فهرست مطالب

نشریه روش های عددی در مهندسی
سال سی و یکم شماره 1 (تابستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/07/02
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد علی لطف اللهی یقین، سجاد تیماس، فرامرز خوشنودیان صفحات 1-14
    هدف از این مقاله بررسی اثر سازه های مجاور بر رفتار لرزه ای تونل با استفاده از روش اجزای محدود 2 است. در این راستا با مقایسه رفتار لرزه ای تونل تکی و تونل در مجاورت ساختمان، اندرکنش دینامیکی تونل و ساختمان مجاور آن بررسی می شود. به عبارت دیگر وجود ساختمان مجاور چه تاثیری بر نیروهای داخلی تونل دارد. این مطالعات شامل فاصله ساختمان و تونل، مشخصات خاک، ارتفاع سازه و عرض آن،فرکانس بارگذاری، عمق قرارگیری تونل و کلیه پارامترهایی است که به نوعی در پاسخ لرزه ای تونل موثرند. با تغییر پارامترهای اصلی، فاصله ای که وجود ساختمان مجاور می تواند بر روی نیروهای داخلی تونل تاثیر بگذارد مشخص می شود.
  • محمد مشایخی صفحات 15-28
    اخیرا مدل آسیب دو مقیاسی به عنوان یک روش کارا برای تحلیل مسایل خستگی پر چرخه ارایه شده است. در این مدل رفتار ماده در مقیاس میکروسکوپی الاستیک-پلاستیک همراه با آسیب و در مقیاس ماکروسکوپی الاستیک ارزیابی می شود. در این تحقیق، یک آلگوریتم عددی مقاوم -که بتواند میلیون ها سیکل بارگذاری را دنبال نماید- برای مدل آسیب دو مقیاسی پیاده سازی می شود. برای بهنگام کردن تنشها از یک روش صریح استفاده می شود تا پیش بینی زمان شکست برای انواع بارگذاری ها از جمله دوره ای، اتفاقی، مکانیکی و گرمایی-مکانیکی میسر شود. یک لوله استوانه ای تحت بار خستگی گرمایی-مکانیکی و شافت روتور اصلی یک بالگرد با بارگذاری غیر تناسبی به روش آسیب دو مقیاسی مورد بررسی و تحلیل عمر قرار می گیرد.
  • محسن کمالیان، کیاوش مهذب، عبدالله سهرابی بیدار، ابراهیم حق شناس صفحات 29-45
    تحقیقات عددی پیشین بر روی رفتار لرزه ای عوارض توپوگرافی عمدتا به انواع منفرد آنها محدود بوده است. در همین حال نگاه واقع بینانه به طبیعت اطراف نشان می دهد که تنوع و پیچیدگی ناهمواری های سطح زمین بسیار بیشتر است و عوارض توپوگرافی غالبا به شکل مرکب ظاهر می شوند. هدف این مقاله بررسی عددی رفتار لرزه ای تپه های دوبعدی مرکب دوگانه است که در برابر امواج مهاجم قائم برشی (SV) قرار گرفته اند. نتایج بدست آمده بیانگر آن است که الگوی کلی رفتار لرزه ای تپه های مرکب دوگانه با حالت تپه منفرد مشابه است. نفس مجاورت تپه ها با یکدیگر، پتانسیل بزرگ نمایی قله ها را، خصوصا در تپه های کوچکتر، افزایش می دهد. اگرچه فضای میان دو تپه به لحاظ کیفی رفتاری شبیه رفتار دره ی منفرد دارد، اما به لحاظ کمی نمی توان آن را با یک دره دارای نسبت شکل معادل شبیه سازی کرد. کناره داخلی تپه دوگانه در قیاس با قعر دره منفرد دارای نسبت شکل همسان، خصوصا در برابر امواج مهاجم کوتاه و متوسط، پتانسیل و بیشینه بزرگنمایی بزرگتری دارد. عامل مجاورت تپه ها می تواند در رمزگشایی مقادیر بزرگ نسبت های بزرگ نمایی ثبت شده در مطالعات تجربی موثر واقع شود.
  • محسن کهرم، سید محمد جوادی مال آباد، مرتضی عنبرسوز صفحات 47-61
    در این مقاله با استفاده از پدیده تحریک لایه مرزی سعی بر افزایش راندمان یک نمونه بخاری گازسوز دودکش دار شده است. مدل سه بعدی از یک نمونه بخاری با ظرفیت 6000 کیلوکالری در ساعت تولید و پس از شبکه بندی محیط حل، معادلات بقای جرم، مومنتوم، انرژی، گونه های شیمیایی و تابش در جریان آشفته با استفاده از روش حجمهای محدود حل شده و صحت آنها با استفاده از نتایج آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفته اند. تحریک لایه مرزی با استفاده از دو مانع با مقطع مثلث در مسیر جریان محصولات احتراق داخل تنوره انجام شده است و اثر وجود آنها با استفاده از شبیه سازی عددی و همچنین تولید مدل آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد در اثر جت سیال ایجاد شده بین موانع و جدار تنوره و نیز گردابه های پشت موانع، کل انتقال گرما از تنوره به محیط اطراف24/16 درصد و راندمان بخاری7/2 درصد نسبت به حالت بدون تحریک افزایش یافته است.
  • بهمن وحیدی، ناصر فتورایی * صفحات 63-79

    در این مقاله یک مدل محاسباتی برای شبیه سازی گذر بولاس ایزوله ادرار از کلیه به مثانه در میزنای از طریق امواج تحریک عضله دودی شکل ارائه شده است. در این مدل، تحریک عضلانی با استفاده از تحلیل برهمکنش سیال - جامد و تحلیل تماسی اعمال شد. جریان سیال ادرار در ابتدای ناحیه ورودی به مثانه به دو روش شبیه سازی عددی و تصویر برداری سونوگرافی محاسبه شد. همچنین، توزیع فشار در میزنای و تغییرات دینامیکی میزان ادرار بازگشتی در طی انتشار موج تحریک عضله بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از مدل، با نزدیک شدن بولاس ادرار به مثانه، بیشینه فشار ادرار در مجرا به اندازه تقریبی 5 برابر فشار ورودی میزنای افزایش می یابد. مقدار میانگین دبی ادرار محاسبه شده از توزیع سرعت در مقطع خروجی میزنای در بازه زمانی تخلیه ادرار 267/2 میلی لیتر در دقیقه به دست آمد.

  • محمد جواد کاظم زاده پارسی، فرهنگ دانشمند صفحات 81-96
    حرکت سیال دارای سطح آزاد در محیطهای متخلخل از جمله مسائلی است که دارای کاربردهای فراوانی در صنعت و کشاورزی است. اینگونه مسائل به دلیل مجهول بودن سطح آزاد جریان، جزو مسائل دارای دامنه متغیر دسته بندی می شوند. حل اینگونه مسائل با استفاده از روش هایی مانند روش اجزای محدود به دلیل تغییر شکل مرز در هر مرحله و نیاز به اصلاح شبکه با مشکلاتی همراه است. در این مقاله از روش اجزای محدود شبکه ثابت هموار شده که یک روش جدید براساس شبکه های غیر منطبق بر مرز است برای حل مسائل نشت سیال دارای سطح آزاد در محیطهای متخلخل استفاده شده است. عدم تطابق شبکه بر مرز باعث می شود که حل مسائل دارای دامنه متغیر با این روش به سادگی انجام شود. در این روش از تکنیک هموارسازی گرادیان برای فرمول بندی اجزای داخلی و اجزای متقاطع با مرز استفاده شده است. در این مقاله برای بررسی کارایی روش، چند مثال عددی حل شده و نتایج حاصل با جوابهای موجود در منابع مقایسه شده است.
  • مهدی خاشعی، فریماه مخاطب رفیعی، مهدی بیجاری صفحات 97-113
    مدل های میانگین متحرک خودرگرسیون انباشته فازی (FARIMA) از جمله مدل های بهبودیافته مدل های میانگین متحرک خودرگرسیون انباشته کلاسیک (ARIMA) اند که به منظور مرتفع ساختن محدودیت تعداد داده های مورد نیاز این گونه از مدل ها ارائه شده اند. در این مقاله، به منظور حصول نتایج دقیقتر در شرایط داده های قابل حصول کم، یک مدل ترکیبی از مدل های میانگین متحرک خودرگرسیون انباشته فازی با طبقه بندی کننده های احتمالی، ارائه شده است. نتایج حاصله از بکارگیری روش ترکیبی پیشنهادی در بازارهای ارز (پوند انگلستان، دلار امریکا و یورو همگی در مقابل ریال ایران) بیانگر کارآمدی روش پیشنهادی است، لذا مدل مذکور قابلیت بکارگیری بعنوان ابزار و جایگزینی مناسب برای پیش بینی نرخ ارز، بویژه مواقعی که با داده های اندک سروکار داریم، را دارد.
  • آناهیتا جوزدانی، عبدالرضا کبیری سامانی صفحات 115-126
    به دلیل زمان بر بودن و هزینه ی بالای حل دو بعدی معادلات حاکم بر رفتار سیلاب، اکثر مدل های عددی پدیده ی شکست سد را به صورت یک بعدی مورد بررسی قرار می دهند و مدل های دوبعدی کمتر مورد توجه قرار گرفته اند. لذا مطالعات عددی و آزمایشگاهی زیادی در ارتباط با تحلیل رفتار موج ناشی از شکست سد در کانال های مستقیم صورت گرفته است، اما به مساله هیدرودینامیک شکست سد در خم ها و پیچان رود ها کمتر توجه شده است. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل دوبعدی حل معادلات سنت- ونانت، هیدرودینامیک سیلاب ناشی از شکست سد در عبور از خم های متوالی مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج آن با مدل های یک بعدی حل معادلات مقایسه شده است. به منظور بررسی پدیده ی شکست سد در پیچان رودها در شرایط واقعی، شکست احتمالی سد زاینده رود واقع بر رودخانه ی زاینده رود به عنوان مطالعه ی موردی ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهند که در نظر گرفتن اثر خم ها در مسیر سیلاب و نیز توالی خم ها، تاثیر چشم گیری در کاهش مقدار بیشینه ی سیلاب داشته، بر نحوه ی پخش سیل در سواحل موثر است و در زمان پخش و حرکت موج به سمت پایین دست نیز تاخیر ایجاد می کند.
|
  • M. A. Lotfollahi Yaghin, S. Timas, F. Khoshnoudian Pages 1-14
    This article investigates influence of neighboring structures on seismic behavior of a tunnel by using Finite Element Method. Dynamic interaction between a tunnel and a neighboring building is studied by comparing seismic behavior and internal forces of the tunnel and building. In other words, effects of existence of a building on internal forces of a tunnel are examined. This study includes several variables such as the distance between building and tunnel, soil properties, height and width of building, motivation frequncy, depth of tunnel and other parameters which dominate seismic bahavior of the tunnel. By changing the main parameters, the effective distance whithin which the adjacent building may influence the internal forces of the tunnel is determined.
    Keywords: Seimic Behavior, Interaction, Building, Tunnel, Finite Element Method
  • M. Mashayekhi Pages 15-28
    Recently, a three-dimensional two scale damage model has been proposed for high cycle fatigue applications. The model takes into account plasticity and damage at the microscale and the behavior is considered as elastic at the mesoscale. In this paper, a robust numerical algorithm of the two scale damage model has been implemented. The explicit stress update scheme is performed for the model. This model can be used to predict failure for any kind of loading, cycle or random, mechanical,and thermo-mechanical. The cylindrical pipe subjected to complex thermo-mechanical fatigue loading and the helicopter main rotor shaft subjected to non-proportional loading are investigated by the two scale damage model.
    Keywords: Two scale damage model, High cycle fatigue, Life prediction, Non, proportional loading
  • M. Kamalian, K. Mohazzab, A. Sohrabi Bidar, E. Haghshenas Pages 29-45
    The past numerical studies on seismic behavior of topographic features have been actually limited to individual single shapes. However, realistic observations in nature show that ground surface variation and its complexity is much greater and topographic features appear almost in complex forms. The main objective of this paper is presenting the results of a numerical study on seismic behavior of two adjacent 2D homogenous semi-sine shaped hills subjected to vertically propagating incident SV waves. It is shown that the combination of two adjacent hills generates an amplification pattern qualitatively similar to that of a single hill. The adjacency of the hills increases the amplification potential at both crests, especially on that hill which possesses a smaller shape ratio. Although the area created amid the two adjacent hills shows a seismic behavior similar to the valley qualitatively, it is not equivalent quantitatively to the valley of the same shape ratio. The inside base of adjacent hills demonstrates a greater amplification potential compared to the edges of the single valley with the same shape ratio, particularly against short and medium incident waves. It is also shown that adjacency effect could be considered as an effective factor in justifying some large amplification potentials reported in experimental observations.
    Keywords: Seismic behavior, Topographic features, Adjacent hills, Amplification potential
  • M. Kahrom, S. M. Javadi, M. Anbarsooz Pages 47-61
    Heat transfer from a domestic gas burner heating unit is enhanced by use of vortex generators. The heating unit is first modeled as a three dimensional physical domain for flow of gases, and conservation equations of mass, momentum, energy,species and radiation are discretized over the meshing system of control volumes provided in the domain. Experimental set-up to measure and validate the numerical results is equally established. Two triangular cross section bars are employed as inserts to disturb the flow of gases running inside the combustion chamber. The effect on heat transfer enhancement is then studied both numerically and experimentally. Results show that a jet forms between the insert and the combustion chamber wall. Also, some vortices are formed at downstream to the insert causing the heat transfer augmentation by 16.24% to the surrounding air. The overall efficiency is improved by 2.7% compared to the case of similar environment but with no vortex generators..
    Keywords: Boundary layer disturbance, Flow of gases, Bouyant forces, Domestic gas burner
  • B. Vahidi, N. Fatouraee Pages 63-79

    A computational model was presented to simulate peristaltic transportation of urine isolated bolus through the ureter. In this model, muscular stimulation was implemented using fluid-structure interaction and contact analysis. Urine drainage to the bladder was analyzed using two methods of numerical simulation and sonographic imaging in the region of bladder near the ureteral orifice. Moreover, pressure distribution in the ureter and dynamic variations of urine back flow during peristalsis were investigated. The results indicated that when urine bolus reached near the bladder, the maximum magnitude of urine pressure in the ureter increased up to nearly 5 times the ureteral inlet pressure. The average magnitude of urine flow rate computed from velocity profile in ureteral outlet during urine drainage was 2.267 ml/min.

    Keywords: Peristalsis, Urine bolus, Reflux, Hyperelastic model, Computational fluid dynamics, Sonography
  • M. J. Kazemzadeh, Parsi, F. Daneshmand Pages 81-96
    Free surface seepage flow problems in porous medias have many industrial and agricultural applications. In these problems, the geometric shape of the phreatic surface is unknown a priori and therefore the unconfined seepage problems are categorized as variable domain problems. Solving these problems using methods such as finite element method undergoes some difficulties because the domain boundary changes in each iteration and remeshing is inevitable. In the present paper, the smoothed fixed grid finite element method which is a new numerical approach based on non-boundary-fitted meshes is used to solve free surface seepage problems. The use of non-boundary-fitted meshes leads to simplification of solution of variable domain problems. In this method, gradient smoothing technique is used to formulate internal and boundary intersecting elements. To evaluate the applicability of the proposed method, some numerical examples are solved and the results are compared with those presented in the literature.
    Keywords: Smoothed fixed grid finite element method, Fluid flow in porous materials, Free surface flow, Non, boundary, fitted meshes
  • M. Khashei, M. Bijari, F. Mokhatab Rafiei Pages 97-113
    Fuzzy autoregressive integrated moving average models are improved versions of the classic autoregressive integrated moving average (ARIMA) models, proposed in order to overcome the data limitation of ARIMA models. In this paper,FARIMA models are combined with probabilistic classifiers in order to yield a more accurate model than FARIMA in financially incomplete data situations. Empirical results of using proposed hybrid model in exchange rate market forecasting indicate that the proposed model exhibits effectively improved forecasting accuracy. Thus, the proposed model can be used as an alternative to exchange rate forecasting tools, especially when the scant data is made available over a short span of time.
    Keywords: Fuzzy autoregressive integrated moving average (FARIMA), Artificial neural networks (ANNs), Probabilistic neural networks (PNNs), Time series forecasting, Exchange rate
  • A. Jouzdani, A.R. Kabiri, Samani Pages 115-126
    There are different numerical investigations performed on hydrodynamic behavior of dam break flood in straight canals based on 1-D modeling. But, little has been done based on two dimensional analyses. Hence, this study used the two dimensional SVE equations to study flood behavior in meandering rivers with consecutive bends. Also, to investigate the dam break phenomena in meandering rivers under real conditions, the Zayande-Rood dam and river data were used as the case study.Results showed that the bends and their consecution have significant effects on decreasing the maximum flood discharge and also cause a considerable time delay in flood movement toward the downstream.
    Keywords: Dam break, Hydrodynamic modeling, Meandering river, Zayande, Rood river