فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال شانزدهم شماره 1 (فروردین 1395)
  • سال شانزدهم شماره 1 (فروردین 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/01/07
  • تعداد عناوین: 39
|
  • فرحان خدایی، ناصر فتورایی، بهمن وحیدی صفحات 1-9
    در این مقاله حرکت تعدادی لخته خونی با خواص مکانیکی مختلف در داخل شبکه عروق مغزی مورد بررسی قرار گرفته است. لخته های خونی عمدتا از منابع قلبی یا عروقی رها شده و با وارد شدن به عروق مغزی موجب ایجاد مانع بر سر خونرسانی به بافت مغز می گردند. جهت بررسی این پدیده در این پژوهش از آناتومی عروق مغزی بدست آمده از تصویربرداری پزشکی شریان های یک شخص بیمار استفاده شده و معادلات حاکم بر حرکت لخته و همودینامیک جریان خون در عروق مغزی توسط الگوریتم محاسباتی تعامل سیال-جامد مورد بررسی قرار گرفته است. اگر چه تاثیر خواص مکانیکی لخته در مکانیزم حرکتی آن در چرخه عروق مغزی در مطالعات پیشین مورد بررسی قرار نگرفته است، اما نتایج بدست آمده در این پژوهش حاکی از تغییر پارامترهای دینامیکی حرکت لخته ها با تغییر خواص مکانیکی آنها می باشد؛ به گونه ای که لخته های صلب تر تمایل بیشتری برای ورود به شاخه های بزرگتر مغزی دارند. همچنین دیگر پارامترهای دینامیکی حرکت مانند سرعت متوسط حرکت لخته نیز با تغییر خواص مکانیکی تغییر می کنند. دستاوردهای این تحقیق نشان می دهند که پارامترهای مکانیکی نقش اصلی در نحوه حرکت لخته های خونی را بر عهده دارند و تحلیل آنها می تواند شناخت ما از مکانیزم بیماری های ناشی از این پدیده را افزایش داده و برنامه ریزی برای روش های درمانی آنها را تسهیل نماید.
    کلیدواژگان: سکته مغزی، لخته خونی، تعامل سیال، جامد، چرخه عروق مغزی
  • سید امیر حسین طباطبایی، عقیل یوسفی کما، سید موسی آیتی، سید سعید محتسبی صفحات 10-20
    با توجه به اهمیت سیستم های خلبان خودکار در هواپیماهای بدون سرنشین، در این مقاله ابتدا به طراحی پارامتری سیستم های هدایت و کنترل پرداخته شده و سپس روش بدست آمده بر روی یک ریزپرنده ی عملیاتی شش درجه آزادی غیرخطی پیاده سازی می گردد. سیستم کنترل پیشنهادی نظارتی فازی بوده که ضرایب نهایی آن به روش الگوریتم ژنتیک بهینه گشته اند. به منظور طراحی سیستم هدایت نیز، ابتدا الگوریتم های هندسی تعقیب مسیر میدان برداری و تعقیب هویج دو بعدی(ارتفاع ثابت)، به سه بعد تعمیم داده شده اند. سپس، سیستم هدایت سه بعدی بهینه شده تعقیب هویج فازی بر پایه ی ترکیب الگوریتم هندسی تعقیب هویج، منطق فازی و الگوریتم ژنتیک، برای یک ریزپرنده ی بال-ثابت ارائه گردیده است. اضافه شدن منطق فازی به روش تعقیب هویج موجود، عملکرد آن را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. در هر مانور پروازی خودکار، سیستم های کنترل و هدایت به طور همزمان بر عملکرد هواپیما تاثیر دارند. بنابراین، با در نظر گرفتن سیستم کنترل یکسان، مقایسه ی عملکرد سیستم های هدایت سه بعدی بر پایه ی هر سه روش تعقیب هویج، تعقیب هویج فازی و میدان برداری با حضور اغتشاش باد و بدون آن صورت گرفته است. نتایج حاکی از برتری روش تعقیب هویج فازی ارائه شده در این مقاله در حرکت افقی و روش میدان برداری تعمیم داده شده به بعد سوم ارتفاع در حرکت عمودی می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل نظارتی فازی، سیستم هدایت سه بعدی، الگوریتم تعقیب هویج فازی، الگوریتم میدان برداری، الگوریتم ژنتیک
  • کمال عموری، شهاب کاظمی، مهدی کزازی صفحات 21-28
    در این پژوهش نانو کامپوزیت های ذره ای زمینه آلومینیمA356تقویت شده با1 و 1.5 درصد وزنی ذرات SiCبا میانگین اندازه ذرات 50 نانومتر به روش ریخته گری گردابی تولید شد و سپس روی کامپوزیت های به دست آمده عملیات حرارتی T6 انجام شد.خواص مکانیکی مانند آزمون سختی وآزمون کشش نمونه هاینانو کامپوزیتی موردبررسی قرار گرفت. همچنین ریزساختار نمونه ها توسط میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی بررسی شد.بررسی نتایج نشان داد که نمونه هاینانو کامپوزیتی عملیات حرارتیT6شده، سختی و استحکام قابل توجهی نسبت به نانو کامپوزیت های بدون عملیات حرارتی داشتند. این افزایش در خواص مکانیکی می تواند به دلیل ایجاد فاز Mg2Si و ذرات سیلیسیم کروی باشد.همچنین با افزایش درصد وزنی نانو ذرات SiC، استحکام و سختی افزایش یافت به طوری که بیشترین استحکام کششی و سختی در 1.5درصد وزنی به دست آمد. استحکام کششی و سختی نانو کامپوزیت با 1.5 درصد وزنیSiC قبل و بعد از عملیات حرارتیT6به ترتیب، 177MPaو 236MPaو HBN80 و HBN123به دست آمد.سطح شکست نمونه ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی موردمطالعه قرار گرفت و مشاهده شد که شکست تمام نمونه ها، شکست ترد بوده است.
    کلیدواژگان: نانو کامپوزیت، ریخته گری گردابی، عملیات حرارتی T6، ریزساختار و خواص مکانیکی
  • علی نصر، سیدعلی اکبر موسویان صفحات 29-40
    ربات های موازی-کابلی دارای مزایای زیادی هستند؛ اما مشکلاتی نظیر برخورد کابل ها با یکدیگر و محیط، عدم استفاده از ساختار مناسب و نیاز به تحت کشش بودن کابل ها از گسترش آن ها جلوگیری می کند. لذا اتصال یک بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک آن ها، موجب هم افزایی در قابلیت جابه جایی اجسام می گردد. این مقاله به طراحی بهینه چندهدفه، و بررسی مقایسه ای دو ساختار مقید و معلق از ربات موازی-کابلی سه بعدی می پردازد تا با نصب یک بازوی سری قابلیت های کاری یک ربات هیبرید کامل را دارا باشد. جهت بهینه سازی از سه دسته معیار فضای کاری، سختی سینماتیکی و حساسیت استفاده می شود. فضای کاری از روش نوینی محاسبه می گردد که حاصل ترکیب قیدهای جلوگیری از برخورد کابل ها با یکدیگر، برخورد کابل ها با سکوی متحرک، کنترل ناپذیری و تکین بودن ربات است. ابتدا به بررسی تقریبی نیرو و گشتاور عکس العمل بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک پرداخته می شود. سپس به بهینه سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تکاملی ژنتیک جهت دستیابی به جبهه پرتو مناسب پرداخته می شود. جبهه پرتو با تقابل و مصالحه سه دسته معیار اصلی به دست می آید. دو ساختار مقید و معلق در شرایط کاملا یکسان و با یک هدف واحد بهینه سازی و مقایسه می شوند. نتایج حاصل از این بهینه سازی نشان می دهد در ساختار معلق، انرژی مصرفی جهت حمل مجموعه به طور قابل توجهی نسبت به ساختار مقید کاهش یافته است. همچنین طبق نتایج شبیه سازی ساختار مقید، فضای کاری و مهارت بیشتری در مقایسه با ساختار معلق دارد. از این نتایج در ساخت و توسعه یک نمونه آزمایشگاهی ربات موازی-کابلی سه بعدی استفاده شده است.
    کلیدواژگان: ربات ترکیبی کابلی، سری، ربات موازی، کابلی فضایی، طراحی بهینه چندهدفه، فضای کاری بدون برخورد
  • مجتبی قربانی، سیدکمال حسینی ثانی صفحات 41-50
    در این مقاله کنترل پیش بین غیرخطی برای ربات موازی شش درجه آزادی استوارت ارائه شده است. کنترل پیش بین، مسیر کنترلی بهینه ربات را در یک افق محدود و مشخص انتخاب می کند. هدف اصلی این تحقیق طراحی کنترل کننده ی پیش بین برای ربات شش درجه آزادی استوارت می باشد. در این پژوهش ابتدا سینماتیک و دینامیک ربات استوارت با در نظر گرفتن دینامیک الکتروموتورهای محرک ها معرفی می گردد. در ادامه به معرفی کنترل پیش بین غیرخطی پرداخته شده و متناسب با دینامیک ربات شش درجه آزادی، کنترل کننده طراحی می شود. با فرض وجود نامعینی های مختلف برای ربات معادله دینامیکی ربات بازنویسی شده و کنترل کننده با توجه به این نامعینی ها طراحی و پایداری کنترل کننده با استفاده از نظریه لیاپانوف اثبات می گردد. کنترل کننده ی پیشنهادی با توجه به محدود بودن توان و گشتاور موتورها در عمل، سکوی استوارت را به گونه ای کنترل می کند که مسیر مورد نظر به خوبی ردیابی گردد. در انتهای پژوهش برای بررسی روش ارائه شده، سکوی استوارت شبیه سازی و روش کنترلی پیشنهادی با دیگر روش های مرسوم از جمله روش کنترل گشتاور محاسبه شده، کنترل مد لغزشی و کنترل کننده ی تناسبی-انتگرال گیر-مشتق گیر از نظر خطای ردیابی و تلاش کنترلی مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: سکوی استوارت، کنترل پیش بین غیرخطی، نامعینی های سیستم، کنترل ربات، پایداری لیاپانوف
  • احمد صداقت، هادی کیان صفحات 51-62
    در این تحقیق به بهینه سازی یک سیستم پمپ حرارتی منبع زمینی ترکیب شده با سیستم سرمایش جذبی خورشیدی پرداخته شده است. فرایند بهینه سازی با استفاده از یک الگوریتم تکاملی چندهدفه انجام شده است. سه فرایند بهینه سازی شامل بهینه سازی تک هدفه ترمودینامیکی، ترمواقتصادی و چندهدفه انجام شده است. در مورد بهینه سازی چندهدفه، یک مثال از فرایند تصمیم گیری برای انتخاب حل نهایی از جبهه بهینه پارتو ارائه شده است. نتایج نشان دادند که بهینه سازی چندهدفه دو تابع هدف ترمودینامیکی و اقتصادی را به طور همزمان مدنظر قرار می دهد. نتایج بدست آمده با استفاده از روش های بهینه سازی مختلف مقایسه و مورد بحث قرار گرفتند. نشان داده شد که بهینه سازی ترمودینامیکی بر روی منابع انرژی تمرکز می کند در حالی که بهینه سازی ترمواقتصادی فقط بر روی منابع مالی تمرکز می کند. در مقابل بهینه سازی چندهدفه هر دو منابع انرژی و مالی را مدنظر قرار می دهد. نتایج نشان داده اند که درصد انحراف از مقادیر ایده آل ترمودینامیکی و اقتصادی برای سیستم بهینه ترمودینامیکی به ترتیب 0 % و 905 % بودند. این مقادیر برای سیستم بهینه اقتصادی به ترتیب 104 % و 0 % بدست آمدند. مقادیر انحراف از نقطه ایده آل برای سیستم بهینه چندهدفه برای معیارهای ترمودینامیکی و اقتصادی به ترتیب 10 % و 88 % بدست آمدند. نتیجه شد که بهینه سازی چندهدفه معیارهای ترمودینامیکی و اقتصادی را بهتر از دو سیستم بهینه تک هدفه ترمودینامیکی و اقتصادی ارضا می کند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چندهدفه، پمپ حرارتی منبع زمینی هیبریدی، سرمایش خورشیدی، الگوریتم ژنتیک
  • محمدحسن رحیمیان، مصطفی آشنا صفحات 63-71
    در این مقاله احتراق یک جت متان با استفاده از چند معادله با آهنگ واکنش محدود و استفاده از روش بولتزمن شبکه ای شبیه سازی شده است. در این مدل از دو دسته از توابع توزیع، یک دسته برای حل معادلات پیوستگی و ممنتم و دسته دیگر برای حل معادلات گرما و اجزاء شیمیایی استفاده می شود. معادله بولتزمن شبکه ای برای جریان تراکم پذیر با تقریب عدد ماخ پایین در این روش مدل شده و چگالی از طریق رابطه گاز کامل به میدان دما وابسته شده است. تولید و مصرف اجزاء شیمیایی و گرمای واکنش ها به صورت جملات چشمه در معادلات بولتزمن شبکه ای درنظر گرفته شده اند. در هر مرحله زمانی، اثرات دما و غلظت اجزاء بر آهنگ واکنش، خواص و پارامترهای حل در نظر گرفته می شود. استفاده از مکانیزم های کاهش یافته چند معادله ای به جای تنها یک معادله، در نظر گرفتن اثر دما و غلظت اجزاء بر خواص و آهنگ واکنش ها از مزیت-های مدل توسعه داده شده است. مدل احتراقی با استفاده از شبیه سازی یک مکانیزم چهار معادله ای با شش جزء شیمیایی در یک شعله نفوذی جت آرام متان و مقایسه نتایج با داده های تجربی اعتبار سنجی شده است. توافق خوب نتایج عددی با داده های تجربی کارایی مدل توسعه داده شده را برای شبیه سازی مکانیزم های کاهش یافته با آهنگ واکنش محدود نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بولتزمن شبکه ای، احتراق جت متان، مکانیزم کاهش یافته، شعله نفوذی
  • محمدرضا حسن زاده تلوکی، محسن شاکری صفحات 72-80
    امروزه در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه، شبکه های خطوط انتقال فاضلاب، نصب شده و یا در حال نصب است. در حال حاضر منابع اصلی جمع آوری اطلاعات از وضعیت لوله های فاضلاب، استفاده از دوربین های CCTV و تخمین عمر لوله ها است که اطلاعاتی قطعی ارائه نمی کنند. مدیریت بر تاسیسات فاضلاب نیازمند داشتن اطلاعات مطمئن از وضعیت تجهیزات است. لذا ضروری است تا اطلاعات مطمئن به صورت کمی و هندسی از وضعیت آن ها پس از نصب و حین خدمت رسانی، وجود داشته باشد. اندازه گیری میزان گرفتگی خطوط لوله های فاضلاب همواره کار مشکلی بوده است. از دهه 1990 تاکنون اقدامات مختلفی برای بهبود و کاربرد تکنیک های مختلف اندازه گیری گرفتگی لوله صورت گرفته است ولی اکثر آن ها به مرحله کاربردی، واقعی و فراگیر نرسیدند. تعیین پروفیل یک روش جدید در این ارتباط است. تکنیک جدیدی که در این مقاله ارائه شده است با هدف اندازه گیری سطح مقطع و به دست آوردن پروفیل مقطع لوله ها است. این تکنیک شامل دو سنسور مادون قرمز و یک سرووموتور است که بر یک مکانیزم ابزار اندازه گیری متصل می باشد. مجموعه در داخل یک لوله فاضلاب قرار می گیرد و مختصات نقاط مقطع لوله را اندازه گیری می کند. اطلاعات خام اندازه گیری شده به وسیله سرووموتور و سنسورها، به خارج لوله انتقال یافته و پس از پردازش، در قالب فایلی متنی ذخیره می شود. با استفاده از بسته نرم افزاری توسعه یافته و پیشنهادی در محیط نرم افزار سالیدورکز، اطلاعات ذخیره شده، به صورت پروفیل دوبعدی سطح مقطع لوله، رسم و در ادامه آن مدل سه بعدی لوله تحت بازرسی در دسترس خواهد بود و پارامترهای مختلف لوله در هر مقطع دلخواه قابل اندازه گیری است.
    کلیدواژگان: اندازه گیری، سطح مقطع لوله، پروفیل گیری، مادون قرمز، سالیدورکز API
  • سیروس احمدی طوسی، رضا سهیلی فرد صفحات 81-88
    تغییرات ساختاری پروتئین ها که در هنگام اتصال به لیگاند یا پروتئین های دیگر صورت می گیرد، نقش حیاتی در پدیده های بیولوژیکی ایفا می نماید. این گونه حرکات به صورت تجمعی و با فرکانس پایین بوده و آنالیز مود نرمال روش متداول جهت یافتن فرکانس ها و شکل مود ها می باشد. مطالعات گسترده ای جهت پیش بینی این حرکات با استفاده از مدل های مختلف پروتئین صورت گرفته است. از این میان، مدل های شبکه ارتجاعی با توجه به عدم نیاز به کمینه سازی انرژی پتانسیل و ساده بودن از مطلوبیت بالایی برخوردار است. با این وجود، تا کنون مطالعه جامعی در خصوص بررسی تاثیر پارامتر های مختلف این مدل ها در پیش بینی تغییرات ساختاری صورت نگرفته است. در این مطالعه تعداد 20 پروتئین با تغییرات ساختاری مشخص انتخاب شده و با ایجاد مدل های مختلف شبکه ارتجاعی، میزان موفقیت و اعتبار هریک در پیش بینی ساختار نهایی مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس نتایج این مطالعه سه مود اول هر مدل اغلب بیشترین نقش را در پیش بینی تغییرات ساختاری پروتئین ها ایفا می کنند. علاوه بر این، انتخاب شعاع حدی مناسب تاثیر بیشتری نسبت به تابع پتانسیل در مدل شبکه ارتجاعی دارد. همچنین نتایج حاصله نشان می دهد از میان مدل های مختلف در نظر گرفته شده، مدلهای غیر نمایی با شعاع حدی 10 آنگستروم با وجود محاسبات مقرون به صرفه تر از دقت بیشتری در پیش بینی تغییرات ساختاری برخوردار می باشند.
    کلیدواژگان: تغییرات ساختاری، مدل شبکه ارتجاعی، آنالیز مود نرمال، شعاع حدی
  • فرید وکیلی تهامی، سیما باهری اسلامی، سید سعید شریفی، افشین عباسی، پیمان مجنون صفحات 89-100
    واماندگی ناشی از خزش یکی از مهم ترین عواملی است که عمر قطعات مکانیکی را، که در درجه حرارت بالا کار می کنند، تعیین می کند. از قطعات مهمی که در درجه حرارت بالا و تحت تنش های مکانیکی قرار دارند، پره ها ی توربین گازی می باشند. در طرح های جدید، به منظور کاهش درجه حرارت پره ها و جلوگیری از خزش، جریان سیال خنک کن از کانال هایی در این پره ها عبور داده می شود. بنابراین، یکی از عوامل مهم در عملکرد سیستم خنک کاری، ضریب همرفت جریان داخل کانال ها می باشد. در این پژوهش، با مدل سازی کانال های خنک کاری به صورت مبدل هایی با روکش حرارتی محافظ و همراه با خنک کاری فیلمی- همرفتی، تاثیر رطوبت مخصوص سیال خنک کن و زبری کانال خنک کاری در مقدار ضریب همرفت جریان داخل کانال تعیین شده است. بدین منظور یک کد کامپیوتری که توانایی محاسبه ی خواص هوای مرطوب وابسته به دما و رطوبت مخصوص را دارد، تدوین شده است. سپس با تاثیر دادن مقدار زبری کانال در محاسبه ی ضریب همرفت، توزیع دما در طول پره با استفاده از یک مدل تحلیلی به دست آمده است. نتایج نشان می دهد در کانال های زبر، با افزایش جذب گرما توسط سیال خنک کن، دمای پره بخصوص در مقطع بحرانی کاهش می یابد. همچنین با افزایش رطوبت مخصوص سیال خنک کن، دمای خروجی سیال نسبت به حالت خشک کاهش می یابد که نتیجه ی آن کاهش حدود 5/2 درصدی دمای فلز پره در هر بخش می باشد. بطور کلی نشان داده شده است که با افزایش رطوبت سیال خنک کن و زبری کانال در محدوده قابل قبول، می توان عمر خزشی پره را تا 18/3 برابر افزایش داد.
    کلیدواژگان: پره ی توربین، عمر خزشی، زبری، رطوبت مخصوص، خنک کاری
  • قاسم حیدری نژاد، رضا بابایی صفحات 101-110
    در این مقاله، مشخصه های میدان جریان و انتقال جرم در یک کانال مسطح شامل یک حفره آب بدون حضور و همچنین تحت تاثیر میدان الکتریکی به کمک روش شبیه سازی گردابه های بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج عددی حاضر با نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده تطابق خوب مدل در پیش بینی جریان و انتقال جرم است. در ادامه اثر مقدار عدد رینولدز و ولتاژ میدان الکتریکی بر میزان نرخ تبخیر تحلیل شده است. نتایج عددی نشان می دهد که اعمال ولتاژ قوی به الکترود سیمی سبب ایجاد اغتشاش و تولید گردابه روی سطح آب می شود. مشاهده می شود که در یک عدد رینولدز ثابت، با افزایش ولتاژ اعمالی نرخ تبخیر افزایش می یابد، اما در یک ولتاژ ثابت با افزایش عدد رینولدز ورودی، نرخ تبخیر تا عدد رینولدز 3391 نرخ صعودی و پس از آن به دلیل کاهش اندازه گردابه حاصل از میدان الکتریکی نرخ نزولی دارد. همچنین با استفاده از نتایج بدست آمده در محدوده اعداد رینولدز بیشتر از 3391، یک رابطه خطی بین عدد شروود نسبی و عدد الکتروهیدرودینامیک استخراج شد. در انتها نیز یک رابطه بین اعداد بدون بعد حاکم بر جریان الکتروهیدرودینامیکی مانند عدد شروود نسبی، عدد رینولدز و عدد الکتروهیدرودینامیک بدست آمد.
    کلیدواژگان: الکتروهیدرودینامیک، باد کرونا، تبخیر آب، تحلیل عددی
  • پیمان مقصودی، پدرام حنفی زاده صفحات 111-120
    در این مقاله رکوپراتور یک میکروتوربین200 kW با در نظر گرفتن هزینه و کارایی به عنوان پارامترهای کلیدی، با الگوریتم ژنتیک چند هدفه بهینه سازی شده است. از روش ε-NTU برای تخمین کارایی و افت فشار استفاده شده است. هزینه کلی رکوپراتور شامل هزینه سرمایه گذاری، هزینه کارکرد و هزینه تعمیرات و نگهداری می باشد. مبدل حرارتی صفحه پره دار با پره نواری و آرایش جریان متقاطع و مخالف برای بهینه سازی انتخاب شده است. گام پره، ارتفاع پره، طول نوار، طول مسیر جریان سرد، طول مسیر بدون جریان و طول مسیر جریان گرم به عنوان شش پارامتر طراحی در نظر گرفته شده اند. الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب2 برای بیشینه کردن کارایی رکوپراتور و کمینه کردن هزینه کلی آن به عنوان توابع هدف استفاده شده است. جواب های بهینه سازی به صورت مجموعه ای از جواب های بهینه به نام منحنی بهینه پارتو ارائه شدند. نتایج، تضاد دو تابع هدف را به خوبی نشان می دهند، به عبارتی دیگر هر تغییر در پارامترهای هندسی که کارایی را افزایش دهد هزینه را هم افزایش می دهد و بالعکس. در انتها طرح های بهینه بدست آمده بر اساس مفهوم مرتب سازی نامغلوب با یکدیگر مقایسه شدند و طرح های بهینه نهایی بدست آمدند.
    کلیدواژگان: رکوپراتور، میکروتوربین، الگوریتم ژنتیک، صفحه پره دار، پارتو
  • مجیدرضا آیت اللهی، علی نعمتی گیو، سید محمد جواد رضوی صفحات 121-128
    اضافه نمودن ذرات و الیاف در لایه چسب یکی از روش های پیشنهادی برای بهبود توزیع تنش، افزایش استحکام و چقرمگی در اتصالات چسبی می باشد. در مقاله حاضر تاثیر اضافه نمودن الیاف های فلزی و به همراه آن کاهش فاصله افقی در لایه چسب بر توزیع تنش های پوست کنی و برشی در دو جهت گیری طولی و عرضی به کمک تحلیل اجزاء محدود بررسی شده است. نتایج نشان داد در جهت گیری طولی الیاف، با کاهش فاصله افقی میان الیاف های فلزی توزیع تنش های پوست کنی و برشی بهبود یافته و ماکزیمم مقادیر تنش در آن ها نسبت به چسب تقویت نشده در طول اتصال کاهش چشم گیری پیدا می نماید. این در حالی است که در جهت گیری عرضی، با کاهش فاصله افقی میان الیاف های فلزی توزیع تنش پوست کنی در ابتدا نایکنواخت تر شده و در نهایت بهبود می یابد. برخلاف روند بوجود آمده در تنش پوست کنی با جهت گیری عرضی، به دلیل باربری قابل توجه الیاف های فلزی در اثر تنش های برشی ایجاد شده در لایه چسب، توزیع تنش برشی با کاهش فاصله افقی میان الیاف های فلزی یکنواخت تر شده و ماکزیمم مقادیر تنش برشی در طول اتصال بطور منظم کاهش پیدا می کند. علاوه بر تحلیل های صورت گرفته از توزیع تنش در طول اتصال، توزیع تنش پوست کنی و برشی در عرض اتصال بررسی گردید که حاکی از تاثیر قابل توجه الیاف های فلزی با چیدمان عرضی می باشد.
    کلیدواژگان: ماکرو الیاف های فلزی، جهت گیری طولی و عرضی، اتصالات تک لبه، اتصالات چسبی
  • مهدی ظهور، بهمن قربانی، محمد محمدی نیا، علیرضا فلاحی آرزودار صفحات 129-136
    شکل دهی الکترومغناطیس یکی از روش های شکل دهی پرسرعت است. در این روش شکل دهی، از نیروی الکترومغناطیسی لورنتس جهت شکل دهی قطعات استفاده می شود. اتصال قطعات با استفاده از این فرایند یک روش نوین برای مونتاژ قطعات با هدایت الکتریکی بالا می باشد. ارزیابی فرایند شکل دهی بید به سمت داخل به منظور اطمینان از کیفیت و استحکام اتصالات تولید شده با این روش بسیار مهم است. در این نوشتار ابتدا فرایند به صورت شبیه سازی کوپل در نرم افزار ABAQUS شبیه سازی شد. بدین منظور، ابتدا مشخصات هندسی، فیزیکی و مکانیکی لوله، سیم پیچ در قالب زیر برنامه داده شده تا فشار الکترومغناطیسی فعال بر لوله محاسبه شود. فشار الکترومغناطیسی به صورت یک نیروی مکانیکی در نرم افزار ABAQUS بر روی لوله اعمال شده و شکل نهایی لوله بدست می آید. آزمایش تجربی برای صحت سنجی نتایج انجام شد. سپس اثر پارامتر های مهم فرایند، مانند ولتاژ تخلیه، لقی بین قالب و لوله، طول و ضخامت دیواره لوله، بر روی عمق بید با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی و تحلیل سیگنال به نویز بررسی شدند. در نهایت تطابق بسیار خوبی بین نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی مشاهده گردید. عمق بید در شبیه سازی کوپل در مقایسه با نتایج تجربی، در حدود 4% خطا داشت.
    کلیدواژگان: شکل دهی الکترومغناطیسی، شکل دهی سرعت بالا، المان محدود، طراحی آزمایش
  • احمد غضنفری، احمد عاصم پور، مصطفی حبیبی، رامین هاشمی صفحات 137-143
    استفاده از نمودارهای حد شکل دهی در طراحی فرآیند تولید قطعات، یکی از روش های مرسوم شکل دهی ورق های فلزی است. از این رو تاکنون کارهای متعددی در زمینه بررسی منحنی های حد شکل دهی انجام یافته است. روش های مختلف به دست آوردن این منحنی ها و همچنین عوامل مختلف موثر بر آن ها، مورد بررسی قرار گرفته اند. اشکالی که به اکثر کارهای انجام شده قبلی وارد است، حالت تنشی است که در تعیین این نمودارها فرض شده است. در اکثر این فرآیندها مانند شکل دهی تدریجی، تنش برشی ضخامتی، در ورق ایجاد می شود. در این نوع فرآیندهای شکل دهی، نمودار حد شکل دهی بدست آمده با رفتاری متفاوت از نموداری های معمول ظاهر می شود که حاکی از بهبود شکل پذیری است. حال آن که تاثیر وجود تنش برشی ضخامتی و محدوده اثر گذاری آن بررسی نشده است. در این مقاله تنش برشی ضخامتی به صورت تحلیلی در مدل مارشینیاک - کوزینسکی اعمال شده و موررد بررسی قرار گرفته است. از روش نیوتن – رافسون جهت حل معادلات استفاده شده است. محدوده اثر گذاری این تنش شناسایی و آزمون ناکازیما به عنوان مطالعه موردی بررسی شد. نتایج حاکی از این است که تنش برشی ضخامتی کمتر از 10 درصد تنش تسلیم، تاثیری قابل توجهی بر نمودار حد شکل پذیری ندارد.
    کلیدواژگان: تنش برشی ضخامتی، شکل دهی ورق، مدل مارشینیاک، کوزینسکی، نمودار حد شکل دهی
  • شهرام آجری، رضا انصاری خلخالی، منصور درویزه صفحات 144-150
    به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی به تحلیل خواص ساختاری و ارتعاشات نانولوله های کربنی تک و دوجداره تحت جذب فیزیکی (عاملدار کردن) مولکول زیستی فلاوین مونو نوکلئوتید (FMN) پرداخته می شود و اثرات شرایط مرزی مختلف، درصد وزنی مولکول FMN، شعاع، تعداد جداره بر روی فرکانس طبیعی و تغییرات آن بررسی میگردد. با توجه به اینکه فرایند عاملدار سازی عموما در محیطهای آبی صورت میپذیرد، دو محیط خلا و آبی برای شبیه سازی در نظر گرفته شده است. در مطالعهی خواص ساختاری، با محاسبهی شعاع ژیراسیون ملاحظه میگردد که با افزایش تعداد مولکولهای FMN، شعاع ژیراسیون به صورتی خطی افزایش می یابد. همچنین، ملاحظه میگردد که وجود مولکولهای آب در محیط شبیه سازی باعث توزیع گستردهتر مولکولها در اطراف نانولوله میشود. عاملدارسازی نانولوله های کربنی فرکانس طبیعی نانولوله های کربنی را در محیط خلا، وابسته به شرایط مرزی، کاهش میدهد. این کاهش برای شرایط مرزی گیردار بسیار قابل توجهتر از نانولوله با شرط مرزی ساده و گیردار-آزاد میباشد در محیط آبی ملاحظه میگردد که برخلاف نانولوله ها با شرایط مرزی گیردار و ساده، فرکانس طبیعی نانولوله ها با شرایط گیردار-آزاد افزایش می یابد که مقدار تغییر فرکانس با افزایش تعداد مولکول های FMN افزایش می یابد. همچنین مشاهده می شود که فرکانس نانولوله تکجداره با شعاع بزرگتر کاهش قابل توجهتری دارد. همچنین، حساسیت تغییرات میزان تغییر فرکانس با افزایش تعداد مولکولهای FMN برای نانولولهی دوجداره کمتر از تکجداره میباشد. همچنین ملاحظه گردید که میزان کاهش فرکانس با حضور مولکولهای آب به میزان قابل توجهی افزایش می یابد در حالی که با افزایش تعداد مولکولها، این تغییرات قابل توجه نمیباشد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، خواص ساختاری، نانولوله ی کربنی، جذب فیزیکی، شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • عباس خلقانی، محمدحسن جوارشکیان، محمود پسندیده فرد صفحات 151-162
    در این تحقیق، دینامیک پرواز نه هندسه از موشک هدایت شونده مافوق صوت، با دماغه انعطاف پذیر پیوسته، ارزیابی شده است. هندسه مورد بررسی، شامل دماغه اجایو مماسی با نوک کروی، بالک های پایدارکننده در انتها و بدنه استوانه ای است که بخش میانی بدنه، به شکل قوسی از دایره خمیده می شود. بدنه استوانه ای از سه بخش تشکیل شده است، بخش ثابت در مجاورت دماغه، بخش انعطاف پذیر در وسط و بدنه اصلی در مجاورت بالک ها قرار دارد. در این تحقیق اثر طول بخش های ثابت و انعطاف پذیر بر دینامیک پرواز در سناریوهای موشک زمین به زمین و پدافند هوایی بررسی شده است. جهت حل معادلات کامل ناویر استوکس و تاثیر آشفتگی، از روش حجم محدود و مدل اغتشاشی بلدوین-لمکس استفاده شده است. یک کد 3 درجه آزادی برای محاسبه دینامیک پرواز دو بعدی موشک ها تولید شده است و منطق هدایت «تعقیب خالص» به عنوان زیربرنامه به کد افزوده شده است. مشاهده گردیده که هر چند با افزایش طول بخش ثابت و یا طول بخش انعطاف پذیر قدرت مانور افزایش می یابد ولی این امر می تواند در بعضی از سناریوهای پروازی منجر به افزایش زمان پرواز و خطای بیش تر در هدف زنی شود. انعطاف دماغه باعث خارج از محوری جرم و ایجاد گشتاور نیروی پیشران می شود. بررسی موشک زمین به زمین نشان می دهد که این گشتاور علاوه بر افزایش دقت برخورد، قابلیت جابجایی هدف را نیز افزایش می دهد. در موشک پدافندی با افزایش Fix یا Flex، محدوده زاویه شلیک مجاز افزایش می یابد ولی سنگین بودن دماغه و افزایش نقش گشتاور نیروی پیشران باعث می شود نقش هندسه دماغه کمرنگ شود.
    کلیدواژگان: دماغه متحرک، بدنه انعطاف پذیر، قدرت مانور، آیرودینامیک، دینامیک پرواز
  • علیرضا شاکری، کریم مظاهری صفحات 163-172
    در این مقاله یک روش عددی جهت استخراج ضرایب نرخ واکنش های کلی چند مرحله ای دلخواه برای احتراق هر سوخت هیدروکربنی با هوا متناسب با شرایط عملکردی ارائه و پیاده سازی شده است. اساس روش عددی بر اجرای همزمان دو حل گر یکی حل گر میدان احتراقی و دیگری حل گر بهینه ساز عددی استوار است. برای حل میدان احتراقی از یک حل گر راکتور کاملا مخلوط شده استفاده شده که هر یک از سینتیک شیمیایی کامل ، اسکلتی یا کاهش یافته را می تواند به عنوان معیار در نظر گیرد. انتخاب ضرایب نرخ واکنش های کلی چند مرحله ای از قبل تعریف شده به عنوان متغیرهای طراحی بهینه ساز تکامل تدریجی و در نظر گرفتن اختلاف غلظت مواد حاصل از احتراق به دست آمده از سینتیک مبنا و مکانیزم چند مرحله ای به عنوان تابع هدف ، مقادیر بهینه ضرایب نرخ را متناظر با شرایط عملکردی دلخواه ایجاد می کند. برای بررسی اعتبار و کاربرد این روش، سه مکانیزم کلی پنج مرحله ای برای احتراق متان با هوا متناسب با سه فشار عملکردی 1، 6.28 و 30 اتمسفر در محدوده نسبت هم ارزی 0.4-1.0 جهت پیش بینی انتشار آلاینده های مونوکسید نیتروژن و مونوکسید کربن استخراج شده است. غلظت تمامی مواد حاصل از احتراق از جمله آلاینده های مونوکسید نیتروژن و مونواکسید کربن و دمای شعله به دست آمده از مکانیزم های پنج مرحله ای ارائه شده با دقت بالایی با نتایج به دست آمده از مکانیزم کامل جی آر آی-3 تطابق دارد. یک مطالعه عددی مقایسه ای با استفاده از کد دینامیک سیالات محاسباتی برای یک محفظه احتراق آزمایشگاهی با به کارگیری مدل پنج مرحله ای تولید شده و یک مکانیزم کلی هشت-مرحله ای تابع فشار (پیشنهاد شده توسط نووسیلوو) در فشار عملکردی 6.28 اتمسفر، انجام شده است.
    کلیدواژگان: مکانیزم های کلی پنج مرحله ای، بهینه ساز تکامل دیفرانسیلی، حل گر راکتور کاملا مخلوط شده، دینامیک سیالات محاسباتی، مکانیزم جزئی جی آر آی، 3
  • افشین احمدی ندوشن، امیر مشرف دهکردی صفحات 173-180
    در کار حاضر بهینه سازی مبدل حرارتی هوا خنک با استفاده از تئوری ساختاری بژان و همچنین نرم افزار فلوئنت بررسی شده است. برای حل مسئله، دو محدودیت به صورت همزمان در فرایند بهینه سازی اعمال می شود: اول سطح لوله ثابت A و دوم نسبت سطح تبادل حرارت کلی به سطح لوله ثابت φ. با استفاده از این دو قید و تئوری مذکور بهترین هندسه که هندسه ای متقارن از لوله و پره است به دست آمده و اثرات پارامترهایی همچون افت فشار، عدد استانتون، نسبت ضرایب انتقال حرارت جابجایی، نسبت ضرایب هدایت، تعداد پره ها و... بررسی شد. برای لوله ای به طول 5.8 سانتی متر و شعاع 4.3 سانتی متر بهینه ترین نسبت قطر پره به قطر لوله 1.88 و بهینه ترین تعداد پره 7 عدد به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار فلوئنت و کد نوشته شده در نرم افزار متلب هندسه به دست آمده از لحاظ ارتفاع پره ها و همچنین فواصل بین پره ها بررسی شد و با توجه به قیود در نظر گرفته شده، ساختاری انتخاب شد که انتقال حرارت از کلیه پره ها یکسان باشد. دیده شد که میزان انتقال حرارت باز هم بهینه تر شد و به میزان 6.2 درصد افزایش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، مبدل حرارتی، تئوری ساختاری، هوا خنک، لوله، پره
  • ابوالفضل درویزه، رضا انصاری خلخالی، محمد جواد محمودی، محمدکاظم حسن زاده اقدم صفحات 181-191
    در این پژوهش، از یک مدل میکرومکانیکی تحلیلی بر مبنای روش سلول واحد جهت مطالعه اثرات فاز میانی بر پاسخ ویسکوالاستیک غیرخطی کامپوزیت های زمینه پلیمری چندفازی استفاده می شود. المان حجمی نماینده کامپوزیت از سه فاز شامل الیاف هم راستا، زمینه پلیمری و فاز میانی بین الیاف و زمینه تشکیل می شود. فرض اتصال کامل بین اجزای سازنده کامپوزیت منظور می شود. از معادله ساختاری ویسکوالاستیک شیپری برای مدل سازی رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی زمینه استفاده می شود. نتایج مدل میکرومکانیکی ارایه شده برای رفتار خزشی پلیمر و کامپوزیت دوفازی تطابق بسیار خوبی را با داده های تجربی موجود نشان می دهد. همچنین نتایج مدل حاضر برای خواص الاستیک کامپوزیت های سه فازی بسیار نزدیک به روش های عددی موجود می باشد. اثرات فاز میانی شامل مواد و ضخامت بر منحنی کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت سه فازی بطور مفصل بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که خواص مواد تشکیل دهنده و ضخامت فاز میانی اثر بسیار مهمی بر پاسخ کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت های سه فازی در بارگذاری عرضی دارد. همچنین، طبق نتایج مدل سازی میکرومکانیکی فهمیده شد که تاثیر فاز میانی بر رفتار ویسکوالاستیک غیرخطی کامپوزیت سه فازی تحت بارگذاری محوری ناچیز می باشد. بعلاوه، اثرات سطوح مختلف تنش و تغییرات درصد حجمی الیاف بر منحنی کرنش خزش-بازیافت کامپوزیت زمینه پلیمری سه فازی بررسی می شود.
    کلیدواژگان: کامپوزیت چند فازی، ویسکوالاستیک غیرخطی، کرنش خزش، بازیافت، فاز میانی، مدل سازی میکرومکانیکی
  • مهدی ظهور، سپیده شاهی، محمدحسین پور گللو صفحات 192-202
    در این مقاله مطالعه ی تئوری و تجربی پیش بینی نمودار حد شکل دهی آلیاژ آلومینیوم 2024 انجام شده است. جهت به دست آوردن و کالیبره نمودن ضرایب معیار های تسلیم پیشرفته ی YLD2004-18P، YLD2011-18P، YLD2011-27P و BBC2008-16P تست کشش در 7 راستا نسبت به جهت نورد انجام شد. تنش های تسلیم جهتی و ضرایب ناهمسانگردی آلیاژ استخراج گردید. سپس، تابع خطای مناسب تعریف شده و با استفاده از الگوریتم لونبرگ- مارکوات بهینه سازی شد. با درنظر گرفتن 14، 12، 10 و 8 پارامتر ناهمسانگردی، تاثیر تعداد پارامتر ها بر دقت توابع تسلیم بررسی شد. بهترین حالت و کمترین انحراف مربوط به استفاده از 14 پارامتر ناهمسانگردی در اجرای تابع خطا می باشد. به منظور مقایسه ی استحکام های تسلیم و ضرایب ناهمسانگردی تجربی و محاسبه شده، روش لیکاک به کار برده شد. مشخص شد هر چهار معیار، برای استحکام های تسلیم پیش بینی نزدیک به مقادیر تجربی ارایه می دهند. پیش بینی استحکام های تسلیم با معیار YLD2011-27P و ضرایب ناهمسانگردی با معیار YLD2004-18P نزدیکی بیشتری با داده های تجربی دارد. جهت بدست آوردن نمودار حد شکل دهی تجربی، تست ناکازیما انجام شد. برای شبیه سازی پدیده ی گلویی شدن و محاسبه ی کرنش های حدی، مدل اصلاح شده ی مارسینیاک-کوزینسکی، قانون سخت شوندگی سوئیفت و توابع تسلیم جدید YLD2004-18P،YLD2011-18P ، YLD2011-27P و BBC2008-16P به کار برده شد. در سمت راست FLD پیش بینی معیار های YLD2004-18P و YLD2011-27Pو در سمت چپ پیش بینی معیارYLD2011-27P تطابق بهتری با نتایج تجربی دارد.
    کلیدواژگان: منحنی حدشکل دهی، معیار تسلیم، مدل MK، تابع خطا
  • شیرکو فاروقی، سید محمدحسین گوشه گیر صفحات 203-212
    در این مقاله، ارتعاش محوری نانومیله بر اساس تئوری الاستیسیته غیر محلی ارینگن با استفاده از روش ریلی-ریتز مورد تحلیل واقع شده است. یک نانومیله غیر یکنواخت با سطح مقطع، چگالی و مدول یانگ متغیر در نظر گرفته شده است. در روش حاضر، چند جمله ای های مرزی همراه با چند جمله ای های متعامد به عنوان توابع شکل در روش ریلی-ریتز مورد استفاده قرار گرفته اند که باعث می شود تجزیه و تحلیل ارتعاش کارآمد شده و اعمال شرایط مرزی ساده تر گردد. استفاده از چند جمله ای های مذکور باعث افزایش نرخ همگرایی نتایج می شود. تمام معادله های مورد استفاده در این مطالعه به منظور کاهش تعداد پارامترهای موثر در راه حل، بی بعد شده اند. اثر پارامتر غیر محلی و پارامترهای ناهمگن روی رفتار ارتعاشی نانومیله مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج به دست آمده در مطالعه حاضر با نتایج موجود و معتبر در متون مقایسه شده و نتایج بدست آمده بطور قابل قبولی مطابقت دارند. نتایج بدست آمده نشان می دهند که فرکانس های نانو میله به ضریب مقیاس، غیر یکنواخت بودن و شرایط مرزی بستگی دارد. بطور مثال افزایش ضریب مقیاس سبب افزایش نرخ فرکانس (نسبت فرکانس غیرمحلی به فرکانس محلی) می شود و اثر آن در فرکانس های بالاتر بیشتر است و همچنین با افزایش طول نانومیله پارامتر فرکانس نیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: نانو میله، تئوری الاستیک غیر محلی، روش ریلی، ریتز، چند جمله ای های متعامد مشخصه مرزی
  • سعید قائدی، مصطفی غیور، رضا تیکنی صفحات 213-224
    روتور از اجزاء بسیار مهم و حساس صنعت می باشد که معمولا با سرعت بسیار بالایی دوران می کند، ازاین رو انتخاب تکیه گاه های مناسب برای آن ها بسیار حائز اهمیت است. در یاتاقان های مکانیکی (غلتشی و لغزشی)، همواره تماس بین روتور و یاتاقان وجود دارد و درنتیجه نیروی غیر خطی حاصل از این تماس، دینامیک سیستم را دستخوش تغییر می کند. با قرار دادن یاتاقان های مغناطیسی به عنوان تکیه گاه روتور، امکان حذف برخورد فراهم شده ولی حضور نیروهای غیر خطی در قالب نیروهای مغناطیسی (ناشی از تابعیت غیر خطی نیروی مغناطیسی از جریان الکتریکی و فاصله هوایی روتور و استاتور، تلفات هیسترزیس و جریان گردابی در کویل های مغناطیسی) همچنان وجود دارد. در این مقاله، رفتار غیر خطی سیستم در حضور نیروهای ایجاد شده توسط یاتاقان های مغناطیسی فعال بررسی شده است. سیستم به صورت یک شافت انعطاف پذیر و با هشت درجه آزادی (چهار درجه برای دیسک و دو درجه برای هر یاتاقان) مدل شده و نیروهای ژیروسکوپی ناشی از انعطاف پذیری روتور و نیروی گریز از مرکز نیز در نظر گرفته شده اند. معادلات حاکم با فرض تیر ریلی استخراج و با روش رانگ _ کوتای مرتبه چهار حل شده-اند. نتایج در دو بخش، با و بدون حضور اثر وزن دیسک و محور موردبررسی قرارگرفته است. برای شناسایی رفتار سیستم از تکنیک های شناسایی آشوب، مانند تاریخچه زمانی، منحنی های صفحه فاز، نمودارهای طیف توان، مقاطع پوانکاره، نمودارهای دوشاخه ای شدن و ماکزیمم نمای لیاپانوف استفاده می گردد. نتایج به دست آمده بیانگر وقوع حرکت های پریودیک، زیر هارمونیک، شبه پریودیک و آشوبناک در پاسخ سیستم و همچنین تفاوت قابل ملاحظه رفتار غیر خطی سیستم در حضور اثر وزن می-باشد.
    کلیدواژگان: آشوب، روتور انعطاف پذیر، یاتاقان مغناطیسی، تیر ریلی، ماکزیمم نمای لیاپانوف
  • مهدی نیک فر، علی اشرفی زاده صفحات 225-236
    یکی از مسائل کاربردی و مورد علاقه در علوم حرارت و سیالات، طراحی شکل سطح برای دستیابی به توزیع مطلوبی از یک متغیر جریان نظیر سرعت، فشار، دما یا شار حرارتی روی مرز است. حل چنین مسائلی با روش های تجربی یا نیمه تجربی مقرون به صرفه نبوده و با روش های تحلیلی نیز در اغلب موارد کاربردی امکان پذیر نیست. به همین دلیل الگوریتم های عددی متعددی برای حل مسائل طراحی شکل سطح توسعه داده شده است. در این الگوریتم ها معمولا یک شکل اولیه در فرآیندی محاسباتی اصلاح می شود تا توزیع سطحی مورد نظر بدست آید. الگوریتم های عددی برای حل مسائل طراحی شکل از سه ابزار تولید کننده شبکه، حلگر جریان و تغییر دهنده شکل استفاده می کنند. در اغلب الگوریتم های عددی، علاوه بر اینکه سه ابزار ذکر شده به صورت جدا از هم کار می کنند، تغییر دهنده شکل نیز مبتنی بر معادلات حاکم نیست. در این مقاله یک الگوریتم طراحی شکل جدید موسوم به الگوریتم طراحی مستقیم برای مسائل انتقال حرارت جابجایی داخلی ارائه می شود که در آن علاوه بر اینکه تولید شبکه، حل جریان و تغییر شکل به صورت همزمان انجام می شود، تغییر دهنده شکل نیز از معادله حاکم به دست آمده و شامل هیچ پارامتر مجهولی نیست. چند مسئله مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی که در آن ها به جای شکل مرز، توزیع شار حرارتی روی مرز معلوم است، با استفاده از الگوریتم پیشنهادی، حل شده است. نتایج بدست آمده حاکی از توانایی الگوریتم توسعه داده شده در حل مسائل طراحی شکل مشتمل بر انتقال حرارت جابجایی داخلی می باشد.
    کلیدواژگان: مسائل معکوس، طراحی مستقیم، انتقال حرارت جابجایی داخلی
  • مجتبی نادرنژاد موزیرجی، مجید الیاسی، مرتضی حسین زاده صفحات 237-247
    مقدارهای استحکام کششی و سختی منطقه های مختلف اتصال جوش شده از اهمیت بالایی برخودار است. در این پژوهش از یک روش ترکیبی شامل فرآیندهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی و جوشکاری آلتراسونیک برای اتصال لب به لب ورق های پلاستیکی از نوع ABS استفاده شده است. بدین منظور ارتعاشات آلتراسونیک عرضی به ابزار در حال چرخش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اعمال می گردد و سپس اثر متغیرهایی مانند ارتعاشات آلتراسونیک، سرعت چرخش ابزار، سرعت پیشروی و قطر شانه ابزار بر استحکام کششی و سختی نمونه های جوش داده شده مورد بررسی قرار می گیرد. با توجه به تعداد پارامترها و سطوح مربوط به هریک، از روش طراحی آزمایش تاگوچی برای انجام آزمایشات استفاده شده و آرایه L18 انتخاب گردید. همچنین اثر پارامترها، به صورت اثر مستقل و متقابل مورد بحث و بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که اعمال ارتعاشات آلتراسونیک بطور قابل توجهی استحکام کششی و سختی خط جوش را بهبود می بخشد. پس از ارتعاشات آلتراسونیک، سرعت چرخش ابزار، قطر شانه ابزار و سرعت پیشروی به ترتیب تاثیرگذارترین پارامترها بر استحکام کششی و سختی بودند. پس از بررسی اثر پارامترها بر خواص مکانیکی، از روش گری برای بهینه سازی و یافتن بهترین ترکیب پارامترها جهت دستیابی به بیشترین استحکام کششی و سختی استفاده شد. نتایج به دست آمده از بهینه سازی نشان داد که جوشکاری با اعمال ارتعاش آلتراسونیک، سرعت چرخشی 1200 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی 60 میلی متر بر دقیقه و قطر شانه ابزار 22 میلی متر سبب رسیدن به بیشترین سختی و استحکام کششی اتصال بطور همزمان خواهد شد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آلتراسونیک، جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، ترموپلاستیک، بهینه سازی
  • بهنام قدرتی، امین یاقوتیان، افشین قنبرزاده، حمید محمد صدیقی صفحات 248-256
    در این پژوهش معادلات انتشار امواج لمب در یک میکرو ورق ایزوتروپیک بینهایت با ضخامت محدود، با در نظر گرفتن اثر تنش های کوپل و با استفاده از تئوری تنش کوپلی سازگار استخراج شده است. اثر اندازه میکرو- ورق، با استفاده از پارامتر طول مشخصه، در معادلات مذکور لحاظ شده است که بدین ترتیب می توان تاثیر ابعاد مختلف ورق را در نحوه دیسپرژن امواج لمب مشاهده نمود. بدلیل کاربرد میکرو ورقهای آلومینیوم نیترید در محرک های صوتی سطحی، انتشار امواج لمب در این مواد مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه ابتدا بی بعدسازی روابط با استفاده از تعریف پارامترهای بی بعد، انجام شده است. بنابراین نمودارهای بدست آمده برای تمام ضخامت ها، طول موج های انتشاری و اندازهای پارامتر طول مشخصه یک میکرو ورق قابل استفاده است. سپس براساس تقریب شبه استاتیک، نمودارهای دیسپرژن امواج لمب برای دو مود متقارن و پادمتقارن اول در میکرو ورقی از جنس آلومینیم نیترید ترسیم شده و با نتایج حاصل از تئوری کلاسیک مقایسه شده است. مقایسه نتایج بدست آمده و داده های تجربی صحت روابط را نشان می دهد. در نهایت، با توجه به اینکه تعیین پارامتر طول مشخصه نقش اساسی در استفاده از تئوری تنش کوپلی سازگار دارد، روشی برای مشخص نمودن این اندازه با استفاده از نمودارهای دیسپرژن و داده های تجربی گزارش شده، پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: تئوری تنش کوپلی سازگار، امواج لمب، پارامتر طول مشخصه، نمودار دیسپرژن، میکرو، ورق آلومینیوم نیترید
  • عیسی احمدی، ندا عطایی صفحات 257-268
    تنش های حرارتی بویژه تنش های برون صفحه ای در لایه مرزی در پوسته های نازک کامپوزیتی با لایه گذاری متعامد که تحت بارگذاری حرارتی قرار دارد مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور پوسته استوانه ای کامپوزیتی با طول محدود تحت بارگذاری حرارتی مدلسازی شده است. برای مدلسازی رفتار پوسته از تئوری لایه ای بر مبنای جابجایی استفاده شده است. با درنظر گرفتن فرم میدان جابجایی متناسب برای مساله و با استفاده از تئوری لایه ای جابجایی محور، معادلات حاکم بر مساله برای بارگذاری حرارتی پوسته استخراج شده است. از اصل حداقل انرژی پتانسیل کل برای استخراج معادلات حرکت حاکم بر مساله استفاده شده است. معادلات حاکم بر مساله در تئوری لایه ای شامل تعداد زیادی معادله دیفرانسیل کوپل می باشد. معادلات دیفرانسیل حاکم دکوپله شده و حل تحلیلی آنها برای حالت های مختلف شرط مرزی در لبه ای ارایه شده و میدان جابجایی پوسته بدست آمده است. با توجه به اینکه به علت اختلاف ضرایب انبساط حرارتی لایه های کامپوزیت، تغییرات دما منجر به ایجاد تنش های لایه مرزی می شود تنش های حرارتی بویژه تنش های لایه مرزی در پوسته استخراج و بررسی شده است. برای اطمینان از صحت و دقت نتایج روش لایه ای، از مدل المان محدود برای صحه گذاری بر نتایج تئوری لایه ای استفاده شده است. نتایج عددی برای استوانه ای کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی ارایه شده است. تنش های حرارتی بخصوص تنش های برون صفحه ای در جداره پوسته مخصوصا در نواحی نزدیکی لبه ها بررسی شده است. تنش های برون صفحه ای عمودی و برشی و همچنین تنش های درون صفحه ای ناشی از بارگذاری حرارتی برای لایه گذاری های متفاوت و شرایط مرزی مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: تنش های حرارتی، تئوری لایه ای جابجایی محور، پوسته کامپوزیتی نازک، لایه گذاری متعامد، تنش های برون صفحه ای، شرایط لبه ای
  • یاسر نیکو، بهروز رضایی، زهرا رحمانی صفحات 269-279
    در این مقاله، یک کنترل کننده مقاوم هوشمند برای کنترل کلاسی از سیستم های غیرخطی دارای عدم قطعیت و اغتشاشات خارجی کراندار با دامنه محدود پیشنهاد می گردد. روش پیشنهادی براساس ترکیب کنترل مد لغزشی ترمینال و سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی با آموزش مبتنی بر الگوریتم زنبور استوار است. برای این منظور، ابتدا یک سطح لغزش غیرخطی بر اساس روش کنترل مد لغزشی ترمینال سریع طراحی می گردد. این سطح لغزش به عنوان ورودی برای کنترل کننده هوشمند که یک سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی است، در نظر گرفته می شود و به کمک آن، قانون کنترل مد لغزشی ترمینال بدون در نظر گرفتن بخش سوئیچینگ تقریب زده می شود. در روش پیشنهادی، از الگوریتم زنبورعسل برای به روزرسانی وزن ها در سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی استفاده می گردد. از مزایای کنترل کننده پیشنهادی نسبت به کنترل کننده مد لغزشی ترمینال سریع، می توان به قوام کنترل کننده پیشنهادی در برابر عدم قطعیت و اغتشاش ، ساختار ساده کنترل کننده، سرعت همگرایی بالاتر نسبت به روش های مرسوم مشابه و عدم وجود پدیده چترینگ در تلاش کنترلی اشاره نمود. روش مورد مطالعه بر روی سیستم میکروسکوپ نیروی اتمی که برای دستکاری نانو کاربرد دارد، شبیه سازی می گردد. نتایج شبیه سا زی قوام و عملکرد مناسب روش پیشنهادی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: کنترل ارتعاشات، کنترل مد لغزشی ترمینال، سیستم استنتاج عصبی، فازی تطبیقی، الگوریتم زنبور، میکروسکوپ نیروی اتمی برای دستکاری نانو
  • جواد پاینده پیمان، غلامحسین مجذوبی، رضا باقری صفحات 280-290
    در مقاله حاضر، به منظور تعیین وابستگی سطح تسلیم به فشار نانوکامپوزیت پلی پروپیلن/خاک رس، از معیار تسلیم دراگر-پراگر تعمیم یافته استفاده شده است و ضرایب آن با استفاده از ترکیبی از روش های تجربی، عددی و بهینه سازی محاسبه شده است. در این روش، اختلاف نتایج روش های عددی و تجربی که از آزمون خمش سه نقطه ای حاصل شده است، کمینه می شود. به منظور کاهش بار محاسباتی شبیه سازی عددی، یک الگوی جایگزین بر پایه مدل کریجینگ به منظور پیش بینی تابع هزینه تولید می شود. نقطه بهینه این تابع با روش بیشینه کردن امید ریاضی استخراج می شود. در ادامه با استفاده از آزمون های کشش و فشار صحت نتایج سنجیده می شود. نتایج نشان می دهند که این روش می تواند جایگزین آزمون های پیچیده مکانیکی به منظور تعیین ضرایب دراگر-پراگر تعمیم یافته باشند. همچنین از این روش می توان خواص مکانیکی ترموپلاستیک ها مانند تنش تسلیم کششی، فشاری و مدول الاستیک ماده را با انجام تنها آزمون خمش سه نقطه ای پیش بینی کرد. علاوه بر این مشخص شد که تغییر حجم در تغییر شکل های پلاستیک برای ترموپلاستیک ها قابل ملاحظه می باشد و فرض جریان پتانسیل غیر وابسته نسبت به جریان وابسته در معیار دراگر-پراگر تعمیم یافته برای این مواد مناسب تر می باشد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت پلی پروپیلن، خاک رس، معیار دراگر، پراگر تعمیم یافته، مدل کریجینگ
  • عباس ولی، بهادر سرانجام، رضا کمالی، عطااله ربیعی صفحات 291-299
    شبیه سازی جریان اطراف پروانه یک مسئله پیچیده سیالاتی می باشد خصوصا وقتی پروانه در نزدیک سطح آزاد باشد. در این تحقیق، اثر عمق غوطه وری، سرعت پیش روی و پدیده تهویه روی عملکرد یک پروانه سری بی-وگنینگن در نزدیک سطح بصورت عددی بررسی شده است. بدین منظور از نرم افزار تجاری انسیس- فلوئنت برای حل میدان جریان سیال لزج، تراکم ناپذیر و دوفازی استفاده شده است. چرخش پروانه برای جریان دایمی بوسیله مدل دستگاه مرجع چرخان و برای جریان گذرا توسط شبکه لغزان مدل سازی شده است. برای مدل سازی جریان مغشوش و شبیه سازی حرکت سطح آزاد به ترتیب از مدل k-ω SST و روش حجم سیال استفاده شده است. برای اعتبارسنجی نتایج حل عددی، با توجه به عدم دسترسی به نتایج تجربی پروانه در نزدیک سطح، حل عددی در شرایط آب آزاد انجام شده و ضریب های عملکردی پروانه محاسبه شده اند. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی از تطابق خوبی برخوردار بوده و شبیه سازی عددی را تایید می نماید. نتایج حاصل از حل عددی نشان می دهدکه نسبت غوطه وری و پدیده تهویه از عوامل موثر بر عملکرد پروانه می باشند به نحوی که با کاهش نسبت غوطه وری پروانه از 2.2 به1.4 در نسبت پیش روی 0.4، نسبت ضریب های نیروی پیش-رانش و گشتاور پیچشی به ضریب های عملکرد در شرایط آب آزاد به ترتیب 7.7 و 6 درصد کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: پروانه، نیروی پیش رانش، تهویه، روش حجم سیال، عملکرد پروانه
  • حسین معین خواه، علی یوسفی، داود محبی کلهری صفحات 300-306
    کامپوزیت های پلیمری فلزی یونی گروهی از مواد پلیمری الکترواکتیو هستند که براثر اعمال ولتاژهای پایین و در نتیجه حرکت کاتیون های داخل پلیمر، دچار تغییر شکل مکانیکی می شوند. این مواد کاربردهای زیادی در علوم مختلف از قبیل رباتیک، تجهیزات مهندسی پزشکی و ماهیچه های مصنوعی دارند. از آنجا که در مکانیزم تحریک این عملگرها اصول شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی و الکتریکی حاکم است، بنابراین جزو مسایل چند حوزه ای قرار می گیرند. لذا مدل کردن آن ها بر اساس قوانین فیزیکی کار بسیار پیچیده و طاقت فرسایی است. در این پژوهش، یک مدل گسسته جدید با پارامترهای وابسته به متغیر های حالت جهت شناسایی رفتار غیر خطی عملگر کامپوزیتی فلزی پلیمری یونی ارائه می شود. رفتار غیر خطی سیستم شناسایی شده، توسط ضرایبی که تابعی از حالت های ورودی و خروجی هستند نشان داده می-شود. با استفاده از الگوریتم پارامترهای وابسته به متغیر حالت (اس دی پی) مدل عملگر از اطلاعات ورودی-خروجی سیستم شناسایی شده و پارامترهای متغیر سیستم که تابعی از ورودی ها و خروجی های لحظات قبل هستند تخمین زده می شوند. روش پیشنهادی با نتایج موجود مقایسه شده که نتایج بدست آمده بیانگر دقت بالای مدل پیشنهادی می باشد.
    کلیدواژگان: کامپوزیت فلزی پلیمری یونی، پلیمر الکترواکتیو، شناسایی، پارامتر وابسته به حالت
  • محمدرضا سعیدی، یونس علیزاده وقاصلو صفحات 307-316
    در این تحقیق یک نوع فولاد مرتبه ای باینیتی شامل فازهای فریت، باینیت و آستنیت به روش ذوب دوباره سرباره ای تولید شد و با آزمون ریزسختی سنجی ویکرز و متالوگرافی محل لایه های مرتبه ای مشخص گردید. سپس نمونه هایی با شیار U شکل در حالت توقف گر و تقسیم گر شیار، تحت آزمون خمش سه نقطه ای در مود اول بارگذاری قرار گرفت و اثر تغییر عمق شیار بر بار بحرانی شکست و بر مقدار Jcr بررسی شد. همچنین مقدار انتگرال J در عمق های مختلف شیار در فولاد مرتبه ای و فولاد همگن در حالت بارگذاری ثابت محاسبه شد و ضمن بررسی تاثیر عمق شیار، مقایسه ی بین مقدار انتگرال J در این دو فولاد انجام گرفت. نتایج نشان دادند که در حالت توقف گر شیار ماکزیمم بار بحرانی شکست در فولاد مرتبهای در آغاز ناحیه باینیتی صورت می گیرد و مقدار Jcr به عمق و جنس ناحیه انتهای شیار وابسته است اما در حالت تقسیم گر شیار تغییرات بار بحرانی و Jcr روند یکنواختی مانند شیار در مواد همگن دارند و مقادیر آنها در مقایسه با حالت تقسیم گر شیار کمتر می باشد. در هر یک از حالت های مورد بررسی علاوه بر محاسبه انتگرال J به صورت تجربی، مقدار این پارامتر بر اساس تئوری رایس و با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس نیز محاسبه شده است. با مقایسه داده های حاصل از روش شبیه سازی و روش تجربی، تطابق خوبی بین این دو مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: فولاد مرتبه ای، روش ذوب دوباره الکتریکی، انتگرال J، شیار U، مود اول بارگذاری، روش المان محدود
  • حسین شکوهمند، شعیب محجوب، محمدرضا سلیم پور صفحات 317-323
    در کار حاضر طراحی ساختاری لوله پره دار حلقوی مورد بررسی قرار گرفته است. پارامترهای هندسی مورد بررسی شامل قطر پره، ضخامت پره، گام پره، قطر خارجی لوله، طول لوله و پارامترهای فیزیکی شامل عدد افت فشار و عدد استانتون، نسبت قابلیت هدایت حرارتی پره به هوا و نسبت قابلیت هدایت حرارتی سیال داخل لوله به هوا است. هدف این مطالعه افزایش تبادل حرارت با تغییر متغیرهای هندسی است. مشاهده شد که در یک شرایط جریانی مشخص، ساختار لوله پره دار حلقوی دارای هندسه بهینه و تعداد پره بهینه می باشد، بگونه ای که مقاومت حرارتی به کمترین مقدار خود می رسد. در افت فشار کم و عدد استانتون پایین، راندمان پره و ضریب انتقال حرارت داخلی بالاست. در این شرایط روابطی تحلیلی برای تبادل حرارت بهینه، تعداد پره بهینه و هندسه بهینه ارائه گردید. مشاهده شد که نسبت ضخامت به گام پره در حالت بهینه فقط تابع درصد حجمی پره می باشد و این مقدار با افزایش درصد حجمی پره زیاد می شود. همچنین تعداد پره بهینه متناسب با نسبت فاصله بین دو پره به گام پره در حالت بهینه و عکس عدد استانتون است. بعلاوه دیده شد که در محدوده پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه، لوله با تعداد پره 3400 و نسبت منظر 0.63 دارای حداکثر انتقال حرارت است.
    کلیدواژگان: لوله پره دار حلقوی، تئوری ساختاری، بهینه سازی، مبدل حرارتی هوا، خنک
  • سپهر قربان زاده، اسماعیل لکزبان صفحات 324-332
    در این مطالعه، تاثیرات استفاده از نازل اولیه همگرا بر عملکرد اجکتور هوای مورد استفاده در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری (PEMFC) با روش عددی بررسی شده است. شبیه سازی با حل معادلات دوبعدی تراکم پذیر ناویراستوکس انجام پذیرفته است. به منظور تخمین شرایط آشفتگی جریان، از مدل بهره گرفته شده است. مقایسه بین نتایج محاسباتی و داده های تجربی چاپ شده در یک شرایط خاص عملیاتی برای پارامتر نرخ کشندگی ، انطباق خوبی را نشان می دهد. اجکتور با نازل همگرا، بطور گسترده ای در علوم هوافضا، موتورهای جت و سیستم های سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری استفاده می شود. این نوع اجکتورها دارای مزیت های فراوانی همچون کاهش سر و صدای جت، جلوگیری از چگالش بخار آب موجود در اجکتور و بهبود عملکرد نازل های متداول همگرا-واگرا هستند. تاثیر همگرا شدن نازل اولیه بر روی شرایط جریان و عملکرد اجکتور در بخش های مختلف آن با توجه به کاربردها و مزیت های متعدد، در این مطالعه بررسی شده است. در این مطالعه، بر اساس کاربرد خاص اجکتور با نازل اولیه همگرا در سیستم سلول سوختی غشا الکترولیت پلیمری، بهبود و بهینه سازی عملکرد آن هدف تحقیق حاضر قرار گرفته است. بررسی های صورت گرفته بصورت جداگانه بر روی اجکتور با نازل اولیه همگرا-واگرا نیز اعمال شده و نتایج حاصل با حالت نازل همگرا مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهند که عملکرد اجکتور با تغییر ساختار نازل اولیه بهبود یافته است. این بهبود عملکرد به معنای استفاده بهینه از انرژی مصرفی موجود و افزایش مکش جریان ثانویه در فرآیند عملیاتی اجکتور است.
    کلیدواژگان: نازل اولیه، اجکتور هوا، نرخ کشندگی، انرژی مصرفی
  • علیرضا هادی، مرتضی عبدالهی صفحات 333-344
    رباتهای متحرک چرخ دار با قابلیت بازرسی محیطهای خاص نظیر لوله کاربرد گسترده ای در صنعت دارند. یکی از ویژگی های مهم این رباتها قابلیت حرکت در مجاری محدود و ویژه می باشد. وجود محیط پیش بینی نشده و موانع موجود در مسیر حرکت یکی از معضلات جدی در موفقیت ماموریت رباتها محسوب می شود. در این مقاله یک مکانیزم نوین برای افزایش قابلیت حرکت ربات هنگام مواجهه با موانع کوچک، گودال و یا رسوب زیاد ارائه گردیده است. همچنین این مکانیزم قابلیت حرکت ربات در مسیرهای شیبدار را نیز افزایش می دهد. مکانیزم از دو لینک متحرک تشکیل شده که در کناره های ربات مستقر شده اند. این دو لینک که در دو سمت ربات متحرک چهار چرخ قرار می گیرد هنگام مواجهه با مانع یا حفره ضمن تماس با جلو یا عقب ربات تعادل نیروهای عمودی وارد بر چرخها را تغییر داده و باعث افزایش توان حرکتی ربات می گردد. همچنین لینکها می تواند با تماس با تاج لوله باعث افزایش نیروی عمودی چرخها و در نتیجه افزایش قابلیت حرکت ربات شود. طول لینکها علاوه بر چرخش آنها قابل تغییر می باشد. لذا یک مکانیزم دو درجه آزادی ایجاد شده که یک موتور حرکتی برای تحریک آن استفاده شده است. لذا برای تغییر درجه آزادی فعال از یک مکانیزم قفل کننده مبتنی بر محرکهای آلیاژ حافظه دار استفاده شده است. تحلیل صورت گرفته و شبیه سازی های انجام شده بیانگر قابلیت مکانیزم در افزایش قابلیت حرکت ربات می باشد. عملکرد مکانیزم در محیط نرم افزار تحلیل دینامیکی آدامز صحه گذاری شده است.
    کلیدواژگان: ربات بازرسی لوله، ماژول، مکانیزم، قابلیت حرکت
  • صادق صادق زاده، نوید رضاپور صفحات 345-352
    در این مقاله، بازدهی هدایت حرارتی نانونوار گرافنی دارای نقص در برابر حضور نانوذرات افزوده در عملیات آشکارسازی جرم های کوچک با استفاده از دینامیک مولکولی غیرتعادلی معکوس مورد مطالعه قرار گرفته است. مدیریت هدایت حرارتی این ساختار به دلیل تلفات القایی در هدایت الکتریکی بسیار موردبحث بوده و هر راهی که بتواند هدایت حرارتی گرافن را تحت مدیریت قرار دهد بسیار کارآمد خواهد بود. در این مقاله دیده شده که حین انجام عملیات آشکارسازی، در اثر ایجاد تخلخلهایی در سطح نانونوار و یا افزوده شدن نانوذرات خارجی، خواص حرارتی گرافن تغییر قابل توجهی می نماید که این مساله باید در کالیبراسیون سنسورهای جرمی بر مبنای گرافن مدنظر قرار گیرد. بطور خلاصه، شبیه سازی ها نشان داده که ضریب هدایت حرارتی گرافن با افزایش حضور نانو ذرات آهن کاهش می یابد. در لبه های نوار گرافنی مقدار ضریب هدایت حرارتی از بقیه ی نقاط بیشتر است که نشان می دهد مکان جای خالی و نانوذره بر ضریب هدایت حرارتی اثرگذار است. به عنوان نتیجه ای جالب توجه، مقدار ضریب هدایت حرارتی حالت جای خالی بیشتر از حالت نانوذره همراه با جای خالی بوده و افزایش قطر حفره، اثر مستقیم بر کاهش مقدار ضریب هدایت حرارتی داشته به طوری که با افزایش قطر حفره از 0.5 نانومتر به 4.4 نانومتر در یک نوار گرافن با عرض 5 نانومتر، مقدار ضریب هدایت حرارتی از 67 W/mk به 1.43 W/mk می رسد.
    کلیدواژگان: گرافن، ضریب هدایت حرارتی، دینامیک مولکولی، جای خالی، نانو افزودنی فلزی
  • صابر پیلوا، کیومرث مظاهری، هادی پاسدار شهری صفحات 353-360
    انتقال حرارت توام یکی از جنبه های مهم در تبدیل انرژی است و نقش بسزایی در میزان راندمان حرارتی و مصرف سوخت محفظه احتراق دارد. در کار حاضر مدلی دو بعدی برای یک جریان واکنشی آرام با محاسبه معادلات انتقال جرم، ممنتم، انرژی و گونه ها ارائه شده است. برای شبیه سازی عددی، حلگری در نرم افزار متن باز اپن فوم توسعه داده شده است. این حلگر قادر است تا رفتار فرآیندهای واکنشی و انتقالی در سیال، انتقال حرارت هدایتی در جامد و تشعشع از سطوح جانبی را جهت تاثیر انتقال حرارت توام پیش بینی کند. در این حلگر برای تحلیل و بررسی عددی انتقال حرارت توام از روش کوپل و جهت پیوستگی دما و شار حرارتی بر روی سطح مشترک بین سیال و جامد، شرط مرزی اعمال می شود. صحت سنجی حلگر ایجاد شده با استفاده از داده های تجربی نمونه آزمایشگاهی مشعل شانه عسلی صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که مقایسه حل عددی و داده های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. بررسی نتایج بدست آمده نشان می دهد که مطالعه پارامتری شامل تغییر شرایط ورودی سیال و همچنین ابعاد هندسه در برهم کنش انتقال حرارت توام و محل آزاد شدن انرژی حاصل از احتراق موثر می باشد. با افزایش سرعت ورودی محل تشکیل شعله به سمت خروجی و با افزایش نسبت هم ارزی، این محل به سمت ورودی حرکت می کند. افزایش طول جامد و ضخامت آن باعث کاهش طول ناحیه پیش گرمایش نیز می شود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت توام، حلگر، اپن فوم، روش کوپل، مشعل شانه عسلی
  • هادی کارگر شریف آباد، مسعود جلیلیان صفحات 361-364
    در این مقاله، شاخص های شدت مصرف انرژی سالیانه 13 مجتمع مسکونی با ویژگی های متفاوت مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. این ویژگی ها شامل نوع نما، سیستم گرمایشی و سرمایشی، نوع پنجره ها و مجزا یا مشترک بودن کنتورهای گاز واحدهای موجود در مجتمع ها می باشند. ضمن معرفی مجتمع های انتخاب شده، مشخصات پوسته آن ها، سیستم گرمایشی و سرمایشی و همچنین حامل های انرژی مورد استفاده در آن ها مورد بررسی و سپس به تحلیل جریان انرژی در مجتمع ها پرداخته شده است. در ابتدا روش محاسبه شاخص شدت مصرف انرژی ارائه شده است. سپس شاخص های شدت مصرف انرژی ساختمان ها محاسبه و ساختمان های با ویژگی های متفاوت از نظر شاخص شدت مصرف انرژی مقایسه شده اند. مقایسه شاخص های شدت مصرف انرژی نشان می دهد که استفاده از مصالح نوین انرژی مانند نمای متال برد (ساندویچ پانل دکوراتیو) بجای آجرنما، پنجره UPVC بجای پنجره فلزی، شیشه دوجداره بجای تک جداره و همچنین استفاده از سیستم های گرمایشی نیمه متمرکز بجای بخاری و آبگرمکن و یا موتورخانه شدت مصرف انرژی در ساختمان را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد. همچنین استفاده از کنتور گاز مجزا بجای کنتور گاز مشترک، با تاثیرگذاری بر رفتار ساکنین ساختمان و ایجاد انگیزه مالی برای کاهش مصرف انرژی باعث صرفه جویی در مصرف گاز طبیعی و کاهش شاخص شدت مصرف انرژی ساختمان می گردد.
    کلیدواژگان: ساختمان، صرفه جویی انرژی، مصالح، پنجره، کنتور گاز
  • امیر امیدوار، امیر ودیعی، ایمان شایق صفحات 365-368
    در این پژوهش دقت روش های پایا و ناپایا در تخمین طول مورد نیاز کانالهای زیر زمینی هوا جهت کاربرد سرمایشی مقایسه شد. همچنین تاثیر شرایط مختلف برای دمای هوای ورودی (دمای ثابت، پریودیک و واقعی) بر دقت مدلهای ناپایا مطالعه گردید. نتایج نشان داد طراحی بر اساس مدل پایا نمی تواند تخمین درستی از طول مورد نیاز کانال ارایه نماید. بعلاوه، استفاده از مدل ناپایا با دمای ورودی ثابت باعث تخمین بالا دست طول مورد نیاز کانال می شود که این امر می تواند طرح را از نظر اجرایی و اقتصادی با چالش مواجه کند. این درحالی است که با استفاده از مدل ناپایا با دمای ورودی پریودیک می توان طول مورد نیاز کانال را با دقت مناسبی نسبت به حالت واقعی تخمین زد.
    کلیدواژگان: اشباع حرارتی، مبدل حرارتی هوا، زمین، طراحی، سرمایش
|
  • Farhan Khodaee, Nasser Fatouraee, Bahman Vahidi Pages 1-9
    In this paper motion of some blood clots with different mechanical properties in the cerebrovascular arteries is investigated. Blood clots mostly are originated from heart or other cardiovascular arteries and by entering the cerebrovascular arteries trigger occlusion and deprive the brain’s tissue from proper perfusion. To study this phenomenon, we used a patient-specific geometry of cerebrovascular arteries and due to obtain the motion of clot and blood’s flow in cerebral arteries, algorithm of fluid-structure interactions was used. Although previous researches have not considered the effect of mechanical properties on the motion of clot, our results demonstrate the variation of the dynamic parameters of the clot’s motion by changing the mechanical properties. We show that by increasing the rigidity of the clot, their tendency for entering to the larger arteries is raised. Also other dynamic parameters like clot’s average velocity altered when the mechanical property of the clots changes. Mechanical parameters have the main role in the motion of clots and by investigating them, our sight to the mechanism of pathologies would expand, moreover, strategies of the cerebrovascular treatments would be fascinated in the future.
    Keywords: Fluid, Structure Interactions, Cerebrovascular arteries, blood clot, stroke
  • Seyed Amir Hossein Tabatabaei, Aghil Yousefi Koma, Seyed Moosa Ayati, Seyed Saeid Mohtasebi Pages 10-20
    Due to the importance of autopilot systems in Micro Aerial Vehicles (MAVs), in this paper first, parametric guidance and control systems are designed, and then they are implemented on a simulated nonlinear six-DOF MAV. The control system is fuzzy-supervisory which its gains are optimized using genetic algorithm. For designing the guidance system, first, two-dimensional (constant height) path following algorithms of vector field and carrot-chasing are developed to 3D algorithms. Then, an optimized 3D fuzzy carrot-chasing guidance system is presented using a combination of the carrot-chasing geometric algorithm, fuzzy logic, and genetic algorithm. Augmentation of the fuzzy logic to the carrot-chasing algorithm, improves its performance significantly. In any autonomous flight maneuver, guidance and control systems affect the performance of the aircraft, simultaneously. So, using a similar control system, the performance of the 3D carrot-chasing algorithm, 3D vector field method, and the proposed 3D fuzzy carrot chasing algorithms are compared with and without applying the wind external disturbance. Results have shown significant superiority of the proposed 3D fuzzy carrot-chasing approach in the horizontal plane of motion and the 3D vector field method in the vertical plane of motion.
    Keywords: Fuzzy supervisory control, three dimensional guidance system, fuzzy carrot, chasing algorithm, vector field algorithm, genetic algorithm
  • Kamal Amory, Shahab Kazemi, Mahdi Kazazi Pages 21-28
    In this study, particulate nanocomposites with A356 aluminum alloy as a matrix reinforced with 1 and 1.5 wt.% SiCnanoparticles with 50 nm average grain size were fabricated by stir casting method and then the obtained composites were subjected to T6 heat treatment. The mechanical properties such as Hardness Test and Tensile Test of composites Samples were investigated. Microstructures of the samples were also investigated by using optical microscope (OM) and scanning electron microscope (SEM). The results show that T6 heat treated nanocomposites have significantly higher Hardness and tensile Strength compared to the nanocomposites without heat treatment. The enhancement in the mechanical propertiecanis due to the formation of Mg2Si phase and globular silicon particles.Also, increasing in the concentration of SiC nanoparticles led to improve the hardness and tensile strength, So that the highest tensile strength and hardness was obtained for the 1.5 wt.%SiCnanocomposite. Tensile strength and hardness of 1.5 wt% SiCnanocompositesbefore and afterT6 heat treatmentachieved 177MPa and 236MPa and 80 HBN and 123 HBN, respectively.Fracture surfaces were studied using SEM show that failureof all samples is brittle fracture.
    Keywords: nanocomposite, Stir casting, T6 heat treatment, Microstructure, mechanical properties
  • Ali Nasr, Seyed Aliakbar Moosavian Pages 29-40
    Cable-Driven Parallel Robot has many advantages. However, the problems of cable collision between each other and environment, the lacks proper structure and non-positive cable tension prevent the spread of them. Therefore, connecting a serial manipulator to mobile platform improve the ability to object manipulation. This paper investigates the multi-objective optimization structure design and comparative study of spatial constrained and suspended cable-driven parallel robot. By install serial manipulators possess a full hybrid robot’s features. The workspace volume, kinematic stiffness and sensitivity are three sets of optimization criteria. The workspace volume calculated by a novel approach of combination constraints as prevent cables collisions with each other, cable collision with moving platform, uncontrollability and singularity of the robot. First, examine range of the forces and torque reaction of the serial manipulator to moving platform. Then, the evolutionary optimization genetic algorithm use for the multi-objective optimization of constrained and suspended spatial cable-driven parallel robot structure to achieve proper Pareto front confrontation. The Pareto front reconciliation of these three criteria will be discussed. The constrained and suspended optimize by same criteria will compare in the same conditions. It is verified that the constrained structure significantly reduced actuation energy for manipulate a serial robot, supply greater workspace and manipulability. The result of this study used for manufacturing and development of a prototype spatial cable-driven parallel robot (RoboCab).
    Keywords: Hybrid Parallel Serial Robot, Spatial Cable, Driven Parallel Robot, Multi, Objective Optimization Design, Non, Collision Workspace
  • Mojtaba Ghorbani, Seyed Kamal Hosseini Sani Pages 41-50
    This paper presents a nonlinear predictive approach, for Stewart platform (6 degrees of freedom). The optimal control is computed directly from the minimization of receding horizon cost function with offline optimization. The main purpose of this research is designing the predictive controller for Stewart platform. In this study, the kinematics and dynamics of Stewart robot is introduced, considering the dynamics of actuators. Following the introduction of nonlinear model predictive control will be discussed and according to robot dynamics, controller will be design. In addition, given the various uncertainties, robot dynamic equation could be rewritten. The controller is designed according to these uncertainties and then stability control is confirmed using Lyapunov theory. Due to the limited engine power and the output torque electric drive in practice, the proposed controller manages Stewart platform in such a way that it could track the desired trajectory well. To review the proposed method at the end of the study, Stewart platform is simulated and the control method proposed in this paper was compared with computed torque control (CTC) method, sliding mode control and Proportional-Integrator-Differentiation (PID) controller.
    Keywords: stewart platform, Nonlinear model predictive control, uncertain system, robot manipulator, Lyapunov stability
  • Ahmad Sedaghat, Hadi Kian Pages 51-62
    In this study, optimization of a solar cooling system assisted ground source Heat Pump system (GSHP) is performed. The optimization process was carried out using a multi-objective evolutionary algorithm. Three optimization scenarios, including thermodynamic single objective, thermoeconomic single objective, and multi-objective optimizations, are performed. In the case of multi-objective optimization, an example of a decision-making process for selection of the final solution from the Pareto optimal frontier is presented. It was concluded that the multi-objective optimization considers two objectives of thermodynamic and economic, simultaneously. The results obtained using the various optimization approaches are compared and discussed. It is shown that the thermodynamic optimization is focused on provision for the limited source of energy, whereas the thermoeconomic optimization only focuses on monetary resources. In contrast, the multi-objective optimization considers both energy and monetary. The results showd that percentages of deviation from ideal values of thermodynamic and economic criteria for the thermodynamic optimized system were 0% and 905% respectively. These percentages for the economic optimized system were 104% and 0%, respectively. Deviation values from minimum ideal point for the multi-objective optimized design were obtained 10% and 88% for thermodynamic and economic criteria, respectively. It was concluded that the multi-objective design satisfies the thermodynamic and economic criteria better than two single-objective thermodynamic and economic optimized designs.
    Keywords: Multi, Criteria Optimization, Hybrid Ground Source Heat Pump, Solar Cooling, Genetic Algorithm
  • Mohammad Hassan Rahimian, Mostafa Ashna Pages 63-71
    In this paper the coupled lattice Boltzmann model is developed for simulation of multi-step combustion mechanism of a methane jet diffusion flame. The lattice Boltzmann scheme employs the double-distribution-function model, one distribution function for solving flow field and another for temperature and species concentration fields. The density and temperature fields are coupled through low Mach number flow field. The solution parameters such as species properties and rate of chemical reactions adjust in every time step according to temperature and concentration of species variations. Using combustion mechanisms instead of one step fast chemistry reaction and considering effect of temperature and species concentration on solution parameters are the main advantages of the developed model. For validation of the model, a four-step reduced mechanism with six species is used for simulation of combustion in a methane jet diffusion flame configuration. Agreement between the present results and experimental data confirms that this scheme is also an efficient numerical method for more detailed combustion simulations.
    Keywords: Lattice Boltzmann, combustion of methane jet, reduced mechanism, diffusion flame
  • Mohammadreza Hassanzadehtalouki, Mohsen Shakeri Pages 72-80
    Nowadays, sewage system is either being installed or has been installed in both developing and developed countries. CCTV cameras and the estimation of pipe age are main sources of inspecting sewer pipeline conditions, although not providing decisive information. Managing sewage installations requires reliable quantitative and geometrical data on the conditions of pipes both in-service and after installation. Measuring the rate of sewage blockage has always been challenging. Various attempts have been done to develop and apply different techniques for the determination of pipe blockage since the 1990s, but most of them were not practical or comprehensive. Pipe profiling could be a novel method in this regard. The method proposed in this paper would be able to measure both the cross-section and profile of sewer pipes. This includes two infrared sensors and a servomotor attached to a measurement device mechanism. The set enters a sewer pipe and measures the coordinates of pipe cross-section points. Then, the collected raw data are transferred outside in order to be processed and later saved in a text file format. The saved data will be depicted as pipe cross-section 2D profile using the suggested and developed API package at SOLIDWORKS environment, which in turn will result in the availability of a 3D model of under-inspection pipes. It should be added that different parameters of every desired pipe cross-section will be measurable as well.
    Keywords: Measurement, Pipe Cross, section, Profiling, Infrared, Solidworks API
  • Cyrus Ahmadi Toussi, Reza Soheilifard Pages 81-88
    Conformational changes during protein -protein or ligand -protein docking play an important role in the biological processes. These changes involve low frequency collective motions, and normal mode analysis is generally used for finding the frequencies and mode shapes of the proteins. Many studies have been focused on the prediction of these transitions using different protein models. Among them, elastic network models are popular, as they are simple and do not require energy minimization. However, so far no systematic study has been done about considering the effect of different parameters in prediction of these conformational changes. In this study 20 proteins with pre-determined conformational changes were selected and the success and validation of each elastic network model in predicting the bound state were tested. According to the results, the first three modes play the major role in predicting the conformational changes. Moreover, choosing the proper cutoff radius is more effective than the potential function. Results also show that non-exponential models with 10 angestrom cutoff are more accurate in predicting conformational changes, in spite of their simplicity and being less time consuming.
    Keywords: Conformational changes, normal mode analysis, elastic network model, cutoff radius
  • Farid Vakil, Tahami, Sima Baheri Islami, Seyyed Saeed Sharifi, Afshin Abbasi, Peyman Majnoun Pages 89-100
    Creep failure is one of the most common mechanisms which determine the life of mechanical components operating at high temperature. Gas turbine blades are among the components which operate at high temperature under mechanical loads. In new designs, cooling flow passes through the inner channels of the blade to decrease blade temperature. One of the main parameters of the cooling system is the coolant’s heat transfer coefficient. In this paper, the effect of wall roughness of the cooling channels and coolant’s specific humidity on the cooling heat transfer coefficient has been investigated. The blade body and cooling channels are regarded as a heat exchanger with a thermal barrier coating and convective- film cooling. For this purpose, the physical properties of the coolant have been considered as a function of temperature and humidity. Then, the influence of the channel’s roughness on the heat transfer coefficient has been investigated and an analytical method has been used to obtain the temperature distribution. The results show that in the rough channels, coolant receives more heat from the blade body and consequently decreases its temperature especially in the critical section. Also, it has been shown that with increasing humidity; the coolant temperature reduces along the blade span comparing with the case of using dry air and consequently, the blade metal temperature reduces with about 2.5 percent. It has been shown that by increasing coolant’s humidity and roughness of the channels in a reasonable range, blade’s creep lifetime can be increased by up to 3.18 times.
    Keywords: Turbine's Blade, Creep Life, Roughness, Specific Humidity, Cooling
  • Ghassem Heidarinejad, Reza Babaei Pages 101-110
    In this paper, the flow field and mass transfer characteristics were evaluated numerically via Large Eddy Simulation in the presence and absence of the electric field in flat channel that is included cavity containing water. Comparison of the numerical results with the experimental data were in a good agreement with experimental data at prediction of flow field and mass transfer. Then, the effect of the Reynolds number variations in the different applied voltage on the water evaporation rate is investigated. The results indicate that applying the high voltage at the wire electrode can generate vortex and produce perturbation on the water surface. It is shown that at constant Reynolds number with the presence of the electric field, the Sherwood number will be increased but in constant applied voltage the Sherwood number will increase to the Reynolds of 3391 and then will decrease due to reduction in the size of generated vortex. Also, a linear relationship was obtained relationship exists between the Sherwood number factor and the EHD number at Reynolds numbers greater than 3391. Finally, a relationship between dimensionless numbers like the relative Sherwood number, the Reynolds number and the EHD number was obtained.
    Keywords: Electrohydrodynamic (EHD), Corona wind, Water evaporation, Numerical investigation
  • Peyman Maghsoudi, Pedram Hanafizadeh Pages 111-120
    In this paper, multi objective genetic algorithm is applied to optimize one type of recuperator in a 200 kW microturbine by considering two key parameters such as recuperator efficiency and cost. ε-NTU method is selected for the recuperator efficiency and pressure drop calculation. The recuperator total cost consists of capital cost, operational cost and maintenance cost. A plate-fin heat exchanger with offset strip fin for counter and cross flow arrangements is chosen for optimization. Fin pitch, fin height, fin offset length, cold stream flow length, non-flow stream length and hot stream flow length are considered as six design parameters. NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm) is conducted to maximize recuperator efficiency and minimize its total cost. Results of the optimization are presented as a set of designs, called ‘Pareto-optimal solutions’. The results reveal the confliction between the two objective functions. It can be concluded that any change in the geometry of the recuperator increasing the efficiency also increases the total cost and vice versa. Finally, the optimal designs are compared together based on non-dominated sorting concept and the final optimal designs are obtained.
    Keywords: Recuperator, Microturbine, Genetic Algorithm, Plate, Fin, Pareto
  • Majid Reza Ayatollahi, Ali Nemati Giv, Seyed Mohammad Javad Razavi Pages 121-128
    Adding particles and fibers to the adhesive layer is a method suggested to improve the stress distribution and to increase the strength and toughness of adhesive joints. In this paper, the effects of adding the metal fibers and also the reduction of fiber horizontal distance on distribution of peel stress and shear stress toward longitudinal and transverse directions were studied using finite element analysis. The obtained results showed that the reduction of the horizontal distance between the metal fibers in the longitudinal direction improves the distribution of the peel stress and shear stress and leads to a significant reduction in their maximum values in the joint length with respect to the non-reinforced adhesive. Meanwhile, reduction of the horizontal distance between the metal fibers in the transverse direction first degrades the peel stress and then improves it. Despite the trend observed for the peel stress with the transverse direction, the distribution of the shear stress with reduction of the horizontal distance between the metal fibers becomes more uniform and the maximum values of shear stress regularly decreases in the joint length due to considerable load sharing of the metal fibers in the adhesive layer. In addition to the analyses carried out on the distribution of stress in the joints length, the distribution of peel stress and shear stress were also investigated in joint width, which was indicative of a significant effect of the metal fibers in the transverse configuration.
    Keywords: metal macrofibers, longitudinal, transverse direction, single lap joints, adhesively bonded joints
  • Mehdi Zohoor, Bahman Ghorbani, Mohammad Mohammadinia, Ali Reza Fallahi Arezoodar Pages 129-136
    Electromagnetic forming is a high energy rate forming process which is applied for manufacturing and assembly of many parts that are used in automobile and aerospace industries. In this process, the electromagnetic body forces (Lorentz forces) are used to produce metallic parts. Joining high electrical conductivity parts by using electromagnetic forming process is as an innovative method. Therefore, it is very important to use a proper technique for assuring the quality of the Strength of Electromagnetically Joints. In this article, this process was simulated in ABAQUS. Then geometric, physical and mechanical specifications of the tube and coil are entered to subroutine and the magnetic pressure is obtained and by applying them on tube in ABAQUS software, agent analysis of the process and deformation of the work-piece is obtained. The effective process parameters such as discharge voltage, clearance between the tube and die, wall thickness and length of the tube on depth of bead were experimentally investigated by design of experiment technique based on Taguchi Method and signal to noise. Finally, found very good agreement between simulation and experimental results. The depth of bead in sequential coupled algorithm compared to experimental result had about 4% error.
    Keywords: Electromagnetic forming, High Speed forming, Finite Element, Design of Experience
  • Ahmad Ghazanfari, Ahmad Assempour, Mostafa Habibi, Ramin Hashemi Pages 137-143
    Use of Forming limit diagrams (FLD) in process design of metal forming is a conventional method. Therefore many experimental and theoretical efforts have been carried out in order to investigate the FLDs. Many ways to obtain this FLDs and their effective parameters have been studied. But the stress state at these studies is planar which lead to an untrue model for several metal forming process such as incremental sheet forming. With this technique, the forming limit curve (FLC) appears in a different pattern, revealing an enhanced formability, compared to conventional forming techniques. Therefore, in this study, the effect of through thickness shear stress has been examined on the prediction of the forming limit diagrams (FLDs). Determination of the FLD is based on the Marciniak and Kuczynski (M–K) model with some modifications on the stress states for consideration of the through thickness shear stress effects. Also, the effective range of this stress has been investigated. The results showed that if the through thickness shear stress has a 10 per cent of yield stress value, this stress component has no effect on the FLD.
    Keywords: Through thickness shear, Sheet metal forming, Marciniak, Kuczynski model, Forming limit diagram
  • Shahram Ajori, Reza Ansari Khalkhali, Mansour Darvizeh Pages 144-150
    Using molecular dynamics simulations, the structural properties and vibrational behavior of single- and double-walled carbon nanotubes (CNTs) under physical adsorption (functionalization) of Flavin Mononucleotide (FMN) biomolecule are analyzed and the effects of different boundary conditions, the weight percentage of FMN, radius and number of walls on the natural frequency are investigated. As the functionalized nanotubes mainly operate in aqueous environment, two different simulation environments, i.e. vacuum and aqueous environments, are considered. Considering the structural properties, increasing the weight percentage of FMN biomolecules results in linearly increasing the gyration radius. Also, it is observed that presence of water molecules expands the distribution of FMN molecules wrapped around CNTs compared to that of FMN molecules in vacuum. It is demonstrated that functionalization reduces the frequency of CNTs, depending on their boundary conditions in vacuum which is more considerable for fully clamped (CC) boundary conditions. Performing the simulations in aqueous environments demonstrates that, in the case of clamped-free (CF) boundary conditions, the frequency increases unlike that of CNTs with fully clamped and fully simply supported boundary conditions. The value of frequency shift increases by rising the weight percentage of FMN biomolecule. Moreover, it is observed that the frequency shifts of SWCNTs with bigger radius are more considerable, whereas the sensitivity of frequency shift to the weight percentage of FMN biomolecule reduces and this is more pronounced as the simulation environment is aqueous.
    Keywords: Vibration, Structural properties, Carbon nanotube, Physical adsorption, Molecular dynamics simulation
  • Abbas Khalghani, Mohammad Hassan Javareshkian, Mahmoud Pasandideh Fard Pages 151-162
    The flight dynamics of nine configurations of supersonic continuous deflectable nose guided missiles have been investigated. The studied configurations consist of a spherical nose tip, a tangent ogive, a set of stabilizing tail fins and a cylindrical body that its mid-section is flexible to form an arc of a circle. So the cylindrical body consists of a fix part in vicinity of nose, middle flexible part and main body with stabilizers. The effects of fix length and flexible length parameters on the flight dynamics of surface to surface, antiaircraft and antimissile missiles have been studied. A code has been developed to solve full Navier-Stokes equations using finite volume and modified Baldwin-Lomax turbulence model. Further, a 3 degree of freedom code has been developed to compare planar flight dynamics of missiles. This code consists of a guidance subroutine based on pure persuit law. The results show that even increase of fixed and flexible lengths enhance the maneuverability of the missile, but in some scenarios this can lead to increased flight time and more errors in the target engagement. Deflected nose relocates mass center away from the axis and a thrust vector torque is created. Study of surface to surface scenario shows that this torque improves accuracy of targeting and the ability of target dislocation. In air defense missiles, increase of Fix and Flex variables, will extend the limits of allowable firing angle. However, a heavy nose increases the role of thrust torque and subsequently decreases the role of nose geometry.
    Keywords: Deflectable nose, Body flexure, Maneuverability, Aerodynamics, Flight dynamic
  • Alireza Shakeri, Karim Mazaheri Pages 163-172
    In this paper, a numerical method to extract rate coefficients of multi-step global reactions for combustion of hydrocarbon fuels with air regarding combustor operating conditions is presented and implemented. The numerical procedure is based on simultaneous interactions of two solvers including a solver for combustive field and another solver as numerical optimizer. A simple reactor solver namely Perfectly Stirred Reactor (PSR) is employed as a solver for reactive flow, and chemical kinetics such as detailed, skeletal or reduced can be considered as benchmark mechanism. Considering rate coefficients of predefined multi-step global reactions as design variables for Differential Evolution (DE) optimizer and the difference between product concentrations obtained from benchmark mechanism and multi-step mechanism as cost function gives optimized values of rate coefficients regarding desired conditions. To confirm reliability and applicability of the present method, three different five-step models is generated for methane-air combustion under three different operating pressure (1.0, 6.28, and 30.0 atm.) and equivalence ratio ranged between 0.4-1.0 for predicting NO and CO emissions. Product concentrations such as NO and CO and flame temperature obtained from the presented five-step mechanisms are closely in agreement with results obtained from the full GRI-3.0 mechanism. A comparative numerical study by means of Computational Fluid Dynamics (CFD) code has been performed for a laboratory scale combustor employing the generated five-step model and an eight-step pressure-dependent global mechanism (suggested by Novosselov) under operating pressure of 6.28 (atm.).
    Keywords: Five step global mechanisms, Differential evolution optimizer, Perfectly stirred reactor, Computational fluid dynamics, Full GRI.3 mechanism
  • Afshin Ahmadi Nodoshan, Amir Mosharaf Dehkordi Pages 173-180
    In the present work, optimization of air-cooled heat exchanger using structural theory of Bejan by invoking fluent software has been investigated. Two constraints are applied in the optimization process: the first one is to fix overall area of heat exchanger,A , and second, the ratio of fraction of total heat exchange surface in the fixed pipe, φ. Using these two constraints and the aforementioned theories, the best geometry, that is a symmetric geometry of the tube and the fins was obtained. Furthermore, the effect of parameters such as pressure, Stanton number, ratio of fraction of the convective heat transfer coefficients, ratio of fraction of the conductivity, and the number of fins, etc, was investigated. The results show that for tubular length of 5.8 cm and 4.3 cm radius, the fraction of optimal fins diameter to pipe diameter is 1.88 and the optimal number of fins is 7. By using softwares such as Fluent and Matlab, the fins height, and the distance between the fins was investigated. According to structural constraints, a structure was selected that heat transfer from all the fins are equal. It was observed that the amount of the heat transfer was optimized by 6.2%.
    Keywords: Optimization, Heat Exchanger, Constructural theory, Air cooler, Finned, tube
  • Abolfazle Darvizeh, Reza Ansari, Mohammad Javad Mahmoudi, Mohammad Kazem Hassanzadeh Pages 181-191
    In this work, an analytical micromechanical model based on unit-cell approach is used to study the effect of interphase on the non-linear viscoelastic response of multiphase polymer composites. The representative volume element of composite consists of three phases including unidirectional fibers, polymer matrix and fiber/matrix interphase. Perfect bonding conditions are applied between the constituents of composites. The Schapery viscoelastic constitutive equation is used to model the nonlinear viscoelastic matrix. Prediction of the presented micromechanical model for the creep response of polymer material and two-phase composites shows good agreement with available experimental data. Furthermore, the predicted overall elastic behavior of three-phase composites demonstrates close agreement with other numerical results available. The effects of material and thickness of interphase on the creep-recovery strain curves of three-phase composites are studied in details. Results show that the interphase thickness and material properties have significant effect on the creep-recovery strain responses of the three-phase composites under transverse loading. According to micromechanical modeling results, it is found that the interphase negligibly affects the nano-linear viscoelastic behavior of three-phase composites under axial loading. Effects of the different stress levels and the variation of fiber volume fraction on the creep-recovery strain curves of three-phase composites are also investigated.
    Keywords: Multiphase composites, Non, linear viscoelastic, Creep, recovery strain, Interphase, Micromechanical modeling
  • Mehdi Zohoor, Sepideh Shahi, Mohammad Hoseinpourgollo Pages 192-202
    In this article, an experimental and theoretical study on the prediction of forming limit diagram (FLD) for aluminum alloy (2024) is developed. To identify and calibrate coefficients of YLD2004-18P, YLD2011-18P, YLD2011-27P and BBC2008-16P advanced yield criteria, tensile tests were performed in seven directions with respect to the rolling direction. Directional yield stresses and anisotropy coefficients were determined. Then, an appropriate error-function was defined and optimized by using Levenberg-Marquardt algorithm. By considering 14, 12, 10 and 8 anisotropy parameters, the effect of number of parameters on the accuracy of yield functions were investigated. The best condition with minimum error can be achieved, when 14 anisotropy parameters are used. To compare the calculated yield stresses and r-values with experimental data, a method presented by Leacock was used. The results have shown that all four criteria give predictions of yield stresses which are nearly close to experimental values. The prediction of yield stresses and anisotropy coefficients by means of YLD2011-27P and YLD2004-18P criteria have more correlation and good agreement with the experimental data, respectively. For obtaining experimental FLD Nakazima test was performed. In order to simulate the necking phenomenon and calculate the limit strains, the modified Marciniak-Kuczynski (MK) model, Swift hardening law and some new yield criteria including YLD2004-18P, YLD2011-18P, YLD2011-27P and BBC2008-16P were utilized. At the right hand side of FLD, YLD2004-18P and YLD2011-27P criteria and also at the left hand side YLD2011-27P criterion have shown better conformity with experimental results.
    Keywords: Forming limit diagram, yield criteria, MK model, error, function
  • Shirko Faroughi, Seyed Mohammad Hossein Goushegir Pages 203-212
    In this paper, the longitudinal vibration of nanorod based on Eringen’s nonlocal elasticity theory was studied using Rayleigh-Ritz method. A non-uniform nano-rod with variable cross-sectional area, density and Young’s modulus were considered. In the present work, boundary polynomials with orthogonal polynomials were used as shape functions in the Rayleigh-Ritz method which causes the vibrational analysis to be computationally efficient and imposing of boundary conditions to be easier. Using the mentioned polynomials the convergence rate of the obtained results was increased. All of the equations used in this study were made to have no dimensional to reduce the number of effective parameters in the solution. The influence of the nonlocal and in-homogeneity parameters on the vibrational behavior of nanorod was investigated. The results were compared to available results in the literature and a good agreement has been achieved. The results showed that nanorod frequencies were depended to the small scale effect, non-uniformity, and boundary conditions. For instance, an increase in frequency ratio causes the scale coefficient in all vibration modes to be increased, especially in higher modes. In addition, the frequencies were increased by increasing in the length of the nanorod.
    Keywords: nanorod, nonlocal elasticity theory, Rayleigh, Ritz method, boundary characteristic orthogonal polynomials
  • Saeed Qaedi, Mostafa Ghayour, Reza Tikani Pages 213-224
    The chaotic behavior of a flexible rotor supported by active magnetic bearings is numerically investigated in this work. A statically unbalanced disk is mounted on the the shaft. The rotor is modeled by three lumped mass and 8 D.O.F. The rotor-AMB systems include many non-linear factors, such as nonlinear function of the coil current and the air gap between the rotor and the stator, nonlinearity due to geometric coupling of magnetic actuator, eddy current effect and hysteresis losses of the magnetic core material. In this work, the influence of weight parameter on nonlinear response of the system is investigated. Numerical results showed considering of weight parameter have important effect on the response of the rotor and exhibit a rich variety of nonlinear dynamical behavior including synchronous, sub-synchronous, quasi-periodic and chaotic vibrations. Bifurcation diagrams, phase planes, power spectra ,Poincar’e map and maximum lyapanov exponents are used to analyze the response of the system under different operational conditions. Chaotic vibrations should be avoided as they induce fluctuating stresses that may lead to premature failure of the machinery’s main component. It will be beneficial to the design of AMB system.
    Keywords: Chaos, Flexible rotor, Active magnetic bearings, Rayleigh's beam, Maximum lyapanov exponent
  • Mehdi Nikfar, Ali Ashrafizadeh Pages 225-236
    One of the interesting and practical problems in thermo-fluid sciences is referred to finding the shape of a boundary on which a specific distribution of pressure, temperature or heat flux is known. Because solving such problems using experimental, semi-experimental and analytical methods is time-consuming or even impossible in some practical situations, myriad numerical methods have been introduced to solve surface shape design (SSD) problems. In all the numerical algorithms, an initial guess is modified through a numerical process until the desirable distribution of the target variable is achieved. All the numerical algorithms use three computational tools, i.e. grid generator, flow solver and shape updater to solve an SSD problem. In most of numerical algorithms, not only the three mentioned tools work separately but the shape updater is also not derived from the governing equations. In this article, to solve SSD problems containing convection heat transfer, a new shape design algorithm called direct design method is presented in which grid generator, flow solver and shape updater work simultaneously and also the shape updater is directly derived from the governing equations. Some SSD problems containing convection heat transfer in which instead of the boundary shape the distribution of the heat flux is known are solved using the proposed algorithm. The obtained results show the capability of the method in solving SSD problems containing internal convection heat transfer.
    Keywords: Inverse Problems, Direct Design, Internal Convection Heat Transfer
  • Mojtaba Nadernejad, Majid Elyasi, Morteza Hosseinzadeh Pages 237-247
    Values of tensile strength and hardness of different welding joint area has great importance. In this study a combination of welding processes include Friction Stir Welding (FSW) and ultrasonic welding has been used in butt joint for ABS type plastic sheets. Thus ultrasonic vibrations is put on FSW rotary tool, then some parameters effects such as tool rotary speed, travel speed and tool shoulder diameter on tensile strength and hardness of welded samples have been studied. With attention to parameters number and related levels to each one for doing experiments with Taguchi method L18 array has been selected. Parameters effect has been studied separately. Results showed that ultrasonic vibration putting improves tensile strength and hardness of welded joint. After ultrasonic vibration, tool rotary speed, tool shoulder diameter and travel speed were the most effective parameters on tensile strength and hardness of joint in order. Results from optimization with analysis method showed that ultrasonic vibration put rotary speed of 1200 RPM, travel speed of 60 mm/min and tool shoulder diameter of 22 mm causes the most hardness and tensile strength of joint simultaneously.
    Keywords: US Vibration, Friction Stir Welding, thermoplastic, Optimization
  • Behnam Ghodrati, Amin Yaghootian, Afshin Ghanbarzadeh, Hamid Mohammad Sedighi Pages 248-256
    The equations of Lamb wave propagation in an infinite isotropic micro plate with finite thickness on the basis of consistent coupled stress theory is presented in this study. By employing the characteristic length scale parameter, the effect of micro-plate size is considered, and thereby the effects of different plate dimensions on the dispersion of Lamb waves is illustrated. Lamb wave propagation velocity in aluminum nitride micro-plates has received many interests due to its applications in surface acoustic resonators. In the current work, at first, the dimensionless relations are developed through the definition of dimensionless parameters where the extracted curves can be applied to all thicknesses, propagation wavelengths and characteristic length scale parameters of a micro-plate. In addition, using the quasi-static approximation, the Lamb wave dispersion curves in both symmetric and asymmetric modes for an aluminum nitride micro plate are plotted and compared with the results from the classical theory. The integrity of the present formulation is verified by comparing the obtained results with the experimental data in the literature. Finally, by employing the dispersion curves and the reported experimental data, a novel method has been proposed to determine the size of characteristic length parameter in the consistent coupled stress theory.
    Keywords: Consistent couple stress theory, Lamb waves, Charactristic lenght, Dispersion curve, Aluminium nitride micro, plate
  • Isa Ahmadi, Neda Ataee Pages 257-268
    Interlaminar thermal stresses and boundary layer effect in thin laminated composite cylinders which are subjected to temperature change are studied. To this aim a laminated cross-ply composite cylinder with finite length which is subjected to thermal loading is modeled. The displacement based layerwise theory (LWT) is used for modeling the response of the composite cylinder in the thermal loading conditions. Using an appropriate displacement field and employing the LWT, the governing equations of the cylinder and the appropriate boundary conditions in the edges of the cylinder are derived with the principle of minimum total potential energy. An analytical solution is introduced for the governing equations and the solution is obtained for various boundary conditions. The numerical results are validated by comparison of the results of LWT with the predictions of the finite element method (FEM) and good agreements are seen. It is seen that the presented LW solution is efficient and accurate method for analysis the edge effect and interlaminar stresses in composite cylinders. The interlaminar thermal stresses and in-plane stresses in the Glass/Epoxy composite cylinder which are subjected to thermal loading are investigated for various boundary (edge) conditions. Cylinders with symmetric and asymmetric layer staking and free, simply and clamped boundary conditions are studied in the numerical results.
    Keywords: Thermal stresses, Displacement based layerwise theory, Cross, ply thin cylinders, Out of plane stresses, Edge conditions
  • Yasser Nikou, Behrooz Rezaie, Zahra Rahmani Pages 269-279
    In this paper, an intelligent robust controller is proposed for a class of nonlinear systems in presence of uncertainties and bounded external disturbances. The proposed method is based on a combination of terminal sliding mode control and adaptive neuro-fuzzy inference system with bee’s algorithm training. For this purpose, a sliding surface is firstly designed based on terminal sliding control method. This sliding surface is considered as input for the intelligent controller which is an adaptive neuro-fuzzy inference system and using it, terminal sliding mode control law without the switching part is approximated. In the proposed method, an intelligent bee’s algorithm is also used for updating the weights of the adaptive neuro-fuzzy inference system. Compared with fast terminal sliding mode control, the proposed controller provides advantages such as robustness against uncertainty and disturbance, simplicity of controller structure, higher convergence speed compared with similar conventional methods and chattering-free control effort. The method is applied to an atomic force microscope for nano manipulation. The simulation results show the robustness and effectiveness of the proposed method.
    Keywords: Vibration control, Terminal Sliding Mode Control, Adaptive neuro, fuzzy inference system, Bee's algorithm, Atomic force microscope for nano manipulation
  • Javad Payandehpeyman, Gholamhossein Majzoobi, Reza Bagheri Pages 280-290
    In the present paper, to determine the pressure-dependent yield surface of polypropylene/nanoclay nanocomposites, the extended Drucker-Prager yield criterion is used and its parameters are derived by a combined experimental/numerical/optimization approach. In this method, the difference between the experimental and numerical results obtained from three-point bending test is minimized. In order to alleviate the burdensome numerical simulation, a surrogate model based on Kriging method is used to estimate the cost function. The optimum of this function is obtained by maximizing expected improvement method. Afterward, the results are verified by tension and compression tests. The results show that this method can substitute the complicated experimental tests which are normally employed to identify the extended Drucker-Prager parameters. Also, this method can be used to determine the mechanical properties of thermoplastic material such as tensile and compressive yield stresses and elastic modulus using only a three-point bending test. In addition, it is found that the volumetric change of thermoplastic during plastic deformation is significant and the non-associative, compared with the associative, plastic flow assumption is more proper for this material for the extended Drucker-Prager criterion.
    Keywords: Polypropylene, nanoclay nanocomposites, Extended Drucker, Prager criterion, Kriging model
  • Abbas Vali, Bahador Saranjam, Reza Kamali, Ataollah Rabiee Pages 291-299
    Simulation of the flow around propeller is a complex fluid flow problem, especially when the propeller is closed to free surface. In this study, the effect of immersion depth, advance velocity and the ventilation phenomenon on the performance of a B-Wageningen series propeller close to surface of water have been numerically investigated. For this purpose the ANSYS-FLUENT commercial software has been used to solve the viscous, incompressible and two phase flow field. The rotation of the propeller has been implemented using the rotating reference frame model in steady state and the sliding mesh for unsteady flow. For turbulent flow modeling and free surface simulation, the k-ω SST model and the volume of fluid method have been used, respectively. For validation of numerical results due to lack of access to experimental results of propeller close to surface, numerical solution in open water condition have been performed and performance coefficients have been calculated. Comparing the numerical results with the experiment ones, shows good agreement and confirms results of numerical simulation. The results of the numerical solution show that the submergence ratio and ventilation phenomenon affect the performance of propeller so that by reducing submergence ratio from 2.2 to 1.4 in advance ratio J=0.4, ratio of thrust and torsional moment coefficients to open water performance coefficients reduced to 7.7% and 6%, respectively.
    Keywords: Propeller, Thrust, ventilation, Volume of Fluid Method, Propeller Performance
  • Hossein Moeinkhah, Ali Yousefi, Davod Mohebi Kalhori Pages 300-306
    Ionic polymer metal composite (IPMC) actuator is a group of electro-active polymer (EAP) which bends in response to a relatively low electrical voltage because of the motion of cations in the polymer network. IPMC has a wide range of applications in robotics, biomedical devices and artificial muscles. The modeling of the IPMC actuator is a multi-physics task as it involves the electricity, chemistry, dynamics and control fields. Due to its complexity and nonlinearity, IPMC modeling is difficult in terms of mathematics and its behavior is still not fully agreed upon by researchers. This paper presents a novel discrete-time model with state-dependent parameters (SDP) for identification of the nonlinear response of an IPMC actuator. A single-input single-output nonlinear identification algorithm is formulated and demonstrated for an IPMC actuator that exhibit both soft and hard nonlinearities. The nonlinear characteristics of the identified system are represented with coefficients which are a function of the input and output states. Following the SDP algorithm, the model is identified from input–output data to represent the model parameters as functions of past inputs and outputs. The proposed modeling approach is validated using an existing model and show exact representation of the non-linear behavior of the IPMC actuator.
    Keywords: Ionic polymer metal composite (IPMC), Electro, active polymer (EAP), Identification, State, dependent parameter (SDP)
  • Mohammad Reza Saeedi, Younes Alizadeh Vaghaslou Pages 307-316
    In the present research, a kind of Functionally Graded (FG) steel (ferritic-bainitic- austenitic) was produced using Electro Slag Remelting (ESR) process. The position of each layer was determined utilizing Metallography and Vickers Hardness tests. Then, three point bending test was used for the U notched specimens in the form of notch arrester and notch divider configuration and effect of the notch depth on the critical fracture load and Jcr under mode I loading were investigated. Also J values of the FG steel and homogeneous steel under constant loading was evaluated and in this case, effect of the notch depth on J value was studied. Then a comparison was made between J values of the FG steel and homogeneous steel. Results showed that in arrester configuration, maximum critical load in specimens was occurred in the beginning of Bainite phase and Jcr was depended on the material and notch depth. While in divider one, variation of the Jcr was negligible. The J value of Each of the studied configurations were then computed using finite element approach based on Rice theory and a good agreement was observed between numerical results with the experimental ones.
    Keywords: Functionally Graded Steel, electro slag remelting, J integral, U notch, mode I loading, Finite element approach
  • Hossein Shokohmand, Shoeib Mahjoub, Mohammad Reza Salimpour Pages 317-323
    In the present work, constructal design of annular finned tube has been studied. Geometrical parameters include fin diameter, fin thickness, fin pitch, tube outer diameter, tube length while physical parameters involve pressure drop number, Stanton number, fin-to-air conductivity ratio, and in-tube fluid-to- air conductivity ratio. The aim of this study is to enhance heat transfer by letting the geometrical degrees of freedom to morph. It was observed that at certain flow conditions, there exist optimal geometry and fin number for the finned tube construct in which its thermal resistance is minimum. Fin efficiency and tube-side convective heat transfer coefficient are higher at low pressure drops and Stanton numbers. In these conditions, analytical relationships were proposed to predict optimal heat transfer, optimal fin number and optimal geometry. It was seen that the optimal fin thickness-to-fin pitch ratio is merely dependent on the fin volume fraction; and it rises with the increase in fin volume fraction. Moreover, the optimum fin number is directly proportional to fin spacing – to- fin pitch ratio and inversely proportional to Stanton number. Furthermore, it was seen that in the range of parameters considered in this study, the tube with 3400 fins and aspect ratio of 0.63 has the most heat transfer rate.
    Keywords: Circular (Annular) Finned Tube, Constructal Theory, Optimization, Air, cooled heat exchanger
  • Sepehr Ghorbanzadeh, Esmail Lakzian Pages 324-332
    In this study, a numerical method is used to investigate the effects convergence primary nozzle on the air ejector performance used in Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). Simulations have been performed by solving the compressible form of two-dimensional Navier–Stokes equations. The turbulence model have been employed to estimate the turbulent region. A comparison of the computed results with the published experimental data exhibits agreement in terms of entrainment ratio at defined operating conditions. The ejector with convergence nozzle was widely used in the aerospace science, jet engine and Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell, because it has many advantages such as jet noise reduction, prevent condensation of water vapor inside the ejector and improvement of conventional converging-diverging nozzle. According to several applications and advantages of convergence nozzle, effects of primary converging nozzle on the flow characterization and the ejector performance have studied at any part of its. Based on particular application of the ejector with convergence primary nozzle in PEMFC, performance improvement is the purpose of this study. The results have been compared with air ejector with convergence-divergence primary nozzle. The results show that the air ejector performance has been enhanced under changing primary nozzle structure. This means that the ejector can consume available energy in its operation processes optimally beside increasing drawn secondary flow.
    Keywords: Primary nozzle, Air ejector, Entrainment ratio, energy consumption
  • Alireza Hadi, Morteza Abdollahi Pages 333-344
    Wheeled mobile robots able to inspect pipe interior are usually used in industry. One of the major evaluations of these robots performance is mobility in limited spaces and special environments. Unanticipated area and obstacles along the robot path is one of the major challenges of robot success in missions. In this paper a novel module for increasing the robot traction when encountered small obstacles, paddle or large deposit is introduced. In addition, the mechanism increases the robot traction when move in high inclination pipes. The mechanism consists of two links mounted beside the four wheel drive robot. When the robot faces with an obstacle or a paddle and cannot move further, although robot wheels rotate, contacting the module’s links to pipe surface change the balance of normal forces applies between pipe and wheels. Further, when the links extend to contact upper part of pipe, it increases the wheels normal forces and provides a higher traction force consequently. Length of links may change in addition to its rotation. So, a two DOFs mechanism is provided which one motor is used as actuator. For switching active DOF, a locking mechanism is utilized using shape memory alloys actuators. The analysis and simulations show the capability of mechanism in increasing the robot traction. The mechanism performance is validated through ADAMS dynamic modeling software.
    Keywords: Pipe inspection robot, Module, Mechanism, Traction
  • Sadegh Sadeghzadeh, Navid Rezapour Pages 345-352
    In this paper, efficiency of defected graphene nano ribbon incorporating with additional nanoparticles on mass detection operations is studied via the Reverse Non Equilibrium Molecular Dynamics (RNEMD) method. Thermal conductivity management of this structure is challenging because of imposed losses in electrical conductivity and any procedure could manage the thermal conductivity of graphene will be useful. In this paper it is observed that on the mass detection operation, due to the porosity generation in the nano ribbon surface or even creation of external nanoparticles, thermal properties of graphene change considerably. This should be noted in calibration of graphene based mass sensors. In summary, results show that the graphene’s thermal conductivity would reduce by increasing the concentration of nanoparticles and thermal conductivity of graphene is higher when porosities and impurities are at the edges. This indicates that the location of vacancies and nanoparticles influences the thermal conductivity. For a better thermal management with the help of nanoparticles, wither respect to the porosities, addition of nanoparticles decrease the thermal conductivity more and more. By increasing the cavity’s diameter from 0.5nm to 4.4nm in a specific single layer graphene, thermal conductivity was reduced from 67 W/mk to 1.43 W/mk.
    Keywords: Graphene, Thermal conductivity coefficient, Molecular Dynamics, Defect, metallic nanoparticles additives
  • Saber Pilva, Kiumars Mazaheri, Hadi Pasdar Shahri Pages 353-360
    Conjugate heat transfer is one of the most important aspects of energy conversion and plays an important role in the thermal efficiency and fuel consumption of chambers. In the present work, a two-dimensional model for reacting flow is presented to calculate transport equations of mass, momentum, energy and species. A new solver is developed for the open-source OpenFOAM software. This new solver is able to predict the conjugate heat transfer effects of reactions and transport processes in fluid and heat conduction in solid as well as radiation in surrounding surface. The coupled method is used and the continuity of temperature and heat flux on the fluid and solid interface is applied in order to analyze conjugate heat transfer through boundary conditions. Experimental data of honeycomb burner is used to validate the new solver. Numerical results are in a good agreement with experimental data. The results show that change of fluid inlet condition and geometry dimensions affect the interaction of conjugate heat transfer and location of released heat of combustion. The location of flame is moved toward outlet as the inlet velocity is increased and toward inlet as the equilibrium ratio is increased. Increasing the length and thickness of solid reduces the preheat area as well.
    Keywords: Conjugate heat transfer, Solver, openFOAM, coupled method, honeycomb burner
  • Hadi Kargar Sharifabad, Masood Jalilian Pages 361-364
    In this article, indicators of annual energy intensity 13 residential complexes with different characteristics were evaluated and compared. These features include the type of facade, heating and cooling systems, windows, and separate or shared type gas meters are units available in the complex. Introducing selected complexes, specifications hull, heating and cooling systems as well as the energy used in the study and analysis of energy flows in the complex have been discussed. The data processing methodology for calculating the energy consumption rate index have been studied conglomerate. The indices are calculated energy intensity of buildings and structures with different properties in terms of energy intensity compared. Compare energy intensity indicators show that the use of new energy Mtalh like metal siding board (decorative panels) instead facade, windows UPVC windows instead of metal, instead of single-wall and double glass instead of heaters and boilers as well as the use of semi-centralized heating systems or room in the building's energy intensity has considerably decreased. Also, instead of using a separate gas meter gas meter joint, by influencing the behavior of the occupants of the building and create a financial incentive to reduce energy use saves natural gas consumption and decreasing energy intensity building.
    Keywords: Building, energy saving, materials, windows, gas meters
  • Amir Omidvar, Amir Vadiee, Iman Shayegh Pages 365-368
    In this study, the accuracy of steady and unsteady methods in predicting the required length of air-earth heat exchangers have been compared for cooling application. Also, the impact of different conditions for inlet air temperature (constant, periodic and actual temperature) on unsteady methods have been studied. Results indicated that, steady model cannot provide correct estimation for the required length of channel. In addition, using unsteady method with constant inlet air temperature overestimates the required length of the channel, which can lead to economic and implementation challenges for project. However, using unsteady method with periodic inlet air temperature the required length of the channel can be estimated with acceptable accuracy compared with real situation (unsteady model with actual inlet air temperature).Results showed that after a month of the launch of the system, its thermal behavior reaches to steady state level. During this period effectiveness of the system drops significantly (nearly 50%). Nearly half of the total performance drop of the system occurs during the first working day. It means that the long-term behavior of the system can be determined by monitoring of its behavior in the first day of operation. Results also demonstrated that using common methods of designing usually brings a significant error.
    Keywords: Thermal soil saturation, Earth, air heat exchanger, Design, Cooling