فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال چهاردهم شماره 5 (امرداد 1393)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال چهاردهم شماره 5 (امرداد 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/04/13
  • تعداد عناوین: 22
|
  • علی کاظمی پور، مهیار پورقاسمی، حسین افشین، بیژن فرهانیه صفحات 1-10
    هنگام آتش سوزی در تونل ها، ایجاد مسیر امن عاری از دود با استفاده از سیستم های تهویه، برای فرار مسافران و انجام عملیات نجات ضروری است. در تونل های دارای سیستم تهویه طولی، سرعت بحرانی تهویه به حداقل سرعتی اطلاق می شود که از برگشت جریان به بالادست آتش جلوگیری و مسیر امن را ایجاد می کند. این تحقیق به بررسی عددی نحوه کنترل دود در تونل ها با تاکید بر پارامترهای موثر بر سرعت تهویه بحرانی می پردازد. در ابتدا، سرعت بحرانی در نرخ های رهایش گرمای مختلف محاسبه شده که تطابق مناسبی را با داده های حاصل از آزمایش های تجربی مقیاس کوچک نشان می دهد. در ادامه، تاثیر ضریب انسداد و محل عرضی منبع آتش، شیب تونل و رطوبت نسبی هوای تهویه بر مقدار سرعت بحرانی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که در حضور انسداد منبع آتش، کاهشی تقریبا معادل نسبت انسداد در سرعت بحرانی رخ می دهد. در بررسی سرعت بحرانی در تونل شیب دار مشاهده شده است که به ازای هر یک درصد شیب منفی تونل، حدود 5/2 درصد به هوای تهویه مورد نیاز افزوده می شود. نتایج هم چنین نشان می دهد که رطوبت نسبی هوا تاثیر چندانی نداشته، ولی محل عرضی آتش دارای تاثیر زیادی است، به طوری که آتش در کنار دیواره تونل نسبت به آتش در وسط تونل نیازمند 10 الی 20 درصد هوای بیشتر برای جلوگیری از برگشت دود می باشد.
    کلیدواژگان: سرعت بحرانی تهویه، نسبت انسداد، شیب تونل، محل عرضی آتش، رطوبت نسبی
  • سینا ملک پور، رضا انصاری خلخالی*، منصور درویزه، مصطفی صادقی صفحات 11-14

    از آنجایی که کالگوژن های عناصر واسطه، نانوموادی مقاوم برای تحمل کرنش های بزرگ بدون شکست هستند؛ کاربرد آنها در نانوابزارهای انعطاف پذیرالکترونیکی جدید بسیار مورد توجه است. تنگستن دی سولفید یکی از نانوساختارهای متعلق به این دسته از نانومواد است که خواص الکتریکی، اپتیکی و سنسوری خاصی دارد و به علت داشتن ساختار غیر صفحه ای، پاسخ های جالبی تحت کرنش های صفحه ای مختلف از خود نشان می دهد. در این مقاله خواص مکانیکی نانو ساختار تک لایه ی تنگستن دی سولفید مثل مدول یانگ، مدول بالک، مدول برشی و نسبت پواسون، با استفاده از نظریه ی تابعیت چگالی، و بر اساس تقریب گرادیان موضعی یا عمومی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که مقدار خواص الاستیک نانوساختار تنگستن دی سولفید، کمتر از مقدار خواص نانوصفحات گرافن و برن نیتراید می باشد، اما نسبت پواسون آن از دو نانوصفحه ی گرافن و برن نیتراید بیشتر است. مشاهده می شود که به دلیل ساختار ویژه ی تنگستن دی سولفید، ضخامت این نانوصفحه (فاصله ی بین دو اتم گوگرد-گوگرد)، طول پیوند تنگستن-گوگرد و زاویه ی گوگرد- تنگستن- گوگرد تحت انواع کرنش های مختلف تغییر می کنند. همچنین، در حالت کرنش دومحوره، میزان تغییرات سه پارامتر طول پیوندی، ضخامت و زاویه ی خمشی نسبت به حالت های کرنش تک محوره و برشی بیشتر است.

    کلیدواژگان: تعیین خواص مکانیکی، تنگستن دی سولفید، نظریه ی تابعیت چگالی
  • محمدرضا باقری، حمید مهدیقلی، محمد سعید سیف صفحات 15-25
    در این مقاله هیدرودینامیک و نویز پروانه مغروق به شیوه عددی و تجربی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. به منظور دستیابی به شرایط شروع و توسعه کاویتاسیون تحلیل عددی جریان به شیوه حجم محدود در سرعتهای چرخشی متنوع مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین تست هیدرودینامیکی مدل پروانه در تونل کاویتاسیون انجام و با نتایج تحلیل عددی مقایسه شده است. در بخش بعدی نتایج گرفته شده در بخش اول به عنوان ورودی جهت استخراج سطوح فشار صوت با استفاده از معادلات فاکس ویلیامز و هاوکینگز در میدان دور استفاده می شود. به طور مشابه نویز این مدل نیز در تونل کاویتاسیون توسط دو هیدروفون اندازه گیری شده و با نتایج عددی مقایسه گردیده است. شرایط شروع و توسعه کاویتاسیون از طریق افزایش دور پروانه در فشار ثابت و افت فشار در تونل در دور ثابت ایجاد و اثرات تغییر شرایط بر نویز پروانه مورد مطالعه قرار گرفته است. سیگنالهای ثبت شده با استفاده از روابط پهنه باند یک- سوم اکتاو برای دو هیدروفون و در شرایط عملکردی مختلف آنالیز و مقایسه شده است. مطالعات صورت گرفته در هر دو قسمت انطباق قابل قبولی میان نتایج عددی و تجربی هیدرودینامیک و نویز پروانه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: روش حجم محدود، کاویتاسیون، هیدرودینامیک پروانه، نویز پروانه، پهنه یک - سوم اکتاو
  • سید حجت هاشمی، سید ایمان شهر آئینی صفحات 26-32
    وجود ترک در بدنه لوله های فولادی انتقال انرژی در شرایطی که ابعاد هندسی ترک از میزان مشخصی بزرگتر شود، می تواند خطرناک باشد. جهت بررسی ایمنی این لوله ها، از نمودارهای ارزیابی آسیب استفاده می شود. این نمودارها دارای سه سطح هستند که در هر سه سطح، ناحیه زیر منحنی ارزیابی آسیب، ناحیه ایمن و ناحیه خارج آن غیرایمن می باشند. در این مقاله برای اولین بار در ایران، ایمنی لوله پرفشار انتقال گاز با ترک سطحی (نوع API X65 با قطر خارجی 48 اینچ) تحت فشار داخلی ثابت 7 مگاپاسکال در دو حالت بررسی شده است. در حالت اول عمق ترک ثابت 8 میلی متر و طول ترک متغیر (100، 130، 160، 190، 220، و 250 میلی متر) و در حالت دوم ترک با طول ثابت 150 میلی متر و عمق ترک متغیر (3، 5، 7، 8، 9، و 10 میلی متر) در نظر گرفته شده است. با مدل سازی کامپیوتری لوله ترک دار در نرم افزار آباکوس و استفاده از معادلات استاندارد BS7910، موقعیت نقاط در نمودار ارزیابی آسیب مشخص می شود. نتایج تحلیل حاضر نشان داد در عمق ترک ثابت 8 میلی متر، طول ترک بحرانی 220 میلی متر و در طول ترک ثابت 150 میلی متر، عمق ترک بحرانی 9 میلی متر می باشد.
    کلیدواژگان: ایمنی خط لوله، لوله فولادی ترمومکانیکال، انتقال گاز، ترک طولی، نمودارهای ارزیابی آسیب
  • علی بزرگ نژاد، مهرزاد شمس، همایون کنعانی، محمدرضا هاشمی نسب صفحات 33-43
    وجود آب در پیل سوختی غشا پلیمری به دلیل تامین رطوبت مورد نیاز غشا جهت تامین رسانایی یونی ضروری می باشد؛ ولی انباشت بیش از اندازه آب مایع در پیل که به عنوان پدیده طغیان شناخته می شود، به دلیل کاهش تعداد مسیرهای گازهای واکنش دهنده در لایه نفوذ گاز و مکان های واکنش لایه کاتالیست و افزایش افت انتقال جرم، باعث افت عملکرد پیل می گردد. در این پژوهش با استفاده از تصویربرداری اپتیکال، جریان دوفاز درون کانال جریان کاتد یک پیل سوختی غشا پلیمری شفاف با کانال تک مارپیچ به صورت نا پایا و میانگین زمانی مورد بررسی قرار گرفته است. نسبت طول آب پوشانی و میانگین زمانی آن، که به ترتیب معیاری از آب مایع موجود در هر لحظه و میانگین زمانی آن در کانال جریان کاتد می باشد، محاسبه شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که با افزایش استوکیومتری، کاهش رطوبت نسبی و افزایش دمای گازهای ورودی در دو سمت کاتد و آند، میزان آب مایع انباشته شده در کانال جریان کاتد در حالت های نا پایا و میانگین زمانی کاهش می یابد. در حالات نا پایا و میانگین زمانی، تاثیر استوکیومتری آند بر میزان آب مایع انباشته شده در کانال کاتد، بیشتر از تاثیر استوکیومتری کاتد می باشد.
    کلیدواژگان: پیل سوختی غشاپلیمری، آب، تصویربرداری اپتیکال، نسبت طول آب پوشانی، حالت ناپایا
  • حمیدرضا تقی راد، احمد خلیل پور سیدی، مهدی علیاری شوره دلی، مهدی طالع ماسوله صفحات 44-54
    این مقاله با بهره گیری از الگوریتم های بهینه سازی تکاملی، به طراحی بهینه چند هدفه ربات های کابلی می پردازد. با توجه به اینکه در ربات های کابلی، کابل ها همیشه باید در حالت کششی قرار داشته باشند، وسعت فضای کاری کنترل پذیر ربات به عنوان معیاری برای طراحی بهینه ربات انتخاب شده است. این معیار یکی از موارد بسیار مهمی است که در کارایی ربات های کابلی مورد توجه قرار می گیرد. علاوه بر آن برای آنکه ربات کابلی مهارت و دقت کافی داشته باشد و بتواند در همه جهات مورد نیاز، مانور دلخواه را انجام دهد، از معیارهای دیگر سینماتیکی همانند عدد وضعیت عمومی، حساسیت سینماتیکی انتقالی و دورانی استفاده شده است. با بررسی تقابل این معیارها با یکدیگر نشان داده شده است که استفاده از روش های بهینه سازی چند هدفه روش موثری برای رسیدن به مصالحه مناسب در طراحی ربات است. سپس با بهره گیری از روش های بهینه سازی چند هدفه ای با ساختار الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات، جبهه بهینگی پرتو به گونه ای برای متغیرهای طراحی ربات کابلی صفحه ای بدست آورده شده است که مصالحه مناسبی بین توابع هدف طراحی صورت گیرد.
    کلیدواژگان: ربات کابلی صفحه ای، طراحی بهینه چند هدفه، حساسیت سینماتیکی، عدد وضعیت، فضای کاری کنترل پذیر
  • سید مجتبی واردی کولایی، حمیدرضا محمدی دانیالی، مرتضی دردل، علیرضا فتحی صفحات 55-62
    وجود لقی در یک مفصل بدلیل ایجاد حرکت نسبی بین اعضا و تلرانس های موجود در مرحله ساخت، امری اجتناب ناپذیر است. بدیهی است که در صورت وجود لقی در یک مفصل لولایی، یک درجه آزادی غیرقابل کنترل به مکانیزم افزوده می شود که می تواند منبع ایجاد خطا باشد. همچنین وجود سایش و پس زنی در مفصل، موجب افزایش لقی و در نتیجه کاهش دقت و تکرارپذیری خواهد شد. لقی را می توان با فرض تماس دائم بین دو عضو، به عنوان یک عضو مجازی بدون جرم مدل کرد. در این مقاله روشی ارائه شده تا بتوان اثرات نامطلوب لقی را به حداقل کاهش داد. استفاده از مفاصل نرم، یکی از راه کارهای تحقق این امر است. به منظور بهبود عملکرد دینامیکی مکانیزم چهارمیله-ای، دو مفصل لولایی مکانیزم که محدوده دوران کمتری دارند، با مفاصل نرم جایگزین شده اند. برای مدل سازی مفاصل نرم از مدل شبه جسم صلب (PRBM) استفاده شده است که در آن مفاصل نرم با فنرهای پیچشی مدل می شوند. سفتی مفاصل نرم با استفاده از الگوریتم بهینه سازی و تابع هدف مناسب، بهینه سازی می شوند. برای بهینه سازی نیز از روش ازدحام ذرات (pso) استفاده شده است. با استفاده از یک مثال عددی و نتایج بدست آمده، مشخص شده است که استفاده از مفاصل نرم در یک مکانیزم می تواند موجب کاهش تغییرات زاویه لقی و در نهایت بهبود عملکرد دینامیکی آن شود.
    کلیدواژگان: مفاصل نرم، لقی، بهینه سازی
  • سید احسان افتخاری شهری، سید یوسف احمدی بروغنی، خلیل خلیلی*، امین الله محمدی صفحات 63-72

    در فرایند هیدروفرمینگ لوله، جریان نامناسب فلزی ناشی از شرایط اصطکاکی، سبب پر نشدن گوشه های قالب و ایجاد نازک شدگی زیاد در گوشه های لوله می گردد. این مقاله با ارائه یک ایده نوین در فرایند هیدروفرمینگ، به بررسی تئوری و آزمایشگاهی اثر اعمال ارتعاشات بر بدنه قالب هیدروفرم لوله پرداخته است. با مدلسازی اجزاء محدود فرایند هیدروفرمینگ آلتراسونیک لوله و مقایسه آن با مدل اجزاء محدود همین فرایند در حالت کلاسیک، امکان بررسی میزان بهبود فرایند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحلیل اجزاء محدود مودال و هارمونیک برای طراحی مجموعه ی هیدروفرمینگ آلتراسونیک بکار رفته است، و به کمک این تحلیل ها شکل خاصی از متمرکز کننده پیشنهاد شده است. برای هیدروفرمینگ لوله، مکانیزم ساده ای در این تحقیق معرفی شده که تولید کم هزینه قطعات را بدون نیاز به ماشین هیدروفرمینگ امکان پذیر می سازد. نتایج نشان می دهد با استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک، میزان شکل پذیری و برگشت فنری بهبود داشته، و علاوه بر آن، ضخامت دیواره لوله نیز یکنواختی بیشتری دارد.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، ارتعاشات آلتراسونیک، شکل پذیری
  • مهدی سلمانی تهرانی، محمدرضا همتی صفحات 73-82
    مقاله ی حاضر به مطالعه ی تحلیلی تغییرشکل الاستیک-پلاستیک استوانه ی مرتبه ای هدفمند دوار می پردازد. تحلیل بر پایه ی نظریه ی تغییرشکل های کوچک و برای حالت کرنش-صفحه ای انجام شده است. مدول الاستیسیته، چگالی و تنش تسلیم به صورت توابع توانی از مختصه ی شعاعی فرض شده اند. از پلاستیسیته ی ایده آل وابسته به معیار تسلیم ترسکا برای تحلیل تغییرشکل پلاستیک استفاده شده است. برای ارزیابی و اعتبارسنجی تحلیل ها، نتایج عددی با نتایج مشابه مربوط به حالت های خاص (استوانه ی همگن و استوانه ی هدفمند با چگالی و تنش تسلیم ثابت) که در مراجع پیشین موجود هستند، مقایسه و اعتبار نتایج نشان داده شده است. آن گاه اثر تغییر چگالی و تنش تسلیم، که در پژوهش های پیشین از آن چشم پوشی شده، بر تغییرشکل الاستیک-پلاستیک استوانه ی هدفمند دوار بررسی شده است. نتایج نشان می دهد چشم پوشی از تغییر چگالی و تنش تسلیم، نه تنها می تواند در اندازه ی جا به جایی شعاعی و مولفه های تنش و کرنش محاسبه شده، بلکه حتی در پیش بینی مکان شروع تسلیم و روند گسترش ناحیه ی تغییرشکل پلاستیک نیز خطای قابل توجهی را به همراه داشته باشد.
    کلیدواژگان: مواد مدرج تابعی، استوانه ی توخالی دوار، تغییرشکل الاستیک، پلاستیک ایده آل، پلاستیسیته ی وابسته ی ترسکا
  • سید مصطفی حسینعلی پور، مسعود مددالهی، آروین بهروان، متین پروری صفحات 83-90
    در مطالعه حاضر، به بررسی عددی عملکرد مشعل های تشعشعی کاتالیستی نفوذ متقابل پرداخته شده است. در این مشعل ها سوخت از پشت سیستم وارد شده و پس از عبور از یک یا چند لایه عایق، وارد لایه کاتالیستی می شود. اکسیژن نیز از سمت جلوی مشعل نفوذ کرده و روی سطح کاتالیست با سوخت واکنش می دهد. به منظور تحلیل عملکرد پنل، یک مشعل کاتالیستی نفوذ متقابل شبیه سازی شده است. در شبیه سازی دوبعدی و پایای مشعل، معادلات بقای مومنتم در محیط متخلخل و غیر متخلخل، معادله بقای انرژی و معادله بقای گونه ها به روش المان محدود در نرم افزار COMSOL حل شده اند. به منظور استخراج شرایط مرزی مناسب در سطح لایه کاتالیستی مشعل، جریان سیال بر روی یک سطح متخلخل مدل سازی شده و نشان داده شد که می توان از روابط تجربی جابجایی طبیعی روی یک سطح عمودی استفاده کرد. مقایسه نتایج عددی حاصل با مطالعات تجربی پیشین منتشر شده در ادبیات فن، بهبود قابل توجه دقت مدل عددی تولید شده (به میزان 10%) را نشان داد. در این پژوهش نشان داده شد که نفوذ اکسیژن از سمت مقابل مشعل به لایه کاتالیستی به عنوان عامل محدودکننده در فرآیند احتراق کاتالیستی می باشد.
    کلیدواژگان: مشعل تشعشعی کاتالیستی، شبیه سازی عددی، انتقال حرارت، محیط متخلخل
  • علی عباس زاده بیدختی، امیررضا شاهانی صفحات 91-101
    عیوب چندگانه اغلب در سازه های مهندسی نظیر اجزای نیروگاه ها و مخازن تحت فشار اتفاق می افتد. این عیوب در برخی موارد، اثرات مخرب بیشتری نسبت به هر کدام از عیوب به صورت جداگانه دارد. ارزیابی برهم کنش این ترک ها بر اساس تعیین همراستایی و ترکیب آنها صورت می پذیرد. در استانداردهای موجود، ترک های چندگانه در مجاورت هم با ارضا کردن شرایط لازم، همراستا شده و در صورت لزوم ترکیب می شوند. در پژوهش حاضر، ابتدا قوانین همراستایی و ترکیب استانداردهای مختلف برای دو ترک راه بدر مجاور هم بررسی می شود. سپس به منظور بررسی تاثیر و برهم کنش ترک های مجاور، شکست یک ورق با دو ترک راه بدر در مجاورت هم، شبیه سازی شده و تاثیر فواصل ترک ها و اندازه آنها بر ضرایب شدت تنش بررسی می گردد. همچنین چگونگی رشد ترک ها در حالت های مختلف تحت شرایط شکست الاستیک خطی، شبیه سازی می گردد. از روش المان محدود توسعه یافته برای شبیه سازی مساله استفاده شده است. این روش به این دلیل انتخاب شده که توانایی مناسبی در تحلیل مسائل مکانیک شکست خطی و فرایند رشد ترک، دارد. در این روش، المان بندی ثابت بوده و نیاز به فرایند مش بندی مجدد جهت شبیه سازی رشد ترک وجود ندارد. بر اساس نتایج بدست آمده، قوانین جدیدی جهت تعیین همراستایی و ترکیب ترک های مجاور هم ارائه می گردد.
    کلیدواژگان: ترک های مجاور هم، قوانین همراستایی و ترکیب، رشد ترک، مکانیک شکست خطی، روش المان محدود توسعه یافته
  • سمیه یعقوبی کوپایی، احمد رضا پیشه ور*، محمدسعید سعیدی، یاسر افشار، سعید مختاریان صفحات 102-110

    تعیین مقدار دقیق ضریب دیفیوژن یک ماده که میزان پخش آن ماده را در بستر ماده ای دیگر بیان می کند، برای مدلسازی دقیق فیزیکی، شرط ضروری است. دقیق ترین روش برای محاسبه این گونه خواص، روش های دینامیک مولکولی است. متاسفانه این گونه روش ها هزینه محاسباتی بسیار بالایی دارند. هدف از این مقاله، معرفی روشی مناسب در مقیاس مزو و ارائه الگوریتمی بهینه برای محاسبه ضریب دیفیوژن با استفاده از این روش است. در مطالعه حاضر، از روشدینامیک ذره استهلاکی(DPD)، برای محاسبه ضریب دیفیوژن آب و لیپید از غشاء دولایه ای بیولوژیکی استفاده شده است.در نهایت نتایج کار با نتایج شبیه سازی های دینامیک مولکولی و آزمایشات مورد ارزیابی و اعتبارسنجی قرار می گیرند. با این قیاس خواهیم دانست روش مذکور علاوه بر بهینه بودن از نظر هزینه محاسباتی، از دقت مطلوبی نیز برای محاسبه ضریب دیفیوژن برخوردار است. لذا با این روش، قادر خواهیم بود به مطالعه رفتار تعادلی غشاءهای دولایه ای نظیر محاسبه ضریب دیفیوژن بپردازیم که انجام آن با استفاده از روش هایی مثل دینامیک مولکولی ممکن است تا بیش از صدها برابر زمان بر باشد.

    کلیدواژگان: دیفیوژن، دینامیک ذره استهلاکی، غشاء بیولوژیکی
  • افراسیاب رئیسی، مهدی داودیان صفحات 111-120
    در این مقاله جابجایی طبیعی نانوسیال آب-آلومینا در یک محفظه مربعی، که در معرض یک میدان مغناطیسی قرار دارد به صورت عددی بررسی شده است. دیوارهای عمودی محفظه در دماهای ثابتT_c و T_h و دیوار های افقی عایق هستند. در وسط محفظه، صفحه ای عمودی، با ضخامت ناچیز و ارتفاع متغیر قرار دارد. معادلات حاکم به روش تفاضل محدود مبتنی بر حجم کنترل جبری شده و به کمک الگوریتم سیمپل به صورت همزمان حل شده اند. بر اساس نتایج حاصل از حل عددی، تاثیر پارامترهایی مانند ارتفاع بی بعد صفحه میانی، عدد ریلی، نسبت حجمی نانوذرات و عدد هارتمن بر روی میدان جریان و انتقال حرارت بررسی شده است. نتایج نشان می دهند که که افزایش ارتفاع صفحه میانی و همچنین افزایش عدد هارتمن موجب کاهش انتقال حرارت می شوند، در حالیکه افزایش عدد ریلی موجب افزایش انتقال حرارت می شود. افزایش نسبت حجمی نانوذرات بسته به اینکه عدد ریلی چقدر باشد ممکن است عملکرد حرارتی را تقویت یا تضعیف نماید.
    کلیدواژگان: جابجایی آزاد، نانوسیال، محفظه، میدان مغناطیسی
  • احسان معانی، امیررضا کوثری، مهدی فکور صفحات 121-128
    در این مقاله به تعیین مسیر بهینه انتقال یک ماهواره نمونه از مدار انتقال ژئوسنکرون تا مدار زمین ثابت با استفاده از الگوریتم ژنتیک دو هدفه پرداخته شده است. در ابتدا با توجه به قیود فیزیکی حاکم، تعداد مدارهای واسطه تعیین شده و با مقایسه مانور ضربه ای و پیوسته نشان داده شده است که با توجه به شرایط حاکم، فرض ضربه ای بودن مانور از دقت مناسبی برخوردار می باشد. بنابراین با فرض ضربه ای بودن مانورهای مداری، پارامترهای مدارهای واسطه به گونه ای تعیین شده اند که میزان مصرف سوخت و زمان کل انتقال ماهواره کمینه گردد. خروجی الگوریتم بهینه سازی، مجموعه ای از نقاط بهینه می باشد که با توجه به اهمیت توابع هدف و شرایط طراحی، نقطه مناسب انتخاب می گردد همچنین نتایج به دست آمده با نرم افزار STK مقایسه و صحه گذاری شده است. میزان دسترسی ماهواره به یک ایستگاه زمینی نمونه بررسی شده و با بهینه سازی همزمان مصرف سوخت و دسترسی ماهواره، ایستگاه زمینی و همچنین مدار ماهواره طوری تعیین شده اند که ماهواره بیشترین دسترسی را به ایستگاه زمینی در حین انتقال مداری داشته باشد. در انتها، تاثیر اغتشاشات ناشی از نیروی موتور پیشران مطالعه شده و میزان جرم مصرفی تراسترها برای جبران اغتشاشات ناشی از موتور پیشرانش محاسبه گردیده است.
    کلیدواژگان: مانور ضربه ای، مدار زمین ثابت، بهینه سازی دو هدفه، الگوریتم ژنتیک چندهدفه
  • امیر امیدوار، محسن قاضی خانی، محمدرضا مدرس رضوی صفحات 129-136
    در این مقاله، یک اجکتور بخار مورد استفاده در سیستم های تهویه مطبوع به روش تحلیلی طراحی شده و سپس با استفاده از دینامیک سیال محاسباتی بهینه شده است. مقادیر بهینه برای دو مشخصه هندسی شامل قطر گلوگاه و موقعیت نازل با استفاده از شبیه سازی عددی محاسبه شده اند. سپس اثر شرایط عمل کردی بر عمل کرد اجکتور بهینه مورد مطالعه قرار گرفت. از هندسه ی اجکتور بهینه شده در یک اجکتور هندسه متغیر که دارای یک دوک مخروطی شکل درون گلوگاه اولیه می باشد، استفاده شده و عملکرد آن در موقعیت های مختلف دوک مخروطی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند عملکرد اجکتور به شدت تاثیرپذیر از مشخصه های عملکردی و هندسی می باشد، از این رو برای دستیابی به اجکتور بهینه به کارگیری همزمان طراحی تحلیلی برای دستیابی به هندسه ی کلی اجکتور و بهینه سازی عددی آن ضروری می باشد. نتایج نشان می دهد که اجکتور هندسه متغیر طراحی شده به همراه سیستم ذخیره بار برودتی می تواند با بهره گیری از انرژی خورشیدی، برودت مورد نیاز در طول روز را تامین کرده که این امر موجب کاهش مصرف سوخت های فسیلی می گردد.
    کلیدواژگان: اجکتور هندسه متغیر، تهویه مطبوع، حل تحلیلی، شبیه سازی عددی
  • محمدحسین پور گللو، سید محمدحسین سید کاشی، نرجس ولیان صفحات 137-146
    یکی از پارامترهای مهم در پیش بینی شکل دهی ورق های فلزی تاثیر معیارهای تسلیم بر پیش بینی کرنش های حدی می باشد. در این مقاله اثرات ضریب ناهمسانگردی نرمال بر معیارهای تسلیم ناهمسانگرد درجه 2 هیل (1948)، مرتبه بالاتر هاسفورد (1979) و غیر درجه 2 هیل (1979)، با توجه به موقعیت کرنش صفحه ای بررسی شده و همچنین اثر این معیارهای تسلیم و پارامترهای ضریب ناهمسانگردی نرمال، ضریب حساسیت به نرخ کرنش، توان کرنش سختی و درجه ی معیار تسلیم بر منحنی های حد شکل دهی بر حسب مدل M-Kمورد مطالعه قرار گرفته است. اثرات متفاوت ضریب ناهمسانگردی نرمال بر روی کرنش های حدی سه معیار فوق تطابق خوبی با اثر ضریب ناهمسانگردی نرمال بر روی سطوح مختلف تسلیم دارد. مقایسه ای بین اثر درجه معیار تسلیم و ضریب ناهمسانگردی نرمال برای معیار تسلیم غیر درجه 2 هیل نیز صورت گرفته است. نتایج نشان داده است که انتخاب معیار تسلیم تاثیر زیادی بر روی منحنی حد شکل دهی دارد.
    کلیدواژگان: معیار تسلیم، ناهمسانگردی، منحنی های حد شکل دهی، مدل M، K
  • سید سعید حسینی نژاد، نیما امانی فرد*، حامد محدث دیلمی، فرید دولتی صفحات 147-154

    یکی از روش های نوین در زمینه کنترل فعال جریان استفاده از محرک الکتروهیدرودینامیک است که به وسیله تزریق مومنتم به لایه مرزی سبب جلوگیری از وقوع پدیده جدایش و کاهش ضریب بازدارندگی می شود. در تحقیق حاضر، میدان جریان و مشخصه های آیرودینامیکی از قبیل ضریب بازدارندگی و ضریب فشار بر روی بالواره نامتقارن NACA 4412 بدون حضور میدان الکتریکی و همچنین تحت تاثیر محرک الکتروهیدرودینامیکی در شرایط دو بعدی، آشفته، غیرقابل تراکم و پایدار با روش حجم محدود به صورت عددی مورد تحلیل قرار گرفته است. در این بررسی زوایای حمله و ولتاژهای مختلف در نظر گرفته شده است و الکترود تزریق کننده در مکان ها و فواصل متفاوت از سطح بالایی بالواره قرار داده شده و تاثیر آن بر ضریب بازدارندگی مشاهده شده است. نتایج عددی نشان می دهد با افزایش ولتاژ اعمالی و کاهش زوایه حمله ضریب بازدارندگی کاهش می یابد. همچنین مکان قرارگیری الکترود تزریق کننده و فاصله آن از الکترود جمع کننده تاثیر بسزایی در به تاخیر انداختن نقطه جدایش دارد. از سویی دیگر، طبق نتایج بدست آمده، تاثیر ایجاد شده توسط میدان الکتریکی موجب کاهش حجم ناحیه دنباله گردابه های سطح بالای بالواره می شود.

    کلیدواژگان: نیروی بازدارندگی، کنترل جریان، جریان آشفته، الکتروهیدرودینامیک
  • خلیل خلیلی، ابوالفضل فورگی نژاد صفحات 155-163
    ارائه مدل های سه بعدی بر پایه نقاط بدلیل سادگی آن مورد توجه قرار گرفته است. پایه بسیاری از تحلیل های صورت پذیرفته در ابر نقاط، مشخص نمودن همسایگی های هر نقطه در ابر نقاط است. در این مقاله برای تعیین همسایگی های یک نقطه در ابر نقاط از روشی جدید با نام همسایگی همگن استفاده شده است. در این روش برای تعیین همسایگی، اقدام به بهبود روش نزدیکترین k همسایگی شد تا علاوه بر نزدیک بودن همسایگی ها، توزیع آنها در اطراف نقطه مورد بررسی نیز لحاظ شود. در این پژوهش تاثیر انتخاب همسایگی ها بر روی تخمین بردار نرمال سطح مورد بررسی قرار گرفته و بردار نرمال سطح با استفاده از همسایگی همگن محاسبه شده است. برای ارزیابی کارآیی روش پیشنهادی، بردار نرمال سطح با استفاده از همسایگی های بدست آمده از روش نزدیکترین k همسایگی نیز محاسبه و با بردار نرمال حاصل شده از روش همسایگی همگن مقایسه شد. نتایج حاصله نشان داد که همسایگی همگن در تخمین بردار نرمال از دقت بهتری برخوردار است. همچنین به منظور ارزیابی کارکرد، همسایگی همگن در هم مرجع سازی ابرهای نقاط مورد استفاده قرارگرفت که نتایج بدست آمده نشان داد استفاده از آن می تواند باعث کاهش خطا در هم مرجع سازی ابرهای نقاط شود.
    کلیدواژگان: ابرنقاط، نزدیکترین k همسایگی، بردار نرمال سطح، گراف همسایگی
  • محمدرضا فروزان، ایمان شفایی زاده، لهراسب فرامرزی صفحات 164-174
    عملیات شکست هیدرولیکی از روش هایی است که در صنایع بالادستی نفت و گاز به منظور افزایش بازده تولید مخازن به کار می رود. در پژوهش حاضرکه با هدف شبیه سازی فرایند شکست هیدرولیکی تعریف شده است، از اطلاعات آزمایشگاهی میدان اهواز، مخزن بنگستان به عنوان داده های ورودی استفاده شده و مدل دوبعدی کرنش صفحه ای برای تحلیل فرایند شکست هیدرولیکی در نرم افزار آباکوس طراحی شده است. تنش های درجا بر اساس روابط رایج پیشنهاد شده به مدل همگن الاستیک واردشده است. به منظور بررسی مکانیزم جوانه زنی و رشد ترک، برای نخستین بار در این زمینه از روش نوین اجزاء محدود توسعه یافته استفاده شده و مدل آسیب بر مبنای تنش اصلی بیشینه، به عنوان معیار ترک درنظرگرفته شده است. در این پژوهش مدل ها، تحت شرایط مختلف تحلیل و اثر پارامترهایی نظیر تنش های درجا، فشار منفذی و خصوصیات مکانیکی سنگ مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، راستای بحرانی برای جوانه زنی و رشد، راستای عمود بر تنش کمینه درجا به دست آمده و اعمال فشار منفذی باعث کاهش شدید فشار جوانه زنی شده است. هم چنین بیشترین فشار سیال در لحظه جوانه زنی بوده و پس از رشد ترک اولیه زاویه دار، فشار مورد نیاز برای رشد آن به مقدار ثابتی میل کرده است. مقایسه نتایج با تئوری های موجود و خطای کم، از اعتبار و دقت مناسب شبیه سازی انجام شده حکایت دارد.
    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، مکانیک آسیب، روش اجزاء محدود توسعه یافته، مکانیک سنگ
  • اکبر علی بیگلو، جمال رنجبر صفحات 175-182
    در این پژوهش، رفتار ترموالاستیک پوسته استوانه ای ساندویچی با هسته ساخته شده از ماده تابعی (FGM)، تحت شوک حرارتی ارائه شده است. خواص ترمومکانیکی لایه FGM، مستقل از دما و تابعی پیوسته و توانی در راستای شعاعی در نظر گرفته شده است. حل تحلیلی معادلات دیفرانسیل مشتق جزیی حاکم بر هر لایه از استوانه، با استفاده از تبدیل لاپلاس و به کارگیری سری های توانی صورت گرفته است. با استفاده از شرایط پیوستگی بین لایه ای در مرز مشترک لایه ها و همچنین شرایط مرزی در سطوح داخلی و خارجی، پارامترهای مجهول تعیین گردیده است. نتایج به دست آمده، با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس سریع (FLIT) به حوزه زمانی تبدیل شده اند. اثر ضریب توان FGM در تنش های شعاعی و محیطی نقاط مختلف پوسته تحت شوک دمایی مورد بررسی قرار گرفته است. روش تحلیلی ارائه شده، زمینه مناسبی برای بررسی گذرای تنش های شعاعی و محیطی در استوانه تحت بارهای دمایی و مکانیکی مختلف فراهم می کند. برای صحه گذاری روش حاضر، نتایج عددی با نتایج موجود در مقالات مرتبط مقایسه گردیده است. نتایج به دست آمده، تطابق قابل قبولی با نتایج پژوهش های پیشین دارد.
    کلیدواژگان: حل تحلیلی، شوک حرارتی، FGM، پوسته استوانه ای ساندویچی
  • بیژن معاونی، مهدی خسروی، صیاد نصیری، ملیکا امیری صفحات 183-193
    محاسبه صحیح، دقیق و سریع مقدار سرعت خطی خودرو در زمان ترمزگیری اهمیت ویژه ای در عملکرد صحیح سیستم های ترمز ضد قفل دارد. از این رو تحقیقات متنوعی در حوزه تخمین سرعت خطی خودرو صورت گرفته است. ولیکن مساله ای که اکثر پژوهش های صورت گرفته در این حوزه با آن مواجه بوده اند، استفاده از مقدار گشتاور ترمزی به عنوان ورودی معلوم در تخمین گر بوده است. این پژوهش ها در حالی به این راهکار می پرداخته اند که اندازه گیری گشتاور ترمزی علاوه بر اینکه کار ساده ای نبوده و نیاز به سنسورهای اضافی دارد، موجب افزایش هزینه ها و همچنین توجه بیشتر به مسائل تعمیر و نگهداری نیز می گردد. در این مقاله دو رویکرد، فیلتر کالمن توسعه یافته مکرر با ورودی نامشخص (UIIEKF) و همچنین فیلتر غیرخطی تطبیقی اصلاح شده (MANF)، به منظور تخمین سرعت خطی خودرو پیشنهاد شده است که در هیچ یک به مقدار گشتاور ترمزی نیازی نخواهد بود و این در حالیست که هر دو روش دارای دقت های قابل قبولی می باشند. تفاوت عمده این دو روش این است که در UIIEKF به معادلات دینامیک حرکت خودرو در حین ترمزگیری نیاز است، در حالیکه در روش MANF به مدل دینامیکی نیازی نیست. دو روش پیشنهادی با انجام تست های تجربی بر روی خودرو از جنبه های مختلف مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته اند و در انتها نقاط قوت و ضعف آن ها در مقایسه با یکدیگر نیز ارائه شده است.
    کلیدواژگان: سیستم ترمز ضد قفل، تخمین سرعت خطی خودرو، فیلتر کالمن توسعه یافته ی مکرر با ورودی نامشخص، فیلتر غیرخطی تطبیقی اصلاح شده
  • رحمت الله رحمانی، غلامحسین رحیمی صفحات 194-202
    در این مقاله مطالعه تجربی و عددی بر روی رفتار خمشی نوع جدیدی از ساختارهای ساندویچی با رویه هایی از جنس شیشه-اپوکسی و هسته ای ترکیبی از فوم و کامپوزیت موج دار با هندسه ذوزنقه ای انجام شده است. پس از ساخت نمونه ها با استفاده از تکنیک انتقال رزین به کمک خلاء؛ نمونه ها بر طبق استاندارد تحت آزمایش قرار گرفته و نمودار های نیرو-جابه جایی مربوط به هر کدام بدست آمد. حل المان محدود برای مشخص کردن بیشترین جابه جایی در نمونه ها با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد. در حل تجربی؛ سه سری نمونه با هسته های ترکیبی و سه گام مختلف در کامپوزیت موج دار با هندسه ذوزنقه ای تعبیه شده در هسته ای فومی؛ و یک سری نمونه با هسته ساده فومی ساخته شد. به منظور صحت سنجی تجربی مسئاله؛ از هر حالت سه نمونه یکسان ساخته شد و از میانگین داده ها در نتایج استفاده شد. نشان داده شد که سفتی خمشی با کاهش گام کامپوزیت موج دار داخل هسته؛ افزایش می یابد؛ اما نسبت سفتی خمشی به جرم با کاهش گام؛ ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد. در نهایت نتایج تجربی و عددی با هم مقایسه شدند؛ که تطابق قابل قبولی بین این دو مشاهده شد.
    کلیدواژگان: ساختارهای ساندویچی، هسته موج دار، رویه های کامپوزیتی، اثر گام، رفتار خمشی
|
  • Ali Kazemipour, Mahyar Pourghasemi, Hossein Afshin, Bijan Farhanieh Pages 1-10
    Ventilation is essential to provide a smoke-free path for safe passenger evacuation and effective rescue services in case of a tunnel fire. The critical ventilation velocity، VC، is defined as the minimum velocity which creates this safe passage by preventing smoke from spreading upstream in tunnels. This research discusses smoke flow control in tunnels with a focus on the important parameters affecting critical velocity. Critical velocity values are evaluated for different heat release rates and results show good compliance with model-scale experiments. The study is extended to investigate effects of fire source blockage ratio and lateral location، tunnel slope and ventilation air relative humidity on the behavior of critical velocity. Results show a drop in VC about equal to blockage ratio occurs in presence of fire source blockage. Investigation of critical velocity in sloped tunnels illustrates that for each %1 increment in negative slope، 2. 5% higher ventilation is required. Results also show that air relative humidity does not have significant effect. However، fire lateral location impacts critical ventilation velocity in such a way that about 10-20% higher airflow is necessary to suppress smoke in a near-wall fire in comparison with a middle-tunnel fire.
    Keywords: Critical ventilation velocity, Blockage ratio, Tunnel slope, Fire lateral location, Relative humidity
  • Sina Malakpour, Reza Ansari, Mansour Darvizeh, Mostafa Sadeghi Pages 11-14

    Forasmuch as، transition metal dichalcogenides (TMDs) are robust nanomaterials to sustain large strains without fracture، their application in new pliable electronic nanodevices is so appealing. Of these nanomaterials is tungsten disulfide which has specific electrical، optical and sensor properties; and due to possessing a non-planar structure، shows interesting responses under different plane strains. This investigation explores the mechanical properties of a monolayer tungsten disulfide (WS2) such as Young''s modulus، bulk modulus، shear modulus and Poisson''s ratio by applying the density functional theory (DFT) calculations based on the generalized gradient approximation (GGA). The results demonstrate that elastic properties of WS2 are less than those of graphene and its analogous inorganic hexagonal boron-nitride (h-BN) nanosheets. Unlikely، Poisson''s ratio is calculated higher than that of graphene and h-BN nanosheets. It is observed that، due to the special structure of WS2، the thickness of nanosheet (distance between S-S atoms)، bond length of W-S and the angle S-W-S change under different kinds of strains. Also، in the case of biaxial strain، the amount of variations in bond length، thickness and bending angle is higher than that in the cases of uniaxial and shear strain.

    Keywords: Determination of mechanical properties, Tungsten disulfide, Density functional theory
  • Mohammad Reza Bagheri, Hamid Mehdigholi, Mohammad Said Seif Pages 15-25
    In this study hydrodynamics and noise behavior of a marine propeller is analyzed through numerical and experimental methods. In order to find out the conditions of initiation and development of cavitation، numerical analysis is carried out through finite volume method (FVM) for various rotational velocities. Moreover، hydrodynamics of the propeller is tested in the cavitation tunnel and the results are compared against numerical simulations. Second، the flow results obtained in the first step were used as the input to extract the sound pressure levels (SPLs) in the Ffowcs Williams–Hawkings (FW-H) formulation، to predict the far field noise. In addition، the behavior of the obtained SPL was studied and a good agreement was observed between our data and the previous works results. Similarly، experimental results collected from two hydrophones are compared with numerical simulations. In this case، cavitation is initiated and developed by either increasing the propeller’s rotational velocity in fixed pressure or dropping pressure while keeping the velocity constant. The signals registered at the two hydrophones are then filtered within one-third octave bands. The outcomes demonstrate a negligible deviation between numerical and experimental results for both noise and hydrodynamics tests.
    Keywords: Finite volume method, Cavitation, Propeller hydrodynamics, Propeller noise, One, third octave band
  • Sayed Hojjat Hashemi, Sayed Iman Shahraini Pages 26-32
    Steel pipes with different cracks may be unsafe if the geometry of crack is larger than a specific size. The failure assessment diagrams are widely used to investigate the safety of such cracked pipes. These diagrams include three levels، in each of which the area under the failure assessment curve is the safe area، where as the outer are is unsafe. In this study، the API X65 gas transmission pipe with 48 inches outside diameter (commonly used in Iran''s energy transmission lines) is investigated under constant internal pressure of 7 MPa for the first time in Iran. In order to analyze the critical crack length، a pipe with fixed crack depth of 8 millimeter and crack lengths of 100، 130، 160، 190، 220 and 250 millimeter is considered. Similarly، for analyzing the critical crack depth، a pipe with fixed crack length of 150 millimeter and crack depths of 3، 5، 7، 8، 9 and 10 millimeter is assumed. Using ABAQUS modeling and standard BS7910 equations، the location of loading points is investigated in failure assessment diagram. The results indicated that، in the case of fixed crack depth (8 millimeter)، the critical crack length was 220 millimeter. For the case of fixed crack length (220 milimeter)، a critical crack depth of 9 millimeter was obtained.
    Keywords: Pipeline Safety, Thermo, mechanical Steel Pipe, Natural Gas Transmission Pipe, Axial Crack, Failure Assessment Diagrams (FAD)
  • Ali Bozorgnezhad, Mehrzad Shams, Homayoon Kanani, Mohammad Reza Hashemi Nasab Pages 33-43
    Water is needed to providing proper hydration of membrane and its ionic conductivity in polymer electrolyte membrane fuel cells، but excess water accumulation known as flooding phenomenon decreases the passing way of reactants in the GDL and reaction sites on catalyst layer and increases mass transport loss and leads to performance loss of polymer electrolyte membrane fuel cells. In the present work، the two-phase flow in the cathode channel of transparent polymer electrolyte membrane fuel cell with single serpentine flow field is visualized by direct optical imaging in unsteady and time averaged states. Then the water coverage length ratio and the average of water coverage length ratio are derived as a scale of water content of the cathode channel in the unsteady and time averaged states. In the unsteady and time averaged states، by increase the stoichiometry، decrease the relative humidity and inlet gases temperature in anode and cathode sides، the accumulated liquid water in the channels reduces. The effect of anode stoichiometry on the amount of water in the cathode channel in the unsteady and time averaged states is more than the cathode stoichiometry.
    Keywords: PEMFC, Water, Optical Visualization, Water Coverage Length Ratio, Unsteady State
  • Hamid D. Taghirad, Ahmad Khalilpour, Mahdi Aliyari, Mahdi Tale Masouleh Pages 44-54
    This paper investigates the multi-objective optimization design of planar cable-driven parallel robots by using the evolutionary optimization algorithm. Since in cable-driven parallel robots، the cables should remain in tension in all configurations، the extent of the controllable workspace is considered as one of the design indices. This objective function is of utmost importance to the design of cable-driven parallel robots، since it considers the unidirectional properties of the cables in the analysis. In addition، in order for the robot to have suitable dexterity and accuracy and to be able to manipulate any arbitrary task in all the required directions، various kinematic indices such as global condition number، translational and rotational kinematic sensitivity indices are used. Through analysis of the conflict of these objectives within the workspace of the robot، it is shown that use of multi-objective optimization is an effective method to reach to a suitable trade-off. Furthermore، by applying multi-objective optimization methods such as the non-sorting genetic algorithm and the adaptive weighted particle swarm optimization algorithm، the optimal pareto front for the design parameters for the cable robot is obtained such that to draw a compromise between the robot designs.
    Keywords: Planar cable robot, Multi, objective optimization, Kinematic sensitivity, Condition number, Controllable workspace
  • Seyyed Mojtaba Varedi Koulaei, Hamid Reza Moahmmadi, Morteza Dardel, Alireza Fathi Pages 55-62
    In practice، clearances in the joints are inevitable due to tolerances and defects arising from design and manufacturing. It is well-known that in the presence of clearance at one joint، the linkage gains an additional uncontrollable degree of freedom which is the source of error. Moreover، these joints undergo wear and backlash، resulting in poor accuracy and repeatability، and so cannot be used in precision mechanisms. The model of continuous contact is used for clearance model. Therefore، joint clearance was modeled as a small link with the length equals to the clearance. In this paper، a method is proposed to alleviate the undesirable effects of joints clearances. This improvement implemented using compliant joints. The compliances are introduced locally in the form of flexural hinges at the two oscillating revolute joints of a four-bar crank-rocker linkage. pseudo-rigid body model is used for modeling the flexures. An optimum design of the flexural hinge for minimum objective function is deduced and used to modify the conventional mechanism. The PSO method is used for optimization process. An example is included in which we show that introduction of compliance will modify the dynamics performances of the linkage.
    Keywords: compliant joints, clearance, optimization
  • Seyed Ehsan Eftekhari, Seyed Yousef Ahmadi, Khalil Khalili, Aminollah Mohammadi Pages 63-72

    In tube hydroforming process، due to friction condition، uniform wall thickness، as well as sharp corners may not be achieved. Use of ultrasonic vibration can improve the contact conditions at the tube-die interface. The current work studies the effect of applying ultrasonic vibration on wall thickness and corner radius of hydroformed tubes. By comparing the FEM models of tubes in two cases of with vibration and without vibration، it is possible to investigate the effects of vibration on process. In addition، the finite element analysis، as the modal and harmonic analysis، are used to design a set of ultrasonic tube hydroforming. A simple mechanism introduced in this paper is used to form the tube. The results indicate superimposing ultrasonic vibrations to the process will improve formability and spring back of the، and more uniform tube wall thickness will be achieved.

    Keywords: Tube hydroforming, Ultrasonic Vibration, tube formability
  • Mehdi Salmani Tehrani, Mohammad Reza Hemati Pages 73-82
    In this paper، elastic-plastic deformation of a rotating hollow FGM cylinder is analytically studied based on small strain theory and for plane-strain state. Variation of elasticity modulus، density and yield stress are assumed to obey power-law functions of radial coordinate. Material was assumed to obey Tresca yield criterion and its associated flow rule. To evaluate and validate the presented analysis، numerical results were compared with previously published results for homogeneous and also FGM cylinder with constant density and yield stress، as two special cases. Then the effect of density and yield stress variation، which was not considered in the previous researches، was investigated on the elastic-plastic deformation of the FGM rotating cylinder. The results show that when the variation of density and yield stress is ignored، considerable differences may arise not only in the magnitude of computed radial displacement and stress and strain components، but also in predicting the pattern of yield initiation and also plastic zone development.
    Keywords: Functionally graded material, Rotating hollow cylinder, Elastic, fully plastic deformation, Tresca associated plasticity
  • Sayed Mostafa Hosseinalipour, Masoud Madadelahi, Arvin Behravan, Matin Parvari Pages 83-90
    A two dimensional numerical study is presented for steady state performance analysis of a catalytic radiant counter-diffusive burner. In these burners، the gaseous fuel enters from the rear of the burner and passes through the insulation and catalyst layers. The oxygen enters the catalyst layer from the burner surface and opposite to the fuel path. The reaction takes place over the catalyst layer. In this paper، the momentum، energy and species conservation equations in porous and non-porous media are solved using the finite element method in the COMSOL software. The simulations are based on proposed corrections on boundary conditions and combustion rate of methane equation. The simulation results compared with experimental measurements published in the literature for the same geometry and conditions which shows a considerable (10%) improvements. It is shown that diffusion of oxygen through the pad limits the catalytic combustion and controls the fuel conversion in the burner.
    Keywords: Catalytic radiant burner, Numerical simulation, Heat transfer, porous media
  • Ali Abbaszadeh Bidokhti, Amir Reza Shahani Pages 91-101
    Multiple flaws are frequently occurred in actual components، such as pressure vessels and power plants. These flaws will in some circumstances lead to more severe effects than single flaw alone. Assessment of the interaction behaviour is based on an evaluation of the alignment and combination of these multiple flaws. In the current standards، multiple cracks are treated as an equivalent single crack if the distance between two cracks satisfies a prescribed criterion. First، this study introduces the current alignment and combination rules for through cracks. Following، to investigate the effects of the interaction of cracks، brittle fracture of a plate containig two adjacent cracks is simulated. The effect of cracks distances and crack lengths on stress intensity factors is evaluated. Also، crack growth analysis is simulated based on linear elastic fracture mechanics approach. The extended finite element method has been utilized to model the problem. This method enables the domain to be modeled by finite elements without explicitly meshing the crack surfaces، and hence crack propagation simulations can be carried out without remeshing. Based on the results، a new alignment and combination rule is proposed.
    Keywords: Offset cracks, Alignment, combination rules, Crack growth, Linear elastic fracture mechanics, Extended Finite Element Method
  • Somaye Yaghoubi Koupaye, Ahmad Reza Pishevar, Mohammad Said Saidi, Yaser Afshar, Said Mokhtarian Pages 102-110

    Precise ascertainment of the diffusion coefficient as the index of penetration of one species through another is essential for accurate physical modeling. The most precise and careful method for computation of these properties is Molecular Dynamics (MD). Unfortunately these methods have huge computational cost. The aim of this article is to introduce a suitable mesoscopic method and an efficient algorithm for calculating diffusion coefficient using this method. In this study we use Dissipative Particle Dynamics (DPD) for calculating diffusion coefficient of the water and lipid through the biological bilayer membranes. Eventually we validate our results with MD simulation and also experimental results. Then we can conclude about this method that besides being efficient from point of computational cost، the proposed algorithm is an accurate method for calculating diffusion coefficient. Therefore using this method، we are able to study the equilibrium behavior of bilayer membranes like calculating diffusion coefficient which with Molecular Dynamics simulations، it maybe takes more than hundreds of times.

    Keywords: Diffusion, Dissipative Particle Dynamics (DPD), Biological membrane
  • Afrasiab Raisi, Mehdi Davoudian Pages 111-120
    In this paper، the natural convection of water-Al2O3 nanofluid in a square enclosure exposed to a magnetic field is numerically investigated. The enclosure is bounded by two isothermal vertical walls at different temperaturesof Th and Tc. The two horizontals walls of the enclosure are thermally insulated. A vertical plate (membrane separator) with a negligible thickness and a variable height is located in the middle of the chamber. Discretization of the governing equations are achived through a finit method and are solved using the SIMPLE algorithm. Based on the results of the numerical solution، the effects of the relevant parameters such as the dimensionless height of the membrane separator، Rayleigh number، the solid volume fraction and the Hartmann number on the flow field and the heat transfer rate are investigated. The results show that the heat transfer rate decreases with an increase of the dimensionless height of the membrane separator and an increase of the Hartmann number. The heat transfer rate، however، increases as the Rayleigh number increases. Depending on the Rayleigh number، the thermal performance of the enclosure is either improved or deteriorated as the solid volume fraction is increased.
    Keywords: Free convection, nanofluids, enclosure, magnetic field
  • Ehsan Maani, Amir Reza Kosari, Mehdi Fakoor Pages 121-128
    In this paper، multi-objective Genetic Algorithm has been employed to find the communications satellite optimal transfer trajectory from geosynchronous transfer orbit (GTO) to geosynchronous orbit (GEO) as the destination operational zone. Because of satellite high specific impulse، Orbital maneuvers are considered as impulsive maneuvers in this paper and its validation is verified by comparison of results with continues one. Number of intermediate orbits has been found in order to physical constraints. In this systematic approach، both minimum-time and fuel-saving using constant acceleration simultaneously as the problem strategy to find the optimal transfer trajectory between two orbits. Set of optimal trajectories are plotted in Pareto Front and transfer trajectory can be selected from these points. Finally، the results are compared with the results obtained using STK software and good agreement has been revealed. The satellite access to ground station (GS) is analyzed and optimal position for GS is found by defining lack of access and mass consumption as objective functions. Finally، disturbance torques induced by liquid apogee motor (LAM) is investigated and thrusters'' fuel mass for this disturbance torque control is proposed.
    Keywords: Satellite, GEO, Impulsive maneuver, Two, objective optimization, Multi, Objective Genetic Algorithm
  • Amir Omidvar, Mohsen Ghazikhani, Mohammad Reza Modarres Razavi Pages 129-136
    In this study، the theoretical design of a vapor ejector used in an air-conditioning system is performed and the designed ejector is then optimized via computational fluid dynamics. Based on the numerical simulations، two geometrical parameters، throat diameter and nozzle position، are optimized. Then، the effects of the operating parameters on the performance of the optimized ejector are investigated numerically. The optimized ejector geometry is used as a variable-geometry ejector by using a spindle in the primary throat and the performance of the system in various spindle positions is studied. The results show the importance of using a analytical design to obtain the overall geometry of the ejector and numerical simulation in order to achieve the optimal ejector performance. The variable-geometry ejector designed based on the proposed method in this study with using solar energy، in conjunction with a cold storage system، might be able to provide the necessary refrigeration for all day long.
    Keywords: variable geometry ejector, air, conditioning, Analytical solution, Numerical simulation
  • Mohammad Hoseinpour, Seyed Mohammad Hossein Seyedkashi, Narjes Valyan Pages 137-146
    One of the most important parameters in prediction of sheet metal forming process is the influence of yield criteria on prediction of forming limit strains. In this paper، the effects of normal anisotropy coefficient on the Hill’s (1948) quadratic، Hosford’s (1979) higher-order، Hill’s (1979) non-quadratic anisotropic yield criteria، with attention to plane strain location is studied. Also the effects of these yield criteria and normal anisotropy coefficient، strain rate sensitivity factor، strain hardening exponent and yield criterion exponent on the forming limit diagram based on the M-K model have been discussed. The different effects of normal anisotropy coefficient on the limit strains of three above criteria have a good agreement with the effect of normal anisotropy coefficient on the yield different surfaces. The comparison has been made between yield criterion exponent and normal anisotropy coefficient effect on the Hill’s non-quadratic yield criterion. The results show that the proper selection of yield criterion have a significant influence on the forming limit diagram.
    Keywords: Yield criterion, Anisotropy, forming limit diagrams, M, K model
  • Seyed Saeed Hoseininezhad, Nima Amanifard, Hamed Mohaddes Deylami, Farid Dolati Pages 147-154

    Electrohydrodynamic actuator is one of the newest devices in flow control techniques which can delay separation point and reduce the drag coefficient by inducing external momentum to the boundary layer of the flow. In this paper، a 2-D numerical approach was implemented to analyze the presence of electrohydrodynamic actuator on the incompressible، turbulent، steady flow over a NACA 4412 asymmetric airfoil. In this regards، the flow field and aerodynamic characteristics such as the drag and pressure coefficient were evaluated through the variety of attack angles، applied voltages، the location of emitting electrode، and the distance from the upper surface of the airfoil. The numerical results indicate that the drag coefficient with the presence of an electric field decreases with the enhancement of the supplied voltage but increases when the attack angle is augmented. In addition، the location of separation point significantly depends on the position of emitting electrode and the distance between the emitting electrode and the collecting electrode. On the other hand، according to the results، the Electrohydrodynamic effects cause the diminution of the wake region over the airfoil.

    Keywords: Drag Coefficient, Flow Control, Turbulent Flow, Electrohydrodynamic
  • Khalili - Khalili_Abolfazl Foorginejad Pages 155-163
    Point based 3D modeling has recently received greater attention، mainly due to its simplicity. One of the most fundamental operations for point set processing is to find the neighbors of each point in point clouds. This paper presents a new method called homogeneous neighborhood for determining neighbors in point clouds. This method of choosing neighbors، in addition to the distance takes into consideration the directional balance by improving the k nearest neighbors. The directional balance describes whether the neighbors are well spread around the point of concern. In this study effects of selecting neighbors on normal vector estimation are investigated. Normal vector is calculated using homogeneous neighborhood. For evaluation of the proposed method in determining neighbors، normal vector are calculated using the k nearest neighbors. The results show that the homogeneous neighborhood method is more accurate in normal vector estimation than the k nearest method. For evaluation of the homogeneous neighborhood method، it was employed in point cloud registration application. The results of registration by using the homogeneous neighborhood show that this method of neighbor selection yields reduced registration errors.
    Keywords: point cloud, k, nearest neighbors, surface normal vector, neighborhood graph
  • Mohammad Reza Forouzan, Iman Shafaeizadeh, Lohrasb Faramarzi Pages 164-174
    A two-dimensional (2D) eXtended Finite Element Method (XFEM) simulation is presented for propagation of hydraulic fractures from wellbore that the minimum principal in-situ stress is in horizontal plane. One primary role of hydraulic fracturing is to provide a high conductivity pathway along which reservoir fluids can flow to the well. In this study، enriched element has been applied with a maximum principal stress damage criterion، for initiation and propagation of crack in Abaqus 6. 12. The properties and input data for rock models were extracted experimentally from Ahwaz reservior- Bangestan wellbore specimens. The specifications of crack were studied by analyzing the rock model without any crack or flaw and under different condition، such as in-situ stresses، pore pressure and elastic modulus. The results show that the critical position of crack initiation is perpendicular to minimum principal in-situ stress and stress condition of borehole and by increasing the pore pressure to the rock models، the pressure of injection fluid decreases. The results show that the pressure of injection fluid decreases at initiation step to constant amplitude after crack propagation. These results are in close agreement with the theoretical data، so that our simple procedure is efficiency and flexible.
    Keywords: Hydraulic fracturing, Damage Mechanics, Extended Finite Element Method, Rock Mechanics
  • Akbar Alibeigloo, Jamal Ranjbar Pages 175-182
    In this paper، the thermoelastic behavior of cylindrical sandwich shell with functionally graded (FGM) core under thermal shock is presented. Thermo mechanical properties of FGM layer are assumed to be independent of temperature and also، very continuously and smoothly functions in the radial direction as a nonlinear power function. The analytical solutions of governing partial differential equations for each layer of cylinder are solved by using Laplace transform and power series method. Mechanical boundary conditions and continuity equations for interfaces are used to obtain unknown parameters that get in recurrence equations for each layer of cylinder. The results in Laplace domain transferred to time domain by employing the fast inverse Laplace transform method (FLIT). The effects of FGM’s power on the dynamic characteristics of the FG thick sandwich cylindrical shell are studied in various points across the thickness of cylinder. The analytical presented method provides an appropriate field for analysis of transient radial and hoop stresses in a cylinder on various thermo mechanical load. Accuracy of gained equations is evaluated by similar articles. The results have a good agreement with published data in pervious researches.
    Keywords: Analytical solution, thermal shock, FGM, sandwich cylindrical shell
  • Bijan Moaveni, Mahdi Khosravi, Sayyad Nasiri, Melika Amiri Pages 183-193
    The accurate، correct، and quick calculation of vehicle longitudinal velocity during braking plays a vital role in the precise operation of Anti-lock Brake System (ABS). Therefore، different researches have been conducted in the field of vehicle longitudinal velocity estimation. But، most these researches have been faced with a problem so called using braking torque as a known input to an estimator. These researches have addressed the issue while measuring the braking torque is not easy and needs expensive and additional sensors which causes the increase of costs and also requires more attention to maintenance and repair problems. In this paper، two approaches، Unknown Input Iterated Extended Kalman Filter (UIIEKF) and Modified Nonlinear Adaptive Filter (MANF) are proposed in order to estimate vehicle longitudinal velocity so that they do not need a braking torque and both methods have acceptable accuracy. The main difference between these two approaches is that the UIIEKF requires the dynamic model of vehicle motion during the braking process to estimate the longitudinal velocity while the MANF is model-free. Different aspects of both methods are analyzed by experimental tests on the vehicle and finally advantages and disadvantages of the both methods are compared.
    Keywords: Antilock Brake System (ABS), Longitudinal Velocity Estimation of Vehicle, Unknown Input Iterated Extended Kalman Filter (UIIEKF), Modified Adaptive Nonlinear Filter (MANF)
  • Rahmat Rahmani, Gholamhossein Rahimi Pages 194-202
    In this paper the experimental and numerical study on flexural behavior of new type sandwich structures with glass-epoxy skins and a combinatorial core consist of foam and corrugated composite with trapezoidal geometry was investigated. After sample production by vacuum assisted resin transform molding technique; samples were tested according to standard and then the related load-deflection curves were obtained. Finite element analysis was applied for determining maximum deflection of samples by ABAQUS software. In experimental three series of samples with combinatorial core and three different pitch for trapezoidal corrugated composite in a foam core and one series of sample with simple foam core; have been product. In order to experimental accuracy of problem; three same samples have been product in each case and the average data have been used for results. It has been shown that the flexural stiffness was increased with decreasing in pitch; and the flexural stiffness to mass ratio was increased at first but then was decreased with decreasing in pitch. Finally the experimental and numerical results were compared and a reasonable agreement between them has been observed.
    Keywords: Sandwich structures, corrugated core, composite skins, pitch effect, flexural behavior