فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال پنجاهم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1399)

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاهم شماره 1 (پیاپی 90، بهار 1399)

  • تاریخ انتشار: 1398/12/06
  • تعداد عناوین: 30
|
  • حسام آقاجانی، ناصر کردانی*، حامد آقاجانی دارزکلا صفحات 1-8
    افزایش استحکام و توسعه سازه های هوایی از دیرباز مورد توجه محققان بوده است. در این مقاله به منظور بررسی اتصال T شکل فلز آلیاژ آلومینیوم 6061 با استفاده از فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نمونه های آزمایشگاهی ساخته شدند و همچنین شبیه سازی نرم افزاری برای آگاهی از مقادیر مناسب اثرات دینامیکی ابزار و درک بهتر از تولید و توزیع گرما در فرایند جوشکاری با استفاده از نرم افزار تجاری Fluent انجام شد. به همین منظور اتصال آلومینیوم 6061 با سرعت های خطی و سرعت های دورانی مختلف ابزار مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به پارامترهای انتخاب شده در این فرآیند مستحکم ترین اتصال در سرعت دورانی 1600 دور بر دقیقه و سرعت خطی 68 میلیمتر بر دقیقه بدست آمد. محل شکست تمامی نمونه های تست کشش، در سمت زائده T شکل آلومینیوم قرار داشت. عمده عیوب داخلی ایجاد شده در درون اتصالات عیب تونلی بود که با افزایش گرمای ورودی و سرعت خنک شوندگی همزمان به منطقه اتصال، ازبین رفتند. بیشینه استحکام تولید شده در این آزمایشات 188 مگاپاسکال می باشد که نزدیک به استحکام فلز پایه ی آلومینیومی است.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، آلومینیویم 6061، اتصال T شکل، خواص مکانیکی، خواص متالورژیکی
  • سهیل اسپهبدی نیا، اسماعیل خان میرزا* صفحات 9-15

    در دهه اخیر توجه محققین به حل مسئله خودکار سازی وسائل نقلیه معطوف بوده است و پژوهش های بسیاری برای حل چالش های موجود در این حوزه نشر شده است. یکی از ارکان مهم و پایه در این حوزه مسئله موقعیت یابی و نقشه برداری همزمان در یک محیط ناشناخته می باشد که به اختصار از آن به عنوان SLAM یاد می شود. تاکنون روش هایی برای حل این مسئله ارائه شده است اما تعداد کمی از این تحقیقات بر روی پلتفرم ربات های همکار صورت پذیرفته است. در این مقاله به معرفی SLAM در پلتفرم ربات های همکار در بستر فیلتر کالمن توسعه یافته پرداخته شده است و با توجه به عدم دانش نسبت به کوواریانس نویز اندازه گیری، المان های این ماتریس با توجه به داده های واقعی حس گر با استفاده از روش بیهنه سازی هوشمند ازدحام ذرات تطبیقی می شوند. سپس برای حل این مسئله در محیط دینامیک از فیلتر چگالی فرض احتمال برای دنبال کردن موانع دینامیک در محدوده دید ربات ها استفاده می شود. در انتها کارایی الگوریتم در محیط نرم افزار متلب مورد ارزیابی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: فیلتر کالمن توسعه یافته، فیلتر چگالی فرض احتمال، ربات های همکار
  • هادی اسکندری*، فاطمه میرزاده، مسلم قنبری صفحات 17-25

    هدف از این مقاله بررسی اثر وصله ی کامپوزیتی بر ضریب شدت تنش (SIF) ترک شبه بیضوی داخلی و خارجی واقع در مخزن تحت فشار کروی است. وصله ی کامپوزیتی فقط در اطراف ترک پیچیده شده است. تجزیه و تحلیل سه بعدی با استفاده از روش المان محدود (FEM) انجام شده است. زبان طراحی پارامتری  ANSYS (APDL) به منظور تسهیل در مدل سازی ترک شبه بیضوی در مخزن تحت فشار کروی مورد استفاده قرارگرفته است. با استفاده از این کد اثر پارامترهایی مانند هندسه ترک (نسبت عمق ترک به ضخات مخزن و نسبت عمق ترک به نصف طول ترک)، نسبت ضخامت کامپوزیت به ضخامت مخزن و نسبت پهنای وصله ی کامپوزیتی به نصف طول ترک وجنس ماده ی کامپوزیت روی مقادیر ضریب شدت تنش ، به تفصیل مورد بررسی و بحث قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که وصله ی کامپوزیتی منجر به کاهش قابل توجهی در ضرایب شدت تنش در نوک ترک می شود. همچنین می توان نتیجه گرفت که وصله ی کامپوزیتی برای ترک عمیق تر و باریک تر اثر بیشتری دارد. به علاوه، وصله ی کامپوزیتی در کاهش ضریب شدت تنش ترک خارجی در مقایسه با ترک داخلی ، موثرتر می باشد.

    کلیدواژگان: ضریب شدت تنش، مخزن تحت فشار کروی، ترک شبه بیضوی، وصله ی کامپوزیتی، روش المان محدود
  • مهران افرا، محسن نظری*، محمد حسن کیهانی صفحات 27-36

    در پیل سوختی غشای پلیمری در حال کارکرد، گرما و آب به عنوان محصول جانبی تولید می شود. آب تولیدشده باعث کاهش عملکرد پیل سوختی غشای پلیمری می شود. بنابراین، باید با اعمال روش هایی، آب تولیدشده را خارج و از تراوش آن در پیل سوختی غشای پلیمری جلوگیری شود. در این تحقیق با یک مدل آزمایشگاهی واقعی، با انتخاب یک لایه انتشار گاز شفاف به آشکارسازی ساختار انتقال آب در پیل سوختی غشای پلیمری پرداخته و حرکت و مکانیزم انگشت زنی در لایه انتشار گاز موردمطالعه قرارگرفته است. همچنین برای اولین بار تاثیر اضافه کردن لایه متخلخل میکرو  بر تراوش آب در لایه انتشار گاز و ساختار پدیده انگشتی بررسی شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که رژیم جریان دو فاز، انگشتی موئینگی است و نیروی ایجاد کننده انگشتی ها، نیروی موئینگی است. علاوه بر این مشاهده شد که جریان عرضی روی لایه کاتالیزور باعث افزایش تراوش آب و اختلال در انتقال آب در لایه انتشار گاز می شود و از این طریق باعث کاهش عملکرد پیل سوختی غشای پلیمری می شود.

    کلیدواژگان: پیل سوختی غشای پلیمری، لایه انتشار گاز، انگشتی موئینگی، انتقال آب، لایه متخلخل میکرو
  • محمد بای، عباس رهی* صفحات 37-46

    جاذب های انرژی یا همان ضربه گیر های مکانیکی انواعی از سازه های مکانیکی هستند که برای تبدیل کل و یا قسمتی از انرژی جنبشی ناشی از برخورد به کار می روند. بالا بردن میزان کارایی جاذب ها اعم از افزایش میزان انرژی ویژه جذب شده یا کاهش بیشینه نیروی اولیه برخورد، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده و در این زمینه روش های گوناگونی ارایه شده است. در این مقاله، ابتدا تاثیر برش لبه جاذب بر روی مقدار نیروی اولیه فروریزش، متوسط نیروی فروریزش، میزان انرژی جذب شده و همچنین شکل فروریزش پوسته استوانه ای آلومینیومی تحت اثر بارگذاری شبه استاتیکی مورد مطالعه قرار می گیرد. سپس اثر ابعاد هندسی پوسته شامل ضخامت، قطر و زاویه نیم راس، پارامترهای هندسی لبه شامل هندسه و ابعاد آن و همچنین زاویه برخورد بر رفتار فروریزش پوسته استوانه ای برش خورده، بررسی می شوند. نتایج نشان می دهد که ایجاد برش های متقارن در لبه پوسته های استوانه ای، باعث کاهش نیروی اولیه فروریزش می شود که این نیرو با افزایش تعداد برش در لبه جاذب کاهش بیشتری پیدا می کند. همچنین ایجاد برش های مذکور در مقطع پوسته های استوانه ای باعث کاهش متوسط نیروی فروریزش و انرژی جذب شده، می شود. این کاهش در متوسط نیروی فروریزش و انرژی جذب شده نسبت به کاهش نیروی اولیه فروریزش نامحسوس است. این خاصیت باعث می شود تا بتوان از این سیستم جذب انرژی در مواردی که برخورد اولیه برای سیستم مهم است، استفاده کرد. همچنین نتایج نشان می دهد که برای حالت 2 برش مربعی در لبه پوسته استوانه ای حدود 7/18 درصد، و برای حالت 4 برش مربعی حدود 34 درصد، مقدار نیروی اولیه جاذب نسبت به مقدار نیروی اولیه پوسته استوانه ای بدون برش کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: سیستم های جاذب انرژی، لوله های متقارن محوری، پوسته های استوانه ای جدار نازک، فروریزش محوری
  • سعید بلوچیان*، سهیلا داودی مقدم صفحات 47-54

    در این مقاله کنترل کننده بهینه مدلغزشی انتگرالی با مشتقات مرتبه کسری برای سیستم تعلیق فعال یک چهارم خودرو، جهت دستیبانی به کنترل ایمن و راحتی سرنشینان در حضور عدم قطعیت ها، طراحی می شود. با توجه به دینامیک غیرخطی محرک هیدرولیکی، باید کنترلر به گونه ای طراحی شود تا سیستم در مقابل تغییر پارامترها، مقاوم باشد. از این رو کنترل مدلغزشی که یک روش کنترل مقاوم است مورد استفاده قرار می گیرد. در روش پیشنهادی، کنترل کننده مدلغزشی با سطح انتگرال مرتبه کسری در یک سیستم تعلیق خودرو تعریف خواهد شد. در کنترل کننده برای بدست آوردن مقادیر بهینه، پارامترهای سطح لغزش مرتبه کسری توسط الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات  بهینه سازی می شود. در نهایت جهت بررسی صحت روش پیشنهادی، سیستم در دو حالت فعال و غیرفعال، شبیه سازی و با یکدیگر مقایسه می شود که نتایج بدست آمده، عملکرد مطلوب سیستم تعلیق را در حالت فعال و در حضور عدم قطعیت جاده، نشان می دهد.

    کلیدواژگان: کنترل لغزشی، کنترل مقاوم، انتگرال مرتبه کسری، چترینگ، سیستم تعلیق خودرو، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات
  • سروش پرویزی*، حسین ترابیان، نفیسه ملایی، علیرضا گرشاسبی صفحات 55-60

    درتولید کامپوزیت های زمینه فلزی هنگامی که سایز ذرات افزودنی از میکرومتر به نانومتر کاهش پیدا کند، روش های متداول ناکارآمد خواهند بود. کامپوزیت های تولید شده با این روش ها صرفا یک خاصیت مکانیکی را بهبود و باعث ضعف کامپوزیت در سایر خواص می گردند. در این پژوهش نانوکامپوزیت لایه ای AA6061/SiC و همچنین نانوکامپوزیت همگن با فرایند همزن اصطکاکی اغتشاشی با موفقیت تولید شد و از آنجایی که تمرکز بر روی بهبود خواص مقاومت به ضربه و کاهش شکست ترد در عین استحکام بالا بود، تست های مکانیکی خمش سه نقطه ای ، ضربه شارپی و سختی سنجی بر روی نمونه ها انجام شد. سطح مقطع شکست نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ روبش الکترونی بررسی شد. نتایج به دست آمده بیانگر بهبود خواص خمشی ، جذب ضربه و سطح مقطع شکست کامپوزیت لایه ای FG در مقایسه با کامپوزیت همگن HNC بود که باعث شد کامپوزیت تولیدی در عین استحکام بالا بیش از حد ترد نباشد و کاربرد گسترده ای داشته باشد. نتایج بدست آمده برای سختی، مقاومت خمشی و مقاومت به ضربه، به ترتیب رشد 15، 68 و 16 درصد را نشان دادند.

    کلیدواژگان: فرآیند اصطکاکی اغتشاشی، نانوکامپوزیت، کامپوزیتهای زمینه فلزی، ساختار هدفمند، خواص مکانیکی
  • کریم جمالی، یوسف مظاهری*، مهدی کریمی زارچی، یونس مظاهری، محمدرضا حاتمی صفحات 61-70

    در این مقاله به ارزیابی حرارت نگاری مادون قرمز در شناسایی عیوب زیرسطحی لوله های مواد مرکب زمینه پلیمری ساخته شده به روش رشته پیچی، پرداخته شد. در این روش به منظور تحریک نمونه، شار گرمایی به سطح قطعه، اعمال شده و با پردازش پاسخ حرارتی عیوب شناسایی شدند. بررسی تجربی به وسیله تحریک هوای گرم و تحریک نوری پالس و مدوله شده بر روی نمونه های ساخته شده با نقص های کنترل شده رایج در مواد مرکب صورت گرفت. از تحلیل نتایج برای تعیین دقیق موقعیت و ابعاد عیوب استفاده و مشاهده شد که در نمونه های با ضخامت 4 میلی متر نقص الیاف خشک با حداقل اندازه 30×40 میلی متر و نقص های جدایش بین لایه ای و نفوذ مواد ناخواسته با حداقل اندازه 25×25 میلی متر به وضوح قابل شناسایی و اندازه گیری بودند. ارزیابی الگوی تحریک نشان داد که در نمونه های مورد بررسی با توجه به نوع ساختار استوانه ای و امکان اعمال سیال حرارتی به درون آن، روش تحریک هوای گرم به وسیله دمنده روشی قابل اعتماد بود و نتایج مطمئنی را ارائه داد.

    کلیدواژگان: آزمون غیرمخرب، حرارت نگاری مادون قرمز، لوله های کامپوزیتی
  • مهدی چلوویان، عبدالواحد کمی* صفحات 71-79
    در این پژوهش از روش سطح پاسخ به منظور تعیین ترتیب اهمیت پارامترهای معیار آسیب GTN در مطالعه شکل پذیری ورق های فلزی و در نتیجه انتخاب تعداد کمتری از پارامترها (پارامترهای مهم تر) جهت کالیبره کردن معیار GTN استفاده شد. برای این منظور تعداد 7 پارامتر GTN انتخاب شد. سپس با در نظر گرفتن یک بازه مناسب برای هر پارامتر، تعداد 143 آزمایش با استفاده از روش سطح پاسخ طراحی شد. در این آزمایش ها، کرنش حدی حداقل روی نمودار حد شکل دهی (FLD0) ورق فولادی AISI 304 به عنوان پاسخ در نظر گرفته شد. برای محاسبه مقدار کرنش حدی حداقل، مدل M-K در نرم افزار المان محدود آباکوس شبیه سازی شد. در این شبیه سازی ها از معیار GTN برای پیش بینی پارگی در ناحیه معیوب مدل M-K استفاده شد. با انجام آنالیز واریانس روی داده های حاصل از شبیه سازی های المان محدود، ترتیب اهمیت پارامترهای معیار GTN مشخص شد. همچنین با استفاده از مقادیر کالیبره شده پارامترهای GTN نمودار کامل حد شکل دهی ورق AISI 304 با دقت قابل قبولی بدست آمد.
    کلیدواژگان: معیار آسیب GTN، نمودار حد شکل دهی، روش سطح پاسخ، مدل M-K، ورق فولادی، AISI 304
  • مسعود خزایی، محمد کاظمی نصرآبادی* صفحات 81-89

    در کامپوزیت های پیشرفته، برای ارتقای خواص مکانیکی در کاربردهای مختلف از مواد هوشمند نظیر آلیاژهای حافظه دار استفاده شده است. در این تحقیق از خاصیت سوپرالاستیسیته ی آلیاژهای حافظه دار در ارتقای استحکام کششی کامپوزیت زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف استفاده شده است و تاثیر درصد حجمی و ضخامت سیم آلیاژ حافظه دار بر کامپوزیت تقویت شده با الیاف تک جهته کربن تحت بارگذاری کششی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور نمونه های کامپوزیتی تقویت شده با الیاف تک جهته کربن با جایگذاری یک، سه و پنج سیم آلیاژ حافظه دار با ضخامت های متغیر 2/0 ، 3/0 و 4/0 میلی متر ساخته و مورد آزمایش کشش قرار گرفتند. نتایج نشان داد وقتی نمونه ها تحت کشش قرار می گیرند، بار کششی روی سیم منتقل می شود و با توجه به قابلیت تحمل کرنش بالا در آلیاژهای حافظه دار، استحکام نسبت به نمونه کامپوزیتی بدون سیم حافظه دار حدود 7 برابر افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت پلیمری، آلیاژ حافظه دار، بارگذاری استاتیکی، استحکام کششی
  • معصومه خواجویی قرایی، محمد حسین ابوالبشری* صفحات 91-99

    اخیرا روش جدیدی برای فرایند حذف و اضافه کردن المان در روش بهینه سازی تکاملی دو جهتی سازه ها (BESO) توسط بعضی پژوهشگران پیشنهاد شده که فرایند با یک پارامتر سیگنالی که نسبت حجم یا وزن حذفی نام دارد انجام می شود. با این همه به دلیل یکسان بودن نسبت های حذف و اضافه ، روش BESO بهبود یافته آنان در بعضی موارد بعد از چند تکرار، حتی با افزایش نسبت حجم حذفی، به دلیل یکنواخت شدن سختی سازه، فرایند حذف و اضافه کند شده و یا حتی متوقف می شود. در این پژوهش، روش BESO به شکلی بهبود می یابد که محدودیت های قبلی را ندارد. به بیان دیگر روش پیشنهادی در زمان کمتر طرح های بهتری را نتیجه می دهد.  با ارائه چند مثال در زمینه بهینه سازی ساختار یک صفحه در دو حالت الاستیک و الاستوپلاستیک با دو معیار تنش و سختی، نتایج این بهبود با روش بهینه سازی تکاملی سازه ها (ESO) و الگوریتم پیشنهادی دیگر پژوهشگران مقایسه و برتری آن نشان داده می شود. از مثال های انجام شده می توان نتیجه گرفت که مقدار بیشینه تنش و شاخص عملکرد بهتر می باشند.

    کلیدواژگان: بهینه سازی تکاملی سازه ها، بهینه سازی تکاملی دو جهتی سازه ها، سختی، تنش معادل
  • مهدی دانش*، علی اکبر محمدی صفحات 101-108

    وجود لقی در مکانیزم ها اگر چه ساخت و مونتاژ آنها را ساده می کند اما از سوی دیگر اثرات نامطلوبی مانند افزایش ارتعاش و کاهش دقت را در بر خواهد داشت. عامل اصلی خطا در موقعیت و جهت اتصالات وجود لقی در مفصل ها می باشد. در این تحقیق امکان استفاده از سیگنال انکودر جهت برآورد میزان لقی در مفصل های یک سرومکانیزم لنگ لغزشی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور سیگنال انکودر در سرومکانیزم مذکور در حالت های مفصل بدون لقی، مفصل با لقی کم و مفصل با لقی زیاد در محلی از قطعه که نقش لینک ارتباطی در مکانیزم را دارد مورد بررسی قرار گرفته است. با انجام آزمایشات و تجزیه و تحلیل سیگنال های خروجی انکودر و مقایسه سیگنال ها در حالت های مفصل با لقی و بدون لقی، مشاهده شد سیگنال انکودر در حالت مفصل بدون لقی دارای شکل موج کاملا" سینوسی و در حالت مفصل با لقی دارای شکل موج سینوسی همراه با اعوجاج می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد اعوجاج در سیگنال انکودر را می توان به عنوان معیاری جهت برآورد و پایش وضعیت لقی در سرو مکانیزم لنگ لغزشی مورد استفاده قرار داد.

    کلیدواژگان: مکانیزم لنگ لغزشی، سرومکانیزم خطی، حسگر انکودر، پردازش سیگنال
  • مهدی دیمی دشت بیاض*، جعفر اطمینان صفحات 109-118

    در این مقاله به تحلیل انرژی و اگزرژی یک چرخه تبرید تراکمی سه مرحله ای واقع در واحد 147 مجتمع گاز پارس جنوبی پرداخته شده است. در چرخه مورد نظر، خنک کاری بخار پروپان توسط مبرد پروپان انجام می شود. نتایج تجربی ثبت شده از نقاط مختلف چرخه برای تمام روز های یک سال گرد آوری شده است. پس از ثبت دما، فشار و دبی مبرد و محاسبه ترمودینامیکی مشخصات چرخه، بازده اگزرژی، ضریب عملکرد، اگزرژی تخریبی تجهیزات، کار مصرفی و گرمای ورودی به چرخه محاسبه و نتایج به صورت نمودار متوسط ماهیانه برای یک سال رسم گردیده اند. با توجه به نتایج بدست آمده، به ترتیب بیشترین و کمترین بازده چرخه در ماه های مرداد و اردیبهشت مشاهده شد. همچنین به ترتیب بیشترین و کمترین اگزرژی تخریبی متوسط برای یک سال برای مجموعه ی شیر های انبساط و مجموعه ی درام های مکش بدست آمده اند.

    کلیدواژگان: چرخه تبرید تراکمی، مطالعه ی تجربی، تحلیل اگزرژی، انرژی، ضریب عملکرد، بازده اگزرژی
  • محمد ذوقی، محمدرضا علی خباز جورشری، کورش جواهرده* صفحات 119-127

    دراین تحقیق یک سیستم ترکیبی شامل چرخه پیل سوختی اکسید جامد، مبادله کن گرما تولید آب گرم خانگی و چیلر جذبی تک مرحله ای آب-آمونیاک به منظور تولید همزمان قدرت، برودت و آب گرم شبیه سازی و از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی-اقتصادی مورد بررسی قرار می گیرد و پس از ارائه نتایج در حالت ورودی پایه، اثر تغییر چگالی جریان پیل سوختی و ضریب مصرف سوخت بر روی عملکرد سیستم مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حالت پایه حاکی از آن است که کار کلی 4/418 کیلووات، بازگشت ناپذیری کلی 1/650 کیلووات و بازده  اگزرژی کلی  378/0 می باشد. همچنین مبادله کن گرما هوا، مبادله کن گرما آب و پیل سوختی به عنوان اجزایی معرفی می شوند که باید بیشتر از سایر اجزا از منظر اگزرژی-اقتصادی مورد توجه قرار بگیرند چون تقریبا بیشترین مقدار نرخ هزینه متعلق به این اجزا می باشد.

    کلیدواژگان: سیکل تولید سه گانه، پیل سوختی اکسید جامد، اگزرژی، اگزرژی-اقتصادی، تحلیل پارامتری
  • فاطمه صادقپور، ناصر فتورائی*، مهدی نوید بخش صفحات 129-137

    گرفتگی دریچه آئورت به دلیل باریک شدن سطح اریفیس دریچه ایجاد می شود، که با ته نشین شدن کلسیم بر روی لت ها توصیف می شود. با پیشرفت گرفتگی دریچه ی آئورت، پارامترهای همودینامیکی، عملکرد مکانیکی و جریان خون عبوری از دریچه تغییر می کند. این مطالعه، مقایسه ی دو مدل جدید تقابل سیال- جامد دریچه ی آئورت سالم و دریچه باگرفتگی در طی چرخه ی کامل قلبی با نرم افزار تجاری اجزای محدود  ADINA ارائه می دهد. به دلیل سخت شدن دریچه ی آئورت کلسیمی شده، نتایج این مدلسازی نشان داد که سطح اریفیس دریچه ی سالم از cm2 2.4 به مقدار cm2  1.4 در دریچه با گرفتگی، کاهش پیدا می کند. سرعت محوری جریان خون و گرادیان فشار در میانه فاز سیستول در عرض دریچه افزایش پیدا کرد. علاوه بر این، تمرکزکرنش و مقدار تنش بر روی لت های دریچه با گرفتگی نسبت به دریچه ی سالم، افزایش پیدا کرد. نتایج سرعت و توزیع فشار به خوبی با نتایج مقالات چاپ شده اکوکاردیوگرافی ، تطابق داشت. با وجود نیاز به مطالعات بیشتر در این زمینه، این مدل سازی رفتار دریچه ی آئورت سالم و کلسیمی شده را به خوبی نشان داد.

    کلیدواژگان: دریچه آئورت، گرفتگی دریچه، روش اجزاء محدود، ماده هایپر الاستیک، گرادیان فشار
  • سید نادر عاملی کلخوران، مهرداد وحدتی*، جیوانگ یان صفحات 139-146

    فرآیند ماشینکاری نانومتری، روشی فوق پیشرفته جهت ساخت قطعات با دقت ابعادی چندمیکرومتر و صافی سطح نانومتری می باشد. علیرغم روش های ماشینکاری سنتی، در این روش می توان قطعات ترد مانند سیلیکون را نیز به خوبی ماشینکاری نمود. با توجه به انجام این فرآیند در مقیاس نانومتری، رفتار ماده متفاوت از حالت حجیم آن خواهد بود. از این روی، ابعاد قطعه کار نیز بر خروجی و کیفیت نهایی قطعات ماشینکاری شده تاثیرگذار می باشد. در این تحقیق، با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی و ثابت در نظر گرفتن تمامی پارامترهای ماشینکاری و تحلیلی، تاثیر پهنا و ابعاد قطعه کار بر کیفیت ماشینکاری بررسی گردیده است. نتایج مشخص نمود که کوچک شدن بیش از حد ابعاد قطعه کار، سبب ایجاد یک شوک اولیه در قطعه می گردد. این موضوع سبب افزایش براده های منقطع و کاهش کیفیت سطح می گردد. همچنین نتایج نشان داد با اینکه پیشروی ابزار سبب افزایش دمای قطعه کار می گردد، اما در قطعات با طول کمتر از 21 نانومتر، این شتاب بسیار بیشتر می باشد. علاوه بر این، مشخص گردید که افزایش ابعاد قطعه کار، سبب کاهش نوسانات نیرو و همچنین نیروی کل ماشینکاری می گردد.

    کلیدواژگان: ماشینکاری نانومتری، سیلیکون، دینامیک مولکولی، ابعاد قطعه کار
  • وحید فرهنگ مهر*، ابوالفضل شافعی آسایش صفحات 147-154

    در تحقیق حاضر به مطالعه عددی جریان سیال حول یک ریب مستطیلی آشو ب ساز جریان در یک میکروکانال مستطیلی پرداخته شده است. هدف از این مطالعه، بررسی تاثیر پارامترهای کلیدی طراحی شامل ارتفاع و طول ریب و عدد رینولدز بر مشخصه های هیدرودینامیکی جریان سیال می باشد. همچنین انتقال گرمای جابجایی اجباری جریان نانوسیال درون میکروکانال مذکور مورد مطالعه عددی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه نیز بررسی اثر کسر حجمی نانوذرات و ریب بر انتقال گرما می باشد. معادلات پایا، دوبعدی و تراکم ناپذیر حاکم در رژیم های لایه ای و آشفته در یک شبکه بی سازمان هموار، با تعداد سلول های کافی و با فشرده سازی آنها در نواحی با گرادیان های شدید متغیرهای جریان با روش حجم محدود حل شده اند. اعتبارسنجی شبیه سازی ها با مقایسه نتایج با اطلاعات تجربی موجود در ادبیات فن صورت گرفته است . این مقایسه نشان دهنده توافق خوب بین آنها می باشد. نتایج کار حاضر با جزئیات دقیق و اعتبارسنجی شده می تواند در طراحی میکروسیستم ها به کار گرفته شود.

    کلیدواژگان: میکروکانال، ریب، نانوسیال، انتقال گرما، جریان لایه ای، جریان آشفته
  • ادریس فرهی نژاد، علی نوری*، عنایت الله حسینیان صفحات 155-164

    در این مقاله، ضریب شدت تنش مود I ترک محیطی در یک استوانه همسانگرد، تعیین شده است. استوانه جدار ضخیم تحت شوک گرمایی یک بعدی طبق نظریه های کلاسیک ترموالاستیسیته، گرین-لیندزی و گرین-نقدی قرار دارد. فرم متحد معادلات حاکم، شامل نظریه کلاسیک و نظریه های تعمیم یافته گرین-لیندزی و گرین-نقدی می باشد. معادلات انرژی و تعادل در استوانه به صورت همزمان با در نظر گرفتن اثر کوپل میدان های دما و کرنش و نیز اثر جمله اینرسی در معادلات حاکم حل شده است. ضریب شدت تنش نوک ترک محیطی با استفاده از روش تابع وزنی تعیین می شود. در نظر گرفتن زمان های آسایش در معادلات حاکم نظریه های تعمیم یافته، موجب پیش بینی مقادیر بزرگتر دما و تنش نسبت نظریه کلاسیک می شود. همچنین، ضریب شدت تنش نظریه های تعمیم یافته به طور قابل ملاحظه ای از نظریه کلاسیک بزرگتر است. در هر لحظه ضریب شدت تنش بیشینه نظریه های تعمیم یافته، برای ترکی اتفاق می افتد که نوک آن در موقعیت پیشانی موج تنش قرار دارد. نظریه گرین-نقدی نوع II به دلیل در نظر نگرفتن استهلاک در معادلات حاکم خود، مقدار بیشینه تنش و ضریب شدت تنش بزرگتری نسبت به نظریه گرین-لیندزی دارد.

    کلیدواژگان: نظریه گرین-نقدی، نظریه گرین-لیندزی، روش تابع وزنی، شوک گرمایی، ترک محیطی در استوانه
  • سید ابوذر فنایی* صفحات 165-171

    در این کار به بررسی تحلیلی دو اثر انتقال گرما و جرمی مخلوط واکنشی غیرهمگن کاتالیزی در یک ریز محفظه با در نظر گرفتن تاثیرات رژیم جریان پرداخته شده است. اهمیت ویژه کار حاضر پیدا کردن عدد نادسن منتخب و بررسی تاثیرات ضرایب پرش جرمی و گرمایی بر مسئله حاضر است. معادلات حاکم شامل معادله انرژی، کسر مولی و مصرف کاتالیزی می باشد و تاثیرات رژیم جریان از طریق شرایط مرزی به این معادلات وارد می شود. نتایج مدل در  سه مقدار مختلف عدد نادسن با مقادیر گزارش شده آزمایشگاهی مقایسه شده اند. برای عدد نادسن 1/0 حداکثر خطای 54/7 درصد نسبت به داده های آزمایشگاهی وجود دارد اما برای اعداد نادسن 01/0 و 001/0 میزان خطا به 4/35 درصد افزایش می یابد. بنابراین عدد نادسن منتخب برای ریزمحفظه کاتالیزی برابر با 1/0 می باشد. بیشترین افزایش مصرف سوخت با افزایش عدد نادسن در اعداد رینولدز پایین رخ داده و میزان این افزایش 2/35 درصد می باشد. همچنین تغییرات نرخ افزایشی مصرف سوخت و کسر مولی سطحی با افزایش عدد نادسن تقریبا با یکدیگر برابر بوده که این امر به دلیل واردشدن سیال از رژیم پیوسته به رژیم لغزش است.

    کلیدواژگان: ریزمحفظه، رژیم پیوسته، واکنش سطحی کاتالیزی، پرش حرارتی و جرمی، حل تحلیلی
  • یونس قدیری، مهدی صفری* صفحات 173-180

    بیلوزهای فلزی کاربرد بسیار زیادی در صنایع مختلف از جمله صنایع نفت و گاز دارند. در سال های اخیر، فرآیندهای مختلفی از جمله روش های مکانیکی و هیدروفرمینگ برای تولید بیلوزها ارائه گردیده اند. فرآیند هیدروفرمینگ یکی از بهترین روش های تولید بیلوزهای فلزی با ویژگی های مورد انتظار می باشد. در این مقاله به بررسی تجربی و عددی فرآیند ساخت قطعه بیلوز از جنس فولاد زنگ نزن 304پرداخته شده است.بدین منظور اثر برخی پارامترهای فرآیند شامل فشار داخلی، کورس قالب، شعاع گوشه قالب، ضریب اصطکاک، ضخامت و طول لوله بر قابلیت شکل پذیری بیلوز فلزی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با افزایش فشار داخلی و همچنین طول کورس قالب، ارتفاع کنگره افزایش یافته و ضخامت قطر خارجی بیلوز کاهش پیدا می کند. به علاوه سایر بررسی های عددی نشان می دهند که با کاهش ضریب اصطکاک و همچنین ضخامت و طول اولیه لوله، ارتفاع کنگره افزایش یافته و ضخامت نقطه واقع بر تاج کنگره کاهش می یابد.لازم به ذکر است که  تطابق مناسبی بین نتایج حاصل از کار تجربی و شبیه سازی های عددی حاصل گردید که نشان از دقت خوب شبیه سازی های عددی انجام شده دارد.

    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ، بیلوز فلزی، ارتفاع کنگره، توزیع ضخامت
  • مهدی کاظمیان، حامد افراسیاب*، محمدهادی پاشائی، رمضانعلی جعفری تلوکلایی صفحات 181-187

    علی‎رغم وجود گزارش‎های متعدد از بروز آنوریسم در رگ کرونری قلب، مطالعه ابعاد مختلف این عارضه کمتر مورد توجه قرار گرفته و مطالعه عارضه آنوریسم عمدتا معطوف به سرخرگ شکمی گردیده است. بنابراین با توجه به خطر بالقوه پارگی آنوریسم رگ کرونری در اثر تنش‎های مکانیکی و عوارض جبران‎ناپذیر ناشی از آن، در این مقاله تاثیر پارامترهای هندسی آنوریسم مانند شعاع، طول و تقارن بر تنش وارد بر دیواره آنوریسم مورد تحقیق قرار گرفته است. به این منظور با بکارگیری شبیه‎سازی برهمکنش سیال-سازه در چارچوب روش اجزاء محدود، تنش وان میزز ناشی از جریان ضربانی خون در دیواره آنوریسم محاسبه گردیده است. دقت مدل توسعه یافته با مقایسه نتایج حاصل برای یک مساله محک با نتایج مراجع معتبر موجود ارزیابی شده است. نتایج حاصل نشان دادند تاثیر اندازه شعاعی آنوریسم بر تنش وارده بر دیواره آنوریسم بسیار بیشتر از تاثیر اندازه طولی آن است.  ضمن اینکه افزایش شعاع آنوریسم یا کاهش طول آن سبب افزایش تنش بوجود آمده در دیواره می‎شود. عدم تقارن در شکل آنوریسم نیز افزایش تنش را به دنبال خواهد داشت.

    کلیدواژگان: آنوریسم رگ کرونری قلب، برهمکنش سیال- سازه، روش اجزاء محدود، تنش مکانیکی
  • پژمان کیانی، مجید قریشی* صفحات 189-198

    در این پژوهش با استفاده از لیزرNd:YAG  پالسی دو نوع فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 و 316 به صورت لب به لب جوشکاری شدند و به بهینه سازی پارامترهای فرآیند با استفاده از روش فاکتوریل کامل پرداخته شد. اثر پارامترهای ورودی فرآیند شامل توان لیزر، پهنای پالس، سرعت جوشکاری و ترکیب شیمیایی بر پارامترهای خروجی ازجمله پهنای جوش، عمق جوش، استحکام نهایی کشش، درصد ازدیاد طول و عدد فریت بررسی گردید. عملیات جوشکاری در توان های 2/1 و 8/1 کیلو وات، پهنای پالس 3 و 4/4 میلی ثانیه و سرعت جوشکاری 2/0 و 8/0 میلی متر بر ثانیه انجام شد. به منظور دست یابی به بیشترین استحکام، ابعاد هندسه جوش و عدد فریت، پارامترهای ورودی در بالاترین سطح خود به عنوان نمونه بهینه انتخاب گردید؛ با افزایش سرعت جوشکاری، درصد ازدیاد طول 64 درصد افزایش یافت. فولاد زنگ نزن آستنیتی 316 در مقایسه با فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 ، به دلیل وجود عنصر مولیبدن در ریزساختار، فریت بیشتری دارد. خطای پارامترهای خروجی پهنای جوش، عمق جوش، استحکام نهایی کشش، درصد ازدیاد طول و عدد فریت به ترتیب برابر با 2، 5، 6/1، 25 و 2 درصد بود.

    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر Nd:YAG، فولاد زنگ نزن آستنیتی، طراحی آزمایش، بهینه سازی، طرح فاکتوریل کامل
  • اسماعیل لکزیان*، امیررضا معموری صفحات 199-203

    در این مقاله، جریان تراکم پذیر مافوق صوت غیر لزج و لزج بین پره های یک توربین بخار با روش دنتون بررسی شده است. نوآوری این مقاله بهبود روش حجم محدود دنتون با افزودن جملات لزجت مغشوش در مدلسازی دو بعدی می باشد. تفحص بیشتر در این مقوله باعث بهبود در طراحی خواهد شد. معادلات ناپایای ناویراستوکس به عنوان معادلات حاکم بر رفتار سیال تراکم پذیر و لزج می باشد، که با روش پیمایشی زمان مبتنی بر فرمول بندی مرکز سلولی مورد اصلاح قرار گرفته است. در برنامه نوشته شده با زبان فرترن از روش حجم محدود برای گسسته سازی و مدل بالدوین-لوماکس برای اثرات اغتشاش در جریان لزج استفاده شده است، استقلال حل از تعداد نقاط شبکه نیز حاصل گردیده است. توزیع فشار  با داده های تجربی اعتبار سنجی شده است و در منطقه شوک انطباق بسیار مطلوبی به همراه کاهش خطاهای عددی با  داده های تجربی حاصل شده است.

    کلیدواژگان: پره توربین بخار، جریان لزج، جریان غیر لزج، جریان مغشوش، ناحیه شوک
  • احمد مامندی*، سید عبدالرضا قاسمی پور ماسوله صفحات 205-213
    در این مقاله، تحلیل خمش ورقی دایروی نازک به شکل یک قطاع دایروی (دارای شعاع داخلی و خارجی) از جنس ماده همگن و همسانگرد با شرایط مرزی مختلف در لبه های داخلی و خارجی شامل لبه های گیردار و ساده، تحت بارگذاری یکنواخت و غیر یکنواخت بر روی بستر وینکلر (الاستیک) غیرخطی مطالعه شده است. در این راستا، برای تحلیل خمشی ورق قطاعی نازک تحت بارگذاری یکنواخت و غیر یکنواخت به کمک ترکیب روش کانتروویچ توسعه یافته (EKM) و بهره گیری از روش باقیمانده وزنی، معادله دیفرانسیل پاره ای (PDE) از مرتبه چهار حاکم بر خمش ورق برحسب مختصات قطبی r و θ حل شده است. همچنین، برای صحت سنجی، خیز ورق با نتایج شبیه سازی انجام شده از روش المان محدود (FEM) و نتایج موجود در منابع در حالت های خاص مسئله، مقایسه و بررسی می گردد. در ادامه، اثر تغییر پارامترهای مختلف هندسی ورق، سفتی خطی و غیرخطی بستر وینکلر، شرایط مرزی مختلف و نوع بارگذاری های یکنواخت و غیر یکنواخت در شکل پاسخ خمشی خیز ورق مورد بررسی قرار می گیرند.
    کلیدواژگان: تحلیل خمش، ورق دایروی قطاعی نازک، بستر وینکلر، روش کانترویچ توسعه یافته
  • محمدباقر محمدصادقی آزاد*، سید احسان رفیعی صفحات 215-221
    گردآور یکی از روش های دستیابی به انرژی گرمایی پاک و از مهم ترین و کاراترین آن گردآورهای سهموی مرکب هستند. این مقاله سعی بر سنجش میزان انتقال گرما در یک گردآور سهموی مرکب حاوی دو لوله آب و یک نانو سیال آب پایه دارد. در این تحقیق از یک مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار Fluent (حجم محدود) برای شبیه سازی و حل معادلات حاکم (پیوستگی، ممنتوم و انرژی) در یک گردآور به طول 500 و قطر 55 میلیمتر استفاده شده است. بر اساس نتایج عددی، برای یک گردآور با قطر 55 میلیمتر استفاده از لوله های آب 6 میلیمتری بیشترین انتقال گرما به میزان C 1/947 و برای کسر حجمی 8% اکسید آلومینیوم بدست خواهد آمد. در تمام کسرهای حجمی نانو سیال (0، 2، 4، 6، 8 و 10 درصد) برای لوله با قطر 6 میلیمتر نتایج حاکی از این است که گردابه های تشکیل شده حول لوله آب سرد بزرگتر از گردابه های حول لوله آب گرم هستند و این موضوع به دلیل گرادیان دمای بالای موجود بین دیواره ها و لوله آب سرد است.
    کلیدواژگان: گردآور سهموی مرکب، نانوسیال، انرژی خورشیدی، جابه جایی آزاد
  • احسان مهرابی گوهری*، عطالله سلطانی صفحات 223-232
    در این تحقیق ابتدا بستر سیالی مایع جامد با استفاده از روش ترکیبی شبکه بولتزمن و نمایه هموار شبیه سازی و در ادامه با تغییر پارامترهای هندسی، شامل قطر ذرات جامد، عرض و ارتفاع اولیه بستر و همچنین نحوه قرارگیری اولیه ذرات جامد غیر همسان، اثر آنها بر تخلخل بست بررسی شده است. روش مطالعه دوفازی  اویلری -لاگرانژی بوده که برای حل فاز جامد معادله حرکت نیوتن، فاز سیال روش شبکه بولتزمن و برقراری شرط عدم لغزش در سطح مشترک ذرات جامد و سیال از روش نمایه هموار استفاده شده است. مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تجربی برای حداقل سرعت سیالیت و تخلخل دقت قابل قبولی را نشان می دهد. علاوه براین نتایج نشان داد افزایش قطر ذرات جامد و عرض بستر، افزایش تخلخل و افزایش ارتفاع اولیه بستر کاهش تخلخل بستر را به همراه دارد. درنهایت بررسی اثر  نحوه قرارگیری اولیه ذرات جامد غیر همسان نشان داد درحالتیکه ذرات با قطر کمتر بر روی ذرات با قطر بیشتر قرار دارند بیشترین و در حالتیکه ذرات به صورت مخلوط در هم قرار گرفته اند کمترین تخلخل بستر وجود دارد.
    کلیدواژگان: بستر سیالی، تخلخل بستر، ذرات جامد غیر همسان، روش شبکه بولتزمن، روش نمایه هموار
  • امیررضا نشاط، عبدالامیر بک خوشنویس*، محمد جواد ایزدی یزدی صفحات 233-237

    روش های مختلفی برای افزایش نسبت کارایی آئرودینامیکی بال وجود دارد که یکی از مهم ترین آن ها استفاده از سربالک در نوک بال محدود می باشد. در این پژوهش، 4 سربالک منحنی دوباله با ارتفاع های بالک بالایی 2، 3، 4 و 5 سانتی متر به نیم مدل ریز پهپاد RQ170 نصب و اثرات ارتفاع سربالک در کاهش پسای مدل در زاویه حمله 0 درجه در اعداد رینولدز پایین بررسی شده است. همچنین تاثیر سربالک منحنی دوباله بر روی زوایای مختلف پروازی و اعداد رینولدز مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. داده برداری ها در 5 عدد رینولدز زیر بحرانی 22000، 28400، 34000، 42000 و 46500 برحسب وتر آئرودینامیکی متوسط بال و در 5 زاویه حمله 0، 5، 10، 15 و 20 درجه در تونل باد انجام شده است. نتایج بیانگر کاهش ضریب پسا در اعداد رینولدز و زوایای حمله مختلف می باشد. مشخص شد که با افزایش عدد رینولدز در زاویه حمله 0 درجه ضریب پسا کاهش بیشتری داشته است. همچنین نصب سربالک منحنی دوباله با ارتفاع بالک بالایی cm3 کاهش پسای کل بیشتری نسبت به سربالک های دیگر دارد.

    کلیدواژگان: ریز پهپاد، سربالک منحنی، کاهش پسا، لودسل
  • حسین نوپور، عبدالرضا کبیری عطاآبادی*، محمود مهرداد شکریه صفحات 239-248

    در این تحقیق، کمانش صفحات کامپوزیتی متشکل از الیاف منحنی تحت فشار محوری، با لحاظ اثرات همپوشانی ها و نواحی خالی از الیاف و برای مسیرهای تغییر خطی زاویه الیاف و شعاع انحناء ثابت بررسی گردید. به منظور موقعیت یابی نواقص مذکور و تعریف مراحل مدل سازی، برنامه ای به زبان پیتون نوشته شده و تحلیل های عددی به کمک نرم افزار آباکوس انجام گردید. دو نسبت منظری طول به عرض مختلف برای صفحه کامپوزیتی لحاظ و نتیجه گرفته شد که برای صفحه با طول بزرگ تر از عرض آن، کارایی الیاف منحنی بیشتر است. نتایج نشان می دهد که بدون لحاظ اثرات همپوشانی ها و نواحی خالی از الیاف، بارکمانش صفحه کامپوزیتی با طول بزرگ تر از عرض آن، در حالت مسیر تغییر خطی زاویه الیاف، بیش از شصت درصد و با مسیر شعاع انحناء ثابت، بیش از پنجاه درصد نسبت به بار کمانش بیشینه کامپوزیت متشکل از الیاف مستقیم، می تواند افزایش یابد. همچنین با لحاظ اثرات نواقص مذکور، بار کمانش در حالت صفحه کامپوزیتی دارای نواحی خالی از الیاف بیش از سی درصد و در حالت دارای همپوشانی بیش از نود درصد، برای هر دو مسیر می تواند افزایش یابد.

    کلیدواژگان: الیاف منحنی، مسیر تغییر خطی زاویه الیاف، مسیر شعاع انحناء ثابت، نواحی خالی از الیاف، همپوشانی ها
  • فواد نوری، محرم جعفری*، مرتضی یاری صفحات 249-258

    عملکرد چرخه تبرید جذبی علاوه بر پیکربندی و موقعیت اجزای آن، به خواص ترمودینامیکی مخلوط آن نیز بستگی دارد. سیستم های جذبی متداول از مخلوط های آب - لیتیوم بروماید و آمونیاک - آب استفاده می نمایند. بدلیل مشکلات ناشی از استفاده این مخلوط ها، محقق ها مایعات یونی را به عنوان جاذب جدید مبردها پیشنهاد کرده اند. در این تحقیق، عملکرد سیستم تبرید جذبی با دو مایع یونی مختلف از لحاظ ترمودینامیکی و اقتصادی بررسی شده و با سیستم آب - لیتیوم بروماید مقایسه شده است. روش بهینه سازی چند هدفه با استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه کردن سیستم استفاده شده است. خصوصیات ترمودینامیکی مخلوط ها توسط مدل غیرتصادفی دو مایع محاسبه شده اند. ضریب عملکرد، بازده اگزرژی و نرخ هزینه محصول پارامترهای هستند که بعنوان توابع هدف انتخاب شده اند، مقادیر بهینه توابع هدف و متغیرهای طراحی بدست آمده و با مقادیر اولیه مقایسه شده اند. در میان مخلوط های شامل مایع یونی، بالاترین ضریب عملکرد و بازده اگزرژی و کمترین نرخ هزینه محصول برای زوج آب - 1- اتیل، 3- متیل ایمیدازولیوم تری فلرو استیت بدست آمده است.

    کلیدواژگان: مایع یونی، چرخه تبرید جذبی، بهینه سازی چند هدفه، ترمواکونومیک
  • رضا ودیعی، علیرضا رستمزاده خسروشاهی* صفحات 259-267
    در این مقاله، عملکرد یک هواگرمکن خورشیدی با استفاده از شیار های عرضی به صورت عددی بررسی شده است. برای این منظور، معادلات حاکم بر جریان سیال شامل قوانین پیوستگی، مومنتوم و انرژی در نرم افزار Fluent حل شده اند. با توجه به متلاطم بودن جریان سیال در داخل هواگرمکن های خورشیدی و سهم قابل توجه تابش در انتقال گرما، آشفتگی و تابش نیز در نظر گرفته شده اند که برای یافتن بهترین مدل های آشفتگی و تابش، نتایج حاصل با نتایج مطالعات تجربی قبلی برای هواگرمکن بدون شیار مقایسه شده است. سپس با استفاده از بهترین مدل های بدست آمده، تاثیرات پارامتر هایی نظیر وجود شیار، تغییر شار گرمایی موثر، تغییر هندسه و آرایش شیار ها در دبی های جرمی مختلف، بر بازده گرمایی هواگرمکن بررسی و تحلیل شده است. نتایج، افزایش بازده گرمایی با استفاده از شیارهای عرضی را تصدیق کرده و نشان دادند که در بین هندسه های مورد بررسی، شیارهای گوه ای بهترین بازده گرمایی را دارند. همچنین آرایش بهینه شیارها، برای جریان های با اعداد مختلف رینولدز، متفاوت است، بطوریکه در اعداد رینولدز پایین، فاصله بهینه دو شیار مجاور در مقایسه با اعداد رینولدز بالا، بیشتر است.
    کلیدواژگان: هواگرمکن خورشیدی، شیارهای عرضی، جریان تناوبی، بازده گرمایی
|
  • Hessamodin Aghajani Derazkola, Naser Kordani *, Hamed Aghajani Derazkola Pages 1-8
    Increase of strength and development of aerial structures has long been of interest to researchers. In this study, to investigate the T-joint T6-6061 aluminum alloy using friction stir welding process, laboratory samples were made, and also the software simulations were performed to find out the appropriate amounts of tools dynamic effects. Fluent commercial software has been used to better understand heat generation and distribution in the welding process. For this purpose, the T6-6061 aluminum joint with different linear and rotational tools speeds was studied. Depending on the selected parameters in the process, the strongest connection was produced in the 1600 rpm rotational speed and 68 mm/min linear velocity. The failure place of all tensile samples was located on the aluminum T appendage. Tunnel void was the major defect in the joints which disappeared with increasing heat input and simultaneous cooling rate to the joint. The maximum strength produced in these experiments is 188 MPa which is close to the strength of the aluminum base metal.
    Keywords: Friction stir welding, AA6061 aluminum alloy, T-Joint, Mechanical properties, Metallurgical properties
  • Soheil Espahbodi Nia, Esmaeel Khanmirza * Pages 9-15

    In the last two decades, many researchers have focused on the problem of automation of vehicles, and many research has been devoted to solving the challenges posed by this area. One of the important aspects in this area is the problem of localizing the vehicle and mapping the environment simultaneously in an unknown environment, which is briefly referred to as SLAM. So far, many methods have been proposed to solve this problem, but few of these researches have been implemented on the platform of collaborative robots. In this paper, SLAM problem is extended to multi robot platform by employing extended kalman filter. Due to lack of knowledge about the measurement noise covariance, the elements of this matrix adapted according to the actual data received from the sensor by employing particle swarm optimization technique. Then, to solve this problem in the dynamic environment, probability hypothesis density filter is used to track the dynamic objects in the field of view of sensors. Finally, the performance of the algorithm is evaluated in a MATLAB environment.

    Keywords: Extended kalman filter, Probability hypothesis density, Collaboration
  • Hadi Eskandari *, Fatemeh Mirzade, Moslem Ghanbari Pages 17-25

    The purpose of this article is to investigate the effect of composite patch on stress intensity factor (SIF) for internal and external semi-elliptical crack located in spherical pressure vessel. The composite patch is wrapped only around the crack. The three dimensional analysis is done by Finite Element Method (FEM). ANSYS Parametric Design Language (APDL) codes are developed to facilitate modeling of semi-elliptical crack in spherical pressure vessel. By using these codes the effect of some parameters such as crack geometry (crack depth/thickness of vessel and crack depth/ half-length of crack), the ratio of composite thickness to metal thickness, the ratio of composite patch width to half-length of crack and composite material on stress intensity factor values are investigated and discussed in detail. The results show that composite patch has significant reduction in stress intensity factor at crack tip. Also it can be concluded that composite patch is more effective for deeper and slender crack. In addition composite patch is more effective to decrease stress intensity factor of external crack in comparison to internal crack.

    Keywords: stress intensity factor, spherical pressure vessel, semi-elliptical crack, composite patch, Finite element method
  • Mehran Afra, Mohsen Nazari *, Mohammad Hasan Kayhani Pages 27-36

    In Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), heat and water are generated as a side-production. The accumulated water leads to a decrease in PEMFCs efficiency; therefore, water has to be removed and flooding has to be prevented. In this study, by an experimental model and implementation of transparent Gas-Diffusion Layer (GDL), water transport in PEMFC is visualized and the fingering mechanisms in GDL are studied. The effect of added Micro Porous Layer (MPL) on water flooding in GDL has been also examined. Results show the characteristics of the two-phase regime in GDL are similar to the capillary fingering. Moreover; the fingers inside the GDL are generated by the capillary forces. In addition, it is observed that lateral flow on the Catalyst Layer (CL) leads to an increase in water flooding in GDL in which PEMFC efficiency is decreased.

    Keywords: Polymer electrolyte membrane fuel cell, Gas-diffusion layer, Capillary fingering, Water transport, Micro porous layer
  • Mohammad Bay, Abbas Rahi * Pages 37-46

    The energy absorbers are the mechanical structures that are used for transformation some or whole kinetic energy resulted from collision to other kinds of energy. Efficiency improvement of these absorbers has been always the goal of researchers, and so the various methods have been used to this field. In this paper, firstly, the effect of cutting-edges on initial crushing load, mean crushing load, absorbed energy and the mode of crashworthiness of thin-walled cylindrical aluminum tubes is investigated. Then the effects of geometrical dimensions of the tube-like thickness, diameter, semi-apical angle, the geometry and dimensions of the edge and the angle of applied load on the crashworthiness behavior of thin-walled structure are examined. The results show that creation of symmetrical cuttings on the edge, decrease the initial crushing load. These cuttings decrease mean crushing load and absorbed energy too. These declines in mean crushing load and absorbed energy are negligible in compared to initial crushing load. This phenomenon makes this system useful for cases in which initial shock is significant. The results also show that initial crushing load for the 2 squares cutting-edges and for the 4 cutting-edges were reduced about 18.7 % and 34 %, respectively, compared to the initial crushing load of the thin-walled cylindrical tube-like without cutting-edges.

    Keywords: Energy Absorber Systems, Axisymmetric Tubes, Thin-Walled Cylindrical Tubes, Axial Crushing
  • Saeed Balochian *, Sohela Davodi Moghadam Pages 47-54

    In this paper, optimal integral sliding mode controller with fractional derivative for ¼ active suspension vehicle in order to achievement of safe control and passenger comfort in presence of uncertainty has been designed. Since, hydraulic actuator has nonlinear behavior, controller should be designed robustly. Therefore, sliding mode control as a robust controller is used. In the proposed method, sliding mode controller with fractional integral sliding surface is defined. In order to optimal design, fractional integral sliding surface parameters using particle swarm optimization (PSO) is optimized. Finally accuracy and performance of proposed method is validated by using active and passive method. Simulation results are shown performance of the proposed method in presence of road uncertainty.

    Keywords: Sliding mode control, Robust control, fractional integral, chattering, suspension system, Particle Swarm Optimization
  • Soroush Parvizi *, Hossein Torabian, Nafiseh Mollaei, Alireza Garshasbi Pages 55-60

    In the production of metal matrix composites when the size of the additive particles is reduced from micrometer to nanometer, all of the conventional producing methods are inefficient. Composites produced by these methods only improve the mechanical properties and in many cases result in weakness of other properties of the produced composite. In this study, AA6061 / SiC layered nanocomposite and also homogeneous nano-composite were produced with FSP process. Since the focus was on improving the impact resistance and reducing the fracture failure at high strength. Three-point bending, Charpy shock and hardness tests were performed on the specimens. Also, the cross-sectional fracture of the specimens were performed by electron microscopy (FE-SEM). The results showed that the flexural properties, traction absorption and FG composite layer breakage were improved compared to homogeneous HNC composites, which made the composite produced at the same high strength not too brittle, and this would widen the range of application of the composite. The results also showed that improvement of hardness, bending and impact properties are 15, 68, 16 respectively.

    Keywords: FSP process, nano-composite, metal matrix composites (MMC), functionally graded, mechanical properties
  • Karim Jamali, Yousef Mazaheri *, Mahdi Karimi Zarchi, Younes Mazaheri, Mohammad Reza Hatami Pages 61-70

    In this paper, the evaluation of infrared thermography has been done to detect subsurface defects of polymer composite pipes made by filament winding method. In this method, in order to stimulate the test specimen, the heat flux is applied over the surface of the specimen and the thermal response is processed to detect defects. Experimental investigation was applied by hot air, optical pulse, and modulated stimulation on specimens were made with common controlled defects in composite materials. Interpretation of the results were utilized in the calculation of defects’ size and location, it was observed that in specimen with 4 mm thickness dry fiber defect with a minimum size of 3040 mm, delamination and inclusion defects with a minimum size of 25*25 mm clearly is detected and is measured. The evaluation of thermal stimulation techniques shows in the examined samples, according to the type of cylindrical structure and ability of applying thermal fluid to its internal side, the method of hot air stimulation by the blower is a reliable method and provides trusted results.

    Keywords: Non-destructive test, Infrared thermography, Composites pipes
  • Mahdi Chelovian, Abdolvahed Kami * Pages 71-79
    In this research, response surface methodology (RSM) was used to rank the parameters of GTN damage criterion in the order of significance in the study of metallic sheets formability, so as to select a limited number of the most significant parameters to have the GTN criterion calibrated. A total of 7 GTN parameters were selected for this purpose. Then, considering a suitable range for each parameter, a total of 143 experiments were designed using RSM. In these experiments, the minimum limit strain obtained from the forming limit diagram (FLD0) of AISI 304 steel sheet was taken as response. In order to calculate the FLD0, M-K model was simulated using Abaqus finite element (FE) software. In these simulations, GTN criterion was used to predict fracture in the defect zone of the M-K model. Upon performing analysis of variance (ANOVA) on the data obtained using the FE simulations, the GTN criterion parameters were ranked in the order of significance. Furthermore, using the calibrated values of the GTN parameters, forming limit diagram of AISI 304 sheet was obtained completely at an acceptable accuracy.
    Keywords: GTN damage criterion, Forming limit diagram, Response surface methodology, M-K model, AISI 304 steel sheet
  • Masoud Khazaie, Mohammad Kazemi Nasrabadi * Pages 81-89

    In advanced composites , intelligent materials such as memory alloys have been used to improve the mechanical properties of various applications. In this study, the superellasticization property of the shape memory alloys has been used to improve the tensile strength of polymer - reinforced fiber composites. The effects of volumetric percent and thickness of memory alloy wire on the composite reinforced with unidirectional carbon fibers under tensile loading are investigated. For this purpose, composite specimens reinforced with unidirectional carbon fibers were constructed by placement of one, three, and five wires of memory alloy with thicknesses of 0.2 , 0.3 and 0.4 mm. The results showed that when the samples are stretched, a significant proportion of the tensile load is transferred to the wire, and due to the high strain tolerance in the shape memory alloys, the strength of this composite compared with the composite sample is increase about 7 times.

    Keywords: polymer composites, Shape memory alloys, static loading, Tensile strength
  • Masoumeh Khajooei Gharaei, Mohammad Hosein M. H. Abolbashari * Pages 91-99

    Recently, some researchers proposed a new algorithm for the bidirectional evolutionary structural optimization (BESO) in which adding and removing of elements is controlled by a signal parameter of removal ratio of volume (or weight). Nevertheless, their BESO improvement suffers from some restrictions like premature stopping of the iterative process due to the closeness of the adding and removing coefficients. In this study, the BESO method is modified such that eliminates the previous restrictions and increase its efficiency significantly. Several examples are presented for structural optimization of a plate in two states of elastic and elastoplastic with stiffness and stress criteria. From the three examples, one can conclude that the modified BESO algorithm is more robust than the ESO and BESO algorithm previously proposed. It is also concluded the maximum stress and the performance index are improved in comparison with the case when the signal parameter is the same. Overall, the proposed modification prevent the premature termination of the optimization process when the optimization process is based on the hard kill method with both adding and removing the elements.

    Keywords: Evolutionary structural optimization, Bidirectional evolutionary structural optimization, Stiffness, Equivalent stress
  • Mahdi Danesh *, Ali Akbar Mohammadi Pages 101-108

    Although clearance in mechanisms facilitates manufacturing and assembly, it will lead to undesirable results such as an increase in vibration and a decrease in accuracy. Joint clearance is considered as the main cause of errors in the position and the direction of the links. This research has investigated the possibility of using encoder signals to estimate the extent of clearance in the joints of a slide crank servomechanism. The output signal of the encoder was studied in three modes of zero, low and high clearances. It was done on the point of the part that serves as a link for servomechanism. The output signals of encoder were tested, analyzed and compared with those in joints with/without clearances. It was found that the signals had a sinusoidal waveform in the joint with ideal clearance but it has a distorted waveform in the joint which has high clearance. The results show that the distortion available in encoder signals may be used as a criterion to estimate and monitor clearance condition in slide crank mechanisms

    Keywords: Encoder sensor, Signal processing, linear servo mechanism, Slide crank mechanism
  • Mahdi Deymi Dashtbayaz *, Jafar Etminan Pages 109-118

    In this paper, an experimental analysis of exergy and energy for a three-stage compression refrigeration cycle that located in unit 147 of south pars gas company has been investigated. In the cycle, vapor of propane cools with the propane refrigerant. Experimental results that recorded from different points of the cycle are collected for all days in a year. After recording of temperature, pressure mass flow of refrigerant, and thermodynamic calculation of the cycle specification, the variation of temperature, pressure and flow rates of different cycles, exergy efficiency, operating coefficient, exergy of equipment destruction, consumption and heat input into the cycle, and the results as a medium diagram Monthly in a year. According to the results, the highest and lowest values of efficiency observed in months of July and April, respectively. Also, the highest and lowest average values of exergy was obtained for a series of expansion valves and suction drum sets for one year.

    Keywords: Compression refrigeration cycle, Experimental study, Exergy analysis, Energy, Exergy efficiency
  • M. Zoghi M. Zoghi, Mohammad Reza Aikhabbazjorshary, Korosh Javaherdeh * Pages 119-127

    In this study, a hybrid system including of a solid oxide fuel cell cycle, a domestic hot water heat exchanger and a single-stage water-ammonia absorption chiller are simulated for the simultaneous generation of power, cooling and hot water. , and it is examined from the perspective of energy, exergy and exergy-economic. After evaluating the results in the base input mode, the effect of changing the fuel cell flow density and fuel consumption coefficient on the system performance is investigated. The basic shows that overall work is 4,418 kW, the total irreversibility is 1,650 kW and the overall exergy efficiency is 378/0. Also, the air heat exchanger, water heat exchanger and fuel cell are introduced as components that should be considered more than other components from the exergy-economic point of view, since they are almost the largest amount of cost pertaining to these components

    Keywords: Trigeneration system, Solid oxide fuel cell, Exergy, Exergoeconomic, parametric analyses
  • Fatemeh Sadeghpour, Naser Fatouraee *, Mahdi Navid Bakhsh Pages 129-137

    Aortic stenosis is caused by narrowing of the orifice of the aortic valve. Stenosis is described by calcium deposition on the leaflets. With the growth of stenosis, hemodynamics, mechanical performances and blood flow through the valve are changed. This study proposes the comparison of two new fluid-structure interaction of healthy and stenotic aortic valve finite element code ADINA during a complete cardiac cycle. Due to the hardening of calcified aortic valve, the orifice area decreased from 2.4 cm2 for the healthy AV to 1.4 cm2 for the stenosis case. The axial velocity and mean pressure gradient increased in mid systole. In addition, strain concentration and higher stress values were observed on the leaflets in stenotic valve than healthy case. Pressure distribution and velocity results were in good agreement with echocardiography data in published literatures. Although improvements are still needed, our computed data were well simulated closing and opening of the healthy and the calcified aortic valves.

    Keywords: Aortic valve, Finite Element Method, Hyperelastic Tissue, Pressure Gradient
  • Seyed Nader Ameli Kalkhoran, Mehrdad Vahdati *, Jivang Yan Pages 139-146

    Nanometric machining process is an advanced method for fabrication of components with sub-micron tolerances and nanometric roughness. In spite of traditional machining systems, machining of the brittle materials, such as silicon, could be achieved by this technique. Due to the nanometric nature of this method, the behavior of material removal would be different with the bulk workpieces. Consequently, workpiece dimension also affect the final quality of the machined components. In this study, the effect of workpiece width and dimension on machining quality has been investigated by molecular dynamics technique. Machining parameters and molecular dynamics analysis condition were assumed invariant. The results revealed that shrinking the workpiece dimension consumedly would result in an initial shock. This issue leads to segmented chips and reducing surface finish. Besides, the results indicated that by tool advancement, workpiece temperature would increase; however, this is much faster in workpieces smaller than 21nm. In addition, it was clarified that increasing in the workpiece dimensions, reduces resultant force and its fluctuations.

    Keywords: Nanometric machining, Silicon, Molecular dynamics, Workpiece dimension
  • Vahid Farhangmehr *, Abolfal Shafei Asayesh Pages 147-154

    In the present research, the fluid flow around a rectangular flow-disturbing rib in a rectangular microchannel has been numerically studied. The aim of this study is investigating the effect of key design parameters including the height and the length of rib and the Reynolds number on the hydrodynamic characteristics of fluid flow. Also, the forced convective heat transfer of the nanofluid flow in the aforementioned microchannel has been numerically studied. The aim of this study is investigating the effect of volumetric fraction of nanoparticles and the rib on the heat transfer. The steady, two-dimensional, and incompressible governing equations in laminar and turbulent regimes have been solved by the finite volume method in a smooth unstructured grid with appropriate number of cells clustered in the regions with intense gradients of flow parameters. The validation of simulations has been conducted by comparing the results with the available experimental data in the literature. This comparison shows a good agreement between them. The results of present work with great and validated details can be applied in the design of microsystems.

    Keywords: Microchannel, Rib, Nanofluid, Heat transfer, Laminar regime, Turbulent regime
  • Edris Farahinejad, Ali Nouri *, Enayatollah Hossiniean Pages 155-164

    In this paper, the stress intensity factor for circumferential crack in an isotopic cylinder has been determined. The thickwalled cylinder is subjected to a one-dimensional axisymmetric thermal shock on the outer surface according to the classic thermoelasticity (CTE), Green-Lindsay (G-L) and Green-Naghdi (G-N) theories. The considered unified form of governing equations involves CTE, G-L and G-N theories. The effects of temperature-strain coupling and the inertia term in governing equations are considered. The circumferential crack stress intensity factor determinates using weight function method. Considering relaxation times in generalized theories governing equations result in predicting higher temperature and stress values in comparison with CTE. Also, generalized theories stress intensity factor is higher than CTE significantly. Moreover, the maximum stress intensity factor in generalized theories occurs for a crack that the peak of stress wave reaches to its tip. Because of neglecting energy dissipation in G-N type II governing equations, its maximum of stress and stress intensity factor is higher than G-L theory.

    Keywords: Green-Naghdi Theory, Green-Lindsay, Weight Function Method, Thermal Shock, Circumferential Crack in Cylinder
  • Seyed Abozar Fanaee * Pages 165-171

    In this paper, an analytical analysis for thermal and mass transfer effects of a non-homogeneous catalytic mixture into a microchannel is investigated with considering flow regime effects. The importance of the present work is to find out the selective Knudsen number and investigating the possessions of mass and heat jump coefficients on the present problem. The governing equations include energy, molar fraction and catalytic conversion equations, and the effects of flow regime is introduced into the problem through boundary conditions. The obtained results are compared in three different values of the Knudsen number with experimental data. The maximum errors rather than experimental data for Knudsen number equal to 0.1 is 7.54 percent but for Knudsen numbers of 0.01 and 0.001, the errors is increased to 35.4 percent. Therefore, the selective Knudsen number for catalytic micro-channel is equal to 0.1. The greatest increase in fuel conversion with increasing Knudsen number is occurred in the low Reynolds number with a value of 35.2%. Furthermore, the increasing rates of fuel conversion and surface mole fraction with increase of Knudsen number are nearly equal, which this issue is due to entrance of fluid from continuous to slip regime.

    Keywords: Micro-Channel, Continuous Regime, Non-Homogeneous Catalytic Reaction, Thermal, Mass Jump, Analytical Solution
  • Yones Ghadiri, Mahdi Safari * Pages 173-180

    Metallic bellows have many applications in various industries such as oil and gas industries. In recent decades, various processes such as mechanical and hydroforming methods for production of bellows have been proposed. Hydroforming process is one of the best methods for manufacturing of metallic bellows with expected characteristics. In this paper, hydroforming process of metallic bellows for AISI 304 stainless steel has been investigated experimentally and numerically. For this purpose, effects of some process parameters such as internal pressure, die stroke, radius of die corner, friction coefficient, thickness and length of tube on metallic bellows formability has been studied. The results show that with an increase in the internal pressure and also die stroke length, the height of convolution is increased and the thickness of outer diameter of bellows is decreased. In addition, the other numerical investigations show that by reducing in the friction coefficient and also initial thickness and length of tube, convolution height is increased and the thickness of a point positioned on convolution crown is decreased. It should be noted that a good agreement between the results of experimental work and numerical simulations were obtained that show a good precision in the performed numerical simulations.

    Keywords: Hydroforming, Metallic bellows, Height of convolution, Thickness distribution
  • Mahdi Kazemian, Hamed Afrasiab *, Mohamad Hadi Pashaei, Ramazan Ali Jafari Talookolaei Pages 181-187

    While several articles have reported aneurysm occurrence in the coronary arteries, this kind of aneurysm has not been sufficiently studied in the literature, and most of the related studies have focused on the investigation on aneurysm in the abdominal aorta. Considering the potential risk of rupture in the coronary artery aneurysm due to mechanical stresses and its severe complications, the effect of the geometrical parameters of the aneurysm such as its radius, length and symmetry on the stress distribution on the aneurysm wall has been investigated in this paper. For this purpose, a fluid-structure interaction analysis has been performed in the framework of the finite element method to determine the von Mises stress on the aneurysm wall induced by pulsating blood flow. The accuracy of the developed model is evaluated by comparing its results with available data in the literature for a benchmark problem. It has been observed that the aneurysm radius has a more significant effect on the wall stress than its length. Furthermore, increasing the aneurysm radius or reducing its length will increase the maximum wall stress. Asymmetric aneurysm is subjected to higher stresses compared to the symmetric one.

    Keywords: Coronary artery aneurysm, Fluid-structure interaction, Finite element method, Mechanical stress
  • Pejman Kiani, Majid Ghoreishi * Pages 189-198

    Laser welding is a significant method for welding all kinds of alloys. High speed welding, low distortion and easy automation are the advantages of this method. In this study, pulsed Nd:YAG laser butt joint welding was performed on 304 and 316 Austenitic stainless Steels workpieces. All the parameters were designed by Full Factorial Method which the center point was repeated for 10 times. Henceforth, the effect of power, pulse duration, laser velocity and chemical composition on width and depth of welding area, ultimate tensile strength, elongation and Ferrite Number were studied. The welding process was performed in 1.2 and 1.8 KW as power, 3 and 4.4 ms as pulse duration and 0.2 and 0.8 mm/s as velocity of welding. Thus, the upper level of input parameters were selected as the optimal case. This was done by surveying all the samples to achieve maximum UTS, size of the weld and Ferrite Number. In these conditions, output error for width of weld, depth of weld, U.T.S, elongation and Ferrite Number was 2, 5, 1.6, 25 and 2%.

    Keywords: Nd:YAG Laser Welding, Austenitic stainless Steel, Design of experiment, Optimization, Full Factorial Design
  • Esmail Lakzian *, Amir Reza Mamouri Pages 199-203

    In this paper, the inviscid and viscous ultrasonic flow field of a steam turbine blade with Denton method is investigated. The novelty of this paper is, improving Denton's finite volume method by adding the turbulence viscous term on 2-D modeling. This is an area that better understanding can lead to improved design. The unsteady Navier - Stokes equations govern the overall behavior of compressible viscous flow and treated by the time marching scheme. For simulation in FORTRAN is used the finite volume method for discrete and Baldwin - Lomax model for the effects of turbulence in viscous flow. Independency of the number of grid points are obtained. Pressure distribution has been validated with experimental data and on the shock zone show good correlation and reduction of numerical errors with experimental data.

    Keywords: Steam turbine blade, Viscous flow, Inviscid flow, Turbulence flow, Shock zone
  • Ahmad Mamandi *, Seidabdolreza Ghasemipour Masooleh Pages 205-213
    In this paper, the bending analysis of a thin circular sector plate (with inner and outer radius) made of homogeneous material with various boundary conditions including simply support and clamped edges under the act of uniformly and non-uniformly loadings resting on a nonlinear Winkler foundations (elastic) is studied. To do this, for bending analysis of sector thin plate subjected to uniform and nonuniform loading a combination of the Extended Kantorovich Method (EKM) along with weighted residual method was employed to solve the fourth-order governinig bending partial differential equation (PDE) of the plate in the polar coordinates of r and θ. The obtained results for bending deflection of the plate are compared with those from finite element method (FEM) and also with the literature in special cases. Also, the effect of changes in different parameters including geometry of the plate, linear and nonlinear stiffnesses of Winkler foundation, types of various boundary conditions and uniform and nonuniform loading in the bending response of the plate is investigated.
    Keywords: Bending analysis, Thin annular sector plate, Winkler foundation, Extended Kantorovich Method
  • Mohammad Bagher Mohammad Sadeghi Azad *, Seyed Ehsan Rafiee Pages 215-221
    The collector is one of the ways to achieve clean thermal energy, and the most important of these systems can be pointed out to the compound parabolic concentrator (CPC). This paper focuses on measuring the amount of heat transfer in a CPC containing two water pipes as well as a water-based nano-fluid. In this research, a 3D model using Fluent software (Finite volume Method) was used to simulate and solve the governing equations (continuity, momentum and energy) in a collector with 500 and 55 mm for length and diameter, respectively.Based on the numerical results, for a collector with diameter of 55 mm, the use of 6 mm water pipes will achieve the highest heat transfer rate around 1.974 C for 8% volume fraction. The results indicate that the vortices formed around the cold water pipe are larger than vortices around the hot water pipe in all nano volume fractions (0, 2, 4, 6, 8 and 10%) for a pipe with diameter of 6 mm and this is because of the high temperature gradient between the walls and the cold pipe.
    Keywords: Compound Parabolic Concentrator, Nano fluid, Solar energy, Free convection
  • Ehsan Mehrabi Gohari *, Ataallah Soltani Goharrizi Pages 223-232
    In this study, the liquid-solid fluidized bed was simulated using a combination of Lattice Boltzmann and smoothed profile method and then by changing the geometrical parameters contains of, particles diameter, width of the bed, initial bed height and the placement of the particles in non-uniform particles bed, their effects on porosity are studied. The hydrodynamic model of the flow is based on the LBM and SPM is adopted to enforce the no-slip boundary condition at the liquid-solid interface. The kinematics and trajectory of the discrete particles are evaluated by Newton's law of motion. Comparison of numerical and empirical results for porosity at different velosities showed acceptable accuracy. Also, Simulations indicate that an increase in width of the bed and particles diameter increased porosity and an increase in initial bed height decreased the porosity of the bed. Finally, the effect of placement of particles in none uniform fluidized bed showed the highest porosity accurse where particles with a small diameter stay on particles with a large diameter, also where the particles are mixed together the lowest porosity was accrued.
    Keywords: fluidized bed, Porosity, polydisperse, lattice Boltzmann method, Smoothed Profile Method
  • Amir Reza Neshat, Abdolamirbak Khoshnevis *, Mohammad Javad Ezadi Yazdi Pages 233-237

    There are several ways to increase the aerodynamic efficiency ratio of the wing. One of the most important ones is the use of winglet at the tip of a finite wing. In the present study, four split blended winglets with different upper winglet height mounted on RQ170 Micro-Aerial Vehicle half model and its effects on the drag reduction in zero angles of attack compared with wing without winglet in low Reynolds number. Also, the effect of split blended winglet in different Reynolds number and angles of attack were investigated experimentally. The tests were carried out in a wind tunnel with a low speed and turbulence. The Reynolds number based on the Mean Aerodynamic Chord is changed from 22000 to 46500, and the angle of attack is adjusted from 0◦ to 20◦. The results are representing the drag reduction in all Reynolds number and angles of attack due to using split blended winglet. It was found that with increasing Reynolds number at zero angles of attack, the drag coefficient decreases. Also, the installation of the split blended winglet with the 3cm height of upper winglet has more reduction in total drag coefficient.

    Keywords: Micro-Aerial Vehicle, Blended Winglet, Drag reduction, Load cell
  • Hosein Nopour, Abdolreza Kabiri Ataabadi *, Mahmoud Mehrdad Shokrieh Pages 239-248

    In this research, buckling of composite plates made of curvilinear fiber with considering gap and overlap effects was studied. Two paths for curvilinear fiber were considered, namely, the linear variation of fiber angle and constant curvature path. An in-house computer program in Python language was written for locating the gaps and overlaps and modeling stages. Then the analysis was performed by ABAQUS finite element software. Two aspect ratios of length to width of the composite plate were considered. Results show that for plate with the length greater than the width, more improvement in buckling load was obtained by using curvilinear fibers. Also the results show that, without considering gap and overlap effects, the linear variation of fiber orientation and the constant curvature path caused more than sixty and fifty percent increase in the buckling load in comparison with maximum buckling load of the composites made of the straight fibers, respectively. For both paths, by considering gap and overlap effects, buckling load can increase more than thirty and ninety percent, respectively.

    Keywords: Curvilinear fiber, Linear variation of fiber orientation path, Constant curvature path, Gaps, Overlaps
  • Foad Noori, Moharam Jafari *, Mortaza Yari Pages 249-258

    The performance of refrigeration cycle depends not only on their configuration, but also on thermodynamic properties of working pair. Typical absorption systems use refrigerant/absorbent combinations of lithium bromide-water and water-ammonia. Because of difficulties in using these combinations, researchers proposed Ionic Liquids as novel alternative absorbent of refrigerant which can be used in absorption refrigeration cycles. In this study, the performance of the absorption refrigeration system with two different ionic liquids, thermodynamically and economically investigated and compared with the water-lithium bromide system. Multiobjective optimization using genetic algorithm is carried out for optimization of cycle. The thermodynamic properties of mixtures as the working fluid pair are predicted using Non-Random Two Liquids model. The coefficient of performance, exergetic efficiency and product cost flow rate are the parameters which were selected as objective functions. The optimal values of objective functions and design parameters were found and compared to the initial values. Among the combinations include ionic liquids, the highest coefficient of performance and exergetic efficiency and minimum product cost flow rate are obtained for the water-1-ethyl-3methylimidazolium trifluoroacetate combination.

    Keywords: Ionic liquid, Absorption refrigeration cycle, Multi-objective Optimization, Thermoeconomic
  • Reza Vadiei, Alireza Rostamzadeh Khosroshahi * Pages 259-267
    In this paper, performance of a solar air heater has been investigated by using of transverse ribs. For this aim, the governing equations for fluid flow including mass, momentum and energy conservation laws have been solved by Fluent software. With respect to having turbulent flow in solar air heaters and noticeable portion of radiation in heat transfer, turbulence and radiation have been considered either and for finding best models for turbulence and radiation, results have been compared with previous experimental studies for solar air heater without ribs. Then effects of parameters such as existence of ribs, changing effective heat flux, geometry and arrangement of the ribs in different mass flow rates, have been studied by using of obtained best models. The results confirmed enhancement of thermal performance by using of transverse ribs and illustrated that wedge shaped ribs have the best thermal performance among the investigated geometries. In addition, optimum arrangement of the ribs is different for various Reynolds numbers. So that in low Reynolds numbers optimum gap between two adjacent ribs is more than it in high Reynolds numbers.
    Keywords: Solar air heater, Transverse ribs, Periodic flow, Thermal performance