فهرست مطالب

مدل سازی در مهندسی - پیاپی 44 (بهار 1395)

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 44 (بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/02/05
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد صدیقی*، فرشاد نظری، داود افشاری صفحات 1-10
    در این مطالعه تاثیر پارامترهای جوشکاری بر اندازه ی دکمه ی جوش در جوشکاری مقاومتی نقطه ای آلیاژهای منیزیم مورد بررسی قرار گرفته و میزان تاثیرگذاری هر یک از پارامترها مشخص شده است . برای این کار میزان اهمیت هر پارامتر به وسیله طراحی آزمایش DOE معین گردید و از یک مدل المان محدود دوبعدی متقارن کوپل شده به صورت مکانیکی-الکتریکی-حرارتی، برای پیش بینی توزیع دما و رشد دکمه ی جوش در طی مراحل جوشکاری استفاده شد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی با آزمایش های عملی در دو حالت استفاده از جریان مستقیم(DC) و جریان متناوب(AC) مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد با افزایش شدت جریان و زمان اعمال جریان اندازه ی دکمه ی جوش افزایش می یابد همچنین نیروی الکترود و زمان اعمال نیرو بر اندازه ی دکمه ی جوش تاثیر چندانی ندارد. در این بررسی نوع منبع جریان نیز مورد مطالعه قرار گرفت و مشخص شد در شرایط برابر منبع جریان DC نسبت به AC دکمه ی جوش بزرگتری ایجاد می کند.
    کلیدواژگان: جوش مقاومتی نقطه ای، آلیاژ منیزیم، مدل المان محدود، طراحی آزمایش DOE، دکمه ی جوش
  • طاهر ارمغانی*، محمد جواد مغربی، محسن نظری صفحات 11-20
    در این پژوهش، انتقال حرارت جابجایی اجباری نانوسیال در کانال متخلخل دو بعدی با شار حرارتی ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. از روش های تکفازی و دوفازی برای مدلسازی انتقال حرارت نانوسیالات استفاده و نتایج عددی حاصل از این دو روش با هم مقایسه شده است. تاثیرات مهاجرت نانوذرات بر روی انتقال حرارت جابجایی اجباری نیز مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. جریان سیال کاملا توسعه یافته فرض شده و تعادل حرارتی بین نانوسیال و فاز جامد برقرار است. در حالت کلی،کسر حجمی نانوذرات در کانال متخلخل دارای توزیع غیریکنواخت بوده و معادلات حاکم بر مساله مستقل از یکدیگر نمی باشند.معادلات حاکم به روش عددی تفاضل محدود حل شده و برای حل معادله دارسی برینکمن فورچهیمر در حالت توسعه یافته از روش آشفتگی هموتوپی استفاده شده است. نتایج حل عددی، افزایش عدد ناسلت محلی را با کاهش عدد لوئیس نشان داده و روند مشابهی نیز برای عدد اشمیت مشاهده شده است. ضمنا تاثیرات عدد لوئیس، عدد اشمیت و نسبت نفوذ اصلاح شده بر روی کسر حجمی نانوذرات مورد بحث قرارمی گیرد. انتقال حرارت محاسبه شده از روش تکفازی و دوفازی نیز مقایسه شده است
    کلیدواژگان: حالت های تک فازی و دوفازی، نانوسیالات، نفوذ براونی، اثرات ترموفورز
  • مسعود ضیایی راد، پیمان الیاسی* صفحات 21-30
    در این مقاله جریان آرام نوسانی نانوسیال عبوری از یک کانال مستطیلی با دیواره دمای ثابت را در حالت غیردائم به صورت عددی مورد مطالعه قرار داده ایم. برای این منظور دستگاه معادلات دیفرانسیل حاکم بر مدل دوبعدی جریان نانوسیال و انتقال حرارت در کانال به صورت جبری گسسته سازی شده و با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده است. تاثیر پارامترهای مختلفی از جمله فرکانس نوسانات، عدد رینولدز، دامنه نوسانات و همچنین اثر کسر حجمی نانوذرات را بر روی سرعت افقی، افت فشار ، ناسلت متوسط و عدد ناسلت کلی در کانال بررسی گردید. نتایج نشان می دهد که افزایش دامنه نوسان تاثیری بر روی دوره تناوب نوسانات و مدت زمان برخورد نانوسیال با دیواره نمی گذارد و موجب افزایش عدد ناسلت می شود. همچنین با افزایش فرکانس نوسانات، تعداد نوسانات افزایش یافته، دوره تناوب نوسانات کاهش یافته و مدت زمان برخورد نانوسیال با دیواره کاهش یافته است، ولی تاثیر محسوسی بر افزایش عدد ناسلت نمی گذارد. علاوه بر آن، با افزایش عدد رینولدز و کسر حجمی نانوذرات، میزان انتقال حرارت از نانوسیال نیز افزایش می یابد. همچنین با بررسی اثر جریان نوسانی بر روی نانوذرات مختلف، مشخص شد که ناسلت نسبی ماکزیمم برای سیال حاوی نانوذرات نقره از دیگر سیالها بیشتر است.
    کلیدواژگان: جریان نوسانی، نانوسیال، کانال مستطیلی، حالت غیردائم، حل عددی
  • رامین عابدی فرد*_سیف الله س سعدالدین صفحه 35
    برای به دست آوردن دمای گذرای نقاط مختلف جسم و رشد حوضچه مذاب در جوشکاری سوراخ کلیدی با قوس پلاسما، معادلات پیوستگی و ممنتوم به همراه معادله انرژی حل می شوند. این آنالیز برای یک صفحه مستطیلی از جنس فولاد ضد زنگ 304 AISI با برنامه نویسی به زبان فرترن 90 انجام می شود. چون معادله انتقال حرارت فوریه ای در زمان های کوتاه و ابعاد بزرگ دقت کافی را ندارد، فرم غیر فوریه ای معادله انتقال حرارت استفاده شده است. منبع حرارتی گوسی به عنوان یک مدل منبع حرارتی در نظر گرفته می شود . معادلات حاکم برای جریان سیال توسط روش حجم محدود حل می شوند که در آن سرعت و فشار کوپل شده از روش سیمپل به دست آمده و از روش Power-Law و شبکه جابجا شده برای گسسته سازی معادلات استفاده می شود. همچنین از روش اختلاف محدود برای حل معادله ی انرژی استفاده می شود. تاثیر هدایت حرارتی، جریانات سیال و نیروهای وارده به حوضچه مذاب در فرآیند ذوب در نظر گرفته می شود. ویژگی های ترموفیزیکی از قبیل هدایت حرارتی، ظرفیت گرمایی و ویسکوزتیه دینامیکی تابعی از دما می باشند. انتقال حرارت به محیط اطراف توسط دو نوع مکانیزم انتقال حرارت تابش و همرفت صورت می گیرد. نتایج عددی به منظور اعتبارسنجی، با نتایج تجربی مقایسه می شوند. در انتها نتایج این مقاله برای همین مسئله با نتایج حاصل از فرض انتقال حرارت فوریه ای مقایسه می شوند. نتایج نشان می دهد که ضخامت حوضچه مذاب در جوشکاری سوراخ کلیدی با قوس پلاسما در سطح مقطع فلز و زمان رسیدن ناحیه ی مذاب به انتهای ضخامت فلز در مقایسه با اندازه گیری های تجربی تطابق خوبی دارند.
    کلیدواژگان: حوضچه مذاب، جوشکاری سوراخ کلیدی با قوس پلاسما، انتقال حرارت، جریان سیال، غیر فوریه
  • جواد واثقی امیری*، لیلا خان محمدی، محمدعلی قناد، محمدرضا داودی صفحه 49
    در این تحقیق، اثر شرایط خاک شامل هردو اثر ساختگاه و اندرکنش خاک – سازه روی تقاضاهای لرزه ای الاستیک و غیر الاستیک سازه مورد بررسی قرار گرفته است. تاکید بیشتر روی اثر اندرکنش خاک – سازه بوده و اثر ساختگاه با اعمال رکوردهای ثبت شده بر خاک های سایت کلاس C، D و E (NEHRP[1]) که اثر اندرکنش در آن ها قابل ملاحظه می باشد، اعمال شده است. جهت انجام یک مطالعه آماری، سازه مورد بررسی، به صورت یک سیستم یک درجه آزادی با رفتار الاستوپلاستیک و خاک زیر سازه یک نیم فضای همگن در نظر گرفته شده است. به منظور درنظرگرفتن وابستگی فرکانسی سختی خاک، این نیم فصای همگن بر اساس مفهوم مدل مخروطی به صورت یک سیستم سه درجه آزادی مدل شده است. سپس کل سیستم خاک – سازه تحت 42 رکورد ثبت شده بر انواع سایت کلاس های عنوان شده تحلیل گردیده است. یک مطالعه پارامتریک برای محدوده وسیعی از پارامترهای بی بعد تاثیرگذار بر اندرکنش خاک-سازه انجام گرفته است. نتایج تحقیق نشان می دهد که اثر اندرکنش خاک-سازه موجب تفاوت های محسوس و در مواردی غیرمحافظه کارانه در تقاضاهای لرزه ای سازه به خصوص در سایت کلاس های با خاک خیلی نرم می گردد. در نتیجه در نظر گرفتن اثر اندرکنش خاک-سازه در روند تحلیل یا طراحی سازه امری اجتناب ناپذیر به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: اندرکنش خاک، سازه، سختی دینامیکی خاک، وابستگی فرکانسی سختی، نیروی برش پایه الاستیک، نیروی برش پایه غیرالاستیک، ضریب کاهش مقاومت، تقاضای شکل پذیری، نسبت تغییرمکان غیرالاستیک
  • نگین نگهبان واشقانی، محمد جواد رضوانی*، محمد دامغانی نوری صفحه 69

    در این مقاله ، جذب انرژی در لوله های استوانه ای پر شده از فوم پلی اورتان با استفاده از آغازگر تحت نیروی محوری بررسی می شود. در این تحقیق، یک آغازگر در بالای لوله پر شده از فوم قرار می گیرد تا از اعمال نیروی ناگهانی به قسمت اصلی سازه جلوگیری کند. بدین منظور یک لوله استوانه ای پر شده از فوم پلی اورتان با آغازگر در نرم افزار آباکوس به صورت شبه استاتیک مدل می شود و اثر طول آغازگر در میزان جذب انرژی ویژه، نحوه تغییر شکل و منحنی نیرو-جابجایی مطالعه می گردد. همچنین، به منظور بررسی صحت نتایج حاصل از شبیه سازی عددی تعدادی تست تجربی انجام شده که نتایج قابل قبولی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: جذب انرژی ویژه، ماکزیمم نیروی لهیدگی، آغازگر، فوم پلی اورتان
  • منصور رفیعیان*، روح الله نوروزی صفحه 79
    به دلیل عدم دسترسی به قسمت های دوار روتور تنها راه تشخیص عیب، اندازه گیری ارتعاشات روی قسمت های ثابت از جمله سطوح نشیمنگاه یاتاقان هاست. مرسوم است که در عمل با اندازه گیری ارتعاشات سطح نشیمنگاه یاتاقان در سه جهت و تحلیل آن، نوع اشکال به وجود آمده را پیش بینی و رفع می کنند. در نظرگیری اثرات نشیمنگاه بر پاسخ اندازه گیری شده از روتور، می تواند به پیش بینی صحیح رفتار روتور با استفاده از روش های تحلیلی کمک شایانی نماید. در این مقاله هدف مدل سازی یک سیستم کامل روتور-یاتاقان-نشیمنگاه و بررسی اثرات درنظرگیری نشیمنگاه یاتاقان است. بدین منظور در ابتدا زیرسیستم روتور-یاتاقان با استفاده از تئوری تیر پیوسته ی رایلی و روش تقریبی مودهای فرضی مدل سازی می گردد. همچنین یک مدل المان محدود کامل و یک مدل جرم و فنر ساده ی معادل از نشیمنگاه تهیه می گردد. سپس نیروهای وارده از طرف زیرسیستم روتور-یاتاقان بر نشیمنگاه با استفاده از روش نیومارک محاسبه و با اعمال آن ها بر مدل نشیمنگاه، پاسخ های زمانی، منحنی های تغییر شکل و طیف فرکانسی ترسیم می گردد. تحقیق حاضر توانسته است علاوه بر مدل سازی صحیح یک سیستم کامل روتور-یاتاقان-نشیمنگاه، به ناکافی بودن مدل جرم و فنر ساده به دلیل خطای بسیار و عدم توانایی در مدل سازی صحیح رفتار ارتعاشی نشیمنگاه اذعان نماید. بررسی ها نشان داده است که با وجود عدم نیروی محوری در زیرسیستم روتور-یاتاقان، نشیمنگاه دارای ارتعاشات محوری نیز خواهد بود و با وجود برابری تمامی شرایط در سیستم روتور-یاتاقان، انتظار پاسخی برابر در تمامی راستاهای نشیمنگاه را نباید داشت. همچنین با درنظرگیری اثرات نشیمنگاه، دامنه ی نمودارهای طیف فرکانسی، مخصوصا در فرکانس های بالا کاهش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: روتور، مدلسازی، یاتاقان، نشیمنگاه
  • سید حسین ابراهیمی، احمد جعفرزاده افشاری* صفحه 93
    طراحی وساختن سیستمها و تجهیزات فنی موجود در پالایشگاه ها،خطوط لوله گاز و نفت و ایستگاه های عملیاتی تقویت فشار، از منظر اقتصادی همواره با صرف هزینه های هنگفتی همراه می باشد. از این جهت مدیران در سطوح مختلف خواهان ارایه روش هایی برای کنترل هزینه ها، چه در مرحله ساخت و چه در مرحله بهره برداری از مراکز تولید و توزیع هستند. انتخاب دستگاه های عملیاتی در ایستگاه های عملیاتی تقویت فشار، عموما توسط بهره برداران بدون لحاظ کردن انواع هزینه ها انجام می شود. در این پژوهش یک مدل برنامه ریزی غیر خطی صحیح آمیخته در حالت قطعی، برای کمینه سازی هزینه های عملیاتی ایستگاه های تقویت فشار در شبکه توزیع اصلی گاز رسانی ارایه می گردد. هدف عبارتست از انتخاب بهینه دستگاه های عملیاتی که همان توربو کمپرسورها می باشند، بگونه ای که هزینه های عملیاتی به کمترین مقدار خود برسند و در عین حال تقاضای مشتری برآورده گردد. هزینه های عملیاتی شامل هزینه های سوخت مصرفی، تعمیرات، جانبی (هزینه تجهیزات فرعی برای در سرویس ماندن دستگاه ها) و هزینه جریمه ای می باشد. با در نظر گرفتن منطقه 9 عملیات انتقال گاز کشور به عنوان محل انجام مطالعه موردی نتیجه کلی حاکی از آن است که مدل در مقایسه با انتخاب موردی دو تن از بهره برداران خبره توانسته در مجموع هزینه کلی را به میزان تقریبی 14 درصد کاهش دهد.
    کلیدواژگان: دستگاه های عملیاتی، ایستگاه تقویت فشار گاز، مراکز کنترل و توزیع دیسپچینگ، برنامه ریزی صحیح غیرخطی آمیخته
  • سید روح الله حسینی واعظ*، حسین نادرپور صفحه 105
    جداسازی لرزه ای یک روش طراحی مقاوم لرزه ای است که براساس کاهش تقاضای لرزه ای به جای افزایش ظرفیت لرزه ای می باشد. در این مقاله، پاسخ لرزه ای سازه جداسازی شده مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر سیستم جداساز بستگی به خصوصیات دینامیکی حرکات زمین و ساختمان روسازه دارد. به منظور ارزیابی پاسخ غیرخطی سازه های جداسازی شده، مدل های سه بعدی تحلیلی غیرخطی با خصوصیات متفاوت انتخاب و تحت زلزله های مطرح مورد تحلیل قرار گرفتند. همچنین به منظور بررسی رفتار بهینه سیستم، انواع مختلف جداساز شامل سیستم لاستیکی با هسته سربی و سیستم آونگ اصطکاکی بین روسازه و فونداسیون مدل سازی شد. مطالعه پارامتریک بر روی برش پایه، شتاب و تغییرمکان مدل های جداسازی شده متمرکز شده است. مقایسه ای بین پاسخ هیسترزیس مدل ها به عنوان معیار اصلی اتلاف انرژی سیستم انجام شده است. نتایج نشان می دهد که مدل استفاده شده با 25 درصد از جداگر آونگ اصطکاکی بهترین پاسخ سازه ای را در برابر نیروهای لرزه ای می دهد.
    کلیدواژگان: جداسازی لرزه ای، سیستم آونگ اصطکاکی، سیستم لاستیکی با هسته سربی
  • محمدتقی رستمی *، کیوان شایسته صفحه 117
    توزیع سرعت در داخل راکتور لوله ای به طور قابل توجهی بر روی محصولات خروجی از راکتور تاثیر می گذارد. به منظور بدست آوردن رابطه توزیع سرعت، می توان از مدل های رئولوژیکی استفاده کرد که یکی از پراستفاده ترین این مدل ها، مدل توانی است. از جمله مهمترین و تاثیرگذارترین پارامترهایی که در رابطه توزیع سرعت مدل توانی دیده می شود، پارامتر n است. در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامتر n بر روی توزیع سرعت در جریان آرام و همچنین تاثیر آن بر روی درصد تبدیل یک راکتور لوله ای که در آن پلیمرازسیون متیل متاکریلات انجام می شود، پرداخته شده است. علاوه بر این به کمک یک رئومتر، به بررسی رئولوژیکی محلول های خروجی از راکتور و ورودی به راکتور پرداخته شده و با انجام برازش منحنی، مقدار پارامتر n محلول داخل راکتور برابر 0.8403 تخمین زده شده است. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان می دهند که با افزایش پارامتر n ، الگوی حرکت به الگوی مخلوط شونده نزدیک می شود. همچنین مشاهده می شود که با کاهش پارامتر n ، درصد تبدیل افزایش یافته و در n=0 بیشترین درصد تبدیل برای راکتور، موجود است. به عبارت دیگر، درصد تبدیل بدست آمده برای حالت n=0 بسیار به درصد تبدیل در حالت پلاگ نزدیک است و می توان نتیجه گرفت که در این حالت توزیع سرعت به صورت پلاگ است. در انتهای کار با توجه به مقدار پارامتر n تخمینی ، به مدلسازی راکتور پرداخته شده و میزان درجه تبدیل در این مدل سازی برابر 69.66 % بدست آمده است و با توجه به نزدیکی این مقدار به مقدار تجربی موجود در مقاله آقای فان و همکاران (65 %) ، نتیجه می شود که مدل سازی انجام گرفته، مناسب و قابل قبول است.
    کلیدواژگان: مدل سازی، راکتور لوله ای، مدل توانی، متیل متاکریلات، جریان آرام، توزیع سرعت
  • احمد عاشوری*، ابوالفضل جلیلوند صفحه 129
    پیدایش و نصب منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع، منشاء چالش جدیدی در نگهداری و حفاظت شبکه می باشد که در مراحل تحقیق و عمل توجهات زیادی را به خود جلب نموده است. در این راستا نیاز است تا تمام موارد و احتمالات وقوع حوادث در سیستم، بررسی و شبیه سازی گردد. به این منظور علاوه بر بررسی فنی و نحوه اجرای تنظیمات حفاظتی، نیاز به توسعه روش ها و ابزارهای جدید برای مطالعه توالی عملیات حفاظتی معین یا محتمل در سیستم است. با بررسی توالی عملیات حفاظتی شبکه های توزیع، می توان موجبات تقویت آن در حضور تولیدات پراکنده را فراهم کرد. در این مقاله علاوه بر ارائه یک روش جدید مدلسازی عملکرد سیستم حفاظتی شبکه توزیع با استفاده از شبکه های پتری تصادفی تعمیم یافته، به ارزیابی امنیت سیستم حفاظتی شبکه توزیع با استفاده از این مدلها پرداخته شده است. روش پیشنهادی به شبکه توزیع 32 شینه IEEE با نفوذ بالای DG برای مطالعه تاثیر DG در امنیت سیستم حفاظتی شبکه توزیع اعمال شده است.
    کلیدواژگان: شبکه توزیع، ارزیابی امنیت، مدلسازی، شبکه های پتری، تولید پراکنده، سیستم حفاظتی
  • مسعود احمدی گرجی*، نیما امجدی صفحه 143
    در این مقاله یک مدل پویا (دینامیک) جهت طرح برنامه ریزی توسعه سالانه شبکه های توزیع با در نظر گرفتن امکان استفاده از فناوری های تولید پراکنده انرژی الکتریکی ارائه گردیده است. مدل پیشنهادی، مکان، ظرفیت و زمان مناسب استفاده از فناوری های تولید پراکنده و همچنین برنامه زمانی افزایش ظرفیت خطوط شبکه را مشخص می کند. تابع هدف مدل پیشنهادی شامل مجموع هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری در طول یک دوره زمانی مشخص می باشد. جهت حل مساله معرفی شده از یک روش حل دو سطحی حاصل از ترکیب الگوریتم باینری و تقویت شده رقابت استعماری و الگوریتم بهبود یافته اجتماع ذرات استفاده گردیده است. بطوریکه در سطح اول این روش حل، هزینه های سرمایه گذاری طرح به کمک الگوریتم رقابت استعماری باینری و تقویت شده بهینه گردیده و در سطح دوم، الگوریتم بهبود یافته اجتماع ذرات، هزینه های بهره برداری را بهینه می سازد. در نهایت، مدل پیشنهادی بر روی یک شبکه توزیع نمونه پیاده سازی شده و نتایج حاصل از آن از طریق مقایسه با نتایج دیگر روش های حل دو سطحی مورد تحلیل قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: شبکه توزیع، برنامه ریزی توسعه پویا، تولید پراکنده، الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم اجتماع ذرات
|
  • Tahere Armaghani Pages 11-20
    In this paper, the nanofluid forced convection heat transfer in the case of single and two phase approachs is studied.The fully-developed flow and steady Darcy-Brinkman-Forchheimer equation is employed in porous channel and is solved with homotopy perturbation method. The thermal equilibrium model is assumed between nanofluid and solid phases. It is assumed that the nanoparticles are distributed non-uniformly inside the channel.As a result, the volume fraction distribution equation is also coupled with governing equations. It is observed that as the Schmidt number is increased, the wall temperature gradient is decreased and as a consequence the local Nusselt number is decreased. The effects of Lewis number, Schmidt number and modified diffusivity ratio on the volume fraction distribution are also studied and discussed. Heat transfer of single and two phase approaches are also compared.
    Keywords: Single phase, two phase approachs, Nanofluid, Brownian motion, Thermophoresis
  • Masoud Ziaei, Rad, Payman Elyasi* Pages 21-30
    In this study, two-dimensional pulsating unsteady flow of nanofluid through a rectangular channel with isothermal walls is investigated numerically. The finite volume approach with a staggered grid arrangement is employed to discretize the governing momentum and energy equations. The set of resultant algebraic equations is solved simultaneously using SIMPLE algorithm to obtain the velocity and pressure distribution within the channel. The results are obtained for different pulse parameters, which are Strouhal number (frequency of pulsation), Amplitude of pulsation, Reynolds number and volume fraction of nanoparticles. The results show that increasing the amplitude of pulsation has no effect on cycle period of pulsation, while it can raise the Nusselt number. The analysis also reveals that increasing the Strouhal number reduces the cycle period of pulsation significantly, while its effect on the rate of heat transfer is not more appreciable. Furthermore, it is found that the heat transfer increases, as the volume fraction of nanoparticles and Reynolds number increase. It can also be seen that the maximum value of relative Nusselt number for silver nanoparticles is more than other studied nanoparticles.
    Keywords: Pulsating flow, Nanofluid, rectangular channel, unsteady state, Numerical solution
  • Ramin Abedifard *, Seifollah Sadodin Page 35
    To obtain the transient temperature in different parts of the body and the welding pool growing, the continuity and momentum equations are solved along with the energy equation. The analysis for a rectangular plate made of AISI 304 Stainless Steel is done by writing a program with Fortran.90. Because the Fourier heat transfer equation at short times and large dimensions does not have sufficient accuracy a non-Fourier form of heat transfer equation is being used. Gaussian heat source is considered as a heat source model. The governing equations for fluid flows are solved by the finite volume method in which the SIMPLE method is used for calculating pressure-velocity coupling in fluid flows, likewise the Power-Law method and the staggered grid can be used for discretization equations. The finite difference method is also used to solve the energy equation. The effect of heat conduction, fluid flows and force actions at the weld pool is considered. Thermo-physical properties such as thermal conductivity, specific heat and dynamic viscosity are a function of temperature. There are two mechanisms, radiation and convection heat transfer, which actively cause heat transfer to the surroundings. The numerical results were compared with experimental data. Finally, the results obtained from the assumed Fourier heat transfer are compared for the same study. The results bear the fact that the weld pool thick in the cross section of keyhole PAW and the time that molten metal reaches to the end of thick metal, are in good agreement compared to experimental measurements.
    Keywords: Weld pool, Keyhole plasma arc welding, Heat transfer, Fluid flow, Non Fourier
  • Javad Vaseghi Amiri *, Leila Khanmohammadi, Mohammad Ali Ghannad Page 49
    Effect of soil-structure interaction (SSI) and site condition on elastic and inelastic seismic demands of structure is investigated in this research. More emphasis is on Effect of soil-structure interaction and site condition is assessed by using earthquakes recorded on different site classes C, D and E (NEHRP [1]) where SSI has a significant effect on the structural demands because of noticeable difference between the stiffness of soil and the structure. In order to develop a comprehensive statistical parametric study, the structure is modeled as an elastic-plastic single degree of freedom (SDOF) system and the soil beneath the foundation is supposed as a homogeneous half space and is idealized by fundamental lumped mass parameters based on the concepts of the cone model (Wolf, 1994[17]). To consider the frequency dependency of soil’s dynamic stiffness in this model, the soil is represented with a three-DOF system that introducing an internal DOF in the soil can represent this effect. Then the whole of soil-structure model is analyzed under 45 earthquakes recorded on previously mentioned site classes. A parametric study is done for a wide range of non-dimensional parameters controlling the SSI effects on structural demands. It is concluded that SSI affects on structural seismic demands such as elastic and inelastic strength, strength reduction factor, ductility demand, and inelastic displacement ratio especially for structures located on site class E. Results exhibit remarkable differences in comparison to fixed base one. Consequently, in some cases, using parameters derived for fixed base case, lead to non-conservative results in design and assessment parameters of structures located on soft soils.
    Keywords: soil, structure interaction, soil's dynamic stiffness, frequency dependency of soil's stiffness, elastic, inelastic strength, strength reduction factor, ductility demand, inelastic displacement ratio
  • Negin Negahban Vasheghani, Mohammad Javad Rezvani, Mohammad Damghani Nouri Page 69

    In this paper, axial crushing of foam-filled cylindrical aluminium tubes with initiator is investigated. For this purpose, an initiator is placed at the top of the foam-filled tube to prevent a sudden force applied to the main part of the structure when the accident occurs. In this new design model, several numerical simulations using ABAQUS 5.6 finite element explicit code are carried out to study the effects of length initiator on crashworthiness characteristics of the foam-filled thin-walled cylindrical tubes. In order to verify these numerical results, a series of quasi-static axial compression tests are performed. Moreover, load-displacement curves and deformation mechanism of the structure under axial compression are described. The results show that the initiator reduces the intensity of damage to the main structure and occupants.

    Keywords: Specific energy absorption, Maximum crushing load, initiator, Polyurethane foam
  • Mansour Rafeeyan*, Rouhallah Nourouzi Page 79
    Due to the inaccessibility to rotating parts of the rotor the only way to flaw detection is measuring vibrations on the fixed portions such as surfaces of housing the bearings. It is common that in industry with measure vibrations of surfaces the housings at three direction and analyze it, predict and solve the created bug type. Take the effects of the housing can be help to accurately predict the rotor behavior at the measured response of the rotor using the analytical methods. Aims of this paper are modeling a full system of rotor-bearing-housing and considering the housing effects. For this, firstly subsystem of rotor-bearings is modeling using the Riley’s continuous beam theory and assumed modes method. Also a complete finite element model and a simple spring-mass model of the housing is made. Then, the forces exerted from the subsystem of rotor-bearing is calculated using the Newmark method and by applying on model of the housing, the responses time, curves of the deformation and frequency spectrums are drawn. The present study has been able to modeling properly the complete rotor-bearings-housing system. Furthermore the inadequate of the simple spring-mass model due to large errors and inability to accurately modeling the vibrating behavior of housing has acknowledged. Studies have shown that despite the lack of the axial force in the rotor-bearing subsystem, the housing will vibrate in axial direction. In addition with despite the equality of all conditions in the rotor-bearings, will not be expected an equal response in all direction of the housing. Also by considering the housing effects, domain the graphs of frequency spectrum will be reduced, particularly at high frequencies.
    Keywords: rotor, bearing, housing, modeling
  • Mr Seyed Hossein Ebrahimi, Dr Ahmad J. Afshari* Page 93
    Designing and manufacturing of technical systems and devices in refineries, oil and gas pipelines and gas booster stations is associated with huge costs from an economic point of view. Hence, managers at industry section, especially oil and gas industry, seek ways to control the production and distribution costs. Generally speaking, at distribution section, selection of operational appliances by operators in gas booster stations to be run, would be done without considering various kinds of cost. In this research, a deterministic mixed integer program is presented to minimize the operational costs in gas booster stations of a gas distribution network. The objective is to select operational appliances, turbo-compressors here, such that minimize the operational costs while customer demands are met. Operational costs are include consumed fuel costs (fuel exploded in gas turbine combustion chambers to yield the torque power to run the gas compressor), maintenance and repair costs, startup costs (generally the electrical costs used for running the electro air compressors which provide the compressed air), and penalty costs. Considering the gas transmission operating region no.9 as a case study, the result is that the model could minimize the total costs about 14% in comparison with the selection of two chief operators.
    Keywords: Operational appliances, gas booster station, dispatching center, mixed integer nonlinear programming
  • Sr Hoseinivaez Page 105
    Seismic base isolation is an earthquake resistant design method that is based on decreasing the seismic demand instead of increasing the seismic capacity. In this paper, the seismic response of base-isolated structures is numerically investigated. The effectiveness of an isolation system depends upon the dynamic characteristics of earthquake ground motion and the building superstructure. In order to evaluate the dynamic response of nonlinear base-isolated structures, different detailed 3D nonlinear analytical models with different characteristics are developed and analyzed under significant and strong motion earthquakes. Also in order to have the optimized behavior of system, different types of isolators including Lead-Rubber Bearing (LRB) and Friction-Pendulum (FPS) isolators were simulated between the superstructure and the foundation so as to provide lateral flexibility and energy dissipation capacity. Providing an optimized arrangement of different types of isolators in the structure is important since it affects the structural responses to earthquakes. The parametric study is concentrated on base shear, accelerations and displacements of isolated models. Also the comparison between hysteretic responses of models as a main criterion for energy dissipation of system has been investigated and evaluated. Results show that the model with FPS ratio of 25% has the best structural response against seismic loads.
    Keywords: Base Isolation, Friction, Pendulum System, Lead, Rubber Bearing System
  • Mohammad Taghi Rostami *, Dr Keyvan Shayesteh Page 117
    Significantly velocity profile in tubular reactors is affect in outlet products. In order to obtain velocity profile, rheological models can be used. One of them is Power law model. One of the most important and effective parameters that it can be observed in this model is the n parameter. In this work, investigations of influence n on velocity profile in laminar flow and on conversion of a tubular reactor that Methyl Methacrylate polymerization occurs in the reactor are presented. Furthermore, this study is investigated rheological properties of outlet and inlet solution of the reactor with a rheometer and the value of n is estimated 0.8403 by curve fitting. The results indicate that with increasing the value of n, the pattern of motion is close to mixed. In addition, it can be observed that the conversion increases with decreasing the value of n and there exist maximum of conversion for the reactor in n=0. In other words, the conversion in n=0 is very close to the conversion in plug flow pattern and this means that in this situation velocity profile is plug flow. In the last part of this work, by the value of n that has been estimated, a modeling of the reactor is presented. The obtained conversion from modeling is 69.66 % and this value is very close to empirical conversion from paper Fan et al (65 %), and this means the modeling is acceptable.
    Keywords: Modeling, Tubular reactor, Power law model, Methyl methacrylate, Laminar flow, Velocity profile
  • Ahmad Ashouri *, Dr Abolfazl Jalilvand Page 129
    Creation and installation of DG in distribution networks, a source of new challenges in maintaining and protecting the network that has attracted much attention in research and practice. In this regard, we need to all cases and incidents in the system are investigated and simulation. The purpose of the technical review and how to implement security settings, need to develop new tools and methods for the study of certain or probable sequence of conservation practices in the system. Sequence analysis of the distribution network protection ,  will be promoting in the presence of distributed provided. This paper presents a new approach to model the performance of a distributed network security system using generalized stochastic Petri nets, to evaluate the protective systems of distribution network, the models are dealt with. The proposed method is a 32 bus IEEE distribution network with high penetration of DG to study the impact of DG on distribution network protection systems have been applied.
    Keywords: Distribution network, security assessment, modeling, Petri Nets, distributed generation protection system
  • Masoud Ahmadigorji *, Nima Amjady Page 143
    This paper presents a comprehensive model for dynamic expansion planning of distribution grids (DDGEP) considering distributed generation technologies. The proposed model determines the optimal location, capacity and dynamics (i.e. timing) of DG investment as well as optimal time schedule of reinforcement of distribution feeders. The objective function of this model encompasses both investment and operation costs of distribution grids and DG units along a specified planning horizon. To solve the suggested model, a new two-level solution method composed of Binary Enhanced Imperialist Competition Algorithm (BEICA) and Improved Particle Swarm Optimization (IPSO) is introduced. BEICA optimizes the location, capacity and timing of DG investment and also timing of existing feeder's reinforcement while IPSO optimizes the operation point of distributed generator-integrated distribution system. In order to demonstrate the effectiveness of proposed two-level solution approach (BEICA⃴), it is applied on a radial distribution test system and the obtained results are compared with several other solution methods.
    Keywords: Distribution grid, Dynamic expansion planning, Distributed generation, Imperialist Competitive Algorithm, Particle Swarm Optimization