فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال پنجاه و یکم شماره 2 (پیاپی 95، تابستان 1400)

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاه و یکم شماره 2 (پیاپی 95، تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/21
  • تعداد عناوین: 30
|
  • رباب ابراهیمی باویلی، احمد اکبری، رضا محبوبی اسفنجانی* صفحات 1-10
    این مقاله یک رویکرد جدید برای طراحی کنترل کننده مقاوم برای سیستم عمل از دور ارایه می کند؛ در مدل غیرخطی سیستم، نامعینی های پارامتری و در کانال ارتباطی، تاخیر متغیر وجود دارد و ربات‏ها با عملگر انسانی و محیط غیرمنفعل در تماس هستند. ابتدا ساختار قانون کنترل غیرخطی بر مبنای روش   انفعال محور برای سیستم نامی طراحی می شود. سپس، به منظور تنظیم پارامترهای کنترل کننده، با استفاده از قضیه لیاپانف-کرازوفسکی، شرایط کافی برای پایداری مجانبی مقاوم سیستم به صورت ناتساوی‎های ماتریسی استخراج می شود. همچنین، با تعریف شاخص عملکرد مناسب، پارامترهای کنترل‏کننده چنان تعیین می‏شوند که ضمن حفظ پایداری مقاوم، خطای ردیابی موقعیت به حداقل برسد. مهم‎ترین مزایای روش ارایه شده عبارتند از: اول، کنترل کننده ارایه شده دارای ساختار ثابت است که به سادگی قابل پیاده سازی عملی است. دوم، پایداری مجانبی سیستم بدون هیچ نیازی به وجود قسمت منفعل در مدل دینامیکی نیروهای تماسی غیرمنفعل تضمین می شود. نتایج شبیه سازی سیستم عمل از دور سه درجه آزادی، با یک روش رقیب مقایسه می‎شود تا مزایای روش پیشنهادی روشن شود.
    کلیدواژگان: سیستم عمل از دور غیرخطی، نامعینی پارامتری، نیروهای تماسی غیرمنفعل، کنترل انفعال محور، پایداری مجانبی مقاوم
  • محمد اعلایی*، دانیال ژاله، افشین خواجه فرد صفحات 11-20
    ماهواره های با وزن 10 - 1 کیلوگرم با عنوان نانوماهواره شناخته می شوند که با توجه به پیشرفت فناوری و کوچک تر شدن قطعات الکترنیکی، استفاده از ماهوره مکعب شکل/ماهواره قوطی شکل ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. روش بهینه و کم هزینه پرتاب این نوع ماهواره ها، پرتاب هواپایه است. طراحی مفهومی و شبیه سازی مسیر صعود یک موشک ماهواره بر هواپایه بر اساس نوع هواپیمای حامل، فناوری در دسترس ساخت راکت موتورها، سرعت، ارتفاع، زاویه و موقعیت جغرافیایی رهایش متفاوت است که تغییر در هر کدام از این پارامترها به مثابه یک طراحی جدید به حساب می آید. در این پژوهش، امکان سنجی و طراحی مفهومی پرتاب هواپایه نانوماهواره 10 کیلوگرمی به مدار پارکینگ با استفاده از هواپیمای جنگنده کارامد بصورت بومی انجام گرفته است. بدین منظور طرح مفهومی راکت ماهواره بر هواپایه پس از 5 مرحله طراحی حاصل شده است. طراحی بر اساس مقیاس بندی از تنها نمونه عملیاتی بدست آمده و پیکربندی نهایی دارای وزن 2270 کیلوگرم، طول 6/6 متر و قطر 65/0 سانتی متر می باشد. شبیه سازی مسیر صعود با استفاده از یک کد 3 درجه آزادی تدوین شده به زبان فورترن انجام گرفته و با مدل سازی مسیر موشک پگاسوس اعتبارسنجی شده است.
    کلیدواژگان: نانوماهواره، پرتاب هواپایه، مقیاس بندی، شبیه سازی مسیر صعود
  • سید سعید بحرینیان*، امین محمدی، محمدرضا صفاریان صفحات 21-29

    جریان درون یک الکتروپمپ شناور گریز از مرکز شبیه سازی شده است. هدف این پژوهش یافتن تاثیر تغییر فاصله محوری بین پروانه و حلزونی بر عملکرد پمپ می باشد. جریان درون پروانه و حلزونی پمپ به صورت عددی با نرم افزار Fluent شبیه سازی شده است. روش عددی حجم محدود به همراه مدل آشفتگیK-ω SST برای حل عددی جریان مورد استفاده قرار گرفته است. برای سنجش نتایج شبیه سازی، مقادیر هد، توان و راندمان در حالت فاصله پیش فرض طراحی، محاسبه و با یک معادله تجربی و نیز نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. سپس، در پنج فاصله محوری دیگر شبیه سازی انجام و تاثیر تغییر فاصله محوری بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش فاصله پروانه از حلزونی هر سه مشخصه هد، توان و راندمان دچار کاهش خواهند شد، به نحوی که با افزایش فاصله از 5/0 تا 5 میلی متر، سبب کاهش 33 درصدی هد، 18 درصدی توان و 20 درصدی راندمان نسبت به حالت اولیه می شود. همچنین تاثیر تغییرات فاصله محوری بر گردابه های ایجاد شده در سیال عبوری از پروانه و نیز نیروی محوری وارد شده بر پروانه محاسبه شده است.

    کلیدواژگان: الکتروپمپ شناور، شبیه سازی جریان، حجم محدود، مشخصه های پمپ، گردابه، نیروی محوری
  • مرضیه حسامی، میریوسف هاشمی* صفحات 31-39
    در این مقاله معادله حاکم بر جریان تراکم ناپذیر بهمراه انتقال گرما بصورت عددی و بروش تراکم پذیری مصنوعی حل شده است. جهت حل معادلات حاکم از روش حجم محدود بر روی شبکه بی سازمان مثلثی استفاده شده است و برای گسسته سازی مکانی از روش جیمسون استفاده شده و جهت پایدار سازی حل اختلافات دوم و چهارم معادلات گسسته سازی شده اضافه شده است. بمنظور انتگرال گیری زمانی از روش ضمنی با دقت مرتبه دو استفاده شده و جهت حل معادلات بدست آمده در هر گام زمانی از گام زمانی مجازی و حل صریح رانگ کوتا مرتبه 4 بهره گرفته شده است. بمنظور اطمینان از دقت و صحت نتایج بدست آمده مطالعه استقلال نتایج از شبکه انجام شده و با نتایج مراجع معتبر مقایسه گردیده است. مقایسه نتایج نشان داد که روش بکار گرفته شده در حل عددی جریان تراکم ناپذیر از دقت مطلوبی برخوردار بوده و از فرآیند همگرایی با شیب مناسبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: جریان تراکم ناپذیر غیر دائم، انتقال گرما، حل ضمنی، شبکه بی سازمان، روش جیمسون
  • کمال حسن زاده، شیرکو فاروقی* صفحات 41-50
    این مقاله به بررسی ارتعاشات طولی آزاد نانومیله های ساخته شده از مواد مدرج تابعی و دارای سطح مقطع یکنواخت بر پایه نظریه گرادیان کرنشی غیرموضعی می پردازد. ریز ساختارهای تشکیل شده از مواد مدرج تابعی، بصورت یک ترکیب ناهمگن تعریف می شوند که از کنار هم قراردادن دو ماده با ویژگی های متفاوت از نظر چگالی جرم و مدول الاستیسیته به منظور دست یابی به یک ماده مطلوب، بدست می آیند. با توجه به ویژگی های خاص مواد مدرج تابعی، تغییر ویژگی های فیزیکی همچون (چگالی جرم و مدول الاستیسیته در امتداد محور نانومیله مدرج تابعی) بر اساس روابطه نمایی بر حسب مکان و نسبت های ثابتی از خواص ماده بیان می شود که در مقاله حاضر نتایج عددی حاصل از این تغییرات در حالت های مختلف بیان می گردد. از روش گالرکین برای حل تقریبی تحلیل ارتعاشات آزاد نانو میله دوسرگیردار از جنس مواد مدرج تابعی استفاده می شود. مطالعه پارامتری برای بررسی اثر غیرموضعی پارامترهای مختلف همچون پارامتر غیرموضعی وابسته به مکان و مقیاس طولی ماده، همچنین پارامترهای فیزیکی نسبت مدول الاستیسیته و نسبت چگالی جرم مواد تشکیل دهنده نانومیله بر فرکانس های طبیعی پایه در این نانومیله ها انجام می گیرد.
    کلیدواژگان: نانومیله، ارتعاش محوری، مواد مدرج تابعی، گرادیان کرنشی، الاستیسیته غیرموضعی، فرکانس طبیعی
  • فرزانه حمزه نژاد، علی فیاضی*، حسین قیومی زاده، حسن فاتحی مرج، حسن حسین نیا صفحات 51-59
    در این مقاله یک روش کارآمد بر مبنای کنترل مود لغزشی مرتبه کسری برای کنترل موقعیت دقیق یک بازوی ربات تک رابط انعطاف پذیر، ارایه شده است. روش کنترل پیشنهادی، در برابر تغییرات پارامترهای سیستم نظیر تغییرات جرم رابط و اصطکاک لزجتی در حضور اغتشاش نامعلوم اصطکاک کولمبی مقاوم است. هدف اصلی طرح کنترل پیشنهادی، کاهش انحراف ناشی از کشسانی رابط و کنترل دقیق موقعیت نوک رابط انعطاف پذیراست. برای تحقق این هدف روش کنترل مود لغزشی در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول، اختلاف بین زاویه موتور و زاویه نوک رابط با اعمال کنترل کننده ی مود لغزشی مرتبه کسری پیشنهادی کاهش می یابد. سپس در مرحله دوم، به منظور دست یابی به کنترل دقیق موقعیت نوک رابط کنترل کننده ی مود لغزشی دیگری اضافه می شود. نتایج شبیه سازی عددی کارآیی و اثربخشی روش کنترل پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل موقعیت دقیق نوک، بازوی تک رابط انعطاف پذیر_ ربات انعطاف پذیر_ مدل جرم فشرده، کنترل مد لغزشی، محاسبات مرتبه کسری
  • محمدوحید خلیلی، مهدی آخوندی زاده* صفحات 61-66

    در کار حاضر، خیز عرضی یک صفحه که روی بستر مواد دانه ای قرار دارد تحت تاثیر نیروی ناشی از برخورد گلوله محاسبه و اندازه گیری شده است. نیروی ضربه یک نیروی کوتاه مدت و شدت بالا است که برای تحلیل های مهندسی بصورت نیروی سینوسی تابع زمان در نظر گرفته می شود و در اینجا با رابطه ای نسبت به زمان و موقعیت بیان می شود که محل برخورد را نیز داشته باشد. معادلات حرکت صفحه با روش انرژی همیلتون استخراج می گردند و تنش ها و کرنش ها براساس نظریه برشی مرتبه یک در معادلات، مورد استفاده قرار می-گیرد و پاسخ حرکت عرضی صفحه استخراج می گردد. علاوه بر روش تحلیلی، دستگاه آزمایشگاهی برای ثبت داده ها ساخته شده و آزمایش های برخورد و اندازه گیری خیز انجام می شود. پارامترهای قابل تغییر در این دستگاه آزمایشگاهی جنس صفحه، ضخامت، اندازه گلوله، سرعت برخورد گلوله، ضخامت خاک و محل برخورد گلوله به صفحه می باشند. نتایج داده برداری آزمایشگاهی جهت اعتبار سنجی روش تحلیلی استفاده می شوند. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و مدل نظری نشان می دهد که با روش تحلیلی، می توان خیز صفحه را در اثر نیروی برخورد با دقت قابل قبول تعیین کرد.

    کلیدواژگان: صفحه تخت، بستر الاستیک، خیز عرضی، برخورد گلوله، روش تحلیلی، روش آزمایشگاهی
  • عباس دهقانی راینی، سید عبدالرضا گنجعلیخان نسب* صفحات 67-72
    ههواگرمکن های خوشیدی صفحه ای نمونه ای از مبدل های حرارتی بوده که با جذب انرژی تابشی توسط صفحه جاذب و عبور هوا از روی این صفحات به طریق انتقال حرارت جابجایی، افزایش دمای هوا را باعث می شوند. در کار حاضر بعنوان اولین مطالعه صورت گرفته، رفتار حرارتی این نوع هواگرمکن ها با در نظر گرفتن اثرات تابشی گاز به صورت عددی شبیه سازی شده است. با این تکنیک عددی، توزیع درجه حرارت و همینطور توزیع شار تابشی در جریان گاز به دست آمده و سعی شده است که با فرض محیط تابشی (participating medium) ، رفتار حرارتی سیستم مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. مشخص شد که اگرچه درجه حرارت جریان هوا در این نوع گرمکن ها بسیار بالا نیست ولی اثرات تابشی گاز، مشخصه های حرارتی سیستم را تحت تاثیر قرار داده به طوریکه با افزایش عمق اپتیکی از صفر (گاز غیر تابشی) تا 2، نتایج عددی حدود 7% افزایش در دمای گاز خروجی را نشان میدهند. مقایسه بین نتایج کار حاضر و داده های تجربی با خطای کمتر از 3% رضایت بخش بوده است.
    کلیدواژگان: هواگرمکن خورشیدی صفحه ای، انتقال حرارت تابشی، ضخامت اپتیکی
  • ابوالفضل رسولی زاده شورکی، اصغر دشتی رحمت آبادی*، مهدی زارع مهرجردی صفحات 73-82
    هر گونه تغییر ماهیت سیال روانکار و ساختار هندسی بر عملکرد یاتاقان های ژورنال به عنوان یکی از اجزاء متداول ماشین آلات صنعتی گوناگون بویژه سیستم های دوار اثربخش خواهد بود. با پیشرفت تکنولوژی در سال های اخیر زمینه تولید نانوسیال ها و ساخت سطوح بافت دار برای بهبود کنش های سیال و سازه در سیستم های مکانیکی متنوع از جمله تکیه گاه های یاتاقانی فراهم گردیده است. در این راستا اثر عمق بافت های استوانه ای و افزودن نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به روانکار بر عملکرد حالت پایای یاتاقان ژورنال هیدرودینامیکی در پژوهش حاضر ارزیابی شده است. تحلیل با بازنویسی معادله رینولدز حاکم بر روانکاری هیدرودینامیکی یاتاقان های ژورنال روغنی با توجه به تغییرات ضخامت فیلم روانکار، متاثر از بافت های سطحی پوسته یاتاقان و لزجت نسبی نانوسیال روانکار متاثر از افزایش درصد حجمی نانو ذرات به روانکار پایه، آغاز و به کمک روش حل عددی اجزاء محدود تکمیل گردیده است. نتایج از افزایش بیشینه فشار، قابلیت حمل بار و اصطکاک یاتاقان با افزایش حجم نانو ذرات تاثیرگذار بر لزجت نسبی روانکار و بالعکس، کاهش این مشخصه ها با افزایش عمق بافت های سطحی موثر بر ضخامت فیلم روغن محبوس بین سطوح روتور و یاتاقان حکایت دارد.
    کلیدواژگان: نانو سیال، سطح بافت دار، یاتاقان ژورنال، روانکاری هیدرودینامیکی
  • حسن رضایی استاد، جعفر کیقبادی*، غلامرضا هاشمی، محرم شاملی صفحات 83-92
    چکیدهدر مسئله دفع ارتعاشات، بکار گیری سامانه های کنترل غیرفعال همراه با میراگر جریان گردابه ای و خاصیت مغناطیسی آن یک روش کلیدی برای کاهش حساسیت و مصرف انرژی است. یکی از کاربردهای مهم میراگر جریان گردابه ای، در سامانه های فضایی است؛ و در این مقاله کاربرد آن در بازکننده آنتن ماهواره است. برای شبیه سازی میراگر جریان گردابه ای از فرم های دیفرانسیلی و انتگرالی معادلات مکسول در نرم افزار COMSOL و از روش انرژی المان محدود در نرم افزار MATLAB استفاده شده است. در COMSOL بخش الکترومغناطیس را برای شبیه سازی میدان مغناطیسی و الکتریکی در شرایط تغییر زاویه دیسک با زمان و از PDE برای حل معادلات انرژی میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده شده است. استفاده از نرم افزار COMSOL به روش المان محدود و معادلات دیفرانسیلی مکسول، یک گسستگی مابین مواد مغناطیسی در موثر بودن برای میراگر را سبب شده است. گروه مواد نهایی برای مواد مغناطیسی از نوع گروه فرامغناطیس ها و دیمغناطیس به ترتیب نیکل و مس تعیین شده است. شبیه سازی نشان داده که وجود ایزوله ساز الکتریکی باعث کاهش ضریب میرایی می شود.
    کلیدواژگان: جریان گردابه ای، چگالی شار مغناطیسی، ضریب میرایی، سرعت زاویه ای، میراگر مغناطیسی
  • میثم سروش، کرامت ملک زاده فرد*، ساناز حسن زاده، مرتضی شهروی صفحات 93-102
    هدف از پژوهش حاضر، ساخت کامپوزیت تقویت شده با پارچه حلقوی-پودی باقابلیت جذب انرژی بالا و بارگذاری ضربه سرعت بالا و ارایه مدل اجزای محدود برای مطالعه آغاز و گسترش خسارت درون لایه با تمرکز بر استخراج تجربی خواص موردنیاز شبیه سازی است. در پروسه ساخت کامپوزیت، پارچه های بافته شده بر روی ماشین تخت باف حلقوی-پودی، در یک فرآیند پرس حرارتی قرارداده شد تا جزء گرمانرم به صورت مذاب درآید و بخش ماتریس زمینه کامپوزیت را شکل دهد. به منظور پیش بینی نقطه ی آغاز و چگونگی گسترش خسارت ایجادشده در لایه های کامپوزیت برمبنای روش تخریب پیش رونده و مبانی کاهش سفتی بر پایه انرژی چقرمگی شکست استفاده شد. پارامترهای موردنیاز برای مدل سازی در این تحقیق، از قبیل انرژی چقرمگی شکست، به صورت تجربی و با استفاده از آزمایش کشش فشرده استخراج گردید و در شبیه سازی از آن ها استفاده شد. اعتبار سنجی مدل پیشنهادی نیز با استفاده از مقایسه سرعت عامل ضربه زننده قبل و پس از برخورد در آزمایش تجربی ضربه باانرژی در حدود 120 ژول، از طریق شبیه سازی عددی صورت گرفته و اختلاف در حدود 11 درصدی با نتایج آزمایش ضربه مشاهده شد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت حلقوی پودی الیاف کولار، شبیه سازی اجزای محدود، مدل تخریب پیش رونده، ضربه سرعت بالا
  • صفیه عبدی نسب، اسفندیار اختیاری*، محمد سفید صفحات 113-122

    در این پژوهش روش کوپل دو طرفه  اندرکنش دو طرفه سیال با سازه برای شبیه سازی بال غشایی مورد مصرف در هواپیماهای فوق سبک ارایه شده است. به این منظور، مدلسازی عددی توسط نرم افزار Ansys و با استفاده از دو حلگر مجزا یکی برای سیال و دیگری برای سازه انجام گرفته است. برخلاف روش یک طرفه، در روش کوپل دو طرفه تغییر شکل بال غشایی در هر گام زمانی مورد توجه قرار می گیرد که باعث افزایش دقت شبیه سازی می گردد. بال غشایی از پوشش پارچه روی پلن ناکا 2418 ساخته شده است. پارچه ارتوتروپیک و غیر متخلخل در نظر گرفته شده است. تاثیر زاویه حمله، مدول یانگ و ضخامت نمونه، روی ضرایب آیرودینامیکی و تغییر شکل بال غشایی بررسی و شبیه سازی ها در عدد رینولدز105 1× انجام شد. نتایج نشان می دهد که افزایش مدول یانگ، باعث افزایش 18 درصدی ضریب برآ و کاهش 75 و 78 درصدی حداکثر جابجایی بال غشایی در جهت X و Y می گردد. افزایش ضخامت نیز، باعث کاهش 85 و 80 درصدی حداکثر جابجایی بال غشایی در جهت X و Y شد.

    کلیدواژگان: اندرکنش سیال با سازه، بال غشایی، مدول یانگ، ضرایب آیرودینامیکی، ضخامت پارچه، جابجایی بال غشایی
  • هادی علیرضایی، بهروز میرزایی ضیاپور*، سپیده قرآن نویس صفحات 123-131
    قیمت واحد کمتر و بازدهی قابل قبول دو فاکتور مهم در انتخاب کلکتور خورشیدی خانگی به شمار می آیند. سیستم خورشیدی غیر فعال فتوولتاییک-گرمایی (PVT) به دلیل سادگی و یکپارچه بودن ساختمان آن، سیستمی بهینه و اقتصادی برای تولید همزمان آب گرم و الکتریسیته در نواحی آب و هوایی مختلف می باشد. در این مقاله با هدف کاهش هزینه ها و بهبود بازدهی سیستم غیر فعال خورشیدی، طرح جدیدی از این نوع سیستم پیشنهاد شده است. این سیستم شامل ماژول نیمه شفاف خورشیدی a-Si است که علاوه بر تولید الکتریسیته در نقش جاذب خورشیدی نیز عمل می کند. دلیل انتخاب ماژول نیمه شفاف a-Si پایین بودن مقدار سیلیکون و مصرف انرژی پایین در تولید آن است؛ این عامل موجب پایین بودن قیمت آن در مقایسه با سایر ماژول های خورشیدی می باشد. در کار حاضر چهار حالت مختلف از سیستم های غیر فعال خورشیدی PVT شبیه سازی و مقایسه شده اند. براساس نتایج سیستم یک دارای راندمان حرارتی بیشتر نسبت به سیستم 3 و 4 و توان تولیدی بیشتری نسبت به 3 سیستم دیگر می باشد. برای سیستم یک راندمان حرارتی 84-76٪ و راندمان الکتریکی 9/87-8/94٪ به دست آمده است.
    کلیدواژگان: ماژول خورشیدی a-Si، سیستم خورشیدی غیر فعال، تولید همزمان آب گرم و الکتریسیته
  • جواد غزنوی، مصطفی ورمزیار*، محمدرضا علیگودرز صفحات 133-139

    در مطالعه حاضر شبیه سازی سه بعدی سیستم هوای ورودی توربین گازی با توان 160 مگاوات، مورد بررسی قرار گرفته است. جهت حل معادلات بقای جرم و ممنتوم از نرم افزار تجاری Fluent فلوینت استفاده شده است. از اثرات تغییر دما در بخش ضدیخ ورودی صرف نظر گردید. گردابه ها به عنوان یکی از منابع افزایش افت فشار به صورت محلی مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد در گوشه محفظه ی فیلترهای اصلی گردابه هایی تشکیل می شود که با تغییر هندسه محفظه فیلتر و حذف آن ها می توان به استفاده بهینه از سوخت مصرفی کمک کرد. بر اساس معیار میزان اغتشاش فشاری در ورودی کمپرسور چهار طرح اولیه برای کانال ورودی به کمپرسور پیشنهاد و بهترین طرح از منظر آشفتگی و افت فشار انتخاب شد.

    کلیدواژگان: توربین گاز، سیستم ورودی هوا، کاهش افت فشار، گردابه محلی، آشفتگی فشار ورودی
  • جلال قاسمی*، مهدی چراغی صفحات 141-148
    ددر این تحقیق پست برق فشرده با ظرفیت 800kVA شرکت توسعه پست های ایران ترانسفو زنجان مدل سازی و گروه گرمایی آن تعیین گردیده است. این پست دارای ترانسفورماتور سه فاز رزینی خشک که به همراه اتاقک قرارگیری آن به صورت سه بعدی مدل سازی و به بررسی پارامترهای مورد نظر از جمله کیفیت هدایت جریان سیال به سمت بوبین ها، افت فشار و توزیع دما در قسمت های مهم پرداخته شده است. جهت بررسی صحت نتایج، چهار حسگر دما در نقاط مختلف پست تعبیه گردید تا نتایج تحلیل با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه شود. نتایج حاصل از مدل سازی در مقایسه با نتایج آزمایشگاهی شرکت آزمایشگاه های صنایع برق ایران دارای اختلاف حداکثر 5/8K است. با اعمال داده ها طبق استاندارد IEC62271-202 و تعیین شرایط مرزی مورد نظر در آن، اختلاف دمای حداکثر که در بوبین فشار ضعیف اتفاق می افتد، K12 به دست آمد. لذا گروه گرمایی این پست طبق تعریف استاندارد مذکور، 15K خواهد بود. با وجود اینکه مقدار بدست آمده 14% کمتر از نتایج آزمایشگاهی می باشد، گروه گرمایی این پست در آزمایشگاه مذکور نیز 15K تعیین گردید که بیانگر نتایج خوب این تحقیق است.
    کلیدواژگان: گروه گرمایی پست برق فشرده، خنک کاری بوبین های ترانسفورماتور، مدل سازی سه بعدی، استاندارد IEC62271-202
  • علی قاسمیان*، پژمان کورانی صفحات 149-158
    یکی از جنبه های مهم در انتقال گرمای موتورهای احتراق داخلی، دوره گذرای گرم شدن اولیه آن می باشد. اهمیت گرمایش موتور به خصوص از نظر تولید آلاینده ها در این دوره همواره موردتوجه محققان قرارگرفته است. در این پژوهش استفاده از مفهوم پمپ خنک کن الکتریکی در مدار خنک کاری به عنوان یک راه حل برای کاهش زمان گرمایش موتور موردمطالعه و بررسی قرار می گیرد. در مطالعه پیش رو، ابتدا عملکرد ترمودینامیکی یک موتور احتراق داخلی در نرم افزار GT-SUITE شبیه سازی شده و سپس با مدار خنک کاری شبیه سازی شده در همین نرم افزار کوپل می گردد. پس از مقایسه برخی از نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی موتور موردنظر و صحه گذاری، تاثیرات استفاده از پمپ خنک کن الکتریکی در رفتار دمایی قطعات مختلف موتور در زمان گرم شدن اولیه موتور موردبررسی قرار می گیرد. نتایج حاکی از آن است که در دوره ابتدایی کارکرد موتور می توان با مدیریت جریان خنک کننده ورودی به موتور موجبات گرمایش سریع تر قطعات و درنتیجه کاهش زمان گرمایش را فراهم نمود.
    کلیدواژگان: موتور احتراق داخلی، خنک کاری، انتقال گرما، پمپ خنک کن الکتریکی، گرم شدن اولیه، کاهش زمان گرم شدن
  • حسین قاضی زاده احسائی*، اقبال بنی اسد عسکری، مهران عامری مهابادی صفحات 159-168

    در این مقاله مقایسه ای بین چهار پمپ حرارتی منبع زمینی انبساط مستقیم افقی دی اکسیدکربن با بهره گیری از تحلیل ترمواکونومیک انجام گرفته است. برای چهار سیستم مورد بررسی، هزینه تولید هر واحد حرارت در بار گرمایشی برابر با 8 کیلووات در دو حالت گرمایش محیط و آبگرم مصرفی مورد محاسبه قرار گرفته است. مطابق با نتایج بدست آمده، سیستم دارای شیر انبساط به همراه مبادله کن حرارتی داخلی و سیستم دارای منبسط کننده به همراه مبادله کن حرارتی داخلی به ترتیب کمترین هزینه هر واحد حرارت تولید شده و بیشترین ضریب عملکرد را دارا می باشند. علاوه بر این مشخص گردید که به ترتیب در دو حالت گرمایش محیط و آبگرم مصرفی، 19 و 11 درصد افزایش ضریب عملکرد منجر به 11 و 5/7 درصد افزایش هزینه هر واحد حرارت تولید شده در قیمت برق 025/0 دلار بر کیلووات ساعت می گردد. همچنین برای درصدهای افزایشی ضریب عملکرد اشاره شده و با درنظر گرفتن قیمت برق 25/0 دلار بر کیلووات ساعت، در دو حالت گرمایش محیط و آبگرم مصرفی، هزینه هر واحد حرارت تولید شده در حدود 6 درصد افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: پمپ حرارتی منبع زمینی انبساط مستقیم، سیکل دی اکسیدکربن فوق بحرانی، منبسط کننده، مبادله کن حرارتی داخلی، تحلیل ترمواکونومیک
  • بهرام قربانی*، فروغ پیاده روحی، مهدی میانسری، مهدی مهرپویا صفحات 169-175
    در این مقاله یک ساختار یکپارچه نیروگاه چرخه ترکیبی و سیستم آب شیرین کن گرمایی توسعه داده شده است. این ساختار یکپارچه به میزان MW 6/188 توان خالص، ton/h 77/34 آب شیرین و ton/h 57/94 دی اکسیدکربن مایع تولید می کند. به منظور تامین گرمای ورودی نیروگاه چرخه ترکیبی و آب شیرین کن گرمایی، عملیات بازیافت گرما از جریان خروجی نیروگاه احتراق با اکسیژن خالص و چرخه گردآور صورت می پذیرد. همچنین به منظور تامین سرمایش واحد کرایوژنیک جداسازی هوا و گاز طبیعی بکارگرفته شده در ساختار یکپارچه از عملیات تبدیل ال ان جی به گاز طبیعی استفاده می شود. در ساختار یکپارچه توسعه داده شده به ترتیب بازده انرژی گرمایی کل به میزان 83/75% و بازده اگزرژی کل به میزان 67/93% می باشد. بازده انرژی گرمایی کل به میزان 62/13% و بازده اگزرژی کل به میزان 55/34% در ساختار یکپارچه توسعه داده شده نسبت به سایر ساختارهای مشابه در این مقاله بیشتر می باشد. زمان بازگشت سرمایه به میزان 282/2 سال و قیمت تمام شده محصول آب شیرین US$/m3 2269/0می باشد.
    کلیدواژگان: انرژی های تجدیدپذیر، گردآورهای خورشیدی، دی اکسیدکربن مایع، آب شیرین کن، آنالیز اقتصادی
  • محمدعلی قیدی شهران، پویان هاشمی طاری، محمد مجدم* صفحات 177-186

    امروزه با گسترده شدن بهره گیری از توربین های باد، بررسی رفتار توربین در شرایط واقعی جریان بالادست که دارای ماهیت نوسانی و یا ناپایاست، از اهمیت زیادی برخوردار است. شناسایی مشخصه های ایرفویل های مورد استفاده در پره های توربین های بادی، می تواند عملکرد واقعی توربین را با دقت قابل قبولی پیش بینی نماید. در این پژوهش، ایرفویل ناکا 4412 مورد مطالعه قرارگرفته و مشخصه های عملکردی آن در جریان مادون صوت در زوایای حمله و اعداد رینولدز مختلف استخراج شده است. بدین منظور از دینامیک سیالات محاسباتی جهت بررسی مشخصه های استاتیکی ایرفویل در حالت پایا و حالت ناپایابرای شرایط نوسانی و با استفاده از مدل های توربولانسی اسپالارت آلماراس و K-ω بهره برده شده است. نتایج حل عددی انطباق قابل قبولی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. عملکرد ایرفویل برای حالت جریان باد متغیر با زمان، بررسی و تاثیر عدد رینولدز و تغییرات دامنه کاهیده انجام گردید. نتایج نشان می دهد، با افزایش مقدار پارامتر دامنه کاهیده، ضریب برآ افزایش پیدا می کند، اما ضریب پسا بخصوص در زوایای حمله پایین، تغییر چندانی ندارد.

    کلیدواژگان: توربین بادی، ایرفویل ناکا 4412، ضرایب آیرودینامیکی، دامنه کاهیده، ورودی نوسانی
  • پدرام گیلاندوست، مرتضی بیاتی*، ستاره سخاوت صفحات 187-196
    اجکتور مهمترین بخش چرخه تبرید اجکتوری است. در این مطالعه برای اولین بار بصورت عددی به مطالعه تاثیر فشار ورودی ثانویه بر جریان داخل اجکتور پرداخته شده است. تاثیر تغییر فشار ورودی ثانویه بر فشار، عدد ماخ و دمای سیال بررسی شده است. معادلات حاکم بر جریان با روش حجم محدود و یک مدل تراکم پذیر لزج دو بعدی متقارن محوری و کاملا آشفته حل شده است. با مقایسه نتایج عددی بدست آمده با نتایج حل تحلیلی و تجربی موجود تطابق قابل قبولی بین آنها وجود دارد. به منظور رسیدن به بهینه ترین عملکرد اجکتور، در چندین فشار ورودی ثانویه، بازده اگزرژی و نسبت مکش محاسبه و مقایسه شده تا بهینه ترین حالت عملکردی استخراج گردد. نتایج نشان داد که به ازای فشارهای ورودی کمتر از 8/0 بار، جریان برگشتی داخل اجکتور رخ می دهد ولی با افزایش فشار تا 5/1 بار، جریان بهبود یافته و بعد از آن حالت یکتواختی بوجود می آید. با کاهش فشار ورودی ثانویه از فشار بهینه 5/1 بار تا زمانیکه جریان برگشتی رخ می دهد، نسبت مکش حدود 105% و بازده اگزرژی حدود 64% کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: اجکتور، فشار ورودی ثانویه، شبیه سازی عددی، اکزرژی، نسبت مکش
  • سعید محمدنژاد، جلال کریمی* صفحات 197-203
    در تحقیق حاضر، یک قانون هدایت ترکیبی بهینه جدید مبتنی بر قوانین هدایت کلاسیک و روش فازی توسعه داده شده است. در فاز میانی هدایت از قانون هدایت خط دید بهینه و در فاز نهایی از روش ناوبری تناسبی بهره گرفته شده است. به منظور سوییچ هموار بین دو فاز میانی و نهایی از یک سیستم فازی بهینه توسعه شده است. برای این منظور یک مساله بهینه سازی چندمعیاری تشکیل شده و شرایط سوییچ بهینه در شرایط ماموریتی مختلف استخراج شده است. دو روش بهینه سازی اکتشافی چندمعیاره موجود برای بهینه سازی سوییچ فازی بررسی شده است. یک بانک اطلاعاتی از موقعیت های سوییچ بهینه در سناریوهای پروازی مختلف استخراج شده و از طریق آن، برنامه سوییچ بهینه برای کلیه سناریوهای ماموریتی قابل استخراج است. به علاوه، ناحیه ماموریتی پرنده برای اهداف غیرمانوری و مانوری استخراج شده است. از مزایای سیستم هدایت ارایه شده این است که در حضور دینامیک کامل شش درجه آزادی غیرخطی پرنده طراحی شده و عملکرد آن از طریق شبیه سازی سناریوهای درگیری مختلف ارزیابی شده است. نتایج حاصله از شبیه سازی سناریوهای پروازی مختلف، نشان دهنده ی عملکرد مطلوب روش ارایه شده است.
    کلیدواژگان: هدایت ترکیبی، هدایت فرمان به خط دید، هدایت ناوبری تناسبی، سوئیچ فازی، بهینه سازی چندمعیاری
  • عصمت محمودی، روح الله رفعی* صفحات 205-213
    در این مقاله، جریان تراکم پذیر در هندسه های مختلف در نازل همگرا واگرا در شرایط خارج از طرح دارای شوک و جدایش لایه مرزی بررسی شده است. نسبت مساحت سطح خروجی به گلوگاه و فشار کل محفظه احتراق ثابت، ولی نوع هندسه نازل متغیر است. معادلات ناویراستوکس برای جریان تراکم پذیر با روش حجم محدود حل شده است. با مقایسه نتایج با داده های تجربی موجود، مدل آشفتگی اسپالارت- آلماراس انتخاب شده است. جریان لزج بصورت متقارن محوری وغیرپایا در نظر گرفته شده است. پس از طراحی نازل به روش مشخصه ها، جریان در نازل های مختلف شبیه سازی شده است و پارامترهایی نظیر عدد ماخ، تنش برشی دیواره، راندمان پیشران، فشار دیواره ی نازل، جدایش جریان و موج شوک تحلیل بررسی گردیده است. نتایج به دست آمده برای چهار نوع نازل مسیر- بهینه، مخروطی 15 درجه، مخروطی 30 درجه و نازل طول کوتاه، نشان می دهد که در شرایط طراحی، نازل مسیر- بهینه با تولید نیروی پیشران معادل 7889 نیوتن مناسب ترین نوع نازل است، اما در شرایط خارج از طرح، نازل مخروطی با 9700 نیوتن، نیروی پیشران بیشتری نسبت به سایر نازل ها تولید می کند.
    کلیدواژگان: شرایط خارج از طرح، جریان در نازل، جدایش جریان، موج شوک، لایه مرزی، شبیه سازی عددی
  • رحیم محمودی اشکفتکی، شیماء عزیزی، سید محسن پیغمبرزاده* صفحات 215-221
    به منظور بهبود بازده انتقال گرما و همچنین کاهش مصرف آب در یک برج خنک کننده آزمایشگاهی از نانوسیال پایه آبی اکسید مس با غلظتهای کم نانوذره استفاده شده است. نانوسیال با غلظتهای کمتر از %wt.2/0 تهیه شد و بعد از اطمینان از پایداری آن، آزمایشها در دبی های مختلف آب گردشی و دماهای مختلف آب برگشتی انجام شد. دبی جریان هوا در همه آزمایشها ثابت در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که استفاده از نانوسیال باعث عملکرد بهتر و بهبود اختلاف دمای ورودی و خروجی آب در برج خنک کننده نسبت به آب خالص می شود. برای مثال استفاده از نانوسیال اکسید مس با غلظت %wt. 2/0 و دمای ورودی oC 41 و نسبت جریان آب به هوا ((L/G 8/0، باعث کاهش %21 دمای آب خروجی از برج نسبت به آب خالص گردید و اتلاف آب به میزان %16 کاهش یافت. نتایج نشان داد استفاده از نانوسیالات می تواند تا حد زیادی از اتلاف آب به واسطه تبخیر بکاهد و با بالا بردن بازده انتقال گرما، می توان این برجها را در اندازه کوچکتری طراحی نمود.
    کلیدواژگان: نانوسیال، برج خنک کننده، انتقال گرما، اکسید مس، اتلاف آب
  • نفیسه ملایی، سروش پرویزی*، بهرام نامی، سید مهدی میراسماعیلی، امیر عابدی صفحات 223-228
    سیستم آلیاژی Mg-Zn به علت دارابودن قابلیت سخت شوندگی از اهمیت زیادی برخوردار است، لذا در راستای افزایش مقاومت خزشی و حفظ استحکام در دمای بالای این سری آلیاژها پژوهش هایی در زمینه اثر عناصر آلیاژی، عملیات حرارتی و بهبود خواص مکانیکی آن ها صورت گرفته است. دراین پژوهش ها آلیاژهای سری منیزیم-روی با عناصر آلیاژی با درصدهای وزنی متفاوت و تحت عملیات حرارتی های مختلف قرار گرفته اند و ریزساختار و خواص مکانیکی عمدتا توسط میکروسکوپ نوری، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، سختی سنجی، تست کشش، خزش فرورونده مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از این بررسی ها نشان داد عناصر آلیاژی عمدتا می تواند با ایجاد ترکیبات با پایداری حرارتی بالا مقاومت خزشی را افزایش دهد. از طرفی انجام عملیات محلول سازی و پیرسازی می تواند باعث ریزدانگی و پراکندگی رسوبات شده و با ایجاد موانعی دربرابر حرکت نابجایی ها، باعث افزایش مقاومت خزشی می شود.
    کلیدواژگان: خزش فرورونده، آلیاژهای منیزیم-روی، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • محمدحسن ملک محمدی، احسان بنی اسدی* صفحات 229-238

    در این مقاله نیروگاه بخار 320 مگاواتی مورد مطالعه قرار گرفته و تحلیل انرژی و اگزرژی برای اجزا و نیز برای کل چرخه این نیروگاه بر مبنای داده های واقعی انجام شده است. بررسی ها نشان می دهد به دلیل وابستگی اگزرژی به دمای محیط، بازده اگزرژی کلی با کاهش دمای محیط، 93/5 درصد افزایش می یابد. تخریب اگزرژی نسبت به دمای چگالنده هم منجر به کاهش 8/2 درصدی تخریب اگزرژی نسبت به بار نامی و افزایش بازده انرژی 4/1 درصدی در کاهش دمای چگالنده می گردد. همچنین کل تلفات اگزرژی چرخه نیروگاه در حدود توان نامی خروجی آن است که البته در بارهای نزدیک به بار نامی نسبت به بار نیمه، حدود 5 درصد این تلفات کاهش می یابد. بیشترین تلفات اگزرژی مربوط به بویلر و حدود 80 درصد کل تلفات و کمترین تخریب اگزرژی مربوط به پمپ ها و حدود 3/0 درصد می باشد. افزایش دمای بخار خروجی از بویلر نیز منجر به افزایش 39/1 درصدی بازده انرژی و 64/1 درصدی بازده کلی اگزرژی نیروگاه خواهد شد. بنابراین کم هزینه ترین روش بهره برداری نیروگاه، عملکرد آن در بارهای بالا و نامی می باشد.

    کلیدواژگان: بازده، انرژی، اگزرژی، نیروگاه بخار، شرایط کاری خارج طرح
  • محمد نجفی*، پیمان غلامی صفحات 239-248
    هدف از این مقاله توسعه مدلی برای رشد قابلیت اطمینان با توزیع نرمال براساس فرایند پواسون ناهمگن است. برای این منظور ابتدا چارچوب مدل سازی فرآیند پواسن ناهمگن برای معادله رشد قابلیت اطمینان با فرض توزیع نرمال برای خرابی داده ها استخراج گردیده و معادلات مربوط به رشد قابلیت اطمینان مبتنی بر فرایند پواسن ناهمگن با توزیعی نرمال به دست می آید. سپس برای ارزیابی مدل قابلیت اطمینان مذکور با داده های خرابی، از تکنیک تخمین حداکثر درست نمایی برای برآورد پارامتر موثر در رشد قابلیت اطمینان استفاده شده است. برای تخمین پارامترهای قابلیت اطمینان، از روش های تکرار امید ریاضی _ بیشینه کردن برای حل معادلات حاصل از برآورد حداکثر درست نمایی مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت، مدل پیشنهادی با پیاده سازی بر روی داده های خرابی یک سیستم هوافضایی نشان می دهد که رویکرد حاضر در مقایسه با مدل های پایه رشد قابلیت اطمینان دارای دقت بالایی بوده و فرایند رشد و یا زوال قابلیت اطمینان سیستم را با دقت بالایی شبیه سازی می کند.
    کلیدواژگان: رشد قابلیت اطمینان، فرآیند پواسن ناهمگن با توزیعی نرمال، برآورد حداکثر درست نمایی، تابع درست نمایی
  • پژمان نیک اندیش*، محمد میرزاوند صفحات 249-258
    به منظور بهینه سازی عملکرد سوپاپ های شامل پاپت مخروطی با نشیمنگاه لبه تیز، در مدارهای انتقال توان هیدرولیکی، بررسی ویژگی های جریان روغن عبوری از آنها، ضرورت دارد. در این مقاله، تاثیر زاویه ی راس و جابجایی پاپت مخروطی و فشار روغن ورودی به سوپاپ، بر توزیع فشار و سرعت جریان روغن در محفظه ی سوپاپ و نیروی محوری وارد بر پاپت مخروطی، مورد ارزیابی قرار می گیرد. به منظور اطمینان از دقت عمل تحلیل عددی، نتایج حاصل از اندازه گیری نیروی وارد بر پاپت مخروطی با نتایج عددی مقایسه می شوند. بررسی ها نشان داد که با افزایش زاویه ی راس و جابجایی پاپت مخروطی، بیشینه سرعت جریان روغن عبوری از سوپاپ با کاهش روبه رو می گردد. همچنین، افزایش زاویه ی راس پاپت، موجب اعمال نیروی محوری بیشتر بر عضو متحرک سوپاپ مخروطی می گردد. انطباق مناسب بین نتایج تجربی با نتایج حاصل از حل عددی، نشان از دقت عمل روند حل عددی مساله دارد. از طرفی، جابجایی پاپت در سوپاپ های با نشیمنگاه لبه تیز، اثر معکوسی بر نیروی وارد بر عضو متحرک پاپتی دارد.
    کلیدواژگان: پاپت، نیروی ناشی از جریان، توزیع فشار، توزیع سرعت، نشیمنگاه لبه تیز، تحلیل عددی
  • مهدی یوسفی فرد*، اشکان معبودی، سیاوش عزیزی، محسن شاکری صفحات 259-268
    اهمیت تغییر جانمایی طولی و عرضی بدنه های جانبی یک شناور سه بدنه بر مقاومت کل شناور در آب آرام بسیار مورد توجه بوده است. چرا که می توان با تغییر این جانمایی، مقدار مقاومت موج سازی را به حداقل رساند. در این پژوهش، برای صحت سنجی حل عددی، جانمایی طرح اصلی در آزمایشگاه بررسی شده و مقدار مقاومت و سایر متغیرهای مرتبط با آن به دقت ثبت شده است. سپس یک مدل عددی در نرم افزار OpenFOAM ایجاد شده و در یک تانک عددی، جزییات جریان سیال اطراف شناور بررسی شده است. علاوه بر دقت مناسب نتایج حل عددی، می توان دریافت که تغییرات جانمایی عرضی بدنه های جانبی اثر قابل ملاحظه ای بر روی مقاومت کل شناور دارند. این در حالی است که در مورد این شناور ، اثرات تغییر جانمایی طولی بدنه های جانبی در مقاومت شناور بسیار محدود می باشد. فاصله ی عرضی بدنه های جانبی از بدنه ی اصلی بصورت بی بعد و برای 4 جانمایی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و در خصوص جانمایی طولی نیز چنین فرآیندی تکرار شده است. تغییر جانمایی عرضی بدنه های جانبی می تواند منجر به کاهش ده درصدی در مقاومت کل یک شناور سه بدنه شود.
    کلیدواژگان: شناور سه بدنه، جانمائی طولی و عرضی، مقاومت کل، روش آزمایشگاهی، حل عددی
  • حمیدرضا گشایشی*، سید سینا ادیبی طوسی، مهران رستمی، احسان جعفری صفحات 269-273

    مطالعه حاضر با هدف استفاده از اکسید گرافن (GO) با غلظت حجمی با درصد وزنی 2/0، 4/0، 6/0  در پارافین، به عنوان مواد تغییر فاز دهنده (PCM)، برای بهبود بهره وری آب شیرین کن خورشیدی متمرکز شده است. افزودن اکسید گرافن به پارافین، دمای ذوب را کاهش می دهد. آب شیرین کن که در آن از پارافین و اکسید گرافن استفاده شده است دارای 25% فاکتور خنک کاری در مقایسه با آب شیرین کن خورشیدی می باشد که با تنها با پارافین کار می کنند. عدد ناسلت بدست آمده در زمان ذوب بیانگر این است که انتقال گرمای جابجایی آزاد در منطقه ذوب آب شیرین کن با افزودن اکسید گرافن با درصد وزنی مناسب در PCM در مقایسه با حالتی که پارافین به تنهایی PCM استفاده شده است، افزایش یافته است. همچنین افزایش دمای دیواره بالایی که گرم تر است (Th)، موجب افزایش عدد ناسلت می شود. در نهایت، یک معادله تجربی برای ارتباط میان عدد ناسلت متوسط به عنوان تابعی از عدد رایلی (Ra)، عدد استفان Ste، فاکتور سرمایش (Sb) و عدد فوریه (Fo) ارایه شده است. این رابطه نشان می دهد که افزایش عدد ناسلت رابطه معکوس با عدد فوریه دارد.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی، مواد تغییر فازدهنده، مطالعه تجربی، اکسید گرافنن
|
  • Robab Ebrahimi Bavili, Ahmad Akbari Alvanagh, Reza Mahboobi Esfanjani * Pages 1-10
    This paper presents a novel scheme for robust controller design for teleoperation system; there are parametric uncertainties in nonlinear model and varying time-delay in the communication channel, and robots are in contact with non-passive human operator and environment. First, the structure of nonlinear control law is designed for nominal system utilizing the Passivity Based Control (PBC) scheme. Then, using the Lyapunov-Krasovskii (LK) theorem, sufficient conditions are derived for robust asymptotic stability of system in terms of matrix inequalities to tune controller parameters. Also, by definition of an appropriate performance criterion, controller parameters are obtained to minimize the position tracking errors besides guaranteed robust stability. The contributions of the proposed method are twofold. First, the developed controller is fixed-structure which can be implemented easily in practice. Second, the asymptotic stability of system is assured without any requirement for existence of passive part in the dynamical model of non-passive interaction forces. Simulation results of 3-dof teleoperation system are compared to a rival method to demonstrate the advantages of the suggested method.
    Keywords: Nonlinear Teleoperation system, parametric uncertainty, Non-passive Interaction Forces, passivity-based control, robust asymptotic stability
  • Mohammad Aelaei *, Danial Zhaleh, Afshin Khajefard Pages 11-20
    Satellites weighing 1-10kg are known as Nano-satellite. With the advancement of technology and the smaller parts of the electronics, satellites become smaller and lighter every day. Due to the advancement of technology, the use of CanSats/Cubsats have become more prominent. The optimal and low cost of launching these satellites is air-launch-to-orbit method. The conceptual design and simulation of the trajectory of an air-launch-to-orbit rocket vary based on the type of aircraft, the technology available to make the rocket engine, Aircraft’s velocity, Starting Altitude, Initial (the aircraft’s) Flight Path Angle and Latitude and Longitude, with changes in each of these parameters as a new design. In this research, the feasibility study of air launching vehicle to deliver a 10kg Nano-satellite into a parking orbit using the F-4 aircraft has been performed natively. For this purpose, the conceptual design of the air launch-to-orbit rocket has been achieved after five design stages. The final design is based on the downscale of the single operating sample, weighing 2270 kg, length 6.6 m and diameter 0.65 cm. Simulation of the ascent trajectory has been done using a 3DOF code and validated by Pegasus trajectory modeling.
    Keywords: Nano-satellite, Air Launch-to-orbit, Scaling Law, Trajectory Simulation
  • Seyed Saied Bahrainian *, Amin Mohammadi, MohammadReza Saffarian Pages 21-29

    Flow in a centrifugal electrical submersible pump is simulated. The purpose of this study is to find the effect of changing the axial distance between impeller and scroll on pump’s operation. Flow in the impeller and scroll is simulated with the Fluent software. Finite volume method with SST k-ω turbulance model is used for numerical solution. In order to evaluate the simulation results, values of head, power and efficiency are calculated at the design conditions and are compared to the experimental results. Simulations are then performed with different impeller to scroll axial distances. The results show that by increasing the distance between impeller and scroll, each of the three properties, head, power and efficiency will decrease. Increasing the distance between impeller and scroll from 0.5 to 5.0 mm, head, power and efficiency will drop by 33%, 18% and 20% respectively. Also, effect of changing the axial distance between impeller and scroll on vortices created in the fluid passing through the impeller and the axial force imposed on the impeller are calculated.

    Keywords: Electrical submersible pump, Flow simulation, Finite volume, Pump characteristics, Vortex, Axial force
  • Marzieh Hesami, Miryousef Hashemi * Pages 31-39
    In this paper the governing equation for incompressible flow with heat transfer are solved numerically using artificial compressibility method. The finite volume method was used to solve the governing equation with Jameson’s method on triangular unstructured grid. In order to stabilize the solution a blend of the second and fourth differences of conserved variable used in order to prevent the oscillations. An implicit method with second order accuracy was used to time integration. In order to solve the obtained equation at each time step an artificial time step and the forth order explicit runge-kutta has been used. In order to ensure the accuracy of obtained results independent of the grid size the obtained results has been compared with the standard test cases in the literature and indicated a good agreement. Comparison of results indicated that the method used in the numerical solution of incompressible flow has a desirable accuracy and convergence rate.
    Keywords: Unsteady incompressible flow, implicit solution, unstructured grid, Jameson method
  • Kamal Hassanzadeh, Shirko Farughi * Pages 41-50
    This paper investigates the free longitudinal vibrations of functionally graded nanorods with constant cross-section on the basis of nonlocal strain gradient theory. Functionally graded nanostructures can be defined as nonhomogeneous composites which are obtained by combining two different materials with different elasticity moduli and mass densities. Due to the special properties of the functionally graded materials (FGM), the changes of physical properties (such as the elasticity modulus and mass density along the axis of functionally graded nanorods) are expressed by an exponential relation in terms of the location and constant ratios of the material properties. In this paper, numerical results related to these changes are shown. Galerkin solution technique is utilized to obtain an approximate solution to the free longitudinal vibration of FGM nanorods with clamped–clamped boundary conditions. A parametric study is carried out to show the influences of nonlocal parameters on the fundamental natural frequencies such as location-dependent nonlocal parameter and material length scale parameter as well as the physical parameters such as the elasticity modulus and mass density of different material composition.
    Keywords: nanorod, longitudinal vibration, functionally graded material, strain gradient, nonlocal elasticity, Natural frequency
  • Farzaneh Hamzeh Nejad, Ali Fayazi *, Hossein Ghayoumi Zadeh, Hassan Fatehi Marj, Seyed Hassan Hosseinnia Pages 51-59
    In this paper, an efficient scheme is presented based on fractional order sliding mode control (FOSMC) method for tip position control of a single link flexible robot manipulator. The proposed control strategy is robust against the system parameters variations such as payload and viscous friction variations in the presence of the unknown Coulomb friction disturbances. The main objective of the proposed control scheme is to reduce the deflection due to the flexibility of the link and the precise tip positioning control of the single-link flexible manipulator. To achieve this aim, sliding mode control method is performed in two stages. In the first step, the difference between the motor angle and the tip angle of the flexible link is reduced by applying the proposed fractional order sliding mode controller. Then, in the second step, another sliding mode controller is added to obtain precise control of tip-link position. Numerical simulation results show the feasibility and effectiveness of the proposed control method.
    Keywords: Precision tip positioning control, a Single-link flexible arm, Flexible robot, Lumped mass model, Sliding mode controller, Fractional order calculus
  • MohamadVahid Khalili, Mahdi Akhondizadeh * Pages 61-66

    The aim of the present work is to determine the transverse deflection of a plate on the granular material under the impact of a ball. Through the analytical solution, the granular bed is equivalent to the elastic bed. The granular materials behave elastically by with a damping reaction under the impact loading. There are suggestions by literatures for introducing these elastic and damping effects which are used in the present work. The impact force is an intensive short duration force which is considered as a function of time and impact position. The equations of motion are derived by Hamilton's principle and the stress and strain relations are written by the first order shear theory and the vibration response of the plate is derived. Moreover, an experimental apparatus is designed to measure the plate deflection. Experimental parameters include the plate type and thickness, ball speed, impact position and granular thickness. The experimental data are used to validate the theoretical evaluations. The comparison of the evaluated and measured data shows that the theoretical model is acceptably gives the plate deflection.

    Keywords: Flat plate, Elastic bed.Transverse deflection, Ball impact, Analytical solution, Experimental procedure
  • Abbas Dehghani Rayeni, Seyyed Abdolreza Gandjalikhan Nassab * Pages 67-72
    In this paper, the thermal characteristics of solar gas heaters were analyzed to find the effect of using radiating gases rather than air on the efficiency of converting radiative heat flux into gas enthalpy. The set of governing equations including the gas energy equation with radiative term was solved by the finite difference method (FDM). The radiative term in this equation was calculated by numerical solution of the radtaive transfer equation (RTE) using the discrete ordinate method (DOM). Based on the numerical results, it was found that using the radiating gas in the solar gas heater can lead to a considerable efficiency increase. In the studied test case, about 7% increase in the gas outlet temperature was seen when the optical thickness increased from zero (non participating medium) to 2. Comparison between the present numerical results with experimental data published in literature shows good consistency with the error less than 3%.
    Keywords: Solar air heater, Radiation, optical thickness
  • Abolfazl Rasoolizadeh Shooroki, Asghar Dashti Rahmatabadi *, Mahdi Zare Mehrjardi Pages 73-82
    Performance of journal bearings as one of the common parts of industrial machines, especially rotary systems, are affected by any change in the nature of the lubricant as well as changes in geometric structure. The production of Nano fluids and textured surfaces to improve fluid and structural interaction in various mechanical systems, including bearing supports, has been provided by the recent technology advancements. In this regard, the effects of the depth of the cylindrical texture and the addition of 〖TiO〗_2 Nanoparticles on the steady state performance of hydrodynamic journal bearings are investigated in present study. Analysis is done by rewriting the governing Reynolds equation due to changes in the film thickness of the lubricant affected by the surface texture and the relative viscosity of the oil according to volume percentage of added nanoparticles. Analysis is done using the finite element method. Results show that the maximum pressure, load carrying capacity and friction increase by enhancing the volume percentage of the nanoparticles, and vice versa these characteristics are reduced by increasing the depth of surface textures created on the bearing shell and the corresponding imprisoned Nano lubricant film thickness.
    Keywords: Nano fluid, Textured surface, Journal bearing, Hydrodynamic lubrication
  • Hassan Rezaie Ostad, Jafar Keighobadi *, Gholamreza Hashemi, Moharram Shameli Pages 83-92
    In the issue of vibration suppression, the implementation of passive control systems based on eddy-current dampers and its magnetic features play the main role of lowering both the sensitivity and the power consumption. Regarding application in space systems, the eddy-current damper role is in opening of a satellite antenna. For simulation purpose of the eddy-current damper, the differential and integral forms of Maxwell equations in COMSOL software, as well as the finite element energy method in a MATLAB are used. In the electro-magnetic section by COMSOL, the simulation of electrical field and magnetic potential during the disk angle change is considered while the PDE of electro-magnetic field and energy are numerically solved through MATLAB. The application of COMSOL software based on finite-element method and Maxwell differential equations yield a discontinuity of magnetic materials effectiveness for damper. Resultant material groups were determined to be the Ferromagnetic and diamagnetic material which their pertaining substances are nickel and the copper. The results of simulation showed that applying electrical isolation leads to decrease of the damping ratio.
    Keywords: Eddy-Current, magnetic Flux density, Damping Coefficient, Angular Velocity, Magnetic Damper
  • Meisam Soroush, Keramat Malekzadehfard *, Sanaz Hassanzadeh, Morteza Sharavi Pages 93-102
    This paper is aimed to produce a Kevlar/PP weft knitted composite lamina with high absorbed energy under high velocity impact loading and propose a finite element model for studying the initiation and evolution of interlaminar damage with focusing on the experimental extraction of the required properties for the simulation. In the fabrication procedure, the fabrics produced on a modern flat-knitting machine were being processed via hot-pressure molding technique until the thermoplastic component formed the composite matrix phase. Based on a progressive damage model and using Hashin criterion in composite layers, damage initiation was predicted while the damage evolution was predicted by reducing the value of stiffness based on fracture toughness energy that is available in ABAQUS. Parameters required for modeling such as fracture toughness energy, were experimentally measured through some tests such as compact tension. The proposed model was validated by making comparison between the experimental and numerical results of the impactor velocity before and after the test of 120 J impact loading and 11 percent difference between the experimental and numerical impact results was observed
    Keywords: Weft Knitted Kevlar Fiber Composite, Finite Element Simulation, Progressive Damage Model, High Velocity Impact
  • Ali Saberimehr *, Tohid Adibi Pages 103-112

    The purpose of the present research is to perform the energy analysis of a Combined Heat and Power (CHP) plant using a Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) system fed by biogas from a Waste Water Treatment Plant (WWTP) and a solar system. CHP is a reliable and cost-effective option for WWTPs where anaerobic digesters are equipped. Biogas produced in WWTPs can be utilized to fuel a CHP system to produce electricity and useful thermal energy using a variety of prime movers. The thermal energy produced by the CHP system can be used to meet a part of the anaerobic digestion process heat demand in the WWTP digester. In the present study, a steady-state model is developed for the fuel cell simulation and the integrated plant system. Tabriz WWTP is studied in this work. Three SOFC modules produce, in cogeneration mode, 180 kW electricity and 125 kW thermal energy. The results show that supplying a part of the digester heat demand through solar energy can save natural gas combustion in the plant.

    Keywords: Solid Oxide Fuel Cell, CHP, Heat Recovery, Wastewater Treatment Plant, Biogas
  • Safieh Abdinasab, Esfandyar Ekhtiari *, Mohammad Sefid Pages 113-122

    In this study the strongly coupled method (two-way fluid structural interaction (FSI)) is presented to simulate the membrane wings used in ultralight aircraft. In the present study, numerical modeling is performed by commercial software ANSYS using two separate solvers one for fluid and one for structure. Unlike the one-way method, the two-way coupled method, membrane wing deformation is considered at each time step, which increases the accuracy of the simulation. The membrane wings are made of fabric covering on the naca 2418 plan. fabric is considered to be orthotropic and non-porous. Influence of angle of attack, Young's modulus and thickness of fabric on the aerodynamic coefficients and membrane wing deformation were investigated. All simulations were performed at Re=100000. The results show that increasing the Young’s modulus from 180.25 to 270 MPa reduces the maximum membrane displacement in X and Y direction by 81% and 78%, respectively. Increasing the fabric thickness from 0.4 to 0.6 mm also reduced the maximum displacement of the membrane wings in the X and Y directions by 85 and 80%, respectively.

    Keywords: Fluid structure interaction (FSI), Membrane wing, Young's modulus, Aerodynamic coefficients, Thickness of fabric, Membrane displacement
  • Hadi Alirezaei, Behrooz Mirzaei Ziapour *, Sepideh Ghorannevis Pages 123-131
    Lower unit cost and acceptable efficiency are two important factors in choosing a domestic solar collector. Due to its simplicity and integrated structure, the passive photovoltaic-thermal (PVT) solar system offers a promising part of the co-generation of water heating and electricity in varied climates. In this paper to the aim of looking at solar costs and improving energy conversion efficiency, a new passive PVT solar system has been proposed. This system includes a semi-transparent a-Si solar module, which in addition to generating electricity acts as a solar absorber. The semi-transparent a–Si solar cell is selected because of its useful features that help reduce module cost such as the relatively small amount of silicon and energy used in their manufactures. In the present work, the four different cases of passive PVT systems have been simulated and compared. The results show that the case number one includes glass cover and semi-transparent a-Si module has simpler design and better performance than other designs. The results show that the case number one, which includes glass cover and semi-transparent a-Si module, has higher thermal efficiency than case number 3 and 4 and higher power output than the other 3 cases. For case number one thermal efficiency and electrical efficiency is achieved as 76-84% and 8.94% -9.87%, respectively.
    Keywords: a-Si solar module, The passive solar system, The co-generation of water heating, electricity
  • Javad Ghaznavi, Mostafa Varmazyar *, Mohammadreza Aligoodarz Pages 133-139

    Air intake system of a 160 MW gas turbine cycle has been simulated using computational fluid dynamic. Fluent software is used to solve the continuity and momentum conservation equations.  The temperature effect in anti-icing system has been neglected.  According to the large dimension of the Intake body, the appropriate kind of mesh has been selected in every section and element sizes are tuned with parameters gradient. The first goal of this study is to suggest a way to reduce the pressure loss by accurate calculation of the flow parameters in all sections of the air intake system. Vortex as an effective source in pressure loss assessment has been studied locally in various part of the system. Results show that some vortex has been created in the corner of the filter house. Elimination of these vortexes can reduce the pressure loss and optimize the energy recovering from fuel. One of the important parameter that has high effect on the compressor efficiency is the pressure distortion of the inlet flow. In current study four case studies for transition piece has been suggested and the best one has been selected.

    Keywords: Gas turbine, Air intake System, Pressure loss, Local Vortex, Pressure Distortion
  • Jalal Ghasemi *, Mehdi Cheraghi Pages 141-148
    In this research, the compact power substation with 800KVA capacity that is produced by Irantransfo Substations Development Company, has been modeled and its thermal class is determined. Modeling of this compact power substation that include a three-phase cast resin dry transformer placed in the enclosure chamber carried out in three-dimension. Then the desired parameters such as fluid flow, pressure drop and temperature distribution in significant parts are investigated. In order to verify the accuracy of the results, four sensors were placed in suitable locates to compare the results of the analysis with the measured values of these sensors. The results of the modeling in comparison with the experimental results show a difference of up to 5.8K. By applying data according to IEC62271-202 standard and appropriate boundary conditions, the maximum temperature difference which occurs in low voltage bobbin is 12K. So the thermal class will be 15K according standard definition. Although it was 14% lower than the laboratory results, the thermal class of this substation also determined in the Laboratory of Electrical Industries of Iran 15K and indicate the good results of this study.
    Keywords: Thermal class of compact electric power substation, Power transformer bobbins cooling, 3D modeling, IEC62271-202 standard
  • Ali Qasemian *, Pejman Kourani Pages 149-158
    One of the important aspect of internal combustion engines (ICEs) heat transfer is their warm up period. The importance of engine warm up period, especially in terms of emissions production, has always been of interest to researchers. In this study, the concept of using electric water pump in cooling circuit as a solution for reducing this period is investigated. In the present study, the thermodynamic performance of an ICE is first simulated in the GT-SUITE software and then coupled to the simulated cooling circuit of engine in the same software. After comparing the experimental and numerical results of the engine and validation, the effect of using an electric water pump on the thermal behavior of different engine components during engine warm-up period is observed. The results show that in the early stages of engine operation, it’s possible to manage the coolant flow rate in order to provide faster heating of the engine components which in turn leads to decreasing of the warm up period.
    Keywords: Internal combustion engine, Cooling, Heat transfer, Electrical water pump, Warm up period, Warm up reduction
  • Hossein Ghazizade Ahsaee *, Ighball Baniasad Askari, Mehran Ameri Pages 159-168

    In the present paper, a comparison was made among four carbon dioxide (CO2) horizontal direct-expansion ground source heat pumps by using the thermo-economic analysis. For four study cycles, the unit cost of heat (LCOH, $/kWhth) was determined for two cases with constant a) Space Heating (SH) and b) Domestic Hot Water (DHW) loads with the peak of 8kW. Upon the obtained results, the (EVC+HE) and (EC+IHE) were found to have the lowest unit cost of heat and the highest COP, respectively. Also, it was shown that for the SH/DHW loads, 19% /11% increase in the COP results in 11% /7.5% increase in the LCOH for the electricity cost of 0.025$/kWh. Also, for the mentioned percentages increase in the COP and considering the electricity cost of 0.25$/kWh, LCOH is increased by about 6% for the SH and DHW cases, respectively. It was also concluded that the configuration with the highest COP is not that with the lowest unit cost of heat.

    Keywords: Direct-expansion ground source heat pump, Transcritical carbon dioxide cycle, Expander, Internal heat exchanger, Thermo-economic analysis
  • Bahram Ghorbani *, Forouq Piyaderouhi, Mehdi Miansari, Mehdi Mehrpooya Pages 169-175
    In this paper, an integrated combined cycle power plant structure and thermal water desalination system have been developed. The integrated design has the capacity of producing 188.6 MW power, 34.77 kg/s fresh water and 94.57 kg/s liquid carbon dioxide. In order to supply the input heat to combined cycle power plant and thermal water desalination, heat recovery operations are carried out on the out flow of the oxy-fuel power plant and solar collector cycle. Also, in order to provide cooling of the air separation unit and natural gas used in the integrated structure, the operation of converting liquefied natural gas (LNG) to natural gas is used. In the integrated structure, the overall thermal energy efficiency is 75.83% and total exergy efficiency is 93.67%, respectively. The total thermal energy efficiency is 13.62% and the total exergy efficiency is 34.55% higher than the integrated structure developed compared to other similar structures in this paper. The period of return is 2.282 years and prime cost of freshwater product is 0.2269 US$/m3.
    Keywords: Renewable energies, Solar collectors, Liquid carbon dioxide, desalination, Economic Analysis
  • MohammadAli Gheidi Shahran, Pooyan Hashemi Tari, Mohammad Mojaddam * Pages 177-186

    Nowadays, as the wind turbines become widespread, it is important to study the turbine behavior in real conditions which may be oscillatory or unsteady. Identifying the characteristics of airfoils used in HAWT blades in different operating conditions can predict the turbine’s aerodynamic performance with acceptable accuracy. In this research, NACA 4412 airfoil has been studied and its performance characteristics such as lift coefficients drag coefficient, surface pressure distributions in subsonic flow field at different angles of attack and Reynolds numbers have been investigated. For this purpose, RANS & URANS governing equations are employed for analysis of static & oscillating conditions respectively using two different turbulence models (Spallart- Almaras and "K-ω" ) have been used. Numerical solution results show acceptable agreement with experimental results. Furthermore, the aerodynamic characteristics with oscillating flow field and the effect of Reynolds number and reduced domain variation has been investigated. The results show that as the value of the reduced domain parameter increases, the lift coefficient increases, but drag coefficient, especially at low angles of attack, does not change significantly.

    Keywords: wind Turbine, NACA4412 airfoil, Aerodynamic coefficients, Reduced domain, Oscillating inlet stream
  • Pedram Gilandust, Morteza Bayati *, Setare Sekhavat Pages 187-196
    The ejector is the most important part of the ejection refrigeration cycle. Due to the complexity and different phenomena, such as suction, mixing, and shock that occur inside the ejector, it requires separate and accurate analysis. This study, for the first time, numerically was investigated the effects of secondary inlet pressure on the ejector flow. The effects of this parameter on pressure, Mach number and temperature inside the ejector were studied. The governing equations were solved by the finite volume method and compressible, two-dimensional, axisymmetric and fully turbulent flow. By comparing numerical results with experimental and analytical results, there is a reasonable agreement between them. In order to obtain the best performance of an ejector, at different secondary inlet pressure, the entrainment ratio and exergy efficiency were computed and compared to reach the best condition. The results show that there is inverse flow at low pressure less than 0.8 bar, but it becomes better by increasing the pressure up to 1.5 bar and more than that, no improvement was found. By reducing the secondary inlet pressure from the optimal pressure of 1.5 bar until the reversal flow occurs, the entrainment ratio decreases by about 105% and the exergy efficiency by about 64%.
    Keywords: Ejector, secondary inlet pressure, Numerical simulation, Exergy, suction ratio
  • Saeid Mohammadnejad, Jalal Karimi * Pages 197-203
    In current research, a new optimal hybrid guidance law is developed based on classic guidance laws and fuzzy control approach. An optimized line of sight guidance law is designed for the midcourse phase. Proportional navigation method is also used for terminal phase. In order to smoothly switching between midcourse and terminal phases, an optimal fuzzy approach is developed. Two excising multi-objective heuristic optimization algorithms are evaluated for optimal fuzzy switch problem and the non-dominated sorting gravitational search algorithm is chosen due to its less computational run time. A data bank of optimal switching conditions in several flight scenarios is derived and based on these optimal points, the optimal switching plan is derived for all missions. Also, the practical zone is determined. The advantage of the proposed approach is that it has been derived in presence of vehicle full nonlinear dynamic model. Different scenarios simulation results revealed the desirable performance of the proposed approach.
    Keywords: Hybrid guidance, Line of sight guidance, Proportional navigation, fuzzy switch, multi-objective optimization
  • Esmat Mahmoodi, Roohollah Rafee * Pages 205-213
    In this paper, compressible flows inside converging-diverging nozzles with different shapes at off-design conditions are investigated. Shock waves and boundary layer separation are present in the flows. The area ratio (outlet to the throat) and the total combustion chamber pressure are constant while the nozzle shape and its length are variable. Compressible Reynolds averaged Navier Stokes equations were solved using the finite volume method. By comparing the results with available experimental data, the Spalaret-Almars model has been selected for simulations. Axisymmetric, unsteady and viscous flow is considered in all simulations. The characteristics method is used to design the nozzle shape and important parameters such as Mach number, wall shear stress, Thrust efficiency, wall pressure, axial pressure and boundary layer separation due to shock wave are studied in detail. By comparing the results for four shapes of the nozzles (i.e. perfect nozzles, 15° conical nozzle, 30° conical nozzle, and minimum length nozzle) it is concluded that at design condition, perfect nozzle gives higher thrust (7889 N). However, at off-design conditions (when the shock wave and boundary layer separation occurs), the conical nozzle gives higher thrust (9700 N).
    Keywords: Off-design condition, Nozzle flow, Flow separation, Shock wave, Boundary layer, Numerical simulation
  • Rahim Mahmoudi Eshgaftaki, Shima Azizi, Seyedmohsen Peyghambarzadeh * Pages 215-221
    Water based CuO nanofluids at low concentrations were used to improve the heat transfer performance and also decrease the water consumption in an experimental cooling tower. Nanofluids were prepared at the concentrations lower than 0.2 wt.% and stabilized completely. Then, the experiments were conducted at different water circulating flowrates and different water return temperatures. Air flowrate was considered to be constant at all the experiments. Results showed that using nanofluid improved the cooling performance and enhance the temperature difference between the water supply and return in the cooling tower in comparison with pure water. For example, using CuO nanofluid at the concentration of 0.2 wt.% and at the return temperature of 41 oC and water to air flow rate ratio (L/G) of 0.8 decreased the water outlet temperature from the cooling tower up to %21 compare with pure water, and decrease the water loss up to %16. Results showed that using nanofluid decreased the water loss due to evaporation considerably, and therefore, it is possible to design the cooling tower in smaller size on the basis of this heat transfer enhancement.
    Keywords: Nanofluid, Cooling tower, Heat transfer, CuO, Water loss
  • Nafiseh Mollaei, Soroush Parvizi *, Bahram Nami, Seyed Mehdi Miresmaili, Amir Abedi Pages 223-228
    Mg-Zn alloys system due to the hardening ability have a crucial importance, therefore many researches have been done to increase creep resistance and maintain the alloy strength at elevated temperature. Some researches has been done about the effect of alloying elements, heat treatment and improving mechanical properties. In these studies, the effect of alloying elements with different weight and different heat treatment cycles on microstructure and mechanical properties have been studied. Investigation has been done mainly by optical microscopy, hardness, tensile and impression creep. The results of these study showed that alloying elements can be created high thermal stable compounds with and high creep resistance increase. On the other hand, solutionizing and aging treatment can cause grain refinement and precipitation dispersion. Because, dispersion barriers against motion of dislocations, they can increase creep resistance.
    Keywords: impression creep, magnesium-zinc alloys, Mechanical properties, Microstructure
  • MohamadHasan Malekmohamadi, EHSAN BANIASADI * Pages 229-238

    A 320 MW steam power plant is studied and the energy and exergy analysis for the components as well as for the whole cycle of the plant is based on real data. Studies show that due to exergy dependence on ambient temperature, overall exergy efficiency increases by 5.93% with decreasing ambient temperature. Exergy degradation due to condenser temperature also leads to a 2.8% reduction in nominal load exergy degradation and 1.4% energy efficiency reduction in condenser temperature reduction. Also, the total exergy losses of the power plant cycle are about nominal output power, which however decreases by approximately 5% at nominal loads relative to the half load. The highest exergy losses were related to boilers and about 80% of total losses and the lowest exergy losses were for pumps and about 0.3%. Increasing the steam temperature of the boiler will also result in a 1.39% increase in energy efficiency and a 1.64% increase in the overall exergy efficiency of the plant. Therefore, the most cost efficient way of operating the power plant is at high and rated load conditions.

    Keywords: Efficiency, Energy, Exergy, Steam Power, Off-design working condition
  • Mohammad Nadjafi *, Peyman Gholami Pages 239-248
    This paper aims to develop a model for the growth of reliability with a normal distribution based on the Non-Homogeneous Poisson Process (NHPP). To this end, firstly, the framework for modeling the NHPP for the reliability growth equation with the assumption of the normal distribution for failure data is extracted and the equations for the reliability growth based on the nonhomogeneous Poisson process with normal distribution are obtained. Then, to evaluate the reliability model with the given failure data, the maximum likelihood estimation technique was used to estimate the effective parameter in reliability growth. To estimate reliability parameters, the repetitive mathematical expectation methods are used to solve the equations derived from the maximum likelihood estimation. Finally, the proposed model, by implementing the failure data of an aerospace system, shows that the present approach is highly accurate in comparison with the basic reliability growth models, and simulates the process of growth or deterioration of the system with high precision.
    Keywords: Reliability Growth, Non-Homogeneous Poisson Process, Maximum Likelihood Estimation, Likelihood function
  • Pezhman Nikandish *, Mohammad Mirzavand Pages 249-258
    In order to optimize the performance of valves including conical poppet with sharp seat in hydraulic power transmission circuits, it is to necessary examine the properties of the oil flow passing through them. In this paper, influence of the vertex angle and displacement of the poppet conical and pressure of the valve inlet oil on the distribution of the pressure and velocity of the oil flow in the valve chamber and the axial force applied to the conical poppet, are evaluated. To ensure the accuracy of numerical analysis, the results of the measured force on the conical poppet are compared with the numerical results. Studies showed that increasing the angle of cone and displacement of the poppet, the maximum speed of the flow of oil through the valve is reduced. Also, increasing the angle of poppet leads to an increase in the axial force on the movable member of the conical valve. A good agreement between the experimental results with the numerical results indicates the accuracy of the numerical solution of the problem. On the other hand, the displacement of the poppet in valves with a sharp edges seat has an inverse effect on the force applied to the moving poppet member.
    Keywords: Poppet, Flow Force, Distribution of Pressure, Distribution of Velocity, Sharp Edge Seat, Numerical analysis
  • Mahdi Yousefifard *, Ashkan Maboodi, Siavash Azizi, Mohsen Shakeri Pages 259-268
    The importance of changing of the longitudinal and transverse layout of the side hulls of a trimaran ship on the total resistance in calm water has been of great interest. Wave making resistance can be reduced by changing the layout of side hulls. In this study, for verification of numerical solution, some changes in the side hull arrangements are vinvestigated by experimental method and the amount of resistance and its related variables have been carefully recorded. Then, a numerical model is developed in OpenFOAM code, and in a numerical tank, the details of the fluid flow around the ship are investigated. In addition to the proper accuracy of numerical results, it can be seen that transverse position of the side hulls has a significant effect on ship total resistance. However, the variation in drag force due to the changing in longitudinal position of side hulles is. The effect of the transverse distance between the side hulls and the central line of the main hull has been studied dimensionlessly on four different positions. A similar analysis has been performed for changes in the longitudinal position of the side hulls. Changing the transverse layout of the side hulls can result in a 10% reduction in the total resistance of trimaran.
    Keywords: Trimaran, longitudinal, transverse arrangement, total resistance, experimental method, Numerical solution
  • HamidReza Goshayeshi *, Seyed Sina Adibi Toosi, Mehran Rostami, Ehsan Jafari Pages 269-273

    The aim of this study is to use graphene oxide (GO) with a volumetric concentration of 0.2, 0.4 and 0.6 in paraffin as phase change material (PCM) to improve the efficiency of solar desalinization for concentrated water desalination programs. The results show that by adding graphene oxide to paraffin, the melting temperature decreases. The solar desalination, which uses paraffin and graphene oxide, has a 25% improvement in sub cooling factor compare to solar desalination, which only works with phase change materials. The Nusselt number obtain during melting also suggests that the free heat transfer in the melting zone of the solar still by adding graphene oxide with a suitable weight percentage in the phase change material compare with that in which paraffin alone is used as a phase change material has been increased. Also, increasing the temperature of the upper hot wall (Th) increases the Nusselt number. Finally, an empirical equation for the relationship between the average Nusselt number as a function of Rayleigh number (Ra), Stefan number (Ste), cooling factor (Sb) and Fourier number (Fo) is presented. The obtain formula shows that increasing the Nusselt number has an inverse relationship with the Fourier number.

    Keywords: Solar still, Phase change material, Experimental study, Graphene oxide