اتصال دیودی را خنثی کند که همین امر باعث کاهش توان مصرفی و سطح جانمایی شده است. نتایج شبیه سازی پساجانمایی مدار مرجع ولتاژ پیشنهادی در تکنولوژی 18/0 میکرومتر CMOS نشان می دهد که این مدار می تواند با ولتاژ تغذیه V 1، ولتاژ مرجع V 557/0 را با TC برابر با ppm/°C 4/23 در بازه دمایی 50°C- تا 120°C تولید کند. میزان توان مصرفی nW 4/14 و مساحت کل جانمایی mm2 0037/0 می باشد. همچنین نسبت رد منبع تغذیه (PSRR) و تنظیم خط (LR) نیز به ترتیب dB 34 و %/V 038/0 بدست آمده است.
    کلیدواژگان: مرجع ولتاژ، اینترنت اشیا، ماسفت، کم توان، ضریب دمایی، تنظیم خط
  • سامان زهتاب زاده، احمد مامندی* صفحات 42-50
    در این مقاله، تحلیل ارتعاشات غیرخطی پوسته استوانه ای نازک از ماده مرکب ارتوتروپ بر روی بستر ویسکوالاستیک و تحت تاثیر بار متحرک فشاری داخلی مطالعه شده است. در این راستا، با استفاده از نظریه پوسته نازک ساندرز همراه با درنظر گرفتن تغیرشکل برشی و اینرسی دورانی، روابط سینماتیک مربوط به کرنش-تغییرمکان با ساده سازی بازنویسی شده و منتجه های نیروهای قایم، گشتاورها و نیروی برش عرضی لبه ای برحسب کرنش های غشایی و خمشی با درنظر گرفتن روابط مربوط به ماتریس های سفتی کششی، کوپلینگ خمشی-کششی، خمشی و برش عرضی به دست آمده اند. سپس، معادلات دیفرانسیل پاره ای کوپل حاکم بر نیروهای قایم، گشتاورها و برش عرضی برحسب جابجایی ها در راستاهای، طولی، شعاعی و محیطی تحت بارگذاری شوک متحرک استخراج شده اند. با استفاده از روش گالرکین و استفاده از جمع مودهای فرضی برای پوسته با شرایط تکیه گاهی ساده، جوابی تحلیلی برای پاسخ دینامیکی مودال به دست آمده است. با استفاده از برنامه نوشته شده در محیط نرم افزار ریاضی MATLAB پاسخ مودال پوسته استوانه ای از ماده مرکب لایه ای محاسبه شده است. اعتبارسنجی نتایج به دست آمده با انجام مقایسه با نتایج موجود در مراجع انجام شده است. اثر تغییر پارامترهای مختلف هندسی شامل شعاع و ضخامت پوسته، سرعت بار فشاری متحرک و نوع چیدمان الیاف در پاسخ خیز دینامیکی پوسته مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای ارتوتروپ، نظریه پوسته نازک ساندرز، بار حلقوی متحرک، بستر ویسکوالاستیک
  • محمود رستمی ورنوسفادرانی*، محمدهادی شعبانی، محمد گندمکار صفحات 51-61

    در این مقاله مدلسازی برخورد موج سه بعدی با تعدادی استوانه پشت سر هم با روش هیدرودینامک ذرات هموار((WCSPH صورت گرفته است. شبیه سازی در حالت غیردایم و با استفاده از معادلات ناویراستوکس در حالت لاگرانژی انجام شده است. شبیه-سازی جریان آشفته با مدل آشفتگی SPS در معادلات مومنتوم انجام شده است. علیرغم مزیت تولید سطح آزاد دقیق توسط روش هیدرودینامیک ذرات هموار اما استفاده از این روش و بخصوص بکارگیری مدل آشفتگی منجر به خطاهای زیادی در میدان فشار و در نتیجه نیرو می شود. بنابراین به علت نوسانات زیاد و غیرفیزیکی میدان فشار در این روش از حلگر ریمن استفاده شده است. بعلاوه اصلاح مشتقات کرنل در کنار عملگر ریمن ناپایستار، بدلیل استفاده از ترمهای دیفیوژن در معادلات مومنتم، انجام شده است. مدل عددی بدون اصلاح کرنل و بدون ریمن SPH-T ، مدل SPH-T-R که در آن فقط ریمن استفاده شده و مدل عددی توسعه یافته SPH-T-NCR که علاوه بر ریمن ، اصلاح گرادیان کرنل نیز صورت گرفته است، معرفی شدند. محاسبات نشان دادند که مدل SPH-T دارای نوسانات فشار بسیار زیاد است که با اضافه کردن ریمن (مدل SPH-T-R) این نوسانات شدید مستهلک شدند، اما همچنان جوابها از نتایج آزمایشگاهی دور است. اما مدل توسعه یافته SPH-T-NCR بدلیل استفاده همزمان از ریمان و اصلاح گرادیان کرنل ، نتایج قابل قبولی در شکست سد دو بعدی و سه بعدی ارایه داده است. برای اعتبارسنجی این مدل عددی اصلاح شده، نیروی افقی موج حاصل از شکست سد بر روی مانع با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفته است. تطابق خوبی بین نتایج این روش با نتایج آزمایشگاهی در پیش بینی نیروی کل و نیروی برخورد اولیه وجود داشت. سپس نیروی ناشی از برخورد موج منظم با استفاده از موجساز به یک استوانه و سه استوانه پشت سر هم محاسبه و الگوی جریان آب اطراف آن ها مدلسازی شدند.

    کلیدواژگان: جریان آشفته، نیروی موج، پایه های استوانه ای، اصلاح مشتقات کرنل، حلگر ریمن
  • حمید زراعتگر*، حسین طهماسوند صفحات 62-73
    کاربرد شناورهای تندروی پروازی در حوزه های مختلف در حال توسعه است. با توسعه کاربرد این شناورها، حوزه های تحقیقاتی مربوط به آنها نیز در حال گسترش است. یکی از حوزه های مهم در زمینه شناورهای پروازی، مربوط به تحلیل رفتار این شناورها در موج است. به دلیل محدودیت های موجود در تست آزمایشگاهی و پیچیدگی شبیه سازی رفتار شناور پروازی در شرایط موج مورب، تحقیقات منتشر شده در این حوزه، مربوط به تحلیل رفتار شناور پروازی در شرایط موج از روبرو است. این مقاله به بررسی حرکات و شتاب یک شناور پروازی در شرایط موج مورب منظم با زوایای برخورد 180 الی 140 درجه با استفاده از روش شبیه سازی عددی می پردازد. شبیه سازی بر روی یک نمونه شناور پروازی با زاویه ددرایز ثابت و در سایز مدل انجام شده است. بدلیل عدم انتشار هیچ گونه نتیجه تست آزمایشگاهی در شرایط موج مورب برای شناور پروازی، اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی با استفاده از نتایج تست آزمایشگاهی در شرایط موج از روبرو انجام گرفت. نتایج نشان داد که با انحراف موج از حالت برخورد از روبرو، از شدت ضربه اسلمینگ کاسته شده تا جاییکه مقدار ضربه اسلمینگ در زاویه برخورد 140 درجه برای شناور نمونه مورد مطالعه صفر شد. تاثیر موج مورب بر حرکات هیو و پیچ شناور کمتر بوده و با افزایش انحراف برخورد موج از حالت برخورد از روبرو، زاویه رول شناور افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شناور پروازی، موج مورب، دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، شبیه سازی
  • محسن صادقیان، اکبر اسفندیاری*، منوچهر فدوی اردستانی صفحات 74-88
    در این پژوهش، تشخیص آسیب برای مدل ورق، بهمراه تقویتی های طولی و عرضی در بدنه جانبی کشتی، با استفاده از روشی نوآورانه با به روزرسانی المان محدود بر اساس ضرایب تبدیل موجک تابع همبستگی(تابع چگالی طیفی) پاسخ سازه ای مورد بررسی قرار می-گیرد. حساسیت شبه خطی ضرایب موجک تابع همبستگیدر مورد پارامترهای سازه ای بر اساس پاسخ های سازه ای اندازه گیری شده ناقص، ارزیابی می شود. الگوریتم پیشنهادی، برای تخمین پارامترهای سازه ای ورق بهمراه تقویتی های جانبی استفاده می شود. با حل معادله حساسیت به روش حداقل مربعات، مدل اجزای محدود سازه برای تخمین مکان و شدت آسیب های سازه به طور همزمان به روزرسانی می شود. ماتریس های جرم و سختی مدل به جهت استفاده در معادله حساسیت، با استفاده از نرم افزار شبیه سازی آباکوس استخراج شده است. چندین سناریو آسیب برای سازه مورد مطالعه در نظر گرفته شده است. نتایج، نشان دهنده قدرتمندی روش در تشخیص آسیب در برابر خطاهای مدلسازی و اندازه گیری جرم با افزودن خطاهای تصادفی به شبیه سازی مدل آسیب دیده و پارامتر جرم می باشد.
    کلیدواژگان: پایش سلامت سازه ها، بروز رسانی المان محدود، تابع چگالی طیفی، تبدیل موجک
  • مرضیه شیری، حبیب حکیم زاده، نازیلا کاردان* صفحات 89-103
    اغلب مطالعات در مورد این نوع موج شکن ها بر روی بستر مسطح انجام گرفته است ولی در عمل ناهمواری های بستر به ویژه در نواحی ساحلی کم عمق می تواند عاملی تاثیرگذار در عملکرد این نوع سازه ها باشد. در پژوهش حاضر با استفاده از نرم افزار Flow-3D تاثیر هندسه های مختلف ناهمواری بستر بر عملکرد موج شکن های شناور موردبررسی قرارگرفته است. امواج تابیده شده به مدل از نوع نامنظم و طیف انرژی موج مربوطه جانسوآپ بوده است. ابتدا نتایج شبیه سازی عددی با داده های آزمایشگاهی در مورد بستر مسطح مقایسه شده و تطابق منطقی بین آنها حاصل گردید. ناهمواری های بستر در دو گروه موردبررسی قرار گرفتند. در گروه نخست ناهمواری های منفرد و در گروه دوم ناهمواری های پیوسته در نظر گرفته شد. جهت بررسی تاثیر هندسه های مختلف ناهمواری های منفرد در بستر، سه حالت معمول از این ناهمواری ها به صورت مستطیلی و ذوزنقه ای با یال به زاویه 70 درجه و سهمی در نظر گرفته شده و برای بررسی تاثیر ارتفاع ناهمواری بر عملکرد موج شکن شناور، این ناهمواری ها در ارتفاع های مختلف انتخاب و سپس ناهمواری های پیوسته نیز به دو شکل سینوسی و دیون با ابعاد مختلف شبیه سازی شدند. معلوم شد ناهمواری به شکل مستطیل از بین ناهمواری های منفرد تاثیر زیادی بر بهبود راندمان موج شکن شناور دارد و با افزایش ارتفاع آن، عملکرد موج شکن تا حدود 40 درصد بهبود می یابد در حالی که بهبود عملکرد موج شکن در اعمال ناهمواری مثلثی شکل حداکثر 30 درصد است. همچنین معلوم شد ناهمواری پیوسته سینوسی نسبت به تمام حالت های ناهمواری های منفرد با ارتفاع متناظر بهتر عمل می کند و می تواند تا حدود 20 درصد در بهبود عملکرد موج شکن موثر باشد. نتایج نشان داد از بین ناهمواری های پیوسته به شکل دیون، شکل ویژه ای از آنها تاثیر بیشتری بر بهبود عملکرد موج شکن شناور نسبت به سایر حالت ها دارد و علاوه بر ارتفاع دیون، طول آن نیز در بهبود عملکرد موج شکن شناور موثر است.
    کلیدواژگان: موج شکن شناور، ناهمواری بستر، شبیه سازی عددی، نرم افزار Flow3D
  • شادی گودرزی، مهدی حمیدی*، رضا دزواره رسنانی صفحات 104-117
    استحصال انرژی برق از امواج دریا در مناطقی که دارای سواحل طولانی می باشند، دارای اهمیت ویژه ای است. برای ارزیابی پتانسیل انرژی موج، پیش یابی امواج به روش نیمه تجربی اهمیت ویژه ای دارد، لذا در این پژوهش از روش نیمه تجربی SPM باتوجه به دقت مناسب آن برای تحلیل و پیش یابی امواج سواحل جنوبی دریای خزر در تعیین پتانسیل تولید انرژی استفاده شده است. ابتدا به پیش یابی امواج ناشی از باد در سه ایستگاه بندر انزلی، نوشهر و بندر امیرآباد پرداخته شد، سپس نتایج به دست آمده از پیش یابی با داده های اندازه گیری شده مربوط به امواج در این سه ایستگاه مقایسه گردید که تطابق مناسب داده های پیش یابی شده و اندازه گیری-شده را نشان داد. پس از آن با استفاده از پیش یابی موج و روابط موجود در مورد توان تولید انرژی، به بررسی پتاسیل توان تولید انرژی در 8 ایستگاه سواحل جنوبی دریای خزر مشتمل بر آستارا، رامسر، بندر انزلی، چالوس، نوشهر، بابلسر، محمودآباد و بندر امیرآباد برای دوره 10 ساله سال های 1385 تا 1395پرداخته شد. مقایسه متوسط تولید انرژی در سه ایستگاه آستارا، رامسر و بندر انزلی با دیگر ایستگاه ها نشان داد بخش های غربی سواحل جنوبی دریای خزر دارای پتانسیل بیشتری برای تولید انرژی از امواج می باشند. همچنین بررسی فصلی تولید انرژی باتوجه به داده های دوره یکساله نشان داد فصل های زمستان و تابستان به ترتیب دارای بیشترین و کمترین مقدار توان تولید انرژی و چگالی موج در طول سال می باشند.
    کلیدواژگان: پیش یابی موج، روش نیمه تجربی SPM، شاخص پراگندگی SI، چگالی انرژی موج
  • سعید سهیلی*، محمدعلی خاتمی صفحات 118-125

    این مقاله، به بررسی ارتعاشات عرضی تیر تیموشنکو بکمک روش مدلسازی هیبریدی می پردازد. معادله تیر تیموشنکو با یک روش تحلیلی جدید حل شده ، و بصورت یک سری از المانهای مرتبط متمرکز و گسترده مدل می شود. فرکانسهای طبیعی یک تیر یکنواخت با شرایط مرزی مختلف براساس روش مدلسازی بکمک المانهای گسترده و متمرکز (DLMT) محاسبه شده است. نتایج بدست آمده از این روش با نتایج سایر روش ها مقایسه و تایید شده است. سپس این روش برای محاسبه فرکانسهای طبیعی یک شفت و پروانه زیردریایی بکمک تیوری تیر تیموشنکو بکار رفته است. نتایج این روش، با فرکانسهای طبیعی و شکل مدهای روش المان محدود (FEM) که از نرم افزار ANSYS بدست آمده، مقایسه و تایید شده است. همچنین نشان داده شده است که روش ارایه شده ضمن اینکه نتایج بسیار دقیقی ارایه میکند، می تواند به سادگی و بطور موثر برای سیستمهای پیچیده بکار گرفته شود.

    کلیدواژگان: ارتعاشات عرضی، تیر تیموشنکو، مدلسازی بکمک المانهای گسترده و متمرکز، شفت و پروانه زیردریایی
|
  • Hamideh Khosousi Sani, Shahram Mohanna *, Amir Nader Askarpour Pages 1-17

    Passive Millimeter Wave Imaging Systems (PMWIS) are used to detect hidden objects. Millimeter waves, generated by thermal radiation, pass through textiles, smoke, fog, and living tissue, and these types of systems create high resolution images and they do not need external incident wave. In this research, a PMWIS at a frequency of 35 GHz has been designed and simulated and the basic parameters of this system such as spatial resolution and temperature have been calculated for the intended application. An Antipodal Fermi Tapered Slot Antenna (AFTSA) was designed and built with the Substrate Integrated Waveguide (SIW) and Grounded Coplanar Wave Guide (GCPW) impedance converter. The gain and radiation pattern of the antenna and the reflector antenna were calculated so that it had a suitable spatial resolution for the use of hidden object detection. The proposed system with linear scanning method (Raster) is able to form an image with a spatial resolution of 3.35 cm at a distance of 1.5 m from center of the antenna reflector and a temperature resolution of 0.11 k. In this system, the desired spatial resolution can be obtained by changing the position of the antenna and the more complex scanning methods.

    Keywords: Passive millimeter wave imaging system (PMWIS), Spatial resolution, Thermal resolution, Microstrip antenna
  • Mohammad R. Khosravi, Mohammadkazem Moghimi *, Habib Rostami Pages 18-31
    Nowadays, wireless ad-hoc and sensor networks area is one of the hottest research topics in computer networking. Some challenges in these networks are traffic performance, energy consumption and security. Solving the traffic issues and data communication challenges in the networks can be through various strategies on which among them modifying the network layer and routing algorithms is very important solution. On the other hand, among the existing sensor networks, underwater sensor networks are encountering much serious problems in terms of energy source limit and batteries. In this paper, the aim is to enhance the energy consumption in dense acoustic underwater sensor networks utilizing vector-based routing (VBF) such that with creating cubic depth zoning (CDZ), energy consumption is reduced while the traffic performance does not experience any loss. Computer simulation results explicitly demonstrate that in the VBF-based routing protocols, depth zoning is effective to use less energy sources and increase battery lifetimes. Also, the effectiveness in more dense networks is stronger.
    Keywords: Underwater acoustic sensor networks, Vector-Based Forwarding (VBF), Dense Networks, Cubic Depth Zoning (CDZ), Source Routing
  • Hosein Rayat, Rezvan Dastanian * Pages 32-41
    In this paper, an all-MOSFET voltage reference circuit with low power consumption to improve ship-to-shore communications, improve staff welfare and optimize fleet-level performance is proposed. The complementary to absolute temperature (CTAT) voltage is generated by an NMOS diode connected transistor. In differential propotional to absolute temperature (PTAT) voltage generator, the use of a cross coupled NMOS and PMOS transistors pairs significantly increases the temperature coefficient of the PTAT voltage. so only one stage of differential PTAT voltage generator is sufficient to neutralize the negative TC of the CTAT voltage generated by NMOS diode connected, which reduces power consumption and chip area. The results of the simulation of the proposed voltage reference circuit in 0.18 μm CMOS technology shows that this circuit can supply a reference voltage of 0.557 V at a supply voltage of 1 V with. TC is calculated 23.4 ppm /° C in the temperature range of -50°C to 120° C. Power consumption is 14.4 nW and the total area is 0.0037 mm2. Also, the power supply rejection ratio (PSRR) and line regulation (LR) are 34 dB and 0.038 %/V, respectively.
    Keywords: Voltage Reference, internet of things, MOSFET, Low power, Temperature Coefficient, Line Regulation
  • Saman Zehtab Zadeh, Ahmad Mamandi * Pages 42-50
    In this paper, nonlinear vibration analysis for an orthotropic composite material thin cylindrical shell on the viscoelastic foundation and under internal moving ring type pressure load has been investigated. In this regard, using Sanders thin shell theory along with considering shear deformation and rotary inertia, kinematic relations for the strain-displacements relations with simplifications are rewritten and the resultants components of edgewise normal forces, bending moments and lateral shear force with respect to the membrane and bending strains considering relations for extensional, coupled bending-extensional and lateral shear stiffness matrices are extracted. Then, governing coupled partial differential equations for edgewise normal forces, bending moments and lateral shear forces in axial, radial and circumferential directions under internal moving pressure load are derived. Applying Galerkin method and using assumed mode summation technique for the shell with simply-supported end boundary conditions, an analytical solution for dynamic modal response are obtained. Using a computer code written in the environment of MATLAB mathematical software, modal response for laminated composite cylindrical shell are calculated. The validity of the obtained results is conducted with comparing with the ones in the literature. The effect of variation of different geometrical parameters including radius and thickness of the shell, speed of internal pressure load and types of lay-up of laminates on the dynamic deflection response of the shell are all investigated.
    Keywords: Orthotropic cylindrical shell, Sanders thin shell theory, Internal moving pressure load, Viscoelastic foundation
  • Mahmoud Rostami Varnousfaaderani *, MohammadHadi Shabani, Mohammad Gandomkar Pages 51-61

    Cylindrical piles are commonly used in coastal and offshore engineering as support structures for piers, offshore platforms and wind turbines. In this research wave impact to consecutive cylindrical piles was numerically simulated by Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH).The Simulation was performed by unsteady state Navier-Stokes Equations in Lagrangian form. Modelling the real fluid in simulation, the SPS Turbulent method with laminar viscosity was applied in momentum equations. WCSPH has the advantage of exact free surface simulation. But applying this method and especially with turbulent methods causes large errors in pressure field and wave forces. Therefore due to large and unphysical oscillations in pressure field, Riemann Solvers was used to modify the WCSPH. Furthermore due to using diffusion terms in momentum equations, the corrected gradient of kernel was applied. The developed method with non-conservative Riemann solvers with corrected gradient of kernel was called SPH-T-NCR against the non-modified method called SPH-T. Validating the numerical model, the horizontal wave force was compared to three dimensional dam break experimental data. Good agreement was seen between SPH-T-NCR results and those of experimental. Then the resulting force of a regular wave to one and three cylindrical piles was computed. Furthermore the flow pattern around the piles was simulated.

    Keywords: Turbulent flow, wave force, Cylindrical Piles, Kernel Gradients Correction, Riemann Solvers
  • Hamid Zeraatgar *, Hossein Tahmasvand Pages 62-73
    The use of high-speed planing vessels has been developing and along with the development of their application, research and development of knowledge related to different areas of these vessels, including hydrodynamic analysis is being developed. Today, with the development of computers and the development of simulation software, much research in the field of vessel hydrodynamics is done by numerical simulation. In this paper, a planing vessel is investigated using STAR-CCM+ commercial software in regular oblique wave conditions with different directions. To validate the results, due to the fact that in the published articles, there was no laboratory test or similar simulation in oblique wave conditions, the simulation validation was performed using laboratory test results in headsea condition. In the planing boat behavior, it was observed that by deviating the wave from the headsea condition, the intensity of the slamming impact is reduced until the slamming impact is eliminated and the acceleration behavior approaches the linear state. The effect of the oblique wave on the heave and pitch is less and with increasing the deviation of the wave from the headsea condition, the amplitude of roll increases.
    Keywords: Planing boat, oblique wave, CFD, Simulation
  • Mohsen Sadeghian, Akbar Esfandyari *, Manouchehr Fadavie Pages 74-88
    In this paper, an innovative method for damage detection for the plate model, along with longitudinal and transverse stiffeners in the side hull of the ship based on the finite element model updating based on the wavelet transform of correlation function is presented. The proposed algorithm is used to estimate the parameters of plate model, along with longitudinal and transverse stiffeners in the side hull of the ship. By the solution of the sensitivity equation through Least-squares method, the finite element model of the structure is updated for estimation of the location and severity of structural damages, simultaneously. The results of the model updating using noise contaminated data indicate the high accuracy of and robustness of the method against modeling and measurement errors.
    Keywords: : Structures Health Monitoring, Finite Element Model Updating, Auto Correlation, Wavelet transform
  • Marziyeh Shiri, Habib Hakimzadeh, Nazila Kardan * Pages 89-103
    Floating breakwaters have widely been used in the past and at the present. These types of structures have some important advantages in comparison with the rubble mound breakwaters, particularly in relation to the environmental issues. In the past, most of the studies for these kinds of breakwaters have been focused on flat beds, however, in practice, uneven bed topographies, especially in shallow coastal areas, can be an effective factor in performance of these structures. For the current study, the effect of various geometries of bed forms on performance of floating breakwaters was investigated using Flow-3D software. The incident waves to the model were irregular types and the wave energy spectrum was JONSWAP. The uneven bed forms were investigated in two categories. For the first group, singular uneven bed forms were considered whereas for the second category continuous uneven forms were considered.First, to investigate the effect of different geometries of single bed forms, three common modes of these bed forms as rectangular, trapezoidal with an angle of 70 degrees and a parabolic have been considered. Also, in order to investigate the effect of bed form height on floating breakwater performance, these uneven forms have been studied at different heights. The continuous bed forms were then simulated in two forms of sinusoidal and dunes with different dimensions. Based on the results of this research, it was found that the rectangular uneven bed form of the singular forms had a great influence on improvement of efficiency of the floating breakwater and with increasing its height the performance of breakwater increased. It was also found that the continuous bed form performed better than the all singular uneven forms modes With corresponding height. Finally, the numerical results showed that among the continuous uneven forms of dune shapes,
    Keywords: Floating Breakwaters, Uneven Bed Form, numerical simulation, Flow3-D Software
  • Shadi Goodarzi, Mehdi Hamidi *, Reza Dezvare Rasnani Pages 104-117
    The extraction of electricity from sea waves in areas with long beaches is particularly important. The prediction of waves by semi-empirical methods is specifically important to evaluate the wave energy potential. Therefore, in this study, the SPM semi-empirical method was used to analyze and predict the waves of the southern shores of the Caspian Sea to determine the energy production potential. First, First, the prediction of wind-induced waves in three stations of Anzali, Noshahr and Amirabad was conducted, Subsequently, the obtained results from the prediction were compared with the measured data relates to the waves in these three stations, which represented a good agreement between the predicted and measured data. Then, the potential of power generation at 8 stations on the southern coast of the Caspian Sea was investigated including Astara, Ramsar, Bandar Anzali, Chalus, Noshahr, Babolsar, Mahmoudabad and Amirabad for a 10-year period from 2006 to 2016 by using wave forecasting and available power generation relationships. Comparison of average energy production in three stations of Astara, Ramsar and Bandar Anzali with other stations showed that the western parts of the southern shores of the Caspian Sea have more potential for energy production from waves. Also, seasonal analysis of energy production based on one-year period data showed that winter and summer seasons had the highest and lowest amount of power generation and wave density, respectively.
    Keywords: Wave Prediction, SPM Semi-Empirical Method, SI Scattering Index, Wave Energy Density
  • Saeed Soheili *, MohammadAli Khatami Pages 118-125

    This paper investigates the flexural vibration of Timoshenko beams using hybrid modeling. The Timoshenko beam equation is solved by a new analytical method, and then modeled as a series of interconnected distributed and lumped elements. Natural frequencies of a uniform beam with various boundary conditions are calculated using the distributed lumped modeling technique (DLMT). The results obtained by this method are verified with the results of other techniques. The method is then employed for calculating natural frequencies of a submarine propeller shaft using Timoshenko beam theory. The results are compared and verified with frequencies and mode shapes obtained by FEM using ANSYS software. The frequencies obtained by DLMT and FEM are differed less than 5 percent, which confirms the DLMT results. It is shown that the presented method provides accurate results, while it can be simply and effectively applied to the complicated systems.

    Keywords: flexural vibration, Timoshenko beam, Distributed-Lumped Modeling Technique (DLMT), Submarine Propeller Shaft