فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال پنجاه و سوم شماره 1 (پیاپی 102، بهار 1402)

مجله مهندسی مکانیک
سال پنجاه و سوم شماره 1 (پیاپی 102، بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/02/01
  • تعداد عناوین: 20
|
  • فرزاد جعفری پور، عباس رهی*، سید احمد مرتضوی، سید محمد جعفری صفحات 1-5

    در این مقاله امکان سنجی تغییر آلیاژ پره های ردیف آخر توربین بخار نیروگاه رامین اهواز به منظور افزایش عمر آن با رویکرد ارتعاشات مورد مطالعه قرار گرفته است. بعد از وارد کردن مدل هندسی به محیط نرم افزار Ansys، تحلیل دینامیکی و تحلیل تنش بر روی مدل برای آلیاژ فولادی و آلیاژ تیتانیوم و نیز رشد ترک در مدل تک پره، انجام شده است. در تحلیل دینامیکی، نتایج نشان داد زمانی که جنس پره های توربین از آلیاژ تیتانیوم باشد، می توان شرایط ارتعاشی بهتری در پره های توربین ایجاد کرده و از بروز احتمالی پدیده تشدید جلوگیری کرد. همچنین در تحلیل تنش، زمانی که از آلیاژ تیتانیوم در پره استفاده می شود، تنش ون میسز به دست آمده تقریبا برابر با نصف تنش به دست آمده از آلیاژ فولادی می باشد. هنگامی که پره در قسمت ریشه دچار ترک شود، برای حالتی که پره توربین از جنس آلیاژ تیتانیوم باشد، مقدار ضریب شدت تنش محاسبه شده، حدود 50 درصد کاهش داشته است.

    کلیدواژگان: پره توربین بخار، دیاگرام کمپبل، فرکانس طبیعی، تحلیل دینامیکی، آلیاژ تیتانیوم، امکان سنجی
  • لیلی نسیمی، علی الماسی*، عباس کیان وش، ابوالفضل توتونچی، زهرا حبیبی صفحات 7-12

    فولادهای با عملیات حرارتی کوینچ - بخش بندی (Q-P) جزو نسل سوم فولادهای پیشرفته استحکام بالا (AHSS) هستند که به دلیل داشتن مجموعه قابل توجهی از خواص مکانیکی شامل استحکام بالا به همراه انعطاف پذیری مناسب گسترش یافته اند. اصول عملیات حرارتی بخش بندی مبتنی بر نفوذ کربن از مارتنزیت (M) به آستنیت باقیمانده () و پایدارسازی  است. در پژوهش حاضر، یک فولاد استحکام بالا حاوی میکروآلیاژ Ti تحت عملیات حرارتیQ-P  و Q-P-T  قرار گرفته و از لحاظ ریزساختار و خواص مکانیکی مورد مقایسه قرار گرفته است. پس از اعمال عملیات حرارتی کوینچ- بخش بندی (Q-P) و کوینچ- بخش بندی - برگشت (Q-P-T) روی نمونه های ورق، خواص آنها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، آنالیز پراش اشعه ایکس (XRD)، ریزسختی سنجی، تست کشش و آزمون اریکسون مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دادند که استحکام و کرنش شکست نمونه های Q-P به ترتیب برابر MPa 1062 و 24% و نمونه های Q-P-T برابر MPa 894 و 27% اندازه گیری شدند. نمونه های Q-P استحکام بیشتر و انعطاف پذیری کمتری را نسبت به نمونه های Q-P-T از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: عملیات حرارتی کوئنچ - بخش بندی (Q-P)، آستنیت باقی مانده، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، سختی، میکروآلیاژ
  • سید سینا ادیبی طوسی، حمیدرضا گشایشی*، ایمان زحمتکش، وحید نجاتی صفحات 13-22

    محدودیت دسترسی به منابع آب شیرین کمبود آب را به عنوان یک بحران مطرح کرده است. از این رو آب شیرین کن های خورشیدی امروزه مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی پلکانی که دارای 28 پله به ارتفاع 30 میلی متر، عرض 110 میلی متر و طول 840 میلی متر می باشد، در این تحقیق طراحی، ساخته و استفاده شده است. به منظور افزایش نرخ تولید روزانه، دستگاه در 4 حالت مختلف 1) ساده، 2) همراه با ماده تغییر فاز دهنده (PCM)، 3) همراه با نانو ماده تغییر فاز دهنده (NPCM) ترکیبی، 4) همراه با NPCM ترکیبی تحت میدان مغناطیسی، آزمایش و بهینه سازی شده است. از ماده تغییر فازدهنده (پارافین) و نانو ماده تغییر فاز دهنده (اکسید گرافن + اکسید آهن) به صورت 50% ترکیبی به عنوان منبع ذخیره انرژی گرمایی به جهت ادامه شیرین سازی آب پس از غروب خورشید، استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات، مشخص شد حالت چهارم آزمایش یعنی نانو ماده تغییر فاز دهنده هیبریدی تحت میدان مغناطیسی نسبت به حالت ساده 98 درصد افزایش نرخ تولید داشته است.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی پلکانی، ماده تغییر فاز دهنده، نانو هیبریدی، میدان مغناطیسی، انرژی خورشیدی، انرژی تجدید پذیر
  • بهزاد عباس زاده، محمد مراد شیخی*، محمد مقداد فلاح، سید محمد عرب صفحات 23-30

    یکی از روش های استحکام بخشی و افزایش سختی مواد، اصلاح ریزساختار با کمک فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید می باشد. ازجمله روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، روش پرس در کانال زاویه دار همسان((ECAP می باشد. دو موضوع بسیار کلیدی شامل (1) نیروی سنبه مورد نیاز بسیار زیاد، و (2) کمانش سنبه قالب مانع استفاده گسترده از این روش در صنعت شده است. در این مقاله طرح جدیدی برای سنبه قالبECAP ارایه شده، که علاوه بر کاهش نیروی سنبه، مشکل کمانش سنبه نیز حل می شود. هدف اصلی در این مقاله، بررسی تاثیر پارامترهای فرایند شامل دمای فرآیند (100-200-300) بر حسب درجه سیلسیوس، روانکاری (خشک و گرافیت) و تعداد مرحله (1-2-3) بر سختی نمونه آلیاژ 7075 آلومینیوم و تعیین سطوح بهینه آنها در طرح جدید قالب ECAP می باشد. در این مطالعه به منظور گردآوری داده های تجربی از طرح تاگوچی استفاده شده است. با استفاده از نسبت S/N، سطوح بهینه پارامترها به منظور بیشینه کردن سختی ماده تعیین شده اند. براساس تحلیل واریانس به ترتیب دمای فرآیند و تعداد پاس بیشترین تاثیر را در میزان سختی قطعه خروجی دارد. ولی شرایط روانکاری تاثیر معنی داری در میزان سختی قطعه کار خروجی ندارد.

    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، ECAP، سختی، نسبت سیگنال به نویز، طراحی آزمایش، تحلیل واریانس
  • سمانه کریمی، امیر ترابی، بهزاد قاسمی*، افراسیاب رئیسی صفحات 31-39

    دریافت کننده های حفره ای معمول ترین هندسه ها  در متمرکزکننده های دیش خورشیدی به منظور دستیابی به عملکرد گرمایی بالا هستند. در پژوهش حاضر، به منظور طراحی بهینه دریافت کننده خورشیدی، جهت افزایش دمای سیال خروجی، متغیرهای قطر و گام نوع خاصی از دریافت کننده، سرعت و نوع سیال و رژیم جریان بررسی شده است.  مناسبترین ابعاد دریافت کننده و رینولدز جریان، به ازای پارامترهایی است که منجر به بالاترین دمای خروجی سیال گردد. در این بررسی یک متمرکز کننده کروی با دریافت کننده حفره ای کروی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که مناسبترین قطر لوله دریافت کننده و گام مربوط به آن به ترتیب 5 میلیمتر و 17 حلقه است. بیشترین دمای سیال خروجی در رینولدز 200 و رژیم جریان لایه ای بدست می آید. در این بررسی همچنین دمای سیال خروجی با سیال کار روغن و نانوسیال روغن با نانو ذره در روزهای مختلف سال با یکدیگر مقایسه شده است. از روغن ترمینول با خواص تابع دما استفاده شده است. نانوذرات مس، اکسید مس و آلومینا در درصد های حجمی صفر تا 5 درصد به روغن اضافه و دمای خروجی نانو سیال محاسبه شده است. نتایج این مقایسه نشان می دهد که با افزودن نانوذره به روغن، دمای سیال خروجی افزایش خواهد یافت. مناسبترین نانوذره، مس با غلظت 5 درصد است که باعث افزایش 118 کلوین دمای سیال خروجی می گردد.

    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، متمرکز کننده کروی، دریافت کننده حفره ای، دریافت کننده کروی، جریان لایه ای، نانوسیال
  • سینا اشجاری اقدم، صمد جعفرمدار*، شهرام خلیل آریا، عطا چیت ساز خویی صفحات 41-49

    در بررسی پیش رو یک سیستم نوین تولید سه گانه گرمایش، توان الکتریکی و سرمایش بر پایه تابش خورشیدی و با استفاده از سلول های خورشیدی متمرکز و خنک کننده های ترموالکتریک پیشنهاد شده است. شبیه سازی سیستم به صورت تحلیلی انجام گرفته و مدل صفر بعدی برای خنک کننده ترموالکتریک و همچنین مدل شبکه مقاومت گرمایی برای شبیه سازی دقیق تر بخش خنک کاری سلول خورشیدی متمرکز استفاده شده است. نتایج بررسی نشان دهنده آن است که سیستم پیشنهادی توانایی تولید توانی در حدود 270 کیلووات و آب گرم و سرد مصرفی با دماهای 50 و 10 درجه سلسیوس را در دبی های 10 و 2 کیلوگرم بر ثانیه با استفاده از 2 مترمربع سلول خورشیدی متمرکز با ضریب تمرکز 1000 که به صورت اجزای 1×1 سانتی متری مورد استفاده قرار می گیرند، دارا می باشد. بررسی پارامتری صورت گرفته بر روی سیستم برای ساعات مختلف روز نشان دهنده آن است که تابش خورشیدی اثری حداقلی بر روی دمای آب سرد خروجی داشته ولی توان تولیدی را به شدت متاثر می کند.

    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، انرژی تجدید پذیر، تولید همزمان سه گانه، خنک کننده ترموالکتریک، سلول خورشیدی متمرکز، نیاز انرژی
  • رضا پاک نژاد، فرامرز آشنای قاسمی*، کرامت ملک زاده فرد صفحات 51-60

    در این پژوهش، برای اولین بار پاسخ دینامیکی پوسته استوانه ای مرکب حاوی سیال پر با شرایط مرزی مختلف با در نظر گرفتن وزن معادل سیال و سفتی دینامیکی معادل پوسته و سیال، تحت ضربه سرعت پایین بررسی شد. نظریه مرتبه اول تغییر شکل برشی و دو روش ریلی و توابع تیر به همراه تابع وزنی گلرکین برای حل معادله های حاکم و نرم افزار ABAQUS جهت صحت گذاری نتایج استفاده شدند. نوآوری اصلی این تحقیق استفاده از سفتی معادل دینامیکی سازه حاوی سیال و جرم معادل سازه- سیال در مدل دو درجه آزادی جرم و فنر جهت محاسبه نیروی برخورد و رفتار متقابل ضربه زننده و پوسته مرکب می باشد. نتایج نشان داد شرایط مرزی اختیار شده روی پاسخ دینامیکی پوسته استوانه ای مرکب تحت ضربه با سرعت پایین بسیار موثر بوده و وجود سیال فرکانس طبیعی سازه را کاهش می دهد. به طوری که اختلاف فرکانس طبیعی پایه برای پوسته استوانه ای خالی و پر از سیال آب %78 محاسبه شد. پارامترهایی مانند شعاع، طول و ضخامت پوسته استوانه ای، شرایط مرزی مختلف، جرم و سرعت ضربه زننده از عوامل مهم و تاثیرگذار در بررسی ارتعاشات، ضربه و طراحی سازه ها می باشند.

    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، ضربه سرعت پایین، پوسته استوانه ای، سیال، تابع وزنی گلرکین، جرم و فنر
  • سید علیرضا ذوالفقاری*، رویا راتقی، مهدی افضلیان صفحات 61-70

    تحقیق حاضر باهدف تحلیل تاثیر جانمایی دریچه ورود هوا و مشخصه های جریان بر عملکرد یک سیستم تهویه انفرادی صورت پذیرفته است. به این منظور یک اتاق اداری مجهز به سیستم تهویه انفرادی باحضور آدمک گرمایی، به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای دریچه ورود هوا سه جانمایی مختلف (مقابل پا، مقابل شکم و مقابل صورت) و برای هر جانمایی دو دمای هوای ورودی (16 و 20 درجه سلسیوس) و دو سرعت وزش (1 و 2 متر بر ثانیه) درنظر گرفته شده است. در نهایت، توزیع دما، توزیع سرعت هوا و احساس گرمایی کلی و موضعی بخش های مختلف بدن تعیین شده است. در برخی حالت ها با تغییر جانمایی دریچه از مقابل پا به مقابل شکم و سر، احساس کلی بدن به ترتیب تا 54/0 و 6/0 واحد خنک تر شده است. در تمام حالت ها دست و سر احساس خنک تری نسبت به احساس کل بدن داشته اند که نشان می دهد در سیستم تهویه انفرادی، برهنگی تاثیر قابل توجهی بر احساس عضو دارد. سر برخلاف پا، یک عضو موثر برای سرمایش غیریکنواخت در شرایط گرم بوده و به دلیل تاثیر آن بر احساس کلی بدن، سرمایش سر می تواند راهکاری موثر برای کاهش مصرف انرژی باشد.

    کلیدواژگان: تهویه غیریکنواخت، جانمایی دریچه ورودی، تهویه انفرادی، احساس گرمایی موضعی، آسایش گرمایی، سیستم های آسایش انفرادی
  • رضا رشیدی میبدی*، محمدرضا بابائی زارچ، علی دهقان همدان، مسعود مهدی زاده رخی صفحات 71-79

    کامپوزیت ماتریس آلومینیوم  به دلیل بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی کاربردهای زیادی در صنایع نظامی و هوافضا دارد. در این تحقیق نانوکامپوزیت های زمینه آلومینیوم "A357" تقویت شده با نانو ذرات رس با درصدهای وزنی 5/0 ، 1 و 5/1 در شرایط مختلف نظیر سرعت های متفاوت سرد شدن مذاب و حالت آلیاژ با استفاده از روش ریخته گری گردابی اصلاح شده، ساخته شده اند. با انجام آزمایشات متعدد خواص مکانیکی آنها نظیر مدول یانگ، استحکام تسلیم، استحکام کششی نهایی، سختی، تغییر طول در هنگام تسلیم، تغییر طول در هنگام شکست، چقرمگی شکست و کارسختی تعیین و ارزیابی شده است. نتایج نشان داد که با افزودن نانو ذرات رس به آلومینیوم A357، خواص مکانیکی نانوکامپوزیت به وجود آمده به مراتب بهتر از آلیاژ پایه است. از میان نانوکامپوزیت های ساخته شده تحت شرایط مختلف بهترین خواص مکانیکی متعلق به نانوکامپوزیت تقویت شده با ذرات نانو رس با درصد وزنی  1 می باشد. درمقایسه با آلیاژ پایه، تنش تسلیم این نانوکامپوزیت 42 درصد بهبود داشته است.

    کلیدواژگان: روش ریخته گری گردابی اصلاح شده، نانوکامپوزیت های زمینه آلومینیوم، نانوذرات رس، خواص مکانیکی، نانو فناوری، بهبود خواص مکانیکی
  • زهرا قهرمانیان، علیرضا شوشتری*، محمد رفیعی صفحات 81-90

    در این پژوهش ارتعاشات عرضی صفحه ی کامپوزیتی الیاف شیشه ای زمینه اپوکسی تقویت شده با نانو ذرات کربنی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور معادلات حرکت صفحه ی کامپوزیتی مورد نظر بر اساس نظریه ی تغییر شکل برشی مرتبه سوم نوشته شده است، سپس این معادلات با استفاده از معادلات حالت و روش گلرکین به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیر خطی تبدیل شده اند و فرکانس طبیعی خطی ورق استخراج شده است. برای به دست آوردن فرکانس طبیعی غیرخطی از روش مقیاس های زمانی چندگانه استفاده شده است. سپس ورق با استفاده از دو نوع نانوذره تقویت شده است و تاثیر این نانوذرات و درصدجرمی آن ها بر روی فرکانس طبیعی خطی مورد بررسی قرار گرفته است. در اخر نیز تاثیر پارامترهای هندسی شامل ضخامت و نسبت طول به عرض ورق در حالت های بدون تقویت کننده و تقویت شده توسط نانوذرات با درصدجرمی های متفاوت مورد مطالعه قرار گرفته است. با تقویت صفحه ی کامپوزیتی توسط نانوذرات کربنی و با افزایش نسبت طول به عرض صفحه، فرکانس طبیعی صفحه افزایش می یابد اما افزایش درصدجرمی نانوذرات کربنی و افزایش ضخامت صفحه کاهش فرکانس طبیعی را به دنبال دارد.

    کلیدواژگان: ارتعاشات عرضی، صفحه ی کامپوزیتی الیاف شیشه ای زمینه اپوکسی، نظریه ی تغییر شکل برشی مرتبه سوم، روش گلرکین، روش مقیاس های زمانی چندگانه
  • امین امیری دلوئی*، حسن سجادی، هومن نعیمی، علیرضا صبوری، اسماعیل حسین پور صفحات 91-99

    در مطالعه حاضر، دو طرح پیشنهادی برای سیستم های ذخیره سازی انرژی هوای فشرده، یکی مجهز به بازیاب گرما و دیگری بدون آن ارایه و تحلیل های فنی مربوط به آن ها انجام شده است. هزینه های مربوط به هر یک از طرح ها مورد ارزیابی قرار گرفته و یک تحلیل اقتصادی شامل ارزش خالص فعلی (NPV)، نرخ بازگشت سرمایه (IRR)، شاخص سودآوری (PI) و دوره بازگشت سرمایه  تنزیل یافته (DPBP) صورت گرفته است. این تحلیل ها برای مقادیر ذخیره انرژی 80، 220، 360، 480، 640 و 1000 کیلووات ساعت و فشارهای ذخیره سازی 50، 100، 150، 200، 250، 300، 350، 400 و 450 بار ارایه گردیده است. نتایج مربوط به تحلیل های فنی و اقتصادی نشان می دهد که این سیستم ها برای تولید توان های بالاتر و در فشار ذخیره سازی پایین تر، توجیه پذیرتر هستند.  در پایان با استفاده از نتایج حاصل از این تحلیل، طرح بهینه ذخیره انرژی 640 کیلووات ساعت با فشار ذخیره سازی 50 بار پیشنهاد گردیده است. از نتایج حاصل از این پژوهش می توان برای انتخاب یک سیستم ذخیره هوای فشرده مناسب به منظور اوج زدایی در ساعات اوج مصرف برق بهره برد.

    کلیدواژگان: سیستم ذخیره سازی انرژی هوای فشرده، اوج زدایی، تحلیلی فنی، تحلیل اقتصادی، ذخیره انرژی، انرژی الکتریکی
  • حسنعلی رسولی*، علی اسمعیلی صفحات 101-110

    پوشش های فوق آب گریز به دلیل خواص عالی و کاربردهای عملی گسترده، در سال های اخیر به یک موضوع تحقیقاتی مهم تبدیل شده اند. در پژوهش حاضر پوشش کامپوزیتی نیکل- نانولوله های کربنی، به دو روش الف) افزایش زبری و ب) استفاده از ماده با انرژی سطحی کم (اسید استیاریک) اصلاح سطح شد و تاثیر دو روش بر خواص پوشش با یکدیگر مقایسه شد. مورفولوژی، زاویه ترشوندگی و مقاومت خوردگی پوشش تهیه شده به ترتیب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FE-SEM)، وسیله اندازه گیری زاویه تماس و دستگاه پتانسیواستات ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان داد که زاویه تماس قطره آب 4 میکرولیتری روی پوشش کامپوزیتی اصلاح شده با اسید استیاریک، به 157 درجه رسید که نشان دهنده خاصیت فوق آب گریزی پوشش است و در همین راستا، چگالی جریان و نرخ خوردگی پوشش فوق، بیش از 97 درصد کاهش را نسبت به پوشش کامپوزیتی اصلاح شده با افزایش رافنس نشان داد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت حضور اسید استیاریک در پوشش فوق آب گریز می تواند به عنوان یک مانع در برابر نفوذ یون های خورنده به سطح بستر عمل کرده و نرخ خوردگی را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: رسوب دهی الکتریکی، فوق آب گریزی، نانولوله های کربنی، استئارات نیکل، مقاومت خوردگی، پلاریزاسیون
  • شهرام خداپرست، وحید زارع، فرزاد محمدخانی* صفحات 111-120

    در این مقاله یک سیستم نوین مایع سازی هیدروژن بر پایه انرژی زمین گرمایی پیشنهاد می شود که در آن ابتدا نیتروژن به مایع تبدیل شده و سپس برای کاهش دمای گاز هیدروژن، در چرخه مایع سازی هیدروژن (کلاود) مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم شامل چهار زیر سیستم از جمله چرخه رانکین آلی، چیلر جذبی آب و آمونیاک و دو چرخه کلاود جهت مایع سازی نیتروژن و هیدروژن می باشد. منبع انرژی ورودی به سیستم سیال زمین گرمایی با دمای 200 و دبی جرمی kg/s 100 در نظر گرفته شده است. سیستم پیشنهادی از نظر ترمودینامیکی و اقتصادی مورد تحلیل قرار می گیرد. سپس با مطالعه پارامتری سیستم پیشنهادی، تاثیر فشار خروجی کمپرسور، دمای ورودی انرژی زمین گرمایی، دمای تبخیر کننده و دمای ژنراتور بر روی بازده اگزرژی، هزینه تولید هیدروژن مایع و نسبت مایع سازی هیدروژن بررسی می شود. همچنین افزایش فشار خروجی کمپرسور باعث افزایش توان مصرفی سیستم نیز می شود. همچنین در دمای سیال زمین گرمایی  K430  بازده اگزرژی سیستم 69% محاسبه شده است. علاوه بر این نتایج حاصل از تحلیل اقتصادی نشان می دهد که هزینه تولیدkg/s  629/6  هیدروژن مایع برابر $/kg 39/1 ($/GJ 79/7) می باشد.

    کلیدواژگان: چرخه کلاود، مایع سازی، انرژی زمین گرمایی، اگزرژی، تحلیل اقتصادی، مطالعه پارامتری
  • افشین امامی خواه، افشین کازرونی*، مسعود رخش خورشید صفحات 121-130

    در تحقیق حاضر، از یک مدل صلب ویسکوپلاستیک اجزاء محدود بر مبنای روش لاگرانژی و المان بندی مجدد برای شبیه سازی غیر هم جنس جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژهای آلومینیوم AA5083-O و AA6061-T6 استفاده شد. سپس، از ترکیب روش های اتوماتای سلولی (CA) و لاسرااویی جوناس (LJ) برای بررسی تحولات ریزساختاری مواد با توجه به شرایط ترمومکانیکی موجود در فرایند استفاده شد. در ادامه، از روش ردیابی نقطه ای برای بررسی الگوی جریان ماده پیرامون ابزار استفاده و نتایج با شرایط تجربی مقایسه شد که کشیدگی و حرکت مواد به سوی بخش بالایی قسمت پیشرو اتصال در اثر اغتشاش و هم زنی مواد مشاهده شد. بررسی تحولات ریزساختاری نشان داد که با افزایش عامل زنرهولمان (Z)، اندازه دانه کاهش می یابد و موجب تغییر در سختی و استحکام آلیاژهای مورد استفاده می شود. همچنین در آزمون مکانیکی، کاهش استحکام در بخش پیشرو اتصال موجب شد تا نمونه ها از همین قسمت دچار شکست مکانیکی در آزمون کشش شوند. ضمن مطالعه مشخص شد، سرعت دورانی اثر چندان زیادی بر سختی و استحکام ندارد و مکان شکست اتصالات در آزمون کشش بر نواحی با سختی کمتر منطبق است.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژهای آلومینیوم، مشخصات مکانیکی، اتوماتای سلولی، تبلور مجدد دینامیکی، ریزساختار
  • محمد نجفی*، محمدامین ملکیان صفحات 131-140

    موشک های دوش-پرتاب یکی از کاربردی ترین ابزار در صنایع نظامی بوده و از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. در این نوع از تسلیحات هوافضایی، به دلیل زمان پرواز اندک و مانورهای بالای موشک در این مداومت کم، اهمیت بالای روش کنترلی وهدایت برای رسیدن به هدف مشخص خواهد شد. در این نوع از موشک ها، سرعت در راستای محور طولی به علت سوخت جامد بودن موشک قابل کنترل نبوده ولذا از سرعت های عرضی و سمتی به وسیله سطوح کنترل پرواز برای تغییر مسیر استفاده می شود. در این مقاله ابتدا معادلات دینامیکی موشک دوش-پرتاب استخراج گردیده و سپس، معادلات مربوط به روش های کنترلی پیش بین و PID استخراج و شبیه سازی شده است. در نهایت، به منظور بررسی دقت نتایج حاصل از شبیه سازی به همراه تکنیک های کنترلی، آنالیز قابلیت اعتماد برروی هر دو کنترلگر پیاده سازی شده و نتایج دو مدل کنترلی مورد قیاس قرار گرفته است. برای فازهای مختلف پروازی، استفاده از هر کدام از کنترلگرها به صورت ترکیبی یا تکی مشخص گردیده و نقاط قوت و ضعف هر کدام از کنترلگرها در انواع فازها مورد تحلیل قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: موشک دوش پرتاب، قابلیت اعتماد، کنترل پیش بین، کنترل PID، فازهای پروازی، شبیه سازی
  • میلاد ستاره*، محمدرضا عصاری، حسن بصیرت تبریزی، عادل سلیمانی عویضی صفحات 141-145

    در این پژوهش عملکرد یک دستگاه آب شیرین کن خورشیدی صفحه تخت شیبدار در زوایای 15، 30 و 45 درجه با حضور مواد متخلخل پشم فشرده و روغن جاذب گرما در شهر دزفول، ایران، به صورت تجربی بررسی شده است. سطح صفحه جاذب توسط ماده متخلخل پوشیده شده و روغن در لوله های متصل به صفحه جاذب در مدار بسته در گردش است. بازده انرژی با استفاده از مواد متخلخل در شیب زوایای 15، 30 و 45 درجه به ترتیب برابر با 16/16 درصد، 15/15 درصد و 71/9 درصد و بدون استفاده از مواد متخلخل به ترتیب برابر با 39/16 درصد، 48/14 درصد و 62/7 درصد به ثبت رسید. همچنین بازده اگزرژی در شیب زاویای 15، 30 و 45 درجه با حضور مواد متخلخل به ترتیب 65/1 درصد، 65/6 درصد و 78/4 درصد و بدون حضور مواد متخلخل برابر 51/1 درصد، 28/7 درصد و 45/3 درصد بدست آمده است. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار آب مقطر تولیدی در زاویه 15 درجه در حالت عدم استفاده از ماده متخلخل بوده و برابر با 3300 میلی لیتر و در مدت زمان 11 ساعت می باشد.

    کلیدواژگان: آب شیرین کن خورشیدی صفحه تخت، مواد متخلخل، سیال واسطه، بازده، انرژی، اگزرژی
  • محمدحسین سیروسی، مریم قصاب زاده سریزدی* صفحات 147-156

    هدف این پژوهش تحلیل اثر انحراف های ابعادی و فشار محفظه احتراق بر نیروی اجزاء سازوکار موتور درون سوز است. موتور درون سوز به عنوان قوای محرکه خودرو، یک سیستم پیچیده مهندسی است و تحلیل رواداری های ابعادی و هندسی اجزای آن از اهمیت زیادی برخوردار است. در پژوهش حاضر، تاثیر فشار احتراق و رواداری های ابعادی اجزای یک موتور درون سوز نسبت به حالت ایده آل به عنوان یک عامل مهم در رفتار دینامیکی سازوکار موتور، مورد شناسایی قرارگرفته است و در تحلیل رواداری نیروی روی اجزاء این سازوکار واردشده است. برای تولید مدل ریاضی مناسب در تحلیل و مطالعه تاثیر پارامترها، از تحلیل سینتیکی و سینماتیکی استفاده شده است. برای یک موتور درون سوز تحلیل ها انجام شده و توزیع نیروهای خروجی با استفاده از روش آماری مونت کارلو با کد نویسی در نرم افزار متلب به دست آمده است. نتایج این تحلیل شامل نمودارهای توزیع نیروهای دینامیکی با در نظر گرفتن تاثیر رواداری های ابعادی و فشار محفظه احتراق، در طراحی اجزاء موتور به روش طراحی بر اساس قابلیت اطمینان قابل استفاده خواهد بود. همچنین جهت مقایسه، رواداری نیروها از روش بدترین حالت تحلیل شده است.

    کلیدواژگان: رواداری ابعادی، موتور درون سوز، تحلیل سینتیکی، تحلیل سینماتیکی، روش مونت کارلو، روش بدترین حالت
  • رویا احمدی، بابک سوری*، مسعود ابراهیمی صفحات 157-166

    کاه گندم از جمله ضایعات بخش کشاورزی است که در اراضی زراعی سوزانده می‎شود و منجر به ورود گازهای گلخانه ای به جو می‎گردد. هدف این مطالعه ارزیابی اتلاف انرژی گرمایی از دیواره بیرونی ساختمان هنگامی که با استفاده از بلوک های سفالی توخالی پر شده با کاه گندم فشرده ساخته شده است می باشد. از این رو  بلوک های سفالی توخالی در قیاس با حالتی که به وسیله کاه گندم فشرده (دارای تراکم g cm-3 156/0) پر شده اند برای ساخت دیواره‎های یک مدل محفظه آزمایشی در فضای باز استفاده شد و اتلاف انرژی گرمایی از دیواره های آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه خصوصیات حرارتی دیواره های ساخته شده از بلوک های سفالی عایق نشده/شده با استفاده از کاه گندم فشرده شامل: رسانایی گرمایی، آهنگ انتقال گرما و ضریب انتقال گرمای کلی کاهش پارامترهای مذکور به ترتیب از 2/0 به W m-1 °C-1 04/0 ، 36/18 به  W m-2 98/6 و 7/1 به W m-2 °C-1 41/0 در دیواره های عایق شده را تایید نمود. نتایج آشکار ساخت که  کاربرد کاه فشرده می‎تواند بین 72 تا 81 درصد اتلاف انرژی گرمایی از دیواره های ساختمان را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: بلوک، عایق، کاه، ساختمان، خصوصیات حرارتی، اتلاف انرژی
  • محمد مزیدی شرف آبادی*، حسین قرائی، شهرام غنی زاده، محسن کارگربیده صفحات 167-175

    در این مقاله به تحلیل انرژی سامانه های تولید هم زمان توان و گرمای شرکت پالایش نفت بندرعباس پرداخته شده است. به منظور بررسی اهمیت متغیرهای موثر بر عملکرد این واحدها، تحلیل حساسیت برای هر یک از متغیرها انجام شده است. در این تحقیق، جهت سهولت در نمایش لحظه ای بازده انرژی در سامانه پایش توزیع شده موجود در اتاق های کنترل روابط محاسبه این متغیر ساده سازی شده است. نتایج نشان می دهند که در حالت طراحی، واحد های تولید هم زمان A، B، C، D و E به ترتیب دارای بازده انرژی 3/87، 3/87، 3/87، 83 و 7/75  درصد می باشند. همچنین، در حالت عملیاتی بازده انرژی این واحد ها به ترتیب 67/43، 3/57، 17/57، 94/68 و 27/70  درصد است. نتایج تحلیل حساسیت نیز نشان می دهد که انرژی حرارتی سوخت ورودی با 74/9 درصد، دبی بخار خروجی از سامانه بازیاب حرارتی با 07/6 درصد و دمای آب ورودی با 3/4 درصد بیشترین تاثیر را بر روی بازده دارند.

    کلیدواژگان: سامانه تولید هم زمان توان و گرما، تحلیل حساسیت، بازده حرارتی، ساده سازی روابط، بازیابی انرژی، پالایشگاه نفت
  • صبا نیک سرشت، حجت طائی*، علیرضا بابایی صفحات 177-184

    در هواپیماهای مدرن، تخصیص کنترل یکی از روش های موثر برای اجرای مانورهای خاص، کاهش زمان یا انرژی لازم برای انجام یک عملیات مشخص و جبران سازی خرابی عملگرها یا محرک ها می باشد. برای این کار لازم است تا پرنده در کانال های مختلف بیش تحریک باشد. در این حالت، تخصیص کنترل به معنی توزیع یا تقسیم سیگنال کنترلی مورد نیاز، بین سطوح آیرودینامیکی (عملگرهای آیرودینامیکی) و سیستم کنترل بردار رانش می باشد. از میان رویکردهای مختلف برای تخصیص کنترل، بهره گیری از روش های مبتنی بر محاسبات نرم مورد توجه می باشد. لذا هدف اصلی این مقاله، استفاده از منطق فازی و بهینه سازی چندهدفه برای تخصیص کنترل فاز نشست هواپیمای F/A-18 در حضور عملگرهای بالابر و برداردهی نیروی پیشران است. برای این منظور، فرایند مدل سازی و شبیه سازی پرواز این پرنده انجام شده و با تعریف قوانین فازی مناسب و توابع هدف مشخص، توانایی روش تخصیص تدوین یافته برای همگراسازی متغیرهای خروجی به مقادیر مورد انتظار نشان داده می شود و در نهایت، پرنده با دقت مناسب و تلاش کنترلی مطلوب، فرایند نشست را به انجام می رساند.

    کلیدواژگان: فاز نشست هواپیما، تخصیص کنترل فازی، الگوریتم ژنتیک چند هدفه
|
  • F. Jafaripour, A. Rahi *, S. A. Mortazavi, S. M. Jafari Pages 1-5

    In this paper, it is possible to change the alloy of the blades of the last row of steam turbine blades of Ahvaz Ramin power plant in order to increase the life with the vibration approach. After entering the geometric model into the ANSYS, dynamic analysis and stress analysis are performed on the model for steel alloy and titanium alloy, as well as crack growth in the single-blade model. In the dynamic analysis, the results showed that when we consider the material of the turbine blades as titanium alloy, we can create better vibration conditions in the turbine blades and prevent the possible occurrence of resonance phenomenon. Also in stress analysis, when titanium alloy is used in the blade, the Von Mises stress obtained is approximately equal to half the stress obtained from the steel alloy. When the blade cracks at the root, the amount of stress intensity calculated in the turbine blade is reduced by almost 50% when the blade is made of titanium alloy.

    Keywords: Steam turbine blade, Campbell diagram, Natural frequency, Dynamic analysis, Titanium alloy, Feasibility study
  • L. nasimi, A. almasi *, A. kianvash, A. tutunchi, Z. habibi Pages 7-12

    Quenching-partitioning heat treatment steels (Q-P) are among the third generation of advanced high strength steels (AHSS) that have been expanded due to having a significant set of mechanical properties including high strength along with appropriate flexibility. The principles of segmentation thermal operations are based on carbon infiltration from martensite to Return austenite (􀀃􀀄) and stabilization of 􀀃􀀄 In the present study, a high strength steel containing Ti microalloy was subjected to Q-P and Q-P-T heat treatment and compared in terms of microstructure and mechanical properties. After quenching-partitioning (Q-P) and quenching-partitioningtempering (Q-P-T) heat treatments were applied to the sheet samples, their properties were determined using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD), microhardness measurement. , tensile test and Erickson's test were evaluated. The results showed that the strength and failure strain of Q-P samples were measured as 1062 MPa and 24% and Q-P-T samples as 894 MPa and 27% respectively. Q-P samples showed more strength and less flexibility than Q-P-T samples.

    Keywords: Quenching-partitioning heat treatments (Q-P), Retained austenite, yield strength, ultimate tensile strength, hardness, micro-alloy
  • S. S. Adibi Toosi, H. R. Goshayeshi *, I. Zahmatkesh, V. Nejati Pages 13-22

    Limited access to fresh water sources has raised water shortage as a crisis. Therefore, solar desalinations have received special attention today. A stepped solar desalination device which has 28 steps with a height of 30 mm, a width of 110 mm and a length of 840 mm has been designed, built and used in this research. In order to increase the daily production rate, the device has been tested and optimized in 4 different modes: first mode) simple, second mode) with phase change material (PCM), third mode) with Hybrid Nano phase change material (NPCM), fourth mode) with Hybrid NPCM under magnetic field. The phase change material and Hybrid Nano phase change material have been used as a source of thermal energy storage to continue the desalination of water when the sun sets. After conducting the tests, it was found that the fourth mode of the test, i.e. the Hybrid Nano phase change material under the magnetic field, had a 98% increase in the production rate compared to the simple mode.

    Keywords: Stepped solar still, Phase change material, Hybrid Nano, Magnetic field, Solar energy, Renewable energy
  • B. Abbaszadeh, M. M. Sheikhi *, M. Meghdad Fallah, S. M. Arab Pages 23-30

    One of the main methods for strengthening and increasing the hardness of the materials is the use of the severe plastic deformation (SPD) processes. Equal channel angular pressing (ECAP) method is one of the SPD methods. Two challenging issues including (1) the very high required punching force, and (2) the deflection of the punch restrict the application of the method in industry. In this paper, a new design of ECAP process is proposed, which in addition to reducing the punching force, eliminates the deflection problem. The main purpose of this paper is to investigate the effect of the process parameters including process temperature (100- 200-300) ° C, lubrication (dry and graphite) and the number of ECAP passes (1-2-3) on the hardness of 7075 aluminum material and determining their optimal levels. The Taguchi design is used for design of experiment and the S/N ratio is used to find the optimal levels of the parameters and to maximize the hardness of the material. Based on the analysis of the variance, the process temperature and the number of ECAP passes have the greatest effect on the hardness of the post ECAP samples. However, the lubrication condition has not a significant effect on the hardness of the post ECAP samples in all temperatures.

    Keywords: Severe Plastic Deformation, ECAP, Hardness, Signal to noise ratio, design of experiment, analysis of variance
  • S. Karimi, A. Torabi, B. Ghasemi *, A. Reisi Pages 31-39

    Cavity receivers are the most common design in solar dish concentrators in order to achieve high thermal performance. In the current research, in order to design the solar receiver optimally to increase the output fluid temperature, the variables of diameter and pitch of a specific type of receiver, fluid type and velocity and the flow regime have been investigated. The most suitable dimensions of the receiver and flow Reynolds are according to the parameters that lead to the highest fluid outlet temperature. In this study, a spherical concentrator with a spherical cavity receiver is considered. The results show, the most suitable diameter of the receiver tube and its corresponding pitch is 5 mm and 17 rings, the maximum temperature of the outlet fluid is obtained at Reynolds 200 and slow flow regime. Also, the temperature of the outlet fluid with the working fluid of oil and nanofluid oil with nanoparticles have been compared with each other on different days of the year. Therminol with temperature function properties has been used. Nanoparticles of copper, copper oxide and alumina in volume percentages of 0 to 5 % have been added to the oil and the temperature of the nanofluid outlet has been calculated. The results of this comparison show that by adding nanoparticles to the oil, the temperature of the output fluid will increase. The most suitable nanoparticle is copper with a concentration of 5%, which leads to an increase in the temperature of the output fluid by 118 Kelvin degrees.

    Keywords: Solar energy, spherical concentrator, cavity receiver, spherical receiver, laminar flow, nanofluid
  • S. Ashjari-Aqdam, S. Jafarmadar *, Sh. Khalil-Aria, A. Chitsaz-Khoi Pages 41-49

    In the present study, a novel tri-generation system is proposed. The system produces heat, electric power, and cooling water using concentrated solar cells alongside thermoelectric coolers. The simulation of the system is performed analytically. A zerodimensional model for thermoelectric cooler is applied and the thermal resistance network model is used for a more accurate simulation of the cooling system of the concentrated solar cells. The results indicate that the system can deliver 270 kW electrical power and 2 kg/s of cold water flow in 10℃ and 10 kg/s of hot water flow in 50℃ using 1000× CPV panels with an overall surface area of about 2 m2 which are divided into 1×1 cm pieces. The parametric study conducted on the system for different hours of the day shows that solar radiation has a minimal effect on the output cold water temperature, but it strongly affects the generated power.

    Keywords: Solar energy, Renewable energy, Tri-generation, CPV, TEC, Energy demand
  • R. Paknejad, F. Ashenai Ghasemi *, K. Malekzadeh Fard Pages 51-60

    In this research, for the first time, the dynamic response of a composite cylindrical shells containing fluid filled with different boundary conditions by considering the equivalent weight of the fluid and the equivalent dynamic stiffness of the shell and fluid under low-velocity impact was investigated. The first-order shear deformation theory and the two methods of Rayleigh and beam functions along with the Galerkin weight function were used to solve the governing equations and ABAQUS software was used to validate the results. The main innovation of this research is the use of equivalent dynamic stiffness of the structure containing fluid and equivalent mass of the structure-fluid with a two-degree-of-freedom model of mass and spring to calculate the impact force and interaction between the impactor and the composite shell. The results showed that the various boundary conditions were very effective on the dynamic response of the composite cylindrical shell under low-velocity impact and the presence of fluid reduced the natural frequency of the structure. The difference in the fundamental natural frequency for empty and fluid-filled cylindrical shell was calculated 78%. Parameters such as radius, length and thickness of the shell, different boundary conditions, mass and velocity of impactor are important and influential factors in the study of vibrations, impact phenomenon and structural design.

    Keywords: Free vibration, Low-velocity impact, Cylindrical shell, Fluid, Galerkin weight function, Mass, spring
  • S. A. R. Zolfaghari *, R. Rateghi, M. Afzalian Pages 61-70

    The present study aimed to investigate the effects of air inlet location and flow characteristics on the performance of a personalized ventilation system. For this purpose, a near-body personalized ventilation system is numerically simulated in an office room with the presence of a thermal manikin. Three air inlet arrangements (in front of the feet, in front of the abdomen, in front of the face) were modeled, two air temperatures (16 and 20℃) and two air velocities (1 and 2m/s) were assigned to each arrangement. Finally, airflow temperature distribution, velocity distribution, and the overall and local temperature and thermal sensation of different body segments are determined. In some cases, by changing the air inlet placement from the front of the feet to the abdomen and head, the whole-body thermal sensation is cooled by 0.54 and 0.6 units, respectively. In all cases, hands and head felt cooler than the wholebody thermal sensation, which shows that the bareness of a segment has a significant effect on its feeling in personalized ventilation systems. Unlike the foot, the head is an effective local segment for non-uniform cooling purposes in warm conditions, and due to its effect on the whole-body thermal sensation, cooling the head would be an effective way to reduce energy consumption.

    Keywords: Non-uniform Ventilation, Air Inlet Position, Personalized Ventilation, Local Thermal Sensation, Thermal Comfort, Personal Comfort Systems
  • R. Rashidi Meybodi *, M. R. Babaei Zarch, A. Dehghan Hamadan, M. Mahdizadeh Rokhi Pages 71-79

    Aluminum matrix composite (AMC) has many applications in the military and aerospace industries due to its improved mechanical and physical properties. In this research, "A357" aluminum base nanocomposites reinforced with clay nanoparticles with weight percentages of 0.5, 1 and 1.5 in different conditions such as different cooling rates of the melt and alloy state made using stir casting method. Numerous tests have determined and evaluated their mechanical properties such as Young's modulus, yield strength, ultimate tensile strength, stiffness, change in length during yield, change in length during failure, fracture toughness and hardness. According to the results, it was found that by adding clay nanoparticles to A357 aluminum, the mechanical properties of the resulting nanocomposite are far better than the base alloy. Among the nanocomposites made under different conditions, the best mechanical properties belong to nanocomposites reinforced with nanoclay particles a weight percentage of 1. Compared to the base alloy, the yield stress of this nanocomposite has been improved by 42%.

    Keywords: Modified Stir casting method, Aluminum-based nanocomposites, clay nanoparticles, Mechanical properties, Nanotechnology, Improvement of mechanical properties
  • Z. Ghahremanian, A. R. Shooshtari *, M. Rafiee Pages 81-90

    In this research, the transverse vibrations of the fiber glass composite plate reinforced with carbon nano particles have been investigated. For this purpose, the equations of motion of the composite plate have been written based on the third-order shear deformation theory and Glerkin method, and the linear natural frequency of the plate has been extracted. To obtain the nonlinear natural frequency, the method of multiple scales has been used. Then the sheet has been reinforced using two types of nanoparticles and the effect of these nanoparticles and their mass percentage on the linear natural frequency has been investigated. Finally, the effect of the geometrical parameters including the thickness and the ratio of the length to the width of the sheet has been studied. By reinforcing the composite plate with carbon nanoparticles and by increasing the ratio of the length to the width of the plate, the natural frequency of the plate increases, but the increase in the mass percentage of carbon nanoparticles and the increase in the thickness of the plate leads to a decrease in the natural frequency.

    Keywords: Transverse vibrations, Fiber glass, epoxy composite plate, Third order shear deformation theory, Galerkin method, Multiple scales method
  • A. Amiri Delouei *, H. Sajjadi, H. Naeimi, A. R. Saboori, S. Hoseinpour Pages 91-99

    In the present study, two proposed designs for compressed air storage systems, one equipped with heat recovery and the other without it, are presented and their technical analysis is performed. The costs of each project are evaluated and economic analysis including Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Profitability Index (PI), and Discounted Payback Period (DPBP) is performed. These analyses are presented for storage energy values of 80, 220, 360, 480, 640, and 1000 kWh and storage pressures of 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, and 450 bar. The results of the technical and economic analysis show that these systems are more justifiable to produce higher capacities at lower storage pressures. Finally, using the results of this analysis, the optimal energy storage plan of 640 kWh with storage pressure of 50 bar is proposed. The results of this study can be used to select a suitable compressed air storage system for peak shaving during peak hours of power consumption.

    Keywords: Compressed air energy storage (CAES) system, Peak shaving, Technical analysis, Economic analysis, Energy storage, Electrical energy
  • H. A. Rasouli *, A. Esmaeili Pages 101-110

    In the recent years, superhydrophobic coatings have attracted considerable research atention due to their excellent properties and wide practical applications. In the present study, the surface of nickel-carbon nanotube composite coating was modified by two methods A) Increasing the roughness, and B) Modification with low-surface-energy material(Stearic Acid = SA). The morphology, wetting angle and corrosion resistance of the prepared coatings were examined by field emission scanning electron microscop (FESEM), contact angle measuring instrument and potentiostat, respectively. The results showed that the contact angle of the 4 microliter water drop on the composite coating modified with SA reached 157 degrees, which indicates the superhydrophobicity of the coating. The current density and corrosion rate of the SA modified coating showed a reduction of more than 97% compared to the highly roughness coating. It was concluded that, the presence of the SA in super hydrophobic coating can act as a barrier against the penetration of corrosive ions through the coating and consequently can reduce the corrosion rate.

    Keywords: Electrodeposition, Superhydrophobicity, Carbon nanotubes, Nickel Stearate, Corrosion resistance, Polarization
  • Sh. Khodaparast, V. Zare, F. Mohammadkhani * Pages 111-120

    In this paper, a new system is proposed for the hydrogen liquefaction based on geothermal energy, in which, the nitrogen is first converted to liquid, and then, is used as to temperature decrease the gas hydrogen, in the hydrogen liquefaction cycle. This system includes four sub-systems; an Organic Rankine Cycle (ORC), an ammonia-water absorption chiller, and two Claude cycles for hydrogen and nitrogen liquefaction. The geothermal fluid at a temperature of 200 ℃ and a mass flow rate of 100 kg/s is considered as the energy source of the system. The proposed system is assessed from the thermodynamics and economic viewpoints. Then, the effects of the compressor outlet pressure, the geothermal fluid inlet temperature, the evaporator temperature, and the generator temperature on the exergy efficiency, the cost of the produced liquid hydrogen, and the hydrogen liquefaction ratio are investigated through a parametric study. Also, increasing the compressor outlet pressure increases the power consumption of the system. Also, at the geothermal fluid temperature of 430 K, the exergy efficiency of the system is determined as 69%. Moreover, the results of the economic analysis show that the production cost of 6.629 (kg/s) liquid hydrogen will be 1.39 $/kg (7.79 $/GJ).

    Keywords: Claude cycle, liquefaction, geothermal energy, exergy, economic analysis, parametric study
  • A. Emamikhah, A. Kazerooni *, M. Rakhshkhorshid Pages 121-130

    In the present study, a rigid viscoplastic finite element model based on Lagrangian and remeshing methods was developed to simulate the dissimilar friction stir welding of AA5083-O and AA6061-T6 aluminum alloys. Then, a combination of Cellular Automata (CA) and Laasraoui Jonas (LJ) methods was used to investigate the microstructural evolutions of materials with regard to the thermo-mechanical conditions engaged in the process. Moreover, the point tracking method was used to evaluate the flow pattern of the material around the tool and the results were compared with experiment which the elongation and movement of the material towards the upper part of the advancing side was observed for the stirring and mixing of the material. By studying the dynamic recrystallization in the simulation, the simultaneous effect of temperature and severe plastic deformation on grain refining was investigated. The results of microstructural changes showed that with increasing Zener-Hollomon (Z) parameter, grain size decreases and changes the hardness and strength of the alloys used. Also in the mechanical test, the decrease in strength at the advancing side caused the samples become fractured from this side in the tensile test.

    Keywords: Friction stir welding (FSW), Aluminum alloys, Cellular automata (CA), Dynamic recrystallization (DRX), Microstructure
  • M. Nadjafi *, M. A. Malekian Pages 131-140

    Shoulder-fired missiles are one of the most practical tricks in the military industry and are of great importance. In this type of aerospace weapon, due to the short flight time and high maneuvers of the missile in this short duration, the high importance of the control and guidance method to achieve the goal will be determined. In these types of missiles, the speed along the longitudinal axis cannot be controlled due to the solid fuel of the missile, so directional and lateral velocities are used by flight control tools to change the direction. In this paper, first, the dynamic equations of the Shoulder-fired missiles are extracted and then the equations related to predictive control methods and PID are extracted and simulated. Finally, in order to evaluate the accuracy of the simulation results along with the control techniques, the reliability analysis was implemented on both controllers and the results of the two control models were compared. For different flight phases, the use of each controller is specified in combination or individually and the strengths and weaknesses of each controller in different phases are analyzed.

    Keywords: Shoulder-Fired Missile, Reliability Study, Predictive Controller, PID Controller, Flight Phases, Simulation
  • M. Setareh *, M. R. Assari, H. Basirat Tabrizi, A. Soleimani Ovezi Pages 141-145

    In this research, the performance of a flat-plate solar still at three slope angles of 15°, 30°, and 45° with the presence of porous material of pressed wool and heat absorbent oil in Dezful city of Iran has been investigated experimentally. The surface of the absorber plate is covered by porous material and oil circulates in the pipes connected to the absorber plate in a closed cycle. Results indicated that the energy efficiency using porous materials at slope angles of 15, 30, and 45 degrees is equal to 16.16%, 15.15% and 9.71%, respectively, and without using porous materials is equal to16.39%, 14.48% and 7.62%. In addition, the exergy efficiencies at the slope angles of 15, 30 and 45 degrees with the presence of porous materials is 1.65%, 6.65% and 4.78% respectively, and without the presence of porous materials is equal to 1.51%, 7.28% and 3.45%. The results showed that the maximum amount of distilled water produced at slope angle of 15 degree and in the state of not using porous material is equal to 3300 ml in a period of 11 hours.

    Keywords: Solar still, Flat-plate collector, Porous material, Oil, Wool, Energy, Exergy
  • M. H. Sirousi, M. Ghasabzadeh Saryazdi * Pages 147-156

    The aim of this paper is to analyze the effect of combustion chamber pressure and dimensional deviations on the components force of an internal combustion engine. The internal combustion engine, as a power source of vehicles, is a complex engineering system so the analysis of dimensional and geometric tolerances of its components is very important. in this research, the effects of dimensional tolerances of components of an internal combustion engine on the force tolerance are studied. The kinetic and kinematic analysis are used to produce a suitable mathematical model to study the effect of parameters. In a case study, for a four-cylinder engine, the tolerance analysis is done and the distribution of output forces is obtained using Monte Carlo statistical method by coding in MATLAB software. The dynamic force distribution diagrams, including the effect of combustion chamber pressure and dimensional tolerances, could be used in the design of engine components using the design method based on reliability. Also, the force tolerance analysis is done by the worst-case method to compare the results.

    Keywords: Dimensional tolerance, Internal combustion engine, Kinetic analysis, Kinematic analysis, Monte Carlo method, WorstCase method
  • R. Ahmadi, B. Souri *, M. Ebrahimi Pages 157-166

    Wheat straw is one of the wastes produced in agricultural section that is burned in the farmlands entering huge greenhouse gases into the atmosphere. The aim of this study is to evaluate thermal energy loss from external walls of a building constructed using fired clay hollow bricks filled with compacted wheat straw. Hence, fired clay hollow bricks compared to those filled with compacted wheat straw (having a density of 0.156 g cm-3) were used to build up the walls of an experimental container model outdoor and thermal energy loss throughout the walls of it were evaluated. Comparison of thermal properties of the constructed walls using non insulated fired clay hollow bricks or insulated with compacted wheat straw including: thermal conductivity, heat flow rate and heat transfer coefficient showed decreasing from 0.2 to 0.04 W m-1 ºC-1, 18.36 to 6.98 W m-2 and 1.7 to 0.41 W m-2 °C-1, respectively, for insulated walls. The results revealed a decreased thermal energy loss between 72 to 81 percent from walls of the building constructed once compacted wheat straw with the compaction degree applied.

    Keywords: Brick, Insulation, Straw, Building, Thermal Properties, Energy Loss
  • M. Mazidi Sharfabadi *, H. Gharaei, Sh. Ghanizadeh, M. Kargarbideh Pages 167-175

    In this paper, the energy analysis of Combined Heat and Power (CHP) generation systems of Bandar Abbas Oil Refining Company is performed. In order to investigate the importance of variables affecting the performance of CHP units, sensitivity analysis has been carried out for each of the variables. In this study, in order to facilitate the display of real-time energy efficiency on Distributed Control System (DCS) in the control rooms, the equations for calculation of efficiency have been simplified. The results show that in the case of using design data, the CHP units A, B, C, D and E have energy efficiency of 87.3, 87.3, 87.3, 83 and 75.7%, respectively. Furthermore, when operational data is used, the energy efficiency of these units is calculated as 43.67, 57.3, 57.17, 68.94 and 70.27%, respectively. The results of sensitivity analysis also show that the lower heating value of fuel with 9.74%, the steam flow of the heat recovery steam generator with 6.07% and the inlet water temperature with 4.3% have the greatest effect on efficiency.

    Keywords: Combined Heat, Power Generation, Sensitivity Analysis, Thermal Efficiency, Simplification of Equations, EnergyRecovery, Oil Refinery
  • S. Nikseresht, H. Taei *, A. R. Babaei Pages 177-184

    In modern aircrafts, control allocation is one of the effective methods for executing specific maneuvers, time or energy reduction for determined operation, and compensating of actuators faults. For this purpose, the aircraft should be over-actuated in various channels. In this situation, control allocation means the distribution or division of the required control signals between aerodynamic surfaces (aerodynamic actuators) and the thrust vector control (TVC) system. Among the different approaches for control allocation, the use of methods based on soft computing is of interest. Therefore, the main goal of this article is utilization of fuzzy logic and multi-objective optimization to allocate control signals for the landing phase of the F/A-18 aircraft in the presence of elevator and TVC actuators. Therefore, flight modeling and simulation of aircraft has been done and by defining suitable fuzzy rules and specific objective functions, the ability of the developed allocation approach to converge the output variables to the expected values is demonstrated and finally, the aircraft completes the landing phase with desired accuracy and optimal control effort.

    Keywords: Aircraft Landing Phase, Fuzzy Control Allocation, Multiobjective Genetic Algorithm