فهرست مطالب

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و هشتم شماره 3 (پیاپی 84، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/10
  • تعداد عناوین: 40
|
  • وحید اعظمی *، مرتضی یاری صفحات 1-8
    در این مقاله، برای کاربردهای تولید توان به صورت غیر متمرکز، سیستم یکپارچه ی گازی ساز زیست توده–پیل سوختی اکسید جامد–توربین گاز–چرخه آلی رانکین ارائه شده است. سیستم پیشنهادی شامل واحد گازی سازی، واحد تصفیه گاز، هیبرید پیل سوختی اکسید جامد و توربین گاز و چرخه پایین دست آلی رانکین می باشد. تکنولوژی تصفیه گاز دما بالا برای این سیستم پیشنهاد شده است. عملکرد سیستم توسط محاسبات ترمودینامیکی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با سیستم یکپارچه گازی سازی زیست توده–پیل سوختی اکسید جامد–توربین گاز–چرخه آلی رانکین با تولید توان خالص MWe3/2 می توان به راندمان انرژی خالص 73/55% بر مبنای ارزش گرمای پایین دست یافت. از نرم افزار ترمودینامیکی Cycle-Tempo برای مدل سازی سیستم پیشنهادی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: انرژی، اگزرژی، گازی ساز، سیستم تصفیه گاز، پیل سوختی اکسید جامد
  • میر بیوک احقاقی* ، کیهان کوزه گر غیاثی، محمد وجدی صفحات 9-18
    کاربرد فراوان پمپ های گریز از مرکز در صنایع مختلف موجب شده است تا افزایش کارایی این پمپ ها مورد توجه قرار گیرد. پدیده کاویتاسیون یکی از مشکلات اساسی در عملکرد پمپ های گریز از مرکز می باشد. تغییر هندسه ی ورودی پمپ های گریز از مرکز می تواند راه حلی برای کاهش وقوع کاویتاسیون در مکش پروانه گردد. بدین منظور، جریان در پروانه و حلزونی پمپ به صورت عددی با نرم افزار سی اف ایکس شبیه سازی شده است. روش عددی حجم محدود به همراه مدل آشفتگی کا-امگا-اس اس تی برای تحلیل عددی مورد استفاده قرار گرفته است. جریان در پروانه و حلزونی به ترتیب با دستگاه مختصات چرخان و ساکن تحلیل شده است و نتایج با رابط روتور ایستا به یکدیگر کوپل شده اند. موقعیت های مختلف ورودی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. منحنی هد - دبی پمپ شبیه سازی شده با مدل واقعی پمپ 200-65 شرکت پمپیران مقایسه شده است. خطای عددی پایین، اطمینان از نتایج حاصل را افزایش داده است. نتایج نشان می دهد برخی هندسه های ورودی پروانه پمپ موجب بهبود عملکرد کاویتاسیونی پمپ با کاهش جزئی هد پمپ شده است.
    کلیدواژگان: پمپ گریز از مرکز، کاویتاسیون، تغییر هندسه، حل عددی
  • محمدحسین بیاتی چالشتری* ، محمد جعفری صفحات 19-28
    در این مقاله، به تعیین پارامترهای موثر در طراحی بهینه صفحات فلزی محدود حاوی گشودگی های چندضلعی تحت بار کششی تک محوری پرداخته شده است. از الگوریتم اجتماع ذرات به عنوان الگوریتم بهینه سازی در تعیین پارامترهای موثر استفاده شده است. انعطاف پذیری، سادگی، زمان حل مناسب و اجتناب از قرار گرفتن در نقطه بهینه محلی از ویژگی های مهم این الگوریتم می باشد. تابع هدف دستیابی به کمترین مقدار ضریب تمرکز تنش (تنش بهینه) در اطراف گشودگی های مثلثی، مربعی، پنج ضلعی و شش ضلعی می باشد. تعیین مقدار تنش بهینه حول گشودگی های گوناگون در ورق محدود تحت بار کششی پژوهشی است که تاکنون به آن پرداخته نشده است. روش به کار گرفته شده برای محاسبه تمرکز تنش برپایه ی حل تحلیلی متغیر مختلط موشخیلشویلی و نگاشت همنوا با فرض تنش صفحه ای می باشد. ورق، محدود (نسبت طول ضلع گشودگی به بزرگترین ضلع ورق درگشودگی مربعی و مثلثی و نسبت قطر دایره محیط بر سایر n ضلعی ها به بزرگترین ضلع ورق، بزرگتر از 2/0) ، همسانگرد و الاستیک خطی درنظر گرفته شده است. از روش اجزای محدود، برای بررسی درستی جواب ها استفاده شده است. نتایج عددی، تطابق خوبی با نتایج حاصل از حل تحلیلی حاضر دارد. نتایج نشان می دهند با انتخاب مناسب پارامترهای بهینه می توان مقدار تنش اطراف گشودگی های مختلف منتظم را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
    کلیدواژگان: صفحه فلزی محدود، گشودگی چندضلعی، الگوریتم اجتماع ذرات، روش متغیر مختلط، ضریب تمرکز تنش
  • مجید جگریان، فاطمه باکویی، محسن بهرامی* ، حمیدرضا پوراعتماد صفحات 29-35
    استفاده از ربات، و به صورت خاص ربات های انسان نما ، در بسیاری از حوزه ها از جمله حوزه درمان، رشد روزافزونی را تجربه کرده است. در این پژوهش از ربات انسان نما برای بهبود توجه اشتراکی در کودکان مبتلا به اتیسم استفاده شده است. از جمله چالش های این رویکرد این است که اولا این بیماری شرایط خاصی برای بیمار به وجود می آورد که حضور درمان گر و هر شئ خارجی دیگری را به راحتی پذیرا نیست؛ چالش دوم مربوط به انتخاب الگوریتم ها و روش های مناسب ردیابی سر و مردمک چشم در کودکان مبتلا به اتیسم است، که یکی از ویژگی های آن ها حرکات غیر ارادی و کنترل نشده سر و چشم به طرفین می باشد. سومین چالش روال درمان و پژوهش است، روند درمان و انجام تست های طراحی شده نباید باعث ایجاد تحریک بیش از حد در کودک شود، برای غلبه بر چالش های ذکرشده، علاوه بر الگوریتم ردیابی مردمک چشم بلادرنگ با مقاومت بالا، بدون استفاده از سخت افزارهای تجاری، با استفاده از درخت تصمیم گیری فازی برای ترکیب اطلاعات پزشکی و مهندسی در طول درمان استفاده شده است، و نهایتا مفهوم درمان تعاملی برای بهبود کودکان اتیستیک معرفی گردیده است. .
    کلیدواژگان: رباتهای دستیار اجتماعی، اتیسم، ردیابی مردمک چشم، تعامل انسان و ربات، تصمیم گیری فازی
  • اکرم جهانبخشی، افشین احمدی ندوشن * صفحات 37-47
    کاربرد کمپرسور های محوری در فرآیند های آیرودینامیکی به علت وجود ناپایداری جریان سیال در دبی های جرمی کم، محدود است. از جمله این ناپایداری ها پدیده سرج است. در کار حاضر تحلیل سه بعدی غیر دائم معادلات ناویر استوکس به کمک نرم افزار فلوئنت در توربو ماشین های چند مرحله ای با استفاده از مدل توربولانسی (k −ε) و نوع SKEمطالعه شده است. نتایج نشان دادند این مدل در مقایسه با انواع معمولی، برای مسائل توربوماشین ها دارای دقت بهتر و نرخ همگرایی سریع تری است و در بررسی رفتار سیستم تراکمی برای نقاط عملکرد متفاوت کمپرسور، هنگام بروز پدیده سرج و تغییرات نوسانات فشار و دبی جرمی با گذشت زمان، دقت قابل قبولی دارد. به طوریکه نرخ متوسط دبی جرمی محاسبه شده برای روتور ناسا 67 در مطالعه حاضر و مدل SKE برابر (kg/s) 23/34 است و داده های آزمایشگاهی مقدار (kg/s) 61/34 را نشان می دهد. همچنین مشخص شد که در شرایط سرج با افزایش دور طراحی نوسانات کاهش زیادی خواهند داشت.
    کلیدواژگان: کمپرسور جریان محوری، مطالعه عددی، پدیده سرج
  • علی چراغی، رضا آقایی طوق* ، رضا ابراهیمی صفحات 47-56
    پرتابه های زیرسطحی سرعت بالا برای حرکت در رژیم سوپرکاویتاسیونی طراحی می‏شوند. در این شرایط، پسای اصطکاکی کاهش یافته و پسای فشاری نیروی غالب در مقابل حرکت پرتابه می‏گردد. مدل‏های کاویتاسیونی مختلفی توسط محققین برای شبیه‏سازی انواع جریان‏های کاویتاسیونی ارائه شده است. در کار حاضر با انتخاب یک مدل کاویتاسیونی مناسب، جریان سوپرکاویتاسیون حول یک کاواکزای دیسکی مدل شده است. پارامترهای حفره [L1] اندازه‏گیری شده و با نتایج تجربی و تحلیلی مقایسه گردیده است. در این تحقیق، جریان سوپرکاویتاسیونی در زوایای حمله مختلف شبیه‏سازی شده و ضریب پسا در اعداد کاویتاسیون مختلف به دست آمده است. نتایج تحلیل عددی با نتایج روابط نیمه‏تجربی مقایسه شده است. در نهایت، با استفاده از نتایج بدست آمده از تحلیل عددی رابطه‏ای برای محاسبه ضریب پسا در زوایای حمله مختلف برای محدوده ای از عدد کاویتاسیون پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: سوپرکاویتاسیون، ضریب پسا، زاویه حمله، کاواک‏زا، دوفازی
  • صابر چهاردولی، مهدی کریمی* ، هنگامه هادیان صفحات 57-67
    در این پژوهش، ویژگی های جذب انرژی مخروط های ته بسته ی فولادی که در حالات گوناگون سوراخ دار شده اند، تحت بارگذاری محوری شبه استاتیکی به دو صورت تجربی و عددی بررسی شده است. در بخش تجربی، پس از تهیه ی مخروط های آماده، آلیاژ فولاد سازنده تعیین شد. به منظور تعیین خواص مکانیکی، نمونه های دمبلی شکل به وسیله ی برش وایرکات از مخروط جدا شده و سپس منحنی تنش کرنش برای آن ها استخراج شد. شبیه سازی ساختارهای مخروطی به کمک نرم افزار المان محدود LS-Dyna و مقایسه ی آن ها با داده های حاصل از آزمایش های تجربی انجام شد و تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی وجود داشت. در این پژوهش، 48 حالت گوناگون بررسی و مشخصات فروپاشی آن ها استخراج و مقایسه شدند. در این 48 حالت، سه زاویه برای یال مخروط، چهار ضخامت گوناگون و چهار آرایش متفاوت از نظر تعداد سوراخ گنجانده شده است و از این طریق رفتار مکانیکی جاذب های مخروطی ته بسته ی فولادی سوراخ دار، در حالات گوناگون، مطالعه شده است. بررسی ها نشان می دهد که افزایش تعداد سوراخ در بدنه ی جاذب ها، منجر به کاهش نیروی بیشینه و افزایش کارایی نیروی له شدگی می شود. با توجه به نتایج به دست آمده، جاذب های مخروطی سوراخ دار جایگزین مناسبی برای نمونه های مشابه بدون سوراخ هستند.
    کلیدواژگان: جاذب انرژی سوراخ دار، مخروط ته بسته، LS-Dyna، بارگذاری شبه استاتیکی محوری
  • مجید حیدری، شهرام هادیان جزی * صفحات 67-76
    در این مقاله کنترل فعال ارتعاشات یک تیر دوار یک سر گیردار هوشمند به کمک وصله های پیزوالکتریک حسگری و عملگری روی سطوح خارجی آن بررسی شده است. معادلات حرکت با استفاده از روش المان محدود و به کمک المان های 6 و 9 درجه برای قسمت های فاقد وصله و قسمت های شامل آن ها، گسسته سازی شده است. چند نوع مختلف کنترل کننده مانند LQR، LQG و پسخورد سرعت برای کنترل فعال نوسانات استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد کنترل کننده LQR به دلیل پسخورد همه حالت های سیستم عملکرد بهتری از نظر زمان نشست دارد. درحالی که کنترل کننده پسخورد سرعت فقط به داده های سنسورهای پیزوالکتریک نیاز داشته و بنابراین به کار گیری آن مقرون به صرفه تر و عملی تر است. در این مقاله همچنین اثر تعداد زوج وصله های پیزوالکتریک روی کنترل ارتعاشات تیر با در نظر گرفتن چهار جفت وصله در نقاط مختلف تیر مطالعه شده است.
    کلیدواژگان: تیر دوار، کنترل فعال نوسانات، وصله پیزوالکتریک، کنترل بهینه، پسخورد سرعت
  • حسین خزاعلی* ، فرامرز فرشته صنیعی صفحات 77-86
    روش شکل دهی تدریجی ورق از روش های جذاب شکل دهی ورقی می باشد. استفاده از تحلیل های اجزاء محدود این روش به خصوص در دمای بالا برای آلیاژهایی مثل تیتانیم Ti-6Al-4V در کاهش هزینه ی پژوهش نقش بسزایی دارد. در مطالعه ی حاضر با استفاده از نتایج آزمایش های عملی، اقدام به شبیه سازی شکل دهی گرم تدریجی تیتانیم گردید و اعتبار آن توسط سه خروجی نمودارهای حدی، عمق شکل دهی و کم ترین ضخامت ارزیابی شد. سپس اثر عوامل فرایند بر روی نیروهای وارد بر ابزار با در نظر گرفتن حرارت تولیدی حین آزمایش مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که نیروهای عمودی بیش ترین مقادیر را در بین این نیروها دارند. به علاوه کاهش دمای اولیه ی ورق و افزایش گام عمودی و قطر ابزار، این نیروها را افزایش داده است. همچنین مشاهده گردید که هندسه ی شکل دهی شده و جنس ماده تاثیر بسزایی در تغییرات نیروها دارند. توزیع کرنش های موثر نیز کشیدگی بیش تر ورق را در ناحیه ی میانی آن به نمایش گذاشت. در پایان، تحلیل کمانش و تنش های وارد بر ابزار نشان داد که بیش ترین خطر ناشی از تنش های اعمالی به ابزار، از نوع خمشی کششی و ناشی از نیروهای طولی بود.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی گرم، آلیاژ تیتانیم Ti-6Al-4V، تحلیل اجزاء محدود، نیروهای شکل دهی
  • فرید داودی، علیرضا آریایی * صفحات 87-95
    در این مقاله ارتعاش آزاد نانو تیر دوار با سطح مقطع متغیر بر روی بستر الاستیک به روش مربع سازی دیفرانسیلی مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور افزایش دقت، از مدل تیر تیموشنکو استفاده می شود که عبارات اینرسی دورانی و تغییر شکل برشی را در نظر می گیرد. ابتدا نظریه الاستیسیته غیر محلی ارینگن به صورت اجمالی بررسی و سپس معادلات نانو تیر تیموشنکو با توجه به تاثیرات مقیاس نانو، سطح مقطع متغیر و دورانی بودن نانو تیر استخراج می شود. پس از بی بعد سازی معادلات با استفاده از پارامترهای بی بعد معرفی شده، معادلات به فرم مورد نظر در روش مربع سازی دیفرانسیلی بازنویسی و با بهره گیری از روش ذکر شده حل می شود و فرکانس های طبیعی استخراج می گردند. برای محاسبه فرکانس های طبیعی، حالت های مختلفی در نظر گرفته می شود که در آن تاثیر پارامتر نانو، سرعت دورانی، شعاع توپی، ضریب تغییر سطح مقطع و سختی بستر الاستیک مورد بررسی قرار می گیرد. برای اعتبارسنجی نتایج، با صرف نظر از بعضی عبارات، مساله مورد پژوهش با نتایج مسائل ساده تر ارائه شده در سایر مقالات مقایسه می شود که در هر مورد تطابق قابل قبولی مشاهده می گردد.
    کلیدواژگان: نانوتیر، نظریه تیموشنکو، روش مربع سازی دیفرانسیلی، تیردوار، بستر الاستیک
  • حامد دیلمی عضدی، عادل آزاد، مهدی سلمانی تهرانی* ، زهرا دهقانیان صفحات 97-104
    بیلوز های فلزی کاربرد های زیادی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، هسته ای و پتروشیمی دارند. یکی از روش های تولید بیلوز، هیدروفرمینگ لوله است. پارامتر های زیادی در ساخت این قطعه تاثیر گذار هستند که می توان اصلی‏ ترین پارامتر جهت ساخت این قطعات به روش هیدروفرمینگ لوله را فشار اعمالی سیال به لوله دانست. فشار اعمالی کم، موجب بروز عیوبی همچون چروکیدگی می شود و فشار زیاد سبب نازک شوندگی و در نهایت به پارگی می انجامد. در پژوهش های منتشرشده گذشته این فشار برای مواد مختلف به روش تجربی محاسبه و گزارش شده است. اما پایه نظری و کاربردی برای محاسبه فشار، بدون انجام آزمایش تجربی، پیشنهاد نشده است. در این مقاله برای به دست آوردن فشار مورد نیاز شکل دهی جهت مدل سازی تحلیلی، از نظریه مخزن های جداره-‏نازک و همچنین از مدل مادی سوییفت استفاده شده است. مقایسه با نتایج تجربی موجود نشان می دهد فشار نهایی مجاز پیشنهاد شده از دقت خوبی در پیش بینی فشار شکل دهی مناسب برخوردار است.
    کلیدواژگان: بیلوز فلزی، هیدروفرمینگ لوله، فشار مجاز، مطالعه تحلیلی
  • محمد علی راعی* ، سید اسماعیل موسوی تیله بنی، کیوان فلاح، آتنا قادری صفحات 105-114
    در این تحقیق، سقوط آزاد قطره در یک سیال لزج در کانال دو بعدی مستطیلی بصورت عددی با روش شبکه ی بولتزمن مدل پتانسیل بین ذره ای مطالعه می شود. برای اعتبارسنجی شبیه سازی حاضر، نتایج عددی حاضر با نتایج محققان پیشین مقایسه می شود. مقایسه بین نتایج، دقت روش عددی حاضر در شبیه سازی جریان های دوفازی را نشان می دهد. اطلاعات کمی در مورد متغیرهای جریان از جمله رفتار قطره، خطوط جریان و گردابه های موجود در دنباله قطره در دو حالت مورد بررسی قرار می گیرد: الف) سقوط آزادانه یک قطره منفرد و ب) سقوط دو قطره یکسان در آرایش پشت سر هم. نتایج نشان می دهد که برای یک قطره در حال سقوط با افزایش عدد اتوس گردابه پشت قطره بزرگ تر شده می شود و آشفتگی جریان بیستر می شود در حالیکه با افزایش عدد اونسورج عکس این روند دیده می شود. برای سقوط دو قطره در آرایش پشت سر هم، سرانجام دو قطره به هم برخورد کرده و منعقد می شوند و تشکیل قطره بزرگتر تقریبا دو برابر قطره اولیه را می دهند. در نهایت قطره در نتیجه اینرسی زیاد قطره شکل گرفته شده، می شکند.
    کلیدواژگان: سقوط قطره، روش شبکه بولتزمن، مدل پتانسیل بین ذره ای
  • امین ربیعی زاده *، احمد افسری، اشکان بهمنی، صدیقه سهرابی زاده صفحات 115-124
    در تحقیق حاضر به بررسی تاثیر فرآیند اصطکاکی اغتشاشی بر خواص تریبولوژیکی، مکانیکی و خوردگی فولاد کم کربن AISI 1010 پرداخته شده است. فرآیند در سرعت های چرخش متفاوتی از 800 تا 1600 دور بر دقیقه انجام شد و بهترین نتایج برای نمونه فرآوری شده با کمترین سرعت چرخش (800 دور بر دقیقه) بدست آمد. با اعمال فرآیند اصطکاکی اغتشاشی دانه بندی ساختار تحت مکانیزم تبلورمجدد دینامیک تا ابعاد 5/0 میکرومتر ریز شد (اندازه دانه اولیه 10 میکرومتر بوده است). همچنین استحکام کششی نمونه های فرآوری شده در شرایط بهینه فرآیند تا 50 مگاپاسکال افزایش داشت. به همین ترتیب سختی نمونه های فرآوری شده بیش از 5/2 برابر فلز پایه افزایش داشت. با بهبود ریزساختار و خواص مکانیکی نمونه ها در نتیجه فرآوری اصطکاکی- اغتشاشی، متعاقبا رفتار تریبولوژیکی بهبود پیدا کرده و نرخ سایش نمونه ها حدودا 28% کاهش یافته است. جهت بررسی خواص خوردگی نمونه ها آزمون خوردگی بر اساس استاندارد ASTM G5 انجام شد. مشاهده گردید که اعمال فرآوری اصطکاکی- اغتشاشی تغییری در خواص خوردگی فولاد کم کربن ایجاد نمی کند.
    کلیدواژگان: فولاد کم کربن، فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، خواص تریبولوژیکی، مقاومت به خوردگی
  • عباس رهی *، احمد حقانی، پدرام صفرپور صفحات 125-133
    در این پژوهش تاثیر پارامتر های مختلف بر روی رفتار آشوبناک سیستم روتور-دیسک-یاتاقان به همراه اثر مالشی بین دیسک و استاتور مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات حاکم بر حرکت بر اساس قانون دوم نیوتون استخراج و بی بعد شده است. نیروی غیر خطی فیلم روغن یاتاقان تحت نظریه یاتاقان های کوتاه در معادلات لحاظ شده است. همچنین از آن جایی که سایش در محورهای دوار یک نقص ثانویه است، لذا در معادلات حرکت، نیروی نابالانسی و تاب محور که ایجاد کننده اثر مالشی بین دیسک و استاتور می باشد، در نظر گرفته شده است. در ابتدا رفتار دینامیکی سیستم به وسیله نمودار های دوشاخگی، تاریخچه زمانی، نمودار صفحه فاز، نمودار طیف توان، نمودار مقطع پوانکاره و حداکثر نمای لیاپانوف مورد بررسی قرار گرفته و سپس تاثیر پارامتر های مختلف سیستم از جمله ضریب اصطکاک بین دیسک واستاتور، لقی بین دیسک و استاتور و سفتی بین دیسک و استاتور بر روی رفتار آشوبناک سیستم در سرعت های چرخشی مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: سیستم روتور-دیسک-یاتاقان، استاتور، مقطع پوانکاره، حداکثر نمای لیاپانوف، رفتار آشوبناک
  • پیام سراییان، کامران امینی *، محمد جواد باقری صفحات 135-141
    ماشینکاری تخلیه الکتریکی یکی از مهمترین فرآیندهای ماشینکاری نوین در صنعت امروزی است. سایش ابزار در این عملیات بواسطه ماهیت فرایند موجب کاهش دقت ابعادی قطعات تولیدی می شود، از اینرو تلاش جهت کاهش سایش ابزار یکی از مهمترین چالش های پیش رو در این عملیات است. به همین دلیل در این تحقیق با به کارگیری یکی از روش های تغییر شکل شدید، تاثیر کاهش اندازه دانه های الکترود مسی بر روی سایش ابزار اسپارک مورد مطالعه قرار گرفته است. به این منظور میله های مسی، تحت فرآیند اکسترود در کانال های هم مقطع زاویه دار، قرار گرفتند و با استفاده از آزمایش پراش الکترون های به عقب رانده شده مشخص گردید میانگین اندازه دانه های مس، از 8/60 به 48/5 میکرومتر کاهش یافته است. تاثیر زمان روشنی پالس، شدت جریان جرقه و اندازه دانه الکترود بر روی سایش ابزار، بررسی شد. نتایج این تحقیق نشان می دهد که در نرخ براده برداری زیاد سایش ابزار اکسترود شده به میزان 8/36 درصد، نسبت به ابزار معمولی کاهش می یابد، اما در نرخ براده برداری کم که سایش ابزار زیاد نمی باشد تاثیر قابل توجهی بین سایش دو نوع ابزار مشاهده نگردید.
    کلیدواژگان: سایش ابزار، اکسترود در کانال های هم مقطع زاویه دار، ماشینکاری تخلیه الکتریکی، اندازه دانه، مس خالص
  • سعید سلگی، علی جهانگیری* ، محسن نالایی صفحات 143-151
    سازه های ساندویچ پنل به دلیل قابلیت های فراوان خود از قبیل نسبت استحکام به وزن بالا، توانایی جذب انرژی بالا در اثر ضربه و… در سازه های هوایی کاربرد فراوانی دارند. در این مقاله، 7 آلیاژ منتخب که شامل فولاد ضد زنگ 321، فولاد ضد زنگ 347، سوپر آلیاژ نیکل 617، سوپر آلیاژ نیکل 625، سوپر آلیاژ نیکل 718، آلیاژ نیکل 201، سوپر آلیاژ نیکل 600 بر اساس 6 پارامتر اصلی برای جایگزین نمودن آلیاژ پایه ساندویچ پنل اصلی در ناحیه داخلی دم افقی هواپیما انتخاب شده اند. مقادیر بار تسلیم و نواحی شروع آسیب به کمک معیار آسیب فون مایزز بر اساس استاندارد نظامی آمریکا تعیین شده و در نهایت 2 آلیاژ از میان 7 آلیاژ منتخب با استفاده از معیار شروع آسیب و 4 معیار تاثیرگذار دیگر که شامل: خواص مکانیکی در دمایOC650، چگالی (افزایش درصد وزنی) ، قیمت و عوامل مخرب محیطی، تعیین می شوند. نتایج نشان می دهد که دو سوپر آلیاژ نیکل 625 و 718 بر اساس معیارهای تعریف شده در نمونه های ساندویچ پنل، می توانند دو گزینه مناسب برای جایگزینی آلیاژ حاضر مورد استفاده در سازه دم افقی بحساب آیند.
    کلیدواژگان: ساندویج پنل های فلزی، معیار فون مایزز، سوپر آلیاژ نیکل، فولاد ضد زنگ
  • محمدحسن شجاعی فرد، ابوالضل خلخالی *، صادق یارمحمدی سطری صفحات 153-155
    در این مقاله هدف بدست آوردن الگوریتمی برای طراحی هندسه ی سیستم تعلیق خودرو جهت استفاده در خانواده ی محصولات در کلاس های مختلف خودرو می باشد. این الگوریتم به گونه ای طراحی می شود که پارامترهای طراحی خانواده محصول با تغییر از یک کلاس خودرو به کلاس دیگر خودرو بیشترین اشتراک را با هم داشته باشند. بدین منظور در ابتدا هندسه ی سیستم تعلیق مورد بررسی قرار می گیرد و پارامترهای موثر در هندسه ی سیستم تعلیق خودرو جهت استفاده در پلتفرم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه الگوریتمی جهت طراحی پلتفرمی خودرو بر مبنای روابط ریاضی حاکم بر انواع حرکت های نوسانی خودرو با اعمال ورودی های تصادفی جاده به سیستم تعلیق ارایه می گردد. در این الگوریتم نقاط حساس در طراحی هندسه ی سیستم تعلیق با رویکرد ایجاد بیشترین اشتراک در پلتفرم های مختلف خودرو تبیین می گردد. در انتها سیستم تعلیقی برای 5 محصول خودروی تندر90 شامل خودروهای سدان، وانت، هاچ بک، استیشن واگن (مینی ون) و خودروی MPV ارایه می گردد که با حفظ بیشترین اشتراک در کلاس های مختلف خودرو الزامات مرتبط با آسایش سرنشین را برآورده نماید. مقایسه نتایج بدست آمده از سیستم تعلیق بهینه و تندر90 معمولی بیانگر کارایی این روش می باشد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی پلتفرمی، خانواده محصول، هندسه ی سیستم
  • مجتبی شیخی ازغندی، مهدی حسن زاده * صفحات 157-166
    هدف از مقاله حاضر تحلیل حساسیت پارامترهای هندسی در طراحی مسائل ترموالاستیک با استفاده از روش نیمه تحلیلی بهبودیافته می باشد. روش نیمه تحلیلی، یکی از روش های کارا برای تحلیل حساسیت طراحی نسبت به متغیرهای طراحی است و به صورت ترکیبی از روش تحلیلی و روش تفاضل محدود می باشد. اگرچه این روش، روش قدرتمندی است، اما نسبت به اندازه گام حساس است. تحلیل حساسیت به کمک متغیر مختلط روش نوینی است که نسبت به اندازه طول گام حساس نبوده و در مقایسه با سایر روش ها چندین مزیت دارد. پیاده سازی این روش در کد المان محدود برای محاسبه حساسیت به آسانی انجام می پذیرد و فقط نیاز به تغییر در شبکه بندی المان محدود در طول محور موهومی دارد. این مقاله از ترکیب روش تحلیلی با روش متغیر مختلط برای محاسبه حساسیت در مسائل ترموالاستیک استفاده می کند. روش ارائه شده هر دو مزایای روش تحلیلی و روش متغیر مختلط را دارا است. مزیت روش ارائه شده در سرعت عملکرد، دقت و سادگی پیاده سازی آن است. مقایسه نتایج ارائه شده توسط روش پیشنهادی با دیگر روش ها نشان دهنده کارایی بالای روش حاضر بوده که می تواند مقادیر حساسیت مسائل را به صورت دقیق و پایدار پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: ترموالاستیسیته، المان محدود، بهینه سازی، روش متغیر مختلط، روش نیمه تحلیلی
  • صادق ظفریان، سید مسعود حسینی سروری* ، سید حسین منصوری صفحات 167-176
    در این مطالعه تخمین توزیع مجهول چشمه های گرمایی توسط یک روش بهینه سازی انجام می شود به طوری که شرایط مطلوب حرارتی (دما و شار گرما) بر روی سطح طراحی ایجاد گردد. محیط مورد بررسی یک محیط غیرخاکستری، جذب کننده-صادرکننده و غیرپخشی بوده که در حالت تعادل تابشی قرار دارد. روش جهت های مجزا برای حل معادله انتقال تابش استفاده می گردد. به منظور شبیه سازی تابش در محیط های غیرخاکستری، از دو مدل خاکستری و مجموع وزنی گازهای خاکستری بر پایه خط طیف استفاده می شود. مساله معکوس از طریق کمینه کردن یک تابع هدف و توسط روش بهینه سازی گرادیان مزدوج حل می شود. به منظور اثبات توانایی روش پیشنهاد شده برای دستیابی به شرایط مطلوب حرارتی، چندین مثال با ترکیب های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. هر چند مدل خاکستری یک روش سریع به حساب می آید، این روش دارای خطای زیاد بوده و نتایج آن به هیچ وجه قابل اعتماد نمی باشند. در مقایسه با مدل خاکستری، روش مجموع وزنی گازهای خاکستری بر پایه خط طیف دارای دقت قابل قبول بوده که روشی کارآمد و قدرتمند در احتساب اثرات غیرخاکستری محیط می باشد.
    کلیدواژگان: تابش، محیط غیرخاکستری، طراحی معکوس، چشمه حرارتی
  • مهدی ظهور *، سید میثم موسوی، امین اشرافی تفرشی صفحات 177-186
    شکل دهی الکتروهیدرولیکی یک فرایند شکل دهی ورق فلزی با سرعت بالا است که در آن دو الکترود در محفظه ای پر از آب قرار دارند و تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا بین آن ها، فشار بالائی جهت شکل دادن ورق ایجاد می کند. در این تحقیق جهت بررسی رفتار تغییر شکل ورق برنجی در طی شکل دهی الکتروهیدرولیکی، آزمایش های تجربی گسترده ای (تا 2/3 کیلوژول) انجام می شود. برای توضیح جنبه های مختلف تغییر شکل ورق، فرمولاسیون هیدرودینامیک ذرات هموار با روش اجزاء محدود در نرم افزار ال‏اس داینا کوپل و برای شبیه‏سازی مورد استفاده قرار می گیرد. در این پژوهش جهت مدل کردن فرایند تخلیه الکتریکی دو رویکرد متفاوت استفاده می گردد. در رویکرد نخست، انرژی تخلیه الکتریکی به جرم معادل از ماده منفجره تی ان تی تبدیل می شود. در رویکرد دوم، فاصله بین الکترودها با یک کانال پلاسما جایگزین و انرژی تخلیه الکتریکی درون آن تزریق می گردد. در انتها، تاریخچه تغییرشکل (تغییر مکان، سرعت، کرنش و نرخ کرنش) در نقاط مختلف ورق ها ارائه می شود. نتایج نشان می دهد (در شرایط مورد استفاده در این پژوهش) ، مقدار بیشینه سرعت و نرخ کرنش به ترتیب به 250 متر بر ثانیه و 3800 بر ثانیه می رسد.
    کلیدواژگان: تغییر شکل ورق فلزی، فرایند شکل دهی الکتروهیدرولیکی، شبیه سازی عددی، هیدرودینامیک ذرات هموار
  • عبدالحمید عزیزی *، ملیحه حاجی نژاد صفحات 187-195
    با توجه به تاثیر چرخه های گرمایی بر مناطق دورتر از ناحیه جوش و همچنین اهمیت انجام این فرایند در صنایع دریایی، بررسی گرمایی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در زیر آب یک نیاز اساسی است. در این تحقیق مدلسازی گرمایی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در حضور خنک کار و در هوا با سرعت دورانی ها و پیشروی های مختلف انجام پذیرفت. مقایسه بین نتایج مدلسازی و نتایج تجربی صورت گرفت که بیانگر صحت انجام مدلسازی بود. یافته ها نشان داد که افزایش سرعت دورانی به دلیل افزایش شار گرمایی تولیدی، منجر به افزایش دما در مناطق مختلف قطعه کار در جوشکاری در هوا و زیر آب می شود؛ اما در جوشکاری زیر آب با توجه به جوشش آب در مناطق اطراف ابزار، افت دما در این مناطق بیشتر است و اختلاف دمای بیشتری بین دمای قطعه کار در جوشکاری در هوا و زیر آب مشاهده می شود. کاهش سرعت پیشروی به دلیل افزایش انباشت حرارتی، منجر به افزایش دمای قطعه کار می گردد که در جوشکاری در هوا نسبت به جوشکاری در زیر آب، افزایش دما چشمگیرتر است. در واقع تاثیر تغییرات سرعت پیشروی بر جوشکاری در زیرآب نسبت به هوا کمتر است.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، سرعت دورانی، سرعت پیشروی، خنک کار
  • امیر عسگری طاهری *، صمد جعفرمدار، شهرام خلیل آریا صفحات 197-202
    در این مقاله مقایسه دبی جرمی جریانهای مختلف سمت پوسته مبادله کن های گرمایی بر اساس تغییرات برش بافل و فاصله بافل از هم به روش شبکه هیدرولیکی جریان مورد بررسی قرار گرفت. نحوه توزیع جریان نقش مهمی در دستیابی به بازده دمائی بالا و کارکرد موثر مبادله کن های گرمایی پوسته- لوله دارد، بطوریکه توزیع یکنواخت باعث کاهش ارتعاش و نویز مبادله کن خواهد شد. همچنین بررسی دبی جریان های مختلف اهمیت زیادی برای درک الگوی انتقال گرما و افت فشار مبادله کن های گرمایی دارد. بنابراین نحوه طراحی مبادله کن های گرمایی پوسته - لوله ، بویژه نحوه تاثیر فاصله بافل ها و برش بافل روی دبی جریان در این مطالعه بررسی خواهد شد. در این مطالعه از اصول شبکه هیدرولیکی جریان برای ارزیابی نحوه توزیع دبی جریان مقاطع مختلف مبادله کن گرمایی استفاده شده است. براساس نتایج بدست آمده نحوه پیکربندی بافل ها، شامل برش بافل و فاصله بافل ها از هم تاثیرگذار در دبی جریان مقاطع مختلف بافل و نحوه توزیع جریان سمت پوسته می باشد. همچنین بیشترین دبی جریان سمت پوسته مربوط به جریان مقطع پنجره بافل می باشد.
    کلیدواژگان: مبادله کن گرمایی، الگوهای جریان، جریان آشفته، شبکه هیدرولیکی جریان
  • سید حسن عصایی* ، سعید کشت کار، محمد امین مکارم، مهدی عابدی صفحات 203-212
    به منظور جذب امواج آکوستیکی در زیر آب از پوشش هایی با نام جاذب های آلبریخ استفاده می گردد. مکانیزم این پوشش ها تبدیل انرژی امواج به گرما از طریق ارتعاش حفره های موجود در آن ها می باشد. در این مقاله ارزیابی عملکرد نوع خاصی از جاذب های آلبریخ از جنس پلی یورتان با استفاده از نرم افزار کامسول انجام پذیرفته و تاثیر پارامتر های مختلف هندسی به صورت مجزا بررسی گردیده است. بر اساس نتایج، افزایش ارتفاع و شعاع استوانه های هوا و همچنین تبدیل آن ها به مخروط ناقص، میزان ضریب جذب را افزایش و ضرایب عبور و بازتاب را کاهش می دهد. همچنین قرار دادن حفره ها در ردیف های میانی با شعاع های مختلف، محدوده فرکانس بهینه جاذب را افزایش داده و آن را اصطلاحا پهن باند می نماید. در انتها جاذب پهن باند برای دست یابی به بیشترین میزان ضریب جذب بهینه شده است. در مدل بهینه، حفره ها به صورت مخروط ناقص با زاویه راس 5 درجه و قطر آن ها در ردیف های اصلی و میانی به ترتیب برابر cm8/0 و cm2/1 می باشند. مطالعه پارامتری و بهینه سازی جاذب های آلبریخ برای اولین بار در این پژوهش صورت گرفته و می تواند مورد استفاده صنعتگران و پژوهشگران قرار گیرد.
    کلیدواژگان: آکوستیک، جاذب صوت، آلبریخ، زیر آب
  • هادی غائبی* ، بهزاد فرهنگ، ابراهیم عبدی اقدم صفحات 213-222
    در این تحقیق برای تولید توان یک چرخه ارگانیک رانکین تجهیز شده به مبادله کن بازیافت حرارت (ریژنراتور) و گرمکن سیال تغذیه استفاده شده است. همچنین برای تولید هیدروژن از یک غشاء مبادله کن پروتونی که توان و گرمای مورد نیاز آن از طریق چرخه رانکین آلی تامین شده، استفاده شده است. این چرخه توسط انرژی زمین گرمایی راه اندازی شده است. یک مدلسازی جامع ترمودینامیکی (انرژی و اگزرژی) برای مقایسه عملکرد چهار سیال عامل مختلف بر روی سیستم های پیشنهادی صورت گرفته است. برای مدلسازی از نرم افزار EES استفاده شده است. همچنین مطالعه پارامتری نیز برای بررسی تاثیر پارامترهای عملکردی مهم بر روی عملکرد انرژی و اگزرژی سیستم های مورد بررسی انجام شده است. نتایج نشان دادند که سیال عامل R245fa به ترتیب با 511/3% و 58/67% بیشترین بازده انرژی و اگزرژی را دارد. سیال عامل های R114، R600 و R236fa نیز به لحاظ مشخصه های عملکردی در رده های بعدی قرار دارند. با افزایش دمای سیال زمین گرمایی تولید توان و هیدروژن افزایش می یابد اما بازده انرژی و اگزرژی کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: انرژی زمین گرمایی، چرخه رانکین آلی، مقایسه سیال عامل ها، الکترولایزر مبادله کن غشاء پروتونی، تولید هیدورژن، تولید توان
  • محمد غفاری، محمود پسندیده فرد* ، علی توکلی صبور صفحات 223-232
    در این مقاله، اثر ایجاد محدودیت های مختلف در بهینه سازی سطوح آیرودینامیکی دو و سه بعدی در جریان های مغشوش و غیر لزج به روش الحاقی مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. به منظور ارزیابی دقت و کارایی معادلات الحاقی مسئله بهینه سازی مورد نظر در ابتدا بدون در نظر گرفتن هیچگونه محدودیت هندسی و آیرودینامیکی بررسی شده، سپس نتایج مربوط به اعمال محدودیت های متنوع ارائه گردیده است. با استفاده از روش الحاقی اطلاعات کاملی از بردار تغییرات مورد نیاز جهت بهینه سازی را می توان با حل کردن فقط یکبار معادلات جریان حاکم و الحاقی، مستقل از تعداد پارامترهای طراحی، بدست آورد. نیروی پسا به عنوان تابع هدف انتخاب شده و از تابع شکل هیک – هن و روش تغییر شکل آزاد به ترتیب برای گسسته سازی هندسه های دو و سه بعدی استفاده شده است. نتایج حاکی از همگرایی بسیار خوب معادلات الحاقی است. همچنین با ایجاد محدودیت های مناسب در فرایند بهینه سازی شکل باز طراحی شده دارای بیشترین بازده بوده بدون اینکه قابلیت های اولیه آن نظیر مقدار نیروی برا دچار تغییر و دگرگونی شوند.
    کلیدواژگان: معادلات الحاقی، بهینه سازی، شبکه نامنظم، محدودیت های هندسی و آیرودینامیکی
  • پریسا کاظمیانی، مهدی دیمی دشت بیاض *، هادی احرام پوش صفحات 233-240
    چرخه ی اصلی توربین گاز راندمان حرارتی پایینی دارد به همین علت بهبود راندمان توربین های گازی حائز اهمیت است. قدرت توربین گاز متاثر از شرایط جوی و دمای محیط است. در این پژوهش دو روش مه پاشی هوای ورودی و سیستم چیلر مکانیکی جهت خنک کاری هوای ورودی به کمپرسور با استفاده از روش تحلیل چهارگانه ی (4E) انرژی، اگزرژی، اقتصادی و محیط زیستی مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد سیستم سرمایشی چیلر مکانیکی دمای هوای ورودی را تا oC28 و سیستم مه پاش تا oC18 کاهش می دهد. همچنین با استفاده از خنک کننده ی چیلر مکانیکی اگزرژی تخریبی کمپرسور در حدود %75 کاهش می یابد. راندمان چرخه با سرمایش چیلر مکانیکی و مه پاش ورودی به ترتیب در حدود %5 و %2 افزایش داشته است. هزینه ی کربن دی اکسید کاهش یافته برای خنک کاری با چیلر مکانیکی در حدود $ 15457 و برای خنک کاری با مه پاشی $ 7492 است. ارزش حاضر خالص نشان می دهد برای مه پاش ورودی و چیلر مکانیکی به ترتیب سود دهی پس از 4 و 5 سال آغاز می شود.
    کلیدواژگان: توربین گاز، چیلر مکانیکی، مه پاشی
  • هادی گریوانی، محسن نظری* ، پوریا اکبرزاده صفحات 241-250
    تحقیق حاضر یک حل عددی از تقابل سازه ی الاستیک-سیال تراکم ناپذیر با استفاده از روش مرز غوطه ور است، که در آن فاز جامد یک رشته الاستیک قرار گرفته پشت یک استوانه صلب در جریان سیال است. هدف، بررسی اثرات متقابل این رشته و استوانه بر یکدیگر و به طور خاص اثر رشته الاستیک بر کاهش ضریب پسآی استوانه است. در روش مرز غوطه ور، فاز جامد و سیال در دو ناحیه مجاز از هم حل می شوند. برای حل جریان و مومنتوم فاز سیال از معادلات شبکه بولتزمن استفاده شده است. در تحقیق حاضر رشته الاستیک برخلاف تحقیقات گذشته بدون نیاز به حل معادلات ساختاری پیوسته جامد الاستیک، به صورت یک شبکه از جرم های متمرکز و المانهای فنر که می تواند خواصی چون مدول الاستیسیته و صلبیت خمشی رشته الاستیک را پوشش دهد، مدل شده و با روش مرز غوطه ور با حل جریان مرتبط است. نتایج نشان داده است که جرم، هندسه و محل قرار گیری رشته پشت استوانه صلب، بر پایداری و کاهش ضریب پسآی آن اثر گذار است. اثبات وجود یک نقطه کمینه ضریب پسآ و تحلیل آن به عنوان دیگر زمینه تفاوت این تحقیق با تحلیل های پیشین محسوب می شود.
    کلیدواژگان: مرز غوطه ور، شبکه بولتزمن، شبکه فنر، رشته الاستیک، استوانه صلب، ضریب پسآ
  • مجید گلچی، مصطفی طالبی * صفحات 251-260
    در تحقیق حاضر به کمک روش مربعات دیفرانسیلی (DQM) به تحلیل ارتعاشات آزاد پوسته مخروطی ساندویچ پنل پرداخته شده است. محاسبات برای چهار نوع مواد مختلف، پلی اتراترکتون (PEEK) ، پلی کربنات (PC) ، پلی پروپیلن جامد (SPP) و فوم پلی آمید با چگالی بالا (HDPF) به عنوان هسته و شیشه-اپوکسی به عنوان پوسته کامپوزیتی انجام شده است. مدل سازی ریاضی به کمک نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول پوسته انجام و معادلات حرکت به کمک روش همیلتون استخراج شده است. معادلات حاکم بر ارتعاشات پوسته، به کمک روش DQ حل شده و فرکانس طبیعی محاسبه شده است. اثر افزایش طول و ضخامت و همچنین اثر شرایط مرزی مختلف بر روی فرکانس طبیعی بررسی گردیده است. از مواد مختلفی به عنوان هسته استفاده شده و اثر آن بر روی فرکانس طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور اعتبارسنجی، مقایسه ای میان نتایج بدست آمده و نتایج موجود در ادبیات تحقیق و همچنین نرم افزار آباکوس (Abaqus) صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: پوسته مخروطی ساندویچی کامپوزیت، روش مربعات دیفرانسیلی، نظریه تغییر شکل برشی مرتبه اول، پوسته مخروطی، فرکانس طبیعی
  • رسول محبی* ، محمد مسعونیا صفحات 261-270
    جابجایی طبیعی دوبعدی جریان لایه ایئ تراکم ناپذیر در داخل یک حفره مربعی با وجود المان های زبری مثلثی بر روی دیواره های عمودی، با روش المان محدود بررسی شده است. مطالعه حاضر برای نسبت های ابعادی مختلف و حالت های گوناگون قرارگیری المان ها بر روی دیواره چپ به تنهایی و هر دو دیواره چپ و راست با هم، در اعداد رایلی مختلف انجام شده است. هوا به عنوان سیال عامل در نظر گرفته شده است. رفتار هیدرودینامیکی و گرمایی سیال در حضور المانهای زبری مثلثی در قالب خطوط جریان، خطوط هم دما و عدد ناسلت متوسط بررسی شده است. نتایج به دست آمده بر پایه این شبیه سازی نشان دهنده این مطلب است که المانهای مثلثی به طور قابل توجهی بر رفتار جریان سیال و انتقال گرمای داخل حفره مربعی تاثیر می گذارد. بیشترین کاهش در آهنگ انتقال گرما نسبت به حفره خالی برای حالت 05/0 =A، در عدد رایلی 106 و برابر 66/26% برای زمانی که المان ها زبری در دیواره گرم واقع شده است، محاسبه گردید.
    کلیدواژگان: جابجایی طبیعی، حفره مربعی، المانهای مثلثی، عدد ناسلت
  • شهین محمدرضازاده، مهدی میرزایی* ، حسین میرزایی نژاد صفحات 271-280
    در این مقاله برای بهبود پایداری جانبی و فرمان پذیری خودرو، از روش کنترل غیرخطی بهینه پیش بین برای زاویه ی فرمان چرخ های عقب استفاده شده است. یک مدل مرجع جدید برای ردیابی توسط کنترل کننده پیشنهاد شده است که شرایط تایر و جاده و محدودیت های فیزیکی خودروی واقعی را در نظر می گیرد. عملکرد کنترل کننده ی بهینه ی طراحی شده در ردیابی مدل مرجع جدید در حین مانور گردش ثابت با ضریب اصطکاک متغیر ارزیابی شده است. همچنین اثر تنظیم پارمترهای آزاد روی دقت ردیابی و مقاومت کنترل کننده در حضور نامعینی بررسی شده است. در نهایت، عملکرد کنترل کننده ی طراحی شده در ردیابی مدل مرجع جدید با استراتژی دیگر ارائه شده در یکی از مراجع در مانور تغییر خط مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی ها بیانگر بهبود قابل ملاحظه ی پایداری و فرمان پذیری خودروی کنترل شده با مدل مرجع جدید می باشد.
    کلیدواژگان: پایداری جانبی خودرو، مدل مرجع جدید، کنترل فرمان چرخ های عقب، کنترل غیرخطی، کنترل بهینه
  • مهدی محمودی* ، مفید گرجی بندپی، رویا شادمانی صفحات 281-290
    در این مقاله، اثر پارامتر متغیر نسبت دبی جرمی آب به هوا بر مشخصه های عملکردی برج خنک کن دریایی تبخیری جریان مخالف به صورت عددی بررسی و نتایج حل عددی با داده های آزمایشگاهی اعتبارسنجی گردید. آهنگ کلی انتقال گرما از بالا به پایین برج خنک کن برای نسبت دبی های کمتر از یک با افزایش حجم برج کاهش و برای نسبت های بزرگ تر از یک، افزایش می یابد. آهنگ انتقال گرما جابجایی قسمت اعظم انتقال گرما کلی را برای نسبت دبی های کمتر از یک شامل شده و با کاهش نسبت دبی، کاهش می یابد. مولفه انتقال گرما تبخیری با کاهش نسبت دبی، افزایش می یابد. با افزایش نسبت دبی، حجم مورد نیاز برای سرمایش آب افزایش می یابد. در آب و هوای مرطوب با افزایش نسبت دبی، حجم برج به شدت افزایش می یابد. دمای آب خروجی با افزایش دبی جرمی آب، افزایش و با کاهش فشار محیط، کاهش می یابد. ضریب اثر برج با افزایش نسبت دبی افزایش ولی آهنگ تغییر آن کاهش یافت. نسبت دمای برج با افزایش نسبت دبی یا افزایش فشار محیط، کاهش می یابد که با کم شدن این نسبت، این کاهش با سرعت بیشتری رخ می دهد.
    کلیدواژگان: ارزیابی عددی، برج خنک کن دریایی، نسبت دبی جرمی، هوا و آب، اثرات تبخیری
  • فرشاد مرادی کشکولی* ، سید عبدالله منصوری مهریان، حسین زارع، مجید سلطانی، محمدحسین حامدی صفحات 291-300
    بررسی جریان هوای عبوری از واحد بیرونی کولر گازی و مطالعه ی تاثیر پنجره مشبک بر روی مشخصه های جریان هوای گرم خروجی دارای اهمیت زیادی به ویژه در مجتمع های آپارتمانی است. در این پژوهش، تاثیر دو نوع پنجره مشبک صنعتی (دایروی و مربعی) و یک پنجره مشبک پیشنهادی )طراحی شده با مقطع بال واره متقارن با هدف هدایت جریان در جهت دلخواه) بر شدت جریان و فاصله پرتاب هوا بررسی شده است. ارزیابی عددی رفتار جریان سیال شامل مدل‏سازی هندسی، تولید شبکه و حل جریان در فضای محاسباتی می‏باشد. برای شبیه‏سازی جریان درون فن از چارچوب مرجع چرخان و نیز مدل آشفتگی k-ԑ تحقق‏پذیر استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی برای واحد بیرونی با پنجره مشبک دایروی نشان داد که اختلاف نرخ جریان خروجی به طور متوسط در سه دور بالای فن، 24/6 % است. نتایج حل جریان نشان دادند که پنجره مشبک باعث کاهش نرخ جریان هوای خروجی، افزایش فشار پشت پروانه و افزایش تعداد گردابه ها می شود. از طرف دیگر، از نقطه نظر عملکرد آیرودینامیک بی بعد و نیز فاصله پرتاب هوا، به ترتیب پنجره مشبک پیشنهادی و دایروی دارای بهترین عملکرد هستند.
    کلیدواژگان: واحد بیرونی کولر گازی دو تکه، پروانه ی محوری، پنجره مشبک، بازده مکانیکی فن، عملکرد آیرودینامیک بی بعد
  • نعمت مشعوفی، سامان پوراحمد، سید مهدی پسته ای * صفحات 301-307
    در مطالعه ی حاضر، تاثیر استفاده از لوله های موجدار (بهبود یافته) به عنوان لوله ی مرکزی مبادله کن گرمایی دولوله ای بر روی انتقال گرما و تلفات اگزرژی به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. موج ها از یک نیم دایره با قطر های مختلف شامل 5/2، 5 و 5/7 میلیمتر، و یک خط مورب تشکیل شده اند. لوله ی مرکزی مبادله کن گرمایی از جنس مس با قطر 27 میلیمتر و لوله ی خارجی با قطر 54 میلیمتر و عایق در نظر گرفته شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، استفاده از لوله های موجدار به عنوان لوله ی مرکزی مبادله کن گرمایی دولوله ای تاثیر قابل توجهی بر روی انتقال گرما و تلفات اگزرژی می گذارد. به طوری که میزان انتقال گرما در حضور این نوع لوله ها 07/1 تا 08/3 برابر مبادله کن گرمایی ساده است. علاوه بر این، تاثیر دمای ورودی آب گرم و دمای ورودی آب سرد بر روی تلفات اگزرژی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، افزایش اختلاف دمای آب گرم ورودی و آب سرد ورودی باعث افزایش تلفات اگزرژی می شود.
    کلیدواژگان: مبادله کن گرمایی دو لوله ای، تلفات اگزرژی، انتقال گرما، لوله ی بهبود یافته، لوله ی موجدار
  • حسام مکوندی، شاپور مرادی* ، داود پور ویس، کورش حیدری شیرازی صفحات 309-318
    این مقاله به بررسی تاثیر وجود نقص اولیه هندسی و نیز اثر تغییر شکل های پیش و پس از کمانش ورق های ایزوتروپیک مستطیلی تحت اثر بار فشاری درون صفحه ای تک محوره، بر رفتار ارتعاشی ورق می پردازد. به این منظور روابط حاکم بر رفتار ورق با استفاده از نظریه میندلین و روابط کرنش جابجایی ون کارمن برای جابجایی های بزرگ، استخراج گردیده و پاسخ دستگاه معادلات دیفرانسیل غیرخطی بدست آمده به صورت ترکیبی از پاسخ های استاتیکی و دینامیکی حاصل گردیده است. به دلیل بزرگ بودن دامنه تغییر شکل استاتیکی ورق در مقایسه با دامنه ارتعاشات آن، حل دستگاه معادلات بدست آمده در دو گام صورت پذیرفته است. در گام نخست پاسخ پیش و پس از کمانش ورق با گسسته سازی معادلات به روش مربعات دیفرانسیلی و حل دستگاه معادلات حاصل به کمک روش طول کمان حاصل شده است. پس از آن با در نظر گرفتن ارتعاشات با دامنه کوچک حول حالت تغییر شکل یافته ورق (پاسخ مرحله نخست) و با صرف نظر نمودن از عبارات غیرخطی، فرکانس های طبیعی ارتعاشات ورق به کمک روش مربعات دیفرانسیلی و حل مسئله مقدار ویژه ایجاد شده، حاصل گردیده است. نتایج حاصل برای دامنه های متفاوت نقص هندسی اولیه و نیز شرایط مرزی متفاوت نشان دهنده تاثیر شدید عوامل ذکر شده بر فرکانس های طبیعی ورق می باشد.
    کلیدواژگان: پس کمانش، ارتعاشات، نقص اولیه، تغییر شکل برشی، مربعات دیفرانسیلی
  • محسن ملکی، صابر محمدی *، مهرداد فروتن صفحات 319-328
    در این تحقیق بر اساس نظریه الاستیسیته دو بعدی و با استفاده از روش اجزا محدود، ارتعاش آزاد و پاسخ استاتیکی تیر هدفمند مدرج پیزوالکتریک در شرایط مرزی متفاوت بررسی شده است. خواص مکانیکی، الکتریکی و الکترومکانیکی این تیر در راستای ضخامت طبق رابطه تابع توانی تیرهای مدرج هدفمند متغیر است. معادلات حاکم بر تیر با به کارگیری اصل همیلتون برای هر دو حالت حسگری و عملگری اسنخراج شده است و با حل معادلات به روش اجزا محدود و به کمک نظریه الاستیسیته دوبعدی فرکانس های طبیعی و پاسخ استاتیکی تیر ارایه شده است. شرایط مرزی مکانیکی دو انتهای تیر به صورت آزاد-گیردار، ساده-ساده و گیردار-گیردار بیان شده و شرایط مرزی الکتریکی تیر به صورت مدار باز و مدار بسته با اعمال اختلاف پتانسیل های متفاوت در نظر گرفته شده است. تاثیر طول به ارتفاع تیر، شرایط مرزی و نحوه توزیع خواص تیر بر روی فرکانس طبیعی و خمش تیر مورد بررسی واقع شده است.
    کلیدواژگان: مواد مدرج هدفمند پیزوالکتریک، نظریه الاستیسیته دو بعدی، پاسخ استاتیکی، فرکانس طبیعی، روش اجزا محدود
  • مسلم نجفی، رضا انصاری خلخالی* ، ابوالفضل درویزه صفحات 329-338
    در این مقاله، تاثیر فرآیندهای مختلف عملیات سطحی و افزودن نانورس بر خواص مکانیکی چندلایه های الیافی فلزی مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور، آلیاژ 3105 آلومینیوم تحت فرآیندهای مختلف آماده سازی شامل چربی زدایی، سایش مکانیکی، سونش شیمیایی، کروماته کردن و ترکیبی از این فرآیندها مورد عملیات سطحی قرار گرفت. سپس چندلایه های الیافی فلزی با استفاده از ورق های آلومینیوم، رزین اپوکسی خالص و بهبودیافته با نانورس و الیاف شیشه توسط روش لایه گذاری دستی تولید شدند. تاثیر فرآیندهای مختلف آماده سازی سطح و استفاده از نانوذرات بر خواص خمشی و ضربه ای نمونه ها با بهره گیری از طراحی آزمایش ها به روش رویه پاسخ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که کروماته کردن سطح فلز موثرترین نقش را در افزایش خواص مکانیکی نمونه ها دارد. درحالی که چربی زدایی در بین فرآیندهای مختلف آماده سازی سطوح، کمترین اثر را در بهبود خواص مکانیکی چندلایه های الیافی فلزی دارا است. همچنین بررسی نتایج تحلیل عوامل تاثیرگذار اصلی نشان داد که به رغم نقش مفید نانورس در بهبود خواص مکانیکی چندلایه های الیافی فلزی، نقش فرآیندهای آماده سازی سطح موثرتر از افزودن نانوذرات است.
    کلیدواژگان: چندلایه های الیافی فلزی، عملیات سطحی، نانورس، خواص ضربه ای، خواص خمشی
  • سجاد نوریان، هادی پاسدار شهری * صفحات 339-346
    در این مقاله مقایسه تجربی و عددی دو رادیاتور قرنیزی و رادیاتور پانلی ارائه شده است. ظرفیت نامی دو رادیاتور مورد آزمون 1200 کیلوکالری برساعت بود. در بخش تجربی ظرفیت، معادله مشخصه و توزیع دمای هر دو رادیاتور در اتاقی با ابعاد 5/2 4 4 متری با دمای هوای محیط برابر بدست آمد. نتایج تجربی حاکی از توزیع دمای یکنواخت تر برای رادیاتور قرنیزی بود، به طوریکه اختلاف دما در راستای ارتفاع در مرکز اتاق برای رادیاتور پانلی در ظرفیت های مختلف بین 3 تا 7 درجه سلسیوس تغییر می کرد، در حالیکه برای رادیاتور قرنیزی در تمامی ظرفیت ها اختلاف دما در حد 2 درجه سلسیوس بود. در صفحه افقی نیز اختلاف دمای دیواره ایکه رادیاتور پانلی در آن نصب شده بود تا دیواره روبه رویی در ارتفاع 5/1 متری بین 3 تا 6 درجه سلسیوس بود در حالیکه برای نمونه قرنیزی این نتیجه در حد 5/0 درجه سلسیوس بود. نتایج حاصل از حل عددی با خطای بیشینه 10 درصد تطابق مناسبی با نتایج تجربی داشتند. بررسی توزیع سرعت در صفحه تقارن عمودی اتاق نشان دهنده گردش هوای مناسب رادیاتور قرنیزی است.
    کلیدواژگان: رادیاتور قرنیزی، رادیاتور پانلی، مقایسه عددی و تجربی، دما و سرعت
  • فرید وکیلی تهامی، اکبر رسولیان *، ساناز سعادتمند هاشمی صفحات 347-354
    امروزه یکی از مقوله های مهم در علوم مهندسی، بهینه سازی طرح های جدید به منظور رقابت در عرصه ی بازار صنعتی می باشد. در صنایع هوافضا، وزن و عمر قطعات از معیارهای بسیار مهم طراحی می باشند. به عنوان مثال، مسئله بهینه سازی وزن گیربکس اصلی هلیکوپترها، توام با عملکرد و عمر خستگی قابل قبول آنها از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش، پارامترهای طراحی گیربکس اصلی هلیکوپتر آگوستا، با استفاده از سه روش مختلف بهینه سازی الگوریتم ژنتیکی (GA) ، اجتماع ذرات (PSO) و جستجوی گرانشی (GSA) تعیین شده اند. تابع هدف مسئله، جرم چرخدنده ها با قیود مختلف مبتنی بر محدودیت های هندسی می باشد. ضرایب اطمینان خستگی نیز مطابق روابط آگما (AGMA) در نظر گرفته شده اند. متغیرهای طراحی موجود شامل عرض چرخدنده ها به عنوان پارامتری پیوسته و مدول عمودی آنها به عنوان پارامتری گسسته می باشند. هرچند مقایسه ی نتایج بهینه سازی، حاکی از موفقیت هر سه روش در کمینه سازی حدود 23 تا 27 درصدی وزن گیربکس نسبت به طرح صنعتی موجود هستند اما الگوریتم جستجوی گرانشی نه تنها بهترین جواب بهینه از نظر وزن را به دست می دهد، بلکه بیشترین سرعت همگرایی را نیز داشته است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی وزن، خستگی، گیربکس هلیکوپتر، الگوریتم ژنتیکی، الگوریتم اجتماع ذرات، الگوریتم جستجوی گرانشی
  • سید مرتضی هادیان، حمید باصری* ، محمد جواد میرنیا، مجید الیاسی صفحات 355-361
    لوله های جدار نازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا و طول لهیدگی زیاد یکی از کارآمدترین سیستم های جذب انرژی می باشند. در این فرآیند به کمک یک غلتک می توان به صورت تدریجی لوله اولیه را به ضخامت و طول دلخواه تبدیل نمود. بر همین اساس در این پژوهش اتصال مکانیکی لوله های آلومینیومی و فولادی به منظور تولید لوله های دولایه و افزایش جذب انرژی مورد بررسی قرار می گیرد. ایجاد قفل مکانیکی از طریق ایجاد تغییر شکل پلاستیک بین دو لایه تحت شرایط مشخص فرآیندی بررسی شده است. برای ایجاد قفل مکانیکی رزوه هایی با رزوه های درشت و ریز بین دو لایه ایجاد گردید تا لایه ها در یکدیگر پیچ شوند و به کمک فرآیند فلوفرمینگ گرم این اتصال را تقویت کرده تا فضای خالی بین لایه ها پر شود. با انجام تست برشی بر روی نمونه های حلقوی نتیجه گرفته شد که به کمک فرآیند فلوفرمینگ اتصال قوی بین دو لایه ایجادمی گرددهمچنین آزمون لهیدگی لوله های دو لایه که به صورت پرسیدر یکدیگر جا زده شده و به کمک فلوفرمینگ به یکدیگر متصل شدند مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد برای نمونه های پرس شده در حالتی که لایه آلومینیومی آنیل شده است میزان جذب انرژی بهبود می یابد. همچنین برای لوله های فلوفرمینگ شده، نمونه ای که دارای اتصال مکانیکی با رزوه ریزتر است میزان لهیدگی و جذب انرژی بهتری دارد.
    کلیدواژگان: لوله دو لایه، اتصال مکانیکی، جذب انرژی، لهیدگی
  • محمد نوروز، مسعود ابراهیمی *، محمد ولی ارباب میر صفحات 365-369
    یکی از روش های مهم کاهش خطای ناوبری اجسام در حال حرکت اعم از زمینی، دریایی و هوایی تلفیق سیستم ناوبری اینرسی و سیستم موقعیت یاب جهانیاست. این تحقیق شامل مقدمه ای بر سیستم ناوبری اینرسی، سیستم موقعیت یاب جهانی و روش های تلفیق دو سیستم و مسائل مهم در زمینه تلفیق است. به این منظور مهم ترین تحقیقات انجام شده توسط محققین داخلی و خارجی مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر طرح مباحثی نظیر استفاده از فیلتر کالمن، فیلتر کالمن توسعه یافته، فیلتر ذره ای و روش های دیگر بر پایه ی فیلتر کالمن و ذره ای در تلفیق، رویکردهای نو در این زمینه بررسی شده اند. نتایج بررسی نشان می دهد به کارگیری هوش مصنوعی در تلفیق، مسئله قطع یا انسداد سیگنال GPS در تلفیق و استفاده از حس گرهای ناوبری اینرسی ارزان قیمت در تلفیق ازجمله زمینه های تحقیقاتی موردتوجه محققین در این زمینه هستند.
    کلیدواژگان: سیستم ناوبری اینرسی، سیستم موقعیت یاب جهانی، ناوبری تلفیقی، هوش مصنوعی
|
  • V. azami *, M. yari Pages 1-8
    In this paper, an integrated biomass gasifier–SOFC–GT–ORC system for decentralized power generation application is presented. The proposed system includes a gasification unit, a gas cleaning unit, a SOFC-GT hybrid system and an organic Rankine bottoming cycle. High temperature gas cleaning system (HTGCS), were proposed for this integration. The performance of the system is evaluated using thermodynamic calculations. The results obtained indicate that for the integrated biomass gasifier–SOFC–GT–ORC power generation plant the net electrical efficiency based on lower heating value (LHV) is 55.73%, when 2.3 MWe power was produced. The proposed system has been modeled using Cycle-Tempo software.
    Keywords: Energy, Exergy, Gasification, Gas cleaning, SOFC
  • M. B. Ehghaghi *, K. Kuzegar Ghiyasi, M. Vajdi Pages 9-18
    Many applications of centrifugal pumps in various industries have caused that the increasing of performance in these pumps are considered. Cavitation phenomenon is one of the essential problems in centrifugal pumps function. Changing the centrifugal pumps inlet geometry could be a good solution for reducing cavitation occurrence in impeller suction. For the investigation, the flow in impeller and volute of the pump has been simulated numerically by ANSYS-CFX commercial code. Finite volume method along with K-ωSST turbulence model has been utilized for numerical analysis. Rotating and stationary frames have been used respectively to analyze flow in impeller and volute, and the results have been coupled by frozen rotor. Different inlet positions have been investigated numerically. The H-Q curve of simulated pump has been compared with factual model of 65-200 pump of Pumpiran Company. Lower numerical error has increased certainty of obtained results. Results indicate that some of the inlet geometries of pump impeller have led to improvement of pump cavitation performance with a slight reduction in pump head.
    Keywords: Centrifugal pump, Cavitation, Changing the geometry, Numerical solution
  • M. H. Bayati Chaleshtari *, M. Jafari Pages 19-28
    This paper investigates the influence parameters in optimum design of finite metallic plates with polygonal cutouts subjected to uniaxial loading. This objective is pursued by a particle swarm algorithm. The important features of this algorithm include flexibility, simplicity, short solution time, and the ability to avoid local optimums. The objective function used for in this algorithm seeks to minimize the value of stress concentration factor (optimum stress) around triangular, square, pentagonal and hexagonal cutouts. The novelty of this paper is determining of optimum stress around the polygonal cutouts in finite metallic plates under uniaxial loading. The method used for the calculation of stress concentration is based on analytical solution of Muskhelishvili complex variable and conformal mapping with plane stress assumption. The plate is assumed to be isotropic, linear elastic, and finite (the ratio of cutout side to plate’s longest side in the square and triangular cutouts and the ratio of diameter of circle circumscribing other n-gonals to the plate’s longest side are greater than 0.2). Finite element numerical solution is employed to examine the results of present analytical solution. Numerical results are in good agreement with the results of the present analytical solution. Results show that by selecting the aforementioned parameters properly, less amounts of stress could be achieved around the polygonal cutouts leading to an increase in load-bearing capacity of the structure.
    Keywords: Finite metallic plates, Polygonal cutouts, Particle swarm algorithm, Complex variable method, Stress concentration factor
  • M. Jegarian, F. Bakuoie, M. Bahrami *, H. R. Pouretemad Pages 29-35
    Robots, especially humanoid robot are going to be used in various fields, among them therapy fields. A new approach was emergedwhich utilized robots to improve the social skill, not physical skill. This approach was dealing with three challenges: firstly, autismcreates a special condition that the patient dose not easily accept a therapist, so in the first step the researcher had to find a solutionfor interacting with autistic children, the second challenge was selecting appropriate algorithms,methods for eye tracking andhead pose detection with these children who have inaccurate eye center localization as well. The third one included the treatment andresearch process which should not over stimulate the children. To overcome the mentioned challenges, a real time eye gaze trackingalgorithm with high robustness as well as a fuzzy decision making tree for interacting the medial,engineering information wereutilized during the treatment that were implemented on a humanoid robot. Whereas none of the commercial hardware used.
    Keywords: Socially assistive robots, Autism, Eye gaze tracking, Human-Robot interaction, Fuzzy decision making
  • A. Jahanbakhshi, A. Ahmadi Nadooshan * Pages 37-47
    Most Axial compressors performance in aerodynamic applications systems are limited, due to flow instability at low mass flow rate One of these Instabilities is surge phenomena. In the present study, analysis of three-dimensional unsteady Navier-Stokes equations in multistage turbomachinery is studied by Fluent software and (k-ε) turbulence model and SKE The results showed that this model compared with conventional types, to turbomachinery is more accurate and has faster convergence rate. And at investigate the compression system behavior when occurring phenomenon surge and changes of pressure and mass flow rate fluctuations over time, in different parts of the compressor performance is acceptable accuracy. So that the average mass flow rate calculated for the NASA Rotor 67 in the present study and the model SKE equal to 34/23 (kg /s) and laboratory data have shown the value of 34/61 (kg /s). It also became clear that under surge condition, by increasing the design round, vibration will have much decrease.
    Keywords: Axial flow compressor, Numerical Study, Surge phenomenon
  • A. Cheraqi, R. Aghaei tog *, R. Ebrahimi Pages 47-56
    The high-speed submersion projectiles are designed to move in the supercavitation regime. In these conditions, the frictional drag decreases and the pressure drag becomes the dominant force against the projectile movement. A number of cavitation models have been suggested by researchers in order to simulate various types of cavitation flows. In the present work, by choosing a proper cavitation model, the supercavitation flow is modeled around a disk cavity. The supercavitation parameters are measured and compared with the experimental and analytical results. In this research, the supercavitating flow is simulated in different angles of attack and the drag coefficient is obtained in different cavitation numbers. The results of numerical analysis are compared with the results of quasi-empirical relations. Finally, using the results of numerical analysis, a correlation coefficient is proposed for calculating the drag coefficient at different attack angles for a range of cavitation numbers.
    Keywords: Supercavitation, Drag Coefficient, Attack Angle, Cavitator, Two-Phase
  • S. Chahardoli, M. Karimi *, H. Hadian Pages 57-67
    In this study, the energy absorption characteristics of steel end-capped conical tubes, perforated in various states, under quasi-static axial loading have been studied both experimentally and numerically. In the experimental section, steel alloy was identified after making the ready cones. In order to determine the mechanical properties, dumbbell-shaped samples cut by wire-cut from the cones and tensile test was performed, then the stress-strain curves were obtained for them. The conical structures were simulated using finite element software LS-Dyna and the results were compared with data from experimental tests. There was good agreement between experimental and numerical results. In this paper, 48 various states were investigated and collapse features were extracted and compared. These 48 states include three angles for cone edge, four thicknesses and four different modes in terms of number of holes, so in this way mechanical behavior of perforated steel end-capped conical absorber in various states were studied. Studies show that increasing the number of holes in the absorber's body reduces the maximum force and leads to an increase in crush force efficiency. According to the results, perforated conical absorbers are a good alternative for the same samples with no holes.
    Keywords: Perforated energy absorber, End-capped cone, LS-Dyna, Axial quasi-static loading
  • M. Heidari, Sh. Hadian Jazi * Pages 67-76
    The active vibration control of a smart cantilever rotary beam, using dual sensor and actuator piezoelectric patches stuck on the outer surface of the beam, is studied. Motion equations are discretized by finite element method with 6 and 9 DOF elements for parts without piezoelectric patches and with them, respectively. Several types of controllers such as LQR, LQG and rate feedback controller are employed to actively control vibrations of the beam. Simulation results exhibit a better performance in terms of settling time for the LQR controller due to all states’ feedback; while rate controller is only relying on the sensor patches for feedback which is convenient in terms of cost. Also, the effect of the number of piezoelectric patches is studied.
    Keywords: Rotary Beam, Active Vibration Control, Piezoelectric Patches, Optimal Control, Rate Feedback
  • H. Khazaali *, F. Fereshteh, Saniee Pages 77-86
    The incremental forming is an attractive sheet forming operation. Finite element analyses specially at elevated temperatures for important alloys such as titanium Ti-6Al-4V are very affordable. In this study, warm incremental forming of Ti-6Al-4V is simulated and validated using different experimental outputs, namely forming limit diagrams, the drawing depth and the minimum thickness of the sample. Then, the effects of the process parameters on the forming forces are investigated considering heat generation during the process. It is found that the maximum amounts of the forming forces belong to the vertical component. In addition, any decrease in the initial temperature of the sheet as well as increase in the vertical pitch and/or tool diameter could cause certain increases in vertical forces. Furthermore, it is shown that the specimen geometry and the material can significantly influence the forming forces. Effective strain distributions also illustrate that the major sheet stretching occur in the centerline of the groove. Finally, the buckling and stress analyses of the tool imply that the tool instability and damage can mainly be caused by the tensile bending stresses.
    Keywords: Warm incremental forming, Titanium Ti-6Al-4V, Finite element analysis, Forming forces
  • F. Davoudi, A. Ariaei * Pages 87-95
    The free vibration of a rotating Timoshenko nanobeam with a variable cross section on elastic foundation is investigated using the differential quadrature method. For more accuracy, the Timoshenko beam theory is applied where the effects of the shear deformation and rotary inertia are considered. First, the Eringen nonlocal elasticity theory is investigated briefly and the governing differential equations of motion of a Timoshenko nanobeam are derived considering the nonlocal scale parameter, variable cross section and rotation of the nanobeam. Then, by applying the nondimensional parameters, the equations are obtained in the nondimensional form and then, they are rewritten in the differential quadrature form. Finally, by solving these equations, the natural frequencies of the system are obtained. A number of parametric studies are conducted to assess the effects of the nonlocal scaling parameter, rotational speed, hub radius, and the stiffness coefficients of the elastic foundation on the natural frequencies of the system. By neglecting some parameters to reach a simpler model, the results are validated against those reported in the literature where a reasonably good agreement is observed.
    Keywords: Nano-beams, Timoshenko theory, Differential quadrature method, Rotating beams, Elastic foundation
  • H. Deilami Azodi, A. Azad, M. Salmani Tehrani *, Z. Dehghanian Pages 97-104
    There are many industrial applications, such as in aerospace, nuclear and petrochemical industries, that involve using metal bellows. Tube hydroforming is the major process by which the metal bellows are produced. Although many parameters may affect the final product, the fluid pressure can be regarded as the most important parameter in hydroforming a metal bellows. Low pressure may result in some defects such as wrinkling. On the other hand a high pressure may lead to a highly thinning and even rupture. In the previous researches, no theoretical criterion has been proposed to predict the allowable forming pressure. In this paper, an analytical equation is proposed for determining the allowable pressure, based on thin-walled cylindrical vessels. Neglecting the elastic deformation, Swift equation along with von-misses yield criterion was used to model tube deformation. The analytically computed pressure compared with the existing experimental results and a close agreement was observed. This evidently shows the validity of the propose model.
    Keywords: Metal Bellows, Tube Hydroforming, Allowable Pressure, Analytical Study
  • M. A. Raei *, S. E.Mousavi Tilehboni, K. Fallah, A. Ghaderi Pages 105-114
    In this study, falling droplet in the 2-D channel is numerically studied using the lattice Boltzmann method with the pseudopotential model. Quantitative information about the flow variables such as behavior of droplet, stream line and wake of behind of droplet for two cases is investigated: a) of falling of single droplet and b) falling of two droplets in tandem arrangement. To validate the current numerical simulation, the result are compared with previous literature. The comparison shows a good agreement. The results show that wake region at the back of the droplet increases by increasing Eovos number while a reverse trend can be seen by increasing of Ohnesorge number. In the case of falling of two droplets in tandem arrangement, the droplets collide and soon after form a larger droplet with twice the diameter as the initial droplet. Eventually, the droplet breaks up due to high inertia of formed droplet.
    Keywords: Falling Droplet, Lattice Boltzmann Method, Pseudo-potential Model
  • A. Rabiezadeh *, A. Afsari, A. Bahmani, S. Sohrabizadeh Pages 115-124
    In the present work, the effect of friction stir processing (FSP) on tribological and mechanical properties as well as the corrosion resistance of a low carbon steel (AISI 1010 (CK10)) is studied. FSP was successfully applied with different rotating speeds of 800- 1600 rpm. Optimum properties was gained for the sample which was processed with the minimum rotating speed of 800 rpm. Metallographic study of this sample showed that dynamic recrystallization has decreased the average grain size to about 0.5 μm, while the initial value was ~10 μm. The tensile strength of the optimal specimen increased for about 50 MPa. Also, the hardness of the processed samples was about 2.5 times that of the raw material. As the result of grain refinement and the improvement of mechanical properties, the tribological properties of the sample were also improved such that a 28% reduction in the wear rate was observed. Finally, corrosion tests (according to ASTM G5) showed that FSP has no considerable influence on the corrosion resistance of the studied steel.
    Keywords: Friction stir processing, low-carbon steel, tribological properties, corrosion resistance, mechanical properties
  • A. Rahi *, A .Haghani, P. Safarpour Pages 125-133
    In this research, the effect of system parameters on the chaotic behavior of rotor-disk-bearing with rubbed between the disk and the stator is studied. The governing equations of motion according to Newton's second law extracting and are dimensionless. Non-linear force the oil film bearing under short bearing theory in the equation is included. Also, since the rub in the rotary axes a secondary defect, so in the equations of motion unbalance force and bow axis that the cause is rubbed between the disk and the stator is considered. At first, the dynamic behavior of the system by bifurcation diagrams, time series diagrams, phase diagram, power spectrum diagrams, Poincaré sections diagrams and maximum Lyapunov exponent is studied. Then, the influence of various parameters of system including the coefficient of friction between the disk and the stator, clearance between the disk and the stator and stiffness between the disk and stator on the behavior of chaotic system in different rotational speeds is investigated.
    Keywords: Rotor-disk-bearing system, Stator, Poincaré sections, Maximum Lyapunov exponent, Chaotic behavior
  • P. Saraeian, K. Amini *, M. J. Bagheri Pages 135-141
    Electrical discharge machining (EDM) is one of the most important modern machining processes in today's industry. The tool wear in this operation, due to the nature of the process, reduces the dimensional accuracy of the manufactured parts. Therefore, efforts to reduce tool wear are one of the most important challenges in this operation. For this reason, in this research was carried out using one of the methods of severe deformation, The effect of reducing the size of the copper electrode grains on the wear of spark tools has been studied. At first, high-purity copper bars were placed under the equal channel angular pressing process (ECAP). The average of pure copper grain size was decreased homogeneously from 60.8 to 5.48 micrometer, through the ECAP process. Changing in grain size were determined by using electron backscatter diffraction technique (EBSD). In this study, the effect of factors including pulse on-time and spark current and electrode grain size was examined on the tool erosion. The results showed that, in high material removal rates, the tool wear decreases for 36.8% as compared with the conventional tools. Despite of these results it was clarified that at low material removal rates the wear rate of these two tools do not show vivid differences.
    Keywords: Tool wear, ECAP, EDM, grain size, pure copper
  • S. Solgi, A. Jahangiri *, M. Nallaei Pages 143-151
    Sandwich panel structures because of desirable properties such as high strength to mass ratio and damping of impact energy, have wide application in aero structures. In this article 7 alloys including stainless steel 321, stainless steel 347, Inconel 625, Inconel 718, Inconel 600 and nickel alloy 201 have been selected based on similar studies for replacing original part in aircraft horizontal tail. Yield load and damaged area determined by von-mises damage criteria based on methods in MIL-STD-401. Finally two alloys out of these seven alloys passed six parameters consist of damage onset, mechanical properties on 650 OC, density, price and environmental effects have been nominated. Results illustrated that Inconel 625 and Inconel 718 are best candidates for replacing current material of horizontal tail structure.
    Keywords: Metal Sandwich panels, Von-Mises criterion -Nickel super alloy, Stainless steel
  • A. Khalkhali*, M. H. shojaeefard , S .Yarmohammadisatri Pages 153-155
    In this paper, an algorithm is represented to design geometry of suspension for a family of vehicles. Product platform optimization is a way to determine design variable set which not only deserves every product qualifications, but also it helps to find a set of parameters which has the most commonality features. To determine qualifications of each vehicle model, road inputs has applied to models by means of stochastic road harshness input which includes using Power Spectral density of road input as the input of vehicle geometry model. Platform based design uses optimization to maximize commonality among family besides deserving each individual constraint. In order to do this, objective functions and constraints implemented in order to find optimum designs. This algorithm optimizes ride and handling of the car besides increasing commonality among the whole family. For a numerical solution, a family of car which includes 5 products has been proposed based on Dacia-Renault platform (L90). At last, an algorithm is presented that could design geometry of vehicle suspension for a family of products.
    Keywords: Platform based optimization, Product family, Revised NSGA-II optimization algorithm, random road
  • M. Sheikhi Azqandi, M. Hassanzadeh * Pages 157-166
    The aim of the present paper is sensitivity of shape design analysis on thermo-elastic problems using a modified semi-analytical method. The semi-analytical method is one of the efficient methods for sensitivity analysis with respect to the design variables which combines the analytical method and finite difference method. Although this method is a powerful method, however, it is sensitive to perturbation size. Complex variables method is a new novel approach which is not sensitive to disturbance and has some potential advantages over other methods. The implementation of this method in a finite element code for sensitivities calculation is straightforward, only requiring a perturbation of the finite element mesh along the imaginary axis. This study uses the combination of analytical method and complex variables method to calculate the sensitivity of thermo-elastic problems. The proposed method has both advantages of the analytical method and the complex variables method. The advantages of this method are that it is quick, accurate and simple to implement. The obtained results are compared to other methods and it is shown that the proposed method is effective and can predict the stable and accurate sensitivity results.
    Keywords: Thermo-elasticity, Finite element, Optimization, Complex Variables Method (CVM), Semi-Analytical Method
  • S. Zafariyan, S. M. Hosseini Sarvari *, S. H. Mansouri Pages 167-176
    In this study, an optimization technique is performed to obtain the unknown heat source distribution in order to produce the known temperature and heat flux distribution over the design surface. The medium is considered non-gray, absorber-emitter and non-scatter in radiative equilibrium. Discrete ordinate method is used for solving the radiative transfer equation. In order to consider the nongray calculations, both the spectral line-based weighted sum of gray gases approach and the gray model are implemented. The inverse problem involves the minimization of an appropriate objective function which is minimized by the conjugate gradient method. Some examples are presented to prove the ability of the approach for achieving the desired thermal conditions. Although the gray model is a low-computational-time method, the present outcomes showed that using this method results in enormous error. Compared to the gray model, accurate results could be only achieved through using the spectral line-based weighted sum of gray gases model which is a powerful and efficient method.
    Keywords: Radiation, Non-Gray Medium, Inverse Design, Heat Source
  • M. Zohoor *, S. M. Mousavi, A. Ashrafi Tafreshi Pages 177-186
    Electrohydraulic forming (EHF) is a high velocity sheet metal forming process in which two electrodes are positioned in a water filled chamber and a high-voltage discharge between the electrodes generates a high-pressure to form the sheet metal. In this work, extensive experimental tests are carried out (up to 3.2 kJ) to investigate the deformation behavior of brass sheet by using EHF. To explain different aspects of sheet deformation, Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) formulation is coupled with Finite Element Method (FEM) in LS-DYNA and applied for simulation. In order to model the electrical discharge process, two different approaches are implemented. In the first approach, electrical discharge energy is converted to equivalent TNT mass. In the second approach electrodes gap is replaced by a plasma channel and electrical discharge energy is leaked to it. Finally, deformation history (displacement, velocity, strain and strain-rate) at different locations of sheets are presented. The results indicate that (under the conditions used in this study) the maximum of velocity and strain-rate are reached to 250 m/s and 3800/s respectively.
    Keywords: Sheet metal deformation, Electrohydraulic forming process, Numerical simulation, Smoothed Particle Hydrodynamics
  • A. H. Azizi *, M. Hajinejhad Pages 187-195
    Friction Stir Welding is an appropriate method to connect different metals in temperatures below their melting point. In spite of this, the effect of thermal cycles causes the reduction in mechanical strength in different weldment regions. On the other hand, because of necessity of doing welding in submerged conditions like in navy industries it is of great importance to investigate and thermally modeling the submerged Friction Stir Welding. In this paper, finite element modeling of friction stir welding in the air and underwater were performed for Al6061-T6 alloys to control the thermal cycles. In addition to cooling effect, the influence of parameters such as welding speed and rotational speed on the maximum temperature in workpiece was investigated. The model results were then examined by experimental data and a reasonable agreement was observed. Results show that increasing rotational tool speed due to increasing in generating heat flux causes increasing in maximum temperature experienced by workpiece in different regions in both air and underwater welding. However, in underwater welding because of boiling water surrounding the tool, temperature drop is more greater than another one. The difference between maximum temperature in air and underwater welding is high. Reducing welding speed causes increasing the maximum temperature. This is due to reducing cumulative generated heat flux during welding. Increasing temperature during welding in air is more salient than doing welding in underwater. In the other word the effect of welding speed on maximum temperature in welding in air is more than underwater welding.
    Keywords: Friction Stir Welding, Welding Speed, Rotational Speed, Coolant
  • A. Asgari Tahery *, Sh. Khalilarya, S. Jafarmadar Pages 197-202
    In this paper, shell-side stream flow distribution on the shell-side fluid flow of shell-tube heat exchanger by baffle space and baffle cut variation computationally was conducted. Flow distribution plays an important role to obtaining high performance in the effective operation of a shell-tube heat exchanger. Uniform flow distribution is critical to obtaining high performance and without tube vibration in shell-tube heat exchanger devices. Also Stream flow rate is a very useful to understand the heat transfer and pressure drop along a shell-tube heat exchanger with the flow distribution. So the shell-side designs of a shell-tube heat exchanger, in particular the baffle spacing and baffle cut dependencies of the stream flow rate are investigated. In the present article a novel technique base on the proposed method presented to measure the flow rates in different baffle sections. The proposed analysis method used hydraulic network principals for evaluation flow velocity distribution on a shell-tube heat exchanger has been developed. According to obtained results baffle space and baffle cut configuration significantly affect the flow field distribution. window-section flow stream have higher flow rate in the shell-side.
    Keywords: Heat Exchanger, Stream Flow, Turbulent Flow, Hydraulic Network Flow
  • S. H. Assaee *, S. Keshtkar, M. A. Makarem, M. Abedi Pages 203-212
    In order to absorb underwater acoustics waves, special coatings named “Alberich” are used. The mechanism of these coatings is to transform the wave energy to heat by vibration through holes in them. In this study, the performance of a particular type of anechoic absorber called Alberich and made of polyurethane were evaluated by using Comsol software and the impact of various geometrical parameters were investigated, individually. The results showed that the absorption coefficient increases, while the reflection and transmission coefficients decrease, by increasing the height and radius of the air cylinders. Besides, putting cavities in the middle rows with different radii, increases the frequency range and makes the absorber wideband. Finally, the absorber was optimized to maximize the absorption coefficient. In the optimized model the cavities are in the shape of frustums with 5 degree head angle. Their radiuses in the main and middle rows are 0.8 cm and 1.2 cm, respectively. The Parametric study and optimization of the Alberich absorbers were done for the first time in the current research and it can be used by engineers and researchers.
    Keywords: Acoustic, Sound Absorber, Alberich, Underwater
  • H. Ghaebi *, B. Farhang, E. Abdi Aghdam Pages 213-222
    In this research, an organic Rankine cycle(ORC) equipped with a regenerator and a feed fluid heater used for power production. Also a proton exchange membrane used for hydrogen production that handled by the ORC. Energy requirement of the ORC was supplied via geothermal energy. A comprehensive thermodynamic model (energy and exergy) of the integrated system was done to compare the operation of four different fluid works. The EES software was used for all of the simulations. Also, a parametric study was done to investigate the effects of the important operational parameters on the energetic and exergetic performance of the considered systems. The results showed that among the different working fluids, R245fa has the most energy and exergy efficiency with the amounts of 3.511% and 67.58%, respectively. After that, R114, R600 and R236fa have the best operating performance, respectively. By increasing of the geothermal fluid temperature, the amounts of power and hydrogen productions increased but the energy and exergy efficiencies decreased.
    Keywords: Geothermal energy, Organic Rankine cycle, Fluid works comparison, PEM electrolyzer, Hydrogen production, Power production
  • M. Ghaffari, M. Pasandideh Fard *, A. Tavakoli Pages 223-232
    In this paper, the effect of different kind of constraints on two and three dimensional adjoint-based shape optimization of aerodynamic design in inviscid and turbulent flows has been investigated. To assess the accuracy and efficiency of the adjoint-based approach, a complete set of optimization problem is investigated: from none to fully aerodynamic and geometrical constraints. With the adjoint method, the complete gradient information needed in the design optimization can be obtained by solving the governing flow equations and the corresponding adjoint equations only once for each cost function, regardless of the number of design parameters. Drag forces was chosen to be the objective function. Hicks–Henne shape functions and free form deformation parameters are adopted for the surface geometry perturbations, for two and three dimensional geometries, respectivelyThe drag minimization results show that the adjoint equation converges well and with specifying the suitable constraints, the designed shape approaches to the most optimized level without the loss of performance.
    Keywords: Adjoint Equations, Shape Optimization, Unstructured Grid, Aerodynamic, Geometrical Constraints
  • P. Kazemiani, Najafabadi, M. Deymi, Dashtbayaz *, H. Ehrampoush Pages 233-240
    The basic gas turbine cycle has low thermal efficiency so improved efficiency of gas turbine is important. The gas turbine power isaffected by atmospheric conditions,ambient temperature. In this article, two methods including fogging,mechanical chiller forinlet air cooling to the compressor by means of energy, exergy, economic,environmental (4E) analysis are studied. The resultsshow that cooling by mechanical chiller system decrease inlet air temperature to 28 ºC,fogging system to 18 ºC. Also by usingmechanical chiller cooling method, the exergy destruction in compressor about 75% reduced. By using Mechanical chiller,foggingsystems the gas turbine cycle efficiency increase 5%,2% respectively. The cost of reduced carbon dioxide is 15457$ for coolingwith mechanical chiller,is 7492 $ for cooling with fogging. Net present value shows for fogging,mechanical chiller theprofitability begin after 4,5 years respectively.
    Keywords: Gas Turbine, Mechanical Chiller, Fogging
  • H. Gerivani, M. Nazari *, P. Akbarzadeh Pages 241-250
    Present study is a numerical solution for incompressible fluid-elastic structure interaction by use of immersed boundary method. The solid phase is an elastic filament hinged on rear of a rigid cylinder in the presence of fluid flow. The purpose of this study is investigation of interaction of flexible filament and rigid cylinder. In the immersed boundary method, solid and fluid domains are solved in separated regions. For solving the flow field and momentum equations, the lattice Boltzmann equations are employed. In present study in contrast to previous studies, the elastic filament is also modeled by a mass-spring network that provides elastic properties like young’s and bending modulus. The mass of filament is discretized on nodes of spring network. These two solution regions are connected by applying suitable boundary conditions at each time step. Results show that the mass, geometry and location of filament behind the rigid cylinder have significant effect on the filament’s stability and drag reduction. Indicating and analyzing a special point behind the cylinder, where the drag is minimum, is the another purpose of this study.
    Keywords: immersed boundary, lattice Boltzmann, lattice spring, elastic filament, rigid cylinder, drag coefficient
  • M. Golchi, M. Talebitooti * Pages 251-260
    In this paper, free vibration of the composite sandwich conical shell are investigated by using differential quadrature method (DQM). The analysis is performed for the four different types of core materials, Polyether ether ketone (PEEK), Polycarbonate (PC), Solid polypropylene (SPP) and high density polyimide foam (HDPF) and Consider a sandwich conical shell with the skin layers made of glass fabric reinforced polymer. The first-order shear deformation shell theory is adopted to formulate the theoretical model and governing equations of motion are derivated by Hamilton’s principle. The governing equations of motion, are discretized by means of the DQM and natural frequencies are achieved. The effects of thickening, increase of length and boundary conditions on natural frequencies, are investigated. To verify the accuracy of this method, comparisons of the present results with results available in the open literature and Abaqus are performed.
    Keywords: Composite sandwich conical shell, Differential quadrature method, First-order shear deformation shell theory, Natural frequency
  • R. Mohebbi *, M. Masodnia Pages 261-270
    Natural convection of a two-dimensional laminar incompressible fluid flow inside a square cavity with triangular roughness elements on the vertical walls has been investigated by finite element method. The present study has been carried out for different aspect ratio and various cases of position of element on the left wall singly and both left and right wall together in different Rayleigh number. Air is chosen as a working fluid. Hydrodynamic and thermal behavior of fluid in the presence of triangular roughness elements was analyzed in form of streamlines, isotherms and the average Nusselt number. Results based on this numerical study showed that the triangular elements considerably affect the hydrodynamic and thermal behavior of fluid in a square cavity. The maximum reduction in the rate of heat transfer toward the smooth cavity in case of A=0.05, was calculated to be 26.66% when the roughness elements were located on the hot wall in Rayleigh number equal to 106. The abstract should state briefly the purpose of the research, the principal results and major conclusions.
    Keywords: Natural convection, Square cavity, Triangular elements, Nusselt number
  • Sh. Mohammadrezazadeh, M. Mirzaei *, H. Mirzaeinejad Pages 271-280
    In order to improve vehicle lateral stability and steerability, an active rear steering strategy (ARS) using nonlinear optimal predictive control method is presented. A new reference model considering the tire/road conditions and physical limitations of real vehicle has been proposed for being tracked by the designed controller. The performance of the designed controller in tracking the proposed reference model is evaluated during a constant turning maneuver with varied coefficient of friction. Also, the effect of free parametes of controller on vehicle tracking error in the presence of uncertainty is discussued. Finally, the performance of the controller is compared with another strategy reported in literature during lane change maneuver. The simulation results show that tracking the proposed new reference model by nonlinear predictive control method improves vehicle stability and steerability, significantly.
    Keywords: Vehicle lateral stability, new reference model, rear wheel steering control, nonlinear control, optimal control
  • M. Mahmoodi *, M. Gorji Bandpy, R. Shademani Pages 281-290
    In this paper, the effect of mass flow ratio of water to air on seawater cooling tower performance was numerically investigated.The numerical results were validated by experimental data. For mass flow ratio under one, the total heat transfer coefficient isdecreased by increase of tower volume from top to bottom but for mass flow ratio above one, it is increased. For mass flow ratiounder one, the most part of total heat transfer coefficient value is due to the convection heat transfer coefficient. The convectionheat transfer coefficient was decreased by mass flow ratio reduction. The evaporative heat transfer coefficient was increased bymass flow ratio reduction. The required tower volume for water cooling is increased by increase of mass flow ratio. The towervolume was increased to high value in humid weather conditions. The outlet water temperature was increased by increase ofmass flow ratio or atmospheric pressure reduction. By increase of mass flow ratio, the effectiveness was increased but thevariation rate of the effectiveness was decreased. By increase of mass flow ratio or reduction of atmosphere pressure, the towertemperature ratio was decreased,consequently, the variation rate of it was increased.
    Keywords: Numerical Evaluation, Seawater Cooling Tower, Mass Flow Rate Ratio, Air, Water, Evaporative Effects
  • F. Moradi Kashkooli *, S. A. Mansouri Mehryan, H. Zarea, M. Soltani, M .H. Hamedi Pages 291-300
    Investigation of the air-flow in outdoor-unit of air-conditioner and study the effect of grille on exit hot air-flow characteristics has a great importance, especially in apartment complexes. In this research, the effect of two types of industrial grille (circular and square) and a suggested grille (designed with symmetrical NACA-0012 cross-section to guide the flow in desired direction) on air-throw distance and flow rate have been investigated. Numerical evaluations of flow behavior include geometrical modeling, grid generation, and flow solution within the computational domain. Flow simulation within the fan has been made using the multiple reference frame (MRF) and also the realizable kԑ turbulence model. For outdoor-unit with a circular grille, comparison between numerical and experimental results of three high-speed averages show 6.24 percent difference in exit flow rate. Results show that the grille of air outlet window reduces the exhaust air flow rate, increases the propeller’s rear pressure, and increases the number of vortices. Beside, from the non-dimensional aerodynamic performance and also air-throw distance point of view, the proposed grille, and circular grille respectively have the best performance.
    Keywords: Outdoor-unit of air-conditioner, Axial propeller, Grille, Fan mechanical efficiency, Non-dimensional aerodynamicperformance
  • N. Mashoofi, S. Pourahmad, S. M. Pesteei * Pages 301-307
    In the present study, effect of the using corrugated tube (modified tube) as inner tube of a double tube heat exchanger on the heat transfer rate and exergy loss is numerically investigated. Each corrugation is made of a semi-circle with various diameters of 2.5, 5 and 7.5 mm, and a diagonal line. The inner tube of the heat exchanger is made of copper with inner diameter of 27 mm. The outer tube with inner diameter of 54.5 mm is considered isolated. The obtained results indicated that the use of corrugated tube as inner tube of heat exchanger had a significant effect on the heat transfer rate and exergy loss. Heat transfer in double tube heat exchangers with corrugated tubes was 1.07 to 3.08 times more than the transferred heat in a simple double tube heat exchanger. Furthermore, the effects of inlet hot water temperature and inlet cold water temperature on the exergy loss are studied. Based on acquired data, by increasing of the inlet hot water temperature or decreasing of the inlet cold water temperatures, exergy loss increases.
    Keywords: Double tube heat exchanger, Heat transfer, Exergy loss, corrugated tube, Modified tube
  • H. Makvandi, Sh. Moradi *, D. Poorveis, K. Heidari Shirazi Pages 309-318
    Effects of initial geometric imperfection and pre- & post-buckling deformations on vibration of isotropic rectangular plates under uniaxial compressive in-plane load have been studied. Vibration equations of a plate, using Mindlin theory and Von-Karman stressstrain relations for large deformations, have been extracted. The response of nonlinear differential equations was assumed as the summation of dynamic and static responses. Due to the large static deflection of a plate in comparison with its vibration amplitude, the differential equations have been solved in two steps. First, the static equations have been solved using the differential quadrature method and the Arc-length strategy. Next, considering small vibration amplitude about the deformed plate (the first step result) and eliminating nonlinear terms, natural frequencies have been calculated using the differential quadrature method and solving the obtained eigenvalue problem. The results for different initial geometric imperfection and different boundary conditions reflect the impact of the mentioned factors on the natural frequencies of plates.
    Keywords: Post-buckling, Vibration, Initial imperfection, Shear deformation, Differential quadrature
  • M. Maleki, S. Mohammadi *, M. Foroutan Pages 319-328
    Free vibration and static analysis of a functionally graded piezoelectric beam is carried out by the finite element method in present study. Mechanical, electrical and electromechanical properties are estimated by the power low distribution through the thickness of the beam. Governing equations are derived using Hamilton’s principle and two dimensional theory of elasticity. Convergence of the proposed finite element method is verified by several examples in free vibration and static analysis under mechanical and electrical loads with different types of boundary conditions. After validating the model, effect of different parameters are investigated on natural frequencies and static response of functionally graded piezoelectric beam.
    Keywords: Functionally graded piezoelectrics material, Two dimensional elasticity theory, Static response, Natural frequency, Finite element method
  • M. Najafi, R. Ansari *, A. Darvizeh Pages 329-338
    In this paper, the effect of various surface treatment processes and nanoclay addition on the mechanical properties of fiber metal laminates is investigated. For this purpose, the aluminum alloy 3105 was surface treated under different processes includes degreasing, mechanical abrasion, chemical etching, chromate conversion treatment and combinations of these processes. Then, the fiber metal laminates were manufactured by aluminum sheets, pure epoxy resin and modified resin with nanoclay and glass fiber using hand lay-up process. The effect of different processes of surface treatments and using nanoparticles on the flexural and impact properties of the specimens was investigated using response surface method. The results obtained indicted that the chromate conversion treatment of metal surface has a most effective role in increasing the mechanical properties of the specimens. While, among different processes of surface treatments, degreasing has a less effective role in enhancement of mechanical properties of fiber metal laminates. The result of main effects analysis also showed that despite the useful role of nanoclay in improvement of the mechanical properties of fiber metal laminates, the role of surface treatment processes is more effective than nanoparticles addition.
    Keywords: Fiber metal laminates, Surface treatment, Nanoclay, Impact properties, Flexural properties
  • S. Noorian, H. Pasdarshahri * Pages 339-346
    In this paper, experimental and numerical comparison of Baseboard radiator and Panel radiator are presented. Rated capacity of both radiators was 1200 kcal per hour. In the experimental section, at the same ambient temperature for both radiators, capacity and characteristic equation and temperature distribution in a room with dimensions of 2.6 × 4 × 4 meter was obtained. The experimental results showed that a Uniform Temperature distribution occurs in the room for the Baseboard radiator, Temperature difference in vertical direction for center of the room for the Panel radiator in various capacities changes 3°C to 7°C, While for the Baseboard radiator at all capacities temperature difference was about 2 °C. Temperature difference at height of 1.5 m in horizontal direction from wall that the Panel radiator was installed to facing wall, changes 3°C to 6°C. While for the Baseboard radiator, this result was about 0.5°C. To investigate the cause of the temperature distribution, numerical modeling was used. Numerical results and experimental results were close with 10% error. Temperature distribution curves At plane of symmetry room for both samples was drawn, Baseboard radiators were more uniform temperature distribution again. In the end, the velocity distribution diagram in the vertical plane of symmetry room was obtained which show that a strong circulation occurs in the room for the Baseboard radiator.
    Keywords: Baseboard radiator, Panel radiator, Nnumerical, Experimental Comparison, Temperature, Velocity distribution
  • F. Vakili, Tahami, A. Rasoulian *, S. Saadatmand Hashemi Pages 347-354
    Nowadays, one of the most important challenges in engineering sciences is optimization of the existing designs due to the competitive industrial market. In aviation industry, weight and life of components are important criterions in their design. As an example, optimizaing the weight of main gearbox of helicopters with acceptable performance and fatigue life are major concerns. In this paper, design parameters of Agusta helicopter main gearbox has been determined by three different optimization methods Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Algorithm (PSO) and the Gravitational Search Algorithm (GSA). The objective function is the weight of the gears with appropraiate constrains which are based on geometrical limitations. Alsosafety factors according to the AGMA standards are considered. The design parameters are gear width as a continuous variable and normal module as a discrete parameter. Comparison of the results show that all three optimization methods are able to minimize the weight of the gearbox in the range of 23 to 27% comparing with the existing one; but, GSA not only gives the best optimized solution it also has the highest convergence rate.
    Keywords: Weight Optimization, Fatigue, Helicopter Gearbox, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization Algorithm, Gravitational Search Algorithm
  • M. Hadian, H. Baseri *, M. J. Mirnia, M. Elyasi Pages 355-361
    Thin walled tubes are the most efficient energy absorption systems due to their lightness, high energy absorption capacity, and large crushing distance. In this process, a primary tube can be gradually deformed in to the desired thickness and length using simple roller. In this study, mechanical joining of aluminum and steel tubes is investigated to manufacture the bilayer tubes. Mechanical locking through the plastic deformation between two layers has been investigated under specified process conditions. To create a mechanical locking, the two layers were threaded with coarse and fine threads, and then using the warm flow forming the bonding between them was enhanced. It was concluded from the shearing test that the strong bond between the two layers can be created using the flow forming process. Also crushing test of bilayer tubes prepared by pressing and flow forming, have been investigated and it was found that the pressed sample with annealed Al layer has better energy absorption. The flow formed tubes with fine threads have better crushing energy absorption.
    Keywords: bilayer tube, mechanical connection, energy absorption, crushing
  • M. Norouz, M. Ebrahimi *, M.V. Arbabmir Pages 365-369
    The integrated navigation contains Inertial Navigation System (INS),Global Positioning System (GPS) is an important methodin moving vehicles such as ground, sea,aerospace vehicles navigation. This study contains the introduction of INS, theintroduction of GPS, the integration method of above systems,important issues in this field. For these purposes, the mostimportant researches of Iranian,overseas scientists are studied. Besides of issues such as using a Kalman Filter (KF), ExtendedKalman Filter (EKF), Particle Filter (PF),other methods based on KF,PF, the new approaches are also surveyed. The studyresults show that recently using artificial intelligence method in integration, the problem outage or block of GPS signal in integrationand low-cost inertial navigation sensors have been the focus of attentions.
    Keywords: Inertial Navigation System, Global Positioning System, Integrated Navigation, Artificial Intelligence