finite element method
در نشریات گروه شیمی-
This research deals with the numerical analysis of the heat transfer characteristics of the unsteady combination of alumina-kerosene nanofluid enclosed in a porous cavity with a moving lid. The governing equations of fluid flow and conjugate heat transfer along with the relevant boundary conditions are applied to express the physical problem mathematically. First, the boundary conditions and governing equations are converted into non-dimensional forms by suitable transformation series. In the next step, the finite element method based on Galerkin residue was used to solve the transformed non-dimensional equations. The evaluation is shown by previous studies and found to be excellent in resolution. Numerical solutions are obtained in a wide range of governing variables. In this study, Solid volume fraction ( ), Richardson number (Ri), Reynolds number (Re), etc. are the governing variables. The numerical results of thermal fields and flow are graphically shown according to the average Nusselt number, streamlines, and isotherms on the cavity’s hot surface. It is found that Ri has a wide influence on the streamlines and isotherms in the cavity as well as in specifying the average rate of heat transfer.Keywords: Finite Element Method, heat transfer, Mixed Convection, Nanofluid, Porous Lid-Driven Cavity
-
حسگرهای میدان مغناطیسی برپایه ساختارهای مغناطوالکتریک کاربردهای مختلفی در صنایع از قبیل حسگرهای زیستی می توانند داشته باشند. با استفاده از شبیه سازی بر پایه روش المان محدود، می توان حسگرهایی با فرکانس کاری و حساسیت مناسب طراحی کرد که مسیر را برای ساخت حسگرهای بیومغناطیسی هموار می کند. در همین راستا در این مقاله به منظور کنترل مغناطش اشباع و ذخیره نفوذ پذیری از ساختارهای مغناطوالکتریک بر پایه نانوساختار طرحدار شده آلیاژ گالفنول به عنوان لایه مغناطوتنگش و آلومینیم نیترید به عنوان لایه پیزوالکتریک استفاده کردیم. ساختار طراحی شده بصورت تیرکی بوده و دارای ضریب مغناطوالکتریک V/cm.Oe 5850 در فرکانس تشدید 9/3051 هرتز بوده و توانایی اندازه گیری میدان مغناطیسی در محدوده یک پیکوتسلا دارد.
کلید واژگان: حسگر میدان مغناطیسی، ضریب مغناطوالکتریک، اثر مغناطوتنگش، روش المان محدود، آلیاژ گالفنولNano scale, Volume:10 Issue: 3, 2023, PP 42 -50Magnetic field sensors based on magneto-electric structures have various applications in industries such as biosensors. Through simulation using the finite element method (FEM), sensors with appropriate main frequency and sensitivity can be designed, paving the way for the fabrication of bio-magnetic sensors. In this article, we utilized magneto-electric structures based on patterned Galfenol alloy nanostructures as the magnetostrictive layer and aluminum nitride as the piezoelectric layer. The designed cantilever-type structure has a magnetoelectric coefficient of 5850 V/cm.Oe at the resonance frequency of 3051.9 Hz and is capable of measuring magnetic fields in the range of one Pico tesla.
Keywords: Magnetic field sensor, Magnetoelectric coefficient, Magnetostrictive effect, finite element method, Galfenol alloy -
در این مطالعه، مدلی سه بعدی و پایا برای غشای نوین هدایت پروتون شامل مایع های یونی دی کاتیونی که مناسب پیل های سوختی پلیمری دمابالا در محیط بی آب بوده، ارایه شده است. برای توسعه چنین مدلی پس از تهیه مدل هندسی سه بعدی و شبکه بندی آن، معادله های مومنتوم، جرم و بار الکتریکی در ناحیه های گوناگون پیل شامل محیط های متخلخل الکترودها، کانال های گاز و محیط های جامد مانند جمع کننده های جریان، گسسته سازی شده و با در نظر گرفتن اتلاف های موجود در پیل و بر اساس منابع به دست آمده از مدل الکتریکی و الکتروشیمیایی حل شده است. همچنین واکنش های الکتروشیمیایی در سطح فعال آند و کاتد و انتقال یونی در الکترولیت لحاظ شده است. معادله ها با نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی و روش المان محدود در بازه 95/0 4/0 ولت با طول پله 05/0 حل شده اند. فرایند حل به صورت غیرخطی و روش نیوتن برای گسسته سازی معادله های دیفرانسیل جزیی با تلورانس 001/0 انجام گرفته است. تعداد 20640 شبکه بندی برای محاسبه های عددی صورت گرفته و تعداد تکرار 50 می باشد. آزمون نبود وابستگی شبیه سازی به مش بندی صورت گرفته که با اندازه های گوناگون مش ها، اختلاف نتیجه ها کم تر از 1% بوده که نبود وابستگی نتیجه ها به اندازه مش ها را تایید می کند. سرانجام مقایسه نتیجه های به دست آمده با داده های تجربی با نمودار ولتاژ چگالی جریان به عمل آمد. این منحنی تطابق بسیار خوبی (خطا کم تر از 4%) را بین نتیجه های مدل سازی حاضر و داده های تجربی نشان داده که اعتبار این مطالعه را تایید می کند. همچنین توزیع غلظت های واکنشگرها و فراورده ها در نقطه های گوناگون پیل محاسبه شده و تاثیر شرایط عملیاتی بر عملکرد پیل بررسی شده است و این مدل توانایی پیش بینی رفتار پیل سوختی غشای پلیمری دما بالا را در شرایط گوناگون عملیاتی دارا می باشد.کلید واژگان: پیل سوختی غشای پلیمری، شبیه سازی سه بعدی، غشای PPDC64، روش المان محدود، مایع های یونی دی کاتیونیIn the current paper, a three-dimensional, steady-state model has been introduced for novel proton exchange membranes (PEM) containing dicationic ionic liquids appropriatefor elevated temperature fuel cells under an anhydrous environment. Development of such a model requires utilizing the 3D geometry and detailed mesh grid and discretization of momentum. Mass and electric charge balance equations were solved based on the information obtained from electrical and electrochemical models within various areas of the cell such as porous electrodes, gas channels, and the solid parts and current collector, especially. Additionally, a description of the electrochemical reactions on the active sites of the anode and cathode electrodes, and ions' movement through the electrolyte is considered. The equations were solved by applying a finite element method solver. Finally, the results of the model are compared with the experimental data (current density-voltage graph). This graph shows a good correlation between the model and experiments validating the present simulation. This model is also able to predict PEMFC behavior under different operational conditionsKeywords: PEM fuel cell, 3D simulation, PPDC64 Electrolyte, finite element method, Ionic Dicationic Liquids
-
International Journal Of Nanoscience and Nanotechnology, Volume:18 Issue: 2, Spring 2022, PP 143 -156
In this paper, variation of temperature and velocity profiles and the angular velocity of the nanofluid flow through triangular and rectangular baffles are investigated in the existence of a uniform magnetic field. The innovation of this paper is the investigation of nanofluid parameters passing on the different baffles on the stretching surface using the Finite Element Method. According to the results of different cases, the maximum nanofluid velocity is observed in rectangular baffles. The fluid velocity for nanofluid on the rectangular baffles is 19.5% more than on other baffles. At X=0.2 to X=0.8 for rectangular baffles and triangular baffles, the average velocity of nanofluid flow in the rectangular baffles is equal to u=0.4 but, the average velocity of nanofluid flow in the triangular baffles is u=0.04. The maximum nanofluid temperature is observed in rectangular and triangular baffles. The temperature profiles of nanofluid on the rectangular and triangular baffles are 50% more than other baffles.
Keywords: finite element method, Magnetic effect, Nanofluid Effects, Rectangular baffles, Thread stretching sheet. -
Iranian Journal of Chemistry and Chemical Engineering, Volume:40 Issue: 3, May-Jun 2021, PP 971 -979
Heat and mass transfer effects in three-dimensional mixed convection flow of Eyring Powell fluid over an exponentially stretching surface with convective boundary conditions are inspected. Cattaneo-Christov Heat Flux model is a modified version of the classical Fourier's law that takes into account the interesting aspect of thermal relaxation time. First-order chemical reaction effects are also taken into account. Similarity transformations are invoked to reduce the leading boundary layer partial differential equations into the ordinary differential equations. The nonlinear, coupled ordinary differential with boundary conditions has been analyzed numerically by using the Finite Element Method.
Keywords: Convective boundary conditions, Cattaneo- Christov heat flux model, Eyring Powellfluid, Exponential stretching sheet, Finite Element Method -
In this research, the behavior and mechanical properties of carbon nanotubes under different loads (tensile and torsional) have been investigated by the finite element method with SOLIDWORKS Simulation software. Examination of carbon nanotubes by selecting the wrong element and large size of the elements leads to high error in the model and in contrast to the high mesh density increases the analysis time, accumulation of rounding error and finally causes stiffness in the carbon structure. According to the obtained results, the obtained elastic properties for the model with beam element are about 9% more than the three-dimensional model and also about 11% more than the continuous shell model. Also, the elastic properties of the three-dimensional model are about 2% higher than the continuous shell model. Examining the results of these models, it can be seen that for both armature and zigzag structures, shell, beam and three-dimensional elements give better results than each other, respectively. Understanding the results of this study helps to select the best type of element and arrangement for the analysis of carbon nanotubes in different conditions and applications. To check the accuracy of the results, the buckling behavior of carbon nanotubes with both zigzag and armature structures with beam, shell and three-dimensional elements under eccentricity has been performed. The results show that the selection of shell elements for carbon nanotubes with any structure gives better results and is in good agreement with the other reported results.Keywords: Carbon nanotubes, Mechanical properties, Finite element method, Zigzag, armature structures, Covalent bonds
-
نشریه شیمی کاربردی روز، پیاپی 44 (پاییز 1396)، صص 121 -130در این مقاله با استفاده از روش عددی اجزای محدود، به شبیه سازی حسگر پلاسمونی سه کاناله پرداخته شده است. به دلیل حساسیت بالای پلاسمون ها به تغییر ضریب شکست محیط، از آن در حسگری استفاده می شود. در این مقاله توان خروجی یک نمونه از سلول سرطانی مربوط به سرطان سینه و نیز میزان تفکیک حسگر برای پیشرفت بیماری محاسبه خواهد شد.
این حسگر تا مرتبه هزارم ضریب شکست را نشان می دهد و همزمان سه قله تشدید را برای نمونه مورد نظر نمایش می دهد. این از مشخصه های اصلی این حسگر است زیرا قدرت تشخیص را بالا می برد. تفکیک 10.86 برای میزان پیشرفت بیماری محاسبه شده است. همچنین نشان داده شد که تغییر طول حسگر بر حساسیت حسگر در تشخیص نمونه تاثیری ندارد. حسگر شبیه سازی شده در این مقاله دارای مزیت های مهمی است از جمله1- به دلیل ساختار فیبر نوری آن قابلیت محدود کردن نور در فیبر را داراست و میرایی موج در آن اندک است. 2- قابلیت همزمان اندازه گیری دو نمونه را دارا است. 3- برای یک نمونه قرار گرفته در سه کانال، سه طول موج تشدید را نشان می دهد که این بر دقت تشخیص می افزاید. 4-قابلیت تشخیص نمونه تا مرتبه هزارم ضریب شکست را نیز دارا است.کلید واژگان: فیبر چرخ واگن، لیزر هارمونیک دوم، روش اجزای محدودIn this paper, simulation results coming from finite element modeling of three-channel plasmonic sensor are presented and discussed. Plasmons are highly sensitive to changes in the refractive index of their surrounding environment, which is essential in identifying a subject specimen. In this paper, the output power for a sample of breast cancer cells, as well as sensors ability in assessing disease progression is presented. The sensor has the ability to decipher up to thousandth digit and provides three plasmon resonance wavelengths for the subject material. This characteristic is one of the main advantages of this sensor, since it increases the accuracy of a diagnosis. Sensor resolution of 10.86% was calculated for disease progression. Furthermore, it will be shown that changes in sensors length and consequently, samples volume, will have no effect sensors sensitivity. The proposed sensor has characteristics that set it apart from other sensors.
1- because of its structure, with little damping, it can limit and concentrate the light in the fiber,
2- it can identify two materials simultaneously,
3- three resonance peaks can be obtained simultaneously for a unique material, hence increasing diagnosis accuracy,
4- it can sense changes in refraction index up to thousandth digit.Keywords: Wagon Wheels Fiber, Laser Third Harmonic, Finite Element Method -
This paper investigates the effect of different methods of carbon nanotubes distribution in a thin matrix on static and dynamic behavior of the nanocomposite. Five different symmetric patterns of distribution are considered, including four parabolic patterns and a linear one. For each pattern, the effective mechanical properties of the resultant nanocomposite are calculated using the rule of mixture. Influence of geometric parameters on static and free vibration responses of the nanocomposite plate are studied. Finite element modeling is created using Abaqus/CAE. The resulting responses for linear distribution of nanotubes are compared to a past work and good agreement is observed between them. The finite element simulations showed that in all different cases of geometric parameters, the value of non-dimensional static deflection of the mid-point of plate under a uniformly distributed load is minimized in the linear distribution pattern of carbon nanotubes case and will increase by changing the pattern to a parabola. This fact is vice versa about modal analysis. Linear distribution pattern of carbon nanotubes results in higher natural frequencies in comparison with the parabolic distributions of carbon nanotubes.Keywords: Carbon nanotube, Composite plate, Vibration, Finite element method, Functionally graded
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.