فهرست مطالب

مهندسی مکانیک - سال چهل و ششم شماره 3 (پیاپی 76، پاییز 1395)

مجله مهندسی مکانیک
سال چهل و ششم شماره 3 (پیاپی 76، پاییز 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/10/11
  • تعداد عناوین: 24
|
  • مهدی آهنگر *، رضا ابراهیمی، مهرزاد شمس صفحات 1-9
    به کارگیری روش رو در حل معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی اگرچه باعث کاهش لزجت حل عددی و افزایش دقت آن می شود، اما با افزایش نسبت مجذور جریان تخلیه الکتریکی به دبی جرمی ورودی( ) در رانشگرهای پلاسمایی مغناطیسی که با وقوع انبساط های قوی در نوک الکترودها همراه است، به حل غیرفیزیکی منجر می گردد. برای رفع این مشکل، استفاده از یک الگوریتم ریمانی ترکیبی مدنظر قرار گرفته است. در این الگوریتم با جایگزینی روش HLLE به جای روش رو، تنها در نواحی که مستلزم وجود لزجت عددی بیشتری است، این امکان فراهم می شود تا علاوه بر دستیابی به حل پایدار، لزجت عددی در سایر نقاط محدود باقی بماند. افزایش مرتبه دقت حل عددی مذکور با برون یابی مقدار متغیرها در مرز سلول محاسباتی صورت گرفته است. برای این منظور روند OMUSCL2 به کار گرفته شده که در مقایسه با روش MUSCL خطای پراکندگی و اتلاف عددی کمتری دارد. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم عددی، رانشگر آزمایشگاهی PFSBبا طول الکترود کاتد 62/7، دبی جرمی ورودی 6 و جریان تخلیه الکتریکی 3/15 شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج عددی و تجربی مربوط به توزیع میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی محصور حاکی از تطابق خوب آن هاست. مقدار نیروی پیشران 67/52 نیوتن به دست آمده که در مقایسه با مقدار انداز گیری شده حدود 6% خطا دارد. همچنین این شبیه سازی توانسته به خوبی ساختار داخلی-خارجی جریان گاز خروجی رانشگر را پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: جریان پلاسما، معادلات هیدرودینامیک مغناطیسی، حل کننده ریمانی، نیروی پیشران، مدلسازی عددی
  • پوریا اکبرزاده *، سیدمجید هاشمیان، حجت رازنهان صفحات 11-19
    امروزه در صنایع نیروگاهی جهت انتقال قدرت الکتروموتور به پمپ‎ ها و فن ها، غالبا از کوپلینگ های هیدرولیکی می شود. با این وجود به ‎دلیل حبس روغن در فضای کوپلینگ و کارکرد مداوم، این روغن خواص خود را از دست می دهد که منجر به از کارافتادگی زودهنگام کوپلینگ می گردد. درنتیجه با تحلیل رفتار ترموهیدرودینامیکی کوپلینگ و استفاده از یک سیستم خنک کاری مناسب، تا حد زیادی می توان این مشکل را به تاخیر انداخت. لذا در این مقاله رفتار ترموهیدرودینامیکی مخلوط روغن و هوا در یک کوپلینگ هیدرولیکی نیروگاهی، به دلیل هندسه سه بعدی و پیچیده بودن جریان، توسط نرم افزار Fluent شبیه سازی می شود. هدف از این مطالعه شناسایی محل وقوع جریان های ثانویه و چرخشی که بیشترین نقش در تولید گرما را دارند و تعیین نواحی از سیال و بدنه کوپلینگ با دمای زیاد می باشد. در این شبیه سازی، جریان سیال عامل درون کوپلینگ در حالت سه بعدی، دوفازی و مغشوش مورد بررسی قرار می گیرد. میدان سرعت و دمای درون سیال و توزیع دما روی بدنه کوپلینگ محاسبه و مورد تحلیل قرار می گیرد. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که بیشترین دما در محل قطر بیرونی توربین کوپلینگ ایجاد می شود، افزایش فاصله چرخ ها باعث افزایش 65 کیلوواتی تلفات توانی و افزایش دمای متوسط عملکردی کوپلینگ و بیشینه دمای ایجاد شده می گردد و جابجایی پره های گرمایی روی بدنه کوپلینگ باعث کاهش حدود 8 کیلوواتی تلفات توانی نسبت به حالت اصلی می شود.
    کلیدواژگان: کوپلینگ هیدرولیکی، فلوئنت، توزیع دما، جریان دوفازی، توربین و پمپ کوپلینگ
  • علیرضا الهامی امیری*، بهنام نجاراحمدی صفحات 21-31
    بدون شک تولید توان الکتریکی از انرژی های تجدید پذیر یکی از مهمترین و اساسی ترین روش ها برای آینده نه چندان دور می باشد. نیروگاه دودکش خورشیدی یک فن آوری نسبتا جدید برای تولید توان از انرژی خورشید می باشد. نیروگاه دودکش خورشیدی یک نیروگاه حرارتی ساده است٬ که قابلیت تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی حرارتی در کلکتور و تبدیل آن به انرژی مکانیکی در توربین را دارد. انرژی تابشی رسیده به کلکتور و تبدیل آن به انرژی حرارتی، موجب ایجاد جریان هوا در بخش کلکتور و دودکش می شود. گذر جریان هوا از توربین بادی واقع شده در ریشه دودکش، باعث چرخش توربین و در نتیجه تولید توان الکتریکی در ژنراتور می شود. هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی به منظور طراحی یک نیروگاه در مقیاس کوچک می باشد که پس از اعتبار سنجی مدل ارائه شده با نمونه تجربی نیروگاه دودکش خورشیدی در مانزاناراس اسپانیا، اقدام به بررسی تاثیر ارتفاع دودکش بر عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی شده است. نتایج نشان می دهد که تغییر ارتفاع دودکش تاثیر مستقیم بر پارامترهای جریان گذاشته و بدیهی است که همه این عوامل تاثیر محسوسی بر میزان توان تولیدی توسط نیروگاه خواهد داشت. در نهایت پس از بررسی 9 ارتفاع مختلف برای دودکش و با ثابت فرض کردن سایر پارامتر های هندسی، معادله ای جهت بدست آوردن توان سیستم با طراحی پارامتر ارتفاع دودکش ارائه شده است.
    کلیدواژگان: دودکش خورشیدی، تاثیر ارتفاع دودکش، انرژی تجدید پذیر، مانزاناراس اسپانیا
  • وحید برزنونی، عبدالامیر بک خوشنویس* صفحات 33-42
    در این پژوهش، تغییرات سرعت، و انرژی اغتشاشات در دنباله مدل خودرو پژو 405 در یک جریان ناپایا اندازه گیری و همچنین روند تغییرات ضریب پسا با افزایش سرعت خودرو (سرعت جریان ورودی) بررسی شده است. به منظور شبیه سازی جریان سیال از تونل باد مدار باز و دمشی استفاده شده است که حداکثر اغتشاشات اسمی و سرعت برای این دستگاه به ترتیب 0.1 % و m/s 30 می باشد. افزایش سرعت به طور پیوسته و توسط یک دستگاه اینورتر که سبب تغییر در سرعت دورانی الکترو موتور تونل باد میشود، صورت گرفته است. نتایج نشان دهنده سه رژیم متفاوت در پروفیل سرعت در دنباله مدل و در فواصل نزدیک به مدل است و با افزایش فاصله از مدل با زیاد شدن سرعت در دنباله سه رژیم مذکور به یکدیگر نزدیک می شوند. میزان انرژی اغتشاشی جریان در دنباله با افزایش ارتفاع در فواصل نزدیک به مدل افزایش می یابد. ضریب پسای خودرو نیز ابتدا یک روند کاهشی و سپس افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: جریان ناپایا، مدل خودرو، ضریب پسا، شدت اغتشاشات، جریان سنج سیم داغ
  • محسن بسطامی، بشیر بهجت* صفحات 43-53
    در این مقاله رفتار کمانشی و ارتعاشات آزاد نانو ورق هدفمند بر روی بستر الاستیک مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور در نظرگیری اثرات مقیاس کوچک، تئوری غیرموضعی الاستیسیته به کار گرفته شده است. معادلات حاکم نانو ورق هدفمند بر اساس اصل همیلتون، استخراج و با روش ناویر برای شرایط مرزی تکیه گاه ساده حل شده است. خواص مکانیکی نانو ورق هدفمند فرض شده است که به صورت تابع توانی، در راستای ضخامت به طور پیوسته تغییر می کند درحالی که نسبت پواسون، ثابت در نظر گرفته شده است. بستر الاستیک به دو صورت فونداسیون وینکلر و پاسترنک مدل شده است. برای نشان دادن دقت حل تحلیلی حاضر، نتایج حاضر با نتایج موجود در مقالات صحت سنجی شده است. تاثیرات پارامتر غیرموضعی، ثابت توانی، طول، نسبت ابعاد، ضخامت، پارامتر مدول وینکلر و برشی بر روی بار بحرانی کمانشی و فرکانس طبیعی نانو ورق، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که فرکانس طبیعی و بار بحرانی کمانشی با افزایش طول ورق، نسبت ابعاد، پارامتر غیرموضعی و ثابت توانی کاهش می یابد. همچنین فونداسیون وینکلر و پاسترنک باعث افزایش استحکام سازه می گردد.
    کلیدواژگان: کمانش و ارتعاش، اثرات غیرموضعی، نانو ورق هدفمند، روش ناویر
  • مراد علی پورمحمد، محمدعلی اشجاری*، علیرضا رستم زاده خسروشاهی صفحات 55-66
    میکروتوربین ها توربین های گاز کوچکی (25 الی 300 کیلووات) با بازیاب حرارتی یا ریکوپراتور برای بهینه سازی مصرف انرژی هستند. در طرح های موجود، هوا به کمک ریکوپراتور و با استفاده از حرارت گازهای خروجی از توربین پیش گرم می شود تا سوخت کمتری در محفظه احتراق مصرف گردد. کارآیی ریکوپراتور نقش کلیدی در کارکرد بهینه میکروتوربین دارد. برای بازیافت حرارت در صنعت توربین گاز از انواع بازیاب ها استفاده می شود. در حالت کلی بازیاب ها به دو دسته ریژنراتورهای و ریکوپراتورها تقسیم می شوند. ریژنراتورها به صورت دوره ای عمل نموده و در یک دوره زمانی گرمای گازهای داغ خروجی از توربین را در ماتریس مبدل ذخیره نموده و در دوره زمانی بعدی ضمن تماس، با هوای سرد متراکم شده خروجی از کمپرسورها آنرا منتقل می کنند. ریکوپرراتورها، مبادله کن گرما گاز به گاز فشرده ای هستند که به صورت پیوسته عمل انتقال حرارت را از گازهای گرم خروجی از توربین به هوای سرد خروجی از کمپرسور انجام می دهند و مورد بحث این مقاله می باشند. هدف اصلی در این مقاله فقط بررسی ترمودینامیکی بوده و نتایج نشان می دهد که افزودن ریکوپراتور باعث افزایش قابل ملاحظه در بازده گرمایی چرخه می شود. همچنین مقاله حاضر به بررسی تاثیر جنس مواد ریکوپراتور بر عملکرد میکروتوربین، بازده و دمای ورودی توربین که از عوامل موثر بر افزایش بازده می باشند، پرداخته است. حل معادلات ترمودینامیکی توسط نرم افزار EES2013 انجام گرفته و بررسی نتایج نشان می دهد که در نسبت فشار PR=4.29 راندمان حرارتی بیشینه بوده و افزودن ریکوپراتور باعث کاهش سوخت مصرفی به میزان 45 درصد در محفظه احتراق می گردد.
    کلیدواژگان: دل سازی ترمودینامیکی، میکروتوربین، ریکوپراتور، نرم افزار، EES
  • علیرضا جابری خسروشاهی، سیامک حسین پور*، نورالله نورالهی بسطام صفحات 67-77
    در این تحقیق نتایج مدلسازی نشت گاز از لوله آسیب دیده در حالت پایا، یک بعدی و آدیاباتیک با احتساب خواص گاز واقعی با در نظر گرفتن معادله حالت AGA ارائه شده و اختلاف آن با حالتی که گاز کامل فرض گردد مورد بررسی قرار گرفته است. آسیب دیدگی لوله به دو صورت شکست کامل و سوراخ در لوله در نظر گرفته شده است. هدف به دست آوردن دبی گاز خروجی از محل آسیب دیده در حالت گاز واقعی و مقایسه آن با حالت گاز کامل می باشد. برای رسیدن به این هدف، روش های انتگرالی و دیفرانسیلی برای حل معادلات حاکم با اعمال خواص گاز واقعی بررسی شده و کد کامپیوتری با زبان برنامه نویسی Matlab برای هر دو روش نوشته شده است. از بررسی های دو روش نتیجه شده است که برای در نظر گرفتن تغییرات ضریب تراکم پذیری در طول لوله باید معادلات به روش دیفرانسیلی حل گردند. لوله آسیب دیده در خطوط انتقال گاز بین شهری، خطوط شبکه تغذیه گاز و خطوط شبکه توزیع گاز در داخل شهر در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد در خطوط انتقال درصد اختلاف دبی جرمی خروجی از محل آسیب دیده در حالت گاز کامل نسبت به گاز واقعی حداکثر 26/9%- می باشد و باید از خواص گاز واقعی برای شبیه سازی جریان لوله آسیب دیده در این خطوط استفاده کرد ولی در خطوط شبکه تغذیه و توزیع این اختلاف به ترتیب 67/1%- و 41/0%- می باشد و می توان در این خطوط از فرض گاز کامل برای شبیه سازی استفاده کرد. همچنین نتایج نشان می دهد در سوراخ های کوچک می توان از فرض ثابت ماندن ضریب تراکم پذیری برای تعیین دبی خروجی استفاده کرد.
    کلیدواژگان: نشت گاز، شکست خط لوله گاز، گاز واقعی، معادله حالت، AGA
  • محسن جهانمیری*، سیدمحسن محسنی نسب صفحات 79-85
    در سالیان گذشته تلاش جهت کم کردن اثر گردابه های نوک بال و کاهش پسای وارد به هواپیما، نظر بسیاری از دانشمندان جهان را به خود جلب کرده است. یکی از فعالیت های مهم صورت گرفته در این راستا، نصب بالک در نوک بال می باشد. امروزه هدف بسیاری از تحقیق ها رسیدن به بهترین حالت نصب بالک در شرایط زوایای حمله ی متفاوت پرواز می باشد. در فازهای گوناگون پرواز شرایطی همچون سرعت وسیله ی پرنده و یا زاویه ی حمله تغییر می کند. در این تحقیق بالک با دو زاویه ی 30 و 60 درجه به مدل نیم بال هواپیمای P3F نصب شده و اثرات آن در کاهش نیروی پسا، نسبت به حالت بدون بالک مورد ارزیابی قرار گرفته است. انجام آزمایشات در سه سرعت 15 ، 20 و 25 متر بر ثانیه و در سه زاویه ی حمله ی0 ، 3 و 7درجه، در تونل باد دانشگاه صنعتی شیراز صورت گرفته است. نتایج حاصل از آزمایش ها، اثرات تغییر زاویه ی نصب بالک در میزان نیروی پسای وارد بر هواپیما را نشان می دهد. همچنین نشان داده می شود که با تغییر شرایط پرواز، جهت رسیدن به یک وضعیت مطلوب، نیاز به تغییر زاویه ی نصب بالک داریم. بر اساس نتایج حاصل، بالک با زاویه ی نصب 60 درجه، نیروی پسا را حدود 8 درصد کاهش می دهد. همچنین بالک با زاویه ی نصب 30 درجه نیروی پسا را تا 4 درصد کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: کاهش پسا، گردابه های نوک بال، بالک، زاویه ی نصب متغیر، زوایای حمله
  • سیدمحسن حسینی، رضا علیزاده*، حسین تارقلی زاده صفحات 87-97
    هیدریدهای فلزی به دلیل واکنش گرمازا و گرماگیر با هیدروژن می توانند به منظور سرمایش و یا گرمایش محیط مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق توانایی سردسازی پمپ های گرمایی بر پایه هیدریدهای فلزی دارای کمپرسور (CDMHHP) برای اولین بار با استفاده از یک مدل دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است. تحقیقات گذشته بر روی CDMHHP ها تنها با استفاده از مدل یک بعدی صورت گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی در دسترس مورد مقایسه قرار گرفت و توافق خوبی بین آن ها مشاهده شد. سپس تاثیر نوع کمپرسور و آلیاژ جاذب هیدروژن بر عملکرد پمپ گرمایی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بازدهی دستگاه به طور قابل توجهی به عملکرد کمپرسور وابسته بوده و استفاده از کمپرسور دو مرحله ای در مقایسه با کمپرسور یک مرحله ای می تواند عملکرد دستگاه را بهبود بخشد. همچنین استفاده از دو نوع آلیاژ LaNi5 و C5 نشان داد که در شرایط عملیاتی یکسان، آلیاژ C5 توان سردسازی بیشتری نسبت به LaNi5 دارد که این نیازمند صرف هزینه بیشتر نیز می باشد. در هنگامی که توان مصرفی دستگاه برای هر دو آلیاژ یکسان بود، پمپ گرمایی دارای آلیاژ LaNi5 با استفاده از یک کمپرسور سه برابر بزرگ تر توانست توان سردسازی معادل با پمپ گرمایی حاوی آلیاژ C5 حاصل کند.
    کلیدواژگان: پمپ گرمایی، هیدرید فلزی، شبیه سازی، حجم محدود
  • حمیدرضا خدایاری*، فتح الله امی، الیاس رستمی صفحات 99-107
    در این مقاله بررسی اثر فیلم خنک کننده بر تیغه توربین ارائه می شود. مدل هندسی مورداستفاده در این بررسی دارای ابعاد مشابه با ابعاد مورداستفاده برای آزمایشات تجربی توسط اکاد می باشد. در شبیه سازی هندسی از تیغه نیمه استوانه ای و سطح صاف متصل به آن برای نمایش لبه جلویی تیغه استفاده شده است. مدل هندسی توسط نرم افزار GridGen شبکه بندی شده و جریان سیال توسط حل گر Fluent شبیه سازی شده است. نسبت دمش به عنوان نسبت شار جرم خنک کننده و جریان اصلی تعریف شده است. شبیه سازی برای مقادیر مختلف نسبت دمش 5/0 و 1 و با مدل توربولانس k-ε و k-ω انجام شده است. فرض می شود جریان دارای شدت اغتشاش آزاد 75/0 % می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که برای نسبت دمش های پایین ، فیلم خنک کننده دارای اثربخشی بیشتری در پایین دست جریان می باشد و همچنین در مجاورت خروجی جت خنک کننده مشاهده می شود که افزایش نسبت دمش باعث افزایش اثربخشی فیلم خنک سازی می شود.
    کلیدواژگان: فیلم خنک کننده، تیغه توربین، نسبت دمش
  • شهره دایی جواد، علی ملکی *، یعقوب طادی بنی صفحات 109-120
    مجموع فعالیت ها که توسط اپراتور بر روی صندلی تراکتور صورت می گیرد، راحتی راننده را تحت تاثیر قرار می دهد بخصوص هنگامی که توزیع فشار بحرانی در قسمت نشستگاه و ناحیه کفل ها باشد که در اینصورت پوسچر راننده نقش بسزایی در ایجاد راحتی ایفا می کند. از این رو پژوهشی جهت مدل سازی و بهینه سازی شیب زاویه نشستگاه صندلی تراکتور مسی فرگوسن به روش اجزای محدود در نرم افزار ABAQUS انجام گرفت و به منظور اعتبارسنجی مدل سازی صندلی، نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت.در این مدل سازی صندلی تراکتور با پنج زاویه 0، 5، 10، 15 و 20 درجه در چهار شتاب تحریک 5/0، 1، 5/1 و 2 متر بر مجذور ثانیه در بازه فرکانسی 3 تا 66 هرتز به ارتعاش واداشته شد و داده های شتاب های خروجی در سطوح تماس صندلی و بدن راننده در سه جرم متفاوت مربوط به رانندگان کشاورز ایرانی از نرم افزار اجزای محدود استخراج گردید. نتایج حاصل از جدول تجزیه واریانس میانگین های اثرات فاکتورهای اصلی و متقابل بر شتاب خروجی نواحی تماسی نشان داد محدوده زوایای 10 تا 15 درجه برای شیب نشستگاه صندلی تراکتور مسی فرگوسن بهینه بوده است ، زیرا این زوایا در تمام نواحی تماسی بدن راننده با صندلی اثر چندانی در ایجاد عدم راحتی نداشته اند.
    کلیدواژگان: مدل سازی صندلی، تراکتور، روش اجزای محدود، ارتعاش، زاویه
  • بهروز رحمانی*، سعید خوش اقبال صفحات 121-128
    در این پژوهش، روشی برای کنترل فعال دارودهی به بیماران سرطانی پیشنهاد می شود. در این راستا، از یکی از مدل های ریاضی موجود که دینامیک بین سلول های تومور، سلول های دفاعی بدن و داروی سیتوکین-اینترلوکین2 (IL2) را به صورت غیرخطی در نظر گرفته، استفاده شده است. این مدل ریاضی جهت توصیف دینامیک حاکم بین سلولهای سرطانی، غلظت سیتوکین نوع IL-2 (که به ترشح و تکثیر سلولهای ایمنی فعال شده کمک می کند) و همچنین سلول های ایمنی فعال به کار برده می شود. راه کار پیشنهادی بر مبنای تلفیق روش های خطی سازی فیدبک، مدل سازی فازی تاکاگی-ساجینو و جبران سازی توزیع شده ی موازی استوار است. به این ترتیب که ورودی های کنترلی در نظر گرفته شده شامل دو بخش است: الف) بخشی از آن برای از بین بردن بعضی از عبارت های غیرخطی معادلات است؛ ب) بخشی از آن وظیفه ی پایدارسازی سیستم غیرخطی باقیمانده را بر عهده دارد. همچنین طراحی کنترل کننده ی پایدارساز سیستم حلقه بسته به کمک قضیه ی لیاپانوف انجام می شود. شبیه سازی های انجام شده کارایی روش پیشنهادی را نسبت به پژوهش های مشابه نشان می دهد. این راه کار دو برتری نسبت به روش های دیگر مشابه دارد: الف) مقدار بیشینه ی سلول های سرطانی در روش پیشنهادی بسیار پایین است، که این خود بیانگر کاهش احتمال مرگ در طول دوره ی درمان است؛ ب) سلول های سرطانی سریع از بین رفته و در نتیجه مدت زمان درمان کوتاه است.
    کلیدواژگان: کنترل تومور سرطانی، روش تاکاگی، ساجینو، خطی سازی فیدبک، تنظیم میزان دارو
  • موسی رضایی*، رضا فتحی صفحات 129-137
    بالانسر دینامیکی ساچمه ای قادر است نابالانسی های متغیر را به صورت خودکار و بدون نیاز به سیستم کنترل، بالانس نماید. با توجه به اینکه این نوع بالانسر عمدتا در سیستم هایی به کار می رود که ممکن است در طول یک روز چند بار روشن و خاموش شود بنابراین کاهش زمان مورد نیاز برای بالانس سیستم در هر بار راه اندازی آن اهمیت پیدا می کند. همچنین در عمل به دلایل مختلفی از جمله عدم نصب روتور در وسط شفت، اثر ژیروسکوپی ایجاد می شود. در اتوبالانسرهای تک ردیفه برخورد بین ساچمه ها سبب خرابی ساچمه ها شده و فرایند بالانس را مختل می نماید که این نارسائی در بالانسر دو ردیفه برطرف می گردد. با مرور ادبیات فن مشخص می شود تاکنون تحقیقی در زمینه بررسی رفتار دینامیکی و تعیین محدوده بهینه پارامترهای روتور مجهز به اتوبالانسر دو ردیفه در حضور اثر ژیروسکوپی انجام نشده است. به همین منظور در این مقاله برای بررسی رفتار دینامیکی اتوبالانسر ساچمه ای دو ردیفه در حضور اثر ژیروسکوپی ابتدا معادلات حرکت سیستم در حضور اثر ژیروسکوپی استخراج و تاثیر پارامتر های ضریب میرایی و جرم ساچمه های اتوبالانسر در حضور اثر ژیروسکوپی بر پایداری سیستم مورد مطالعه قرار گرفته است. در نهایت، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مقدار بهینه این پارامترها بر اساس کمینه سازی زمان بالانس و صفر شدن زوایای اویلر تعیین شده است.
    کلیدواژگان: بالانسر اتوماتیک ساچمه ای دو ردیفه، پایداری، اثر ژیروسکوپی، الگوریتم ژنتیک
  • سمیه صدری، محمد عامری*، رامین حقیقی خوشخو صفحات 139-145
    در این مقاله به مدل سازی سیستم آب شیرین کن MED-TVC پرداخته می شود. در سیستم مورد بررسی از یک بویلر بازیاب جهت افزایش راندمان چرخه حرارتی موجود استفاده شده است. استفاده از گرمای اتلافی منجر به کاهش سوخت مصرفی برای تولید آب شیرین و کاهش قیمت آن خواهد شد. معادلات موازنه جرم، انرژی و انتقال حرارت مربوط به اجزای مختلف توسط کد نرم افزاری تهیه شده در MATLAB حل شده و نتایج به دست آمده در یک فرآیند بهینه سازی جهت افزایش ضریب عملکرد سیستم و کاهش سطح انتقال حرارت مورد تحلیل قرار گرفته است. برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک استفاده شده و نتایج با دقت خوبی حاصل گردیده است. نتایج به دست آمده کاهش در سطح انتقال حرارت کلی (زیرواحد ها و چگالنده) را در مقابل افزایش ضریب عملکرد سیستم نشان می دهد.
    کلیدواژگان: شیرین سازی آب، MED، TVC، بهینه سازی، ضریب عملکرد، سطح انتقال حرارت
  • وحید عبدی *، فرزاد ویسی، حبیب الله صفرزاده صفحات 147-153
    در این مطالعه با استفاده از شبیه سازی تهویه طبیعی عبوری در یک ساختمان به بررسی تاثیر نسبت ابعادی ساختمان و مقدار آشفتگی جریان خارجی بر روی مقدار ضریب تخلیه پرداخته شده است. روش حل استفاده از رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی با استفاده از نرم افزار Fluent می باشد و به منظور درستی سنجی نتایج حل عددی، از نتایج حل تجربی که توسط دیگران انجام گرفته شده استفاده شده است. کلیه نتایج به دست آمده در فضای سه بعدی و با فرض جریان حالت پایدار و سیال تراکم ناپذیر به دست آمده اند. مدل آشفته به کار گرفته شده k-ε استاندارد می باشد که بیشترین تطابق را با نتایج تجربی دارد. در پایان مطالعه به این نتیجه رسیده شد که مقدار ضریب تخلیه بازشو با افزایش عدد رینولدز در بازشو افزایش می یابد و همچنین با افزایش نسبت عرض به طول ساختمان مقدار ضریب تخلیه افزایش می یابد و با افزایش نسبت طول به عرض ساختمان کاهش می یابد و در نهایت نتیجه به دست آمد که با افزایش مقدار آشفتگی جریان خارجی، مقدار ضریب تخلیه کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: دینامیک سیالات محاسباتی، ضریب تخلیه، تهویه طبیعی عبوری، جریان تراکم ناپذیر، جریان حالت پایدار
  • علی محمد قناعتیان، افراسیاب رئیسی *، بهزاد قاسمی صفحات 155-165
    در این مقاله، تاثیر زاویه مورب بر آهنگ انتقال گرمای جابجایی طبیعی در یک محفظه مربعی پر شده از نانو سیال آب- مس در حضور میدان مغناطیسی به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. نیمی از دیوار های پایینی و سمت چپ محفظه عایق و نیمی دیگر از این دو دیوار محفظه در دمای گرم می باشند. دیوار سمت راست محفظه در دمای سرد و دیوار بالایی آن عایق است. معادلات گسسته سازی شده با استفاده از الگوریتم سیمپل حل شده اند. عدد پرانتل سیال پایه ثابت و برابر 2/6 در نظر گرفته شده است. با توجه به نتایج مشاهده شد که به ازای زاویه های مختلف محفظه، آهنگ انتقال گرما با افزایش عدد رایلی افزایش یافته، ولی با افزایش عدد هارتمن کاهش می یابد. افزایش کسر حجمی نانوذرات، با توجه به مقدار اعداد رایلی و هارتمن ممکن است آهنگ انتقال گرما را افزایش یا کاهش دهد. نتایج نشان داد که زاویه محفظه می تواند به عنوان یک پارامتر کنترلی برای آهنگ انتقال گرمای درون محفظه حاوی نانو سیال مورد استفاده قرار گیرد. بطوری که کمترین آهنگ انتقال گرما به ازای زاویه محفظه 45 درجه رخ می دهد و در اعداد رایلی کم که رسانش مکانیزم غالب انتقال گرما است تغییر زاویه تاثیر چندانی بر آهنگ انتقال گرما ندارد.
    کلیدواژگان: نانوسیال، جابجایی آزاد، محفظه مورب، میدان مغناطیسی
  • علی کردانی، پوریا امیدوار *، احد ضرغامی صفحات 167-176
    در این مقاله با استفاده از روش شبکه بولتزمن و ترکیب آن با مدل برینکمن-فورچیمر به مطالعه جریان اطراف مانع مربعی پوشیده شده توسط محیط متخلخل پرداخته می شود. در این مدل، اثرات نیروی پسا ناشی از حضور محیط متخلخل به صورت یک عبارت نیرو در معادله ی شبکه بولتزمن وارد می شود. در ابتدا جریان پوازی صفحه ای کاملا متخلخل، جریان حفره کاملا متخلخل و جریان کوئت کاملا متخلخل شبیه سازی شده و نتایج عددی حاصل با نتایج موجود در پژوهش های پیشین اعتبار سنجی می گردد. سپس با افزودن یک لایه محیط متخلخل با ضخامت مشخص به اطراف مانع مربعی درون کانال، به تاثیر حضور این لایه بر هیدرودینامیک جریان برای اعداد رینولدز 20 تا 250 و اعداد دارسی 2-10 تا 6-10 پرداخته می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که با انتخاب مناسب پارامترهای محیط متخلخل می توان جدایش جریان را به تاخیر انداخت و در نتیجه عدد استروهال و نیروی پسا وارد بر مانع را به طور قابل توجهی کم کرد. بر اساس نتایج حاصل، در اعداد دارسی بزرگتر و ضخامت های کمتر محیط متخلخل، کاهش ضریب پسا و عدد استروهال، بیشتر خواهد بود. در اعداد رینولدز کوچکتر از 60 به دلیل آنکه جدایش جریانی وجود ندارد، افزودن محیط متخلخل تاثیری بر ضریب پسا مانع مربعی ندارد، ولی با افزایش عدد رینولدز از آن جایی که محیط متخلخل جدایش جریان را به تاخیر می اندازد، کاهش ضریب پسا محسوس می گردد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در یک ضخامت و عدد دارسی ثابت، تغییر در ضریب تخلخل محیط، تاثیر اندکی بر پارامترهای جریان مانند ضریب پسا دارد.
    کلیدواژگان: روش شبکه بولتزمن، محیط متخلخل، مدل برینکمن، فورچیمر، ضریب پسا، جریان اطراف مانع مربعی
  • مهران محبوب خواه *، رامین برزگر، میرمحمد اتفاق صفحات 177-184
    از مهمترین اهداف پرداخت کاری بخصوص عملیات سنگ زنی دستیابی به دقت و صافی سطح بهتر قطعات نهایی می باشد. لرزه در ماشینکاری، پدیده ارتعاشی است که مانع از رسیدن به این دو هدف در سنگ زنی می شود. در این مقاله از دیدگاه تئوری و عملی به بررسی تحلیل پایداری دینامیکی ماشین سنگ گردساب که نقش اساسی در دقت و صافی سطح ماشینکاری دارد، پرداخته شده است. برای این منظور تحلیل مودال دستگاه سنگ گردساب برای به دست آوردن فرکانسهای طبیعی، شکل مدها در محدوده فرکانسهای بحرانی هم با استفاده از نرم افزار ANSYS و هم به صورت تجربی با استفاده از تجهیزات سخت افزاری لازم و نرم افزارهای مربوطه انجام شده و نتایج آنها با هم مقایسه شده است. سپس مدل دینامیکی ماشین سنگ گردساب با مدلسازی هندسی پدیده سنگ زنی، پیشنهاد شده و دیاگرام پایداری جهت به دست آوردن مناطق پایدار و ناپایدار سنگ زنی که در آن کیفیت سطح و دقت ماشینکاری متفاوت است انجام شده است. در نهایت با انجام آزمایش تجربی، میزان ارتعاشات بوجود آمده در نواحی پایدار و ناپایدار دیاگرام مربوط به دستگاه، اندازه گیری و صحت دیاگرام به دست آمده در این مقاله تائید شده است.
    کلیدواژگان: لرزه، تحلیل مودال، سنگ گردساب، دیاگرام پایداری
  • رسول محرمی*، رضا سورکی، پیام آزادیان صفحات 185-192
    رفتار خستگی، مقاومت خوردگی و رفتار شکست اتصالات جوشی از تنش های پسماند به شدت تاثیرپذیر می‏باشد و محققان سعی بر بهبود عملکرد و افزایش عمر سازه های جوشکاری شده دارند. فرآیند ساچمه پاشی با ایجاد تنش پسماند فشاری سطحی از روش های مورد استفاده در بهبود کارکرد قطعات صنعتی از جمله اتصالات جوشی دارای تنش پسماند کششی می‏باشد. در مقاله‏ی حاضر بررسی عددی اثر پارامترهای فرآیند بر توزیع و بزرگی تنش های پسماند فرآیند ساچمه پاشی بر روی یک قطعه دارای تنش پسماند مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا با شبیه سازی عددی فرآیند ساچمه پاشی بر روی نمونه بدون تنش پسماند و در بخش دیگر با شبیه سازی اعمال عملیات ساچمه پاشی در منطقه جوش و اطراف آن، تنش‏های پسماند سطحی ایجاد شده بررسی شده است. نتایج هر قسمت علاوه بر مقایسه با نتایج پژوهش‏های معتبر قبلی، با تهیه و ساخت نمونه تست مناسب، با نتایج اندازه گیری تجربی تنش نیز اعتبار سنجی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر کاهش تنش پسماند کششی و یا ایجاد تنش های فشاری در سطح قطعه دارای تنش‏های پسماند کششی بزرگ پس از ساچمه پاشی و تاثیر پارامترهای فرآیند در حالت نهایی تنش در قطعه می‏باشد. همچنین طبق نتایج به دست آمده افزایش بیشینه‏ تنش پسماند فشاری با افزایش پارامتر سرعت و قطر ‏ساچمه مربوط می‏باشد.
    کلیدواژگان: تنش پسماند، توزیع مجدد، شبیه سازی، ساچمه پاشی، اتصالجوشی
  • مهرداد موسی پور *، مازیار آزادبه، اجاقی مهدی، احد محمدزاده صفحات 193-202
    نوعی از تف جوشی فاز مایع که بین محدوده دمایی سالیدوس و لیکوئیدوس انجام می گیرد را تف جوشی سوپرسالیدوس می نامند. محل اتصال ذرات پودری، مرزدانه ها و داخل دانه ها مکان های تشکیل مذاب در این فرآیند می باشند. با افزایش دما و زمان تف جوشی کسر حجمی مذاب افزایش پیدا می کند و باعث کاهش صلبیت قطعه می شود. تست خیز درجا روشی برای تعیین لزجت قطعه حین تف جوشی فاز مایع می باشد. هدف از انجام این پژوهش محاسبه ی لزجت قطعات به دست آمده از پودر پیش آلیاژی برنزی در دماهای مختلف و تاثیر آن بر میزان خیز نقطه میانی در این قطعات است. به این منظور تیرهای برنزی با ترکیب Cu-10Sn-10Pb در محدوده ی دماییC °865-845 و در زمان های مختلف به روش خیز درجا مورد بررسی قرار گرفتند. برای محاسبه میزان خیز از نمونه ها تحت شرایط مختلف تف جوشی عکس برداری شد و میزان خیز نقطه میانی محاسبه گردید. به کمک روابط ریاضی، لزجت برحسب آهنگ خیز و چگالی تف جوشی و همین طور طول تکیه گاه و ارتفاع قطعات پودری محاسبه شد. نتیجه شد که افزایش کسر حجمی مذاب حاصل از افزایش دمای آزمایش، موجب کاهش لزجت و درنتیجه کاهش مقاومت قطعه در برابر خیز می شود. خیز برحسب زمان رفتاری خطی و برحسب دما رفتاری غیرخطی دارد و با افزایش زمان آهنگ خیز افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پودر آلیاژی، تف جوشی سوپرسالیدوس، لزجت، تست خیز درجا
  • علی میرمحمدی*، زهره توکلی صفحات 203-212
    موضوع مصرف سوخت های فسیلی و آلودگی هوا امروزه یکی از چالش های بزرگ جهانی می باشد. خروجی اگزوز خودروهای با سوخت های فسیلی مهمترین عامل آلودگی هوا مخصوصا در کلان شهرها است. خودروهای هیبرید الکتریکی به دلیل استفاده از باطری و موتور الکتریکی در کنار موتور احتراقی ضمن امکان کار موتورهای احتراقی در شرایط بهینه عملکردی و قابلیت بازیابی انرژی ترمزی یکی از فناوری های نوین در کاهش مصرف سوخت و آلودگی هوا می باشد. در این راستا هدف اصلی این مقاله مقایسه عملکرد خودروهای هیبرید الکتریکی با خودروهای بنزینی معمول با کمک شبیه سازی کامپیوتری می باشد. ابتدا خودروی سواری بنزینی در چرخه های رانندگی شهری و بزرگراهی اروپایی و تهران برای صحه گذاری نتایج، شبیه سازی شد و مصرف سوخت آن محاسبه گردید و با نتایج تجربی مصرف سوخت خودرو مقایسه شد. همچنین برای اطمینان بیشتر از نتایج شبیه سازی، نتایج مصرف سوخت خودرو با نتایج مرجعی دیگر که همین خودرو را با نرم افزار دیگری در چرخه های رانندگی شهری و بزرگراهی اروپایی شبیه سازی کرده بود، مقایسه گردید. بعد طمینان از صحت نتایج، خودروی تمام هیبرید با ساختار سری و خودروی نیمه هیبرید با ساختار موازی به صورت کامپیوتری طراحی و در چرخه های رانندگی شبیه سازی شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که خودروی تمام هیبرید سری نسبت به خودروی نیمه هیبرید موازی مقدار مصرف سوخت را در چرخه شهری اروپایی 6/68% و در چرخه بزرگراهی اروپایی 7/9% و در چرخه ترکیبی تهران 29% بیشتر کاهش می دهد. همچنین نتایج نشان داد که در چرخه تهران کاهش مقدار مصرف سوخت در خودروی تمام هیبرید سری نسبت به خودرو بنزینی 49% و در خودروی نیمه هیبرید موازی 20% است.
    کلیدواژگان: خودرو هیبرید الکتریکی، تمام هیبریدسری، نیمه هیبریدموازی، عملکرد، شبیه سازی
  • سمیه نوروزی غضبی، سجاد محمودی، محمدحسن جوارشکیان* صفحات 213-221
    در این تحقیق پارامترهای آیرودینامیکی در حالت استاتیکی و دینامیکی پره در مجموعه ی پیشرانش کوادروتور به طور تجربی بررسی و منحنی های مشخصه عملکردی استخراج و مدل مجموعه پیشرانش کوادرتور(موتور و ملخ) تخمین زده شده است. برای اندازه گیری داده های تجربی دستگاهی بدین منظور طراحی و ساخته شده است. تخمین مدل مجموعه پیشرانش در دو بخش تخمین مدل ملخ و تخمین مدل موتور انجام گردیده است. در بخش تخمین مدل ملخ، به صورت استاتیکی و دینامیکی، منحنی مشخصه های ضرایب توان، نیروی پیشران و راندمان پره برحسب سرعت دورانی موتور، ثبت و مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم برای تخمین مدل موتور، از الگوریتم کمترین مربعات بازگشتی خطا استفاده گردید. مدل به دست آمده در بخش موتور، رابطه ی بین سرعت دورانی و ولتاژ را در اختیار قرار می دهد. درنهایت با توجه به بررسی صورت گرفته در موتور و ملخ، کل مجموعه مورد تخمین قرار گرفته است. مدل خطی مجموعه ی پیشرانش به دست آمده در این تحقیق را می توان در مدل سازی کوادروتور استفاده نمود تا طراحی کنترل گر روی مدل کامل پرنده اعمال نمود، که در مقایسه با مجموعه فعالیت هایی که بر روی کوادروتور انجام می پذیرد و تنها به مدل بدنه بسنده می شود مزیت بزرگی است. همچنین از مهم ترین نتایج این تحقیق این است که در یک مرحله و با یک آزمایش پارامترهای مجهول قابل شناسایی می باشد.
    کلیدواژگان: کوادروتور، مجموعه ی پیشرانش، منحنی مشخصه ملخ، الگوریتم حداقل مربعات خطا، تخمین
  • ایرج میرزایی، زاهد صفاری* صفحات 225-230
    در مقاله حاضر به منظور مطالعه عملکرد گرمایی کانال های مربعی با ریب های متنوع نصب شده با آرایش یک در میان و عمود بر روی دیواره ها، یک شبیه سازی عددی با مدل تنش رینولدز توسعه داده شده است. شبیه سازی ریب ها در سه حالت مربعی، ذوزنقه ای و ذوزنقه با کاهش ارتفاع در جهت جریان انجام یافته و اعداد رینولدز و دوران به ترتیب برابر 25000 و 12/0 می باشند. شبیه سازی توزیع عملکرد گرمایی در یک تناوب از ریب ها را نشان می دهد. طبق نتایج به دست آمده ضریب انتقال گرما به شدت تحت تاثیر شکل ریب ها می باشد. همچنین ریب ذوزنقه ای نسبت به سایر اشکال، از بیشترین انتقال گرما و کمترین افت فشار برخوردار است. بازده ریب ذوزنقه ای %62/40 بیشتر از کانال صاف و %6/2 درصد بیشتر از ریب مربعی می باشد.
    کلیدواژگان: کانال ریب دار، شکل متنوع ریب ها، بهبود انتقال گرما، معادلات RANS
  • بهروز میرزایی ضیاپور، امیر هشترودی اصل* صفحات 231-236
    کار پیش رو به بررسی سیستم جدیدی از گلخانه خورشیدی پرداخته است. در این گلخانه سقف منحنی وار گلخانه مجهز به پوششی خاص است که تابش نزدیک زیر قرمز (NIR) غیر مفید برای فوتوسنتز گیاهان را باز می تاباند و به تابش لازم برای فوتو سنتز (PAR) که برای رشد گیاهان ضروری است اجازه عبور می دهد. NIR توسط پوشش، بازتابیده شده و در خط کانونی سقف متمرکز می شود. در خط کانونی سقف کلکتوری لوله ای حاوی آب و مواد تغییر فاز دهنده ( PCM) تعبیه شده است که انرژی بازتابی را در خود ذخیره می کند. تحلیل عددی برای تابش نور خورشید در چهار روز از چهار فصل مختلف سال بر این گلخانه انجام گرفته و نتایج به صورت کانتورهای دما و خطوط جریان آمده است. بررسی ها نشان می دهد که با استفاده از عایقی قوی در دیواره های گلخانه، انرژی ذخیره شده در ذخیره ساز حرارتی، می تواند گرمای لازم برای گرمایش گلخانه را در تمامی فصول تامین کند و نیاز به منبع گرمایشی جانبی را منتفی سازد.
    کلیدواژگان: گلخانه خورشیدی، PCM، گرمایش گلخانه، بازتابنده NIR، جابجایی طبیعی
|
  • M. Ahangar *, R. Ebrahimi, M. Shams Pages 1-9
    Applying Roe’s scheme to solve the MHD equations leads to reduction of the numerical viscosity and growth of the accuracy. By increasing 2 dis I m ɺ in MPD thruster that accompanies strong expansion near the electrodes tips, Roe’s scheme has failed. In the zones where need more numerical viscosity, hybridizing Roe’s scheme with HLLE method provides a stable solution and limits the numerical viscosity in the other zones. To achieve a high-resolution method, new modification of MUSCL technique has been employed. This method is called OMUSCL2 technique which has lower dispersion and dissipation errors. For validation of developed algorithm, the Princetonfull-scale benchmark thruster, with cathode length of 7.62cm , mass flow rate of 6gr s and total discharge current of 15.3kA , has been simulated.The comparison of the predicted results of magnetic field and enclosed current with the measured data shows good qualitative and quantitative agreement.The calculated thrust is 52.67 N which showsabout6% difference compared with measured value. Furthermore, this simulation properly predicts the experimentally exhaust plume structure.
    Keywords: Plasma flow, Magnetohydro dynamic (MHD) equations, Riemann solver, Thrust, Numerical Model ing
  • P. Akbarzadeh *, S. M. Hashemian, H. Raznahan Pages 11-19
    Todays, in Power Plant Industries, hydraulic coupling are frequently used for transmission of power from electromotors to pumps and fans. However, because of the oil trap in the coupling and continuous operation the properties of the oil change and early destruction of coupling happens. Consequently, this problem can be delayed by precise analysis of thermal and hydrodynamic behavior of coupling and also using a proper cooling system. Thus, in this paper, thermal and hydrodynamic behavior of a mixture of oil and air in a hydraulic coupling, because of the 3D-geometry and complicated flow, is simulated by FLUENT software. The aim of this study is to identify locations of the secondary flows and vortex which have the greatest role in heat-generation. Also, the areas of fluid and body with high temperature will be determined. In this simulation, the internal flow in the coupling is examined in 3D, two-phase, and turbulent conditions. The velocity and temperature distribution of the fluid flow and the temperature distribution on the body of coupling are analyzed. The results indicate that the maximum temperature is occurred at the outside diameter of turbine coupling, increasing the distance between the pump and turbine increases the thermal dissipation around 65KW and increases the maximum and mean temperature of oil, and displacing the fins can reduce the thermal dissipation around 8KW.
    Keywords: Hydraulic coupling, Fluent, temperature distribution, two, phase fluid, pump, turbine coupling
  • A. R. Elhami Amiri *, B. Najjar Ahmadi Pages 21-31
    Without any doubt, energy production based on renewable energies is one of the most effective methods in the near future. Solar chimney power plant is a relative novel technology for electricity production from solar energy. The solar chimney power plant is a simple power plant which is capable of converting solar energy into thermal energy in the solar collector. In the second stage, the generated thermal energy is converted into kinetic energy in the chimney and ultimately into electric energy using a combination of a wind turbine and coupled generator. In this study, a 3D-numerical method is used to evaluating of Stack height on solar chimney power plant operation and then presenting a matched relation between height and power generation. The results show that the stack height has direct influence on flow field characteristics and then on the power output of power plant.
    Keywords: Solar Chimney, Stack Height, Energy Storage, Manzanares Spain
  • V. Barzanooni, A. B. Khoshnevis * Pages 33-42
    In this study, changes in velocity and turbulence energy in the wake of a Peugeot model and the drag coefficient changes in an Unsteady Flow, with increasing vehicle speed (inlet velocity), are Measured and evaluated. The blow open circuit wind tunnel to simulate fluid flow is used. The maximum disturbances and nominal maximum speed of the device, respectively are, 0. 1% and 30 m / s. The inlet wind velocity has been increased continuously by an inverter that causes the changes in rotational speed of the wind tunnels electro motor. The results showed three different regimes in the velocity profile of the near wake model. With increasing distance from the model and with increasing velocity, three regimes in the wake are close to each other. Turbulence intensity is measured in the wake and drag coefficient decreased with increasing the flow Speed and reached to a minimum value and then increased.
    Keywords: Unsteady Flow, car model, drag coefficient, turbulence intensity, hot wire anemometry
  • M. Bastami, B. Behjat * Pages 43-53
    In this paper buckling and free vibration behavior of functionally graded nanoplate resting on elastic foundation is investigated. Small scale effects are taken into consideration with employing elasticity nonlocal theory. The governing equations of functionally graded nanoplate are derived based on the Hamilton's principle and solved by using Navier method for boundary conditions simply support. Mechanical properties of the functionally graded nanoplate are assumed to vary continuously along its thickness according to a power law function. The elastic foundation is modeled as two parameter Winkler-Pasternak foundation. To show the accuracy of the present analytical solution, present results are verified with the results available in the literature. The effects of nonlocal parameter, power index, thickness, Winkler and shear module parameters on the critical buckling load and natural frequency of nanoplate are investigated. The results is shown that the natural frequency and critical buckling load decreases with increase in the aspect ratio, nonlocal parameter and index power. Also Winkler and Pasternak foundations lead to incre ase structure stiffness.
    Keywords: Buckling, Vibration, Nonlocal effects, Functionally graded nanoplate, Navier method
  • M. A. Pourmohamad, M. A. Ashjari *, A. R. Rostamzadeh Khosroshahi Pages 55-66
    Micro turbines are indeed very small gas turbines (25-300 kW) that usually have thermal regenerator or recuperator to minimize the energy consumption. In currently working plants, the air entered into the compressor is compressed and then is preheated using the heat of turbine exhaust gases in a recuperator. One of the methods to enhance the performance of the gas turbine is using a heat exchanger to recover the energy of hot gases leaving from gas turbine. To recover heat in gas turbine industry different devices have been used. In general, heat recovery devices are divided into two groups i.e. i) regenerators and ii) recuperators. Regenerators act periodically and at the first time interval it absorbs the heat of turbine exhaust gas in the heat exchanger matrix and in the next time interval transfers heat to the cold dense air leaving the compressor. In contrast, Recuperators are heat exchangers that transfer heat into compressed air continuously and use the energy of exhaust hot gases. This paper investigates the thermodynamic of microturbine. The results show that adding a recuperator increases the cycle thermal efficiency significantly. Also this paper investigates the effect of recuperator materials on the micro-turbine performance and the turbine inlet temperature as the most effective factor to increase the performance. The thermodynamic equations were solved by an engineering software EES2013. Considering the results show that at the pressure ratio of 4.29 the thermal efficiency is maximum and adding a recuperator decreases the fuel consumption rate 45 percent in the combustion chamber.
    Keywords: Thermodynamic modeling, Micro, turbine, Recuperator, EES software
  • A. Jaberi Khosroshahi, S. Hossainpour *, N. Noorolahi Bastam Pages 67-77
    This paper presents simulation results of gas leakage from damaged gas pipeline in steady-state, one dimensional and adiabatic flow with considering AGA equation of state. Damaged pipeline are considered as either complete failure or hole in the pipeline wall. Aim is to get the leaked gas flow rate from the damaged area with real gas properties and compare it with prefect gas. For this purpose, integral and differential methods for solving the governing equations with considering real gas properties were investigated and the result show that for considering variable compressibility factor along the pipeline, equations should be solved by the differential method. Damaged pipeline is considered in transmission line, Supply and distribution network. The results show that in the transmission line the predicted leaked gas mass flow rate using the perfect gas deviates from the real gas by -%9.26 and then real gas properties should be used in simulations. But in supply and distribution networks the deviations are respectively -%1.67 and %0.41 and then perfect gas properties can be used in simulations.
    Keywords: Gas leakage, Gas pipeline failure, Real gas, AGA equation of state
  • M. Jahnmiri *, S. M. Mohseninasab Pages 79-85
    In past years, efforts to reduce the effect of wing tip vortices and reduce drag on aircraft has attra cted many scientists of the world. One of the important activities carried out in this regard is installation of winglet at the wi ng tip. Nowadays, purpose of many researches is to achieve the best installation of winglet at different angle of attack. Some paramete rs such as speed or angle of attack, changes in different phases of flight. In t his study winglet with two angles of 30 and 60 degr ees mounted on P3F aircraft half wing model and its effects on the reduction of drag compared with wing without winglet. Tests has been conducted at Shiraz University of Technology Wind tunnel at three speed s 15 , 20 and 25 m/s , and with different angle of attacks namely: 0 , 3 and 7 degrees. The results of experiments show the drag f orce reduction due to using winglet with different cant angles. It is also shown that by changing flight conditions, to achieve a fa vorable situation, we need to change the winglet ca nt angle. Based on the results, the winglet with 60 degree cant angle, decreases dr ag about 8 %. and with 30 degree cant angle, decrea ses drag up to 4 %.
    Keywords: Drag reduction, Wing tip vortices, Winglet, variable cant angle, angle of attack
  • S. M. Hosseini, R. Alizadeh*, H. Targholizadeh Pages 87-97
    Metal hydrides can be used for ambient cooling and heating because of their exothermic and endothermic reaction with hydrogen. This is the first attempt to investigate the cooling capacity of compressor driven metal hydride heat pumps (CDMHHP) using a two-dimensional model. In the last studies, only one-dimensional models have been used for studying the application of CDMHHPs. The simulation results have been compared with experimental results and a good agreement have been observed between them. Then the effect of compressor type and hydrogen adsorbent on the performance of heat pump have been investigated. The results show that the device efficiency significantly depends on compressor performance and using the two-stage compressor can improve the device performance compared with one-stage compressor. Also the use of LaNi5 and C5 alloys showed more cooling power in C5 alloy in the same operating condition whereas it takes more cost. Since the power consumption was equal to both alloys, the heat pump containing LaNi5 alloy with tree times larger compressor could generate the same cooling power provided by C5 alloy.
    Keywords: Heat pump, Metal hydride, Simulation, Finite volume
  • H. Khodayari *, F. Ommi, E. Rostami Pages 99-107
    The present study is investigated to checking the effect of cooling film on turbine blade. The geometric model which is used in this study has the same dimensions with the one which was used for the experimental tests by Akkad [1]. At geometric simulation the semi-cylindrical and flat blade attached to it have been used for showing the front edge of the blade. Geometric model is gridded by GridGenTM software and fluid flow is simulated by FluentTM solver. Blowing ratio is defined as a ratio of the cooling mass flux and mainstream. Simulation is done for different values of 0.5 Blowing ratio and 1, and with the k-ε and k-ω turbulence model. It is assumed that the value of the free turbulence intensity at stream is 0/75%. The results show that the cooling film has more efficacies at downstream for low blowing ratio and also in the output adjacency of the cooling jet it can be observed that the blowing ratio growth causes to increase the efficacy of cooling film.
    Keywords: cooling film, turbine blade, blowing ratio
  • Sh. Daeijavad, A. Maleki *, Y. Tadi Beni Pages 109-120
    Total activity that is performed by the operator on the tractor seat, affects driver comfort, especially when the critical pressure distribution is in the region of buttocks, so driver posture plays an important role in comfort. Thus, research to model and optimize the angle of inclination of Massey Ferguson tractor seat in ABAQUS finite element software, in order to validate the seat modeling ,output results were compared with experimental results. In this model the tractor seat with five angles of 0, 5, 10, 15, and 20 degrees in the four stimulation acceleration 0.5, 1, 1.5 and 2 meters per second squared in frequency range of 3- 66 Hz was forced vibration and output accelerations in the contact areas of driver's body with seat in three different mass of Iranian Agriculture drivers were obtained from the finite element software .The results of the main factors and the interaction effects in mean variance analysis table on output acceleration in contact areas showed a range of angles of 10 to 15 degrees has been optimized for Massey Ferguson tractor seat, Because these angles in all contact areas of driver's body with seat has not big effect in creating uncomfortable.
    Keywords: modeling of seat, tractor, finite element method, vibration, angle
  • B. Rahmani *, S. Khosh, Eghbal Pages 121-128
    In this paper, a new methodology is proposed for for active feedback control of drug administration in cancer chemotherapy. In this way, a nonlinear mathematical model is used to describe the dynamics between the tumor cells, immune-effector cells, and the cytokine interleukin-2 (IL-2). The proposed control method is based on the combination of takagi-sugeno fuzzy modelling, parallel distributed compensation and feedback linearization strategies. For this purpose, the control input has two components: a) a part is used to eliminate some nonlinear terms; b) another part is considered to stabilize the reminding nonlinear dynamical model. Then, the direct Lyapunov method is used for stability analysis and stabilizing controller design. Simulation studies on well-known benchmark problems demonstrate the effectiveness of the proposed method.
    Keywords: Control of tumor cells, Takagi, sugeno fuzzy modelling, Regulation of drug administration
  • M. Rezaee *, R. Fathi Pages 129-137
    An automatic ball balancer can automatically balance the rotors with varying unbalance and doesnt need a control system to balance the rotor. These devices are used in rotating machineries that may be switched on/off several times a day, therefore reducing the balancing time becomes a necessary task. Also in practice, due to the offset of the rotor from the shaft mid-span, the gyroscopic effect is created. In one race auto-balancer, impact between balls may cause fracture of the balls and produce malfunction of the auto-balancer. These deficiencies solved by using double-race auto-balancer. Considering pervious researches reveal that the dynamic behavior of automatic double-race ball balancer under the gyroscopic effect as well as optimization of its parameters has not been investigated. In regard these, here, the dynamic behavior of automatic double-race ball balancer under the gyroscopic effect is investigated. The effect of damping ratio and the mass of balls of the automatic dynamic ball balancer on the stability and balancing of the system under the gyroscopic effect have been studied. Finally, using the genetic algorithm, the optimum values of these parameters to minimize the balancing time and converging the Euler angles to zero are obtained.
    Keywords: Automatic double, Race Ball, Balancer, Stability, Gyroscopic Effect, The Genetic Algorithm
  • S. Sadri, M. Ameri *, R. H. Khoshkhoo Pages 139-145
    This article deals with MED-TVC desalination system modeling. Heat of exhaust gas from turbine with a recovery boiler was used in desalination plant to increase efficiency of existing thermal cycle. Use of waste heat leads to reduced fuel consumption and lower prices is to produce fresh water. Mass balance equations, energy and heat transfer of various components by MATLAB code was solved and an optimization process to increase performance and reduce the heat transfer area was performed. To optimize the modeling, genetic algorithm is used, and the results have been obtained with high accuracy. The results show the reduction of heat transfer area (effects and condenser) against increasing system performance.
    Keywords: Desalination, MED, TVC, optimization, Gain Output Ratio, Heat Transfer Area
  • V. Abdi *, F. Veysi, H. Safarzadeh Pages 147-153
    In this study, numerical analysis of the effect of external flow turbulence and aspect ratio of building on the amount of opening discharge coefficient in natural ventilation is reviewed by modelling. The solution is the use of computational fluid dynamics (CFD) approach by Fluent Software and to understand taken properly of the result of numerical solution, the result of experimental solution that had been obtained by others is used. All the obtained results are gotten in three-dimensional space assuming steady state flow and incompressible fluid. Turbulent model was used is standard k-ε that has the most accommodation with experimental results. At the end of the study, this conclusion was reached that the amount of opening discharge coefficient is increased by increasing the number of Reynolds in opening and with increasing the width to length ratio of building the amount of discharge coefficient decreases. And finally it is concluded that by increasing of the turbulence of external flow, discharge coefficient decrease.
    Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), Discharge coefficient, Natural ventilation through, Incompressible flow, Steady, state flow
  • A. M. Ghenaatian, A. Raisi *, B. Ghasemi Pages 155-165
    In this paper, the effects of inclination angle on natural convection heat transfer in a square enclosure filled with a water–Cu nanofluid in the presence of a magnetic field have beennumericallyinvestigated. A half of the bottom and left walls of the enclosure are adiabatic and a half of each of them are at a constant temperature T. The right wall is at temperature T and the top wall is adiabatic ( T>T ). Discretization of the governing equations is achieved through a finite volume method and solved with a SIMPLE algorithm. Prandtl number of the base fluid is considered to be Pr = 6.2. The results show that the heat transfer increases with an increase in Rayleigh number, but it decreases with an increase in Hartmann number. Increasing the volume fraction of nanoparticles, depending on the Rayleigh and Hartmann numbers may increases or decreases the rate of heat transfer. Also, the results show that the inclination angle can be used as a control parameter for heat transfer in the enclosure and the heat transfer rate has its minimum value for inclination angle at 45o.
    Keywords: Nanofluid, Natural convection, Inclined enclosure, Magnetic field
  • A. Kardani, P. Omidvar *, A. Zarghami Pages 167-176
    In this paper the Lattice Boltzmann Method based on Brinkman-Forchheimer equation is applied to simulate flow past a square cylinder covered by a porous layer. The porous media effect is incorporated as a force term in the lattice Boltzmann equation. The method is tested against fully porous Poiseuille, Couette and lid-driven cavity flows. Upon comparing the results with the analytical and numerical data available in the literature, a satisfactory agreement is observed. Then, a detailed investigation on the flow past a porous covering square cylinder is presented. The Reynolds number ranges from 20 to 250 and Darcy number from 10-2 to 10-6 .The numerical results shows that selecting appropriate porous parameters can postpone vortex shedding and reduce Strouhal number and drag coefficient. Results show that the drag coefficient and Strouhal number are smaller for large Darcy number and small porous layer thickness. For low Reynolds number (
    Keywords: Lattice Boltzmann Method, Porous Media, Brinkmann, Forchheimer Model, Drag Coefficient, Flow over Square Obstacle
  • M. Mousapour *, M. Azadbeh, M. Ojaghi, A. Mohammadzadeh Pages 177-184
    A variant to traditional liquid-phase sintering is to use prealloyed powders, which are heated to a temperature between the liquidus and solidus. The liquid forms inside the particles and spreads to the particle contacts. The liquid volume fraction increases with increase in sintering temperature and time and decreases rigidity of the sample. Beam bending test is the technique for measuring viscosity of the samples. In this paper, measurement of viscosity and its influence on the deflection behavior of LeadBronze pre-alloyed beam in different sintering temperatures was studied. Beam bending analysis is performed at various temperatures and times ranging from 845 to 865 °C. The midpoint deflection was measured by the in situ bending images. The viscosity as a function of the deflection rate, density, span length and height was measured by mathematical relations. It is concluded that increase in liquid volume fraction due to increasing temperature, decreases viscosity and then rigidity of the sample. Finally the deflection of Lead-Bronze beam as a function of time is linear and in the case of temperature is nonlinear and deflection rate increases with increasing time.
    Keywords: Pre, alloyed powder, Supersolidus sintering, Viscosity, Beam bending
  • R. Moharrami *, R. Sourki, P. Azadian Pages 185-192
    Investigations illustrate that fatigue behavior, corrosion resistance and failure behavior are one of the most common results affected by residual stresses. The shot peening process which causes compressive residual stress (CRS), is one of the ways to improve the performance of industrial components, especially weld joints with tensile residual stress. In the present paper, numerical analysis of parameters of shot peening process on residual stress distribution is employed on pre-stressed specimen. On one hand, the numerical simulation of this process is investigated. On the other hand, the surface CRS and the effective parameters of this process, by simulating it on the welded specimen, are investigated on and around the welding region. In each section, numerical results were verified not only with former numerical investigations but also with building a proper empirical specimen and measuring the stresses experimentally. Results illustrate the decrease of tensile residual stress or increase of CRS on the surface of the pre-stressed specimen after shot peening process. Moreover, it shows that parameters of the shot peening process have a significant impact on final stresses in the specimen. Besides, based on the results the maximum CRS goes up by increasing the diameter and velocity of the shot.
    Keywords: Residual stress, Redistribution, Simulation, Shot peening, weld joint
  • M. Mousapour *, M. Azadbeh, M. Ojaghi, A. Mohammadzadeh Pages 193-202
    A variant to traditional liquid-phase sintering is to use prealloyed powders, which are heated to a temperature between the liquidus and solidus. The liquid forms inside the particles and spreads to the particle contacts. The liquid volume fraction increases with increase in sintering temperature and time and decreases rigidity of the sample. Beam bending test is the technique for measuring viscosity of the samples. In this paper, measurement of viscosity and its influence on the deflection behavior of Lead-Bronze pre-alloyed beam in different sintering temperatures was studied. Beam bending analysis is performed at various temperatures and times ranging from 845 to 865 °C. The midpoint deflection was measured by the in situ bending images. The viscosity as a function of the deflection rate, density, span length and height was measured by mathematical relations. It is concluded that increase in liquid volume fraction due to increasing temperature, decreases viscosity and then rigidity of the sample. Finally the deflection of Lead-Bronze beam as a function of time is linear and in the case of temperature is nonlinear and deflection rate increases with increasing time.
    Keywords: Pre, alloyed powder, Supersolidus sintering, Viscosity, Beam bending
  • A. Mirmohammadi *, Z. Tavakoli Pages 203-212
    The subject of fossil fuel consumption and air pollution is one of the important Challenges in the world now, and the most important consumption and pollution reduction, since it use battery and electric motor beside combustion engine and because of this the engine can work with optimum its performance and brake energy regeneration. In this regard, this article main purpose is the performance comparison between electric hybrid and common gasoline cars using computer simulation. First common gasoline car was simulated for ECE and EUDC and Tehran highway driving cycles for the results validation and its fuel consumption was compared with the experimental. Also for more confidence of simulation results, the fuel consumption compared with results of another reference results that this vehicle had been simulated with other software in ECE and EUDC driving cycle’s. After ensuring software validation, full hybrid car with series structure and mild hybrid car with parallel structure designed and simulated in considered driving cycles. Results of simulation showed that the series full hybrid car fuel consumption in comparison with parallel mild hybrid one has 68.6% greater reduction in ECE driving cycle and 9.7% greater reduction in EUDC driving cycle and 29% greater reduction in Tehran driving cycle. Also the results of simulation showed that the series full hybrid car fuel consumption in comparison with gasoline car is 49% and in comparison with parallel mild hybrid one is 20% factor specific in big cities is fossil fuel cars exhaust emissions. Hybrid electric cars are one of the new technologies in fuel.
    Keywords: Hybrid electric car, Series Full hybrid, parallel mild hybrid, Performance, simulation
  • S. Nouruzighazbi, S. Mahmudi, M. H. Djavareshkian * Pages 213-221
    In this study, the aerodynamic parameters in static and dynamic mode of a blade in a MAV empirically study, the performance characteristic curves are extracted, and then the identification of propulsion system of a quadrotor is done. To supply needed data for identification process, a measurement setup is designed and built. The setup is able to measure all aerodynamic parameters of propeller and input and output of motor. In propeller modeling, all characteristic curves of propeller in static and dynamic mode is measured and analyzed. These characteristics include power, propulsion force and efficiency of blade is determined by the rotational speed of the motor. System identification is divided to two parts: propeller identification and motor identification. For identification of motor, recursive least square algorithm is used. Identified model for motor shows the relationship between voltage and angular velocity of motor. Finally, the review was done on the engine and propeller, the entire complex has been identified. Propulsion series linear model obtained in this study can be used in modeling quadrotor. Eventually identified motor is compared with identified motor by De Lellis. The comparison validated the identified motor at this research. Also the comparison of present that used model has one step and test to identification passive parameters. On the other hand, this model is very simple and efficient.
    Keywords: Quadrotor, propulsion system, characteristic curves of motor, recursive least squared method, Identification
  • I. Mirzaee, Z. Saffari * Pages 225-230
    In the present work, numerical simulation with Reynolds stress model has been developed to study the thermal performance of square channel with various-shaped 90˚ ribs fixed on walls in staggered pattern. The simulations were performed for three type of rib shapes, i.e., square, trapezoidal, and trapezoidal with decreasing height in the flow direction. The Reynolds number is 25,000 and rotation number is 0.12. The simulation indicates the distribution of thermal performance in one period of ribs. The results show that features of the inter-rib distribution of heat transfer coefficient are strongly affected by the rib shape and trapezoidal ribs provide higher heat transfer enhancement and pressure drop than the other ones. Trapezoidal rib efficiency is 40.62% higher than smooth channel and 2.6% higher than square rib.
    Keywords: Rotational ribbed channel, Various rib's shape, Heat transfer improvement, RANS equation
  • B. Mirzayi Ziapour, A. Hashtroudi Asl * Pages 231-236
    In this work, a novel solar greenhouse is investigated. The curved roof of this greenhouse is equipped with a special cover reflects NIR and lets PAR to pass, according to the fact that NIR is unnecessary for the photosynthesis process and PAR is vital for plants growth. Reflected NIR is concentrated in the focal line of curved roof. In the roof focal line, a pipe containing water and Phase Change Material (PCM) is improvised that gathers reflected Energy. Numerical analysis is done for solar irradiance on this greenhouse at 4 days from four different seasons. The results reported as temperature contours and stream lines. Studies reveal that by using a proper isolator in the walls, we can provide whole of needed heating energy all over the year with saved energy in the storage system and there will be no need to more cost for the heating purposes.
    Keywords: Solar Greenhouse, PCM, Greenhouse Heating, NIR Reflector, Natural Convection