فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال شانزدهم شماره 7 (مهر 1395)

نشریه مهندسی مکانیک مدرس
سال شانزدهم شماره 7 (مهر 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/05/26
  • تعداد عناوین: 42
|
  • محمود مهرداد شکریه*، روح الله قاسمی، رضا مسلمانی صفحات 1-11
    استفاده از الیاف بافته شده در ساخت مواد کامپوزیتی، به علت رفتار مکانیکی خاص آن ها گسترش یافته است. با توجه به پیچیدگی مدلسازی و شبیه سازی رفتار مکانیکی این نوع کامپوزیت ها، در این تحقیق یک مدل تحلیلی مبتنی بر میکرومکانیک برای تعیین خواص الاستیک کامپوزیت های با الیاف بافته شده، توسعه داده شده است. این مدل ضمن سادگی، دقت بالایی را در پیش بینی خواص الاستیک ارائه می دهد. یکی از مهمترین عوامل موثر در دقت یک مدل میکرومکانیکی، اتخاذ یک روند همگن سازی مناسب می باشد. بنابراین، یک روش جدید همگن سازی المان حجمی معرف با استفاده از شبیه سازی چند لایه ها برای یک کامپوزیت با الیاف بافته شده توسعه داده شده است. فرایند همگن سازی ارائه شده به صورت همگن سازی چند مقیاسی می باشد. این مدل مبتنی بر تبدیل المان حجمی معرف به تعدادی زیرالمان است، به نحوی که بتوان در هر مرحله ترکیبی از زیرالمان ها را به عنوان یک چندلایه در نظر گرفت. برای تعیین خواص مکانیکی معادل چندلایه ها، به جای فرض کرنش ثابت در کل چندلایه، فرضیات کرنش صفحه ای ثابت و تنش خارج صفحه ای ثابت لحاظ شده است. سپس، برای ارائه ی مدل نهایی، مدل همگن سازی پیشنهادی با یک مدل میکرومکانیکی ترکیب می شود. استفاده از فرضیات ارائه شده، منجر به بهبود پیش بینی های مدل میکرومکانیکی، بخصوص برای خواص خارج صفحه ای کامپوزیت می شود. کارایی روش همگن سازی ارائه شده با بررسی پنج مثال از منابع مختلف، مورد ارزیابی قرار گرفته و دقت این روش در تعیین خواص کامپوزیت بافته شده نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت های با الیاف بافته شده، مدل تحلیلی، میکرومکانیک، همگن سازی
  • جواد جعفری، محمود پسندیده فرد *، مازیار چنگیزیان صفحات 12-22
    در این مقاله مدل سازی جریان پایای کاویتاسیون گسترده با استفاده از مدل غیرخطی پاره ای روش المان مرزی بررسی شده است. شبکه مورد استفاده از نوع ثابت بوده بنابراین قدرت چشمه و دوقطبی روی سطح هر المان و در هر مرحله ثابت می باشد. با توجه به استفاده از مدل غیرخطی پاره ای یا فرض ارتفاع کم کاویتی تمامی شرایط مرزی بر روی سطح جسم اعمال شده و هیچگونه محاسباتی بر روی سطح کاویتی انجام نمی گیرد. در این مدل عدد کاویتاسیون مقداری معلوم بوده و طول کاویتی در هر مرحله محاسبه می شود. چنانچه به مرحله ای رسیدیم که مقادیر بدست آمده در دو مرحله ی پیاپی تغییر ناچیزی داشته باشد طول نهایی کاویتی بدست آمده و ادامه حل متوقف می شود. بر پایه این روش، بطور ویژه دو شرط کوتای مورینو و فشاری تکرار شونده بر روی بال با مقطع ناکا 16006 به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. شرط کوتای فشاری تکرار شونده در مقایسه با شرط کوتای مورینو دارای هزینه محاسباتی بالاتری بوده اما از طرفی دارای دقت بالاتری جهت برقراری شرط کوتا می باشد. نشان داده شده است که در مدل سازی جریان کاویتاسیون گسترده مدل کوتای مورینو شرط عدم اختلاف فشار در لبه ی فرار را نمی تواند برقرار کند و می بایست از شرط کوتای تکرار شونده استفاده شود. با توجه به اینکه مدل بسته شدن کاویتی از نوع ساده می باشد مقایسه نتایج نشان می دهد این روش دارای دقت بسیار خوبی در پیش بینی رفتار جریان همراه با کاویتاسیون با توجه به هزینه محاسباتی بسیار کم دارا می باشد.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون گسترده، شرط کوتا، روش المان مرزی، بال
  • فاطمه حسن پور رودبنه، غلامحسین لیاقت*، هادی صبوری، همایون هادوی نیا صفحات 23-31
    در این مقاله نفوذ شبه استاتیک و نفوذ دینامیکی بر روی سازه ساندویچی با رویه های آلومینیومی و هسته لانه زنبوری آلومینیومی به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نفوذ در هر یک از اجزای سازه ساندویچی (رویه های آلومینیومی و سازه لانه زنبوری) به طور جداگانه بررسی شدند تا تاثیر بر هم کنش رویه های آلومینیومی با هسته لانه زنبوری در میزان انرژی جذب شده و سرعت حدبالستیک توسط سازه ساندویچی مشخص شود. آزمایش شبه استاتیکی بر روی نمونه های ساخته شده با نفوذ کننده سرتخت به قطر 10 میلی متر با استفاده از دستگاه یونیورسال انجام شده است همچنین آزمایش بالستیک با پرتابه سرتخت به قطر 10 میلی متر و جرم 8.5 گرم با استفاده از دستگاه تفنگ گازی انجام شده است. نتایج آزمایش نفوذ شبه استاتیک نشان می دهد مجموع انرژی جذب شده در دو رویه و سازه لانه زنبوری کمتر از حالتی است که این اجزا به شکل ساندویچ مورد استفاده قرار می گیرند در واقع انرژی جذب شده ساندویچ پنل در مقایسه با این مجموعه (مجموع دو عدد ورق آلومینیومی و لانه زنبوری) 42% بیشتر شده است؛ اما مجموع مقدار نفوذ این اجزا (مجموع دو رویه آلومینیومی و لانه زنبوری) 30% بیشتر از ساندویچ پنل می باشد. در آزمایش بالستیک نیز سرعت حدبالستیک و انرژی بالستیک سازه ساندویچی از اجزای آن به میزان قابل ملاحظه ای بیشتر می باشد. نتایج به دست آمده از نفوذ شبه استاتیک و نفوذ دینامیکی برتری سازه-های ساندویچی به سازه های معمولی را نشان می دهد. بنابراین سازه ساندویچی به عنوان یک سازه جاذب انرژی مناسب می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: سازه ساندویچی، لانه زنبوری، نفوذ شبه استاتیک، آزمایش بالستیک، سرعت حدبالستیک
  • صدرا برجی منفرد، احمد کلهر *، محمد علی امیری آتشگاه صفحات 32-42
    در این مقاله به طراحی استراتژی کنترلی برای یک ربات پرنده بدون سرنشین چهار پره برای ردیابی مسیر مطلوب پرداخته شده است. ابتدا معادلات دینامیکی توسط فرمول اویلر- لاگرانژ استخراج شده است. سپس از روش کنترلی خطی پیش بین بر مبنای خطای فضای حالت برای ردیابی حرکات انتقالی و از کنترل غیر خطی مقاوم H∞ برای پایدارسازی حرکات چرخشی کوادروتور و رد اغشتاش خارجی استفاده شده است. در هر دو روش کنترلی از انتگرال خطای موقعیت استفاده شده است، که باعث دستیابی به یک خطای حالت ماندگار پوچ در برابر اغتشاش پایدار ورودی به سیستم می شود. اغتشاش خارجی به صورت گشتاورهای آیرودینامیکی در نظر گرفته شده است. با افزایش نامعینی در جرم و ممان های اینرسی سیستم کنترل طراحی شده، به صورت کامل قادر به ردیابی و پایدارسازی نمی باشد، لذا برای حذف آثار نا معینی پارامتری و افزایش قوام سیستم در برابر این نامعینی ها از روش حداقل مربعات بازگشتی برای تخمین پارامتر های جرم و اینرسی که خطی می باشند، استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می-دهد، که سیستم کنترلی طراحی شده با وجود تخمین پارامترهای سیستم، عملکرد مناسبی در پایدارسازی و ردیابی مسیر مطلوب و رد اغتشاش خارجی و نامعینی های پارامتری دارد.
    کلیدواژگان: کوادروتور، کنترل غیر خطی مقاوم?H، کنترل پیش بین، تخمین پارامتر، حداقل مربعات بازگشتی
  • علی پرویزی *، امید رضاپور، محمدعلی صفری صفحات 43-50
    در این مقاله، ابتدا با استفاده از روش قاچی که روشی مناسب برای حل تحلیلی مسائل شکل دهی می باشد، تاثیر در نظر گرفتن اثرات کارسختی در مدل تحلیلی فرآیند فورج قالب باز ورق سه لایه مورد بررسی قرار گرفته است. به عبارت دیگر، با فرض مدل اصطکاک کولمب و در دوحالت با در نظر گرفتن و بدون در نظر گرفتن اثرات کرنش سختی، فرآیند فورج قالب باز ورق سه لایه تحلیل و بررسی شده است. سپس این فرآیند در نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی و نتایج آن برای صحه گذاری نتایج تحلیل قاچی انجام شده، استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که با در نظر گرفتن رفتار کارسختی فلز، ضمن بدست آوردن نتایج دقیق تر، مقدار تنش و نیروی بیشتری برای شکل دهی حاصل می شود. علاوه بر مطالعات تحلیلی، برای بررسی امکان ساخت ورق چندلایه با روش فورج، آزمایش فورج قالب باز ورق دولایه انجام و یک ورق دولایه از جنس آلومینیوم و مس ساخته شده است. نتایج آزمایش ها نشان دهنده کیفیت مناسب اتصال دو ورق آلومینیم و مس به یکدیگر از طریق عملیات فورج می باشد. لذا می توان از این روش برای تولید ورق های چند لایه در صنایع مختلف استفاده نمود.
    کلیدواژگان: فورج قالب باز، ورق چندلایه، روش قاچی، شبیه سازی المان محدود، کارسختی
  • پویا زکیان، ناصر خاجی* صفحات 51-60
    وجود عدم قطعیت مشخصات کمی یک سامانه (مانند بارگذاری یا ضریب ارتجاعی یک سازه)، امری اجتناب ناپذیر بوده و بنابراین اثرات آن همواره موردتوجه مهندسین بوده است. در این میان، روش های عددی نقش به سزایی در مکانیک محاسباتی تصادفی دارند، به خصوص برای مسائل کاربردی که حل تحلیلی ندارند. در این مقاله، به توسعه المان های طیفی مرتبه بالای خانواده لوباتو در روش المان محدود طیفی تصادفی برای تحلیل اتفاقی محیط های پیوسته دوبعدی و بررسی عدم قطعیت مصالح پرداخته شده است. اثر شبکه و مرتبه توابع درون یابی در پاسخ این سازه ها مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. علاوه بر این، معادله انتگرالی فردهولم ناشی از بسط کارهیونن لو توسط روش مذکور حل شده و اثر مرتبه المان و شبکه در آن ها نیز دیده شده است. روش مذکور نیازمند تعداد المان کمتری نسبت به روش المان محدود تصادفی استاندارد بوده و به ویژه در مسائل دینامیکی دارای دقت مناسب و ماتریس جرم قطری است. در ضمن، به کارگیری این المان های طیفی به همراه بسط کارهیونن لو و چندجمله ای های آشوبی، منجر به تسریع فرایند محاسبه شده که این امر مشمول حل عددی معادله انتگرالی فردهولم نیز می گردد. در این پژوهش، مثال های مبنای الاستواستاتیکی و الاستودینامیکی تحلیل شده، به بررسی دقت این روش و تاثیر پارامترهای مورد بررسی می پردازد. نتایج حاکی از نقش المان های مرتبه بالا در سرعت، دقت و کارایی تحلیل دینامیکی و استاتیکی محیط های پیوسته است.
    کلیدواژگان: المان محدود طیفی، مکانیک تصادفی، چندجمله ای های آشوبی، بسط کارهیونن لو، تابع درون یابی لوباتو
  • سیداحمد افتخاری، علی فضلی* صفحات 61-70
    شکل دهی تدریجی یک روش نسبتا جدید در شکل دهی ورق های فلزی است که می تواند برای تولید تعداد کم قطعات مورد استفاده قرار گیرد. اما یکی از مشکلاتی که این روش دارد، نازک شدگی بیش ازحد ورق و عدم توزیع یکنواخت ضخامت در راستای شعاعی آن است. در روش مرسوم شکل دهی تدریجی، قسمت دیواره قطعه تولیدی کاهش شدید ضخامت را نشان می دهد، در حالی که ضخامت ورق در منطقه کف قطعه تولیدی تغییر نمی کند. این مشکل مانع بزرگی در کاربرد گسترده این فرایند در صنعت می شود. در این مقاله یک روش نوین برای اصلاح و بهبود توزیع ضخامت در فرایند شکل دهی تدریجی ارائه می شود. در روش جدید ارائه شده، یک پیش فرم به مراحل شکل دهی تدریجی اضافه می شود که با کاستن از ضخامت در قسمت کف قطعه، منجر به افزایش کمینه ضخامت در منطقه دیواره قطعه و یکنواخت تر شدن توزیع ضخامت قطعه می گردد. فرایند شکل دهی تدریجی با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس مدل سازی و با نتایج تجربی موجود در مقالات صحه گذاری گردید. سپس روش ارائه شده مدل سازی گردید که نتایج آن نشان دهنده قابلیت این روش برای بهبود توزیع ضخامت می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی تک نقطه ای، شکل دهی چندمرحله ای، توزیع ضخامت، نازک شدگی
  • سعید اسفنده، علی خراسانی صفار، علی اکبر دهقان، قنبرعلی شیخ زاده *، مهدی جمالی صفحات 71-82
    پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر پارمترهایی مانند نصب زبری پیش انداز، سرعت جریان آزاد، هندسه دماغه ی مدل (دماغه سابوف و دماغه استاندارد) و قرار گرفتن مدل در زوایای پیچ و یاو بر روی مقدار ضریب پسا صورت گرفته است. همچنین اثر هندسه پایه ی نگهدارنده ی مدل متقارن محوری در تونل باد بر ساختار جریان دنباله ی مدل و ضریب پسا در زوایای حمله صفر و 10 درجه مورد بررسی قرار گرفت. انتخاب فاصله ی داده برداری مناسب برای محاسبه ضریب پسا با در نظر گرفتن اثرات آشفتگی در یک بعد از دیگر مواردی است که در پژوهش حاضر مورد بررسی قرار گرفته است. داده برداری ها به وسیله یک جریان سنج سیم داغ یک بعدی و در تونل باد دانشگاه یزد صورت گرفته است. مطابق محاسبات صورت گرفته نصب زبری پیش انداز در تمامی موارد باعث افزایش ضریب پسا گردید. همچنین با افزایش سرعت جریان آزاد ضریب پسا کاهش یافت. قرار گرفتن مدل در زوایای حمله پیچ و یاو باعث افزایش ضریب پسا گردید. از میان دو دماغه مورد بررسی با هندسه های متفاوت، دماغه SUBBOF به عنوان دماغه ی مناسب انتخاب گردید.پایه نگهدارنده نوع NACA 0012-64 به عنوان مناسب ترین پایه نگهدارنده برای نصب مدل در زاویه حمله صفر درجه و پایه نگهدارنده نوع میله ای، به عنوان بهترین پایه نگهدارنده برای نصب مدل در زاویه حمله 10 درجه انتخاب گردید.
    کلیدواژگان: مدل متقارن محوری، دنباله، تونل باد، جریان سنج سیم داغ، ضریب پسا
  • دانیال حکیمی راد، مهدی معرفت *، بهروز محمد کاری، هه ژار رسولی صفحات 83-92
    مطالعه نفوذ هوا به ساختمان از چند دیدگاه همچون مصرف انرژی، کیفیت هوا، آسایش حرارتی و ورود آلودگی به ساختمان اهمیت بسیاری دارد. در این زمینه پژوهش های بسیاری در کشورهای مختلف انجام شده است. در کشور ما به دلیل استفاده از درب و پنجره های آهنگری ساز، انجام تحقیق مستقل در خصوص اندازه درزها و نفوذ هوا ضرورت دارد. در این پژوهش با دیدگاهی کاربردی و به منظور بومی سازی نتایج، بر اساس مطالعه میدانی، ابعاد واقعی انواع درزهای اطراف درب و پنجره های رایج در ایران اندازه گیری شده است. نتایج این اندازه گیری برای شبیه سازی درزها استفاده شده و سپس به صورت تجربی نرخ نفوذ هوا از این درزها در اختلاف فشارهای مختلف محاسبه شده است. در تحقیق حاضر پس از بررسی تاثیر ابعاد مختلف درز بر نرخ نفوذ هوا، دو معادله رایج توانی و درجه دوم برای برازش داده ها مورد مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان می دهد که معادله توانی تطابق بهتری با داده های تجربی دارد. ضرایب لازم معادله توانی برای برآورد نرخ نفوذ هوا از انواع درزهای موجود در درب و پنجره های رایج ایران ارائه شده است. همچنین با تحلیل نتایج بدست آمده، با توجه به نزدیکی توان اختلاف فشار به عدد 0.5 در اکثر نتایج، نتیجه گرفته شد که از معادله برنولی نیز می توان برای پیشبینی نرخ نفوذ هوا از درزها استفاده کرد. این رابطه با قوانین و اصول فیزیکی تطابق بهتری دارد. ضریب تخلیه مربوط به معادله برنولی برای درزها با ابعاد مختلف محاسبه شده است.
    کلیدواژگان: نفوذ هوا، درزهای درب ها و پنجره ها، اختلاف فشار، مطالعه تجربی
  • حسین شاه محمدی درمنی، محمد جواد ناطق* صفحات 93-98
    تحقیق حاضر در صدد اضافه کردن کد حرکتی جبران شعاع ابزار پنج محوره به سیستم کنترل عددی هگزاپاد است. زمانی که شعاع ابزار تغییر می کند، به ویژه هنگام تغییر شعاع بر اثر سایش حین ماشین کاری، جبران شعاع از دوباره نویسی برنامه جلوگیری می کند. الگوریتم ذکر شده شامل هر سه بخش اصلی یک برنامه کنترل عددی یعنی واحد مترجم، واحد میانیاب و واحد سینماتیک بوده و اطلاعات موقعیت و جهت مطلوب ابتدا از کد حرکتی نوشته شده توسط کاربر به وسیله واحد مترجم استخراج شده و سپس جهت دستیابی به طول پایه و سرعت تغییر طول پایه مطلوب به واحد میانیاب و سینماتیک معکوس موجود در برنامه ارسال می شود. در کد جبران شعاع ابزار پنج محوره، جبران شعاع علاوه بر مسیر حرکت و شعاع، به بردار نرمال سطح نیز وابسته بوده و تغییر زاویه میز بر جهت جبران شعاع تاثیر می گذارد که این موجب می شود جبران شعاع علاوه بر راستای X و Y در راستای Z نیز صورت پذیرد. برای این منظور با استفاده از بردار یکه مسیر حرکت و بردار نرمال سطح، بردار جهت جبران شعاع به دست آمده و مسیر اصلاح شده حرکت ابزار بر اساس شعاع ابزار محاسبه می شود. در این مقاله به منظور صحت سنجی الگوریتم ارائه شده آزمایش عملی انجام شده که نتایج آزمایش صحت الگوریتم ارائه شده را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل عددی، جبران شعاع ابزار پنج محوره، هگزاپاد، ماشین ابزار
  • مصطفی لیوانی، کرامت ملک زاده فرد*، سعید شکراللهی صفحات 99-110
    در این مقاله، تحلیل فلاتر و کمانش دومحوره پنلهای ساندویچی مرکب بر مبنای تئوری مرتبه بالای ارائه می شود. معادلات بر مبنای تئوری پنل ساندویچی مرتبه بالای ارتقا یافته استخراج گردید، بطوری که تابعی مرتبه دوم برای مولفه عرضی جابجایی رویه ها و تابعی درجه سه برای مولفه های جابجایی درون صفحه ای رویه ها و همه مولفه های جابجایی هسته در نظر گرفته شد. در تئوری حاضر تنش نرمال عرضی در رویه ها و تنشهای درون صفحه ای در هسته در نظر گرفته شده است. برای اولین بار شرایط پیوستگی جابجایی ها، تنشهای برشی عرضی و تنش نرمال عرضی در فصل مشترک رویه ها با هسته و شرایط صفر بودن تنشهای برشی عرضی روی سطوح خارجی رویه ها به صورت همزمان ارضا می شوند. نیروهای آیرودینامیکی با استفاده از تئوری پیستون مرتبه اول استخراج گردیده است. معادلات حاکم و شرایط مرزی بر مبنای اصل همیلتون بدست آمدند. بعلاوه، اثر پارامترهای مهمی همچون لایه چینی های مختلف رویه های مرکب، نسبت طول به عرض پنل، نسبت طول به ضخامت پنل، نسبت ضخامت رویه به ضخامت کل پنل، زاویه الیاف، نسبت مدول الاستیسیته رویه ها، اثر نسبت ضخامت رویه ها بر روی مرزهای پایداری بررسی شد. نتایج حاصل از تئوری حاضر با نتایج موجود در مراجع اعتبارسنجی شده است. نتایج نشان میدهد که با افزایش نسبتهای طول به عرض، طول به ضخامت پنل و مدول الاستیسیته رویه ها مرزهای پایداری سیستم کاهش می یابد و بیشترین نیروی کمانش بیبعد مربوط به پنل ساندویچی با لایه چینی زاویه ای است.
    کلیدواژگان: پنل ساندویچی، تئوری مرتبه بالا، فلاتر، کمانش دومحوره
  • قاسم حیدری نژاد*، محمدرضا اسعدی مقدم، هادی پاسدارشهری صفحات 111-120
    یک روش کاربردی برای افزایش ضریب کارایی چیلرهای هواخنک، پیش سرمایش هوای ورودی به کندانسور آن با استفاده از یک سیستم مه آب است. این مقاله به مطالعه ی سیستم مه آب با نازل های اسپری مخروط حفره ای می پردازد و اثر دبی آب اسپری، قطر قطرات آب و تعداد نازل ها را بر عملکرد سیستم بررسی می نماید. شبیه سازی ها با استفاده از نرم افزار فلوئنت و بر اساس دیدگاه اولری-لاگرانژی انجام شده است. استقلال حل از شبکه محاسباتی بدست آمده و صحت جواب با داده های تجربی تایید شده است. طبق نتایج بدست آمده در دبی ثابت هوای 8.3 کیلوگرم بر ثانیه، با افزایش دبی آب از 0.05 تا 0.4 کیلوگرم بر ثانیه، درصد افزایش ضریب کارایی چیلر از 3 به حدود 14 می رسد، اما درصد آب تبخیرشده از 12.13 به 7.62 کاهش می یابد (البته میزان آب تبخیرشده افزایش می یابد). هم چنین با کاهش قطر قطرات آب از 200 میکرومتر به 50 میکرومتر، درصد افزایش ضریب کارایی از 4 به حدود 24 افزایش می یابد. به دلیل درصد تبخیر آب کمتر در دبی های بالاتر، در دبی کل ثابت تعداد نازل های اسپری افزایش داده شد که مطابق نتایج، افزایش تعداد نازل ها سبب بهبود عملکرد سیستم می گردد. هم چنین با شبیه سازی های دیگر نتیجه شد که افزایش تعداد نازل ها در دبی های بیشتر و قطرهای کمتر ذرات آب موثرتر است. در نهایت با توجه به مطالعه ی موردی انجام شده نشان داده شد که در صورت استفاده از تعداد کافی نازل اسپری، می توان در دبی های پایین تر به ضریب کارایی های بالاتر دست یافت و در نتیجه علاوه بر کاهش مصرف انرژی، کاهش آب مصرفی نیز حاصل می شود.
    کلیدواژگان: ضریب عملکرد، چیلر هواخنک، سیستم مه آب، نازل مخروط حفره ای، دیدگاه اولری، لاگرانژی
  • حسن عیسوند، علی سلمانی نژاد، احمد شرفی* صفحات 121-132
    در این تحقیق به بررسی تجربی و تحلیلی جریان ناپایا حول یک مدل استوانه با درجه آزادی چرخشی پرداخته شده است. بررسی های تجربی در سرعت ها و زوایای حمله مختلف برای دو مدل استوانه با نسبت های طولی مختلف انجام شده است همچنین در بررسی تحلیلی از روش عددی موسوم به گردابه گسسته استفاده شده است. نتایج تحلیل و تجربی نشان می دهد که رفتارهای حرکتی دورانی و نوسانی و ترکیبی از آنها رخ می دهد. این نوع رفتارها به مشخصات هندسی از جمله نسبت طول صفحات به شعاع استوانه، زاویه حمله اولیه جسم و سرعت جریان آزاد بستگی دارد. در سرعت های مختلف و در تمامی زوایای حمله اولیه برای نسبت طولی کمتر از 1، مدل دارای حرکت نوسانی حول زاویه ای خاص می باشد. این زاویه برای استوانه بهمراه دو صفحه، 90 درجه است. عموما در زوایای حمله اولیه پایین، حرکت دورانی با افزایش نسبت طولی و سرعت جریان آزاد اتفاق می افتد و با افزایش در زاویه حمله اولیه، مدل تمایل به حرکت نوسانی حول زاویه ای خاص دارد. همچنین در تمامی سرعت های جریان آزاد 10 متر بر ثانیه و بالاتر، برای نسبت طولی 4، مدل دارای حرکت دورانی پایا بوده است. در ضمن، سرعت زاویه ای مدل ها و عدد استروهال در حرکت دورانی محاسبه گردیده است. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد رینولدز جریان، عدد استروهال دارای مقدار ثابتی می باشد.
    کلیدواژگان: جریان ناپایا، روش گردابه گسسته، حرکت دورانی و نوسانی، ارتعاش اجباری، آزمایش های تونل باد
  • محمد مومیوند، حسن محمدخانی* صفحات 133-142
    یکی از مهمترین موضوعاتی که در آیرودینامیک پرتابه ها مطرح است، کاهش درگ آیرودینامیکی اجسام پروازی با مکانیزم های مختلفی است که تحقیقات زیادی در سال های اخیر به منظور شناخت عملکرد و تاثیر پارامترهای مختلف روی میزان اثرگذاری این روش ها انجام شده است. این موضوع در موشک های با دماغه ی پخ از اهمیت بیشتری برخوردار است. هدف از این پژوهش، کاهش درگ آیرودینامیکی دماغه های پخ با استفاده از نصب اسپایک در نقطه ی سکون دماغه و تزریق جت در نقاط مختلف روی اسپایک است. ابعاد هندسی اسپایک و تزریق جت از مقالات استخراج شده است. تزریق جت به صورت صوتی و عمود بر سطح اسپایک است. تحلیل ها با استفاده از نرم افزار فلوئنت و معادلات ناویر- استوکس تراکم پذیر، سه بعدی در حالت پایا و ناپایا در عدد ماخ جریان آزاد 89.1 و زوایای حمله ی مختلف انجام شده است. از آنجا که حل عددی جریان روی این مدل ها نیازمند سرعت پردازش و حافظه بالایی است، از سیستم پردازش موازی استفاده شده است. در این شبیه سازی از شبکه باسازمان و مدل آشفتگی K-ω –SST استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که کاهش درگ قابل ملاحظه ای با استفاده از ترکیب تزریق جت و اسپایک بدست می آید.
    کلیدواژگان: کاهش درگ آیرودینامیکی، دماغه پخ، آنالیز عددی، اسپایک، تزریق جت
  • علی نظری، کرامت ملک زاده فرد*، میلاد مجیدیان صفحات 143-152
    در این مقاله ساختار پوسته های استوانه ای چند لایه فلز و کامپوزیت که به اختصار به آنها FML گفته می شود با هدف دستیابی به بیشترین فرکانس طبیعی مورد بهینه سازی قرار گرفته اند. به این منظور ترتیب چینش لایه های فلز و کامپوزیت نسبت به یکدیگر و همچنین زوایای قرار گیری لایه های کامپوزیتی پوسته استوانه ای FML مرتبا تغییر کرده و برای هر حالت فرکانس طبیعی پوسته استخراج گردیده و در نهایت ساختاری از پوسته که منجر به بیشترین فرکانس طبیعی گردیده به عنوان ساختار بهینه پوسته هیبریدی تعیین گردیده است. به منظور استخراج معادلات حاکم از اصل همیلتون و روش انرژی و برای مدلسازی جابجایی های پوسته از تئوری برشی مرتبه اول استفاده شده است. برای تعیین پاسخ ارتعاشات آزاد ، با استفاده از سری های فوریه مساله مورد نظر تبدیل به یک مساله مقادیر ویژه گردیده و مورد تحلیل قرار گرفته است. یکی از مهمترین نوآوری های این پژوهش ایجاد یک برنامه کامپیوتری جامع به منظور بهینه سازی پوسته های هیبریدی می باشد. به این منظور برنامه ای در محیط نرم افزار متلب نوشته شده و با لینک آن با نرم افزار المان محدودی آباکوس پوسته های FML با ساختارهای متفاوت مورد بهینه سازی قرار گرفته اند. برنامه نوشته شده امکان تحلیل و بهینه نمودن پوسته های FML با هر تعداد لایه های فلز و کامپوزیت، هر نوع زاویه قرارگیری الیاف و تحت هر نوع شرایط مرزی را دارا می باشد. نتایج مورد نظر در این مقاله برای شرایط مرزی دوسرلولا و دو سرگیردار و ترکیب های مختلف از زوایای 0، 30، 60 و 90 درجه برای لایه های کامپوزیتی استخراج گردیده است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، لایه چینی، زاویه چینی، پوسته هیبریدی
  • میر شهاب الدین ایزدخواه، حمید عرفان نیا *، حامد مرادخانی صفحات 153-162
    نانوسیال ترکیبی است که با افزودن ذرات در مقیاس نانو (100 نانومتر) به یک سیال پایه باهدف بهبود انتقال حرارت حاصل می شود. یکی از کاربردهای نانوسیالات، استفاده در سیستم های انتقال حرارتی مانند ترانسفورماتورها و رادیاتور اتومبیل می باشد. این نانوسیالات باید دارای توانایی بالای انتقال حرارت و در برخی موارد عایق الکتریکی باشند. در این پروژه تحقیقاتی در ترکیب درصدهای مختلف اجزا تشکیل دهنده ( اکسید تیتانیوم، اتیلن گلیکول و آب)، خواص تاثیرگذار برای نانوسیال به منظور بهبود انتقال حرارت مانند هدایت حرارتی، ویسکوزیته و دانسیته توسط روش شبیه سازی دینامیک مولکولی غیرتعادلی و مطالعات نظری موردبررسی و بحث قرار می گیرد. داده های خروجی از شبیه سازی های دینامیک مولکولی به عنوان ورودی روش شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی مورداستفاده قرار گرفت تا تاثیر ترکیب درصدهای مختلف اجزا تشکیل دهنده نانوسیال در ضریب انتقال حرارت موردبررسی قرار گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که اضافه کردن نانو ذرات به سیال پایه باعث بهبود هدایت حرارتی نانوسیال و همچنین افزایش دانسیته و ویسکوزیته سیال پایه می شود. مطالعات نظری انجام گرفته در این زمینه حاکی از دقت بالای شبیه سازی های دینامیک مولکولی می باشد. لازم به ذکر است که روش شبیه سازی دینامیک مولکولی غیرتعادلی می تواند به عنوان روشی موثر و دقیق در بررسی نانوسیالات مورداستفاده قرار گیرد. کد استفاده شده در شبیه سازی های رسانش هدایتی، نوع جدید و بهبودیافته ای از شبیه سازی دینامیک مولکولی غیر تعادلی می باشد که میزان خطا در شبیه سازی ها را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. از دیگر مزیت های این کد می توان به کاهش چشمگیر زمان انجام شبیه سازی نسبت به روش های مشابه اشاره کرد چون شبیه سازی های دینامیک مولکولی نیازمند صرف زمان زیاد برای انجام شبیه سازی ها می باشند.
    کلیدواژگان: نانوسیال، اکسید تیتانیوم، دینامیک مولکولی غیر تعادلی، دینامیک سیالات محاسباتی، خواص ترموفیزیکی
  • نادر حاجی آقاجان پور، مهرزاد شریفیان* صفحات 163-169
    در تحلیل کشسان-مومسان ناخطی اجزای محدود سازه ها، تنش ها در هر نقطه گوس از هر جزء در هر تکرار از هر نمو بارگذاری باید به هنگام گردند. این به هنگام سازی توسط تابع اولیه گیری از معادله های بنیادی در مومسانی انجام می شود. باید دانست، دقت تابع اولیه گیری از معادله های بنیادی مومسانی اثر چشم گیری بر دقت پاسخ نهایی تحلیل سازه دارد. در این پژوهش، یک سطح تسلیم وان-مایسز با قانون های سخت شوندگی همگن و پویا در محدوده تنش های کوچک در نظر گرفته می شود. معادله های دیفرانسیل مومسانی به فضای تنش افزوده برده می شود و یک دستگاه معادله دیفرانسیل ناخطی تشکیل می گردد. دستگاه معادله دیفرانسیل استخراج شده توسط یک روش نیمه ضمنی قابل حل می باشد. دقت حل در این روش بستگی به شعاع سطح تسلیم استفاده شده در روند حل دارد. بنابراین، رابطه سازی ها به گونه ای انجام شده است که بتوان شعاع سطح تسلیم را از هر قسمت دلخواه از گام مومسانی برداشت نمود. در پایان، با انجام آزمون های عددی گسترده دقت پاسخ ها برای یافتن بهترین لحظه از گام بارگذاری برای محاسبه شعاع سطح تسلیم بررسی می گردد.
    کلیدواژگان: تابع اولیه گیری، نگاشت نمایی، مومسانی وان مایسز، سخت شوندگی خطی
  • مرتضی غلامی، مهدی دیواندری *، محمد تقی صالحی صفحات 170-178
    در این تحقیق از روش ریخته گری گریز از مرکز برای تولید کامپوزیت دوفلزی آلومینیم- برنج استفاده شد. متغیرهای مورد بررسی عبارتند از چهار دمای پیش گرم (100، 200، 300 و 400 درجه ی سانتی گراد)، سه دور متفاوت (800، 1600 و 2000 دور بر دقیقه) و دو نسبت حجمی (5/1 و 5/2) است. میکروسکوپ نوری (OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنجی پراش پرتو ایکس (EDS) و آنالیز پراش اشعه ی ایکس (XRD) برای مشاهده ی ریزساختار و شناسایی فازها مورد استفاده قرار گرفت. آزمایشات مکانیکی، بر اساس الگوی چالمرز، و بررسی سطح شکست روی تعدادی از نمونه ها انجام شد. نتایج نشان داد، فصل مشترک حاصله دارای سه ناحیه ی مجزا است. به ترتیب و از سمت برنج، منطقه ی 1 لایه ی نفوذی (Al3Cu5Zn4- Al3Cu3Zn)، منطقه ی 2 رسوبات Al3Cu توزیع شده در زمینه Al11Zn، و در نهایت منطقه ی 3 ساختار یوتکتیک غیرعادی (α-Al/Al3Cu) شناسایی شد. نتایج آزمون فشار (تست چالمرز) نشان داد با افزایش ضخامت فصل مشترک، شکنندگی آن افزایش یافته و تنش کم تری را تا گسیختگی تحمل کند. سطح شکست فصل مشترک حاوی هر دو نوع شکست ترد و نرم است. به نظر می رسد شکست ترد متعلق به رسوبات Al3Cu و شکست نرم ناشی از ساختار یوتکتیک غیرعادی α-Al/Al3Cu است.
    کلیدواژگان: کامپوزیت دوفلزی، آزمایش چالمرز، آلومینیم، برنج، سطح شکست
  • سید علیرضا ذوالفقاری*، سید محمد هوشمند، علی فوادالدینی، پیمان ابراهیمی ناغانی صفحات 179-188
    محیطاستخرهای سرپوشیده به دلیل رطوبت بالا، دمای زیاد هوا و ترکیبات خطرناک حاوی کلر، محیطی ناسالم به شمار می رود. بنابراین برای طراحی سیستم تهویه مطبوع دراستخرهای سرپوشیده، باید غلظت آلاینده ها، رطوبت نسبی و شرایط آسایش حرارتی به طور همزمان مورد توجه قرار گیرد. در تحقیق حاضر، رویکردی جدید برای مدل سازی همزمان فرآیند تبخیر آب، سطح غلظت کلر، احساس حرارتی افراد و میدان های دما و سرعت در یکاستخر سرپوشیده با ابعاد قهرمانی ارائه شده است. در همین راستا، الگوریتمی جدید جهت اعمال شرایط مرزی تطبیقی برای سطح تماس آب و هوا دراستخر توسعه یافته است. دراستخر مذکور، هوا از طریق دریچه های نواری سقفی با دمای 35 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 30 درصد و نرخ تعویض هوای 4 بار در ساعت به محیط وارد می شود. نتایج نشان می دهد که توزیع پارامترهای دما، رطوبت نسبی و غلظت آلاینده کلر به طور چشمگیری به ارتفاع از سطحاستخر وابسته است. به طوری که مقدار متوسط حجمی برای شاخص رطوبت نسبی از کف تا ارتفاع نیم متری، حدود 62% است؛ در حالی که متوسط حجمی رطوبت نسبی در فضای اشغال شده حدود 50% می باشد. همچنین نتایج حاکی از آن است که مقدار غلظت آلاینده کلر در فاصله نیم متری از سطحاستخر، حدود 60% از مقدار متوسط آن در فضای اشغال شده بیشتر است. ضمن اینکه میدان دما و توزیع شاخص آسایش حرارتی نیز به طور چشمگیری به ارتفاع از سطحاستخر وابستگی دارد.
    کلیدواژگان: تهویه مطبوع، استخر شنای سرپوشیده، کیفیت هوای داخل، آسایش حرارتی، مدل سازی تبخیر
  • نیوشا احمدزاده، مهران میرشمس*، حسن ناصح صفحات 189-199
    هدف از ارائه مقاله، اثبات دقت بالای طراحی آماری حامل های فضایی با استفاده از شبیه سازی مسیر پروازی و آنالیز حساسیت سرعت نسبت به نیروهای موثر خارجی می باشد. با توجه به جایگاه طراحی آماری در فاز طراحی مفهومی و مزیت های طراحی آماری برای جلوگیری از تلفات زمانی و هزینه ای، مشخصات سیستمی حامل فضایی نمونه بر مبنای اطلاعات آماری جامعه مورد مطالعه محاسبه می شود. سپس با حل معادلات حرکت حامل فضایی، مشخصات حامل فضایی (پارمترهای طراحی)، به گونه ای محاسبه می گردد که سرعت نهایی حاصل از شبیه سازی پروازی، با سرعت قابل حصول در مدار ماموریت، کمتر از 1 درصد اختلاف داشته باشد. حامل های فضایی موردمطالعه حامل های سوخت مایع دومرحله ای با قابلیت حمل بار محموله 2.5- 3.5 تن به مدار نزدیک زمین می باشند. که به منظور ارزیابی و صحت سنجی روش طراحی آماری از اطلاعات حامل فضایی سیکلون استفاده شده است. پروفایل های سرعت، ارتفاع و زاویه مسیر حامل طراحی شده به روش آماری با حامل فضایی سیکلون مقایسه شده، به این ترتیب قابلیت انجام ماموریت و دقت طراحی آماری اثبات می شود. با مقایسه سرعت ایده آل فضایی و سرعت حاصل از شبیه سازی پروازی، تغییرات سرعت موثر از هر نیرو به دست می آید. درنهایت عامل افت سرعت در هر مرحله و درصد حساسیت سرعت مرحله نسبت به آن نیروهای موثر خارجی، هم برای حامل طراحی شده به روش آماری و هم برای حامل سیکلون آنالیز شده است.
    کلیدواژگان: طراحی مفهومی، تحلیل آماری، شبیه سازی مسیر پروازی، حامل فضایی سوخت مایع، روند نمای طراحی آماری
  • محمود بنی اسدی پور، محمدرضا علیگودرز* صفحات 200-206
    زبری سطح خارجی پره ها و سطح کانال های خنک کاری یکی از مواردی است که بر توزیع دمای پره تاثیر قابل توجهی دارد. با افزایش زبری، اغتشاش زیرلایه های جریان بیشتر شده و انتقال حرارت افزایش می یابد. در این تحقیق پره توربین C3X که با 10 کانال خنک کاری می شود با استفاده از نرم افزار انسیس-سی اف ایکس و مدل آشفتگی اس.اس.تی. به صورت سه-بعدی شبیه-سازی شده و تاثیر زبری سطح خارجی و سطح داخلی کانال های خنک کاری بر توزیع دما، بررسی شده است. نتایج مطالعه نشان دادند در سمت خارجی پره که حرارت از سیال داغ به پره توربین منتقل می شود، افزایش زبری تا زمانی که سطح نیمه زبر باشد (Reks < 70) تاثیر چندانی بر توزیع دمای سطح ندارد، اما افزایش بیش از این مقدار حدود 8% به میزان دمای سطح می افزاید. بنابراین باید توجه شود که سطح خارجی پره همواره در ناحیه نیمه زبر قرار داشته باشد. در سطح داخلی کانال های خنک کاری حرارت از پره به سیال خنک کن منتقل می شود، لذا بر خلاف سطح خارجی، زبری سطح کانال ها به فرآیند خنک کاری کمک کرده و افزایش آن به میزان ناچیز ( ناحیه نیمه زبر) در کاهش دمای سطح پره موثر است (حدود 8%) و سبب بهبود ضریب عملکرد هیرولیکی - حرارتی کانال ها تا حدود 2.5 برابر می شود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، توربین گاز، زبری پره، کانال خنک کاری
  • مینا رسولی، جواد محمودی مهر* صفحات 207-218
    مرحله ای نمودن هوا به تامین ناکافی هوا به ناحیه ی واکنشی از طریق مرحله ی ابتدایی، و تکمیل تامین هوا از طریق مرحله یا مراحل بعدی اطلاق می گردد. مطالعه ی حاضر با استفاده از ابزار مدلسازی عددی، به بهینه سازی سیستم هوای مرحله ای یک مشعل با دو ورودی هوا و یک ورودی سوخت (گاز طبیعی) می پردازد. نسبت هم ارزی هوای اول (با فرض ثابت ماندن نرخ جرمی کل هوای ورودی)، و فاصله ی میان ورودی های هوا به عنوان متغیرهای طراحی مساله در نظر گرفته شده اند. در تحقیقات پیشین، تکنولوژی مرحله ای نمودن هوا اساسا در جهت کاهش گسیل اکسیدنیتروژن به کار گرفته شده است. اما در مطالعه ی حاضر، علاوه بر گسیل اکسیدنیتروژن، گسیل مونواکسیدکربن و دوده، و انتقال گرمای تابشی از شعله به عنوان توابع هدف مورد توجه واقع شده اند. نتایج نشان می دهد که افزایش میزان مرحله ای کردن (یا افزایش نسبت هم ارزی هوای اول) اثرات متضادی بر توابع هدف دارد، بطوریکه، به عنوان اثرات مثبت، موجب افزایش انتقال گرمای تابشی از شعله و کاهش گسیل اکسید نیتروژن، و به عنوان اثرات منفی، موجب افزایش گسیل مونواکسیدکربن و دوده می شود. همچنین نتایج نشان می دهد زمانی که همگی توابع هدف نامبرده شده به صورت همزمان مورد توجه قرار گیرند، حالت بهینه، که بر اساس مفهوم جبهه ی پارتو انتخاب می گردد، حالتی است که در آن هوای اولیه در حدود 20 درصد هوای تئوری مورد نیاز باشد.
    کلیدواژگان: شعله گاز طبیعی، مرحله ای نمودن هوا، بهینه سازی چند هدفه، آلاینده ها، تابش
  • حسین فراهت، سیدیوسف احمدی بروغنی* صفحات 219-228
    در مقاله حاضر، ظرفیت جذب انرژی فوم آلومینیوم A356 تقویت شده با ذرات SiC تحت بار ضربه ای مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج جدیدی حاصل گردید. ماده فومی با استفاده از روش ذوبی به کمک عامل فوم ساز CaCO3، ساخته شد. دستگاه آزمون ضربه سقوطی در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. مدار کامل نیروسنج دینامیکی (لودسل) طراحی و روی آن نصب گردید. آزمایش ضربه با استفاده از یک ضارب نیم کروی و با سرعت 6.70 m/s، بر روی نمونه های فوم انجام شد. نمودار تغییرات نیرو بر حسب زمان به دست آمد و نتایج حاصله، با نتایج به دست آمده از سنسور پیزوالکتریک مقایسه شد که مطابقت خوبی بین آن ها وجود دارد. پاسخ ضربه به دست آمده برای فوم-کامپوزیتی A356/SiCp، یک پاسخ کم نوسان (حداکثر با 5.8% نوسان) و پایدار است که بیانگر طراحی مناسب ماشین و خروجی قابل اعتماد آن می باشد. هم خوانی رفتار ماده با نتایج محققین دیگر نیز، بر این امر صحه می گذارد. پاسخ مذکور شامل سه ناحیه الاستیک، بار پلاتو و شکست می باشد؛ در ناحیه پلاتو، فوم می تواند تغییرشکل های پلاستیک را در یک بار تقریبا ثابت تحمل نماید. پایان ناحیه پلاتو و شروع ناحیه شکست ماده، در لحظه ای اتفاق می افتد که نرخ انرژی جذب شده توسط فوم کاهش می یابد. مقدار بار پلاتو و انرژی جذب شده که توسط لودسل برآورد شده است، بترتیب برابر با 1.62 kN و 22.04 J بوده که در مقایسه با سنسور پیزوالکتریک، دارای خطای نسبی 1.8 و 7.7 درصد می باشد. مقدار (و درصد) انرژی جذب شده در نواحی الاستیک، پلاتو و شکست بترتیب برابر با 6.07 J (27.5%)، 6.58 J (29.9%) و 9.39 J (42.6%) می باشد.
    کلیدواژگان: فوم کامپوزیتیA356، SiCp، آزمون ضربه سقوطی، مدار لودسل، جذب انرژی
  • احمدرضا رحمتی*، حسین خراسانی زاده، محمدرضا عرب یار محمدی صفحات 229-240
    در کار حاضر جریان گازی با نادسن خروجی 0.2 تحت تاثیر میدان مغناطیسی در یک میکروکانال که با گرادیان فشار تحریک شده مورد مطالعه قرار می گیرد. اثر تغییرات پارامترهای میدان مغناطیسی شامل قدرت و طول با اعمال سرعت لغزشی در دیواره های میکروکانال به صورت عددی شبیه سازی شده است. مدل هندسی جریان، یک مجرای مسطح دو بعدی با عرض ثابت در طول میکروکانال بوده و جریان مورد نظر پایدار و آرام فرض شده است. معادلات حاکم بر میدان جریان و میدان مغناطیسی به روش شبکه بولتزمن و به طور هم زمان حل شده و تغییرات سرعت، فشار، نیروی لورنتس و مولفه القایی میدان مغناطیسی مورد بحث قرار گرفته است. ویژگی این تحقیق، متغیر بودن پارامترهایی مانند عدد نادسن و نیروهای حجمی در طول میکروکانال است. از طرف دیگر، با استفاده از دقت مرتبه دو در محاسبه سرعت لغزشی، نتایج با بهبود قابل توجهی به روابط تحلیلی نزدیک شده و با تعیین مناسب پارامتر زمان آرامش، خطای منحنی انحراف فشار نسبت به مطالعات گذشته کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی عددی نشان می-دهد که با کاهش طول میدان مغناطیسی اعمالی به 40% میانی میکروکانال، رفتار مولفه محوری نیروی مغناطیسی به توزیع M شکل تبدیل شده و شیب فشار در ناحیه اثر میدان افزایش یافته و نقطه بیشینه انحراف فشار در طول کانال جابه جا می شود. از طرفی سرعت در دیواره، در این ناحیه، دارای رفتاری متفاوت از سرعت در مرکز کانال است.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، میکروکانال، مگنتوگازدینامیک، نیروی لورنتس، سرعت لغزشی
  • مهران حشمتی، جمال زمانی*، علی مظفری صفحات 241-250
    امروزه به منظورکاهش هزینه و افزایش ایمنی، استفاده از دستگاه های آزمایشگاهی همچون شاک تیوب مخروطی برای بررسی پدیده انفجار زیرآب و اثرات آن بر روی سازه ها مورد استفاده قرار میگیرد. در این پژوهش و به منظور بررسی اثر جنس ورق های فلزی ایزتروپ ، از شاک تیوب طراحی و ساخته شده در آزمایشگاه مکانیک انفجار دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی استفاده شده است. منبع ایجاد شاک در شاک تیوب مورد استفاده ماده منفجره است، نکته مثبت در استفاده از این تیوب ها ، برخورداری از فشار بسیار زیاد توسط خرج انفجاری کوچک می باشد. برای بررسی اثر جنس و هندسه ورق فلزی مورد استفاده، 3 جنس به همراه 4 ضخامت متفاوت در آزمایش های تجربی در نظر گرفته شده است، رفتار ورق با مشخص بودن میزان فشار حاصل از ماده منفجره بکار گرفته شده و همچنین میزان تغییر فرم ورق قابل اندازه گیری است.
    از نتایج حاصل شده از آزمایش تجربی، به منظور ارائه یک رابطه نیمه تجربی از رفتار ورق تحت بارگذاری انفجار با محیط واسط آب بهره گرفته شده است. در پایان با ترکیب نتایج تجربی و تئوری، اثر تغییر جنس و ضخامت، به صورت مجزا بررسی شده و با افزودن پارامتر وزن خرج معادلاتی برای پیش بینی تغییر شکل این ورق های فلزی ارائه گردیده است.
    کلیدواژگان: شاک تیوب، انفجار زیر آب، موج شوک، تغییر شکل ورق فلزی
  • محمد ملاعلی پور* صفحات 251-260
    در این مطالعه خمش دینامیکی ورق های دایره ای و حلقوی با تغییرات پله ای ضخامت مورد بررسی قرار گرفته است. مجموعه معادلات دیفرانسیل حاکم بر اساس تئوری برشی مرتبه اول استخراج شده و با استفاده از یک روش نیمه تحلیلی بر مبنای روش های سری توانی و رانج-کوتای مرتبه چهارم حل شده است. بر اساس روند تحلیل ارائه شده، رفتار دینامیکی ورق ها تحت بارگذاری های دینامیکی مختلف از قبیل نیروهای پله ای، پالس پله ای، پالس مثلثی و نوسانی که می تواند بر روی هر ناحیه دلخواهی از ورق اعمال گردد قابل محاسبه می باشد. همچنین ورق های نامتقارن عرضی متشکل از قسمت های پله ای متنوع و با شرایط مرزی مختلف قابل تحلیل می باشد. جهت استخراج مجموعه معادلات دیفرانسیل حاکم، ورق های پله ای حلقوی به قسمت های مختلف حلقوی با ضخامت ثابت تقسیم شده اند و ورق های پله ای دایره ای نیز به قسمت های مختلف حلقوی و یک قسمت دایر های ضخامت ثابت تقسیم گردیده اند. معادلات حاکم برای هریک از قسمت ها بصورت مجزا نوشته شده، سپس شرایط پیوستگی مربوط به جابجایی ها و تنش ها در محل اتصال بخش های مختلف اعمال شده است. مقایسه انجام شده با نتایج حاصل از حل عددی اجزای محدود (با استفاده از نرم افزار آباکوس) بر اساس تئوری الاستیسیته سه بعدی نشان می دهد که روند تحلیل ارائه شده برای ورق های متنوع تحت بارگذاری های دینامیکی مختلف از دقت بسیار خوبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: رفتار دینامیکی، روش نمیه تحلیلی، خمش، ورق پله ای
  • حمید یزدان پناه، انوشیروان فرشیدیان فر*، علی احمدپور، علی فائزیان، فرید مختاری صفحات 261-266
    کاهش صداهای مزاحم و ناخواسته در جوامع امروزی از اهمیت بسیاری برخوردار است. این صداها سلامت روحی و جسمی شهروندان را به خطر می اندازد. از این رو محققین همواره به دنبال روش هایی جدید برای کاهش صدا های ناخواسته هستند. به همین دلیل استفاده از مواد جاذب صوت با خواص آکوستیکی مناسب در سال های اخیر روند رو به رشدی داشته است. در مقاله پیش رو در ابتدا مواد مورد نیاز برای ساخت پلی یورتان فوم و فرایند ساخت آن شرح داده شده و ضریب جذب صوتی پلی یورتان فوم اندازه-گیری گردیده است. برای بهبود خواص مکانیکی و آکوستیکی پلی یورتان فوم، درصد های وزنی متفاوت از ذرات نانو آلومینا به ساختار پلی یورتان فوم اضافه گردیده است. سپس تاثیر حضور ذرات نانو آلومینا بر خواص مکانیکی و آکوستیکی پلی یورتان فوم بررسی شده است. در این پژوهش به صورت همزمان خواص آکوستیکی، فیزیکی و مکانیکی پلی یورتان فوم تقویت شده با ذرات نانو آلومینا مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها به کمک نتایج آزمایش های فیزیکی و مکانیکی انجام شده دلایل بهبود و یا عدم بهبود ضریب جذب صوتی پلی یورتان فوم های تقویت شده با نانو ذرات آلومینا بررسی گردیده است. در این مقاله از روش اندازه گیری دو میکروفن در لوله مقاومت برای اندازه گیری ضریب جذب صوتی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: پلی یورتان فوم، نانو آلومینا، ضریب جذب صوتی، لوله مقاومت
  • رضا تقوی زنوز *، محمدحسین عباباف بهبهانی، علی خوش نژاد صفحات 267-274
    در این مقاله، حذف استال دورانی در یک کمپرسور جریان محوری با به کارگیری تزریق هوا در ناحیه نوک ردیف پره، به صورت تجربی مطالعه شده است. بدین منظور دوازده انژکتور با فواصل یکسان پیرامون پوسته کمپرسور و در بالادست رتور تعبیه گردیدند. در ابتدا بهبود عملکرد کلی کمپرسور از طریق تزریق هوا به ویژه در نقطه استال بررسی شد. سرعت لحظه ای جریان در موقعیت های مختلف شعاعی و محیطی به طور همزمان با استفاده از جریان سنجی سیم داغ اندازه گیری شده است. داده های حاصل از این اندازه گیری ها به همراه تحلیل های فرکانسی سیگنال، برای توصیف فرایند شکل گیری استال و نوسانات جریان القا شده حاصل از آن از یک سو، و فرایند از بین رفتن استال حین اعمال تزریق هوا از سویی دیگر ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که تزریق مقدار کمی هوا در ناحیه نوک پره قادر به اثرگذاری قابل توجهی بر قابلیت افزایش فشار و همچنین حاشیه استال می باشد. تزریق کمتر از 1% از دبی جرمی کلی کمپرسور از طریق انژکتورها، موجب بهبود حاشیه استال تا 9% شده است. تزریق هوا در ناحیه نوک پره ه باعث شده تا اثرات مفید آن در تمام ارتفاع پره گسترش یابد، خصوصا مادامی که کمپرسور در نزدیکی شرایط استال کار می کند.
    کلیدواژگان: کمپرسور محوری، وقوع استال، تزریق در نوک پره، حاشیه استال
  • عباس ابراهیمی*، مجید زارع چاوشی صفحات 275-284
    یکی از حوزه های بسیار مهم در طراحی آیرودینامیکی وسایل پرنده، بررسی عملکرد دهانه ورودی موتورها است. در این پژوهش، اثر عدد ماخ جریان آزاد روی پارامترهای عملکردی دهانه ورودی تقارن محوری مافوق صوت تراکم ترکیبی به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور کدی عددی بر مبنای روش حجم محدود چگالی مبنا توسعه داده شده که در آن گسسته سازی معادلات کامل ناویر-استوکس متوسط گیری شده به صورت صریح و در شبکه چندبلوکی باسازمان انجام شده است. برای محاسبه شارهای غیرلزج از روش رو، برای افزایش دقت مکانی از روش ماسل همراه با محدود کننده ون آلبادا و برای مدل سازی آشفتگی از مدل اسپالارت-آلماراس استفاده شده است. اعتبارسنجی روش و کد معرفی شده برای سه نمونه آزمایشی نشان داده شده است. با استفاده از کد توسعه داده شده، شبیه سازی عددی جریان برای دهانه ی ورودی تراکم ترکیبی خاصی انجام شده و اثر عدد ماخ جریان آزاد بر پارامترهای عملکردی شامل نسبت دبی جرمی، ضریب پسا، بازیافت فشار و اعوجاج مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد که با افزایش عدد ماخ جریان آزاد، بازیافت فشار و ضریب پسا کاهش و نسبت دبی جرمی و اعوجاج جریان افزایش می یابد. همچنین تغییرات اعوجاج نسبت به سایر پارامترهای عملکردی بسیار بارزتر است به نحوی که افزایش عدد ماخ از 1.8 به 2.2 باعث افزایش بیش از 100 درصدی اعوجاج می شود، درحالی که نسبت دبی جرمی کمتر از 10 درصد افزایش داشته است. کد توسعه یافته شده در این پژوهش، می تواند برای طراحی، مطالعه پارامتری و بهینه سازی هندسی دهانه ورودی مافوق صوت تقارن محوری مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: دهانه ورودی تراکم ترکیبی، جریان متقارن مافوق صوت، شبکه چندبلوکی، مدل آشفتگی اسپالارت، آلماراس، روش محاسبه شار رو
  • جواد امنیان، مهدی معرفت*، قاسم حیدری نژاد صفحات 285-296
    مدیریت کیفیت هوا در پارکینگ های چندطبقه زیرزمینی دارای چالش های مهمی است که از جمله آنها می توان به افزایش غلظت آلودگی در طبقات مختلف و جابجایی آن بین طبقات اشاره کرد. در مقاله حاضر محاسبات سیستم تهویه در پارکینگ های چندطبقه انجام شده و اثر ارتفاع دریچه های ورودی هوا و خروجی آلاینده بر میزان آلودگی در طبقات و جابجایی آن بین طبقات با استفاده از شبیه سازی عددی بررسی شده است. همچنین معیار جدیدی جهت شناخت الگوی جریان در پارکینگ های بسته بیان شده است. جهت حل عددی، معادلات بقا با استفاده از نرم افزار اپن فوم حل شده اند. به منظور اعتبارسنجی حل عددی، جریان آلودگی در یک پارکینگ شبیه سازی شده و نتایج حاصل از آن با نتایج اندازه گیری تجربی مقایسه شده است. مقایسه نتایج بیانگر دقت خوب روش حل عددی است. پس از صحت سنجی، انواع متداول پارکینگ های چندطبقه معرفی شده و اثر ارتفاع دریچه های ورودی هوا و خروجی آلودگی و الگوی جریان بر میزان آلودگی پارکینگ ها بررسی شده است. نتایج بیانگر ایجاد بهترین الگوی جریان تهویه در پارکینگ های چندطبقه با قرارگیری دریچه های ورودی هوا در ارتفاع بی بعد 0.55 و دریچه های خروجی آلودگی در ارتفاع بی بعد 0.55 تا 0.7 بوده و از طرفی تغییر الگوی جریان باعث کاهش جابجایی آلودگی بین طبقات شده است. همچنین با استفاده از معیار جدید بیان شده در این مقاله، می توان سرعت توده ای جریان هوای ایده آل برای تولید جریان پیستونی در پارکینگ را بدست آورده و با استفاده از بهینه سازی موقعیت دریچه های ورودی هوای تمیز و خروجی هوای آلوده، جریان هوا در پارکینگ را به جریان پیستونی نزدیک نمود.
    کلیدواژگان: پخش آلودگی، پارکینگ چندطبقه، موقعیت دریچه های ورودی هوا، موقعیت دریچه های خروجی های آلودگی، جت فن
  • مجید سیاوشی*، بهروز زارع وامرزانی صفحات 297-307
    در این مقاله جریان سیال غیرنیوتنی در یک مخزن نفتی برای حالت دوفاز مخلوط نشدنی بصورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. جریان مورد نظر در یک محیط متخلخل بصورت تراکم پذیر شبیه سازی شده است. معادله ساختاری کاریو-یاسودا به عنوان مدل مورد نظر برای شبیه سازی سیال غیرنیوتنی استفاده شده است. از روش IMPES که میدان فشار را به صورت کاملا ضمنی و معادله اشباع را به صورت صریح در نظر میگیرد، برای حل عددی بهره گرفته شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که ویسکوزیته سیال غیرنیوتنی در نرخ برش صفر تاثیر زیادی بر بازده جاروب شدن مخزن و جلوگیری از کانالیزه شدن سیال تزریقی و رشد پدیده انگشتی شدن آن در مخزن دارد. همچنین مشاهدات نشان میدهند که افزایش ویسکوزیته سیال غیرنیوتنی باعث افزایش بازده و تولید تجمعی نفت و کاهش اثر انگشتی شدن سیال تزریقی در نفت مخزن میگردد. ثابت زمانی سیال کاریو- یاسودا که مشخص کننده خاصیت الاستیک سیالات غیرنیوتنی می باشد به ازای مقادیر کم تراوایی مخزن تاثیر چندانی روی مشخصه های جریان سیال ندارد و افزایش نفوذپذیری مخزن باعث محسوس شدن تاثیر آن روی جریان ایجاد شده در محیط متخلخل میگردد. افزایش دبی حجمی تزریقی به مخزن نفتی باعث افزایش دبی حجمی سیال تولیدی میگردد، اما مقدار دبی تزریقی دارای یک بازه بهینه برای برداشت بهینه نفت میباشد. علاوه بر این، مدت زمان رسیدن اولین المان سیال تزریقی به چاه تولید با تغییر خواص موثر سیال تزریقی مورد بررسی قرار گرفته و نتایج ارائه شده است.
    کلیدواژگان: جریان دوفازی، سیال غیرنیوتنی، کاریو، یاسودا، پلیمر، ازدیاد برداشت، محیط های متخلخل
  • کورش جواهرده*، اعظم علیزاده، محمد ذوقی صفحات 308-316
    در این تحقیق، ابتدا سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی، با بازیافت گازهای اتلافی دما بالا، از منظر انرژی و اگزرژی- اقتصادی شبیه سازی گردیده است. پیکره بندی سیکل ترکیبی به این صورت است که گاز اتلافی دما بالا، ابتدا به عنوان محرک اواپراتور سیکل بخار عمل کرده و گاز اتلافی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک دما پایین اواپراتور سیکل آلی مورد استفاده قرار می گیرد. سپس تاثیر تغییر پارامترهای مختلف مانند دمای اواپراتور و کندانسور سیکل بخار و اختلاف دمای پینچ، بر روی مقادیر کار خروجی، بازگشت ناپذیری کلی، بازده انرژی، بازده اگزرژی و متغیرهای اگزرژی- اقتصادی بررسی شده است. نتایج حاکی از آن است که در حالت پایه، بازده انرژی و اگزرژی سیکل ترکیبی به ترتیب 0.2782 و 0.5279 بوده و مقدار کار خروجی و بازگشت ناپذیری کلی نیز به ترتیب71401 کیلووات و43616 کیلووات می باشند. فاکتور اگزرژی- اقتصادی کلی برای سیکل ترکیبی نیز، 12.47 درصد است که نشان دهنده بالا بودن مقدار تخریب اگزرژی در اجزا بوده، بطوریکه بالا بردن قیمت ابتدایی در اجزای مختلف به منظور بهبود عملکرد سیستم توصیه می گردد. اواپراتور، توربین و کندانسور سیکل بخار، اجزایی هستند که باید از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند، به دلیل اینکه بالاترین مقدار مربوط به مجموع نرخ هزینه ابتدایی و هزینه تخریب اگزرژی را دارا می باشند..
    کلیدواژگان: سیکل ترکیبی رانکین بخار و آلی، اگزرژی، اگزرژی، اقتصادی، تحلیل پارامتری
  • بهمن احمدی، نادر نریمان زاده*، علی جمالی صفحات 317-326
    طراحی سیستم های مکانیکی پیچیده معمولا شامل جنبه های متعدد وابسته به هم و همچنین توابع هدف متعارض می باشد که مستلزم تحلیل پیچیده و زمان بری در طول روند طراحی خواهد بود. طراحی بهینه چند جنبه ای یک روش طراحی سیستماتیک برای افزایش کارایی روند طراحی سیستم های مکانیکی پیچیده به ویژه در فضای طراحی غیر همکارانه می باشد. از طرف دیگر، نظریه بازی عبارت است از مجموعه ساختارهای ریاضی که به مطالعه تعاملات بین تصمیم گیرندگان منطقی و هوشمند می پردازد. در این تحقیق با توجه به شباهت و تناظر بین نظریه بازی و طراحی بهینه چند جنبه ای، یک رهیافت جدید مبتنی بر نظریه بازی برای حل مسائل بهینه سازی چند هدفی در فضای غیر همکارانه پیشنهاد و به کار برده می شود. در موقعیت هایی که حل دقیق مجموعه پاسخ منطقی بازیگران امکان پذیر نمی باشد، از برنامه ریزی ژنتیکی برای تخمین مجموعه پاسخ منطقی بازیگران استفاده شده است. علاوه بر این، روند یافتن نقطه یا نقاط تقاطع مجموعه پاسخ منطقی بازیگران در بازی های غیر همکارانه نش، در قالب یک روند کمینه سازی بیان شده است. کارایی چارچوب پیشنهادی با طراحی سه نمونه مطالعاتی در زمینه طراحی بهینه در فضای غیر همکارانه نشان داده شده است. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که روش پیشنهادی توانایی تخمین مجموعه پاسخ منطقی بازیگران را داشته و همچنین امکان یافتن نقاط تعادل نش متعدد را زمانی که بیشتر از یک نقطه تعادل نش وجود دارد، فراهم می کند. همچنین روش پیشنهادی در تحقیق حاضر نتایج بهتری را در مقایسه با تحقیقات قبلی ارائه می کند.
    کلیدواژگان: طراحی مکانیکی، بهینه سازی، برنامه ریزی ژنتیکی، نظریه بازی، تصمیم گیری
  • محمود مزارع، مصطفی تقی زاده، محمد رسول نجفی صفحات 327-334
    ربات های موازی مکانیزم هایی با زنجیره سینماتیکی بسته هستند که در فرم های مختلف توسعه داده شده اند، اما این ربات ها دارای معایبی از قبیل فضای کاری کوچک، وجود نقاط تکین در فضای کاری و همچنین معادلات سینماتیک و دینامیک پیچیده می باشند که کنترل آن ها را مشکل کرده است. با این وجود، این مکانیزم ها در کاربردهای صنعتی مختلفی از قبیل صنایع ماشین کاری، شبیه سازهای حرکت، ربات های پزشکی و غیره نیز به کار گرفته شده اند. به جهت غلبه بر این معایب، طراحی و ساخت یک ربات موازی با سه درجه آزادی انتقالی ارائه شده است. طراحی مفاصل این ربات بر این مبنا بوده که فقط سه حرکت انتقالی برای مجری نهایی امکان پذیر باشد. درجات آزادی با استفاده از تئوری پیچه تعیین شده است. ویژگی های اساسی شامل تحلیل سینماتیک معکوس و مستقیم، تحلیل تکینگی و فضای کاری، همچنین آنالیز سرعت مورد بررسی قرار گرفته است. برای بدست آوردن فضای کاری ربات با توجه به محدودیت های در نظر گرفته شده، از یک الگوریتم عددی استفاده، و پارامترهای طراحی جهت دسترسی به فضای کاری مطلوب استخراج شده اند. حرکت ربات توسط سه عملگر نیوماتیکی ایجاد می-شود که فرمان خود را از شیر سروو نیوماتیک دریافت می کنند. پس از اتمام مراحل طراحی، اجزای مورد نیاز برای ساخت ربات فراهم و در آزمایشگاه رباتیک مونتاژ نهایی شده است.
    کلیدواژگان: طراحی، ساخت، ربات های موازی، تحلیل سینماتیک، فضای کاری
  • روزبه اعیانی، آزاده شهیدیان، مجید قاسمی صفحات 335-342
    امواج فراصوتی کاربردهای متنوعی در حوزه سلامت دارد. مهم ترین کاربردها تشخیص و درمان بیماری، دارورسانی، تفکیک و مطالعه سلولی است. عبور امواج فراصوتی از بافت ها و اعضا می تواند با ایجاد حرارت، حباب، تنش و ارتعاش منجر به واکنش های شیمیایی، تغییرات فیزیکی و زیستی گردد. آن چه موجب تشدید تکاپوی علمی در بین پژوهشگران این حوزه شده است، کاستن از اثرات مخرب و افزودن به کارایی این ابزار سودمند است. در این پژوهش، تداخل دو پدیده غیرخطی جریان صوتی ناشی از عبور میدان فراصوتی از سیال زیستی و لزجت غیرنیوتنی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در حل مساله با لحاظ کردن اثرات غیر خطی میدان فراصوتی، از معادله های پیوستگی، تکانه سیال و حالت استفاده شده است. در این مقاله تاثیر پارامتری امپدانس دیواره، سرعت جریان ورودی و مدل های لزجت غیرنیوتنی بر جریان صوتی بررسی شده است. نتایج نشان دهنده تاثیر سرعت جریان ورودی به مجرا بر اندازه سرعت جریان صوتی و عدم تاثیر آن بر پروفیل جریان صوتی است. با افزایش امپدانس دیواره ، از اندازه سرعت جریان صوتی کاسته می شود، این کاهش برای سیال غیرنیوتنی شدیدتر است. در نظرگرفتن مدل لزجت غیرنیوتنی برای سیال زیستی، موجب تغییر در اندازه سرعت در نزدیکی مرزها می شود، حال آن که در میانه میدان تاثیرات کمتری دارد.
    کلیدواژگان: میدان فراصوتی غیرخطی، اندرکنش صوت و سیال، سیال غیر نیوتنی
  • محمد فراهانی، محمد بدر گل تپه صفحات 343-352
    انتظار می رود در آینده موتورهای دتونیشنی در دسته پیشرانه های هوافضایی قرار گیرند. انواع مختلفی از موتورهای دتونیشنی در حال حاضر تحت بررسی هستند، از جمله موتور دتونیشن چرخشی ، که در این پژوهش یک نمونه آزمایشگاهی آن با هندسه حلقوی به قطر 76 میلی متر و طول 101 میلی متر امکان سنجی و طراحی شد. در این مدل، هیدروژن و هوای استاندارد به صورت جداگانه به داخل محفظه احتراق دتونیشن تزریق می شوند. جریان سوخت به صورت محوری و جریان هوا، شعاعی می باشد. ابتدا اعتبارسنجی روش عددی با حل میدان جریان درون یک هندسه مشابه و مقایسه با نتایج تجربی، انجام شده است. سپس به مطالعه پارامتریک از نظر هندسی و نسبت هم ارزی مخلوط تزریقی، پرداخته شد. با توجه به تغییرات ناچیز پارامترهای ترمودینامیکی در راستای شعاعی میدان جریان محفظه و کاهش هزینه های محاسباتی، از مدل دوبعدی هندسه طراحی شده، جهت شبیه سازی عددی استفاده شده است. با بررسی سه نسبت هم ارزی مختلف، مشاهده شد که سرعت دتونیشن، فشار و دمای پشت موج دتونیشن در نسب هم ارزی 1.2، بیش تر از حالت 0.8 می باشد. همچنین بیشینه سرعت دتونیشن و فشار پشت دتونیشن در حالت استوکیومتریک مشاهده شد. جهت بررسی اثرات طول محفظه، از ضریب 0.5 و 2 برای طول محفظه استفاده شد. از آنجا که جریان خروجی محفظه نیمه مادون صوت است، تغییرات طول، اثر قابل توجهی بر عملکرد موتور و ساختار جریان دارد. نتایج حاکی از آن است که افزایش طول محفظه، در فشار تزریق پایین، موجب افزایش ارتفاع جبهه دتونیشن و در فشار تزریق بالا، موجب کاهش ارتفاع جبهه دتونیشن می شود.
    کلیدواژگان: موتور دتونیشن چرخشی، مدلسازی احتراق دتونیشن چرخشی، طراحی هندسه موتور دتونیشن چرخشی، شبیه سازی دوبعدی موتور دتونیشن چرخشی
  • سعید شکی، محمدرضا ذاکرزاده صفحات 353-360
    آلیاژهای حافظه دار کاندیدای بسیار مناسبی در زمینه های مختلف مهندسی هستند. یکی از مزیت های آلیاژهای حافظه دار کرنش بالای این مواد است. علاوه بر این ویژگی، سبکی و رفتار سوپرالاستیک از دیگر ویژگی های این مواد می باشد. همه این مشخصات، آلیاژهای حافظه دار را به عنوان یک گزینه مناسب در زمینه های مهندسی معرفی کرده است. این آلیاژها پدیده غیرخطی هیسترزیس را در خود دارند. وجود هیسترزیس در این مواد، مشکلات استفاده از آن ها به عنوان عملگر موقعیت را افزایش داده است. روش-های مختلفی برای مدلسازی هیسترزیس این مواد ارائه شده است. در این مقاله، مدل تعمیم یافته پرنتل-ایشلینسکی بدلیل سادگی، کارآمدی و دارا بودن معکوس تحلیلی، برای مدلسازی به کار گرفته شده است. مدلسازی هیسترزیس ماده، بر اساس داده های تجربی یکی از مقالات اعتبارسنجی شده است. در بخش کنترل، دو روش کنترلی تناسبی- مشتق گیر- انتگرال گیر و مد لغزشی فازی مقایسه شده اند. روش کنترل مد لغزشی فازی یک روش مناسب برای کنترل سیستم های بدون مدل ریاضی است که می تواند مقاوم بودن سیستم را افزایش دهد. در این مقاله نشان داده شده است که در صورت استفاده از روش فازی این امکان فراهم می شود که به ازای خطا بین ورودی مرجع و پاسخ سیستم، ورودی کنترلی مناسبی به سیستم جهت از بین بردن خطا اعمال گردد، در حالی که در کنترلر تناسبی- مشتق گیر- انتگرال گیر بدلیل ثابت بودن ضرایب کنترلر خطا قابل قبول نمی باشد . نتایج این تحقیق، کارایی روش مد لغزشی فازی نسبت به کنترلر کلاسیک تناسبی- مشتق گیر- انتگرالگیر را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: مدل پرنتل، ایشلینسکی تعمیم یافته، آلیاژ حافظه دار، کنترلر مد لغزشی فازی
  • سیدحسام سجادی، سید حمیدجلالی نایینی صفحات 361-372
    در این مقاله، حل تحلیلی و صریح استراتژی خط دید بهینه برای سیستم های هدایت و کنترل یکپارچه بدون در نظر گرفتن اشباع زاویه بالک استخراج شده است. دینامیک وسیله پروازی بصورت یک تابع تبدیل مرتبه دوم ناکمینه فاز مدل شده است که نمایانگر تخمین پریود کوتاه است. برای حل مسئله کنترل بهینه، دینامیک عملگر ایده آل و بدون اشباع زاویه بالک فرض شده اما برای بررسی عملکرد، محدودیت روی زاویه بالک در شبیه سازی اعمال شده است. معادلات حرکت برای حل بهینه بصورت تک بعدی در نظر گرفته شده و زمان و موقعیت نهایی معلوم و ثابت فرض شده است. همچنین، معادلات با استفاده از چهار فرم بی بعدسازی مختلف استخراج شده است که سبب افزایش دید در طراحی و تحلیل عملکرد استراتژی هدایت و کنترل یکپارچه می شود. بعلاوه، بهره های هدایت برای حل پایای استراتژی مذکور بصورت تحلیلی و صریح استخراج شده است. در مجموع، عملکرد «قانون هدایت و کنترل یکپارچه خط دید بهینه» از حل پایای آن بهتر بوده ولی بار محاسباتی آن بیشتر است؛ اگرچه برای ریزپردازنده های کنونی قابل قبول می باشد. بعلاوه در پیاده سازی قانون مذکور از برازش منحنی یا جستجو در جدول می توان استفاده کرد. همچنین مطالعه پارامتری بی بعد قانون هدایت و کنترل یکپارچه، بطور نمونه برای ضریب وزنی فاصله از خط دید، بهره و فرکانس پریود کوتاه دینامیک وسیله پروازی صورت گرفته است. در نهایت، عملکرد هر دو قانون هدایت و کنترل یکپارچه با وجود عدم قطعیت در مدل دینامیک وسیله پروازی بررسی شده است.
    کلیدواژگان: هدایت و کنترل یکپارچه، کنترل بهینه، هدایت خط دید، سیستم های ناکمینه فاز
  • سروش فلاح خارمیانی، محمد پسندیده فرد، حمید نیازمند صفحات 373-384
    در این مقاله برخورد همزمان دو قطره ی موازی بر روی فیلم نازک مایع به روش شبکه بولتزمن مورد بررسی قرار می گیرد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر مقدار کشش سطحی (در قالب عدد وبر)، فاصله بین دو قطره و لزجت سینماتیک گاز بر روی برخورد است. مدل عددی توسعه داده شده در این مقاله که بر پایه مدل دوفازی تک جزئی شان و چن است، امکان دست یابی به نسبت چگالی هایی به بزرگی 1000، لزجت های کم و تنظیم مقدار کشش سطحی مستقل از نسبت چگالی را فراهم می کند. اعتبار سنجی مدل دوفاز با مقایسه چگالی فازها با مقادیر متناظر از حل تحلیلی ماکسول، ارزیابی قانون لاپلاس برای قطره و شبیه سازی برخورد یک قطره به سطح مایع صورت می گیرد. نتایج شبیه سازی برخورد همزمان دو قطره نشان می دهد که پس از برخورد، دو جتی که بین دو قطره بالا آمده اند به یکدیگر می پیوندند و تشکیل یک جت مرکزی می دهند. ارتفاع این جت به مرور زمان افزایش می یابد که منجر به جدا شدن قطره های ثانویه از نوک آن می شود. با کاهش مقدار کشش سطحی ارتفاع جت مرکزی افزایش اما اندازه قطره های جدا شده از آن کاهش می یابد. شکل تاج مشاهده شده در برخورد یک قطره در برخورد همزمان دو قطره نیز دیده می شود. افزایش فاصله بین دو قطره سبب کاهش ارتفاع جت مرکزی و افزایش شعاع تاج می شود. با این وجود میزان ارتفاع تاج مستقل از فاصله بین دو قطره مشاهده شد. در نهایت افزایش لزجت گاز سبب کاهش سرعت بالا آمدن جت مرکزی و تاخیر در جدا شدن قطره های ثانویه از نوک آن می-گردد.
    کلیدواژگان: شبکه بولتزمن، برخورد، قطره، دوفازی تک جزئی، شان و چن
  • مسعود کرامتی، رضا حسن زاده قاسمی صفحات 385-391
    بیماری آلزایمر شایع ترین نوع زوال عقل است. پپتید های آمیلوئید بتا نقش کلیدی را در آسیب شناسی بیماری آلزایمر عهده دار هستند و تحقیقات اخیر نشان داده است که الیگومرهای آمیلوئید بتا سمی ترین جز آن هستند. در بین الیگومرها، نوع دیمر با توجه به ماندگاری بالا در مقایسه با دیگر انواع، دارای اثرات سمی بیشتری می باشد. پریفولدین یک چپرون مولکولی است که از تجمع پروتئین هایی که اشتباه تاخورده اند جلوگیری کرده و نشان داده شده است که می تواند به عنوان یک نانوعملگر نیز ایفای نقش کند. در اینجا ما به بررسی برهم کنش بین نانوعملگر پریفولدینی و نانو محموله بیماری زا دیمر در ابعاد مولکولی پرداختیم که بدین منظور شبیه سازی دینامیک مولکولی تمام اتم در محیط حلال صریح در دمای فیزیولوژیک انجام گرفت. بعد از تصویرسازی از نتایج و همچنین بررسی فواصل اتمی بین اتم های نانوعملگر و محموله بیماری زا مشخص شد که دو بازو از شش بازوی عملگر توانسته اند محموله را در برگیرند و با آن در طول مدت زمان شبیه سازی، پیوندهای هیدروژنی برقرار کنند. همچنین با بررسی اثرات آب گریزی بین آمینواسیدهای آب گریز در محموله و نانوعملگر مشخص شد آب گریزی تاثیر مثبتی در پایداری اتصال دو بازوی پیوند یافته با محموله داشته است. پژوهش حاضر، پریفولدین را به عنوان یک عامل مهارکننده برای الیگومر نوع دیمر از آمیلوئید بتا معرفی می کند که می تواند در درمان بیماری آلزایمر بسیار موثر باشد.
    کلیدواژگان: بیماری آلزایمر، الیگومر آمیلوئید بتا، چپرون مولکولی، نانوعملگر پریفولدینی، دینامیک مولکولی
  • محمد رزانی، ابوالفضل معصومی، مسعود رضایی زاده، محمد نوع پرست صفحات 392-398
    امروزه در اکثر پروژه های معدنی با توجه به لزوم معدنکاری در حجم بالا استفاده از آسیاهای خودشکن و نیمه خودشکن به دلیل ویژگی های خاص این تجهیزات نسبت به روش های دیگر مرسوم، اولویت پیدا کرده است. معمولا درصد ناچیزی از انرژی مصرف شده صرف خردایش می گردد، از طرفی خردایش در آسیا به عواملی نظیر سختی، ابعاد و شکل هندسی سنگ و گلوله، سرعت چرخش آسیا و پروفیل و هندسه لاینر بستگی دارد. لذا دستیابی به رابطه عوامل فوق و مصرف انرژی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از آنجایی که روش های آزمایشگاهی نمی تواند همه پارامترهای موثر بر عملکرد آسیا را به طور هم زمان بررسی کنند و پرهزینه و وقت گیر می باشند در این تحقیق اثر پروفیل لاینر با تغییر ارتفاع و زاویه لاینر بر قابلیت خردایش آسیا به روش عددی بررسی شده و ارتفاع و زاویه بهینه لاینر با محاسبه تنش های حاصل از برخورد ذرات به لاینر معرفی شده است. نتایج نشان می دهد لاینر با ارتفاع 140 میلیمتر و زاویه 15 درجه بیشترین میزان تنش و خردایش را دارد. نتایج مدل اجزای محدود آسیای واقعی مجتمع مس سرچشمه با نتایج آسیای آزمایشگاهی ارزیابی شده و صحت نتایج بدست آمده تایید شده است.
    کلیدواژگان: آسیای نیمه خودشکن، پروفیل لاینر، خردایش، روش اجزای محدود
  • جواد امنیان، مهدی معرفت صفحات 399-402
    افزایش شدید آلودگی حاصل از کارکرد ماشین ها در پارکینگ های بسته مسکونی چالشی با اهمیت است. پیش بینی و برآورد حجم آلاینده های تولیدی ماشین ها می تواند در تصمیم گیری و طراحی صحیح پارکینگ ها کاربرد داشته باشد. در این مقاله اندازه گیری تجربی میزان آلاینده در پارکینگ یک مجتمع مسکونی انجام شده و نتایج حاصل از آن برای صحت سنجی نتایج حل عددی مورد استفاده قرار گرفته است. در مرحله دوم شبیه سازی جریان آلودگی برای چندین پارکینگ متداول انجام شده و رابطه افزایش غلظت آلاینده ها با زمان بدست آمده و به صورت رابطه ای تحلیلی ارائه شده و با استفاده از رابطه بدست آمده، حد بالای زمان حضور فرد در پارکینگ های مسکونی بیان شده است.
    کلیدواژگان: پخش آلودگی، حل عددی، اندازه گیری تجربی، رابطه افزایش غلظت آلاینده
|
  • Mahmood Mehrdad Shokrieh*, Roohallah Ghasemi, Reza Mosalmani Pages 1-11
    The application of woven fabrics in composites manufacturing has been increased because of their special mechanical behavior. Due to the complexity of modeling and simulation of these composites, in this research a micromechanics based analytical model has been developed to predict the elastic properties of woven fabric composites. The present model is simple to use and has a high accuracy in predicting the elastic properties of woven fabric composites. One of the most important effective factors on the modeling accuracy is utilizing a proper homogenization method. Therefore, a new homogenization method has been developed by using a laminate analogy based method for the woven fabric composites. The proposed homogenization method is a multi-scale homogenization procedure. This model divides the representative volume element to several sub-elements, in a way that the combination of the sub-elements can be considered as a laminated composite. To determine the mechanical properties of laminates, instead of using an iso-strain assumption, the assumptions of constant in-plane strains and constant out of plane stress have been considered. Then, the proposed homogenization model has been combined with a micromechanical model to propose the new micromechanical model. The applied assumptions improve the prediction of mechanical properties of woven fabrics composites, especially the out of plane elastic properties. The proposed model has been evaluated by comparing the predicted results with four available experimental results available in the literature, and the accuracy of the present model has been shown.
    Keywords: Woven fabric composites, analytical model, Micromechanics, homogenization
  • Javad Jafari, Mahmood Pasandide Fard*, Maziar Changizian Pages 12-22
    In this paper simulation of steady super cavitation phenomenon Çhas been considered by using partial non-linear model of Boundary Element Method(BEM).The grid mesh used is fixed and the strength of dipole and source are constant on each element. With the assumption of a partial non-linear model the cavity condition is applied on the body with the assumption that cavity height is low. Thus there is not any calculation on the cavity surface, but it is restricted to only the panels on the body surface. Cavitation number is known at first and the cavity length is determined in every iteration. When the lengths obtained in two successive iterations are very close to each other it assumed to be the answer. Based on this method two Kutta conditions including Morino condition and Iterative Pressure Kutta Condition(IPKC) are studied to satisfy the wake surface condition. The application is a wing with NACA16006 section. Iterative pressure Kutta condition compared to Morino condition needs higher computational costs, but on the other hand leads to more accurate results. It has been shown that the simulation of the flow with super cavitation over wing leads to a pressure difference at the trailing edge of each strip if we use Morino’s Kutta condition. While if Iterative Pressure Kutta Condition is usedthe results are satisfactory. Comparing the results show that this method leads to very accurate predictions for the behavior of flows with cavitation, while significantly lower computational cost is required if we use the simple cavity closure condition.
    Keywords: Super cavity, Kutta condition, Boundary Element Method(BEM), Wing
  • Fatemeh Hassanpour Roudbeneh, Gholam Hossein Liaghat*, Hadi Sabouri, Homayoun Hadavinia Pages 23-31
    In this paper, the interaction between aluminum facing and honeycomb structure in the quasi-static and the impact loading has been investigated experimentally. The structural elements used in this research were aluminum plate, aluminum 5052 honeycomb structure. The quasi-static penetration tests and ballistic impact experiments were performed on aluminum plate, honeycomb structure and sandwich panel by flat ended penetrator and flat ended projectile respectively. The failure mechanisms, the ballistic limit velocities, the absorbed energies due to penetration, the damage modes and some structural responses were studied. Also, the effect of interaction between aluminum facing and honeycomb structure in the quasi-static penetration and the ballistic impact response in this honeycomb sandwich panel was discussed and commented upon. Comparing energy absorption in these structures showed that the amount of absorbed energy by the sandwich panel with honeycomb core is more than the absorbed energy by the aluminum plate and honeycomb structure in the quasi-static penetration. These results indicated, when the honeycomb structure was used as the core of sandwich panel, resulted in increasing of the stiffness and the strength of the sandwich panel. The ballistic impact results showed that the absorbed energy and the ballistic limit velocity in the sandwich panel compared with the individual components was increased. Therefor the sandwich structure can be used as a suitable energy absorber.
    Keywords: Sandwich panel, Honeycomb structure, Quasi, static penetration, Ballistic impact, Ballistic limit velocity
  • Sadra Borji Monfared, Ahmad Kalhor*, Mohammadali Amiri Atashghah Pages 32-42
    In this paper, a trajectory tracking control strategy for a quadrotor flying robot is developed. At first, dynamic model is obtained by lagrange-euler approach. Then, control structure, consisting of a model-based predictive controller, has been used based on state space error to track transitional movements for reference trajectory and also robust nonlinear H∞ control is applied for stabilizing the rotational movements and reject the external disturbance. In both controllers the integral of the position error is considered, allowing the achievement of a null steady-state error when sustained disturbances are acting on the system. The external disturbances is considered as aerodynamic torques. If uncertainties increase, the designed control system will be unable to track and stabilizing perform properly and completely. So finally, in order to eliminate the effects of parameter uncertainties the recursive least squares is used for estimating mass and moment inertia parameters which are linear and it is applied to the control system. Simulation results show that by using estimation of system parameters, the proposed control system has a promising performance in terms of stabilization and position tracking even in the presence of external disturbance and parametric uncertainties.
    Keywords: Quadrotor, Nonlinear Robust H∞ Predictive Control, Parameter Estimation, Recursive Least Squares
  • Ali Parvizi *, Omid Rezapour, Mohammad Ali Safari Pages 43-50
    The slab method can predict rapidly the rolling force and torque in metal forming processes and a large amount of CPU time can be saved. Up to now, the work hardening effect has not been considered in the slab analysis for forging process of double-layer clad sheet. Evaluation of considering or eliminating the work hardening effect of material behavior in the slab analysis of three layer clad sheet forging process and investigating the subsequent effects on the process outputs are a novel subject considered in this paper. The pressure distribution as well as the forging force are investigated for both conditions. In addition, three layer clad sheet forging process is simulated entirely using ABAQUS/Explicit software. The results have showed that considering the work hardening will result into having larger stresses and forces in the process. Moreover, the results of considering the work hardening have better agreements with those from simulation. Finally, some experiments were performed on forging process of two layer Al/Cu clad sheet to evaluate the bonding quality of sheets. Therefore, forging process can be used for producing multi-layer clad sheets in various industries.
    Keywords: Open die forging, Clad sheet, Slab method, FEM Simulation, Work hardening
  • Pooya Zakian, Naser Khaji * Pages 51-60
    Uncertainty inherently exists in quantity of a system’s parameters (e.g., loading or elastic modulus of a structure), and thus its effects have always been considered as an important issue for engineers. Meanwhile, numerical methods play significant role in stochastic computational mechanics, particularly for the problems without analytical solutions. In this article, spectral finite element method is utilized for stochastic spectral finite element analysis of 2D continua considering material uncertainties. Here, Lobatto family of higher order spectral elements is extended, and then influence of mesh configuration and order of interpolation functions are evaluated. Furthermore, Fredholm integral equation due to Karhunen Loève expansion is numerically solved through spectral finite element method such that different meshes and interpolation functions’ orders are also chosen for comparison and assessment of numerical solutions solved for this equation. This method needs fewer elements compared to the classic finite element method, and it is specifically useful in dynamic analysis as supplies desirable accuracy with having diagonal mass matrix. Also, these spectral elements accelerate the computation process along with Karhunen Loève and polynomial chaos expansions involving numerical solution of Fredholm integral equation. This research examines elastostatic and elastodynamic benchmark problems to demonstrate the effects of the undertaken parameters on accuracy of the stochastic analysis. Moreover, results demonstrate the effects of higher-order spectral elements on speed, accuracy and efficiency of static and dynamic analysis of continua.
    Keywords: Spectral finite element, Stochastic mechanics, Polynomial chaos, Karhunen Loève expansion, Lobatto interpolation function
  • Seyyed Ahmad Eftekhari, Ali Fazli * Pages 61-70
    The incremental forming process which can be used in low quantity production of the components is a relatively new forming process for sheet metal components. One of the problems of this method is thinning and non-uniform thickness distribution of the component in radial direction. In the incremental forming process, the sheet thickness in the wall of the formed cup is reduced considerably while the thickness in the bottom of the formed cup is unchanged. This problem is hindering the wide application of the incremental forming process in the industry. In this paper, a new method is presented for the improvement of the thickness distribution in the incremental forming process. In the presented method, a new preform is added to forming stages which reducing the sheet thickness in the bottom of the formed cup, increases the minimum thickness in the wall of the formed cup and improves its thickness distribution. The incremental forming process are simulated using the software ABAQUS and verified using the experiments available in the literature. Then the proposed method is simulated which its result indicates the capability of the presented method in thickness improvement.
    Keywords: Single point incremental forming, multistage forming, thickness distribution, thinning
  • Saeed Esfandeh, Ali Khorasani Safar, Ali Akbar Dehghan, Ghanbar Ali Sheikhzadeh*, Mehdi Jamali Pages 71-82
    present study is done to evaluate the effect of parameters like trip strip installation, free stream velocity, geometery of model nose (SUBBOF nose and DRDC nose) and putting up model in pitch and yaw angle, on drag coefficient. also the effect of stand geometry of an axially symmetric model in wind tunnel on wake flow structure and drag coefficient in zero and ten degree angles of attack was investigated. choosing best distance behind the model for data acquisition in order to calculate drag coefficient under consideration of turbulence effects in one dimension is the other item to investigate in present study. all experiments have been done in an open circuit wind tunnel at university of Yazd and data acquisitions has been done with a one dimensional hot wire. according to calculations installation of trip strip enhanced drag coefficient in all cases. also drag coefficient decreased with increasing free stream velocity. putting up the model in pitch and yaw angle of attack increased drag coefficient. between two nose shapes that examined, the SUBBOF nose shape choosed as suitable nose. a stand with NACA0012-64 geometry and Rod stand were selected as the most appropriate stands for zero and 10 degree angles of attack.
    Keywords: axially symmetric model, wake, wind tunnel, hot wire, drag coefficient
  • Danial Hakimi Rad, Mehdi Maerefat*, Behruz Mohammadkari, Hazhar Rasouli Pages 83-92
    Study air infiltration into the building in several ways such as energy, air quality, thermal comfort and pollution entering in the building is very important. In this context, many studies have been conducted in different countries. In our country due to the use of steel doors and windows, do independent research on the gap size and air infiltration is necessary .In this study, by practical view and in order to localize results, based on a field study, the actual dimensions of the gaps around conventional doors and windows in Iran is measured. The results of these measurements are used to simulate gaps, then with experimental study, air infiltration rate of this gaps is calculated at different pressures. In present study, after investigating the effect of different aspects of gaps on air infiltration rate, two common equations, power law and quadratic equation, in order to fitting data were compared. Results show that power law equation can adapt better to the experimental data. Coefficients of the power law equation to estimate the air infiltration rate through the gaps was presented. By analysis of the results, due to the proximity factor of the pressure difference to the number 0.5 in most of the results, it was concluded that the Bernoulli equation can be used to predict the air infiltration rate through the gaps. This equation is better compliance with laws and physical principles. Discharge coefficient of the Bernoulli equation for gaps with different dimensions are calculated.
    Keywords: Air infiltration, Gaps around doors, windows, pressure difference, Experimental study
  • Hossein Shahmohammadi Dermani, Mohammad Javad Nategh* Pages 93-98
    This paper is seeking to add a CNC G-code to hexapod CNC system. The mentioned G-code is five axis tool radius compensation. Once the tool radius is changed, especially in the case of tool size changing with tool wear in machining, a new NC program has to be recreated. Five axis tool radius compensation correct cutter path automatically. This G-code contains all the main parts of a standard code such as: interpreter, interpolator and inverse kinematics unit. The interpreter unit extracts the position and orientation from the received code and sends it to the interpolation and kinematics units to correct the errors and achieve the desired six pods lengths. In the tool radius compensation algorithm, the unique vector of the movement direction of the tool tip and the normal vector of the machining surface have been used to calculate the direction of the tool radius compensation. The offset path is calculated by offsetting the tool path along the direction of the offset vector. Accuracy of the proposed method tested with a number of experiments. The experimental results confirmed the accuracy of the proposed methods.
    Keywords: CNC, Five Axis Tool Radius Compensation, Hexapod, Machine Tool
  • Mostafa Livani, Keramt Malekzadeh Fard*, Saeed Shokrollahi Pages 99-110
    This study dealt with the flutter and biaxial buckling of composite sandwich panels based on a higher order theory. The formulation was based on an enhanced higher order sandwich panel theory that the vertical displacement component of the face sheets were assumed as quadratic one while a cubic pattern was used for the in-plane displacement components of the face sheets and the all displacement components of the core. The transverse normal stress in the face sheets and the in-plane stresses in the core were considered. For the first time, the continuity conditions of the displacements, transverse shear and normal stress at the layer interfaces, as well as the conditions of zero transverse shear stresses on the upper and lower surfaces of the sandwich panel are simultaneously satisfied. The aerodynamic loading was obtained by the first-order piston theory. The equations of motion and boundary conditions were derived via the Hamilton principle. Moreover, effects of some important parameters like lay-up of the face sheets, length to width ratio, length to panel thickness ratio, thickness ratio of the face sheets to panel, fiber angle, elastic modulus ratio and thickness ratio of the face sheets on the stability boundaries were investigated. The results were validated by those published in the literature. The results revealed that by increasing length to width ratio, length to panel thickness ratio and elastic modulus ratio of the face sheets, the stability boundaries were decreased and the largest nondimensional buckling load was occurred at the angle ply sandwich panel.
    Keywords: Sandwich panel, High order theory, Flutter, Biaxial buckling
  • Ghassem Heidarinejad*, Mohammad Reza Asadi Moghaddam, Hadi Pasdar Shahri Pages 111-120
    A practical method for improving the COP of an air-cooled chiller is pre-cooling the entering air of its condenser via a water mist system. This article studies a water mist system with hollow-cone spray nozzles and investigates the effects of water flow rate, water droplet diameter and the number of spray nozzles on system performance. Simulations were run by software FLUENT applying Eulerian-Lagrangian method. Solution grid independency was obtained and it was validated with experimental data. According to the results, in a constant air flow rate of 8.3 (kg/s), with increasing the water flow rate from 0.05 to 0.4 (kg/s), percent increase of COP increases from 3 to about 14, but the percentage of evaporated water decreases from 12.13 to 7.62 (however the value of evaporated water increases). Besides, decreasing the water droplets’ diameter from 200 to 50 micrometer, results in percent increase of COP from 4 to 24. Due to less water evaporation in higher flow rates, the number of spray nozzles was raised in a constant total flow rate that according to the results, increasing the number of nozzles improves the system performance. Also with other simulations it was observed that increasing the number of nozzles is more effective in higher flow rates and less drop diameters. Finally by the case study, it was demonstrated using sufficient number of nozzles, it is possible to achieve higher COPs in lower flow rates and therefore in addition to energy consumption decline, the water consumption could be lowered.
    Keywords: COP, Air, Cooled Chiller, Water Mist System, Hollow, Cone Nozzle, Eulerian, Lagrangian Method
  • Hassan Isvand, Ali Salmaninezhad, Ahmad Sharafi * Pages 121-132
    In this study, experimental and analytical unsteady flow around a cylinder model with rotational degrees of freedom is discussed. Experimental studies at different speeds and angles of attack for two cylinder models with different length ratios have been done. Meanwhile the analyses of numerical technique known as vortex panel method have been used. Analytical and experimental results show that the rotational and vibrational motion and a combination of these behaviors occur. These types of behaviors depend on ratio of length plates to cylinder radius, primary object angle of attack and free stream velocity. At different speeds and at all angles of attack for a length of less than 1, the model has vibrational Motion around a specific angle. This angle for cylinder with two plates is 90 degrees. Generally, the model tends to vibrational motion at low angles of attack with increasing length ratio and free stream velocity occurs and by increasing the Primary angle of attack is the desire to vibration motion around a specific angle. Also, in free stream velocity 10(□(m/sec)) and Higher, for length ratio 4, the model had a steady rotational motion. In addition, angular velocity models and Strouhal number on rotational motion is calculated. The results show that Strouhal Number is a fixed amount, by increasing the Reynolds Number.
    Keywords: Unsteady Flow, Vortex Panel Method, Rotational, Vibrational motion, Forced Vibration, Wind Tunnel Tests
  • Mohammad Mumivand, Hasan Mohammadkhani * Pages 133-142
    One of the mainchallenges existing in the field of missile aerodynamics is how to reduce the aerodynamic drag of aerospace vehicles through different mechanisms. Thus far, many investigations have been performed to determine the performance and influence of various parameters on the effectiveness of these mechanisms. The challenge particularly is more pronounced in missiles with a blunt nose. The aim of this study is to reduce the aerodynamic drag of such missiles using hybrid employment of mounted spike at the stagnation point of the nose in addition to jet injection at different positions on the spike. To this aim, spike and jet injection configurations are extracted from the literature. Jet injection is considered in the sonic regime and perpendicular to the surface of spike. All analyses are performed using Fluent software along with Navier-Stokes equations for compressible and three-dimensional flow in both steady and unsteady states considering free stream at a Mach number of 1.89 and different angles of attach. Since the numerical simulation of these models requires high processing speed and memory, parallel processing system is employed. Additionally, structure grid and κ-ω -SST turbulence models are utilized. Results indicated that a significant drop in the drag is achieved using the hybrid utilization of jet injection and spike.
    Keywords: Aerodynamic Drag reduction, Blunt nose, Numerical analysis, Jet injection, Spike
  • Ali Nazari, Keramt Malekzadeh Fard*, Milad Majidian Pages 143-152
    In this paper optimized the arrangement of the fiber metal laminate for cylindrical shells to achieve the maximum natural frequencies. In order to maximize the FML shell natural frequencies the sequence of the composite –metal layers and fiber orientation are changed frequently and for each case, the sample natural frequency is calculated. Finally FML shell with maximum natural frequencies is found. Hamilton‘s principle and energy method is used to define the equation of motion and First order shear deformation theory (FSDT) is utilized for vibration analysis in the shell’s equilibrium equation .In order to solve free vibration problem the double Fourier series is used to obtained the eigenvalue problem. For this purpose, through a MATLAB program linked to the finite element software of ABAQUS .different shells with various layer sequence and fiber orientation are created and studied from optimization aspect. This comprehensive program is able to analyses the FML shells with various arrangements of composite –metal layers, fiber orientation and boundary condition. The simply-simply and clamp-clamp boundary conditions are applied on edges. The applicable fiber orientations are 0,30,60,90 degrees.
    Keywords: Vibration, layer sequence, layer orientation, fiber metal laminate shell
  • Mir, Shahabeddin Izadkhah, Hamid Erfan, Niya*, Hamed Moradkhani Pages 153-162
    Nanofluids are engineered by suspending nanoparticles with average sizes below 100 nm in traditional. The ever increasing of thermal loads in such applications requires advanced operational fluid characteristics, for example, high thermal conductivity dielectric oils in transformers and car radiators. These fluids require high thermal conduction, as long as electrical insulation. In the present work the thermophysical and rheological properties of the nanofluids such as thermal conductivity, viscosity and density are obtained from molecular dynamics simulations. These results served as initial data for computational fluid dynamics simulations to calculate heat transfer coefficient. The results show that, adding titanium oxide nanosheet in the base fluid enhanced the thermal conductivity and increased the viscosity and density of the base fluid. The theoretical calculations are confirmed the molecular dynamics simulation results and the simulation methods accuracy. The computational fluid dynamics results show that increasing the amount of titanium oxide nanosheet in the base fluid increases the heat transfer coefficient and increasing ethylene glycol ratio in base fluid leads to lower heat transfer coefficient. Also non-equilibirium molecular dynamics method can use as a effective and accurate method for nanofluids investigation. The coding which used to obtaine the thermal conductivity of nanofluid is a novel and modified type of non-equlibiruim molecular dynamics method. With using this coding the eror persentages of simulations is decreases. The other advantage of this code is reducing the simulation process, becous the molecular dynamics simulations need a long time for processing.
    Keywords: Nanofluid, titanium oxide, non, equilibrium molecular dynamics, computational fluid dynamics, thermophysical properties
  • Nader Haji Aghajanpour, Mehrzad Sharifian* Pages 163-169
    In the nonlinear elastoplastic finite element analysis, the stresses must be updated at each Gauss point of the elements in each iteration of each load increment by a stress-updating process. The stress-updating process is performed by integrating of the constitutive equations in plasticity. It should be noted that the accuracy of the integrating the constitutive equations highly affects the accuracy of the final results of the structural analysis. In this study, the von-Mises plasticity model along with the isotropic and kinematic hardening mechanisms is considered in the small strain realm. The constitutive equations are converted to a nonlinear equation system in an augmented stress space. The aforementioned nonlinear equation system is solved by an semi implicit technique. The precision of the solution is depended to the radius of the yield surface which is used in the process of the solution. Therefore, the relations are derived so that one can pick up the yield surface radius from each arbitrary part of plasticity step. Finally, to determine the best time of loading step for calculating the radius of the yield surface, the a broad range of numerical tests is performed.
    Keywords: Integration, exponential map, von, Mises plasticity, linear hardening
  • Morteza Gholami, Mehdi Divandari *, Mohammad Taghi Salehi Pages 170-178
    In this study, aluminum- brass bimetal composite was produced by centrifugal casting process. Four preheat temperatures (100, 200, 300, and 400°C), three rotational speeds (800, 1600, and 2000 rotation-per-minute) and two volume ratios (1.5 and 2.5) are variables which have been investigated. Optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction analysis (XRD) were used for microstructure observations and phase characterization. Mechanical tests, based on Chalmers model, and fracture studies were performed on some specimens. According to the results, interface contains three discrete zones. Zone 1 includes diffusional layers (Al3Cu5Zn4- Al3Cu3Zn), zone 2 contains Al3Cu precipitates distributed in Al11Zn matrix, and at last zone 3 includes anomalous eutectic microstructure (α-Al/Al3Cu). Pressure test results showed that brittleness is associated with interface thickening so that bond strength is weakened. Interface fracture surface contains two fracture modes, brittle and ductile. Brittle fracture seems to be related to Al3Cu precipitates and ductile fractures to α-Al/Al3Cu anomalous eutectic microstructure.
    Keywords: Bimetal composite, Chalmers Test, Aluminum, Brass, Fracture surface
  • Seyed Ali Reza Zolfaghari *, Seyed Mohammad Hoshmand, Ali Foadaddini, Peyman Ebrahimi Naghani Pages 179-188
    Due to high humidity, high air temperature and hazardous compounds including chlorine indoor swimming pools are called as ýunhealthy environment. Therefore, the pollutants’ concentration, relative humidity and thermal comfort conditions must be ýsimultaneously considered in designing the air conditioning systems of indoor swimming pools. In this study, a new approach has been ýpresented for concurrent modeling of water evaporation mechanism, chlorine concentration level, occupants’ thermal sensation and ýtemperature and velocity fields in a championship-size indoor swimming pool. In this regard, a new algorithm has been developed in ýorder to apply adaptive boundary conditions at water-air interface in the pool. In the mentioned pool, the air enters the environment ýthrough a linear ceiling diffuser at temperature of 35°C, relative humidity of 30% and air exchange rate of 4 times per hour. The results ýshow that the distribution of temperature, relative humidity and concentration of chlorine contaminant are significantly depending on the ýheight from the water surface. So, the volumetric average of relative humidity from the floor to 0.5m height is about 62%; while the ývolumetric average of relative humidity in the occupied zone is about 50%. Moreover, results indicate that in the distance of floor to 0.5m ýheight, the mean value of chlorine’s concentration is about 60% larger than its mean value in the occupied zone. Also, the temperature ýfield and distribution of thermal comfort index are significantly dependent to the height.ý
    Keywords: Air conditioning, indoor swimming pool, indoor air quality, thermal comfort, evaporation modeling
  • Niusha Ahmadzadeh, Mehran Mirshams *, Hasan Naseh Pages 189-199
    The major purpose of this paper is to illustarte of statistical design accuracy using trajectory simulation for launch vehicles design in conceptual design phase and also sensitivity analysis of velocity relative to effective external forces. Considering the advantages of statistical design to prevent the time and cost losses, system specification of sample launch vehicle calculated based on statistical data of the studied population. Then, by solving the equations of motion, design parameters are calculated in such a way that difference of the final velocity of trajectory simulation and needed orbital speed is less than 1 percent. Studied launch vehicles are two-stage liquid propellant vehicles, with Portability 2.5-3.5 tons mass to the low earth orbit. To validate, curves of speed, altitude and angle of path of launch vehicle designed with statistical method, compared with curves of Tsiklon launch vehicle, therefore correct operation the mission and accuracy of the statistical design algorithm is proved. By comparing ideal speed and speed of simulation, speed changes of any effective force obtained. Eventually speed loss factor at each stage and sensitive percent of each stage speed relative to the force, for both launch vehicles, statistical design and tsiklon, is analyzed.
    Keywords: Conceptual Design, Statistical Analysis, Trajectory Simulation, Liquid Launch Vehicles, Statistical Design Algorithm
  • Mahmood Baniasadipoor, Mohammad Reza Aligoodarz* Pages 200-206
    Roughness of vanes’ outer surface and that of cooling channels’ inner surface have considerable impact on temperature distribution. Using a rougher surface leads to increased turbulence in near-surface flows and increases the rate of heat transfer. In this study, vane of a C3X turbine cooled via 10 cooling channels was simulated -three-dimensionally- by ANSYS-CFX software based on SST turbulence model, and then the effects of roughness of said surfaces were examined. The results showed that increasing the roughness of the blade’s outer surface, which absorbs the heat of the hot fluid, to values below the threshold of fully rough regime ( Reks
    Keywords: Heat transfer, Gas turbine, Blade roughness, Cooling channel
  • Mina Rasouli, Javad Mahmoudimehr* Pages 207-218
    Air staging is defined as the supply of inadequate air from the primary stage to the reaction zone, and the completion of the air supply through the next stage or stages. This study is concerned with the optimization of the air staging system of a burner with two air inlets and one fuel (natural gas) inlet with the help of numerical modeling. The equivalence ratio of the primary air (with the assumption of a fixed total air mass flow rate), and the distance between the two air inlets constitute the design variables of the problem. In the previous research works, the air staging technology has been mainly employed as a method to reduce the emission of NO. However, in the current study, in addition to the emission of NO, the emissions of CO and soot, and radiative heat transfer from the flame are considered as the objective functions. The results show that increasing the level of air staging (or the equivalence ratio of the primary air) has contradictory effects on the objective functions so that, as positive influences, it increases the radiative heat transfer from the flame and decreases the emission of NO, and as negative effects, it increases the emission of both CO and soot. The results also indicate that when all the previously mentioned objectives are considered simultaneously, the optimal case, which is selected based on the Pareto front concept, is the case in which the primary air is about 20% of the theoretical air.
    Keywords: Natural gas flame, air, staging, multi, objective optimization, pollutants, radiation
  • Hossein Farahat, Seyed Yousef Ahmadi, Brooghani * Pages 219-228
    In this paper, the energy absorption capacity of A356 aluminum foam reinforced by SiC particles under impact loading was studied. The foam was manufactured by direct foaming of melts with blowing agent CaCO3. The drop-weight impact testing machine was designed and fabricated. The dynamic load-cell circuit was designed and mounted on the impactor. The impact test was carried out using a hemispherical indenter with a velocity of 6.70 m/s on the foam specimens, and the load-time history data was obtained. The results were compared with the results reported by a piezoelectric force sensor and validated. The obtained impact response of A356/SiCp composite foam is stable, which represents a suitable design of the machine and its reliable output. This is emphasized by comparison of material behavior with the results of other researchers. The response includes three stages: an initial linear behavior, a plateau of load and failure of the foam. In plateau region, the plastic deformations can be tolerated by the foam at nearly constant load. The end of plateau region and beginning of the failure region occur at the moment when the rate of energy absorbed by the foam is decreasing. The values of plateau load and absorbed energy estimated from load-cell are 1.62 kN and 22.04 J respectively, which has a relative error of 1.8% and 7.7% in comparison with piezoelectric sensor. The value and percent of absorbed energy were obtained as 6.07 J, 6.58 J, 9.39 J and 27.5%, 29.9%, 42.6% for elastic, plateau and failure regions respectively.
    Keywords: A356, SiCp composite foam, Drop, weight impact test, Load, cell circuit, Energy absorption
  • Ahmad Reza Rahmati *, Hossein Khorasanizadeh, Mohammad Reza Arbyar Mohammadi Pages 229-240
    In this paper, magnetogasdynamics with outlet Knudsen of 0.2 is studied in a pressure-driven microchannel. By using a developed code, the effects of changing magnetic field parameters including power and length with implementation of slip velocity at the walls has been simulated numerically. The geometry is a two dimensional planar channel having a constant width through all. The flow is assumed to be laminar and steady in time. In order to analyze the variation of velocity, pressure, Lorentz force and induction magnetic field, the governing equations for flow and magnetic fields have been solved simultaneously using the lattice Boltzmann. No assumption of being constant for parameters like Knudsen and volumetric forces are made. Another feature of this research is to improve the quantity of results which is a major problem in this method and many studies have been done in this area. This study represents the results tending to that of analytical relations by using a second order accuracy for calculation of slip velocity and correction of pressure deviation curve in compare with the past studies if a proper relaxation time is determined. The simulation results show a change in Fx profile to M if the length of external magnetic field length reduces to 40% of the whole. Removing applied magnetic field from both ends of the channel will increase pressure gradient at the intermediate part and displaces the section at which the maximum pressure deviation occurs. Slip velocity and centerline velocity behave different for the reduced magnetic field length.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Microchannel, MGD, Lorentz Force, Slip Velocity
  • Mehran Heshmati, Jamal Zamani *, Ali Mozaffari Pages 241-250
    Today, in order to reduce the cost and increase the safety, utilizing tests devices like conic shock tube has been popularized to investigate the explosion under-water phenomenon and its impact on constructions. A shock tube is designed, manufactured and utilized in the mechanic of explosion laboratory of mechanic faculty of K.N. Toosi University of Technology to study the effect of isotropic metal plates’ material in this research. The source which creates the shock in the utilized shock tube is the explosive material and the positive point is that in such a tube a high pressure can be produced with a tiny explosive charge. In order to investigate the effect of the material and the geometry of the utilized metal plate, three material is considered with two different thicknesses in the experimental tests. The behavior of the plate can be measured when the amount of the pressure produced by the explosive charge and the amount of plate’s transformation is specified. From the results of the experimental tests, in order to give a semi experimental relation, the behavior of the plate under the explosion load with the water interface is utilized. At the end, with the combination of experimental and theoretical results, the effect of material and thickness change are studied separately and with the increase in the weight parameter of the load, equations are given to predict the transformation of the metal plates.
    Keywords: Shock Tube, Under Water Explosion, Shock Wave, Deformation of metal sheet
  • Mohammad Molla, Alipour* Pages 251-260
    In this study, dynamic bending of FG circular and annular plates with stepped thickness variations is examined. System of governing differential equations are derived based on the first order shear deformation theory and solved by using a semi-analytical method based on the power series and the fourth-order Runge–Kutta methods. On the basis of presented solution procedure, dynamic behavior may be obtained for the plates under various dynamic loads such as stepped, stepped pulse, triangular pulse and harmonic loads which can be imposed on the arbitrary parts of plates. Also, transverse asymmetric plates with various stepped segments with various boundary conditions may be analyzed. For derivation of system of governing differential equations, Stepped annular plates are divided into multiple constant thickness annular segments and stepped circular plates are divided into multiple annular and one circular segments with constant thickness. Governing equations are written for each segment, individually. Then, continuity conditions of displacements and stresses are imposed between various segments. Comparisons made with results of a numerical finite element code (ABAQUS software) on the basis of the three dimensional theory of elasticity reveal that the obtained results by using the proposed solution procedure have very good accuracy for various stepped plates under various dynamic loads.
    Keywords: Dynamic Behaviour, Semi, analytical Solution, Bending, Stepped plate
  • Hamid Yazdanpanah, Anoshirvan Farshidianfar*, Ali Ahmadpour, Ali Faezian, Farid Mokhtari Pages 261-266
    Reduction of unwanted noises is an important issue in the current societies regarding their potential negative impact on the mental and physical health of the peoples. Researchers are trying to find a new method to reduce the damage of this unwanted sound. Accordingly, the use of sound absorbing materials with appropriate acoustic properties has increased in the recent years.
    In this article, the production of polyurethane foam explained first and sound absorption coefficient of pure PUF has been measured. In order to improve the mechanical and acoustical properties of polyurethane foam, various quantities of Nano-Alumina powder is added to the structure of the foam. The effects of this additive material on the acoustic and mechanical properties of the foam are then measured. In this work, for the first time, the mechanical, physical and acoustical properties of the polyurethane foam improved by Nano-Alumina are studied. Finally, the change of the sound absorption coefficient of the produced composite material is analyzed based on the mechanical and physical experimental results. The sound absorption coefficient of this foam is then measured using two microphone method with Impedance tubes.
    Keywords: Polyurethane foam, Nano, Alumina, Sound absorption coefficient, Impedance tube
  • Reza Taghavi *, Mohammad Hossein Ababaf Behbahani, Ali Khoshnejad Pages 267-274
    Rotating stall alleviation in an axial compressor with deployment of air injection at its rotor blade row tip region has been experimentally investigated. Twelve air injectors had been mounted evenly spaced around the compressor casing upstream the rotor blade row. Initially, improvement of the compressor overall performance has been examined through air injection, especially at stall point condition. Instantaneous flow velocities at various radial and circumferential positions were measured simultaneously utilizing hot wire anemometry. These unsteady results, obtained from these latter measurements together with signal frequency analyses, provided to describe the stall inception process and consequent flow induced fluctuations and also alleviation process of stall during the air injection. Results show that a small amount of air injection at the rotor blade tip region can affect the total pressure rise and specifically can increase the compressor stall margin efficiently. Air injection of less than 1% of the compressor main flow rate through the injectors has caused the stall margin to be improved by 9%. Air injection at the blade row tip has caused its beneficial effects to extend throughout the blade whole span, especially while working at the near stall conditions.
    Keywords: Axial compressor, Stall inception, Tip injection, Stall margin
  • Abbas Ebrahimi *, Majid Zare Chavoshi Pages 275-284
    Inlet performance is an important field in aerodynamic design of aerial vehicle engines. This study has been focused on numerical investigation of Mach number effects on a supersonic axisymmetric mixed compression inlet performance. For this purpose, a density based finite volume CFD code has been developed. A structured multi-block grid and an explicit time discretization of Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations have been used. Furthermore, Roe’s approximated Riemann solver has been utilized for computing inviscid flux vectors. Also, the monotone upstream centered schemes for conservation laws (MUSCL) extrapolation with Van Albada limiter has been used to obtain second order accuracy. In addition, Spalart-Allmaras one-equation turbulence model has been used to close the governing equations. The code is validated in three test cases by comparing numerical results against experimental data. Finally, the code has been utilized for numerically simulation of a specific supersonic mixed compression inlet. The effects of free stream Mach number on performance parameters, including mass flow ratio (MFR), drag coefficient, total pressure recovery (TPR), and flow distortion (FD) have been discussed and investigated. Results show that Mach number increase, leads to TPR and drag coefficient decrease; however, MFR and FD increase. Also, FD variations with respect to other performance parameters are significant, such that Mach number increase from 1.8 to 2.2 leads to more than 100% FD increment while MFR has been increase less than 10%. By using this code, it will be possible to design, parametric study, and geometrical optimization of axisymmetric supersonic inlet.
    Keywords: Mixed Compression Inlet, Supersonic Axisymmetric Flow, Multi, block Grid, Spalart, Allmaras Turbulent Model, Roe Flux Difference Splitting Method
  • Javad Amnian, Mehdi Maerefat*, Ghasem Heidarinejad Pages 285-296
    The management of air quality in enclosed parking lots has many challenges such as increasing pollution concentration and pollution movement between floors. In this article, the complete calculation of ventilation system in multilevel parking lots is presented and the effect of supply and exhaust vents height on pollution concentration and movement is investigated by using numerical simulation. Also a new criterion for recognition of flow pattern is presented. In the numerical simulation, the conservation equations are solved by using openFoam. For validating the numerical simulation, the results are compared with available experimental results. The comparison of results is showed good accuracy of numerical simulation. After that, the common multilevel parking lots are introduced and the effect of supply and exhaust vent heights on the amount of pollution in these parking lots are investigated. The results showed that, if the supply vents are installed on the non-dimensional heights of about 0.55 and exhaust vents are installed on the non-dimensional heights of about 0.55 to 0.7, the best ventilation flow pattern in the multilevel parking lots is obtained. Furthermore, by using the novel method of this paper, the ideal bulk flow velocity for development of piston flow in parking lot is obtained and the flow pattern is tend to piston flow by optimizing the supply and exhaust vent heights.
    Keywords: Pollution dispersion, numerical simulation, air inlet position, exhausts position, jet fan
  • Majid Siavashi *, Behrooz Zare Vamerzani Pages 297-307
    In this paper, the non-Newtonian immiscible two-phase polymer flow in a petroleum reservoir has been investigated numerically. The fluid flow in a porous medium is simulated as a compressible flow. The Carreau-Yasuda constitutive equation is employed as the model of non-Newtonian fluid. The IMPES method is used for numerical simulation, in which the pressure equation is discretized and solved by an implicit approach and the saturation equation is solved by an explicit method. Results reveal that zero-shear rate viscosity has a high impact on the sweep efficiency of the reservoir and also controls the channeling and viscous fingering effects. In addition increasing the viscosity of non-Newtonian fluid improves cumulative oil production and diminishes the viscous fingering phenomenon caused by injected fluid. The relaxation time of Carreau-Yasuda fluid, which is the elastic characteristic of the non-Newtonian fluid, for low permeability values cannot influence flow characteristics inside the reservoir, however for higher permeability values its effect becomes more sensible. Increasing the injection rates leads to the increase of fluid production, while the injection rate has an optimum range to reach the optimum oil production. In addition, the effect of variation of the injected fluid properties on the polymer breakthrough time has been investigated and results presented.
    Keywords: Two, phase flow, Non, Newtonian fluid, Carreau, Yasuda model, polymer, enhanced oil recovery, porous media
  • Kourosh Javaherdeh*, Azam Alizadeh, Mohammad Zoghi Pages 308-316
    In this study, at first the combined steam and organic Rankine cycles, have been stimulated with high-temperature wasted hot gases recovery, from the energy and exergoeconomic points of view. In the configuration of the combined cycles, the high-temperature wasted gases acts as the source of steam cycle evaporator, then the decreased temperature exhaust gas of the steam cycle evaporator, is used as the low temperature source of organic cycle evaporator. Afterward the effects of changing different parameters such as temperature of the evaporator and condenser of steam cycle and pinch temperature difference, on the amount of total output work, total irreversibility, energy efficiency, exergy efficiency and exergoeconomic variables have been checked. The results in base state show that, energy and exergy efficiency of combined cycles are 0.2782 and 0.5279 respectively and the amount of output work and total irreversibility are 71401kW and 43616kW respectively. Total exergoeconomic factor for the combined cycles is 12.47 percent, which represents a high exergy destruction in components and recommends raising the initial cost of components in order to improve the performance of system. The evaporator, turbine and condenser of steam cycle, are the components that should be considered from the perspective of the exergoeconomic, because they contains the maximum amount of total initial costs and the cost of exergy destruction.
    Keywords: Combined steam, organic Rankine cycles, Exergy, Exergoeconomic, Parametric analysis
  • Bahman Ahmadi, Nader Nariman, Zadeh*, Ali Jamali Pages 317-326
    The design of complex mechanical systems usually involves multiple mutually coupled disciplines and competing objectives which requires complicated and time-consuming interactive analysis during the design process. Multidisciplinary design optimization (MDO) is a systematic design methodology to improve the design efficiency of complex mechanical systems specifically in non-cooperative design environments. In the other hand game theory is set of mathematical constructs that study the interaction between multiple intelligent rational decision makers. In this paper, a new game theoretic approach is proposed and applied for multi-objective MDO problems in non-cooperative design environments, considering the intrinsic similarity between the MDO and game theory. In this way, genetic programming is used as a surrogate to construct the approximate rational reaction sets (RRS) of players. Furthermore, in order to find the intersection of RRS of players in Nash game models, an objective function is proposed which should be minimized. The effectiveness of the proposed framework is demonstrated by the design of three cases study in the field of engineering design optimization in non-cooperative environment. The results show that the presented approach is able to approximate complicated RRS, in addition has the ability to find multiple Nash solutions when the Nash solution is not a singleton and generally found solutions better than those reported in the literature.
    Keywords: Mechanical design, Optimization, Genetic programming, Game theory, Decision making
  • Mahmood Mazare, Mostafa Taghizadeh, Mohammad Rasool Najafi Pages 327-334
    Parallel manipulators are mechanisms with closed kinematic chains which have been developed in different forms, but these manipulators have several drawbacks such as small workspace, existence of singular points in their workspace, and complex kinematics and dynamics equations that lead to increase of difficulty in their control. In spite of this, this mechanism has been being conventionally used in many different industrial applications such as machining, motion simulators, medical robots, etc. To overcome these drawbacks, design and manufacturing of a manipulator with three translational degrees of freedom are provided. Design of this manipulator was based on the possibility of three translational motions for its end-effector. The manipulator degrees of freedom are obtained via screw theory. Basic features, consisting of forward and inverse kinematics, workspace and singularity analyzes and also velocity analysis, are considered in this paper. A numerical algorithm is implemented to determine the workspace regarding applied joint limitations and the design parameters were extracted based on to achieving to the desired workspace. The robot motion is created by using of pneumatic actuators which receive their command from a pneumatic servo valve. After design steps, the required elements were provided and assembled in a robotic lab. Finally, the simulation results have transparently approved the improved robots.
    Keywords: Design, manufacturing, translational parallel manipulator, kinematics analysis, workspace
  • Roozbeh Aayani, Azadeh Shahidian, Majid Ghassemi Pages 335-342
    Ultrasonic waves have variety of applications in bio field. The most important applications are diagnosis and treatment of diseases, drug delivery, cell separation and cell study. Passing ultrasonic waves through tissues and organs, which creates heat, bubble, stress and vibration, can result in chemical reactions, physical and biological changes. What exacerbated the researcher's scientific activities in this area is reducing the harmful effects and increasing the usefulness of this beneficial tool. In current research, the interaction of two nonlinear phenomena, acoustic streaming due to passing ultrasonic waves through bio-fluid and non-Newtonian viscosity is studied numerically. Taking into account nonlinear effects of ultrasonic field, continuity, momentum and state equations are used. In this paper, parametric effects of wall impedance, inlet flow velocity and non-Newtonian viscosity models on acoustic streaming are investigated. Results indicate influence of inlet speed on acoustic streaming velocity magnitude and its ineffectiveness on acoustic streaming profile. By increasing wall impedance, acoustic streaming magnitude decreases. This reduction is more intensive for non-Newtonian fluid. Considering non-Newtonian viscosity model for bio-fluid leads to velocity changes near boundaries, while it has less influence at domain middle.
    Keywords: Nonlinear Ultrasonic field, Acoustofluidics, Non, Newtonian fluid
  • Mohammad Farahani, Mohammad Badrgoltapeh Pages 343-352
    Detonation engines are expected to be included in a number of aerospace thrusters in the future. Several types of detonation engines are currently under examination, including the rotating detonation engine. In this work, the feasibility study and design of a laboratory sample RDE which has an annular geometry with diameter of 76 mm has been performed. In this sample, hydrogen and standard air are separately injected into the combustion chamber of detonation engine. The injection of fuel and air flows are in the axial and radial directions, respectively. First, numerical studies are validated comparing the FLUENT results with the experimental ones. Then, the geometry and equivalence ratio of injection mixture are investigated parametrically. Considering the negligible variations of thermodynamics parameters in the radial direction of flow field and to reduce the computational costs, a 2D model is used for numerical simulations. Using three different equivalence ratio, it is found that detonation speed, pressure, and temperature behind detonation front, at the equivalence ratio of 1.2 is more than the equivalence ratio of 0.8. Also maximum detonation speed and pressure behind detonation is taken place in stoichiometric condition. The coefficient 0.5 and 2 are used in order to evaluate the effects of chamber length. Because the chamber outflow is semi-subsonic, chamber length change has a significant effect on the engine performance and flow field. The results point out that increasing the chamber length in low injection pressure and high injection pressure leads to increasing and decreasing the height of detonation front, respectively.
    Keywords: Rotating Detonation Engine, Rotating Detonation Combustion Modeling, Geometry design of RDE, 2D simulation of RDE
  • Saeid Shakki, Mohammad Reza Zakerzadeh Pages 353-360
    Shape memory alloys (SMAs) are suitable candidates in various fields of engineering. One advantage of these alloys is their capabilities in developing high strain and force. In addition to these great features, lightweight and super-elastic behavior are other traits of these materials. These specifications are of such an importance that make SMAs to be suitably used in further engineering applications. However, their intrinsic hysteresis non-linear behavior make their usage as position actuators difficult. Despite this challenge, there are various methods proposed in the literatures to model the hysteresis behavior of such materials. In this paper, a generalized Prandtl- Ishlinskii model, because of its simplicity, efficiency and inverse analytical capability, has been used for modeling the SMA behavior. In addition, the hysteresis modeling has been validated via experimental data of one of the articles. In the control section, however, two control systems consisting PID and fuzzy sliding mode controllers have been used. Fuzzy sliding mode control system is a method that can be used in systems without mathematical model and leads to increase in their robustness. It is shown in this paper that by using this method, it is possible to apply a suitable control input to the system in order to vanish the error signal. However, by using PID controllers, the error signal is not acceptable due to the constant controller coefficients. The results indicate the more efficient performance of fuzzy sliding mode controller with respect to the classical PID controller.
    Keywords: Generalized Prandtl, Ishlinskii model, Shape memory alloy, fuzzy sliding mode controller
  • Seyyed Hesam Sajjadi, Seyed Hamid Jalali Naini Pages 361-372
    In this paper, an explicit formulation of optimal line-of-sight strategy is derived in closed-loop for integrated guidance and control (IGC) system without consideration of fin deflection limit. The airframe dynamics is modeled by a second-order nonminimum phase transfer function, describing short period approximation. In the derivation of our optimal control problem, the actuator is assumed to be perfect and without limitation on fin deflection, whereas fin deflection limit is applied for the performance analysis of the presented optimal IGC solution. The problem geometry is assumed in one dimension and the final position and final time are fixed. The formulation is obtained in four different normalized forms to give more insight into the design and performance analysis of the optimal IGC strategy. In addition, guidance gains are obtained analytically in explicit form for steady-state solution. In overall, the performance of IGC is better than that of IGC with steady-state gains, but have more computational burden; however, it is reasonable for now-a-day microprocessors. Curve fitting or look-up table may be used instead for an implementation of optimal IGC strategy. Moreover, parametric study of nondimensional IGC parameters is carried out, such as weighing factor, dc gain, and short period frequency. Finally, the performance of the both IGC strategies is evaluated with airframe model uncertainties.
    Keywords: Integrated Guidance, Control, Optimal Control, Line, of, Sight Guidance, Non, Minimum Phase Systems
  • Soroush Fallah Kharmiani, Mohammad Passandideh Fard, Hamid Niazmand Pages 373-384
    In this paper, simultaneous impact of two parallel drops on a thin liquid film is investigated using the lattice Boltzmann method. The purpose of this study is to investigate the effects of surface tension (characterized by Weber number), distance between two drops, and gas kinematic viscosity on the impact. The developed numerical model in this paper which is based on the Shan and Chen pseudo-potential two-phase model makes it possible to access large density ratios, low viscosities, and tunable values of surface tension independent of the density ratio. The model is validated by comparing the coexistence densities with those of Maxwell analytical solution, evaluating the Laplace law for a droplet, and simulating single droplet impact on a thin liquid film. Simulation results of two drops simultaneous impact show that after impact, two jets raised between the drops join each other and form a central jet. Height of this jet increases with time leading to separation of secondary droplets from its tip. When the surface tension value is decreased, the central jet height is increased, but size of the separated droplets is reduced. The crown shape observed in single drop impact is also seen in simultaneous impact of two drops. Increasing distance between two drops leads to a smaller central jet height and an increase in the crown radius. The crown height, however, was found to be independent of the distance. Finally, increasing gas kinematic viscosity reduces the central jet rising speed and delays separation of secondary droplets from the jet.
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, impact, droplet, single component two, phase, Shan, Chen
  • Masud Keramati, Reza Hasanzadeh Ghasemi Pages 385-391
    Alzheimer is the most common form of dementia. Amyloid beta peptides play a key role in the pathology of Alzheimer and the recent surveys have demonstrated that amyloid beta oligomers are the most toxic component of them. Among oligomers, considering the high durability of dimer in comparison to other kinds, it has more toxic effects. Prefoldin is a molecular chaperone which prevents accumulation of misfolded proteins. Prefoldin is demonstrated that it can also operate as a nano actuator. In this article, we investigate the interaction between the prefoldin nano actuator and dimeric pathogenic nano cargo in molecular dimensions, hence the all-atom molecular dynamic simulation in explicit solvent were performed at physiological temperature. Visualizing the results and investigating the atomic distance between nano actuator and pathogenic nano cargo revealed that two arms of six arms of prefoldin nano actuator have been able to capture cargo and during the simulation they have made hydrogen bonds. Furthermore, investigating the hydrophobic effects between the hydrophobic amino acids in the cargo and nano actuator revealed that these effects have positively affected the stability of the binding between arms and the cargo. This article introduces the prefoldin as an inhibitor factor for dimeric oligomer from amyloid beta.
    Keywords: Alzheimer disease, Amyloid beta oligomers, Molecular chaperone, Prefoldin nano actuator, Molecular Dynamics
  • Mohammad Razani, Abolfazl Masomi, Masoud Razaeizadeh, Mohammad Noparast Pages 392-398
    Today, in the most of mining projects, especially in high volume mining using SAG and AG due to the special features respect to the other conventional methods has been developed. Usually in comminution process a small percentage of energy consumed by grinding and crushing processes. Also, the comminution process depended on many parameters such as: ore hardness, charge volume, size and geometry of ore, charge and size of ball, percentage of critical velocity of mill and liner profile. Therefore, achieving to optimum mentioned factors and consumed energy is of particular importance. Since it is impossible to consider interaction of all effective parameters simultaneously by experimental methods and are expensive and time consuming, in this research the effect of liner profile on comminution process has been investigated by changing the height and angle of liners using numerical method. In recent work the results of scaled experimental mill has been used for validation of numerical method. The results show a liner with a height of 140 mm and an angle of 15 degrees has the maximum impact and comminution. The results from FEM model of the SAG mill at Sarcheshmeh Copper Complex, are in good agreement with the measured data from experimental SAG mill.
    Keywords: SAG mill, liner profile, Grinding, FEM method
  • Javad Amnian, Mehdi Maerefat Pages 399-402
    The intense increasing of pollutions from cars in the enclosed residential parking lots is an important challenge. Forecast and estimate of generated pollution from cars is applicable for proper design of residential car parks. In this article, the pollution concentration in a residential parking lot is measured experimentally and the results are used for validation of numerical solution. In the second part, the pollutions are simulated in several parking lots and the equation of pollution incensement with time is proposed and offered in the form of analytical equation. By using this equation, the allowable time of man’s presence in these parking lots is offered.
    Keywords: Pollution dispersion, numerical simulation, experimental measurement, the relation of pollution incensement