فهرست مطالب

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک - سال بیست و هفتم شماره 1 (پاییز و زمستان 1394)

نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک
سال بیست و هفتم شماره 1 (پاییز و زمستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1395/01/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • علمی پژوهشی
  • پریسا حسینی تهرانی، ایمان فرستاده صفحات 1-18
    در اکثر وسایل نقلیه برای جلوگیری از خسارت ها و یا کاهش آن از سیستم های جاذب انرژی استفاده می شود. در این مقاله جذب انرژی در جزء فداشونده لکوموتیو ER24PC زیمنس مورد بررسی قرار گرفته است. پس از معرفی و نحوه عملکرد این قطعه در حین برخورد، مدل سازی آن در نرم افزار آباکوس انجام شده و خصوصیات برخورد آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. با توجه به این که شکل جزء فداشونده لکوموتیو زیمنس هرمی است به منظور بررسی صحت نتایج حل عددی از یک حل تحلیلی استفاده شده است. در ادامه به علت این که ضخامت ورق جزء فداشونده زیاد است و در حین برخورد ممکن است پاره شود استفاده از مدل آسیب مناسب در شبیه سازی های عددی ضروری است. از سه مدل آسیب استفاده شده در این مقاله، یک مدل آسیب در خود نرم افزار وجود دارد و برای دو مدل آسیب دیگر کدنویسی انجام شده است و با مقایسه نتایج حل عددی با نتایج تست آزمایشگاهی مدل آسیب مطلوب مشخص شده است. به علاوه صحت مدل آسیب مطلوب از طریق استاندارد ECE R 66 بررسی شده است. سپس برای بهبود جذب انرژی در طی برخورد از فوم های فلزی به عنوان جاذب انرژی استفاده شده است. در نهایت عملکرد جزء فداشونده پرشده از فوم با جزء فداشونده خالی مقایسه شده و عملکرد و بازدهی فوم داخل جزء فداشونده مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: جاذب انرژی، جزء فداشونده، مدل آسیب
  • مهدی کریمی، سعید علی آبادی صفحات 19-34
    در این مقاله روشی ارائه شده است که بتوان با آموزش یک سیستم هوشمند، ماشین آلات صنعتی را به صورت خودکار عیب یابی کرد. یک کمپرسور سه باله ای به عنوان نمونه ای از یک ماشین صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. روش ارائه شده برای آموزش سیستم هوشمند از مرحله داده برداری، تحلیل سیگنال و سیستم هوشمند تشخیص الگو تشکیل شده است. در گام اول با داده برداری از سیگنال شتاب کمپرسور سالم و کمپرسور با عیوب متفاوت، داده های موردنظر برای شروع پردازش سیگنال حاصل شدند. پس از تحلیل داده ها و یافتن معیار تشخیص الگوی عیوب، یک ماشین بردار پشتیبان برای تفکیک عیوب، آموزش داده شد. روش ارائه شده در پایان آزمایش گردید و نتایج حاصل از سیستم آموزش دیده، عیوب را به صورت کامل و صحیح تفکیک کرد.
    کلیدواژگان: پایش وضعیت، عیب یابی خودکار، تبدیل موجک، ماشین بردار پشتیبان، کمپرسور سه باله ای
  • عباس طربی، سجاد قاسملو، محمود مانی صفحات 35-50
    در تحقیق حاضر، طرح شکل پذیر بال با طول دهنه متغیر روی بال یک پهپاد به منظور دست یابی به عملکرد بهینه در رژیم های مختلف پروازی در تونل باد مورد بررسی قرارگرفته است. برای اجرای این طرح، یک بال شکل پذیر به همراه مکانیزم های مربوط به آن طراحی، ساخته و تست شده است. آزمایش ها در یک تونل باد سرعت پایین در سرعت های 35، 60 و 80 متر بر ثانیه در محدوده عدد رینولدز بین 250×〖10〗^3 تا 620×〖10〗^3 انجام گرفته است. برای اجرای طرح شکل پذیر، تغییر طول بال نسبت به بال پایه، 38 درصد و میزان تغییر ضریب منظری نیز 74 درصد می باشد. نتایج تجربی نشان دهنده بهبود ویژگی های آیرودینامیکی بال شکل پذیر نسبت به بال پایه می باشد، این مسئله به فرم کاهش پسای القایی و نیروی رانش موردنیاز و افزایش ضریب برآ، راندمان آیرودینامیکی و افزایش مداومت و برد پرواز ظاهرشده است. طبق نتایج، مداومت و برد پروازی بال شکل پذیر نسبت به بال پایه به ترتیب 17 و 5 درصد افزایش داشته است. مطالعات تجربی انجام شده نشان می دهد که بیشترین راندمان آیرودینامیکی مدل بال در زاویه حمله 4 درجه و حداکثر مقدار آن 8/14 برای بال پایه، 3/16 برای بال شکل پذیر با افزایش طول 50 درصد(5 سانتی متر) و 4/17 درصد برای بال شکل پذیر با افزایش طول 100 درصد
    (10 سانتی متر) می باشد. در این تحقیق هم چنین نشان داده شده است که چگونه می توان از طرح بال شکل پذیر به عنوان یک روش جایگزین برای کنترل حرکات غلت به جای روش کنترل غلت سنتی (سطوح کنترل شهپر) استفاده نمود. به نحوی که در مقایسه با کنترل غلت معمولی استفاده از روش طول متغیر قدرت کنترل غلت را افزایش خواهد داد.
    کلیدواژگان: بال شکل پذیر، بال با طول متغیر، تونل باد، برد و مداومت پرواز، ضرایب آیرودینامیکی
  • فرزاد ابراهیمی، سمانه دشتی صفحات 51-70
    در این مقاله ارتعاشات آزاد تیر هدفمند دوار باریک شونده دو طرفه بررسی شده است. تحلیل ارتعاشات تیر با استفاده از تئوری اولر- برنولی انجام شده است. فرض می شود خواص تیر در راستای ضخامت آن با استفاده از تابع توانی تغییر می کند. معادلات حاکم با استفاده از اصل همیلتون استخراج شده است. فرکانس های طبیعی تیر با استفاده از روش تبدیل دیفرانسیلی به دست آمده و اثر ضرایب باریک شوندگی، پارامتر های بی بعد سرعت دورانی، شعاع هاب و شاخص جزء حجمی بر فرکانس طبیعی تیر مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل در قالب چندین جدول و شکل ارائه شده و برای صحت سنجی، با نتایج کارهای گذشته مقایسه شده است. مقایسه انجام شده نشان دهنده این واقعیت است که فرکانس های طبیعی تیر اولر- برنولی دوار باریک شونده دو طرفه ساخته شده از مواد هدفمند با استفاده از روش تبدیل دیفرانسیلی با دقت بالایی حاصل می شود. به علاوه نتایج حاصل نشان می دهد پارامترهای سرعت دورانی، ضریب باریک شوندگی ارتفاعی و شاخص جزء حجمی اثر مهمی بر فرکانس طبیعی این گونه تیرها دارند. اثر پارامتر شعاع هاب و ضریب باریک شوندگی عرضی نیز قابل چشم پوشی می باشد.
    کلیدواژگان: ارتعاشات آزاد، مواد هدفمند، روش تبدیل دیفرانسیلی، تیر اولر، برنولی باریک شونده
  • شکرالله محمد بیگی، مجتبی دهقان منشادی، علی سعیدی نژاد، علی اکبر دهقان صفحات 71-86
    در این پژوهش اثر موقعیت برجک بر روی بدنه زیردریایی بر رفتار جریان پایین دست برجک به صورت تجربی در تونل باد بررسی شده است. برای اندازه گیری میدان جریان سه بعدی از پراب پنج حفره استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که پراب پنج حفره به خوبی قادر به تعیین ویژگی های گردابه نعل اسبی می باشد. هم چنین مشخص شد که گردابه نعل اسبی با حرکت برجک به سمت دماغه کوچک تر می شود. هرچه برجک روی بدنه نزدیک به دماغه نصب شود، گردابه وارد شده به جریان پروانه اثر نامطلوب کمتری دارد.
    کلیدواژگان: مدل زیرسطحی، برجک، تونل باد، گردابه نعل اسبی، پراب پنج حفره
  • محسن باقریان، خلیل خلیلی، سید یوسف احمدی بروغنی صفحات 87-102
    در این مقاله ضریب نفوذ رطوبت به عنوان یک پارامتر موثر در توصیف خشک شدن سرامیک رسی مورد مطالعه قرار گرفته است. متغیرهای تاثیرگذار بر ضریب نفوذ موثر، درجه حرارت (C °40-60-80)، رطوبت نسبی (%30-50-70) و سرعت جریان هوا
    (ms-1 1-2-3) در نظر گرفته شده و اثرات آنها بر رفتار خشک شدن سرامیک بررسی گردیده است. در این تحقیق، آزمایش ها به صورت فاکتوریل کامل طراحی شده است و طی هر آزمایش، کاهش جرم و کاهش حجم نمونه به ترتیب توسط ترازو و دوربین های متصل به کامپیوتر، ثبت می شود. ضریب نفوذ موثر از مقایسه مقدار تحلیلی معادله فیک و مقادیر تجربی و استفاده از الگوریتم تازه گسترش یافته کرم شب تاب محاسبه شد که در این الگوریتم تابع هدف، کاهش مقدار خطا بین مقادیر تحلیلی و مقادیر تجربی است. بررسی های آماری و آنالیز واریانس ضریب نفوذ موثر نشان داد که پارامترهای سرعت، دما و رطوبت محیط خشک کن به صورت مستقل از یکدیگر بر فرآیند خشک-شدن تاثیر دارند و هم چنین بیشترین تاثیر بر روی ضریب نفوذ موثر به ترتیب مربوط به درجه حرارت، سرعت وزش و رطوبت محیط است. مقایسه نتایج این تحقیق و مطالعات سایر محققان، حاکی از 97% تطابق و کاربردی بودن این روش در محاسبه ضریب نفوذ موثر در فرآیندهای خشک شدن سرامیک است.
    کلیدواژگان: خشک شدن سرامیک، قانون فیک، ضریب نفوذ موثر، ترموگرافی سطح، بهینه سازی
  • مسعود گوهری منش، علی اکبر اکبری، محمد باقر نقیبی سیستانی صفحات 103-116
    یادگیری تقویتی، روشی است که در آن عامل یا عاملان باتوجه به یک سری پاداش های مثبت و یا منفی، یک عمل بهینه را انجام می دهند. این روش، زمانی کارایی بسیار بالایی خواهد داشت که مدل سیستم به صورت طبیعی موجود نباشد و یا به دست آوردن آن موجب زحمت فراوان گردد. در این صورت می توان، آن را جایگزین مناسبی برای منطق های کنترلی دیگر دانست. یکی از معایب اساسی این روش، استفاده از عمل های گسسته در حین انجام آن می باشد. این در حالی است که خیلی از سیستم های دینامیکی با چنین رویکردی، عملکرد بهینه ای نخواهند داشت. برای جبران این نقیصه، رویکردهای متفاوتی از جمله تقریب مقادیر ظهور پیدا می کنند. در این مقاله از منطق فازی برای پیوسته کردن عمل های بهینه استفاده شده است. در این حالت، سیستم یادگیری تقویتی، قوانین بین کنترل کننده فازی را در جهت نیل به بهینه ترین عمل تنظیم می نماید و به این ترتیب می تواند عمل های پیوسته ای را تولید نماید. به این منظور مدل یک آونگ معکوس در سیم مکانیکس در نظر گرفته شده است که توسط کنترل کننده طراحی شده است و حرکت آن در دو حالت کنترل زاویه آونگ و کنترل کامل آونگ و ارابه مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان می دهند، هوش مصنوعی به کار گرفته شده به جای انتخاب قوانین موجود، می تواند کارایی بالاتری در کنترل سیستم های دینامیکی داشته باشد.
    کلیدواژگان: یادگیری تقویتی، منطق فازی، کنترل بهینه، آونگ معکوس
  • مرتضی عنبرسوز، محمد پسندیده فرد، ناصر شاله صفحات 117-134
    در این مقاله، به منظور امکان سنجی افزایش راندمان و کاهش تولید آلاینده ها، بویلر نیروگاه توس مشهد با استفاده از شبیه سازی رایانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، ابتدا وضعیت فعلی بویلر نیروگاه با سوخت مازوت شبیه سازی شده و نتایج عددی با نتایج اندازه گیری های تجربی موجود در نیروگاه مقایسه گردیده اند که تطابق خوبی بین آنها مشاهده شده است. سپس اثر پارامترهای مختلف از جمله قطر ذرات سوخت پاشش شده، دبی هوای ورودی و جهات چرخش هوای ورودی از مشعل های بویلر بر راندمان حرارتی و میزان تولید آلاینده های اکسیدهای ازت (ناکس) و دوده بررسی شده است. آرایش مناسبی برای چرخش هوای ورودی از 9 مشعل نیروگاه با استفاده از شبیه سازی عددی معرفی شده است که باعث افزایش راندمان و عمر بویلر خواهد شد.
    کلیدواژگان: نیروگاه حرارتی، قطر قطرات سوخت، آلاینده، راندمان، جهت چرخش
  • سجاد محمودی، محمدحسن جوارشکیان، محمدصادق توکلی جویباری صفحات 135-152
    در این تحقیق یک پره در جریان با رینولدزهای کم توسط روش های عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته و منحنی های مشخصه آن استخراج شده است. در روش تجربی، حالت استاتیکی توسط دستگاه اندازه گیری نیروی پیشران، در دورهای مختلف مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته و منحنی های مشخصه نیروی پیشران، توان مصرفی موتور، جریان و ولتاژ ثبت گردیده است. هم چنین با توجه به اهمیت حوزه جریان در اطراف پره، به طور عددی بررسی استاتیکی و دینامیکی شبیه سازی جریان عبوری از روی یک پره کوادرتور پرداخته شده و علاوه بر نتایج آیرودینامیکی روی پره، نتایج در حوزه حل نیز مورد تحلیل قرار گرفته است. در روش عددی، با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت بر مبنای حجم محدود با فرض جریان غیر قابل تراکم و لزج و استفاده از مدل آشفتگی شبیه سازی انجام شده است. در این تحقیق منحنی های مشخصه پره روتور توسط این دو روش استخراج شده اند و مقایسه نتایج عددی و تجربی تطابق خوبی را نشان می دهد که صحت اندازه گیری و شبیه سازی عددی را تایید می نماید. با توجه به شبیه سازی حوزه جریان اطراف پره توسط روش عددی، فاصله تاثیرگذار جریان اطراف پره به منظور قرار گرفتن در ساختار یک کوادرتور مورد بررسی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: آیرودینامیک، پره، کوادرتور، تحلیل جریان، پیشرانش، گردابه، تجربی
  • یادداشت پژوهشی
  • احسان امیری راد صفحات 153-162
    پس از تعریف حالت تعادل براساس تابع انرژی آزاد مناسب و تلفیق آن با الگوریتم شبکه بولتزمان، سیستم دوفازی بخار – مایع مدل سازی شده است که رفتار آن از معادلات پیوستگی و ناویر – استوکس پیروی می کند. به کمک مدل توسعه یافته ابتدا سطح تماس مسطح (Planar Interface) حل شده و نتایج با نتایج تئوری مقایسه گردیده است. سپس قطره معلق در فضای بخار تحت بررسی قرار گرفته و نتایج به دست آمده برای قطره پایدار با نتایج تئوری مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: شبکه بولتزمان، انرژی آزاد، سیستم دوفازی، قطره پایدار
  • ایمان کاردان، علیرضا اکبرزاده صفحات 163-176
    برخلاف روبات های سری، مسئله سینماتیک مستقیم روبات های موازی بسیار پیچیده است و در حالت کلی نمی توان یک پاسخ تحلیلی برای آن پیدا کرد. به همین دلیل در بیشتر موارد از روش های عددی برای حل این مسئله استفاده می شود که نسبتا زمان بر می باشند. از طرفی کاهش زمان صرف شده برای محاسبات سینماتیکی، در کاربردهایی مانند کنترل بلادرنگ، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار می باشد. در این مقاله، با ترکیب شبکه های عصبی مصنوعی و یک تکنیک عددی مرتبه 3، یک روش ترکیبی جدید برای تحلیل سینماتیک مستقیم روبات های موازی پیشنهاد شده است که سرعت حل این مسئله را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. در این روش ابتدا با استفاده از شبکه های عصبی یک پاسخ تقریبی از مسئله سینماتیک مستقیم روبات ایجاد می شود. سپس این پاسخ تقریبی به عنوان حدس اولیه روش عددی مرتبه 3 در نظر گرفته می شود که با حل معادلات سینماتیک مستقیم، پاسخ مورد نظر را با دقت دل خواه محاسبه می کند. کارآیی روش پیشنهادی در ارتباط با یک روبات موازی فضایی از نوع 3-PSP بررسی شده و نشان داده شده است که استفاده از این روش می تواند در دقت های بالا تعداد تکرارها را به میزان 35 درصد و زمان تحلیل سینماتیک مستقیم روبات را به اندازه 12 درصد کاهش دهد.
    کلیدواژگان: سینماتیک مستقیم، روبات موازی، شبکه عصبی، روش عددی مرتبه 3، روبات موازی 3، PSP
  • مهدی بامداد، آرمان مردانی صفحات 173-188
    در این مقاله، توانایی حرکتی ربات سیار چرخ دار با فراهم آوردن ساختاری نوین افزایش می یابد. ساختار چندحالته پیشنهادی با توجه به طراحی خاص، توانایی تبدیل ربات دوچرخ به چهار چرخ را دارد. این طراحی توانایی حرکت همزمان بدنه ربات و جابهجایی بازو را هنگام حرکت در سطح ناهموار دارد. برخلاف اغلب ربات های سیار، ربات بدون استفاده از بازوان مدولار متصل به بدنه، قابلیت یک بازوی رباتیکی را در محور میانی دارد. این نقطه به عنوان مجری نهایی در محل یک مفصل غیرفعال است. از اینرو میتواند حامل تجهیزات هدایت و بینایی ربات سیار باشد و بدون موتور محرکه جدید از فرمان های کنترل ارتفاع پیروی کند. این طراحی خلاقانه و ساده میتواند عملکرد قابل قبولی را تضمین کند. در پایان، ویژگی حرکتی ربات در مسیرهای مختلف برای پنجه، روی سطوح ناهموار شبیه سازی می گردد.
    کلیدواژگان: ربات سیار چرخدار، چندحالته، طراحی حرکت، کنترل ارتفاع
|
  • Parisa Hosseini Tehrani, Iman Ferestade Pages 1-18
    In most engineering structures the energy absorption systems are used to prevent or reduce damages. In this paper, performance of a crushing element of ER24PC locomotive is investigated. The numerical modeling of this crushing element, after introducing its operation, is performed using the Abaqus finite element software in order to evaluate its crushing characteristics. Since the shape of crushing element of ER24PC locomotive is tapered, an analytical solution has been used to validate the numerical results. Because of the thickness of crushing element, rupture may be occur in this element and using of a proper damage model is essential in order to simulate this rupture. From three damage models introduced in this paper, one damage model is already provided in Abaqus and the other two models have been coded. By comparing numerical results with experimental test results, proper damage model in software is developed and used in order to properly simulate the crashing process of considered element. The desirable damage model is verified by using ECE R66 standard. Finally in order to improve the energy absorption capacity metallic foam is used as a filler in energy absorber element. Through comparing the energy absorption behavior of foam filled crushing element with the non-filled element the foam performance in crushing element is evaluated.
    Keywords: Energy absorber, crushing element, damage model
  • Mahdi Karimi, Saeid Aliabadi Pages 19-34
    In order to diagnose the faults of industrial rotating machines automatically, an expert system is used in this paper. A tri-lobe roots blower compressor is used as a test rig to represent an industrial machine. The proposed method for training the expert system includes: data acquisition, signal processing and intelligent pattern recognition stages. Acceleration signals of healthy and faulty compressor components were acquired in the first stage. The signals were conditioned to be used for the signal processing as the next stage. It is necessary to find pattern recognition criterion of the compressor fault diagnosis. Therefore feature extraction of data was performed as part of the second stage. In the third stage, a support vector machine tool was trained and employed to classify the faults. The proposed procedure was tested and the obtained results showed that this algorithm works very well and it fully classifies the faults automatically.
    Keywords: Condition monitoring, automatic fault diagnosis, wavelet Transformation, support vector machine, Tri, lobe compressor
  • Abbas Tarabi, Sajjad Gasemloo, Mahmoud Mani Pages 35-50
    In this paper, the implementation of the variable-span Morphing wing(VSMW) on the wings of a UAV to achiev the optimal performance for various flight regimes is studied in wind tunnels. For the implementation of this plan, a morphing wing with its related mechanism is designed, built and tested. Tests were carried out at a low- speed wind tunnel with speeds of 35, 60 and 80 m/s in the range of Reynolds Number between 250×〖10〗^3 to 620×〖10〗^3. For the implementation of the morphing wing plan, the maximum deviation of wing span relative to Basewing (BW) is 38 percent and change of aspect ratio is 74% percent. Experimental results showed the improved aerodynamic properties of VSMW compared to BW. These improvements are in the form of reduction of induced drag, thrust required and increasing of lift coefficient, aerodynamic efficiency, endurance and rang. According to the results, endurance and range for VSMW comparison to BW, respectively 17 and 5 percent increased. The experimental studies show that the maximum aerodynamic efficiency of the wing model occurs at 4 degree angle of attack with the maximum value being 14.8 for the base wing, 16.3 for the morphing wing with 50 percent (5 cm) extension in wing span, and 17.4 % for the morphing wing with 100 percent (10 cm) span extension. This research also shows how VSMW can be used as an alternative method of roll control instead of the regular method (i.e. using aileron control surfaces) as it provides more roll control power than the regular method.
    Keywords: Morphing Wing, Variable Span, Wind tunnel, Range, Endurance, Aerodynamic Coefficient
  • Farzad Ebrahimi, Samanaeh Dashti Pages 51-70
    In this study, the free vibration analysis of a functionally graded rotating double tapered beam is performed. The analysis is based on Euler-Bernoulli beam theory. The Material properties of the beam vary continuously in the thickness direction according to the power-law function. The governing differential equation of motion is derived using the Hamilton’s principle. Natural frequencies are obtained using differential transformation (DTM) technique. The effects of the taper ratios, nondimensional rotational speed, nondimensional hub radius and material volume fraction index on the natural frequencies are discussed. Numerical results are tabulated in several tables and figures. To verify the present analysis, the results of this study are compared with the available results from the existing literature. It is shown that the natural frequencies of a functionally graded rotating double tapered Euler-Bernoulli beam can be obtained with high accuracy by using DTM. It was observed that nondimensional rotational speed, height taper ratio and power-law exponent significantly affect the natural frequency. The effects of hub radius and breadth taper ratio on the natural frequencies are negligible.
    Keywords: Free vibration, Functionally Graded material, Differential Transform Method, Tapered Euler, Bernoulli beam
  • Shokrolaah Mohammad Beigi, Mojtaba Dehghan Manshadi, Ali Saeidnezhad, Ali Akbar Dehghan Pages 71-86
    The effect of sail position on the downstream flow field of the sail is investigated in the wind tunnel. A five-hole pressure probe is used to measure the 3D flow field. The investigation of the five-hole results shows that the five-hole measurements can determine the horseshoe vortex structure. Also, the results show that the horseshoe vortexes become smaller by forward moving of the sail on the body to the nose. Therefore, if the sail is mounted on the hull near the bow, the performance of the impeller increases and nose level decreases.
    Keywords: Horseshoe vortex, Submarine model, Sail, Wind tunnel, Five, hole probe
  • Mohsen Bagherian, Khalil Khalili, Seyyed Yousof Ahmadi Brooghani Pages 87-102
    In this study, effective diffusion coefficient of drying clay of ceramics drying clay ceramics have been studied. In this study, the effects of temperature (40-60-80 °C), relative humidity (30-50-70%) and air velocity (1-2-3 ms-1) on the drying behavior of clay ceramics were investigated. A full factorial design of experiments on a cubic sample was performed. In each trial mass and volume reduction using balance and camera was registered and the drying curve was plotted. Effective diffusion coefficient of moisture using drying curves were calculated using the newly developed algorithm of firefly. In this algorithm, the goal is to reduce the error between the analytical values and experimental values. Statistical analysis and analysis of variance showed that in calculation of the effective diffusion coefficient the velocity, temperature and humidity are independent of each other. The greatest impact on the effective diffusion coefficient is respectively related to the temperature, velocity and environment humidity. The comparison between this study and other studies show that 97% similarity and applicability of this method in calculating the effective diffusion coefficient of the ceramic drying processes.
    Keywords: Ceramic Drying, Fick's law, the effective diffusion coefficient, surface thermography, optimizationCoefficient
  • Masoud Goharimanesh, Ali Akbar Akbari, Mohammad, Bagher Naghibi Pages 103-116
    Reinforcement learning is a method in which agent/agents obtain a positive or negative reward to do an efficient operation. In this way, the performance will be very suitable for the systems which are naturally complicated for deriving the differential equations. This can be a good alternative to other control areas. One of the main disadvantages of this method is considering the discrete actions during it. However, many of dynamical systems couldnt be optimized by this approach. To remedy this deficiency, different approaches have emerged, including approximate methods. In this paper, fuzzy logic is used to continually optimize the operations. In this case, the reinforcement learning method sets the fuzzy control rules which are the principles of optimal control. Two approaches, stabilizing the pendulum and both of pendulum and cart are considered to control the pole- cart problem in this paper. The results show that the applied artificial intelligence can be used as a proper solution for the taken policy.
    Keywords: Reinforcement learning, fuzzy logics, optimal control, inverse pendulum
  • Morteza Anbarsooz, Mohammad Passandideh, Fard, Naser Shaleh Pages 117-134
    In this study, the boiler of Mashhad Toos power plant is studied numerically in order to investigate the possibility to improve its efficiency and reduce its pollutants emission. In this regard, first the current status of the boiler is simulated and the numerical results are compared with the available experimental data, where a good agreement is observed. Next, the effects of the injected fuel droplets’ diameters, air flow rate and the inlet air swirl direction arrangement on the boiler thermal efficiency and pollution emissions are studied. An appropriate arrangement of the inlet air swirl directions for the nine liquid-fueled burners of the boiler is proposed that will lead to a higher boiler thermal efficiency and lifetime.
    Keywords: Power plant, Droplet diameter, Pollutants, Efficiency, Swirl direction
  • Sajad Mahmodi, M.Hassan Djavareshkian, Mohammad Sadegh Tavakoli Pages 135-152
    In this study, a low Reynolds flow around a blade is studied by experimental and numerical methods and characteristic curves are extracted. In the experimental static test, the results of thrust force, engine power, current and voltage in different speed for a rotor were recorded. Considering the importance of the flow field around the blade, the static and dynamic numerical simulations of the flow through a blade of Quadrotor are investigated. In addition to the blade aerodynamic results, the statistical of the computational domain are also analyzed. For the numerical simulation, a commercial software (Fluent) is used with the assumption of compressible viscous flow and turbulence model simulations. In this study, the characteristic curves of the rotor blade are extracted by the two mentioned methods. Comparison of numerical and experimental results show good agreement and confirm the accuracy of the measurement. According to the simulation of the flow field around the blade using the numerical method, the effective distance of the blades in order to find the optimum Quadrotor structure is studied.
    Keywords: experimantal, numerical, Aerodynamic, blade, quadrotor, propulsion
  • Ehsan Amiri Rad Pages 153-162
    In this paper, by defining an appropriate free energy function and integrate that with a Lattice Boltzmann algorithm; a two-phase system of vapor and liquid is modeled where the flow is governed by the continuity and Navier-Stokes equations. Using the developed model, initially a planar interface is modeled and outputs are compared with theoretical results. Then a droplet which is suspended in bulk vapor is investigated and equilibrium conditions of the droplet are compared with theoretical results.
    Keywords: Lattice Boltzmann, Free Energy, Two Phase System, Stable Droplet
  • Iman Kardan, Alireza Akbarzadeh Pages 163-176
    Unlike serial manipulators, forward kinematic problem (FKP) of parallel robots is highly complicated and its analytical solution is not generally le. Therefore, in most cases numerical methods are used to solve this problem which are relatively time consuming. On the other hand, reducing the duration of FKP analysis is an essential task for applications like real-time control. In this paper, artificial neural networks and a 3rd-order numerical algorithm are combined and a new hybrid strategy is proposed for forward kinematics analysis of parallel manipulators which significantly increases the speed of the FKP solution. In the proposed method, an approximate solution of the FKP is first produced by the neural network. This solution is next considered as an initial guess for the 3rd-order numerical technique which solves the nonlinear forward kinematics equations and obtains the answer with a desired level of accuracy. The proposed method is applied to a spatial 3-PSP parallel manipulator. The results show that using this method will lead to a 35 percent reduction in number of iterations and a 12 percent reduction in the FKP analysis time, while maintaining high level of solution accuracy.
    Keywords: Forward Kinematics Analysis, Parallel Robot, Artificial Neural Networks, 3rd, order Numerical Algorithm, 3, PSP Parallel Robot
  • Mahdi Bamdad, Arman Mardani Pages 173-188
    In this paper, the motion capability of wheeled mobile robot is increased by providing a new structure. Due to the special design, converting a two-wheeled robot to a four-wheeled robot is possible in the proposed multi-mode robot. This design has the ability to simultaneously and interchangeably provide locomotion and manipulation capability in motion on uneven terrain. Unlike most other mobile robot designs that have a separate manipulator arm module attached on top of the mobile platform, the central axis in this design can manipulate like a robotic arm. The robot midpoint as an end-effector is a passive joint. The part which could carry the guidance and visual equipments follows the height control, easily and without a new actuator. The basic requirement of stability and acceptable performance could be guaranteed through this simple, novel design. Finally, the simulation is used to study the robot’s enhanced mobility characteristics through animations of different trajectories for end-effector on uneven terrain.
    Keywords: Mobile Robot, Multimode, Locomotion, Height control