فهرست مطالب

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال پانزدهم شماره 4 (تیر 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/04/08
  • تعداد عناوین: 23
|
  • حماد کشاورزپور، سید محمد هاشمی نژاد* صفحات 1-12
    کنترل فعال تابش صوت سازه ای از یک ورق مستطیلی پیزو-لایه ای با ضخامت دلخواه از طریق کنترل کننده مقاوم نرم ترکیبی H_2/H_∞ مورد مطالعه قرار گرفته است. سازه مورد بحث از یک لایه میزبان به طور عرضی همسانگرد به همراه یک لایه حسگر پیزوالکتریک گسترده و یک لایه عملگر پیزوالکتریک منطبق با آن ساخته شده، در حالی که، تحت عدم قطعیت های فرکانس بالا و اغتشاشات خارجی تصادفی قرار دارد. فرمول بندی الاستو-آکوستیک، بر اساس تئوری دقیق پیزو-الاستیسیته خطی سه بعدی برای مسئله سازه و محیط های سیال کوپل شده با آن توسعه داده شده است. شناسایی سیستم مسئله تعامل سازه/سیال از طریق الگوریتم زیرفضا روی مجموعه داده های حاصل از عملگر/حسگر انجام شده است. یک کنترل کننده چندهدفه با جانمایی منطقه ای قطب، در چارچوب نامساوی های ماتریسی خطی، طراحی شده در حالی که دینامیک های مدل نشده به صورت عدم قطعیت های ضرب شونده در گرفته شده اند. مثال های عددی کارایی استراتژی کنترل مقاوم چند هدفه اتخاذ شده برای کاهش تابش توان صوتی از صفحه پیزوکامپوزیت، بدون ایجاد ناپایداری در سیستم حلقه-بسته را نشان می دهند. همچنین، عملکرد ردیابی و حذف اغتشاش مطلوب تر در مقایسه با کنترل کننده های H_2 و H_∞ مشاهده شده است. در آخر، اعتبار مدل الاستو-آکوستیک به کمک نتایج حاصل از یک نرم افزار اجزاء محدود و اطلاعات موجود در مقالات تایید شده است.
    کلیدواژگان: پاسخ ارتعاشی، صوتی، کنترل فعال آکوستیک سازه ای، ورق ضخیم هوشمند، حذف اغتشاش، عدم قطعیت بدون ساختار
  • مرتضی علیزاده، محمد طیبی رهنی *، محمد افتخاری یزدی صفحات 13-22
    امولسیون در اثر ترکیب دو سیال مخلوط نشدنی یک تکنیک نو برای تولید قطره های منفرد جداشونده می باشد. هدف این تحقیق استفاده از قابلیت روش شبکه بولتزمن برای شبیه سازی جریان های دوفازی در میکروکانال ها جهت دستیابی به فرایند امولسیون می باشد. برای این منظور در این مقاله از مدل تابع مشخصه آقای هی برای شبیه سازی تشکیل قطره در فرایند امولسیون در میکروکانال کو-فلوئینگ که دارای هندسه ای پیچیده و با سه ورودی می باشد، استفاده شده است. این شبیه سازی به منظور بررسی مکانیزم تولید قطره تحت رژیم های جریان چکه کردن و جتی و حالت انتقال بین این دو رژیم صورت گرفته است. از مدل تابع مشخصه که مدلی جدید جهت بررسی جریان های دوفازی می باشد، برای ردیابی حرکت مرز مشترک بین دو سیال مخلوط نشدنی استفاده شده است. دقت مدل مورد نظر توسط تست های معروف نوسانات قطره مربعی و برخورد دو قطره ساکن مورد امتحان قرار گرفته است. دراین مقاله فرایند تشکیل قطره توسط اعداد بی بعد مویینگی و نسبت سرعت بین دو فاز مورد بررسی قرار گرفته است. عدد مویینگی که نسبت بین نیروی ویسکوزیته و نیروی کشش سطحی می باشد، یکی از مهم ترین اعداد بی بعد در تعیین خواص جریان سیال در میکروکانال ها می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که رژیم های مختلف چکه کردن، جت نازک و جت پهن نسبت به نتایج آزمایشگاهی متناظر دارای مطابقت خوبی است که بیانگر دقت و پایداری مدل تابع مشخصه برای شبیه سازی این نوع از جریان ها می باشد..
    کلیدواژگان: امولسیون، تشکیل قطره، میکروکانال، روش شبکه بولتزمن، مدل تابع مشخصه
  • علیرضا زمانی آقایی، اصغر برادران رحیمی*، علیرضا اکبرزاده صفحات 23-29
    در این مقاله با کمک روش تاگوچی رفتار ترموهیدرولیکی سیال در یک گرمکن خورشیدی به صورت عددی بررسی شده و هندسه بهینه آشوبگر دندانه ای به منظور اکتساب بیشترین ضریب بهبود حرارتی ارائه شده است. یک هندسه عمومی و مبتکرانه برای آشوبگرهای دندانه ای زاویه دار معرفی شده است؛ به طوری که با تغییر در پارامترهای هندسی آن می توان به طور همزمان به سه نوع متداول از آشوبگرهای دندانه ای زاویه دار، یعنی آشوبگرهای دندانه مثلثی،مستطیلی و ذوزنقه ای، دست یافت. از یک آرایه متعامد (L16 (44 برای تحلیل تاگوچی استفاده شده است. هدف از تحلیل تاگوچی، بیشینه کردن ضریب بهبود حرارتی در گرمکن است. فاکتورهای در نظر گرفته شده برای این تحلیل، پارامترهای هندسی آشوبگر شامل گام نسبی دندانه ها، ارتفاع نسب دندانه، عرض نسبی نوک دندانه و درصد عمود بودن یال بالادست دندانه بر جهت جریان می باشند. تحلیل برای جریانی با عدد رینولدز 10000 و آشوبگری با عرض دهانه ثابت انجام گرفته است. با توجه به اثر دوگانه آشوبگرها بر رفتار ترموهیدرولیکی سیستم، از مفهوم ضریب بهبود حرارتی که در بر دارنده همزمان اثر ضریب انتقال حرارت و ضریب اصطکاک است، استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، گام دندانه ها و ارتفاع دندانه به ترتیب بیشترین اثر را بر روی ضریب بهبود حرارتی دارند. هندسه بهینه تعیین شده یک آشوبگر دندانه مثلثی با گام نسبی P/H=2، ارتفاع دندانه e/H=0.2 و درصد عمود بودن 100% می باشد.
    کلیدواژگان: آشوبگر دندانه ای زاویه دار، بهینه سازی، تاگوچی، ضریب بهبود حرارتی
  • حسن غفوریان نصرتی، مهدی گردویی* صفحات 30-40
    در سال های اخیر استفاده از روش شکل دهی با بالشتک کشسان به علت انعطاف پذیری بالای این فرایند در تولید قطعات یکپارچه توخالی از ورق و لوله، کیفیت مطلوب سطح و کاهش هزینه تمام شده مورد توجه صنایع خودروسازی، هوافضا و تسلیحاتی قرار گرفته است. در این پژوهش تحلیل عددی و تجربی فرایند انبساط دهی آزاد لوله درزدار فولادی زنگ نزن 304، با استفاده از بالشتک کشسان از جنس پلی اورتان انجام گردید. در شبیه سازی عددی به روش المان محدود از حل گر صریح نرم افزار آباکوس 6.12 برای مدل سازی سه بعدی فرایند استفاده و اثر شرایط اصطکاکی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. رفتار بالشتک به صورت یک ماده ی هایپرالاستیک تراکم ناپذیر با معادله ساختاری مونی-ریولین و لوله فولادی با رفتار الاستیک-پلاستیک و معیار شکست نرم پیش رونده از نوع منحنی حد شکل دهی تحلیل شد. در بخش تجربی از این تحقیق، آزمون فشار لاستیک بر اساس استاندارد ASTM D575-91 انجام و منحنی تنش-کرنش و ثوابت معادله ساختاری پلی اورتان تعیین گردید. شکل دهی لوله های مدرج فولادی، با استفاده از بالشتک کشسان در شرایط مختلف روانکاری تا رسیدن به آستانه پارگی انجام؛ توزیع کرنش های طولی، محیطی و ضخامتی بدست آمد. نتایج نشان داد سیستم روانکاری مورد استفاده –به ویژه بین لاستیک و لوله- نقش به سزایی در کنترل چروکیدگی، افزایش عمق بالج، کاهش نیروی شکل دهی و انرژی تلف شده ی اصطکاکی فرایند خواهد داشت. همچنین مشخص شد که قطعات سالم بدون چین خوردگی با استفاده از روانکار نایلون بین لاستیک و لوله، و روانکار روغن کشش بین لوله و قالب شکل داده می-شود.
    کلیدواژگان: شکل دهی با بالشتک کشسان، انبساط دهی آزاد لوله، اصطکاک، شبیه سازی المان محدود
  • امیر ترابی، صالح اکبرزاده *، محمدرضا سلیم پور صفحات 41-50
    مسئله روان کاری پیرو و بادامک از جمله مسایل پر چالش علم ترایبولوژی است که در آن بسیاری از مکانیزم های روان کاری نقش دارند. اثراتی نظیر تغییرات گذرا به همراه فشردگی لایه روان کار، تغییر شکل الاستیک سطوح و تغییر خواص روان کار با افزایش فشار به طور همزمان وجود دارند. در این مقاله تلاش شده است تا علاوه بر منظور کردن پارامترهای مختلف موثر در این مسئله، اثر استفاده از یک روان کار غیر نیوتنی مانند گریس با استفاده از مدل سازی عددی بررسی شود. مدل رفتاری اسوالد برای گریس به همراه دیگر معادلات حاکم بر مسئله روان کاری الاستوهیدرودینامیک مکانیزم پیرو و بادامک فرمول بندی و با استفاده از روش اختلاف محدود گسسته شده اند. به منظور حل مجموعه معادلات از روش پیشرفته چندشبکه ای استفاده شده و نتایج به صورت مقایسه یک روان کار نیوتنی که روغن پایه گریس محسوب می شود با روان کار غیرنیوتنی گریس ارایه گردیده است. نتایج بدست آمده با یافته های حاصله از روش های عددی دیگر نظیر نیوتن رافسون صحت سنجی شده است. حل مسئله بیانگر کاهش حداکثر فشار روان کار در هنگام استفاده از گریس و در عین حال کم شدن ضخامت لایه روان کار گریس است. افزایش سرعت باعث افزایش ضخامت لایه روانکار در حالت استفاده از روغن می شود اما اثر محسوسی بر روی ضخامت گریس ندارد.
    کلیدواژگان: روانکار غیرنیوتونی، الاستوهیدرودینامیک، پیرو و بادامک، گریس، روش چند شبکه ای
  • عباس علی محمدی، غلام حسین رحیمی*، رحمت الله رحمانی صفحات 51-57

    در این مقاله، رفتار ساختارهای ساندویچی با رویه هایی از جنس کامپوزیت و هسته‏ای متشکل از فوم و چندلایه کامپوزیتی موج دار، تحت بار محوری فشاری به‏‏‫صورت تجربی بررسی شده است. سه شکل موج هندسی مربعی، ذوزنقه‏ای و مثلثی برای ‫چندلایه کامپوزیتی موج دار داخل هسته در نظر گرفته شده و نتایج با نمونه مرجع که هسته آن ‫ساده و تنها متشکل از فوم ‬میباشد، مقایسه شده ‏اند. رویه ها و چندلایه کامپوزیتی موج دار داخل هسته با استفاد از الیاف بافته شده شیشه و رزین اپوکسی ساخته شده و فوم داخل هسته از جنس PVC می‏باشد. برای ساخت چندلایه کامپوزیتی موج دار از‬ ‫روش لایه‏ چینی دستی و برای اتصال رویه ها به هسته از تکنیک انتقال رزین به کمک خلا، استفاده شده است. به منظور صحت سنجی نتایج تجربی، از هر نوع شکل موج هسته، سه نمونه یکسان ساخته شده و برای مقایسه نتایج، از میانگین داده ‏‏های تجربی استفاده شده است. آزمون تجربی نمونه‏ ها مطابق با آزمون فشار لبه ‏ای سازه ‏های ساندویچی و بر اساس استاندارد ASTM، انجام شده است. بررسی نتایج نشان می‏دهد که استفاده از چندلایه کامپوزیتی موج‏دار در داخل هسته خواص مکانیکی (نظیر استحکام فشاری، سفتی محوری، چقرمگی) و نسبت خواص مکانیکی به جرم سازه را تا حد زیادی بهبود می‏دهد، همچنین هرچه شکل موج هسته به شکل موج مربعی نزدیکتر باشد، سازه خواص مکانیکی مطلوب‏تری را در مقابل بارگذاری فشاری دارد‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬.‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬‬ در مجموع استحکام فشاری از %188/56(هسته مثلثی) تا‬ ‫%362/37(هسته مربعی) و نسبت استحکام فشاری به جرم نیز از %92/36(هسته مثلثی) تا %4/141 (هسته مربعی)، نسبت به حالت مرجع‬ ‫افزایش داشته اند.

    کلیدواژگان: بارگذاری فشاری، ساختار ساندویچی، هسته موج دار کامپوزیتی، رویه کامپوزیتی
  • محمدحسین کاردان، محسن ایرانی رهقی* صفحات 58-66
    هدف از انجام این مقاله، کنترل و مانیتورینگ یک ربات توانبخشی با دو درجه آزادی به منظور توانبخشی اندام تحتانی بیمارانی است که به دلایلی نظیر ضایعه نخاعی، سکته مغزی، اختلال عضلانی و یا عمل جراحی توانایی حرکتی خود را از دست داده و نیاز به توانبخشی دارند. پس از تعیین حرکات، که شامل حرکت باز و بسته کردن مفصل زانو و حرکت باز و بسته کردن مفصل ران می باشند، با استفاده از تحلیل و شبیه سازی دینامیکی، عملکرد اجزای مکانیزم مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه از کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) برای کنترل عملکرد ربات استفاده شده است. در پایان نیز عملیات مانیتورینگ ربات انجام گرفته و از صحت عملکرد برنامه کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی اطمینان حاصل گردیده است. در برنامه نوشته شده برای کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی، انجام تمرینات غیرفعال، کمکی و مقاومتی در نظر گرفته شده است. در تمرینات کمکی، نیروهای مورد نیاز بیمار برای انجام حرکات، متناسب با نیروهای وارد شده از طرف وی (بازخورد اطلاعات) به صورت خودکار تنظیم می گردد. امکان انجام تمرینات مقاومتی نیز به گونه ای فراهم شده است تا بتوان این تمرینات را بدون استفاده از وزنه و با اعمال بار منفی انجام داد. نتایج حاصل بیانگر دقت قابل توجه در انجام حرکات، ایجاد شرایط بسیار ایمن برای بیمار و انعطاف پذیری بالا در برنامه نویسی، به گونه ای که می توان طیف وسیعی از تمرینات توانبخشی را انجام داد، می باشد.
    کلیدواژگان: ربات توانبخشی، تحلیل و شبیه سازی دینامیکی، کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی، مانیتورینگ
  • امیرحسین قاسمی، مهرزاد شمس *، محمد مهدی هیهات صفحات 67-75
    در این مطالعه به بررسی عملکرد جداکننده ی گاز مایع استوانه ای و تاثیر تغییر پارامترهای هندسی ورودی سیکلون و شبیه سازی آن ها به روش دینامیک سیالات محاسباتی پرداخته شده است. پس از انتخاب شبکه بندی مناسب برای هندسه ی سیکلون، تاثیر تغییر پارامترهای هندسی ورودی بر مقدار حمل مایع از بالا و مقدار حمل گاز از پایین مطالعه گردید. پارامتر های هندسی به خصوص هندسه ی ورودی تاثیر به سزایی در بهبود عملکرد سیکلون دارند. در این طراحی، سطح مقطع ورودی، زاویه ی ورودی و ارتفاع ورودی از کف سیکلون به طور همزمان بهینه شدند. از مدل آر- اس- ام برای شبیه سازی جریان آشفته استفاده شده و جریان دوفازی نیز با استفاده از روش اویلر- اویلر مدل سازی شده است. مطابق این شبیه سازی ها مقدار حمل گاز از زیر با کاهش زاویه ی ورودی کاهش می یابد و یک نقطه ی بهینه برای حمل گاز از زیر با تغییر ارتفاع ورودی و تغییر سطح مقطع ورودی سیکلون وجود دارد. همچنین یک نقطه ی بهینه برای حمل مایع از بالا با تغییر پارامترهای هندسی ورودی نظیر سطح مقطع ورودی و ارتفاع ورودی از کف سیکلون به دست می آید. افزایش زاویه ی ورودی باعث کاهش حمل مایع از بالا می گردد. در مدل بهینه مقدار حمل گاز از پایین کاهش یافته و حمل مایع از بالا به صفر می رسد.
    کلیدواژگان: جداکننده استوانه ای گاز مایع، بهینه سازی چند هدفه، حمل مایع از زیر، حمل گاز از بالا
  • بهروز سپهری *، علی اسدی صفحات 76-80
    استخوانها در بدن انسان بسته به نوع فعالیت ممکن است تحت بارهای مختلف کششی، فشاری و پیچشی قرار داشته باشند. باتوجه به نوع ترک و نوع بارگذاری تا کنون تنها مود اول شکست جهت بررسی چقرمگی شکست مورد توجه قرار گرفته است. این در شرایطی است که برای تحلیل واقعی شکست باید مودهای مختلف شکست را مورد بررسی قرار داد تا به نتایج دقیق تری دست یافت. در این تحقیق به بررسی عددی و آزمایشگاهی مودهای اول، دوم و ترکیبی شکست استخوان کورتیکال دارای ترک پرداخته شده است.برای بدست آوردن چقرمگی شکست استخوان، از تحلیل المان محدود و محاسبه ضریب تصحیح هندسی استفاده شد. از نمونه های تهیه شده از استخوان تیبیای گاو جهت ساخت نمونه های کششی استاندارد مورد استفاده در دستگاه فیکسچر آرکان استفاده شد. برای انجام فرایند تست تغییرات ساختاری بر روی طرح فیکساتور آرکان اعمال و نمونه آن جهت انجام تحقیق ساخته گردید. این تغییرات شامل نحوه قرار گیری نمونه در فیکساتور و نیز امکان انجام آزمایش در زوایای مختلف بوده است. پارامترفاکتور شدت تنش Kc برای مودهای مختلف شکست بدست آمد. نتایج نشان داد که KIC با تغییرات زوایای پارامترفاکتور شدت تنش Kc برای مودهای مختلف شکست بدست آمد. همچنین نتایج بیانگر ان بود که KIC با تغییرات زوایای بارگذاری مقادیر کمتری دارا بود و این در حالی بود که KIIC عکس چنین رفتاری را نشان داد.همچنین با اعمال برخی تغییرات فیکساتور بهینه شده میتواند برای ایجاد شرایط اندازه گیری مود سوم شکست در دستگاه تست پیچش نیز استفاده نمود.
    کلیدواژگان: استخوان، روش آرکان، فاکتور شدت تنش، مودهای شکست
  • کوروش حسن پور *، علی شفیعی صفحات 81-92
    کاربرد گسترده فلزات در سازه های مهندسی سبب گردیده است که بررسی فرآیندهای شکل دهی فلزات همواره در اولویت پژوهش های حوزه ی مکانیک جامدات قرار داشته باشد. در این میان نظریه های فیزیکی به سبب ویژگی های منحصر به فرد، از اهمیت بالایی برخوردار هستند. نظریه ی پلاستیسیته ی کریستالی از جمله ی این نظریه ها است. این نظریه با مدل کردن مکانیزم های تغییر شکل پلاستیک در ریزساختار مواد کریستالی (مانند فلزات)، تغییر شکل و تحول بافت این مواد را پیش بینی می کند. ارتباط با ریزساختار ماده سبب می گردد که این نظریه توانایی پیش بینی رفتار ناهمسانگرد تک کریستال ها را داشته و از طرفی پیش بینی برخی پدیده ها در پلی کریستال ها که خود توده ای از تک کریستال ها هستند، تنها با چنین نظریه هایی امکان پذیر است. ارائه ی یک مدل کارسختی مناسب که رفتار غیرهمسانگرد تک کریستال ها را پوشش دهد از اهمیت ویژه ای در این نظریه برخوردار است. در پژوهش حاضر ابتدا مبانی نظریه ی پلاستیسیته ی کریستالی بیان گردیده و سپس با معرفی چند مدل کارسختی پرکاربرد و بررسی های آزمایشگاهی، مدل کارسختی جدیدی که نسبت به مدل های پیشین انطباق بیشتری با نتایج تجربی دارد، ارائه می گردد. حوزه ی بررسی های این پژوهش مختص مواد کریستالی با شبکه ی FCC می باشد. هرچند بخشی از مطالب ارائه شده قابل تعمیم به سایر ساختارها نیز هست.
    کلیدواژگان: پلاستیسیته ی کریستالی، تک کریستال، شبکه ی کریستالی FCC، کارسختی
  • محمدرضا سلطانی *، مهدی عابدی، جواد سپاهی یونسی صفحات 93-100
    پایداری و عملکرد یک ورودی هوای مافوق صوت تقارن محوری با تراکم ترکیبی در اعداد ماخ 1.8، 2.0 و 2.2 به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله تاثیر عدد ماخ و پس فشار بر ناپایداری جریان ورودی (حین پدیده ی موج- نوسان) به همراه احتمال حضور مکانیزم های تشدید صوتی در حلقه ی بازخورد نوسانات بررسی شده است. پدیده ی موج- نوسان، نوسان مجموعه ی امواج ضربه ای جلوی ورودی است که هنگام کاهش دبی جرمی عبوری از ورودی ممکن است اتفاق بیفتد. نتایج نشان می دهد که حاشیه ی پایداری ورودی با افزایش عدد ماخ کاهش یافته است. همچنین با کاهش عدد ماخ و افزایش پس فشار (کاهش نسبت دبی جرمی ورودی) فرکانس نوسانات افزایش می یابد. عامل اصلی آغاز ناپایداری جدایش جریان از روی سطح تراکم بوده و در مجموع دو محدوده ی فرکانس برای نوسانات موج- نوسان مشاهده شده است، محدوده ی 100 هرتز برای ناپایداری ها در اعداد ماخ 1.8، 2.0 و 2.2، و محدوده ی 475 هرتز برای نوسانات در عدد ماخ 1.8 که در هر دو محدوده ی فرکانس، دامنه ی حرکتی موج- نوسان تمام طول ورودی را در بر می گیرد. همچنین این دو محدوده ی فرکانس پایین و بالا به ترتیب با فرکانس هماهنگ های صفرم و اول تشدید صوتی در ورودی تطابق معناداری دارد که احتمال حضور مکانیزم های تشدید صوتی در حلقه ی بازخورد موج- نوسان را تقویت می کند.
    کلیدواژگان: ورودی هوای مافوق صوت، موج، نوسان، حاشیه پایداری، فرکانس نوسانات، تشدید صوتی
  • حسین عطایی، یعقوب طادی بنی* صفحات 101-111
    در این مقاله، ناپایداری کششی نانوتحریک کننده تیرشکل یک سرگیردار ساخته شده از مواد تابعی مدرج مدل شده است و با استفاده از تئوری مرتبه بالای گرادیان کرنش اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفته است. نانوتیر تابعی مدرج، از ترکیب ژرمانیوم-سیلیکون ساخته شده است که کسر حجمی هر جزء و در نتیجه خصوصیات مکانیکی تیر به صورت پیوسته بر مبنایی قانون ساده توانی در راستای ضخامت تغییر می کنند. با تغییر درصد کسر حجمی جزء ژرمانیوم در نانوتیر، پنج نوع مختلف نانوتیر مورد بررسی قرار گرفته و همچنین تاثیر تغییرات کسر حجمی، پارامتر اثر اندازه و نیروهای بین مولکولی بر روی ناپایداری کششی بررسی شده است. معادله غیرخطی حاکم و همچنین شرایط مرزی با استفاده از اصل مینیم انرژی پتانسیل بدست آمده و سپس با استفاده از روش دیفرانسیل تربیع حل شده است. برای اعتبارسنجی روش حل حاضر از داده های تجربی و روش های حل دیگر استفاده شده و پس از مقایسه بین نتایج می توان گفت، نتایج بدست آمده از روش حل حاضر دارای تطابق بسیار خوبی با نتایج تجربی و عددی می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که اثر اندازه و نیرو های بین مولکولی و کسر حجمی تاثیر بسیار زیادی بر روی ناپایداری کششی نانوتحریک کننده دارند.
    کلیدواژگان: تئوری گرادیان کرنش اصلاح شده، نیرو های بین مولکولی، مواد تابعی مدرج، اثر اندازه، روش دیفرانسیل تربیع
  • محمد مهدی نقی زاده، امیررضا قهرمانی، محمدحسن سعیدی* صفحات 112-122
    هدف از این پژوهش بررسی رفتار پاشش بیواتانول در یک محفظه احتراق، به عنوان یک سوخت تجدیدپذیر و کاهنده ی آلاینده هایی مانند اکسید های نیتروژن و مونوکسیدکربن، و ترکیبات آن با بنزین می باشد. بدین منظور خصوصیات ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک اسپری و نیز مقدار جرم بخارشده ی سوخت پس از پاشش در نازل به صورت عددی و به کمک نرم افزار فایر مدل سازی و مورد تحلیل قرار گرفت. یافته های مدل سازی نشان می دهد که افزایش مقدار بیواتانول موجود در ترکیب سبب افزایش جرم سوخت بخار شده، زاویه مخروطی اسپری، مساحت اسپری و قطر متوسط سوتر می شود. این در حالی است که طول نفوذ اسپری تقریبا ثابت باقی می ماند. همچنین افزایش فشار تزریق سوخت از یک سو سبب افزایش جرم بخار شده ی سوخت، طول نفوذ پاشش و مساحت آن و از سویی دیگر سبب کاهش زاویه ی مخروط پاشش و قطر متوسط سوتر در همه ی سوخت های مورد بررسی می گردد. چنانچه میزان انرژی ورودی و مدت زمان پاشش ثابت بماند، نتایج حاصله با حالتی که شرایط محیطی ثابت در نظر گرفته شود، تفاوت قابل ملاحظه ای خواهد کرد. در این حالت بیواتانول، نسبت به بنزین، دارای جرم سوخت تبخیر شده ی بیشتر، طول نفوذ و مساحت پاشش بزرگتر و زاویه ی مخروط پاشش و قطر متوسط سوتر کوچکتری است. افزایش محسوس طول نفوذ اسپری و مساحت پاشش در این حالت، احتمال آن که پاشش سوخت به پیستون و یا دیواره-های سیلندر برخورد کند و در نتیجه ی آن مقدار هیدروکربن های نسوخته افزایش و بازده ی موتور کاهش یابد، را افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: موتورهای احتراق پاشش مستقیم، بنزین، بیواتانول، خصوصیات پاشش
  • حامد حقیری، علیرضا فتوحی *، علیرضا شفیعی صفحات 123-132
    در تحیل سازه ها پاسخ دینامیکی و اثرات امواج الاستیک بر روی ضرایب شدت تنش از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. این مطالعه، به تحیل تنش دینامیکی پادصفحه ای نیم صفحه همگن شامل چندین ترک برای محاسبه ضرایب شدت تنش با اثر تقابل امواج الاستیک با مرز صفحه و ترک در موقعیت های مختلف می پردازد. روش حل، استفاده از تکنیک توزیع پیوسته ناپیوستگی جابجایی برای حل مسائل ترک در شکست دینامیکی است. با اعمال تبدیلات انتگرالی (فوریه و لاپلاس) به معادله الاستودینامیک و استفاده از شرایط مرزی حاکم، حل ناپیوستگی جابجایی انجام شده و سپس با توزیع پیوسته ناپیوستگی جابجایی برروی سطوح ترک معادلات انتگرالی با مرتبه فوق تکین حاصل می شود. حل معادله انتگرالی با استفاده از بسط سری چبیشف و روش عددی نقاط نظم یافته در محیط لاپلاس صورت می پذیرد. در نهایت با استفاده از الگوریتم لاپلاس معکوس عددی، ضرایب شدت تنش در حوزه زمان بدست می آیند. با مقایسه نتایج موجود از حل صفحه بی نهایت مشاهده می شود، تئوری ارائه شده از دقت قابل قبولی برخوردار است. همچنین توانایی مدلسازی چندین ترک با آرایش های مختلف بعنوان قابلیت تئوری، در قالب نمودارهایی آورده شده است.
    کلیدواژگان: ضریب شدت تنش دینامیکی، ناپیوستگی جابجایی، معادله انتگرالی فوق تکین، لاپلاس معکوس عددی
  • مصطفی نخعی، سید حجت هاشمی* صفحات 133-140
    فولاد API X70 از گروه فولادهای پرآلیاژ کم استحکام است که در خطوط قطور و پرفشار فولادی جهت انتقال نفت و گاز طبیعی در مسافت های طولانی استفاده می شود. لوله استفاده شده در این مطالعه دارای قطر خارجی 1422 و ضخامت دیواره 19.8 میلی متر می باشد که به روش جوشکاری مارپیچ تولید شده است. با توجه به اینکه این فولاد تماما وارداتی است، مطالعه رفتار استحاله تبرید پیوسته و طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه آن به منظور بومی سازی فناوری تولید این فولاد در داخل کشور اهمیت دارد. در این تحقیق ابتدا آزمایش دیلاتومتری روی نمونه های فولادی API X70 با نرخ های مختلف سرد کردن از 0/5 تا 40 درجه سانتی گراد بر ثانیه انجام شد. سپس از میکروسکوپ نوری برای مشاهدات ریزساختاری و از ریزسختی سنجی به منظور تایید ریزساختارهای حاصل استفاده شد. با استفاده از نتایج بدست آمده نمودار استحاله تبرید پیوسته فولاد مورد مطالعه ترسیم شد. با توجه به سرعت سرد کردن، ریزساختارهای مختلفی شامل فریت بینیتی کروی، پرلیت، فریت سوزنی و فریت بینیتی مشاهده شد. بر پایه نتایج حاصل، ریزساختار عمده مشاهده شده در سرعت های سرد کردن 5 و 7/5 درجه سانتی گراد بر ثانیه، فریت سوزنی می باشد که ریزساختار مطلوب برای فولاد لوله های انتقال انرژی است. از نتایج تحقیق حاضر می توان برای طراحی عملیات ترمومکانیکی بهینه در داخل کشور (با انتخاب سرعت سرد کردن مناسب در فرآیند تولید فولاد) استفاده کرد.
    کلیدواژگان: آزمون دیلاتومتری، نمودار استحاله تبرید پیوسته، فریت سوزنی، فولاد خط لوله انتقال انرژی، API X70
  • محمدرضا مه پیکر *، ادریس یوسفی راد صفحات 141-150
    جریان بخار در گذرگاه پره های طبقه های کم فشار توربین های بخاربعلت انبساط سریع و تاخیر در چگالش، شرایط بخار فوق سرد خشک بوجود می آید و در نهایت با جوانه زایی و با شوک چگالش، تغییر فاز از بخار به قطره های مایع صورت می گیرد، که جریان بخار مرطوب یا دوفازی نامیده می شود. در این مقاله هدف توسعه جریان حجم محدود جیمسون مرطوب با بکارگیری مزایای روش عددی کاسپ برای اولین بار در حالت دو بعدی مورد نظر قرار گرفته است. در این مقاله معادله های حاکم بر تشکیل فاز مایع با معادله های بقایی ترکیب شده و با بکارگیری روش عددی کاسپ در روش حجم محدود جیمسون (روش تلفیقی) می توان ویژگی های مثبت هر دو روش بیان شده را همزمان در مدل سازی جریان دوفازی استفاده کرد. برای محاسبه جوانه زایی از معادله کلاسیک جوانی زایی با تصحیح مناسب و همچنین حل لاگرانژی رشد قطره ها در روش تلفیقی استفاده شده و اثر شوک چگالش در توزیع فشار و نیز اندازه قطره ها محاسبه و با داده های تجربی مقایسه شده است. با توجه به اهمیت ناحیه شوک ها در قسمت سطح مکش پره، تمرکز روش تلفیقی بیان شده به این ناحیه متمرکز شده است. نتیجه های مدل دوفازی تلفیقی در جریان های خروجی مادون صوت و مافوق صوت مورد بررسی قرار گرفته است که در منطقه شوک روی سطح مکش پره در مقایسه با داده های تجربی، روش تلفیقی حجم محدود با روش کاسپ با کاهش حدود 20 درصدی خطا های عددی، پوشش بهتری را در پیش بینی خواص جریان در ناحیه هدف نشان می دهد.
    کلیدواژگان: جریان بخار دوفازی، جوانه زایی، کاسپ، شوک چگالش، پره های توربین
  • مینا علاف زاده، ابراهیم شیرانی*، عفت یاحقی، مهدی رحمانی، ناصر فتورایی صفحات 151-158
    بروز بیماری های مغز و اعصاب مانند سرطان، باعث آسیب به سد خونی مغز و در نتیجه نفوذپذیری بیشتر بافت می شود. به صورت کلی، در صورت وجود آسیب در بافت مغز، ماده کنتراست مورد استفاده در تصویربرداری تشدید مغناطیسی به فضای خارج مویرگی نفوذ کرده و روشنایی تصویر در تصویربرداری تشدید مغناطیسی تغییر می کند. هدف از این مقاله، بررسی پارامترهای موثر بر نفوذ ماده کنتراست در مویرگ مغز است. در مطالعه حاضر، از روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چندگانه، جهت شبیه سازی جریان در داخل و محیط متخلخل اطراف مویرگ استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که میزان تخلخل محیط اطراف مویرگ (که نشان دهنده میزان آسیب پذیری بافت است)، نوع ماده کنتراست و انحنای مویرگ تاثیر زیادی بر نفوذ ماده کنتراست در بافت دارند. همچنین نتایج حاصل نشان دهنده تاثیر انحنای مویرگ بر تنش برشی و در نتیجه انتقال جرم در مویرگ است. لازم به ذکر است که نتایج حاصل با نتایج آماری و تحلیلی موجود برای جریان داخل مویرگ آسیب دیده مغز با نفوذپذیری متفاوت ارزیابی شده است. با این قیاس، کارایی روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی مسائل پیچیده به خصوص در محیط متخلخل مشخص شده است.
    کلیدواژگان: نفوذپذیری، ماده کنتراست، سد خونی مغز، تنش برشی
  • عبدالحمید گرجی ولوکلا *، اسماعیل محمدیان، محمد علی میرزایی صفحات 159-166
    محیط شکل دهی در فرآیند های شکل دهی فلزات، از اهمیت بالایی برخوردار است. در این بین فرآیند کشش عمیق ساچمه ای به دلیل گسسته بودن محیط شکل دهی آن کاملا انعطاف پذیرمی باشد. در این مقاله، توزیع ضخامت و نیروی لازم برای شکل دهی قطعه مخروطی شکل توسط فرآیندهای کشش عمیق ساچمه ای و کشش عمیق سنتی با استفاده از شبیه سازی اجزای محدود و آزمایشهای تجربی مورد مطالعه قرار گرفتند. در این تحقیق ورق هایی از جنس فولاد St14و برنج با ضخامت 1 میلی متر مورد استفاده قرار گرفت. نتایج شبیه سازی تطابق مناسبی با نتایج آزمایشگاهی دارند. نتایج نشان می دهد که نمونه شکل داده شده توسط فرآیند کشش عمیق سنتی از توزیع ضخامت یکنواخت و مناسب تری نسبت به نمونه کشش عمیق ساچمه ای برخوردار است، ولی حداکثر نازک شدگی در قطعات مربوط به فرآیند ساچمه ای کمتر از فرآیند کشش عمیق سنتی بود. همچنین ملاحظه گردید که نیروی مورد نیاز برای فرآیند کشش عمیق ساچمه ای اندکی بیشتر از فرآیندکشش عمیق سنتی می باشد. همچنین مشاهده گردید که با افزایش شعاع ورودی ماتریس، نیروی لازم برای کشش برای هر دو فرآیند کشش عمیق و ساچمه ای کاهش می یابد، با افزایش اندازه شعاع ورودی ماتریس میزان نازک شدگی کاهش می-یابد. ملاحظه گردید که یکی از مزیت های فرآیند کشش عمیق ساچمه ای نسبت به فرآیند کشش عمیق سنتی دست یافتن به قطعه با شیب منفی می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی ورق، کشش عمیق، فرآیند ساچمه ای، شبیه سازی اجزای محدود، توزیع ضخامت
  • میلاد رشادی، محمدحسن سعیدی* صفحات 167-176
    در سنجش و تحلیل پزشکی در زمینه ی سیستم های میکروجریانی، انتشار و پخش ذرات تحت جریان های آرام نقش اساسی را در تحلیل سیالات بیولوژیکی ایفا نموده و به عنوان عامل اصلی در آماده سازی نمونه بشمار می رود. با توجه به رشد تکنیک های ساخت آزمایشگا ه های روی تراشه، امکان تولید میکروکانال های مستطیلی با نسبت هندسه ی معین و با ابعاد میکرون و زیرمیکرونی فراهم گشته که متعاقبا باعث بزرگنمایی اثر پدیده های انتقال به وسیله ی الکتروسینتیک بر توزیع و پخش محلول در این تجهیزات خواهد شد. از آنجایی که در مطالعات اخیر اینگونه اثرات مورد چشم پوشی قرار گرفته لذا در این تحقیق بر اساس روش تحلیلی، اثر پارامتر دبای-هاکل در ناحیه ی دولایه ی الکتریکی بر پدیده ی پخش عرضی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. نوع جریان مساله نیز به صورت کلی تلفیق نیروی الکترواسموتیک همراه با گرادیان فشار در نظر گرفته شده و نتایج بررسی در سه سناریوی جریان با گرادیان فشار مساعد، صفر و مخالف مورد مطالعه قرار می گیرند. نتایج تحقیق بیانگر افزایش عرض ناحیه ی پخشی در پروفیل های پروانه ای و دوکی شکل کانتورهای غلظت با افزایش طول دبای می باشند. همچنین نتایج حاصل از آنالیز مقیاسی بر اساس معیار شدت اختلاط نیز نشان دهنده ی کاهش این کمیت در اثر افزایش عدد پکله بر اساس سرعت هلمهولتز- اسملوکوفسکی و پارامتر بی بعد دبای- هاکل می باشد. توان متوسط محوری معیار اخیر نیز رفتاری کاهشی نسبت به افزایش ضخامت دولایه ی الکتریکی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: الکتروسینتیک، میکرومیکسر، شدت اختلاط، آنالیز مقیاسی، انتقال جرم
  • رضا موسوی پور، عبدالحمید گرجی ولوکلا*، محمد بخشی، قربان محمد علی نژاد صفحات 177-187
    تولید قطعات ورقی فلزی دو پله ای در صنایع امری دشوار و پیچیده تلقی می شود. محفظه روغن خودرو از جمله قطعات دو پله ای است که در صنعت خودروسازی جز، قطعات پیچیده محسوب می شود که تولید آن با روش های سنتی با مشکلات زیادی همراه می باشد. در این مقاله، قابلیت شکل پذیری این قطعات به روش کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی مورد مطالعه قرار گرفت. نشان داده شده است که می توان محفظه روغن خودرو را در طی یک مرحله توسط فرآیند هیدروفرمینگ با موفقیت شکل داد. بعلاوه، اثر فشار شکل دهی بر روی توزیع ضخامت و پرشدگی قالب، تاثیر پارامترهای هندسی مانند شعاع گوشه سنبه و ارتفاع پله بر روی نازک شدگی و نیز تعیین شکل بهینه ورق اولیه در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. این نتیجه حاصل شد که با انتخاب فشار شکل دهی مناسب می توان شکل پذیری را بهبود بخشید و میزان پرشدگی قالب را افزایش داد. با بررسی تاثیر شعاع گوشه سنبه مشاهده شد که با افزایش شعاع گوشه سنبه، حداکثر نازک شدگی کاهش و توزیع ضخامت بهبود می یابد. با افزایش ارتفاع پله، نازک شدگی در ناحیه دیواره پله اول و شعاع گوشه سنبه افزایش می یابد و هر چه ارتفاع پله کاهش داده شود، موقعیت نازک شدگی به سمت پله دوم جابه جا می شود. همچنین با بهینه سازی ورق اولیه این نتیجه حاصل شد که بهینه سازی شکل ورق اولیه تاثیر زیادی بر روی جریان مواد و تاخیر در پارگی خواهد داشت.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ ورق، محفظه روغن خودرو، قطعات دو پله ای، هیدرودینامیکی با فشار شعاعی، بهینه سازی
  • فائزه راثی*، ایمان لاریبی صفحات 188-194
    در تحقیق حاضر، ابتدا نفوذپذیری یک پارچه متداول در ساخت کانوپی چترها،با انجام آزمایش موردبررسی قرار گرفت و با استخراج ضرایب معادله اصلاح شده دارسی،مدل سازی برای نمونه مشابه آزمایش انجام و نتایج با آزمایش تجربی مقایسه و صحت سنجی شد. سپس این ضرایب برای مدل سازی نیمه تجربی هندسه چترگون دوبعدی نفوذپذیر استفاده شد. در نظر گرفتن فرض نفوذپذیری موجب کاهش 39 درصدی ضریب پسا نسبت به کانوپی نفوذناپذیر شد. در مقایسه نتایج کانوپی صلب و نفوذپذیر،تغییرات مقدار ضریب پسا،تفاوت توزیع فشار و خطوط جریان پیرامون کانوپی ها بیانگر میزان اهمیت در نظر گرفت نفوذپذیری در شبیه سازی عددی کانوپی چتر است. جهت ساده سازی و بالا بردن سرعت حل،کانوپی ها به صورت نیم دایره و دوبعدی فرض شدند. سپس با درنظر گرفتن فرض نفوذپذیری،شبیه سازی عددی چترهای گروهی به شکل دوتایی و پشت سرهم در شرایط چیدمانی مختلف به کمک فلوئنت در حالت دوبعدی انجام گرفت. چیدمان چترهای پشت سرهم جهت کاهش شوک هنگام باز شدن چتر اصلی بکار گرفته می شود. جهت شبیه سازی شرایط حقیقی فرود، جابجایی نسبی افقی کانوپی پائین نسبت به کانوپی بالا نیز در نظر گرفته شده است. با تحلیل جریان در اطراف کانوپی چترها و چگونگی اثرات تداخلی جریان، افت پسا و کارایی در حالت های مختلف برای هر کانوپی بررسی شد. در چترهای درنظر گرفته شده، قطر چتر جلوئی نصف چتر پشتی درنظر گرفته شده است. نتایج، اهمیت بررسی افت پسا در موقعیت های چیدمانی مختلف را نشان می دهد. پس از مطالعه فاصله های پشت به پشت دو کانوپی نسبت به هم، فاصله عمودی یک برابر قطر چتر پایینی کمترین افت پسا را نشان داد.
    کلیدواژگان: چتر، نفوذپذیری، پسا، کلاستر، برهمکنش
  • حسین شکوهمند*، فرهاد سنگتراش صفحات 195-202
    روش های عددی و تجربی برای بررسی اثر آرایش خطی و زیگزاگی دیمپل ساده بر افزایش انتقال حرارت و افت فشار جریان هوای عبوری از مجموعه پره های مولتی لوور بکار گرفته شده اند. شبیه سازی سه بعدی بر روی یک ردیف از لوورهای ساختار مزبور انجام شده است. شبیه سازی ها در اعداد رینولدز متفاوت صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان داد که اضافه کردن دیمپل موجب افزایش انتقال حرارت شده که می توان دلیل آن را وجود منطقه گردش ایجاد شده توسط دیمپل دانست. علاوه بر این، تغییرات پیوسته دما بر روی صفحه لوور با بیشترین دما در دو سر لوور و کمترین دما در وسط لوور مشاهده شده است. همچنین، تفاوت بین این دو نقطه در اعداد رینولدز بالا به خصوص در لوورهای ابتدای بیشتر قابل رویت است. بازده و ضریب اثربخشی پره برای ارزیابی عملکرد لوور محاسبه شده است. عملکرد مبدل حرارتی توسط محاسبه ضریب j کلبورن و ضریب اصطکاک فانینگ f ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد که پیاده سازی دیمپلها بر روی صفحه لوور، ضریب j و ضریب f را افزایش می دهد. همچنین نتایج ارائه شده نشان داد که آرایش زیگزاگی در مقایسه با آرایش خطی به طور موثری می تواند عملکرد انتقال حرارت را بالا ببرد. نتایج نشان می دهند با به کارگیری دیمپل ضریب عملکرد حرارتی دسته فین و اثربخشی فینها در ازای افزایش قابل قبول افت فشار بالا می رود.
    کلیدواژگان: پره مولتی لوور، دیمپل، آرایش خطی، آرایش زیگزاگی
  • جعفر جماعتی، علیرضا فراهی نیا، حمید نیازمند* صفحات 203-213
    در این مقاله اختلاط درون ریزمخلوطگرها تحت اثرات الکتروکنتیکی به صورت عددی مطالعه شده است. ریزمخلوطگر مورد مطالعه یک ریزمجرای تخت با خواص ناهمگن در دیواره می باشد که جریان الکترواسموتیک از آن عبور می کند. برای مدل سازی کامل این مسئله، معادلات به هم مرتبط ناویر-استوکس، ارنست-پلانک، پواسان-بولتزمن و معادله غلظت به ترتیب برای حرکت سیال، بارهای الکتریکی، توزیع میدان الکتریکی و غلظت حل می شوند. حل عددی این معادلات برای ریزمجراهای با زتاپتانسیل غیریکنواخت پیچیده و دشوار است. به همین دلیل مدل های ساده و تقریبی مانند مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی نیز برای حل این جریان ها پیشنهاد شده است که بیشتر برای ریزمجراهای با خواص همگن معتبر هستند. اعتبار مدل هلمهولتز-اسمولوکوفسکی برای پیش بینی میدان های جریان دوبعدی به خوبی ارزیابی شده اما دقت آن برای میدان غلظت و راندمان اختلاط کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در این مقاله اختلاط ناشی از جریان الکترواسموتیک درون ریزمجرای ناهمگن با استفاده از معادلات ارنست-پلانک و نیز با استفاده از مدل تقریبی هلمهولتز-اسمولوکوفسکی به دست آمده و دقت مدل تقریبی هلمهولتز-اسمولوکوفسکی مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. مقایسه نتایج دو مدل نشان می دهد که در شرایط مناسب مدل تقریبی می تواند با دقت قابل قبولی راندمان اختلاط را در طول ریزمخلوط گر پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: اختلاط، ریزمخلوط گر، معادلات ارنست، پلانک، جریان الکترواسموتیک، مدل هلمهولتز، اسمولوکوفسکی
|
  • Hemad Keshavarzpour, Seyyed Mohammad Hasheminejad* Pages 1-12
    Active structural acoustic radiation control of a piezolaminated arbitrary thick rectangular plate with a mixed-norm H2/H∞ robust controller is developed. The structure is made of a transversely isotropic host layer with a distributed piezoelectric sensor layer as well as a matched piezoelectric actuator layer، facing high frequency uncertainties and random external disturbances. The elasto-acoustic formulation، based on the exact linear 3D piezo elasticity theory، is developed for problem of fully coupled structure and acoustic mediums. Identification of the fluid/structure interaction system with subspace algorithm is implemented on actuator/sensor data sets. A multi-objective controller with regional pole placement، formulated in LMI framework is synthesized while unmodeled dynamics are treated as multiplicative uncertainties. Numerical simulations confirm effectiveness of the implemented multi objective robust active control scheme for reduction of radiated acoustic power from a piezocomposite plate، without stimulating any instability. Also، better tracking performance and disturbance rejection of mixed-norm controller is observed in comparison to that of ℋ􀬶 and ℋ􀮶 controllers. Finally، validity of the elasto-acoustic model is proved by results obtained from a finite element software، as well as with the data available in the literature.
    Keywords: Vibro, Acoustic Response, ASAC, Intelligent Thick Plate, Disturbance Attenuation, Unstructured Uncertainty
  • Morteza Alizadeh, Moahammad Taeibi Rahni*, Mohammad Eftekhari Yazdi Pages 13-22
    Emulsion consists of drops of one liquid dispersed into another immiscible liquid, and is a novel technique for producing monodisperse droplets. The aim of this research is to use the Lattice Boltzmann Method (LBM) to simulate two-phase flows in micro-channels to access the emulsification process. For this approach, the Index-Function Model proposed by He is used to simulate drop formation in emulsification process in a co-flowing micro-channel with a complex geometry and three inlets. The simulation is performed to investigate the mechanism of drop generation due to dripping and jetting modes and the mode between them. Index function model, which is a new reliable model to evaluate two-phase flows is applied to track the motion and deformation of the interface between the two immiscible fluids. Accuracy of our results is examined by two well-known basic analytical models including Relaxation of a rectangular drop and Coalescence of two static droplets. Our results indicate good agreement with the analytical data. The dimensionless numbers such as Capillary and Velocity ratio were used. The Capillary number is one of the most important dimensionless numbers in determination of fluid flow characteristics in micro-channels. The simulations reproduce dripping, widening jetting and narrowing jetting simultaneously in a co-flowing microchannel in agreement with the experimental ones. This indicates that index function LBM model has good accuracy and high stability to simulate this kind of flow.
    Keywords: Emulsion, Drop Formation, Microchannel, Lattice Boltzmann Method, Index, Function Model
  • Alireza Zamani Aghaie, Ashghar Baradaran Rahimi*, Alireza Akbarzadeh Pages 23-29
    In this paper, thermo-hydraulic behavior of a solar heater is numerically investigated and optimum geometry for the angled-rib turbulator which produces the maximum thermal enhancement factor is determined by Taguchi method. A general innovative geometry is introduced for the rib, by which changes in its geometrical parameters will lead to three convenient types of turbulators, namely triangular, rectangular and trapezoidal ribs, simultaneously. Applying Taguchi method leads to the optimum geometry parameters. A 16 (44) orthogonal Taguchi array is used. The aim of the Taguchi analysis is to maximize the thermal enhancement factor. The factors employed for the analysis are rib relative pitch, height, tip width and percentage of upstream-side perpendicularity. The analysis has been carried out for a flow of Re=10000 and a constant rib width. Due to the twofold effect of turbulators on thermo hydraulic behavior, thermal enhancement factor concept is employed, which stands for both heat transfer rate and friction factor. Results show that rib pitch and height have the most significant effect on thermal enhancement factor, respectively. The optimum rib geometry is found to be a triangular rib which has P/H=2, e/H=0.2 and 100% perpendicularity.
    Keywords: Angled, rib turbulator, Optimization, Taguchi, thermal enhancement factor
  • Hasan Ghaforian Nosrati, Mahdi Gerdooei* Pages 30-40
    In recent years, rubber pad forming process has conferred many advantages, such as high flexibility, good surface quality and lower manufacturing costs. RPF has been widely used in automotive, aerospace and military industries. In the present research, numerical and experimental analysis of free bulging 304 stainless steel seamed tube, using a polyurethane elastic pad has been studied. First, 3D simulation of seamed tube bulging using the finite element ABAQUS/Explicit 6.12 software by several frictional conditions has been performed. An incompressible hyperelastic pad has been modeled by Mooney-Rivlin constitutive equation and the elastic-plastic behavior as a more progressive ductile damage criterion FLD for steel tube were assumed. In the experimental activity, compression test of rubber was carried out according to ASTM D575-91 standard and compressive stress-strain curve and the Mooney-Rivlin constants were determined. Forming of meshed tubes by using elastic pad with different lubricating systems has been conducted up to onset of bursting in the seam weld and longitudinal, hoop and thickness strains were measured. Results showed that friction, especially between rubber and tube plays the main role in controlling wrinkles, increasing the bulge depth, reducing the forming load and friction dissipation energy of the process. Also, it was observed that the intact parts without any wrinkles were formed using nylon lubricant between tube and rubber and drawing oil between tubes and die.
    Keywords: Rubber Pad Forming, Tube Free Bulging, Friction, FEM Simulation
  • Amir Torabi, Saleh Akbarzadeh*, Mohammad Reza Salimpour Pages 41-50
    One of the challenging problems of tribology is cam and follower elastohydrodynamic lubrication due to the simultaneous effect of various lubrication mechanisms. These mechanisms are transient, squeeze film, elastic deformation of contacting surfaces and variation of lubricant properties with pressure. In this paper, besides studying the mentioned factors, the effect of using a non-Newtonian lubricant such as grease is numerically investigated. The lubrication governing equations and Oswald’s grease behavior equation have been discretized using finite difference technique. The system of equation has been solved via Multi-Grid method which is an advanced iterative method in solving system of partial differential equations. The results are shown for Newtonian oil compared to grease for different cam rotational speed. Also, different grease behaviors are investigated. The results are verified by comparison of the results obtained using the famous Newton-Raphson method. Findings show that the minimum lubricant thickness as well as the maximum pressure is lower when using grease compared to the case that a Newtonian lubricant is used. In the case of Newtonian lubricant, increasing the speed results in an increase in the lubricant film thickness but it is shown that, in the case of Non-Newtonian lubricant, speed does not affect the lubricant thickness.
    Keywords: Non, Newtonian lubricant, Elastohydrodynamics, Cam, Follower, Grease, Multi, Grid Method
  • Abbasali Mohammadi Dehabadi, Gholam Hosein Rahimi*, Rahmat Rahmani Pages 51-57

    In this paper, the behavior of sandwich structures with composite skins and the core that consists of foam and a corrugated composite laminate under compressive load is investigated experimentally. Three geometrical shapes including square, trapezoid and triangle forms are considered for corrugated composite laminate and results are compared with reference specimen with simple core that is made of foam. Skins and corrugated composite laminate are made from woven glass and epoxy resin; PVC foam is used in core. Corrugated composite laminate is built using the hand layup method and vacuum assisted resin transfer molding technique is used to join the skins to the core. In order to confirm experimental accuracy of test three of the same samples have been produced for each type of core shape and the average of the data tests has been used to compare the results. The edgewise compressive test based on ASTM is used to perform the experimental test. The results show that set corrugated laminate composite in core improves the mechanical properties (such as compressive strength, axial stiffness, toughness) and the ratio of mechanical properties to the weight of these structures to a large extent. Also, by approaching the square shape the structure achieves more favorable properties. The results have shown that compressive strength is increased from 188.56% (triangle core) to 362.37% (square core) and the ratio of compressive strength to weight is increased from 92.36% (triangle core) to 141.4% (square core).

    Keywords: Compressive load, Sandwich structure, Corrugated composite core, Composite skin
  • Mohammadhossein Kardan, Mohsen Irani Rahagi* Pages 58-66
    The purpose of this investigation is to study control and monitoring of a rehabilitation robot with two degrees of freedom (2-DOF) for rehabilitation of the lower limbs of patients with loss of ability for movement due to injury, disease, stroke or surgical operations. After determining the movements which include flexion-extension movements of the knee and hip joints, the performance of the mechanism was investigated using dynamic analysis and simulation. Then, a programmable logic controller (PLC) was employed to control the robot performance. Finally, the accuracy of PLC program was guaranteed by monitoring the robot. Passive, assistive and resistive exercises were considered in programming the controller. In assistive exercises, the forces needed by the patient to perform the movements were actually set automatically by using the feedback data provided by the patient's forces. In addition, to perform the resistive exercises, rather than using actual weights, negative loads were employed. The results obtained indicate considerable accuracy to perform the movements and create safe conditions for the patient. Also, high flexibility in programming provides the possibility of performing a wide range of rehabilitation exercises.
    Keywords: Rehabilitation Robot, Dynamic Analysis, Simulation, Programmable Logic Controller (PLC), Monitoring
  • Amirhosein Ghasemi, Mehrzad Shams *, Mohammad Mahdi Heyhat Pages 67-75
    In this study, performance of gas liquid cylindrical cyclone separators and the effect of changing geometrical parameters of cyclone separators entrance are investigated. The cyclone is simulated with computational fluid dynamic methods. After choosing a suitable mesh grid for the cyclone and checking grid independency, the effect of changing entrance geometry on gas carry under and liquid carry over is investigated. Geometrical parameters, especially inlet geometrical parameters, have considerable effect on optimizing cyclone separators performance. RSM model is used for turbulence simulation of the flow and two phase flow is simulated using Eulerian- Eulerian approach. In this simulation, inlet cross section, inlet angle and inlet height relative to the cyclone bottom part are optimized. Results show that GCU decreases with decreasing nozzle’s inlet angle. An optimum point for GCU was given with changing inlet altitude relative to the bottom of the cyclone and inlet nozzle’s width. An optimum point for LCO was obtained with changing inlet altitude and inlet nozzle width. Increasing inlet angle causes a decrease in LCO. In optimum model, gas carry under decreases significantly and liquid carry over is eliminated.
    Keywords: Gas liquid cylindrical cyclone, Multi objective optimization, Gas carry under (GCU), Liquid carry over (LCO)
  • Behroz Sepehri*, Ali Asadi Pages 76-80
    Human bones experience different modes of loading including tension, compression, bending, and torsion. The modes of loading depend on the activities performed by the body. Regarding the crack shape and loading modes, by the time only the first mode of fracture has been studied in order to analyze the fracture toughness. However, it is necessary to analyze different modes of fracture in order to achieve more reliable results. In this research, finite element analysis and calculations for geometric coefficients were done to obtain the toughness of bone. Hence,first, second, and combined modes of fracture in cortical samples having cracks were studied numerically and experimentally. To this end, bovine tibia was used to make standard tensile samples for implementation in Arcan’s device. Some optimizations were made on the Arcan’s device. These were included of bone fixation in the device and ability of performing tests in different angels. Stress intensity factor (Kc) was obtained for different fracture modes. Results showed a decrease in KIc with respect to change in loading angle while KIIc acted vice versa. Performing some extra optimizations, the device can be used for torsional fracture mode in a torsion test device.
    Keywords: Bone, Arcan's method, Stress intensity factor, Fracture modes
  • Ali Shafiei, Kurosh Hasanpour* Pages 81-92
    Increasing usage of metals in engineering structures has made the metal forming process superior in the solid mechanic research. Meanwhile, the physical theories are of considerable significance due to their individual features. The crystal plasticity theory is one of these theories. This theory predicts the texture evolution and deformation of these materials by modeling the plastic deformation mechanisms of crystal material’s micro-structure (such as metals). Connecting with micro-structure enables this theory to predict the anisotropy of single crystals, and also the prediction of some phenomena in polycrystals which are aggregates of single crystals, is possible. Presenting a suitable work hardening model which contains the anisotropy behaviors of singlecrystals is very important. In this paper, first, the principles of crystal plasticity are explained, then by evaluating several experimental results and the most commonly used work hardening models, a new work hardening model will be presented. This model adapts better with experimental results, compared to the previous models. The scope of this research is specifically for crystal materials with FCC structure, nevertheless, some parts of this research are applicable to the other structures.
    Keywords: Crystal plasticity, Single crystal, FCC structure, Work hardening
  • Mohammad Reza Soltani*, Mahdi Abedi, Javad Sepahi Younsi Pages 93-100
    An extensive experimental study has been conducted to investigate the performance and stability of a supersonic axisymmetric mixed compression air intake. The intake has been designed for a free stream Mach number of 2.0. However, tests were conducted for free stream Mach numbers of 1.8, 2.0, and 2.2. This investigation is aimed at studying effects of Mach number and back pressure on the intake flow stability during the buzz phenomenon. Further, the effect of acoustic resonance on the Buzz frequency has been investigated. Buzz phenomenon is defined as the shock oscillation ahead of the intake that may occur when the intake mass flow ratio reduces. Results show that the stability margin reduces when the free stream Mach number increases. In addition, reducing the free stream Mach number and increasing the back pressure cause the oscillation frequency to increase. The main cause of instability start is flow separation on the compression ramp and two ranges of frequency of buzz oscillations are obtained, range of 100 Hz for flow instability for Mach numbers of 1.8, 2.0 and 2.2, and range of 475 Hz for flow instability in Mach number of 1.8. For both cases, the spatial domain of buzz oscillations covers the entire intake length. Further, these low and high frequency ranges have significant conformity with the zeroth-order and first order of the acoustic resonance frequency, respectively, that increase the probability of existence of acoustic resonance driving the buzz oscillation.
    Keywords: Supersonic Air Intake, Buzz, Stability Margin, Oscillation Frequency, Acoustic Resonance
  • Hosein Ataei, Yaghoub Tadi Beni* Pages 101-111
    In this paper, pull-in instability of a cantilever beam type nanoactuator made of the functionally graded material (FGM) based on higher order modified strain gradient theory is investigated. It is assumed that the functionally graded beam, made of germanium and silicon, follows the volume fraction definition and law of mixtures, and its properties change as a power function through its thickness. By changing the germanium constituent volume fraction percent of the nano beam, five different types of the nano-beams are investigated. The influences of the volume fraction index, length scale parameter and the intermolecular forces, on the pull-in instability are examined. Principle of minimum total potential energy is used to derive the nonlinear governing differential equation and consistent boundary conditions which is then solved using the differential quadrature method (DQM). The present analysis is validated through direct comparisons with other published research methods and experimental results and, after comparison, excellent agreement is achieved between the new solution method and other experimental and numerical solution results. Besides, the results demonstrate that size effect and amount of volume fraction have a substantial impact on the pull-in instability behavior of beam-type nanoactuator.
    Keywords: Modified strain gradient Theory, intermolecular forces, functionally graded material, size effect, differential quadrature method
  • Mohammad Mehdi Naghizadeh, Amirreza Ghahremani, Mohammad Hassan Saidi* Pages 112-122
    In this study, spray behavior of bio-ethanol as a regenerative fuel that reduces emissions such as NOX and CO is investigated in a combustion chamber and compared to its different blends with gasoline. For this purpose, microscopic and macroscopic spray characteristics and also evaporated fuel mass after the injection are modeled and investigated using Fire 2013. It is concluded by increasing bio-ethanol content in the fuel, evaporated fuel mass, spray cone angle, spray area and sauter mean diameter increases, however spray tip penetration remains roughly constant. Increase of injection pressure, decreases spray cone angle and suater mean diameter and increases evaporated fuel mass, spray area and spray tip penetration. If the energy content and time of injection of bio-ethanol and gasoline be equivalent the results vary significantly compared to previous cases. In this case bio-ethanol has a longer spray tip penetration and spray area, higher fuel mass evaporated and smaller spray cone angle and sauter mean diameter compared to gasoline. The increased spray tip penetration and spray area in this case may lead to piston impingement and bore wetting resulting increased hydrocarbon emissions and decreasing engine efficiency.
    Keywords: Gasoline direct engine, Gasoline, Bio, ethanol, Spray Characteristic
  • Hamed Haghiri, Alireza Fotuhi*, Alireza Shafiei Pages 123-132
    In a structural analysis, dynamic response of a crack is of significant importance as well as the impacts of elastic waves on stress intensity factors (SIF). In this paper, dynamic analyses of multiple cracks on a half-plane subjected to anti-plane shear stresses are presented. Stress intensity factors are calculated and the interaction of elastic waves with the boundary of plane and the crack's tips is investigated at different locations. The distribution discontinuous displacement techniques are used, enabling us to solve the crack problems in dynamic fracture mechanics. Integral transformations (Laplace and Fourier) are applied to elastodynamics equations and by using a set of appropriate boundary conditions, the crack problem is solved through discontinuous displacement method. As a result, the stress equations with hypersingularity terms are obtained. Using Chebyshev series expansion and collocation points in Laplace domain, the crack solution is achieved. Finally, different algorithms of numerical Laplace inversion are presented and the stress intensity factors (SIF) are obtained. The presented results are compared with published data and a good agreement is observed. Moreover, it is also demonstrated that the present theoretical study is capable of modelling multiple cracks with different arrangements.
    Keywords: Dynamic stress intensity factor, Displacement discontinuity, Hypersingular integral equation, Numerical Laplace inversion
  • Mostafa Nakhaei, Saeyed Hojjat Hashemi* Pages 133-140
    In this study, dilatometry examination was conducted on API X70 steel in a wide range of cooling rates from 0.5 to 40 °C/s. The optical microscopy observation and microhardness measurement were used to verify the observed microstructures. From the experimental results, the continuous cooling transformation curves (CCT) were constructed for API X70 pipeline steel. Different microstructures including granular bainite, pearlite, acicular ferrite and bainitic ferrite were observed depending on the cooling rate of tested samples. The obtained microstructure in 3.5 to 5 °C/s cooling rate was mainly granular bainitic ferrite and little pearlite. With increasing cooling rate, the observed dominant microstructure in 5 and 7.5 °C/s cooling rate was acicular ferrite (which is the desired microstructure in energy transportation pipeline steels) and the bainitic ferrite microstructure in 10 °C/s and upper cooling rates predominantly observed at these speeds. Thus, by carefully comparing of the observed microstructures with the studied steel microstructure in the same micrograph direction, it concluded that the production of steel in 7.5 °C/s cooling rate has the highest microstructure proportion with the desired steel. These results can be used to design the optimum thermo-mechanical control process (through the selection of proper cooling rate) in domestic manufacturing of the API X70 steel.
    Keywords: Dilatometry test, CCT diagrams, Acicular Ferrite, Energy transportation pipeline steel, API X70
  • Edris Yousefi Rad, Mohammad Reza Mahpeykar* Pages 141-150
    Steam flow at blade passages of low pressure steam turbines becomes a supercooled drysteam due to rapid expansion and crossing the saturation line. But after nucleation and condensation shock, phase change from vapor to liquid droplets occurs which is called two-phase or wet steam flow. In this paper, the aim of developing finite-volume flow of wet Jameson is considered for the first time in two-dimensional study by using the advantages of CUSP's numerical method. In this paper, equations governing the formation of liquid phase are combined with equations of survival and by using CUSP's numerical approach in Jameson's finite-volume method (the integrated method) the positive features of both of these methods can be simultaneously used in the modeling of two-phase flow. To calculate nucleation, the classical equation of nucleation with appropriate correction and also Lagrangian solution for growth of droplets are used in integrated method. Additionally, condensation shock effect on the pressure distribution and the droplet size has been calculated and compared with experimental data. Given the importance of areas of shocks on the suction surface of the blade, the focus of integrated method is shifted to this area. The results of integrated two-phase model are examined in subsonic and supersonic flow output. In the shock area on suction surface blade, using the CUSP's method (the integrated method) demonstrates better coverage in predicting attributes of flow in target area in comparison with the experimental data by a reduction of 20 percent in numerical errors.
    Keywords: Two, Phase Steam Flow, Nucleation, CUSP, Condensation Shock, Turbine
  • Mina Alafzadeh, Ebrahim Shirani*, Effat Yahaghi, Mehdi Rahmani, Nasser Fatouraee Pages 151-158
    Neurological diseases such as cancer damage blood brain barrier and consequently cause more permeability in tissues. Generally, if there is damage to the brain tissues the contrast agent used in MRI diffuses outside the capillaries and the MRI picture brightness changes. The purpose of this paper is to show the effects of different parameters on the contrast agent diffusion in the brain capillary. In this study, the lattice Boltzmann method with multi-relaxation time (MRT) is used to simulate the flow in the capillary and porous media around it. The results show that the porosity in extravascular tissues (it shows the tissue damage), the kind of contrast agent and capillaries curvature have an impact on the contrast agent diffusion in the tissues. The presented results show the effects of curvature on shear stress and thus on mass transfer in the capillary. It should be noted that the presented results have been evaluated by previous statistical and analytical results for flow in the damaged brain capillary with different permeability. It has been shown that the lattice Boltzmann method is able to simulate the complex problems, especially in porous media.
    Keywords: Permeability, contrast agent, blood brain barrier, shear stress
  • Esmaeil Mohammadian, Abdolhamid Gorji*, Mohammad Ali Mirzai Pages 159-166
    Forming media in metal forming processes is so important. Since the forming media in Ball deepdrawing process is discrete, it is quite flexible. In this paper, thickness distribution and required force for forming of conical part by ball deep-drawing and conventional deep-drawing processes using finite element simulation and experimental stages were studied. In this research, sheets used were made from St14 steel and brass having 1mm thickness. The experimental results are in good agreement with simulation results. The results showed the sample formed by conventional deep-drawing process had more uniform thickness distribution than ball deepdrawing, but the maximum thinning in the parts of ball forming process was less than conventional deep-drawing process. Also, it was observed that required force for ball deep drawing process is more than the conventional deep-drawing process. It was observed that with increasing radius of the input die, the force required to stretch the ball deep-drawing and ball processes is decreased, and with increasing radius of the input die thinning amount is reduced. It was noted that one of the advantages of ball deep drawing process over traditional deep drawing process is that a negative slope part is achieved.
    Keywords: Sheet metal forming, deep drawing, ball forming process, finite element simulation, the thickness distribution
  • Milad Reshadi, Mohammad Hassan Saidi* Pages 167-176
    Dissemination of an analyte under the laminar flows plays a major role in measuring and assessment of biological fluids such as sample preparation in the context of microfluidic systems. Due to the development of manufacturing technology in the Lab-on-a-chip devices, the production of rectangular microchannels with finite aspect ratios and micron and submicron sizes has been provided by which the effect of electrokinetic phenomena on concentration distribution will be magnified in these systems. Since the recent researches in this field have overlooked such effects, the present work will be conducted analytically to study the effect of electric double layer on cross stream diffusion of the analyte in the combined electroosmotic and pressure driven flows. Three flow scenarios, the favorable, adverse and zero pressure gradients are analyzed. The results demonstrate that the width of the diffusion region near the top and bottom walls of the microchannel becomes broader with the increase in the Debye length. Also, the results of the scaling analysis reveal the decrease in mixing intensity with increasing the Péclet number based onHelmholtz-Smoluchowski velocity and dimensionless Debye–Hückel parameter. As well, the average scaling exponent of this criterion is a descending function with respect to the thickness of the electric double layer.
    Keywords: Electrokinetics, Micromixer, Mixing Intensity, Scaling Analysis, Mass Transfer
  • Reza Mousavipoor, Abdolhamid Gorji*, Mohammad Bakhshi, Ghorban Mohammad Alinejad Pages 177-187
    Production of double-stepped metal sheet parts is considered a complex and difficult task in industries. The crankcase is such a complex double-stepped part for the automobile industry and its production with traditional methods is associated with many problems. In this paper, the formability of this stepped part has been studied experimentally and by simulation using hydrodynamic deep-drawing with radial pressure. It is shown that the crankcase can be formed successfully in one step by the hydroforming process. Moreover, the effect of fluid pressure on the thickness distribution and die filling and the effect of geometric parameters such as punch corner radius and the height of the steps on the thinning, and also optimal shape design of the original blank were investigated. The study showed that choosing the correct forming pressure can improve formability and increase the amount of die filling. It is also illustrated that by increasing the punch corner radius, the maximum thinning is reduced and the thickness distribution is improved and, by increasing the height of the steps, thinning in the wall of the first step and the punch corner radius increase; by decreasing the height of the steps, thinning position will be shifted toward the second step. Also, by optimizing the original blank, it has been concluded that the optimization of the shape of original blank has a major impact on the material flow and will delay the sheet rupture.
    Keywords: Sheet hydroforming, Crankcase, double, stepped parts, hydrodynamic radial pressure, optimization
  • Iman Laraibi, Faezeh Rasi Marzabadi * Pages 188-194
    In the current study, for a special fabric that is used for parachute canopies the permeability of the canopy has been estimated empirically and numerically. Moreover, the coefficients of Darcy's equation resulted from experiment are used in 2D numerical simulation of a single parachute-like body. Assuming permeability for the fabric, the drag coefficient showed a 39 percent decrease rather than solid canopy. Comparison between a solid canopy and a permeable one showed significant differences in the results, especially in streamlines and pressure distribution. In order to diminish the numerical effort, the canopies were taken as 2D hemi-spherical porous cups. Socalled two dimensional numerical simulations using FLUENT® software was conducted on a group of paired permeable with two different diameters in various vertical and horizontal distances. The diameter of lower canopy was considered as half that of the upper one. Tandem canopies were used in order to reduce the inflation shock of main parachute. The lateral relative displacement of lower canopy to upper one has been considered in order to stimulate true descending conditions. The results showed the interaction between flow fields of canopies has significant effect on drag coefficient of the cluster parachutes. Therefore, determining the length of the risers as the vertical distance and relative diameter of parachutes and their interactions was found to have a tremendous effect on the design of cluster parachutes. The study showed that the most desirable longitudinal distance between two canopies was equal to the diameter of lower canopy.
    Keywords: Parachute, Permeability, Drag, Cluster, Interaction
  • Hossein Shokuohmand*, Farhad Sangtarash Pages 195-202
    Numerical and experimental models have been developed to investigate the effect of implementing in-line and staggered arrangement of dimple on heat transfer augmentation and pressure drop of the air flow through a multilouvered fin bank. Three-dimensional simulations of single row of louvers have been conducted for the aforementioned geometry. Simulations are performed for different Reynolds number. The simulation revealed that heat transfer and temperature augmentations occur due to existence of a circulation region created by dimple. Additionally, continuous temperature gradients have been observed over the louver surface with the highest temperature at the base of the louver and the lowest temperature at the middle of the louver. Besides, the difference between these two points is more obvious in higher Reynolds numbers, especially in the first louvers. Fin efficiency and fin effectiveness have been calculated to assess the louver performance. The air-side performance of heat exchanger is evaluated by calculating Colburn j factor and Fanning friction f factor. Results show that implementing dimples on the louver surface increase j factor and f factor. The present results indicated the staggered arrangement, in comparison with in-line arrangement, could effectively enhance the heat transfer performance. The results show that both fin bank performance and louver effectiveness will be increased against an acceptable increase in pressure drop.
    Keywords: Multilouvered fin, Dimple, In, line, Staggered
  • Jafar Jamaati, Ali Reza Farahinia, Hamid Niazmand* Pages 203-213
    Mixing within electrokinetic micromixers is studied numerically in this article. The micromixer studied here is simply a heterogeneous parallel plate microchannel which is imposed to the electroosmotic flow field. For the thorough modeling of such flows, the coupled equations of Navier-Stokes, Nernst-Planck, Poisson-Boltzmann and concentration equations are solved for the flow motion, electric charges transport, electric field and species concentrations, respectively. Numerical solution of these set of equations for the heterogeneous microchannels is complicated and difficult. Therefore, a simple and approximate model such as Helmholtz-Smoluchowski has been proposed which is appropriate for the case of microchannels with the homogenous properties on the walls. Validation of Helmholtz-Smoluchowski model has been well-used for the prediction of two dimensional flow fields, yet its application is rarely validated for the prediction of concentration field and mixing performance. In this article mixing due to electroosmotic flow field is investigated using Nernst-Planck equations as well as Helmholtz-Smoluchowski models and the accuracy of the Helmholtz-Smoluchowski model is evaluated. Comparison of the results indicates that in the proper condition the approximate model can predict the mixing performance accurately along the micromixer length.
    Keywords: Mixing, Micromixer, Nernst, Planck Equations, Electroosmotic Flow, Helmholtz, Smoluchowski Model