به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

mathematical modeling

در نشریات گروه فنی و مهندسی
  • ندا نگارچی*، صادق شهبازی، سید یعقوب ذوالفقاری فر
    هدف از تحقیق ارائه رویکردی برای حل مسئله زمانبندی پروژه عمرانی با در نظرگرفتن تخصیص منابع به فعالیت ها با توجه به روابط پیش نیازی و محدودیت منابع با مهارت های چندگانه بود. مدلی برای زمانبندی در پروژه تحقیقاتی عمرانی چند هدفه با محدودیت منابع با هدف حداقل سازی زمان و هزینه با کمینه سازی هزینه بیکاری منابع و جریمه عدم تخصیص سطح تخصصی واقعی منابع ضمن تکمیل پروژه است برای تکمیل پروژه ارائه شد. که حاصل آن یک مدل برنامه ریزی ریاضی بود. برای حل این مدل در ابعاد واقعی نیز یک الگوریتم فراابتکاری استفاده شد. از نرم افزارهای اکسل، متلب و گمز استفاده شد که برای حل مسئله در ابعاد کوچک از نرم افزار گمز و برای حل مسئله در ابعاد بزرگ از نرم افزار متلب استفاده شد. برای اثبات پیچیده بودن مسئله، مثال های مختلف و تصادفی در ابعاد مختلف ارائه شده که با بزرگ شدن ابعاد مسئله، زمان حل مسئله با نرم افزار گمز به صورت نمایی افزایش یافته و از مرحله خاصی، مسئله با نرم افزار گمز غیر قابل حل شد کارایی الگوریتم در ابعاد کوچک و در ابعاد بزرگ با چندین مثال عددی در به صورت تصادفی تولید و به وسیله الگوریتم NSGA II حل وبا جواب حاصل از نرم افزار گمز مقایسه شد.و مثال عددی در ابعاد مختلف توسط الگوریتم های NSGAII و MOSA و گمز مقایسه گردید .
    کلید واژگان: زمانبندی پروژه، محدودیت منابع با مهارت های چندگانه، مدل بندی ریاضی، الگوریتم فراابتکاری
    Neda Negarchi *, Sadegh Shahbazi, Sayyed Yaghoub Zolfegharifar
    The purpose of the research was to provide an approach to solve the scheduling problem of the construction project by considering the allocation of resources to the activities according to the prerequisite relationships and resource limitations with multiple skills. A model for scheduling in a multi-objective construction research project with limited resources was presented with the aim of minimizing time while completing the project. The result was a mathematical programming model. A meta-heuristic algorithm was used to solve this model in real dimensions. Excel, MATLAB and GEMS software were used, and GEMS software was used to solve problems in small dimensions and MATLAB software was used to solve problems in large dimensions. To prove the complexity of the problem, different and random examples are presented in different dimensions of the problem. As the dimensions of the problem increase, the time to solve the problem with GEMS software increases exponentially, and from a certain stage, the problem becomes unsolvable with GEMS software. Considering that the model presented in this research was more complex than the basic article, which caused the complexity of the research model. After checking the efficiency of the algorithm in small dimensions and in large dimensions by checking the correctness, correctness and efficiency of the algorithm, several numerical examples in small and large dimensions are randomly generated and by NSGA II algorithm, the solutions and solutions obtained from the Gems software are presented and compared.
    Keywords: Project Scheduling, Resource Constraints With Multiple Skills, Mathematical Modeling, Meta-Heuristic Algorithm
  • Naser Abdali, Mohammad Vaezi, Masoud Rabani *, Amir Aghsami
    One of the constant problems that people with mental health conditions are faced with now is that they cannot establish a good relationship with their therapist, or the client's disease type is not in the therapist's specialty. These clients may not receive adequate treatment and stop the therapy before feeling well. Therefore, the classification of mental patients based on their disorder types and allocating a therapist with the same expertise to them could lead to better treatment and improve the quality of the therapy sessions. This paper will compare several machine learning (ML) algorithms to classify patients with mental conditions. Moreover, benefiting from the best ML algorithm, patients will be categorized into different classes based on their disorder types. Finally, a mathematical model will be developed to determine the allocation policy of therapists to each group of patients to maximize the summation of the utilization between therapists and patients. To explore the implementation of the proposed method, we have conducted a real-life case study to assess the validation of the model.
    Keywords: Mental Health, Data-Driven Decision-Making, Scheduling, Mathematical Modeling, Machine Learning, Patient Allocation
  • Yilin Liu *
    In this study, an exploration is undertaken to contribute significantly to the sustainable development of intelligent supply chains by investigating the optimization of the supply chain network within the realm of risk management, with specific attention devoted to resource reliability. The formalization of risk management and its integration into intelligent supply chain optimization is evaluated through an online survey involving leaders of enterprises in Thailand. A novel mathematical model aimed at enhancing risk mitigation while considering the availability of requisite resources is introduced and subsequently optimized utilizing GAMS software. To address the multi-objective nature inherent in the proposed model, an approach grounded in fuzzy theory is applied. The research outcomes illuminate the evolving role of risk mitigation within Thai enterprises, emphasizing its responsibility to provide assurances against potential risks. Despite notable strides in risk management, persistent challenges are underscored. Furthermore, emphasis is placed on the capacity of intelligent supply chains to adapt and efficaciously address dynamic risk factors in an ever-evolving world, aligning seamlessly with the principles of sustainable development.
    Keywords: Sustainable Development, Risk Mitigation, Mathematical Modeling, Fuzzy Theory, Intelligent Supply Chain
  • الیاس حدادی*، عباس غایب لو، یعقوب دادگراصل
    بررسی خواص مکانیکی مواد پلیمری با توجه به استفاده روزافزون از این مواد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله فرایند گسترش ترک با استفاده از داده های تجربی به دست آمده از آزمون کششی پلیمر پلی وینیل کلراید (PVC) با هدف کاهش تعداد آزمایش های تجربی شناسایی شده است. در نمونه های تجربی، پیش ترک ها به روش های خان کشی و کله زنی ایجاد شده است و نتایج تجربی نیرو برحسب جابه جایی ثبت گردیده است. در مرحله بعد چند عملیات پیش پردازش ریاضی از جمله یکسان سازی فواصل نمونه برداری با استفاده از روش درون یابی و انتگرال گیری به روش ذوزنقه ای روی داده ها انجام شده است. در مرحله سوم با استفاده از نتایج عددی پردازش شده و روش شناسایی حداقل مربعات، مدل ریاضی سیستم یعنی تابع تبدیل حوزه فرکانس گسسته فرایند گسترش ترک، به دست آمده است. در نهایت مدل ریاضی به دست آمده پس از ارزیابی و راستی آزمایی با نتایج تجربی دیگر، برای پیش بینی فرایند گسترش ترک پیشنهاد شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با شناسایی فرایند گسترش ترک برای نمونه های محدود، می توان از تعداد آزمایش های عملی که مستلزم صرف زمان و هزینه زیادی است، جلوگیری کرد. همچنین روش حداقل مربعات دومرحله ای مرتبه دوم با تعداد پنج پارامتر به صورت امیدوارکننده ای قادر به تخمین دینامیک رشد ترک با دقت قابل قبول به خصوص در نیمه اول فرایند رشد است.
    کلید واژگان: شناسایی، مدلسازی ریاضی، روش حداقل مربعات، فرایند گسترش ترک، پلی وینیل کلراید، خان کشی، کله زنی
    Elyas Haddadi *, Abbas Ghayebloo, Yaghoub Dadgar Asl
    Examining the mechanical properties of polymer materials has particular importance due to the increasing usage of these materials. In this paper, the crack development process was identified using the experimental data obtained from the tensile tests of polyvinyl chloride polymer (PVC) to reduce the experimental test number. Some pre-cracks were created on the experimental samples by slotting and broaching methods and the experimental results of force versus displacement were recorded for each sample. In the next step, some mathematical pre-processing operations including equating the sampling intervals using interpolation and integration using trapezoidal methods were performed on the experimental data. In the third stage, by using the pre-processed data and the Least Squares (LS) identification method, the mathematical model of the system, the frequency domain discrete transfer function of the crack development process, was obtained. Finally, after evaluating and verifying the obtained mathematical model with other experimental results, it was proposed to predict the crack development process. The obtained results showed that by identifying the crack development process for limited samples, it is possible to avoid the number of experimental tests that are time-consuming and costly. In addition, the second-order two-stage least squares method with five unknown parameters was promisingly able to estimate crack development dynamics with acceptable accuracy, particularly in the first half of the development process.
    Keywords: Identification, Mathematical Modeling, Least Squares Method, Crack Development Behavior Polyvinyl Chloride, Broaching, Slotting
  • A. Martirosyan *, Y. Ilyushin, O. Afanaseva, T. Kukharova, M. Asadulagi, V. Khloponina
    Digitalization and automation of technological processes are two of the leading trends in the development of information technology. The industrial Internet of Things (IOT) is the future of every field with complex and multicomponent technological processes. The possibility of full automation implies the interaction of a large number of different technologies and methods, one of which is mathematical modeling. The mathematical model allows formalizing the representation of any object, which is essential in the development of control systems. One of the most effective options for using this method is the mathematical description of natural objects. An important feature is that with the use of mathematics, it is possible to describe not only the geometric parameters of the object but also the dynamics of changes in the parameters of the object with respect to the input influences. This paper proposes to develop a conceptual model of an oil field that can reflect and predict changes in the reservoir under the conditions of changes in the parameters of the field operation mode. The study presents the process of determining and selecting the most significant parameters for modeling and presents a draft mathematical model of the oil field as a system of equations for the most significant parameters of the oil field.
    Keywords: Digital Twin, Oil Extraction, Conceptual Model, Mathematical Modeling, Сontrol Systems
  • Ahmad Naeemah Bashara, Farhad Qaderi *
    Due to the rapid population and economic growth, the demand for water has increased. In addition, the natural resources are limited and degrade because of several factors such as the climate change. These challenges lead to reduce the ability of providing water at the required quantity and quality. One of solutions to maintain the sustainability of water supply from different sources is reuse of wastewater. For this aim, it is crucial to optimize wastewater systems. This research paper aims to describe different modelling possibilities and optimization methods for various components of integrated urban wastewater systems. The main conclusion of this research paper is the lack of study of optimum design and operation of urban wastewater systems in a holistic method. Moreover, most of previous studies on integrated wastewater management have been conducted on combined sewer systems.
    Keywords: Mathematical Modeling, Urban Wastewater System, Integrated Model, Wastewater Treatment, Optimization
  • آرمان مرزبان، الهام امینی بروجنی*
    با توجه به این که مدل سازی ریاضی در توصیف و تحلیل رفتار بیماری های همه گیر کمک کننده بوده و از طرفی دقت و درجه ی آزادی در مدل سازی سیستم های مرتبه ی کسری به دلیل وجود ویژگی حافظه ی بلند مدت بیش تر از سیستم های مرتبه ی صحیح می باشد، در این مقاله با استفاده از حسابان مرتبه ی کسری، مدل مرتبه ی صحیح موجود برای توصیف انتقال بیماری کووید-19 به حوزه ی سیستم های مرتبه ی کسری بسط داده شده است. مثبت و محدود بودن پاسخ های مدل مرتبه ی کسری پیشنهادی با استفاده از قضیه ی ناحیه ی ثابت اثبات شده و به کمک تئوری نقطه ی ثابت در فضای باناخ، وجود و یکتایی جواب مدل مرتبه ی کسری پیشنهادی نشان داده شده است. هم چنین رفتار دو مدل مرتبه ی صحیح و مرتبه ی کسری با بهره گیری از اطلاعات واقعی منتشر شده برای بیماری کووید-19 در کشور تایلند شبیه سازی شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. کارایی و دقت بیش تر مدل پیشنهادی مرتبه ی کسری در نتایج شبیه سازی تایید شده است.
    کلید واژگان: کووید-19، حسابان مرتبه ی کسری، مدل سازی ریاضی، وجود و یکتایی جواب
    Arman Marzban, Elham Amini Boroujeni *
    Considering that mathematical modeling is helpful in describing and analyzing the behavior of epidemic diseases. On the other hand, the accuracy and degree of freedom in modeling fractional order systems are more than that of integer order systems due to the presence of long-term memory property. This paper extends the existing integer order model of Covid-19 disease to fractional order systems using fractional order calculations. The proposed model’s positivity and bounded answers are proved using the invariant region theorem. Using the fixed point theory in Banach space, the existence and uniqueness of the solution of the proposed fractional order model are proved. The behavior of both integer and fractional order has been simulated and evaluated using real information published for Covid-19 in Thailand. The higher efficiency and accuracy of the proposed model of fractional order are confirmed in the simulation results.
    Keywords: COVID-19, Fractional Order Calculus, Mathematical Modeling, Existence, Uniqueness Of The Answer
  • D. S. Tananykhin *
    The paper presents a new scientifically based approach for the selection of sand control technology, which is dedicated to enhance the efficiency of the development of unconsolidated reservoirs. Established laboratory and methodological complexes for physical simulating of the sand producing process were analyzed in order to obtain new knowledge and confirm the available theories. All of them have their advantages and disadvantages, but their simultaneous application revealed characteristic dependencies between the sand production and the studied parameter (grain size distribution, pressure drop, clay content, water cut, gas/oil ratio, etc.). Author proposed concepts of mathematical apparatus improvement to increase the quality of assessing the ability of formation fluids to transport particles of different grain size distribution within the formation, as well as in the inner part of tubing. The effect of each of the characterizing factors on suspended solids concertation (SSC) was studied as a result of more than 300 laboratory experiments. According to the observation, there is a sharp decrease in SSC after the first stage (sampling). Thus, the author determined that the main inflow of mechanical impurities occurs during flow stimulation and after shutdowns. In conclusion, author substantiated the method for limiting sand production using polymers with shape memory based on the results of the performed set of tests. Proposed method allows limited passage of particles with diameter less than 50 µm, which creates conditions for noncolmaticity of screen while maintaining geomechanical stability of bottom-hole formation zone.
    Keywords: Sand production, Physical simulating, Mathematical Modeling, Shape memory polymers
  • محمود ربانی بیدگلی*، مسعود کارگر، حمید مظاهری

    مواد پیزوالکتریک نوعی از مصالح هوشمند می باشند که به دلیل خصوصیات فوق العاده همانند تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و بالعکس مورد توجه پژوهشگران زیادی در علوم مهندسی مختلف قرار دارند. امروزه استفاده از این مصالح، برای کنترل تغییر شکل، کاهش نوسان و کنترل فعال سازه ها در صنعت ساختمان رو به افزایش می باشد. در این مقاله، به تعیین و کنترل تغییرشکل دینامیکی یک قاب بتنی یک دهانه با پوشش لایه پیزوالکتریک روی تیر و ستون ها تحت بار لرزه ای پرداخته می شود. به منظور کنترل تغییرشکل دینامیکی قاب بتنی، از یک کنترل کننده تناسبی- مشتقی استفاده شده است بدین شکل که یک لایه پیزوالکتریک در نقش محرک و یک لایه در نقش سنسور درنظر گرفته می شود. معادلات حاکم بر اجزا تیر و ستون قاب بتنی با استفاده از تئوری برشی مرتبه بالا ، محاسبه روابط انرژی، اعمال اصل همیلتون و در نظر گرفتن ولتاژ اعمالی بر مصالح پیزوالکتریک به دست می آیند. جهت کوپل کردن معادلات بدست آمده برای تیر و ستون، از شرایط مرزی پیوستگی در نقاط اتصال تیر به ستون ها به یکدیگر استفاده می شود. به منظور حل عددی معادلات کوپل شده دینامیکی، از روش عددی تفاضلات مربعی استفاده شده است در این روش، معادلات دیفرانسیلی به معادلات جبری تبدیل شده و در نهایت به کمک روش نیومارک، تغییرشکل دینامیکی قاب بتنی بر حسب زمان محاسبه می گردد. بعد از صحت سنجی نتایج، اثر پارامترهای مختلفی همچون ولتاژ اعمالی به لایه پیزوالکتریک، کنترل کننده از نوع پیزوالکتریک، ضخامت لایه پیزوالکتریک و اثرات ترکیبی آنها بر تغییرشکل دینامیکی بررسی شد. در اینجا، مقادیر بهینه پارامترهای کنترل کننده شامل ضریب تناسب و ضریب مشتق به ترتیب برابر با 3/824 و 5/812 به دست آمدند. نتایج نشان می دهد برای تعداد نقاط شبکه 15، تغییرشکل دینامیکی بدست آمده از روش تفاضلات مربعی همگرا می شود. همچنین، اگر از یک کنترل کننده از نوع پیزوالکتریک استفاده شود، دامنه نوساتات تغییرشکل به شدت کاهش یافته و زمان میرایی سیستم کوتاه تر خواهد شد. به عبارت دیگر استفاده از کنترل کننده به ترتیب منجر به کاهش 72 و 65 درصدی تغییرشکل دینامیکی جانبی و قائم  قاب می شود. همچنین مشاهده شد، که تغییرشکل دینامیکی جانبی قاب درحالتی که فقط ستون ها لایه پیزوالکتریک دارند کمتر از حالتی است که فقط تیر لایه پیزوالکتریک دارد درحالی که این موضوع برای خیز دینامیکی قائم قاب بالعکس می باشد.

    کلید واژگان: تغییرشکل دینامیکی، قاب بتنی، روش عددی، کنترل کننده پیزوالکتریک، مدل سازی ریاضی
    Mahmood Rabani Bidgoli *, Masoud Kargar, Hamid Mazaheri

    Piezoelectric materials are a type of smart materials that are of interest to many researchers in various engineering sciences due to their extraordinary properties such as converting mechanical energy into electrical energy and vice versa. In this article, the determination and control of the dynamic deformation of a one-span concrete frame with a piezoelectric layer coating on beams and columns under seismic load is discussed. In order to control the dynamic deformation of the concrete frame, a proportional-derivative controller has been used in such a way that a piezoelectric layer is considered as an actuator and a layer as a sensor. The governing equations for the beam and column components of concrete frame are obtained by using high-order shear theory, calculating energy relations, applying Hamilton's principle and considering the applied voltage on piezoelectric materials. In order to solve the dynamic coupled equations, the numerical method of differential quadrature method has been used and finally, with the help of Newmark method, the dynamic deformation of the concrete frame is calculated. After validating the results, the effect of various parameters such as voltage applied to the piezoelectric layer, piezoelectric type controller, thickness of the piezoelectric layer on dynamic deformation were investigated. Here, the optimal values of controller parameters, including proportionality coefficient and derivative coefficient, were obtained as 3.824 and 5.812, respectively. The results show that the use of the controller leads to a reduction of 72 and 65 percent of the lateral and vertical dynamic deflection of the frame, respectively.

    Keywords: Dynamic deflection, Concrete frame, numerical method, piezoelectric controller, mathematical modeling
  • Y. Bahrami Kian, F. Harsej *, M. Molani Aghdam, M. Sadeghpour
    The development of green product processes is a strategic approach to minimize the impact of organizational supply chain on the environment while simultaneously expanding its economic performance. To achieve this task, it is crucial to emphasize aspects related to performance in optimizing resource utilization and implementing sustainability principles within an organizational domain. To this end, a multi-objective mixed-integer linear programming model is presented in this study with the objective of minimizing the production time of textiles, transportation costs, and inventory of the products, as well as minimizing the environmental effects of the processes of developing green products. In this model, the constraints and problem parameters are deterministic and solved using weighted sum methods, utilizing real data obtained from the "Oyaz" industrial group. By solving the model, an optimal combination for the values of the objective functions is obtained both collectively and separately. Furthermore, the capability of the proposed model is evaluated for solving large-scale instances using the NSGA-II algorithm. This metaheuristic method has demonstrated satisfactory capabilities compared to the mathematical model because of the slight difference in modeling errors while confirming the accuracy of the developed mathematical model, proving the accuracy and efficiency of the NSGA-II algorithm. Consequently, the sensitivity analysis examines the influence of changing key parameters, such as the maximum storage capacity of production centers, on the decisions of the proposed model. This parameter change is determined through consultation with experts in the textile field. Based on the results obtained, changing the maximum storage capacity has a considerable impact on fibers and cotton. Additionally, if the capacity is changed to the maximum possible value, it has the greatest impact on the purifiers.
    Keywords: Green product development, Green process, Mathematical Modeling, textile industry, Metaheuristic, NSGA-II algorithm
  • ایمان حاجی راد، خالد احمدآلی*، عبدالمجید لیاقت

    رشد روزافزون جمعیت و به تبع آن افزایش تقاضا برای غذا، کمبود منابع آب و افزایش رقابت بین بخش های مختلف مصرف کننده آب، تعیین دقیق نیاز آبی گیاهان زراعی را به امری ضروری تبدیل کرده است. تا به امروز مطالعات بسیار زیادی روی برآورد نیاز آبی با استفاده از عوامل مختلف صورت گرفته و معادله فائو- پنمن- مونتیث به عنوان روش استاندارد معرفی شده است که کار کردن با آن نیازمند استفاده از داده های زیاد و محاسبات طولانی است. این پژوهش با هدف مدل سازی نیاز آبی تجمعی محصولات استراتژیک (گندم، جو، ذرت دانه ای و ذرت علوفه ای) در عرض های مختلف جغرافیایی (نوار عمودی غربی کشور) فقط با متغیر ورودی زمان (طول دوره رشد) انجام شد. با توجه به سیگموئیدی بودن نمودار نیاز آبی تجمعی محصولات مختلف در مقابل زمان دوره رشد، سه مدل لجستیک سه پارامتری، گوسین و پلی نومیال مرتبه سه برای مدل سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که هر سه مدل مورد استفاده، با توجه به سه شاخص ، RMSE و NSE از دقت بالایی در برآورد نیاز آبی تجمعی در طول دوره رشد برای محصولات مورد بررسی برخوردار بودند؛ اما مدل لجستیک برخلاف دو مدل گوسین و پلی نومیال، در محدوده طول دوره رشد، شکل اصلی خود را حفظ نموده و از جنبه فیزیکی و بیولوژیکی برای مدل سازی نیاز آبی تجمعی بسیار مناسب تر است. با استفاده از این مدل به راحتی نیاز آبی محصول مورد نظر را در هر لحظه و هر بازه زمانی دلخواه از دوره رشد در مقیاس ثانیه، دقیقه، روز، هفته، ماه با دقت بالا برآورد کند. بر اساس نتایج این تحقیق برای هر محصول در یک منطقه همگن از نظر طول دوره رشد، معادله ای با دقت بسیار بالا ارائه شد که از نتایج آن می توان نیاز آبی را به راحتی و با دقت بالا برآورد نمود.

    کلید واژگان: مدل سازی ریاضی، نیاز آبی تجمعی، طول دوره رشد، تبخیر- تعرق
    Iman Hajirad, Khaled Ahmadaali *, AbdolMajid Liaghat

    The population is growing at an unprecedented rate, leading to a surge in food demand. This surge is coinciding with scarcity of water resources and intensifying competition among various sectors for water consumption and therefore there is an urgent need to precisely assess the water requirements of crops. Numerous studies have been conducted so far to determine water demand by considering various factors. Among these approaches, the FAO-Penman-Monteith equation has emerged as a widely recognized method. However, this equation entails extensive data requirements and involves lengthy calculations. The objective of this study was to develop a model for estimating the cumulative water requirement of common crops (wheat, barley, corn, and forage corn) on various latitudes within a specific region (the western vertical strip of Iran). Remarkably, the model only considers time as the input variable (growth period duration). Since the relationship between the cumulative water requirement of various crops and the length of the growth period follows a sigmoidal pattern, three mathematical models were employed to capture this trend; three-parameter logistic models, Gaussian functions, and third-order polynomials, all used for the purpose of modeling. The findings indicated that all three models exhibited high accuracy in estimating the cumulative water requirement for the crops during the growth period. The logistic model, in particular, demonstrated superior performance when evaluated using R2, RMSE, and NSE indices. Unlike the Gaussian and polynomial models, the logistic model preserved its original shape within the range of the growth period length, making it more appropriate for modeling the cumulative water demand from physical and biological standpoints. By utilizing this model, the water requirement for the intended product can be effortlessly estimated at any given point and within any desired time interval throughout the growth period, spanning from seconds and minutes to days, weeks, months, and beyond. As per the findings of this study, an equation with exceptional precision was introduced for each product in a homogeneous region, where the length of the growth period is consistent. This equation allows for the straightforward and precise estimation of crop water requirements.

    Keywords: Mathematical Modeling, Cumulative Water Requirement, Length of Growth Period, evapotranspiration
  • مجید مهران، فریور فاضلپور*، علیرضا سرایی

    جمعیت رو به افزایش جهان، تغییر سبک زندگی و شمار محدود منابع طبیعی و انرژی همگی سبب شده است که تاسیسات صنعتی آب شیرین کن، مدعیان اصلی تولید بصرفه آب شیرین باشند. در این پژوهش، تلفیق نیروگاه سیکل ترکیبی (CCPP) با تاسیسات تقطیر با تاثیر چندگانه (MED) و آب شیرین کن به روش اسمز معکوس (RO) از طریق تحلیل های جامع عادی و پیشرفته اگزرژی، اگزرژی-اقتصادی و اگزرژی-زیست محیطی بررسی می شود. در ابتدا، مدلسازی ترمودینامیک CCPP با استفاده از شیوه برنامه نویسی ریاضیاتی انجام می شود. سپس، برای تلفیق CCPP موجود با تاسیسات MED و آب شیرین کن RO، مدلی ریاضیاتی ارایه می شود. در انتها، تحلیل های عادی و پیشرفته فوق الذکر به منظور ارزیابی پارامترهای عملکردی اصلی سیستم یکپارچه CCPP و آب شیرین کن MED-RO، و شناسایی پیشرفت های بالقوه فنی، اقتصادی و زیست محیطی صورت می گیرد. مطالعه ای موردی نیز در مورد نیروگاه برق شهید سلیمی نکا واقع در شمال ایران در راستای دریای خزر ارایه می شود. روش مدلسازی ریاضیاتی برای این سیستم یکپارچه در برنامه «متلب» حل می شود و نتایج آن ازطریق نرم افزار «ترموفلکس» اعتبارسنجی می شوند. نتایج نشان از افزایش 3.79٪ مصرف سوخت پس از تلفیق CCPP و تاسیسات آب شیرین کن دارند. بازدهی اگزرژی سیستم پیشرفته 42.7 درصد و بالاترین هزینه تخریب اگزرژی محفظه احتراق 1.09 دلار در هر ثانیه است.  تحلیل های اقتصادی و زیست محیطی سیستم یکپارچه همچنین نشان می دهد که توربین های گازی بالاترین هزینه سرمایه گذاری (0.047 دلار در هر ثانیه) را دارند. در عین حال، سیستم MED بیشترین نرخ پیامد زیست محیطی، یعنی 0.025 نقطه در ثانیه، را داراست.

    کلید واژگان: مدلسازی ریاضیاتی و شبیه سازی، آب شیرین کن، آب و تولید برق، نیروگاه سیکل ترکیبی (CCPP)، تقطیر با تاثیر چندگانه (MED)، اسمز معکوس (RO)، تحلیل اگزرژی پیشرفته، تحلیل اگررژی-اقتصادی، تحلیل اگزرژی-زیست محیطی
    Majid Mehran, Farivar Fazelpour*, Alireza Saraei

    The increasing population of the world, the change of style and the limited number of natural resources and energy all make freshwater industrial productions the main contenders for the cost-effective production of freshwater. In this research, the combination of combined cycle power plant (CCPP) using multiple effect distillation (MED) and reverse osmosis (RO) desiccation techniques is investigated through normal and advanced exergy, exergy-economic and exergy-environmental comprehensive analysis. First, CCPP thermodynamic modeling is done using mathematical programming method. Then, a mathematical model is presented to integrate the existing CCPP with MED and RO desalination plants. Finally, the aforementioned normal and advanced analyzes are performed to evaluate the main performance parameters of the integrated CCPP system and MED-RO desalination system, and to identify potential technical, economic, and environmental improvements. A case study is also presented about the Shahid Salimi Neka power plant located in the north of Iran along the Caspian Sea.The mathematical modeling method for this integrated system is solved in "MATLAB" program and its results are validated by "Thermoflex" software. The results show a 3.79% increase in fuel consumption after combining CCPP and water desalination facilities. The exergy efficiency of the advanced system is 42.7% and the highest combustion chamber exergy destruction cost is $1.09 per second. Economic and environmental analyzes of the integrated system also show that gas turbines have the highest investment cost ($0.047 per second). At the same time, the MED system has the highest environmental impact rate, i.e. 0.025 points per second.

    Keywords: mathematical modeling, simulation, Desalination, Water, power generation, combined cycle power plant (CCPP), Multiple Effect Distillation (MED), reverse osmosis (RO), Advanced exergy analysis, Agro-economic analysis, Exergy-environmental analysis
  • گلپری نوروزی، مهدی رحمان پور*، حسن بخشنده امنیه
    یکی از مهم ترین اهداف برنامه ریزی تولید کوتاه مدت، فراهم کردن مقدار کانسنگ از نظر کمیت و کیفیت و ارسال آن به کارخانه است. از میان روش های موجود، روش های مبتنی بر مدل های ریاضی قادر به تهیه برنامه بهینه هستند. در میان روش های استخراج زیرزمینی، روش استخراج کند و آکند یک روش استخراج با نگهداری است که در کانسارهایی با شرایط نامناسب کمرها استفاده می شود. حالت خاصی از روش کند و آکند وجود دارد که بصورت ترکیبی از روش استخراج کارگاه و پایه و کند و آکند استخراج می شود. در این مقاله، یک مدل ریاضی عدد صحیح برای برنامه ریزی تولید با هدف به حداقل رساندن انحراف از تولید و با در نظر گرفتن محدودیت های فنی و عملیاتی برای این نوع معادن توسعه داده شده است. این مدل امکان استخراج همزمان از چند کارگاه در یک طبقه و چند طبقه را با رعایت محدودیت های عملیاتی در نظر می گیرد. عملکرد مدل ارائه شده بر اساس اطلاعات طبقه های 2737+ و 2733+ و 2721+ معدن زیرزمینی انگوران بررسی شده است. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که استخراج هم زمان از طبقات 2737+ و 2721+ علاوه بر رعایت مسائل ایمنی، میزان انحراف از تولید کمتری دارد و حداکثر به میزان 4/2 درصد با افت تولید مواجه است.
    کلید واژگان: برنامه ریزی تولید، مدل سازی ریاضی، معدنکاری زیرزمینی، کند و آکند، معدن انگوران
    Golpari Norozi, Mehdi Rahmanpour *, Hassan Bakhshandeh Amnieh
    Short term mine scheduling aims to provide a constant amount of material to the milling facility. Among the available approaches, mathematical modeling is reliable in determining an optimum solution. Cut and fill mining is conducted in mineral reserves with weak surroundings. In this paper, a new mathematical model is introduced to production scheduling of drift and fill mining method while the special constraints of cut and fill mining is considered. The model is capable to consider mining operation in several levels. The model is applied for stope sequencing in Anguran mining project. The data from the +2721, +2733 and +2737 levels are used for production scheduling and stope sequencing. The Anguran underground project is a cut and fill mining project. In this mine the levels are separated into 2 northern and southern panels. The results show that simultaneous mining of +2721 and +2737 levels is capable of reaching the predetermined production level with a maximum deviation of 2.4%.
    Keywords: Mine Planning, Mathematical Modeling, Underground Mining, Cut, Fill Mining
  • Reza Ramezanian *, Meysam Arjomandfar, Darya Abbasi
    In this paper, the Risk-constrained Cash-In-Transit Vehicle Routing Problem (RCITVRP) is addressed with time windows, pickups, and deliveries. It is crucial for Cash-In-Transit (CIT) companies involved in transporting valuable or hazardous goods to identify risks. Therefore, owing to the high level of risk in CIT operations (e.g., armed robbery or attack), a bi-objective mixed-integer non-linear programming (MINLP) model is used to minimize travel costs and the risks associated with transporting valuables. For risk minimization, a new risk measure is developed, which includes: (i) the level of vulnerability for each vehicle, and (ii) the threat probability on each route. In addition, multiple vehicles are considered with capacity limitations. The epsilon-constraint method, a multi-objective exact solution approach, is implemented to solve the proposed model. Furthermore, several numerical examples are generated to evaluate the model and the solution method, which clearly show the best route with minimum cost and minimum risk (cost value = 112, risk value = 64,600). Eventually, a case study is provided to investigate the applicability of the proposed model.
    Keywords: Cash-In-Transit Problem, Mathematical Modeling, Multi-Objective, RCITVRP, Risk Assessment, Robbery
  • محمود شیرزادی، حمید سلیمانی مهر*، شهرام اعتمادی حقیقی
    امروزه استفاده از سرامیک ها و آلیاژهای سخت در صنایع پیشرفته باعث شده تا روش های نوینی مانند ماشین کاری تخلیه الکتریکی به منظور کاهش معایب روش های سنتی براده برداری این مواد ایجاد شود. این روش ها نیز به نوبه خود دارای ایرادهایی از جمله کیفیت سطح ماشین کاری هستند که در این مقاله با استفاده از یک میدان مغناطیسی متناوب خارجی و انجام آزمایش های عملی بر روی آلیاژ سخت اینکونل 718 در رفع تعدادی از آن ها تلاش شده است. در این نوشته برای ایجاد یک میدان مغناطیسی خارجی با استفاده از جریان متناوب حول منطقه انجام فرایند تخلیه الکتریکی یک پیچه هلمهولتز پیشنهاد شده است. در روش سنتی و پیشنهادی، شعاع کانال پلاسما مدل سازی ریاضی -عددی می شود و برای صحت سنجی نتایج تیوری، آزمایش های تجربی تعریف می گردد. مقایسه یکنواختی سطح (مورفولوژی) و زبری سطح (Ra) به عنوان پارامترهای اثربخشی بین روش سنتی و روش پیشنهادی در نظر گرفته شده اند. کانال پلاسما استوانه ای فرض شده است. جهت کنترل زبری سطح از یک زبری سنج استفاده شد. نتایج مدل سازی ریاضی-عددی کاهش 10% قطر کانال پلاسما را نشان می دهد. طبق نتایج به دست آمده میزان زبری سطح در زمان های ثابت، کاهش یافته است. مبنای صحت سنجی روش پیشنهادی، مقایسه پارامترهای خروجی کیفیت سطح ماشین کاری در آزمایش های تجربی می باشد.
    کلید واژگان: میدان مغناطیسی متناوب، کانال پلاسما، ماشین کاری تخلیه الکتریکی، مدل سازی ریاضی
    Mahmood Shirzadi, Hamid Soleimanimehr *, Shahram Etemadi Haghighi
    Today, the use of ceramics and hard alloys in advanced industries has led to the creation of new methods such as electric discharge machining in order to reduce the disadvantages of traditional methods of chipping these materials. In turn, these methods also have defects, such as the quality of the machining surface, which in this paper has been tried to solve some of them by using an external alternating magnetic field and conducting practical tests on Inconel 718 hard alloy. In this paper, a Helmholtz coil is proposed to create an external magnetic field using an alternating current around the area of the electric discharge process. In the traditional and proposed method, the radius of the plasma channel is modeled mathematically and numerically, and experimental tests are defined to validate the theoretical results. Comparison of surface uniformity (morphology) and surface roughness (Ra) are considered as effective parameters between the traditional method and the proposed method. The plasma channel is assumed to be cylindrical. A roughness meter is used to control surface roughness. The results of mathematical-numerical modeling show a 10% reduction in the diameter of the plasma channel. According to the obtained results, the amount of surface roughness (Ra) has decreased in fixed times. The basis of validation of the proposed method is to compare the output parameters of machining surface quality in practical tests.
    Keywords: Alternating magnetic field, plasma channel, electric discharge machining, Mathematical Modeling
  • Vladimir Ivanov *, Vladimir Shimanovskiy
    The paper develops the methods for computer simulation of the dynamics of absolutely rigid body systems with a tree structure. The equations of motion are presented in compact matrix form. The case of holonomic constraints is also considered. Since the independent parameters uniquely determine the positions and velocities of the bodies of the system in space, the generalized coordinates and variables with the dimension of impulses are chosen. A feature of the system of equations is that it is resolved with respect to the derivatives of the generalized momenta and does not contain constraint reactions. The derivation of the proposed form of the equations of motion from the Hamilton principle using the matrix-geometric approach is given. Recursive formulas for determining all kinematic and dynamic variables included in the equations are obtained. As an example of a mechanical system with six degrees of freedom, all stages of preparing primary information and compiling equations of motion in the proposed form are demonstrated. Three algorithms are presented that allow resolving the obtained extended system of equations with respect to the generalized velocities and momenta without direct formation of the Hamilton equations. The classification of the equations of motion of rigid body systems is carried out from their structure point of view. The place of the deduced equations in the general classification is also demonstrated. A comparative analysis of the computational complexity of the considered methods for various classes of mechanical systems is carried out. Some diagrams are constructed that allow choosing the most effective modeling method depending on the characteristics of the mechanical system: the number of bodies, the number of degrees of freedom and the structure of the system.
    Keywords: Multibody system, equations of motion, Dynamics, mathematical modeling, generalized coordinates, Poisson momenta
  • سجاد مرادی*
    هدف

    این مقاله به مطالعه مساله برنامه ریزی پرورش ماهی در زنجیره های مختلف و مدیریت فروش در یک مزرعه پرورش ماهی در طول یک افق زمانی مشخص می پردازد و هدف آن تعیین بهینه زمان شروع و میزان تخم ریزی در زنجیره های مختلف، زمان صید و مدیریت سفارشات موجود در دوره های مختلف می باشد.

    روش شناسی پژوهش: 

    در این مطالعه، یک فرمول بندی جدید در قالب یک مدل برنامه ریزی خطی عدد صحیح آمیخته ارایه شده است که می تواند جواب بهینه مساله را در مدت زمان کوتاهی پیدا کند. در مدل پیشنهادی جدید، برخی از مراحل میانی زنجیره پرورش ماهی که هیچ تاثیری بر تصمیمات کلیدی ندارند، نادیده گرفته می شوند و درنتیجه اندازه و پیچیدگی مدل پیشنهادی بدون نادیده گرفتن فرضیات حاکم بر مساله و از دست رفتن بهینگی جواب ها کاهش می یابد.

    یافته ها

    پس از پیاده سازی مدل پیشنهادی، با استفاده از نمونه داده های مختلف، مشاهده می شود که اندازه مدل، تعداد متغیرها و زمان اجرای آن در مقایسه با مدل مشابه کم تر است و با وجود اضافه کردن فرضیات واقعی جدیدی به مساله، این مدل قادر است در زمان کوتاهی جواب مساله شامل حجم و زمان تخم ریزی در هر زنجیره پرورش، زمان صید و نیز پذیرش یا رد تقاضاهای عمده را در دوره های مختلف به صورت بهینه تعیین کند.

    اصالت/ارزش افزوده علمی: 

    در این مطالعه برای مساله زمان بندی زنجیره های پرورش ماهی و مدیریت فروش که تاکنون مطالعات اندکی در این زمینه صورت گرفته است، یک مدل جدید برنامه ریزی خطی عدد صحیح آمیخته ارایه شده است که در مقایسه با مدل موجود قبلی هم فرضیات واقعی بیشتری در آن لحاظ شده است و هم زمان اجرای کم تری دارد.

    کلید واژگان: پذیرش سفارشات، تعیین اندازه انباشته، صنعت پرورش ماهی، مدل سازی ریاضی
    Sajad Moradi *
    Purpose

    This article studies an issue in the fish farming industry in which the goal is to find the best multi-period planning for handling various chains, including ordering, breeding, and selling of trout over a time horizon.

    Methodology

    In this study, a new formulation is presented as a mixed integer linear programming model that could find the optimum solution quickly. In the new proposed formulation, some intermediate stages of the breeding chain that do not affect decisions are ignored, and therefore, the size and complexity of the proposed model reduce without compromising the optimality of the answers.

    Findings

    After implementing the proposed model, using different data samples, it can be seen that this model achieves the optimal solution in a short time, including volume and time of spawning in each breeding chain and different periods, harvesting time, and accepting or rejecting the main demands.

    Originality/Value:

     In this paper, the issue of scheduling of fish farming chains and sales management, which there are a few studies in this field, has been studied and a new mixed integer linear programming model is presented. Compared to the previous model, this model has more realistic assumptions and less complexity and execution time.

    Keywords: order acceptance, Lot sizing, Fishing industry, Mathematical Modeling
  • MohammadJavad Peymanfard *, Alireza Sedaghat

    Hydrogen is the key to achieving sustainable and clean energy in the world's future, and research in the field of optimal hydrogen production has been growing in the past years. This research discusses the mathematical modeling of the Methanol Steam Reforming Process in membrane reactors to produce hydrogen. Modeling is developed with the principles of energy, mass, and momentum conservation; In cases where the temperature is constant, only the conservation of mass will be used, and both energy and mass equations will be used in non-isothermal cases. This modeling is finally upgraded from one-dimensional to two-dimensional in the length and radial of the reactor. In each mathematical model, molecular and thermal diffusion relations are used as auxiliary equations to complete the modeling. In the final step, the effect of different variables such as temperature, pressure, and the reactor and membrane's physical conditions is analyzed to determine the optimal operating conditions for the developed mathematical models. The predictability of chemical processes behavior like the methanol steam reforming process can be achieved through basic mathematical modeling concepts. The results from the conceptual examination of the mathematical model are compared with various simulation results carried out in other articles, revealing their consistency. Basic mathematical models are superior to complex simulations as they can be leveraged to develop intelligent expert systems or predictive maintenance programs that deliver desired outcomes rapidly and cost-effectively.

    Keywords: Methanol steam reforming, mathematical modeling, Hydrogen production, Membrane reactors, Conservation of mass, energy, System analysis
  • فرحناز رحمانی میبدی، اکبر عالم تبریز*، مصطفی زندیه، داوود طالبی

    اخیرا زنجیره های تامین و شبکه های تامین در حال توسعه به سمت شبکه های تامین درهم آمیخته اند. این ساختارهای جدید، پویا و درحال تکامل، متفاوت از زنجیره تامین های خطی با ساختارهای ایستا هستند و نیاز به بازنگری در برخی از مفاهیم سنتی دارند. هدف این پژوهش، مدل سازی ریاضی شبکه تامین درهم آمیخته سه سطحی (شامل تامین کننده، تولیدکننده، مشتریان) با محوریت تاب آوری است. روش این پژوهش، از نوع بنیادی کاربردی است. رویکرد آن از نوع کمی و از نوع مدل سازی ریاضی است. در این تحقیق، ابتدا مساله مدل سازی می شود و با استفاده از داده های واقعی، در نرم افزار GAMS حل شده و پس از تعیین مقادیر بهینه متغیرهای تصمیم، نتایج آن تحلیل گردیده است. همچنین، روی پارامتر موثر (ظرفیت تولید) تحلیل حساسیت انجام شده است. نتایج نشان داد افزایش پارامتر ظرفیت به دلیل ثابت بودن تقاضا و کمتر بودن تقاضا از ظرفیت تولید تاثیری بر اهداف شبکه نداشت. مدل پیشنهادی ضمن بهینه سازی شبکه های تامین درهم آمیخته ، قادر است تاب آوری شبکه را نیز در مقابل اختلال تقویت کند. از سوی دیگر، کارایی رویکرد پیشنهادی از طریق به کارگیری آن در مطالعه موردی شبکه تامین درهم آمیخته کاشی و سرامیک نشان داده شده است.

    کلید واژگان: شبکه تامین درهم آمیخته، پویایی زنجیره تامین، مدل سازی ریاضی، تاب آوری، بهینه سازی چندهدفه
    F. Rahmani Meybodi, A. Alem Tabriz *, M. Zandiyeh, D. Talabi

    Recently, supply chains and supply networks are developing towards intertwined supply networks. These new, dynamic structures are different from linear supply chains with static structures and require a revision of some traditional concepts. The aim of this research is mathematical modeling of the three-level supply network (including suppliers, firms, customers) based on resilience. Its approach is quantitative and mathematical modeling. In this research, first the problem is modeled and solved using real data in GAMS software, and after determining the optimal values of the decision variables, the results are analyzed. Also, a sensitivity analysis has been performed on the effective parameter (production capacity). The analysis of the results showed that increase of the capacity parameter did not affect the total cost of the network due to the constant demand. The proposed model, while optimizing the intertwined supply networks, is able to strengthen the resilience of the network in the face of disruption. On the other hand, the effectiveness of the proposed approach has been shown by using it in a case study of the intertwined supply network of tiles and ceramics.

    Keywords: Intertwined Supply Network, Supply Chain Dynamics, Mathematical Modeling, Resilience, Multi-Objective Programing
  • Amir Khiabani, Alireza Rashidi Komijan *, Vahidreza Ghezavati, Hadi Mohammadi Bidhendi
    Airlines try to reduce costs by improving the quality of their operational schedules. However, numerous uncontrollable factors make disruptions inevitable. A flight delay or cancellation caused by disruption may spread throughout the network and increase the operational costs by affecting the schedule of other flights, including aircraft, crew, and passengers’ itineraries. While previous researchers have focused on one of these aspects or sequential approaches, the resulted solutions cannot lead to a reliable operational solution due to the complex relationships between these factors in practice. Therefore, integrated recovery approaches are highly essential. The main objective of this research is to provide a fully integrated recovery model that contains various recovery scenarios to tackle the disruption and delay propagation with more flexibility and acceptable solution time. So, an integrated model for crew, aircraft, and passenger recovery problem is proposed in this paper. The proposed model is formulated as MILP, based on individual flight legs to achieve a more accurate schedule with better recovery solution. Options such as aircraft reassignment, crew swapping, reassignment of passengers, and ticket refunds are considered as alternatives to face disruption. Moreover, the considerations related to crew rest-time and maintenance requirements are also included in the model. Due to the NP-Hard nature of the problem, the Genetic algorithm is used as the solution approach successfully for the real-world data to limit delay propagation on various random flights.
    Keywords: Integrated Airline Recovery Problem, Mathematical Modeling, Delay Propagation, Genetic Algorithm
نکته
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال