فهرست مطالب

مهندسی مکانیک مدرس - سال شانزدهم شماره 12 (اسفند 1395)
  • سال شانزدهم شماره 12 (اسفند 1395)
  • تاریخ انتشار: 1395/11/16
  • تعداد عناوین: 79
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • محمدرضا موسوی، جمال ارغوانی* صفحات 1-11
    آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی دسته ی جدیدی از مواد هوشمند به شمار می آیند که خواصی همچون کرنش های برگشت پذیر بزرگ و فرکانس عملکرد بالا از خود نشان می دهند. این خواص منحصر به فرد، آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی را به عنوان گزینه ای مناسب در کاربردهایی همچون عملگرها، حسگرها و برداشت کننده های انرژی مطرح کرده است. این مقاله یک مدل ساختاری پدیده شناختی دو بعدی برای آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی، در چارچوب ترمودینامیک فرایندهای بازگشت ناپذیر ارائه می کند. به منظور منعکس کردن پدیده های میکروسکوپیک بر روی رفتار ماکروسکوپیک ماده، تعدادی متغیر داخلی مناسب معرفی شده است. در ضمن نیروی محرک بحرانی برای شروع بازچینی مارتنزیتی، وابسته به تنش در نظر گرفته شده است که دقت مدل در بارگذاری های چندمحوره را افزایش می دهد. معادلات سینتیکی پیش فرض شده برای کسرهای حجمی دامنه های مغناطیسی، معادلات مستقل از یکدیگر برای بردارهای یکه مغناطیس شوندگی و معرفی تابع حدی مناسب برای بازچینی واریانت های مارتنزیتی منجر به سادگی فرمول بندی مدل پیشنهادی شده اند. به منظور بررسی عملکرد مدل پیشنهادی در پیش بینی رفتار آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی چند مثال عددی حل و با داده های تجربی موجود و همچنین با مدل های ساختاری دیگر مقایسه شده است. مدل پیشنهادی با دارا بودن دقت قابل قبول در پیش بینی نتایج تجربی و همچنین سادگی روابط که منجر به کاهش هزینه های محاسباتی می گردد، برای تحلیل سازه های هوشمند بر پایه آلیاژهای حافظه دار مغناطیسی مناسب می باشد.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار مغناطیسی، متغیر داخلی، مدلسازی دوبعدی، بارگذاری مغناطیسی، مکانیکی، تابع سخت شوندگی
  • سید عرفان سلیمی پور* صفحات 12-20
    در این مقاله، به بررسی جریان آرام گذرنده از یک استوانه که در مقابل یک جریان تراکم ناپذیر یکنواخت قرار گرفته، به صورت عددی و در حالت دو بعدی پرداخته شده است. بخش هایی از سطح استوانه با سطوحی متحرک که قابلیت کنترل رشد لایه مرزی را دارند جایگزین شده اند. سپس اثرات موقعیت سطوح روی ضرایب توان و پسای استوانه تحت سرعت های مختلف سطوح در محدوده اعداد رینولدز بین 60 تا 180 مطالعه شده اند. برای شبیه سازی عددی جریان سیال، معادلات ناویر- استوکس ناپایا به-کمک یک روش کوپل سرعت-فشار موسوم به آر، کی-سیمپلر به روش حجم محدود و با دقت زمانی و مکانی مرتبه دو حل شده اند. به منظور اعتبارسنجی برنامه کامپیوتری تدوین شده، پاسخ های حاصل با نتایج عددی موجود مقایسه گردید و تطابق بسیار خوبی به دست آمد. نتایج به دست آمده از این بررسی ها نشان می دهند که برخی از این سطوح متحرک، ضریب توان کل حرکت سیستم و ضریب پسا را کاهش می دهند. همچنین، موقعیت و سرعت بهینه سطوحی که موجب کمینه شدن ضریب توان شده اند، به-دست آمده اند؛ با مشاهده نتایج می توان دریافت که در تمامی اعداد رینولدز، حداقل ضریب توان یا به عبارتی ضریب پسای بهینه در زاویه سطح 70 درجه رخ داده است.
    کلیدواژگان: استوانه، سطوح متحرک، لایه مرزی، ضریب توان، ضریب پسا
  • محمد خوران*، حبیب الله صفری، محمدرضا دشت بیاض صفحات 21-26
    انتخاب جنس و اندازه ابزار و همچنین تعیین پارامترهای ماشین کاری همواره یکی از چالش های پیش رو در عملیات ماشین کاری به ویژه در ماشین کاری سرعت بالا می باشد. در این تحقیق تاثیر یکی از پارامترهای مهم ماشین کاری یعنی نرخ پیشروی و اندازه ابزار بر طول عمر آن، در ماشین کاری آلیاژ تیتانیوم (Ti-6Al-4V) با سرعت بالا مورد مطالعه قرار گرفته است. سرعت ماشین کاری با مقدار ثابت 200m/min، نرخ پیشروی مقادیرmm/tooth 0.03، 0.06 و عمق بار محوری و شعاعی به ترتیب5 mm و 1.5 mm به عنوان پارامترهای ماشین کاری در نظر گرفته شده است. ابزارهای برش از جنس کاربید تنگستن با پوشش دو لایه TiALN+TIN در دو اندازه متفاوت در عملیات ماشین کاری به کار گرفته شد. در حین عملیات ماشین کاری آستانه فرسایش(VB) ابزارها کنترل و توسط میکروسکوپ، اندازه گیری و ثبت شد. نتایج نشان داد هنگامی که عملیات ماشین کاری با ابزار اندازه کوچک تر انجام گرفت، در هر دو نرخ پیشروی انتخابی علاوه بر سایش تدریجی، کندگی هایی نیز در نوک ابزار مشاهده گردید. همچنین حین استفاده از ابزار با اندازه کوچکتر افزایش نرخ پیشروی تاثیر بیشتری برکاهش طول عمر ابزار نسبت به ماشین کاری سرعت بالا با ابزار اندازه بزرگتر دارد. کاهش نرخ پیشروی به میزان 50 درصد باعث افزایش 200 درصدی طول عمر ابزار با اندازه کوچکتر گردید.
    کلیدواژگان: باند سایش، ماشین کاری سرعت بالا، نرخ پیشروی، عمر ابزار، آلیاژ تیتانیوم
  • حسین خراسانی زاده*، مجتبی سپهرنیا، رضا صادقی صفحات 27-38
    در این تحقیق عددی جریان آرام نانوسیال، انتقال حرارت و سایر مشخصه های عملکردی یک چاه گرمایی، شامل هفت میکروکانال با مقطع مثلث متساوی الساقین، با لحاظ نمودن هدایت در قسمت های جامد به صورت سهبعدی بررسی شده است. دو آرایش ورود و خروج افقی (آرایش I) و ورود و خروج عمودی (آرایش U) در نظر گرفته شده اند و شبیه سازی ها برای شار حرارتی ثابت 125 کیلووات بر مترمربع ورودی به کف چاه حرارتی انجام شده اند. در مطالعات پیشین مربوط به اثر آرایش ورود و خروج از جریان آب در میکروکانال های مستطیلی استفاده شده است، ولی در این تحقیق از جریان نانوسیال آب-اکسید مس با کسر حجمی های از صفر تا 4 درصد در میکروکانال مثلثی استفاده شده است. همچنین خواص ترموفیزیکی نانوسیال با دما متغیر لحاظ شده اند و اثر حرکت براونی نانوذرات لحاظ و اهمیت استفاده از نانوسیال و در نظرگرفتن حرکت براونی مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد برای هر دو آرایش با افزایش افت فشار عملکرد چاه گرمایی از نظر انتقال حرارت، مقاومت حرارتی و توزیع یکنواخت دما در کف چاه گرمایی بهبود می یابد. همچنین برای هر دو آرایش، افزایش کسر حجمی تا 2 درصد منجر به بهبود عملکرد حرارتی می شود، اما افزایش بیشتر آن منجر به افزایش مقاومت حرارتی و غیریکنواختی بیشتر دما در کف چاه گرمایی و ثابت ماندن ناسلت می شود. مقایسه نتایج این تحقیق با نتایج مطالعات پیشین در خصوص نقش آرایش ورود و خروج نشان می دهد که عملکرد حرارتی علاوه بر آرایش ورود و خروج به شکل و هندسه میکروکانال ها وابسته است و برای چاه گرمایی این تحقیق عملکرد آرایش I بهتر از آرایش U است.
    کلیدواژگان: چاه گرمایی، میکروکانال مثلثی، نانوسیال، حرکت براونی، خواص متغیر، ورود و خروج افقی و عمودی
  • محمد محسن شاه مردان*، علی منتهایی، محمود نوروزی صفحات 39-49
    در تحقیق حاضر، جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک در تبدیل واگرای متقارن محوری با نسبت انبساط 1:3 مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی عددی جریان آرام و انتقال حرارت سیال ویسکوالاستیک از روش حجم محدود و الگوریتم پیزو استفاده شده است. همچنین برای مطالعه تاثیر خاصیت الاستیک جریان سیال پلیمری از مدل فن-تین-تنر غیرخطی استفاده شده است. بیشتر تحقیقات انجام شده در این زمینه معطوف به بررسی پارامترهای هیدرودینامیکی جریان مانند بررسی تاثیر عدد رینولدز و خاصیت الاستیک بر طول گردابه ها می باشد که باتوجه به فقدان تحقیقی جامع در زمینه ی انتقال حرارت جریان سیالات ویسکوالاستیک در تبدیلات واگرا، انجام تحقیق حاضر ضروری به نظر می رسد. از دیگر نوآوری های پژوهش حاضر در نظر گرفتن برخی از خواص رئولوژیکی و ترمودینامیکی سیال ویسکوالاستیک به صورت تابعی از دما می باشد که باتوجه به حساسیت برخی از خواص سیال ویسکوالاستیک به دما، در نظر گرفتن این فرض در حل معادله انرژی ضروری به نظر می رسد. نتایج شبیه سازی عددی نشان می دهد، مقدار بیشینه ناسلت موضعی دیواره پایین دست تبدیل واگرا تقریبا جایی است که گردابه ها پایان یافته اند و روند تغییرات سرعت به مانند لوله صاف شده است. همچنین با افزایش عدد رینولدز که منجر به افزایش طول و شدت گردابه ها می گردد، بیشینه ناسلت موضعی در ناحیه انبساط ناگهانی بیشتر به سمت پایین دست پیشروی می کند.
    کلیدواژگان: سیال ویسکوالاستیک، جریان و انتقال حرارت، عدد ناسلت، تبدیل واگرا
  • کاظم اسماعیلی، وحید شکری* صفحات 50-60
    در این مقاله یک مطالعه عددی با استفاده از مدل دو سیالی برای مقایسه اثر مدل هیدرو دینامیکی و هیدرو استاتیکی برای ترم تصحیح فشار موجود در مدل دو سیالی جهت ارائه مدل دقیق تر انجام شده است. مدل دو سیالی توسط حل گر ریمنی تقریبی گدونفی حل شده است. مدل دو سیالی یک بار با استفاده از ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک و یک بار توسط ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک برای چهار مساله نمونه، شیر آب، جدایش آب و هوا، لوله شاک سرعت نسبی بزرگ و لوله شاک تامی اعمال شده است. با در نظر گرفتن ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیک برای هندسه قائم، این ترم حذف می شود، مدل دو سیالی در این هندسه هیچگاه هایپربولیک نمی شود. بنابراین ترم تصحیح فشار هیدرو استاتیکی نمی تواند به صورت یک ترم پایدار کننده عمل کند. همچنین ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک در لوله های افقی برای شرایط اتمسفریک جوابهای بهتری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک ارائه می کند. اما در شرایط غیره اتمسفریک، ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیکی جوابهای بهتری را ارائه می کند. بنابراین برای انتخاب ترم تصحیح فشار مناسب برای مدل دو سیالی باید هندسه ( قائم یا افقی) و شرایط جریان(اتمسفریک یا تحت فشار) در نظر گرفته شود و ترم تصحیح فشار هیدرو دینامیک در سیستم معادلات دو سیالی، در محدود وسیع تری نسبت به ترم تصحیح فشار هیدرواستاتیک هایپربولیک می باشد.
    کلیدواژگان: جریان دو فازی، مدل دو سیالی، ترم تصحیح فشار، شبیه سازی عددی
  • سجاد زارعی دارانی، رضا نقدآبادی*، عفت جوکار، اعظم ایرجی زاد صفحات 61-66
    در این مقاله رفتار مکانیکی نانوکامپوزیت های اپوکسی تقویت شده با نانوصفحات گرافن اکسید (گرافن اکسید/ اپوکسی)، در نرخ های مختلف از کرنش، مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا ابتدا گرافن اکسید به روش شیمیایی هامر با کاهش گرافیت خشک سنتز شده و در ادامه نانوکامپوزیت گرافن اکسید/ اپوکسی به روش مخلوط با حلال (استون)، ساخته شده است. از نانوکامپوزیت بدست آمده نمونه های استاندارد برای انجام آزمایش، تهیه شده و آزمایش های فشار استاتیکی و هاپکینسون فشاری بر روی آن ها انجام گرفته است. نتایج حاصل از انجام آزمایش نشان داد که افزودن نانو صفحات گرافن اکسید به اپوکسی باعث افزایش سفتی و استحکام آن شده است. مشخص شد که رفتار اپوکسی به شدت وابسته به نرخ کرنش بوده به طوری استحکام آن در حالت دینامیکی حدود 50 درصد از حالت استاتیکی بیش تر است. از طرف دیگر، تاثیر افزودن این نانوصفحات در نرخ کرنش های پایین، بیش تر از نرخ کرنش های بالا است. به طوری که استحکام اپوکسی با افزودن 0.3 درصد جرمی از گرافن اکسید، در نرخ کرنش 0.01 (s^(-1 و 1100 (s^(-1 به ترتیب حدود 20% و 5% افزایش می یابد. هم چنین مقایسه تصاویر میکروسکوب الکترونی روبشی از سطح شکست نمونه های اپوکسی و نانوکامپوزیت آن بعد از آزمایش فشار استاتیکی، نشان داد که زبری سطح شکست برای نانوکامپوزیت بیش تر از اپوکسی است.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، اپوکسی، گرافن اکسید، نرخ کرنش
  • محمد غفاری، محمود پسندیده فرد*، محمود تباکی صفحات 67-78
    در این مقاله جریان همراه با کاویتاسیون برروی پرتابه های متقارن محوری با کاویتاتور سوراخدار و بدون سوراخ با استفاده از روش های حجم کنترل و المان مرزی شبیه سازی شده است. در روش عددی از رویکرد جریان تعادلی همگن استفاده شد، همچنین از مدل زوارت برای تکمیل دستگاه معادلات و مدلسازی انتقال جرم بهره گرفته شده است. در روش المان مرزی با توزیع دوگان روی سطح جسم و کاویتی و توزیع چشمه روی سطح کاویتی شرایط برای استفاده از تئوری گرین در حل جریان های پتانسیل فراهم گشت، همچنین جهت اضافه کردن اثرات سوراخ تعدادی چشمه برروی سطح کاویتاتور قرار داده شد. اعتبارسنجی نتایج برای هر دو روش به وسیله روابط تحلیلی و داده های آزمایشگاهی صورت پذیرفته است. به طور کلی نتایج این کار تحقیقاتی در دو بخش ارائه می گردد. در قسمت اول خواص هیدرودینامیک کاویتاتور سوراخدار همچون ابعاد کاویتی، نیروی های هیدرودینامیکی، رفتار جریان و... با استفاده روش های مبتنی بر حل معادلات ناویر استوکس مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. سپس در بخش بعد از روش المان مرزی برای تحلیل جریان کاویتاسیونی همراه با کاویتاتور سوراخدار برروی هندسه های کاربردی در ابعاد واقعی استفاده می شود. از مهمترین نتایج این پژوهش می توان به کاهش ابعاد کاویتی و همچنین افزایش نیروی وارد بر پرتابه در حین استفاده از کاویتاتور سوراخدار اشاره کرد. همچنین روابطی نیز برای حداکثر طول و قطر کاویتی تشکیل شده برروی هندسه استوانه سرتخت نسبت به عدد کاویتاسیون و قطر سوراخ ارائه شده است.
    کلیدواژگان: روش عددی، روش المان مرزی، کاویتاتور سوراخدار، پرتابه
  • حسین امیرآبادی*، وحید آقایی صفحات 79-86
    با توجه به رشد سریع صنعت و افزایش رقابت میان شرکت ها، نیاز به ساخت قطعات دارای سطوح با فرم آزاد با هزینه کمتر و دقت بالاتر احساس می شود. امروزه با وجود مزایای زیاد ماشین های CNC پنج محوره، به دلیل هزینه ی بالای خرید، اپراتوری و نگهداری این ماشین ها و پایداری دینامیکی پایین و برنامه نویسی پیچیده ی آنها، در صنعت تا حد امکان استفاده از ماشین های سه محوره ترجیح داده می شود. به دلیل عدم توانایی ماشین کاری قطعات پیچیده توسط ماشین های سه محوره، ماشین های 2+3 محوره پیشنهاد داده شده است. در این پژوهش برای تعیین جهت‎گیری های مناسب ابزار برای ماشین‎کاری 2+3 محوره از روش جدیدی استفاده شده است. در این روش نقاط قابل روئیت و مخفی قطعه‎کار و کمترین طول ابزار با استفاده از ابرنقاط قطعه‎کار به دست آمد و سطح قطعه‎کار بر اساس جهت‎گیری های ابزار به تکه سطح‎هایی تقسیم‎بندی شد. در این پژوهش کمترین تعداد جهت‎گیری ابزار محاسبه شد تا علاوه‎بر کمتر شدن زمان کلی ماشین‎کاری، مرز بین تکه سطح‎ها کاهش یابد و در نتیجه باعث بهبود کیفیت سطح شود. برای ارزیابی کارآیی روش ماشین‎کاری 2+3 محوره، دقت سطوح ماشین‎کاری شده با این روش توسط دستگاه اندازه‎گیری مختصات اندازه گیری شد و با مدل قطعه مقایسه گردید.
    کلیدواژگان: ماشین کاری 2+3 محور، سطوح با فرم آزاد، تقسیم بندی سطح
  • موسی رضایی*، وحید عرب ملکی صفحات 87-94
    در مقاله حاضر با استفاده از روش تحلیلی مشخصه های ارتعاشی لوله ویسکوالاستیک حامل سیال واقع بر بستر الاستیک وینکلر غیریکنواخت مورد مطالعه قرار گرفته است. برای مدل سازی رفتار ویسکوالاستیک لوله از مدل کلوین- وویت استفاده شده است. با استفاده از روش گالرکین معادله مشخصه حاکم بر ارتعاشات لوله حامل سیال با تکیه گاه های ساده در دو انتها استخراج شده است. سپس تاثیر سرعت سیال، مشخصه های ویسکوالاستیک لوله و مشخصه های بستر بر بخش های حقیقی و موهومی مقادیر ویژه و همچنین ناپایداری دیورژانس و فلاتر مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که در نظر گرفتن رفتار ویسکوالاستیک در ماده لوله باعث تغییر روند ناپایداری لوله های حامل سیال از دیورژانس مود اول، دیورژانس مود دوم و فلاتر مود ترکیبی برای لوله الاستیک به ترتیب به ناپایداری دیورژانس مود اول، فلاتر مود اول و دیورژانس مود دوم برای لوله ویسکوالاستیک می گردد. وجود میرایی سازه ای باعث می شود تا اولا سرعت ناپایداری دیورژانس در مودهای بالاتر به شدت افزایش یابد و ثانیا به علت عدم تاثیر یکسان رفتار ویسکوالاستیک بر تمام مودهای ارتعاشی، ناپایداری فلاتر در مودهای ترکیبی ظاهر نشود. همچنین توزیع سفتی بستر تاثیر قابل ملاحظه ای بر سرعت بحرانی دیورژانس اول داشته و بستر غیریکنواخت می تواند باعث افزایش یا کاهش سرعت بحرانی دیورژانس اول نسبت به بستر یکنواخت شود. صحت نتایج ارائه شده با استفاده از نتایج تئوری موجود در تحقیقات پیشین به اثبات رسیده است.
    کلیدواژگان: لوله ویسکوالاستیک حامل سیال، مدل کلوین، وویت، بستر غیریکنواخت، مقادیر ویژه مختلط، ناپایداری
  • علی متحدی، علی اکبر زاده کلات* صفحات 95-102
    در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در این مقاله، یک سیستم کنترل ردگیری مقاوم تطبیقی برای یک کوادروتور بدون سرنشین طراحی شده است. کوادروتور در دسته هواپیماهای بال چرخان قرار می گیرد و یک سیستم کم عملگر و ذاتا ناپایدار است، همچنین مدل دینامیکی سیستم غیرخطی و همراه با عدم قطعیت می باشد، پس به منظور پایدارسازی و ردگیری مسیر نیازمند طراحی یک سیستم کنترل مقاوم است. این سیستم باید توانایی حفظ تعادل کوادروتور در حضور اغتشاش باد، نیروهای آیرودینامیکی نامطلوب و خطا در اندازه گیری پارامترهای ثابت را داشته باشد. مدل دینامیکی کوادروتور با استفاده از روش نیوتن اویلر استخراج شده است. کنترل کننده پیشنهادی در این مقاله شامل دو حلقه کنترل داخلی و خارجی است. حلقه داخلی حرکت چرخشی و زوایای اویلر کوادروتور را کنترل می کند و حلقه خارجی مربوط به کنترل موقعیت و حرکت انتقالی کوادروتور و محاسبه زوایای مطلوب برای ردگیری مسیر مرجع است. در این مقاله با بکارگیری روش مد لغزشی تطبیقی، کنترل کننده ای طراحی شده است که در آن نیاز به معلوم بودن محدوده عدم قطعیت نبوده و حد بالای اندازه آن به صورت یک عدد اسکالر تخمین زده می شود. جهت جلوگیری از واگرایی پارامترها در قوانین تطبیق از روش اصلاحی سیگما استفاده شده است و بعلاوه به منظور عملکرد مناسب سیستم در بار محموله های متفاوت، جرم کل مجموعه نیز بصورت تطبیقی تخمین زده میشود. طراحی کنترل بر اساس تئوری پایداری لیاپانوف انجام شده و پایداری مقاوم سیستم در حضور اغتشاش نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: کنترل لغزشی، قانون تطبیق، کوادروتور
  • امیررضا مقیمان، انوشیروان فرشیدیان فر، حمید معین فرد* صفحات 103-113
    در این مقاله با اندازه گیری آزمایشگاهی و شبیه سازی عددی، اثر فرکانس، ارتفاع و طول موج امواج گرانشی پیشرونده بر ارتعاشات و انرژی دریافتی سامانه های نوسانی بریستول با یک و دو درجه آزادی به عنوان مبدل انرژی در عمق های مختلف آب مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش ها در یک کانال مجهز به سامانه موجساز باله ای که دارای وسایل اندازه گیری مشخصات موج می باشد، انجام شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار کامسول که توانایی شبیه سازی برهم کنش محیط های فیزیکی را دارد برای جریان آشفته صورت گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی به دست آمده از این مطالعه با هم و نیز مقایسه آنها با نتایج سایر محققین در بازه وسیعی از پارامترهای امواج تطابق مطلوبی را نشان می دهد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که تغییر عمق اجسام غوطه ور از سطح آزاد آب اثر قابل توجهی بر رفتار ارتعاشی آنها دارد بطوریکه با افزایش عمق، دامنه نوسانات جسم به یک مقدار ماکزیمم افزایش و سپس کاهش می یابد. نتایج همچنین بیانگر اثر متفاوت عمق نسبی آب بر بازده سامانه های یک و دو درجه آزادی می باشد، بطوریکه افزایش عمق نسبی آب موجب افزایش بازده سامانه های یک درجه آزادی عمودی می گردد در حالیکه تاثیر قابل توجهی بر بازده سامانه های دو درجه آزادی ندارد. نتایج نشان می دهد که برای یک ارتفاع ثابت آب داخل کانال، افزایش فرکانس موجساز موجب افزایش ارتفاع و نیروی امواج تولیدی و در نتیجه افزایش دامنه ارتعاشات جسم غوطه ور در دو راستای عمودی و افقی می گردد.
    کلیدواژگان: انرژی موج، سامانه نوسانی بریستول، موجساز باله ای، فرکانس موج، ارتفاع موج
  • غلامحسن پایگانه *، کرامت ملک زاده فرد، فهیمه راشد سقاواز، مجتبی عسگری صفحات 114-124
    یکی از روش های کاهش ارتعاشات در سازه ها، اضافه نمودن یک لایه نازک از مواد ویسکوالاستیک به سازه است. با استفاده مناسب از مواد ویسکوالاستیک در سازه، می توان ضریب استهلاک مودال را افزایش داد و از ارتعاشات نامطلوب که یکی از دلایل خستگی و خرابی سازه ها است، کاست. در مقاله حاضر پاسخ ورق ساندویچی با هسته مایع هوشمند مگنتورئولوژیکال به ضربه ی سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حرکت ورق مستطیلی ساندویچی به کمک اصل هامیلتون استخراج شده و مساله ارتعاشات آزاد ورق به کمک روش نویر به صورت تحلیلی حل شده است. روابط تئوری کلاسیک ورق برای تحلیل رفتار مکانیکی رویه های مرکب استفاده شده است. برای مدل سازی هسته تنها انرژی کرنشی مربوط به برش لحاظ شده است و رفتار ویسکوالاستیک مایع مگنتورئولوژیکال با مدول برشی مختلط وابسته به شدت میدان مغناطیسی نشان داده شده است. همچنین، نیروی برخورد به کمک مدل جرم و فنر دو درجه آزادی به صورت تحلیلی بدست آمده است. برای سه نوع لایه چینی مختلف، تاریخچه نیروی ضربه و تغییرات بیشینه مقدار نیروی ضربه و زمان متناسب با آن با تغییر شدت میدان مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تغییرات قابل توجه در بیشینه مقدار نیروی ضربه و زمان متناسب با آن با تغییر شدت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: چندلایه مرکب، مگنتورئولوژیکال، مدل جرم و فنر، نیروی تماسی، ضربه
  • حسین دهقانی محمدآبادی، سیدعباس یزدانفر، علی اکبر دهقان، ابوالفضل دهقانی محمدآبادی صفحات 125-134
    در این تحقیق رفتار هیدرودینامیکی بادگیر چهارجهته متصل به تالار و حیاط مرکزی در یک مدل کوچک شده از یک خانه تاریخی موجود و در حال استفاده در قالب تحلیل عددی با متغیر زاویه حمله مورد بررسی قرار گرفته است. بادگیر خانه حظیره ای، دارای شش کانال با مقطع مستطیلی است که به همراه حیاط مرکزی و تالار، از رایج ترین گونه ها در معماری بومی یزد به شمار می رود. هدف این مقاله شناخت رفتار بادگیرهای چهار جهته از نظر میزان مکش و دمش هوا به عنوان راهکار پاسخده بومی در تهویه طبیعی ساختمان است تا در کاربرد نوین راهنمای مهندسان باشد. مطالعه عددی بر روی مدلی با مقیاس 1:25در سیزده زاویه حمله با فواصل 15 درجه صورت گرفته و پارامتر مورد بررسی دبی جرمی و جهت جریان در کانال های بادگیر است. شبکه مورد استفاده از نوع ساختارمند انتخاب شده و از نرم افراز فلوئنت از مجموعه تجاری انسیس برای حل معادلات استفاده شده است. نتایج مدل سازی عددی با نتایج آزمایش تجربی که بر روی همین مدل با مقیاس یکسان انجام شده، اعتبارسنجی شده و توافق خوبی میان آنها مشاهده شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد بادگیر چهارجهته در 68.5 درصد زوایای حمله در حالت برآیند بصورت مکشی، و در بقیه زوایا با نسبت تقریبا برابر ورودی و خروجی جریان در نقش تعویض کننده هوا عمل می کند. بر این اساس می توان خارج از بحث پدیده شناوری، استفاده از بادگیر های چهارجهته در کویر ایران را بیشتر برای دفع حرارت ساختمان و کمتر برای جذب هوای خنک محیط دانست.
    کلیدواژگان: بادگیر چهار جهته، حیاط مرکزی، تهویه طبیعی، زاویه حمله، تحلیل عددی
  • فرهاد یوسفی، خلیل عالی پور، بهرام تارویردی زاده، علیرضا هادی صفحات 135-143
    در این مقاله، به طراحی کنترلر برای ربات توانبخش زانو پرداخته شده است. مشکل اصلی دستگاه های توانبخشی از جمله دستگاه های غیرفعال حرکت مداوم، عدم بازخورد از وضعیت پای بیمار و نیروهای تعاملی یا مقاوم اعمال شده از پای فرد به ربات می باشد. بدین معنی که اگر در حین تمرین غیرفعال، از طرف پای بیمار حرکتی غیرارادی رخ دهد، نیروی تعاملی ایجاد شده بین پای فرد و ربات می تواند به پای فرد آسیب برساند، زیرا رفتار ربات در برابر این نیرو، دارای سفتی زیاد است و علیرغم اعمال گشتاور مخالف حرکت از سوی پای فرد، ربات همچنان سعی دارد، پای فرد را در مسیر مرجع نگه دارد. در این پژوهش، به منظور تحقق رفتار منعطف از سوی ربات در مقابل نیروی احتمالی پای فرد، از مفهوم ادمیتانس استفاده شده، و در دو روش کنترلی، مدل مرجع تطبیقی و پسگام انتگرالی این مفهوم مورد استفاده قرار گرفته است. با تجهیز ربات به کنترل ادمیتانس، در صورت اعمال نیرو از طرف پای فرد، ربات متناسب با آن نیرو از مسیر مرجع خود منحرف می شود تا به این ترتیب نیروی تعاملی بین ربات و بیمار کاهش یابد. نتایج حاصل از شبیه سازی این کنترلرها، نشان از رفتار مطلوب ربات در این شرایط دارد. همچنین به منظور بررسی کارایی بیشتر کنترلرها، عملکرد آن ها در حضور نویز اندازه گیری نیز بررسی شده است. همچنین نشان داده شده، استفاده از کنترل کننده ی پیشنهادی پسگام در کنار کنترل کننده ی ادمیتانسی که خود نوآوری محسوب می شود، نسبت به کنترل کننده ی مدل مرجع تطبیقی، عملکرد بهتری دارد.
    کلیدواژگان: ربات توانبخش، کنترل ادمیتانس، کنترل پسگام انتگرالی، کنترل مدل مرجع تطبیقی
  • سید محمدرضا سیدنورانی، مریم شعاران، سحر فرشباف صفحات 144-152
    تنظیم الگوی حرکتی ربات مطابق با شرایط مسیر یکی از زمینه های مورد توجه در رباتیک می باشد، زیرا موجب افزایش توانایی ربات در عبور از محیط های ناشناخته می شود. برای این منظور می توان از سازکار تولید الگو های حرکتی در انسان و حیوانات، موسوم به «مولد الگوی مرکزی» الهام گرفت. این الگوهای حرکتی را گام و تعویض بین الگوهای حرکتی را گذر گام می گویند. تا کنون مدل های مختلفی برای مدلسازی عملکرد مولد های الگوی مرکزی ارائه شده و از آنها برای تولید مسیر در ربات های سیار مختلفی نیز استفاده شده است. در مقاله ی حاضر، یک شبکه ی مولد الگوی مرکزی موسوم به «مدل چهار سلولی» مطالعه می شود که برای تولید سیگنال های ریتمیک مفاصل قوزک پا در سازکار حرکتی دوپایی طراحی شده است. این مدل از چهار سلول یکسان جفت شده تشکیل می شود که دینامیک داخلی آن ها از معادلات غیرخطی موریس - لکار تبعیت می کند و پیوند بین سلول ها از نوع انتشاری است. تولید گام های مختلف به تنظیم اختلاف فاز های مناسب بین سیگنال های ریتمیک تولید شده ی سلول ها ربط دارد، که به نوبه ی خود با تنظیم وزن های پیوندی میان سلول ها حاصل می شود. در این مقاله، از الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب برای یافتن وزن های پیوندی بهینه جهت دستیابی به اختلاف فاز های مطلوب برای گام های اولیه ی راه رفتن، دویدن، جهش دوپا و پریدن دوپا استفاده می شود. همچنین، برخی گام های ثانویه، به ویژه گام راه رفتن آرام، با دوشاخگی حاصل از شکست تقارن در شبکه ی مولد گام های اولیه به دست می آید. در مرجع [28[ امکان تولید گام راه رفتن آرام توسط شبکه چهار سلولی پیش بینی شده است، ولی موفق به تولید آن نشده بودند
    کلیدواژگان: مولد الگوی مرکزی، مدل شبکه ی چهار سلولی، سیگنال ریتمیک، نوسان گر موریس، لکار، پیوند انتشاری
  • جمال زمانی، سیدعلی فاطمی صفحات 153-162
    این مقاله به بررسی تجربی اثر متقابل چگالی ظاهری پودر فلز و خواص حرارتی آن با استفاده از سامانه طراحی و ساخته شده در این دانشگاه تحت عنوان «دستگاه نمونه سازی سریع قطعات فلزی با استفاده از فناوری لایه نشانی پودر به روش ذوب لیزری» می پردازد. ذوب لیزر انتخابی (SLM)، یکی از زیر مجموعه فرآیندهای نمونه سازی سریع است. در این سامانه قطعات از طریق پخش کردن لایه به لایه پودر و تابش پی در پی پرتو لیزر شکل می گیرند. یکی از نکات مهم در SLM توجه به خواص حرارتی پودر فلز (ضریب انتقال حرارت گرمایی و ضریب نفوذ حرارتی) است.در این تحقیق، ضریب هدایت و نفوذ حرارتی پودر فلز با چگالی ظاهری متفاوت بررسی شده است. با توجه به روش اندازه گیری اختلافی دو دما، آزمایش ها وابستگی خواص حرارتی پودر فلز به چگالی ظاهری را نشان داد. تغییرات چگالی ظاهری از طریق فشار اعمالی به بستر پودر خام و فشرده سازی آن ایجاد شد. زیرا رسیدن به چگالی ظاهری مطلوب از طریق توزیع مناسب اندازه پودر بسیار پرهزینه تر از این روش است. این بررسی ها در محدوده چگالی ظاهری 44.75% تا 56.4% نسبت به چگالی آهن خالص انجام شده است. از مقایسه نمونه های تولید شده در چگالی های ظاهری مختلف این مطلب درک شد که فشار اعمالی به بستر پودر خام دارای نقطه بهینه ای است. در واقع بهترین کیفیت قطعات تولیدی، در چگالی ظاهری حدود 46% حاصل شد.
    کلیدواژگان: ساخت و تولید سریع، چگالی پودر فلز، تفجوشی لیزری مستقیم پودر فلز، ضریب انتقال حرارت گرمایی، ضریب نفوذ حرارتی
  • محمد مهدی دوستدار، مرتضی مردانی، فرهاد قدک صفحات 163-174
    استخراج توزیع دمایی در بخشهای مختلف دماغه جهت انتخاب مواد، جانمایی قطعات، سامانه های حساس در داخل آن و...، مستلزم معلوم بودن گرمایش ایرودینامیکی القاء شده بر سطح دماغه می باشد. مقدار این پارامتر به همراه دمای سطح و میزان فناشوندگی سطح، باید در گام های زمانی بعدی از پرواز تصحیح گردد. جهت محاسبه یا تخمین دقیقی از این پارامتر، روش های محاسباتی مختلفی ارائه شده است، کاملترین و دقیق ترین روش، حل عددی همزمان معادلات کامل ناویراستوکس، تجزیه/یونیزاسیون شیمیایی، بقاء گونه ها، مدل اغتشاشی، مدل احتراقی ناشی از فناشوندگی سطح، معادله ی انتقال حرارت دماغه و... با الگوریتم حجم محدود گام به گام زمانی است. استفاده از این الگوریتم در گذر زمان بسیار وقت گیر بوده و حجم بالایی از حافظه ی محاسباتی را می طلبد. بنابراین از روش اختلاف محدود و انتقال معادلات جریان به فضای رویه ای از طریق توابع نگاشت، استفاده می گردد. با استفاده از این انتقال، میتوان از روش های گام به گام مکانی جهت حل معادلات جریان استفاده کرد. بنابراین، در این تحقیق تخمین دقیق تری از توزیع دمایی دماغه های سه بعدی بالای صوت از طریق حل عددی معادلات جریان به روش گام به گام مکانی لایه ی شوک لزج و لایه مرزی لزج-خودمتشابه صورت گرفت. براساس این تحقیق، کد جامعی جهت شبیه سازی دمایی دماغه های بالای صوت در گذر زمان تدوین و نتایج آن با نتایج اندازه گیری دمایی آزمایشات پروازی محموله های داخلی و نتایج کدهای مشابه، با خطای نسبی کمتر از 6 درصد، صحه گذاری گردید.
    کلیدواژگان: توزیع دمایی، روش گام به گام مکانی، روش لایه ی شوک لزج، روش لایه مرزی لزج خودمتشابه، فناشوندگی سطح
  • مسعود نوری مطلق، پدرام صفرپور، مهدی پورقلی صفحات 175-185
    هدف از این مقاله مدلسازی و کنترل زاویه Roll و Pitch یک کوادروتور بر اساس تخمین وضعیت بدست آمده از سنسورهای ممز می باشد. از همین رو بعداز استخراج معادلات دینامیک کوادروتور با اعمال کنترل کننده های تناسبی- انتگرالی- مشتقی و خطی سازی فیدبک به برسی نتایج وضعیت زاویه ای کوادروتور پرداخته شده است.به جهت کاربرد گسترده ی سنسورهای MEMS در بحث اندازه گیری وضعیت سیستم های مختلف و همچنین تطابق نتایج حاصل از شبیه سازی های کوادروتور با واقعیت بیرونی در این مقاله از داده های این نوع سنسورها در شبیه سازی کنترل کننده ها استفاده شده است. با توجه به خطاهای ذاتی سنسورهای MEMS، تاثیر پذیری آن ها از ارتعاشات بدنه و موتورها و نویزی بودن اطلاعات خروجی آن ها از فیلتر کالمن برای تخمین زوایا به طور مستقیم و سرعت های زاویه ای به طور غیرمستقیم بهره گرفته شد. از آنجاییکه یکی از اهداف این مقاله استفاده از نتایج آن در عملیاتی کردن کنترل یک کوادروتور می باشد از مدل موتور برای تعیین سیگنال-های کنترلی PWM نیز استفاده شده و این سیگنال های کنترلی در هر دو نوع کنترلر بررسی گردید. نتایج حاصل از شبیه سازی مدل کوادروتور در نرم افزار سیمولینک نشان از عملکرد مطلوب هر دو کنترل کننده در کنترل زوایای Roll و Pitch دارد.
    کلیدواژگان: کوادروتور، سنسورهای MEMS، کنترل کننده PID، فیدبک خطی سازی شده، فیلتر کالمن
  • محمدعلی رسولی، ابوذر طاهری زاده، محمود فرزین، امیر عبدالله، محمدرضا نیرومند صفحات 186-194
    فرایند شکل دهی چرخشی لوله که گونه ای از فرایندهای شکل دهی چرخشی است، یکی از روش های ساخت لوله های مدور بدون درز در صنایع پیشرفته می باشد. در این فرایند موادی که به زیر غلتک وارد می شوند باید در جهت محوری به صورت اکسترود شده جریان پیدا کنند. ماهیت اصلی فرایند، موضعی بودن ناحیه تغییر شکل و مقید بودن این ناحیه به ابزار و مواد اطراف آن است. لذا این فرایند پتانسیل بالایی برای شکل گیری و توسعه عیوب به دلیل جریانهای ناخواسته دارد. انتخاب نامناسب پارامترهای فرایند موجب شکل گیری و توسعه عیوب هندسی و ابعادی در قطعه می گردد. در این تحقیق بر اساس اصول طراحی آزمایش، چگونگی تاثیر پارامترهای فرایند بر شکل گیری و توسعه عیوب و ارتباط آن با جریان مواد و نیروهای فرایند در شکل دهی آلیاژهای آلومینیم آنیل شده 6061 بررسی شدند. نتایج آزمون های تجربی نشان می دهد با استفاده از نسبت کاهش ضخامت و میزان پیشروی در دور بهینه می توان از توسعه عیوب هندسی و ابعادی جلوگیری کرد. همچنین ارزیابی نحوه تغییرات نیروهای اندازه گیری شده نسبت به نیروهای محاسبه شده با استفاده از روابط معیار نشان می دهد که میزان انحراف نیروهای اندازه گیری شده نسبت به نیروهای محاسبه شده با استفاده از روابط معیار ناشی از جریان ناخواسته مواد است که عامل اصلی توسعه عیوب هندسی و ابعادی و تغییر ماهیت فرایند نیز می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی چرخشی لوله، آلیاژ آلومینیوم 6061، توسعه عیوب، نیروی شکل دهی
  • قاسم حیدری نژاد، حمیدرضا باباخانی، علیرضا رستمی صفحات 195-203
    گرفتگی در عروق کرونری و بیماری های قلبی - عروقی دیگر نظیر آترواسکلروسیس، از دلایل عمده مرگ و میر در دنیا است. شبیه سازی عددی جریان خون در عروقی که دچار گرفتگی شده است، می تواند به ارزیابی پزشکی برای درمان گرفتگی کمک کند. هدف از این مقاله، یافتن تاثیر گرفتگی عروق بر روی پارامترهای همودینامیکی با شبیه سازی عددی جریان خون در شاخه LAD عروق کرونری است. دامنه محاسباتی با استفاده از تصاویر CT برگرفته از قلب انسان تعیین شده است. در این تحقیق خون، سیالی هموژن، نیوتونی و جریان خون، ضربانی فرض شده است. برای مدل سازی واقعی موج جریان و فشار خون، در خروجی عروق کرونری از مدل لامپ هفت المانی استفاده شده است، به عبارت دیگر مدل لامپ صفر بعدی (0D) به مدل سه بعدی (3D) کوپل شده است. نتایج نشان می دهد که موج جریان محاسبه شده در عروق کرونری برخلاف جریان در آئورت، در فاز سیستول مینیمم و در فاز دیاستول ماکزیمم است. هم چنین با افزایش درصد گرفتگی از 30 به 60 درصد در حالت فیزیکی استراحت افت جریان قابل توجهی مشاهده نمی شود و این مساله با نتایج آزمایشگاهی صحت سنجی شده است. از طرفی نتایج نشان می دهد با افزایش گرفتگی، تنش برشی متوسط زمانی در ناحیه گرفتگی افزایش و در نواحی قبل و بعد از گرفتگی کاهش می یابد، هم چنین بررسی شاخص برش نوسانی نشان می دهد که در وضعیت گرفتگی 60 درصد و در شاخه اصلی پایین دست این شاخص ماکزیمم مقدار خود را دارد که نشان دهنده وجود جریان های به هم ریخته در این ناحیه است.
    کلیدواژگان: خون، نیوتونی، عروق کرونری، گرفتگی، پارامترهای همودینامیکی
  • علی شهابی، فرهاد شیخ سامانی صفحات 204-214
    موقعیت قرارگیری سیاره های سیستم های چرخدنده ای سیاره ای به دو صورت سیاره ها با موقعیت قرارگیری یکسان و سیاره ها با موقعیت قرارگیری غیر یکسان نسبت به یکدیگر می باشد. پژوهش حاضر فرکانس های طبیعی و مد های ارتعاشی سیستم سیاره ای ساده تک مرحله ای را با موقعیت قرارگیری غیر یکسان سیاره ها نسبت به یکدیگر بررسی می کند. سیستم دینامیکی مجموعه چرخدنده سیاره ای این پژوهش به صورت مجموعه ای از جرم و فنر مدل سازی شده است. هر یک از اجزاء شامل چرخدنده خورشیدی، حمل کننده سیاره ها، چرخدنده رینگ و سیاره ها دارای سه درجه آزادی هستند که صورت اجسام صلب مدل شده اند. سختی یاتاقان ها و سختی ناشی از تغییر شکل دندانه چرخدنده ها به صورت فنر های خطی شبیه سازی شده اند. به طور کلی، سیستم های سیاره ای دارای پنج مد ارتعاشی سیاره ای، دورانی، انتقالی، متمایز و غیر مقید می باشند. بر اساس نتایج، مد انتقالی در سیستم ها با موقعیت قرارگیری یکسان و غیر یکسان تعداد سیاره های زوج نسبت به یکدیگر، متفاوت می باشد و مدهای دورانی و سیاره ای برای هر دو سیستم دارای ویژگی های مشابهی می باشند. به نحویکه یرای سیستم با موقعیت قرارگیری غیر یکسان تعداد سیاره های زوج نسبت به یکدیگر، فرکانس های طبیعی متناظر با مد های انتقالی دارای گوناگونی یک می باشند. با فرد شدن تعداد سیاره ها و غیر یکسان شدن موقعیت قرار گیری آنها نسبت به یکدیگر، مد های ارتعاشی دورانی و سیاره ای در سیستم به وجود می آیند و فرکانس های طبیعی متناظر با مد های انتقالی در سیستم ظاهر نمی شوند. برای مدهای متمایز و غیر مقید موجود در سیستم با موقعیت قرارگیری غیر یکسان سیاره ها نسبت به یکدیگر، سیاره ها فقط دارای حرکت دورانی می باشند.
    کلیدواژگان: چرخدنده سیاره ای، فرکانس طبیعی، مد ارتعاشی، موقعیت قرارگیری غیر متقارن سیاره ها
  • حجت خزیمه نژاد، حمید نیازمند صفحات 215-226
    در مقاله حاضر یک مطالعه عددی برای تحلیل اثرات سه بعدی پارامترهای هندسی عمق ریزمجرا، خارج از مرکزی و اندازه روتورها و نیز پارامتر عملکردی اختلاف فشار بر دبی و راندمان یک ریزپمپ لزجتی به روش شبکه بولتزمن انجام شده است. در بررسی تاثیر تغییر همزمان پارامترهای هندسی خارج از مرکزی روتورها و عمق ریزمجرا مشخص گردید در تمامی عمق ها با افزایش خارج از مرکزی، دبی و راندمان هر دو افزایش پیدا می کنند. همچنین در یک خارج از مرکزی ثابت، دبی و راندمان با افزایش عمق بیشتر می شوند. در بررسی بعدی که به تاثیر همزمان پارامترهای هندسی اندازه روتور و عمق ریزمجرا بر دبی و راندمان پرداخته است مشخص گردید که در تمامی عمق ها با کاهش قطر روتور دبی کاهش پیدا می کند. ولی برای راندمان، در عمق های پایین تر با کاهش و با افزایش عمق با افزایش راندمان روبرو شدیم. در انتها اثرات پارامتر عملکردی اختلاف فشار و پارامتر هندسی عمق ریزمجرا بر دبی خروجی و راندمان مورد بررسی قرار گرفته است. چنانچه نتایج این بررسی نشان می دهد با افزایش اختلاف فشار، دبی به صورت خطی کاهش پیدا می کند به طوری که در یک فشار معین دبی صفر می شود. همچنین تغییرات راندمان در مقابل اختلاف فشار به صورت سهموی مشاهده گردید.
    کلیدواژگان: ریزپمپ لزجتی، پارامترهای هندسی و عملکردی، اثرات سه بعدی، روش شبکه بولتزمن
  • وحید آبرومند، رسول فشارکی فرد، علی کمالی ایگلی صفحات 227-238
    در موتورهای الکترومغناطیسی، برای افزایش گشتاور قابل اعمال توسط موتور به خروجی، نیاز است از یک روتور با ممان اینرسی بیشتر استفاده شود. درحالیکه در اغلب کاربردهای رباتیکی، بخصوص واسط های هپتیکی، موتورهای الکترومغناطیسی در وضعیت دینامیکی بوده که نیروی اینرسی در آن تاثیر عمده ای دارد. در این مقاله یک روش کنترلی مقاوم برای نوعی عملگر ترکیبی ویسکوز پیشنهاد شده است که ویژگی بارز آن را می توان قدرت تامین گشتاور متغیر مطلوب با حفظ ممان اینرسی کم عنوان کرد. این عملگر ترکیبی شامل دو موتور جریان مستقیم می باشد که شفت های آنها با یک کوپلر ویسکوز غیر تماسی بطور دورانی به یکدیگر متصل شده-اند. این روش اتصال براساس جریان گردابی می باشد تا ویژگی های مورد نظر را تامین نماید. موتور دور وظیفه حذف و یا کاهش نیرو-های اینرسی و همچنین نیروهای دینامیکی وارد شده به عملگر را دارد. وظیفه موتور نزدیک تامین گشتاور مطلوب در خروجی می-باشد. از آنجایی که ذات این سیستم خطی می باشد، روش کنترلی مقاوم پیشنهاد شده بر مبنای Hꝏ بوده و در طراحی آن قیود فیزیکی مانند اشباع ولتاژ موتور ها، اشباع سرعت دمپر دورانی، بیشترین سرعت و شتاب وارد شده به عملگر از طرف کاربر و همچنین نویز سنسور نیرو در نظر گرفته شده اند. همچنین روش مقاوم μ-synthesis برای سیستم با حضور نامعینی های پارامتری و سایر قیود فیزیکی بررسی شده است. پیاده سازی کنترلر طراحی شده بر روی مدل یک واسط هپتیک یک درجه آزادی، دستیابی به ویژگی های مورد نظر را تائید می نماید.
    کلیدواژگان: عملگر ترکیبی، واسطه هپتیکی، کنترل گشتاور موتور جریان مستقیم، کنترل مقاوم، نامعینی پارامتری
  • ابراهیم جهانشاهی *، علی حسینخانی، سید محمد حجت محمدی صفحات 239-248
    آب شیرین کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت زدایی ، یکی از کارآمد ترین روش های شیرین سازی آب در مقیاس کوچک برای مناطق دورافتاده و کم جمعیت میباشد. هدف از این مطالعه، ساخت و شبیه سازی یک سیستم آب شیرین کن خورشیدی رطوبت زنی-رطوبت زدایی با ظرفیت 20 لیتر در روز است. این سیستم از واحدهای رطوبت زن، رطوبت گیر، هوا گرم کن خورشیدی و آب گرم کن خورشیدی تشکیل شده است. برای انجام این تحقیق، ابتدا به تشریح و مدل سازی این سیستم پرداخته می شود. در ادامه، به فرآیند ساخت هوا گرم کن خورشیدی و قسمت های مختلف سیستم آب شیرین کن پرداخته می شود. پس از تکمیل فرایند ساخت آب شیرین کن، این سیستم مورد آزمایش قرار می گیرد و تاثیر پارامترهای اساسی از جمله دمای آب و هوای ورودی به واحد رطوبت زن، دما و دبی آب ورودی به واحد رطوبت گیر بر عملکرد سیستم و میزان تولید آب شیرین مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج نشان می دهد که تاثیر دمای آب نسبت به هوا بر روی میزان آب شیرین تولید شده بیشتر می باشد. علاوه بر این، استفاده از آب چیلر، که دمای آن در محدوده دمای آب چاه قرار دارد، در ورودی واحد رطوبت گیر افزایش 31 درصدی میزان آب تولیدشده را به دنبال دارد. همچنین، بهترین دبی آب ورودی به رطوبت گیر مقدار 0.12 kg/s می باشد. درنهایت، نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی باهم مقایسه می شوند و سازگاری خوبی بین نتایج مشاهده می گردد.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، آب شیرین کن، رطوبت زن، رطوبت گیر، هوا گرم کن
  • ادریس فرهی نژاد، محمدباقر نظری *، مسعود مهدیزاده صفحات 249-258
    در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک محیطی کامل در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم تعیین شده است. استوانه تحت شوک گرمایی طبق مدل تاخیر فاز دوگانه در سطح خارجی به طور متقارن محوری قرار دارد. در معادلات ترموالاستیسیته حاکم، از کوپل میدان های دما و کرنش و اثر ترم اینرسی صرف نظر شده و میدان های دما و تنش با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی به دست آمده است. ضریب شدت تنش مود I نیز با استفاده از روش تابع وزنی تعیین می شود. توزیع دما، تنش و ضریب شدت تنش مدل تاخیر فاز دوگانه با مدل های دیگر مقایسه و اثر زمان های آسایش شار گرمایی و گرادیان دما روی آنها بررسی شده است. نتایج علاوه بر اختلاف تغییر زمانی دمای یک نقطه طبق مدل تاخیر فاز دوگانه با مدل های هذلولوی و فوریه، رفتار متفاوت ترک نسبت به مدل فوریه را نشان می دهد. ضریب شدت تنش بیشینه مدل تاخیر فاز دوگانه از مدل فوریه به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر است. همچنین، در مدل تاخیر فاز دوگانه ضریب شدت تنش بیشینه در هر لحظه قبل از رسیدن پیشانی موج به سطح داخلی، برای ترکی اتفاق می افتد که پیشانی موج تنش در موقعیت نوک آن قرار دارد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازه ها تحت بار گرمایی گذرا اهمیت ویژه ای دارد.
    کلیدواژگان: ضریب شدت تنش، مدل گرمایی تاخیر فاز دوگانه، روش تابع وزنی، شوک گرمایی، ترک محیطی در استوانه
  • سالار طالبی، هادی فلاح اردشیر، میر بیوک احقاقی *، مهدی نیلی احمدآبادی صفحات 259-268
    در کار حاضر، روش طراحی معکوس گلوله-اسپاین برای اصلاح هندسه پمپ گریز از مرکز بصورت شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری و در مرجع دوار و رژیم جریان لزج تراکم ناپذیر با هدف بهبود عملکرد آن توسعه یافته است. در این روش، تحلیل عددی جریان لزج روی یک صفحه نازک جریان بین دو پره توسط یک حلگر لزج سه بعدی با اصلاح هندسه دیواره حفاظ جلو و حفاظ پشتی پروانه توسط الگوریتم گلوله-اسپاین ترکیب می شود. بعبارت دیگر، به جای حل معادلات غیرلزج شبه سه بعدی جریان روی صفحه نصف النهاری، معادلات کامل سه بعدی ناویراستوکس آشفته روی صفحه جریان حل می گردد. نخست پمپ گریز از مرکز بصورت عددی مطالعه شده و نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه می شوند و میدان جریان در پروانه پمپ با استفاده از روش شبه سه بعدی در صفحه نصف النهاری بدست می آید. قابلیت الگوریتم طراحی معکوس با بررسی آن در هندسه دوار و انتخاب فشار استاتیک و فشار کاهش یافته بعنوان پارامتر هدف مورد ارزیابی قرار می گیرد. سپس با تعریف توزیع فشار هدف روی سطوح حفاظ جلو و حفاظ پشتی مجرا و تلاش جهت حذف گرادیان های اضافی فشار، هندسه چرخ جدید مطابق با توزیع فشار اصلاح شده حاصل می گردد. نتایج بدست آمده بیانگر سرعت همگرایی و پایداری مطلوب روش گلوله-اسپاین در طراحی مجاری دوار با جریان لزج تراکم ناپذیر می باشد. افزایش فشار استاتیک در طول خط جریان، افزایش 1 درصد هد کل پمپ و تاخیر در شروع کاویتاسیون پمپ از جمله نتایج این تلاش می باشد.
    کلیدواژگان: پمپ گریز از مرکز، طراحی معکوس، نصف النهاری، بهینه سازی
  • رضا رجبیه فرد، ابوالفضل درویزه، مجید علی طاولی *، حامد صادقی، مجید مقدم، ناصر نورزاده صفحات 269-280
    در این مقاله، رفتار پوسته های استوانه ای با توزیع های ضخامت ثابت و ضخامت متغیر تحت بارگذاری محوری شبه استاتیکی به صورت تجربی و تحت ضربه محوری به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته های استوانه ای با توزیع های ضخامت ثابت و ضخامت متغیر مورد بررسی، از جنس فولاد و دارای قطر داخلی، طول و وزن یکسان می باشند. پوسته های استوانه ای به وسیله دستگاه سقوط آزاد جرم تحت ضربه قرار می گیرند و منحنی های تجربی نیروی محوری بر حسب زمان با استفاده از لودسل به دست آورده می شوند، همچنین، برای شبیه سازی فرآیند های ضربه از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. تاثیر توزیع ضخامت بر میزان کوتاه شدگی، انرژی جذب شده، شکل کمانش و منحنی نیروی محوری بر حسب زمان پوسته های استوانه ای مورد بررسی قرار گرفته است. پی برده می شود که در بارگذاری محوری شبه استاتیکی، تغییر در توزیع ضخامت پوسته می تواند شکل کمانش را از کمانش ترکیبی (ترکیبی از مودهای متقارن و الماسی) به کمانش متقارن پیشرونده انتقال دهد. همچنین در بارگذاری محوری ضربه ای، تغییر در توزیع ضخامت پوسته می تواند تعداد چروک های کامل شده را تحت تاثیر قرار دهد. بررسی ها حاکی از آن است که در شرایط انرژی ضربه یکسان، پوسته استوانه ای با توزیع ضخامت متغیر، با کوتاه شدگی بیشتر، انرژی تقریبا یکسانی را در مقایسه با پوسته استوانه ای با توزیع ضخامت ثابت جذب می نماید و نیروهای میانگین و بیشینه کمتری را به سازه تحت حافظت انتقال می دهد، لذا پوسته استوانه ای با توزیع ضخامت متغیر جاذب انرژی بهتری است. مشخص می شود که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی برقرار است.
    کلیدواژگان: پوسته استوانه ای، توزیع ضخامت مختلف، ضربه محوری، جذب انرژی، کمانش پیشرونده
  • مهدی قلیپور فیضی، وحید نورانی، علیرضا مجتهدی *، مجید برقیان صفحات 281-290
    ارزیابی مشخصات و تغییر در خصوصیات مکانیکی سازه های مهندسی، مستلزم ردگیری دقیق رفتار دینامیکی این سازه ها به منظور شناخت و جلوگیری از آسیب های سازه ای احتمالی در طول عمر بهره برداری آنها می باشد. این مهم در ارتباط با قابهای فضایی مورد استفاده در ساخت سازه های ساحلی نظیر اسکله های باز، به علت قرارگیری در شرایط بارگذاری خاص محیط دریایی، از پیچیدگی و عدم قطعیت بیشتری برخوردار است. از جمله عوامل عدم قطعیت در شناخت عملکرد دینامیکی اسکله ها، مربوط به میزان نیمه گیرداری اتصالات عرشه به پایه ها می باشد که با توجه به تمرکز عمده جرم در عرشه تاثیر به سزایی در پاسخ های سازه دارد. بنابراین، مطالعه روش های جدید کارآمد در شناسایی و ارزیابی دقیق این پارامتر عدم قطعیت، جهت ارتقاء روش های بروزرسانی مدل های عددی، از اهمیت بالائی برخوردار است. در پژوهش حاضر رفتار مکانیکی مدل یک اسکله ساحلی به صورت عددی و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های مربوط به تحلیل مودال تجربی جهت استخراج پاسخ های سازه صورت پذیرفت. همزمان، مدل عددی سازه در ANSYS و MATLAB تهیه و براساس آن تحلیل مودال عددی انجام گرفت. سپس بر اساس حل مسئله بهینه سازی توسط الگوریتم کلونی مورچگان پیوسته (ACOR) نسبت به بروزرسانی مدل اجزای محدود سازه، با تعیین درصدهای گیرداری اتصالات اقدام گردید. نتایج حاصله مبین صحت فرض عدم گیرداری کامل اتصالات عرشه به پایه ها بود. همچنین بر اساس حل مسئله توسط الگوریتم کلونی مورچگان مدل بروزرسانی شده انطباق پذیری خیلی بهتری با مدل آزمایشگاهی داشت.
    کلیدواژگان: تحلیل مودال، اسکله باز، نیمه گیرداری اتصال، بروزرسانی مدل المان محدود
  • احمد بناکار، علی متولی *، مهدی منتظری، سید رضا موسوی سید ی صفحات 291-299
    در این پژوهش با بکارگیری مدل های مختلف شبکه عصبی، به بررسی ارتباط میان میزان تولید آب شیرین و دمای بخار آب در اثر شرایط مختلف جوی و چندین دبی آب ورودی در شرایط مختلف روز در یک آب شیرین کن مجهز به متمرکز کننده خطی سهموی خورشیدی پرداخته شد. نتایج نشان داد که شبکه های استاتیک و دینامیک با دقت بالایی می توانند فرآیند های تولید آب شیرین را مدل سازی کنند. شبکه عصبی استاتیک با سرعت بالاتر نسبت به شبکه های دینامیکی می تواند فرآیند مدل سازی را انجام دهد در عین حال به نظر می رسد که میزان خطا در فرآیند مدل سازی با بکارگیری شبکه های دینامیک کاهش می یابد. ضریب تبیین برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست در شبکه استاتیک به ترتیب 0.9898، 0.9899 و 0.9889 می باشد. در حالی که ضریب تبیین برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست در شبکه دینامیک به ترتیب 0.9922، 0.9894 و 0.9901 می باشد. همچنین میزان خطای شبکه در شبکه استاتیک برای الگوهای آموزش، ارزیابی و تست به ترتیب 0.0011، 0.0027 و 0.0024 و برای شبکه های دینامیک به ترتیب 0.0018، 0.0007 و 0.0004 می باشد. مقایسه شبکه های استاتیک و دینامیک نشان داد که شبکه های دینامیک با دقت بیشتری نسبت به شبکه های استاتیک می تواند میزان تولید آب شیرین و دمای بخار آب را با توجه به تغییرات پارامترهای جوی پیش بینی کند.
    کلیدواژگان: پیش بینی، مدل سازی شبکه عصبی، آب شیرین کن خورشیدی
  • سیده زینب سجادی، جاماسب پیرکندی *، مهدی جهرمی صفحات 300-310
    در تحقیق حاضر سه پیکربندی مختلف برای سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز طراحی و مورد بررسی قرار گرفته است. اولین پیکربندی ارائه شده شامل یک پیل سوختی بوده و به عنوان حالت پایه فرض شده است. دو پیکربندی دیگر با دو پیل سوختی که به صورت های سری و موازی در بالادست توربین قرار گرفته اند؛ لحاظ شده است. هدف از انجام این تحقیق، تحلیل ترمودینامیکی سیستم های طراحی شده و دست یابی به فاکتور مصرف سوخت بهینه برای پیل های سوختی بکار رفته در سیستم های ترکیبی می باشد. در این راستا، پارامترهای مربوط به فرآیندهای الکتروشیمیایی درون پیل به صورت توابعی از حالات شیمیایی و ترمودینامیکی آن ها در نظر گرفته شده و کد مدل سازی آن ها با کد مدل سازی سیکل میکروتوربین گازی ترکیب شده است. نتایج نشان می دهد که فاکتور مصرف سوخت بهینه تاثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم ترکیبی پیل سوختی اکسید جامد و میکروتوربین گاز دارد. بررسی ها نشان می دهد که این ضریب برای سیستم ترکیبی حالت پایه 0.85، در سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی سری به ترتیب برای پیل اول 0.7 و برای پیل دوم 0.8 و در سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی موازی 0.85 (برای هر دو پیل سوختی) حاصل می گردد. نتایج نشان می دهد که در بین سه حالت تحلیل شده، سیستم ترکیبی با دو پیل سوختی سری بیشترین بازده (بیش از 48 درصد) را به خود اختصاص داده و به عنوان پیکربندی کارآمدتر برگزیده می گردد.
    کلیدواژگان: سیستم ترکیبی، پیل سوختی اکسید جامد، میکروتوربین گاز، فاکتور مصرف سوخت بهینه، عملکرد سیستم
  • شاهرخ شمس *، محمدرضا کاظمی، بابک میرزاوند بروجنی، زهرا خجسته بخته کوپایی صفحات 311-322
    در این مقاله با معرفی یک الگوی جدید آیرودینامیک برای شبیه سازی جدایش جریان و واماندگی استاتیکی، شکل جدیدی از معادلات آیروالاستیک غیرخطی بالواره های دو درجه آزادی (خمشی عمودی و پیچشی) استخراج می شود. روابط سازه براساس مدل جرم-فنر و حاوی ترم های غیرخطی درجه دو و سه است. روابط آیرودینامیک از تلفیق الگوی آیرودینامیک ناپایای وگنر و الگوی غیرخطی ضریب برآ-زاویهحمله برای شبیه سازی واماندگی جریان با تقریب معادله درجه سه، به دست می آید. برای استخراج معادلات آیروالاستیک از اصل همیلتون و معادلات لاگرانژ استفاده می شود. همچنین با بکارگیری شیوه حل تاریخچه زمانی انتگرال، معادلات آیروالاستیک غیرخطی انتگرالی-دیفرانسلی حاصله، حل و رفتار آیروالاستیک مقطع مذکور در هر دو رژیم جریان ناپایا و شبه پایا با یکدیگر مقایسه می شود. استفاده از روش تاریخچه زمانی در حل معادلات باعث کاهش حجم معادلات در مقایسه با روش فضای حالت می گردد. نتایج نشان می دهد که رفتار آیروالاستیک بالواره با وجود سازه خطی، با استفاده از الگوی آیرودینامیکی غیرخطی معرفی شده برای واماندگی درمقایسه با الگوهای خطی آیرودینامیک، در جریان های شبه پایا و ناپایا باعث ایجاد نوسانات با سیکل حدی می شود. همچنین استفاده از الگوی منحنی درجه سه بجای منحنی تکه ای خطی مورد استفاده در مراجع هرچند باعث پیچیده تر شدن شکل ظاهری معادلات می شود لیکن در زمان حل توسط نرم افزار، همگرایی حل سریعتری خواهد داشت و باعث حذف خطاهای موجود در مدلهای مذکور می شود. بررسی ها نشان می دهد که استفاده از آیرودینامیک غیرخطی استاتیک استال علاوه بر کاهش سرعت ناپایداری، دامنه نوسانات سیکل محدود را نیز در هر دو رژیم جریان شبه پایا و ناپایا کاهش می دهد.
    کلیدواژگان: واماندگی استاتیکی، آیرودینامیک ناپایای وگنر، روش تاریخچه زمانی انتگرال، نوسانات با سیکل حدی
  • حسن ظهور *، صفورا طهماسبی صفحات 323-334
    در سال های اخیر بیماری های مرتبط با مفصل زانو مخصوصا در سالمندان گسترده شده است. از انجا که در حین انجام فعالیت های روزانه مانند راه رفتن و دویدن وزن بدن بر روی زانو انتقال داده می شود، احتمال آسیب دیدن این عضو بیشتر می باشد. این موضوع برای افراد سالمند با توجه به ضعف عضلانی از اهمیت بیشتری برخوردار است به طوری که بیشتر افراد سالمند از بیمارهای مرتبط با زانو رنج می برند. یکی از راه های کمک به این افراد جهت بازیابی توانایی مفصل زانو خود، استفاده از وسائل کمکی در کنار زانو به عنوان یک وسئله پوشیدنی می باشد. به منظور افزایش توان مفصل زانو در افراد آسیب دیده، در این مقاله ربات پوشیدنی غیر فعال طراحی گردیده است. اساس این ربات استفاده از المان های انعطاف پذیر جهت افزایش توان در بخشی از حرکت در مفصل زانو می باشد. این ربات با بهره گیری از یک مکانیزم شش میله ای استفنسون II توسعه داده شده است. استفاده از این مکانیزم در ربات سبب می گردد که هم حرکتی مشابه مفصل زانو یعنی دوران و انتقال همزمان ایجاد گردد و هم امکان افزودن المان های انعطاف پذیر را جهت افزایش قابلیت ربات پوشیدنی فراهم گردد. با انجام تحلیل های سینماتیکی و همچنین استخراج معادلات دینامیکی و اعتبار سنجی معادلات استخراج شده، عملکرد ربات پوشیدنی طراحی شده مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه توان زانو برای حالتی که ربات پوشیدنی بر روی پا نصب شده است با یک انسان در طول راه رفتن نشان می دهد که زانو برای طی حرکت باید انرژی کمتری را مصرف نماید.
    کلیدواژگان: ربات پوشیدنی، مکانیزم شش میله ای، تحلیل سینماتیکی، تحلیل دینامیکی، بهینه سازی عددی، مفصل زانو
  • مصطفی ورمزیار *، مجید بازارگان، آرش محمدی، علیرضا رهبری صفحات 335-344
    در این پژوهش، روش شبکه بولتزمن حرارتی با هدف محاسبه پارامتر اسکالر از جمله دما با در نظر گرفتن تغییرات ضریب پخش هدایتی توسعه داده شده است. این روش در حالت استاندارد دارای خواص ثابت و بدون ترم منبع می باشد. هدف اصلی ارایه مدلی جهت شبیه سازی ضریب پخش متغیر با حضور یک منبع خارجی حرارت است. برای این منظور یک ترم به تابع توزیع تعادلی اضافه شد. این مدل در مساله های مختلف مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که روش پیشنهادی، قابلیت مدل سازی مسایل به شدت غیر خطی را نیز دارد. لازم به ذکر است جهت افزایش شرایط غیرخطی از تشعشع و ترم منبع در کنار جریان جابجایی آزاد استفاده شده است. از مزایای مدل پیشنهادی آن است که امکان استفاده از روش زمان آرامش چندگانه را فراهم می سازد. این تغییر باعث افزایش پایداری حل می شود. از طرف دیگر با استفاده از آنالیز چاپمن انسکوگ خطای روش پیشنهادی، شناسایی شد. بخشی از خطا که ارتباطی به تغییر خواص نداشت، با پیشنهاد ترم اصلاحی و استفاده از ترم های مرتبه بالا در آنالیز چاپمن انسکوگ حذف گردید. هم چنین نشان داده شد ترم اضافه شده، که نماینده قسمت متغیر ضریب پخش حرارتی است، خطایی از مرتبه دوم عدد نادسن ایجاد می کند که قابل صرف نظر می باشد. به علاوه معین گردید که مدل پیشنهادی، دارای خطایی از مرتبه دوم نسبت به زمان است.
    کلیدواژگان: آنالیز خطا، روش شبکه بولتزمن حرارتی، ضریب هدایت حرارتی متغیر، جابجایی آزاد
  • میلاد محمدزاده کوثری، سید بهزاد گل پرور، حمید نیازمند* صفحات 345-356
    در این پژوهش با استفاده از مدل پارامترهای توزیع شده، برای نخستین بار بستر جاذب یک چیلر جذب سطحی با مبدل صفحه-تخت دارای فین های مستطیلی و ذوزنقه ای با جفت‏کاری سیلیکاژل SWS-1L-آب به صورت سه بعدی و به روش حجم محدود شبیه سازی شده است. به منظور شناخت بهتر رفتار دینامیکی بستر، در ابتدا تاثیر برخی از پارامترهای مهم بر عملکرد سیستم از جمله تغییرات میانگین فشار، دما و جذب لحظه ای بستر بر حسب زمان چرخه بررسی شده است. در ادامه یک مطالعه ی مقایسه ای جامع با مشخصه ی جرمی برابر، بین دو آرایش هندسی متفاوت از بسترهای جاذب با فین های مستطیلی و ذوزنقه ای انجام گرفته است. بدین منظور توزیع دما، جذب لحظه ای و فشار درون بستر به همراه الگوهای جریان بخار مبرد در زمان اتمام فرآیندهای گرمایشی چرخه بعلاوه ی تاثیر ارتفاع و فاصله ی بین فین های مستطیلی و ذوزنقه ای بر عملکرد سیستم ارزیابی شده است. در این بررسی در طول بستر ثابت 20mm، محدوده ی تغییرات ارتفاع فین 8-20mm و فاصله ی بین فین ها 3-12mm در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد، عملکرد بسترهای مستطیلی و ذوزنقه ای به استثنای شرایطی که متوسط فاصله ی بین فین ها 3mm و ارتفاع فین ها 14 و 20mm است، مشابه یکدیگر می باشند و در مشخصات هندسی اشاره شده، توان سرمایش مخصوص (SCP) بسترهای مستطیلی تقریبا 5% و 17% (به ترتیب برای ارتفاع فین 14 و 20mm) بهتر از بسترهای ذوزنقه ای است. بیشترین و کمترین SCP چیلر جذب سطحی با مبدل صفحه-تخت، به ترتیب882 و 163 W/kg برای کوچکترین و بزرگترین حجم بستر و شرایط در نظر گرفته شده در این پژوهش به دست آمد.
    کلیدواژگان: چیلر جذب سطحی، بستر جاذب، مبدل صفحه، تخت، مدل سازی عددی
  • سیدعلی حسینی کردخیلی*، حسین محمد نوازی، سید حسن مومنی ماسوله صفحات 357-364
    تجزیه مود تجربی یکی از روش های نوین برای تجزیه سیگنال به مولفه های تشکیل دهنده خود است. ویژگی اصلی این روش، قابلیت اجرا برای تمامی انواع سیگنال اعم از ناایستا و غیرخطی است. وجود منابع خطای متعدد از قبیل خطای ناشی از معیار توقف، اثرات لبه ها، تابع درون یابی و غیره باعث شده تا فعالیت هایی در جهت رفع و یا کاهش اثرات آن ها انجام گیرد. در این پژوهش خطای اثرات لبه ها مورد توجه قرار گرفته که روش های متعددی عمدتا بر مبنای تقارن و یا شیوه های مشابه برای کاهش اثر این خطا ارائه شده است. در این مقاله روشی تلفیقی ارائه شده که با تعریف مدل AR برای قسمت کوچکی از لبه ها، ادامه پوش های بیشینه و کمینه سیگنال را پیش بینی کرده و تعدادی از مودهای ذاتی اولیه بدست می آید. برای ادامه الگوریتم غربالگری که تعداد داده های اکسترمم برای تشکیل مدل AR کافی نباشد، روش های مبتنی بر تقارن به کار گرفته می شود. در نهایت، در قالب چند مثال نشان داده شده است که روش ارائه شده نتایج دقیق تری نسبت به روش های مبتنی بر تقارن دارد. برای واقعی تر شدن مثال های مورد بررسی، حالت های بدون نویز و با نویز هر دو لحاظ شده اند.
    کلیدواژگان: تجزیه مود تجربی، توابع مود ذاتی، خطای اثرات لبه ها، مدل AR، روش آیینه ای
  • حبیب رمضان نژاد آزاربنی *، رضا انصاری صفحات 365-372
    در این مقاله تحلیل پایداری دینامیکی نانولوله های کربنی تک لایه و دولایه روی بستر الاستیک تحت بار ترکیبی استاتیکی و متناوب دینامیکی محوری با استفاده از روش-های فلوکت-لیاپانوف و روش دامنه محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. برای این منظور با در نظر گرفتن حضور نیروهای وندروالسی بین لایه ها و استفاده از مدل تیر اویلر-برنولی، معادلات حاکم بر رفتار دینامیکی نانولوله های کربنی دولایه استخراج شده است. سپس با به کارگیری از روش گالرکین به همراه توابع شکل مثلثاتی، معادلات پاره ای استخراج شده برای نانولوله های کربنی با تکیه گاه ساده به معادلات دیفرانسیل معمولی با فرم معادلات متیو-هیل تبدیل شد. در ادامه با حل معادلات حاکم با استفاده از روش فلوکت-لیاپانوف به همراه روش انتگرال گیری عددی رانگ-کوتا با ضرایب گیل اثرات پارامترهایی شامل تعداد لایه، ضریب بستر الاستیک، فرکانس تحریک و ترکیب فرکانس های تحریک بر ناپایداری نانولوله های کربنی تک لایه و دولایه مورد تحلیل قرار گرفت. با مقایسه نتایج پیش بینی شده از روش فلوکت-لیاپانوف در تعیین نواحی پایدار و ناپایدار با نتایج روش تحلیل دامنه محدود تطابق بسیار خوبی مشاهده شد. نتایج حاصل از تحلیل ناپایداری دینامیکی نانوله های کربنی تک لایه و دولایه نشان می-دهد که با افزایش تعداد لایه ها، طول نانولوله و ضریب بستر الاستیک سیستم به سمت پایداری بیشتر میل می کند. همچنین با افزایش فرکانس تحریک ناپایداری سیستم افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: پایداری دینامیکی، نانولوله های کربنی، بارگذاری دینامیکی محوری، تئوری فلوکت، لیاپانوف، تئوری حل دامنه محدود
  • سجاد پیربوداقی، رضا تاری نژاد *، محمد تقی اعلمی صفحات 373-383
    برای شناسایی آسیب در یک سازه بزرگ و پیچیده، نیاز به مدلسازی دقیق عددی است تا نتایج بدست آمده از این مدل غیرخطی، با استفاده از روش شناسایی سیستم مورد مقایسه و ارزیابی قرار گیرند. در این راستا، مدل المان محدود توسعه یافته بر پایه مدل ترک چسبنده (اجزای چسبنده ترک توسعه یافته) برای مواد بتنی به عنوان مدلی قابل اطمینان برای ارزیابی پاسخ های واقعی سازه سد بتنی دوقوسی کارون 3 در برابر بارهای وارده و آسیب های ایجاد شده می باشد که در آن کل سازه به عنوان ناحیه مستعد آسیب معرفی شده و ترک اولیه ای وجود ندارد. بنابراین مدل عددی سد سالم و آسیب دیده به ترتیب با استفاده از روش اجزاء محدود و اجزای چسبنده ترک توسعه یافته ساخته و تحت تحریک لرزه ای تحلیل می شود. سپس برای تعیین اثرات ترک خوردگی و رفتار غیرخطی، با استفاده از شناسایی سیستم بر مبنای تبدیل موجک پیوسته، پارامترهای مودال سازه و تغییرات آن از روی پاسخ سازه برای بدست آوردن زمان شروع ترک خوردگی و نیز تشخیص محل آسیب بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که فرکانس طبیعی سد پس از ترک خوردگی کاهش می یابد بطوریکه این کاهش در پاسخ طولی و قائم بیشتر از پاسخ عرضی است. همچنین با استفاده از مقایسه شکل مودهای ارتعاشی طره مرکزی و پلان تاج سد در حالت سالم و آسیب دیده می توان به تشخیص دقیق محل آسیب و محدوده ترک پرداخت. بنابراین با استفاده از ترکیب روش اجزای چسبنده ترک توسعه یافته و تبدیل موجک پیوسته می توان الگویی کارآمد برای پایش سلامت سازه ای سد بتنی دوقوسی ارائه کرد.
    کلیدواژگان: شناسایی آسیب، شناسایی سیستم، ترک چسبنده، روش المان محدود توسعه یافته، تبدیل موجک پیوسته
  • فیروز احمدی، علیرضا نداف اسکویی *، حامد حقیری صفحات 384-394
    پوسته های جدار نازک حاصل از دوران، بویژه پوسته های دو انحنایی در شاخه های مختلف مهندسی همواره توجه پژوهشگران بوده است. در این تحقیق، تحلیل کمانش خطی و غیر خطی (با در نظرگرفتن هندسه غیرخطی) پیرامون دو نوع هندسه مختلف از پوسته های دورانی بیضی گون معروف به ابلیت و پرولیت، تحت فشار هیدرواستاتیک خارجی ارائه شده است. پوسته ها از ماده همگن فولادی ایجاد شده است. از آباکوس، نرم افزار شناخته شده اجزای محدود، برای اجرای شبیه سازی مسئله استفاده می شود. تحلیل چندین پارامتر مهم و موثر بر ظرفیت بار کمانش بیضی گون های دوران یافته همچون، نسبت قطر بزرگ به قطر کوچک، میزان درصد پارامتر غیرخطی و اندازه ضخامت پوسته به صورت مفصل مورد بررسی قرار داده می شود. نتایج بدست آمده در قالب جداول و نمودارها گویای این مطلب است که تاثیر ابعاد هندسی بیضی گون، مقدار درصد پارامتر غیرخطی به عنوان نقص اولیه و تغییر ضخامت می تواند به شدت در ظرفیت بار کمانش موثر واقع شود. همچنین، در نهایت، مشاهده می شود که اثر کاهش ظرفیت بار کمانش در پوسته بیضی گون ابلیت در مقایسه با انواع دیگر پوسته ها قابل توجه است. برای اطمینان از صحت نتایج، مقایسه ای بین نتایج تحلیلی و شبیه سازی اجزای محدود صورت گرفت که تطابق خوبی بین آنها مشاهده می شود.
    کلیدواژگان: کمانش، پوسته ابلیت، پوسته پرولیت، اجزای محدود، نقص
  • فرهنگ هنرور *، عادل صداقتی، آنتونی سینکلر صفحات 395-404
    امواج لمب یا امواج ورقی دسته ای از امواج فراصوتی هستند که در سازه های ورقی شکل انتشار می یابند. این امواج عمدتا برای بازرسی سازه های بزرگ استفاده می شوند. با توجه به انعطاف پذیری بالای روش اجزاء محدود در مدلسازی سازه های پیچیده، این روش مدل سازی در مطالعه امواج لمب بسیار پرکاربرد است. نتایج حاصل از پراکندگی امواج لمب بسیار پیچیده است و روش اجزاء محدود می تواند کمک شایانی به تفسیر این نتایج نماید. در این مقاله، با بررسی رویکردهای مختلف در مدل سازی با روش اجزاء محدود، روشی با بهترین دقت و کمترین زمان انتخاب و با استفاده از آن پراکندگی ناشی از یک سوراخ استوانه ای راه به در در یک ورق فلزی مدل سازی می شود. مطالعه پراکندگی حاصل از عیوب می تواند برای مواردی همچون پایش سلامتی سازه و تعیین ابعاد عیوب مورد استفاده قرار گیرد. نتایج مطالعات انجام شده حاکی از آن است که مدل اجزاء محدود دوبعدی دارای کمترین زمان محاسبه است و می تواند انتشار امواج لمب را با دقتی بالاتر از 95% شبیه سازی کند. به منظور ارزیابی نتایج شبیه سازی، آزمایشات تجربی نیز بر روی یک ورق آلومینیومی با سوراخ راه به در انجام شد که نتایج حاصل از مدل دوبعدی اجزاء محدود مطابقت خوبی با نتایج تجربی داشته است. بر اساس نتایج بدست آمده، با استفاده از اطلاعات حاصل از پروفیل زاویه ای پراکندگی، شناسایی مشخصات و موقعیت عیوب در ورق به آسانی امکان پذیر است.
    کلیدواژگان: امواج لمب، روش اجزاء محدود، عیب استوانه ای، پراکندگی
  • جواد شهبازی کرمی، سید مهدی علوی زاده، محمد مراد شیخی* صفحات 405-413
    هیدروفرمینگ چندنقطه ای لوله یک فناوری شکل دهی جدید انعطاف پذیر برای تولید انواع مقاطع لوله ای است که برای اولین بار در دنیا در این مقاله ارائه و بررسی می گردد. در این فرآیند لوله می تواند به واسطه فشار سیال با استفاده از تنها یک قالب به اشکال دلخواهی تبدیل شود. در فرآیند هیدروفرمینگ مرسوم برای تولید مقاطع لوله ای مختلف، نیاز به تولید قالب های متعدد است که خود افزایش زمان و هزینه را در پی دارد. در پژوهش حاضر فرآیند هیدروفرمینگ چندنقطه ای به صورت عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این فرآیند یک قالب جدید بر مبنای شکل دهی چندنقطه ای طراحی و ساخته شده است. با استفاده از این قالب و با توجه به قابلیت بالای شکل پذیری برنج 70/30، یک مقطع لوله ای بالج شده و یک لوله با مقطع مربع شکل با ضخامت اولیه 2mm از جنس برنج تولید شده است. تفاوت عمده این قالب با قالب های سنتی در جایگزینی سطح صلب با مجموعه ای از پین ها با ارتفاع قابل تنظیم است. با تنظیم ارتفاع این پین ها، مقاطع لوله ای مختلفی را می توان تولید کرد. این فرآیند ابتدا شبیه سازی شده و اعتبار سنجی نتایج حاصله با آزمایش بررسی شده و عیوب به وجود آمده نیز پیش بینی شده است. برای کاهش این عیوب از یک لایه الاستیک از جنس پلی اورتان استفاده شده است. برای نمونه بالج شده و نمونه با مقطع مربعی حداکثر مقدار کاهش ضخامت از شبیه سازی به ترتیب حدود 11% و 17% است که این مقادیر در تطابق با آزمایش است.
    کلیدواژگان: هیدروفرمینگ لوله، شکل دهی چندنقطه ای، قالب گسسته، قالب انعطاف پذیر
  • محمد بزرگ منش، علیرضا نظام آبادی *، سید محمد مهدی نجفی زاده صفحات 414-424
    پوسته های استوانه ای به صورت رایج در صنایع مختلف از جمله صنایع هواپیماسازی، موشک، خطوط لوله، دوچرخه سازی، زیردریایی ها، وسایل مکانیکی مختلف، اتومبیل، سازه های تزیینی ساختمان ها و... بکار می روند. پوسته های استوانه ای به دلیل وزن کم، مقاومت زیاد و راحتی ساخت، کاربردهای گسترده ای در صنایع دارند. این سازه ها در حین کار، تحت انواع نیروها ازجمله نیروهای محوری، پیچشی، فشار داخلی، یا ترکیبی از انواع بارگذاری قرار می گیرند. پوسته های استوانه ای با گشودگی های مختلف، به خاطر داشتن ناپیوستگی های هندسی تحت تاثیر تمرکز تنش و ناپایداری سازه می باشند. بررسی اثرات حفره روی تحمل باربری و رفتار کمانشی پوسته های استوانه ای از دغدغه های سازندگان و طراحان بوده و هست. در این مقاله، کمانش پوسته های استوانه ای دارای درز، با گشودگی های لوزوی یا دایروی تحت بار محوری، به روش های عددی و آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. پوسته ها از جنس فولاد با استاندارد (No: 1.0110 ST 37، DIN) در نظر گرفته شده اند که یکی از پرکاربردترین مواد استفاده شده در صنایع مختلف از جمله ساختمان سازی سنتی و صنعتی، گاز، نفت و پتروشیمی می باشند. اثر گشودگی های مختلف بر بار بحرانی پوسته ها مورد تحلیل قرار گرفته است و در ادامه، نتایج به دست آمده از نرم افزار آباکوس با نتایج آزمایشگاهی، مقایسه گردیده اند.
    کلیدواژگان: کمانش، پوسته استوانه ای، گشودگی دایروی، گشودگی لوزوی، اجزای محدود
  • علیرضا زاهدی*، سید امیرعلی امیرخلیلی، علی غفاری نژاد صفحات 425-432
    نیروگاه های بادی به عنوان یکی از منابع انرژی های تجدیدپذیر بعضا در ساعات پیک مصرف جواب گو نیستند؛ لذا ایجاد یک سیستم ذخیره سازی توان و پشتیبان برای این نیروگاه ها ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش یک سیستم هیبریدی متشکل از چهار جزء اصلی توربین بادی، الکترولیزر، ذخیره هیدروژن و پیل سوختی، جهت تامین توان قابل اطمینان ارائه گردید. در ساعات کم باری، توان اضافی تولیدشده وارد واحد الکترولیز شده و در آنجا آب به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می شد. هیدروژن در ساعات پیک مصرف برای تولید برق وارد پیل سوختی می گردید تا تقاضای برق شبکه ارضا گردد. در این پژوهش ابتدا با ساخت آزمایشگاهی سیستم مذکور میزان تولید هیدروژن توسط الکترولیزر و میزان تولید توان توسط پیل سوختی بررسی شد. بیشترین میزان هیدروژن تولیدی توسط این سیستم در هر ساعت به طور متوسط 304 میلی لیتر بود. در نتیجه میزان توان تولیدی توسط پیل سوختی 1008 میلی وات محاسبه شد. از سویی سیستم هیبریدی مذکور ظرفیت توربین بادی را به میزان 1.8 % افزایش داد. همچنین میزان توان خروجی الکترولیزر حدود 50% و میزان توان تولیدی پیل سوختی در حالت ماکزیمم 6.7 % خروجی الکترولیزر محاسبه گردید. با در نظر گرفتن این دو مقدار، میزان توان تولیدی پیل سوختی نسبت به توان خروجی از توربین بادی 1 به 30 به دست آمد. در ادامه سیستم هیبریدی ساخته شده برای تامین برق 205 خانوار مدل شد و مطالعه موردی برای سیستم مورد نظر در منطقه کوهین انجام شد. مطالعه موردی ونیز تحقیقات آزمایشگاهی برای سیستم هیبریدی مذکور برای اولین بار در ایران صورت گرفته است.
    کلیدواژگان: توربین بادی، الکترولیز، هیدروژن، پیل سوختی، ذخیره سازی انرژی
  • محسن زارعی، محمدرضا انصاری *، پیمان رستمی صفحات 433-444
    در پژوهش پیش رو، جریان دو فازی غیر همسو در لوله های عمودی از جنس اکریلیک شفاف با قطرهای داخلی mm 60، mm 80 و mm 110 و ارتفاع های یکسان m 2 در شرایط آدیاباتیک بررسی شده اند. تا کنون تعداد کمی از پژوهش های صورت گرفته در حیطه جریان های غیر همسو در لوله های با قطر بزرگ مقیاس انجام شده است. هوا از پایین به بالا و آب از بالا به پایین جریان دارد. محدوده سرعت های ظاهری هوا و آب برای لوله mm 60 به ترتیب m/s 1.77-7.17 و m/s 0.05-0.11، برای لوله mm 80 به ترتیب m/s 4.03-0.99 و m/s 0.09-0.03 و برای لوله mm 110 به ترتیب m/s 2.26-0.55 و m/s 0.05-0.01 است. در کار حاضر علاوه بر جریان برگشتی، از رژیم های لخته ای، متلاطم و حلقوی می توان به عنوان رژیم های اصلی مشاهده شده در لوله ها نام برد. تلاش بر این بوده است که در ترسیم نقشه الگوهای جریان، عدم قطعیت تعیین مرزها به حداقل رسیده باشد. طبق آزمایش های صورت گرفته نتایج نشان می دهد با افزایش قطر لوله ، رژیم های لخته ای و حلقوی به تدریج محدوده های کوچک تری را در بر می گیرند اما رژیم متلاطم محدوده قابل توجهی از نقشه الگوهای جریان را به خود اختصاص می دهد. همچنین در مشاهدات صورت گرفته، نمونه هایی از ناپایداری کلوین – هلمهولتز در لوله ها مشاهده شد. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی این ناپایداری از توافق خوبی برخوردار است. در انتها نیز صحت سنجی نقشه الگوهای به دست آمده تحت آزمایش های صورت گرفته، با نتایج تحلیلی صورت گرفت.
    کلیدواژگان: جریان دو فازی، جریان غیر همسو، نقشه الگوی جریان، جریان برگشتی، ناپایداری کلوین، هلمهولتز
  • الیاس عبداللهی، تاج بخش نوید چاخرلو * صفحات 445-454
    انباشت کرنش پلاستیک در طول بارگذاری سیکلی یکی از دلایل وقوع واماندگی خستگی می باشد. به منظور پیش بینی عمر خستگی ورق ها، ضروری است انباشت کرنش پلاستیک و همچنین عوامل موثر بر میزان آن در طول بارگذاری های سیکلی به دقت محاسبه شود. در این تحقیق با استفاده از ترکیب معیار سخت شوندگی ایزوتروپیک غیر خطی و سینماتیک غیرخطی شابوش اصلاح شده و افزودن آن به برنامه المان محدود تجاری آباکوس، با استفاده از زیر برنامه نوشته شده در فرترن، میزان انباشت کرنش در نمونه های ساخته شده از ورق نازک آلومینیومی مورد بررسی قرار گرفته است. در همین راستا، با انجام آزمایش های سیکلی تجربی با کنترل کرنش و همچنین آزمایش های سیکلی با کنترل تنش، ضرایب مورد نیاز برای برای شبیه سازی رفتار سخت شوندگی آلیاژ آلومینیوم 3T -2024 بدست آمده و انباشت کرنش پلاستیک برای حالت های مختلف بارگذاری تک محوره شبیه سازی شده است. مقایسه نتایج تجربی و نتایج پیش بینی شده نشان می دهد که در صورت تعیین بهینه مولفه های ترکیب معیار سخت شوندگی ایزوتروپیک غیرخطی و سینماتیک غیرخطی شابوش اصلاح شده، این مدل توانایی خوبی در پیش بینی نتایج تجربی دارد. همچنین نتایج نشان می دهد که افزایش دامنه تنش و همین طور تنش میانگین، باعث افزایش میزان انباشت کرنش می شود. بررسی نتایج 4 حالت اعمال بار سیکلی نشان می دهد که میزان نسبت تنش، تاثیر مستقیم بر نرخ کرنش دارد و در حالتیکه بیشترین مقدار بار اعمالی سیکلی یکسان باشد، افزایش میزان نسبت تنش باعث افزایش انباشت کرنش پلاستیک می شود. همچنین نرخ رشد اولیه انباشتگی کرنش زیاد بوده اما با افزایش تعداد سیکل ها این مقدار کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: انباشت کرنش، سخت شوندگی سینماتیک غیر خطی، بارگذاری کم چرخه، پلاستیسیته
  • سید حمید جلالی نایینی *، وحید بهلوری صفحات 455-466
    در این مقاله، بازه های قابل قبول برای پارامترهای مدولاتور پهنا و فرکانس پالس بر مبنای تحلیل های ورودی صفر، استاتیکی و دینامیکی در حضور نویز حسگر بدست می-آید. مدولاتورهای پهنا و فرکانس پالس دارای 5 پارامتر تنظیمی بوده که برای رسیدن به عملکرد مناسب، مقادیر این پارامترها بایستی بطور مناسبی تعیین شود. در این مطالعه، با در نظر گرفتن مدل شبه بی بعد، پارامترهای طراحی مدولاتور به 3 پارامتر کاهش می یابد. بنابراین، نتایج بازه های قابل قبول که فارغ از مقدار هر پارامتر، بر حسب پارامترهای گروه بندی شده مستخرج شده، قابل استفاده برای مدولاتور با مقادیر مختلف 5 پارامتر تنظیمی خواهد بود. علاوه بر این، در مدل شبه بی بعد، بار محاسباتی، به خصوص در تحلیل های آماری، بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. همچنین نویز حسگر، یک نویز سفید گوسی است که با عبور از یک فیلتر پایین گذر به ورودی مدولاتور اعمال می شود. فرکانس خروجی مدولاتور نیز به مقدار 50 هرتز محدود شده است. در تحلیل حاضر، مقدار متوسط مصرف سوخت و دفعات روشن شدن تراستر به عنوان معیار عملکرد در نظر گرفته شده است. روال انتخاب نواحی قابل قبول پارامترها در سیستم شبه بی بعد بر مبنای حذف مقدار 30% (و 10%) بالای نمودارهای معیار عملکرد، می باشد. نهایتا نواحی قابل قبول پارامترها به صورت نمودارهایی بر حسب پارامترهای بی بعد برای آستانه روشن شدن و هیسترزیس و پارامتر ثابت زمانی فیلتر ارائه شده است که هر کدام از این نمودارها به ازای یک مقدار مشخص برای چگالی طیفی نویز ورودی ترسیم شده است.
    کلیدواژگان: مدولاتور پهنا و فرکانس پالس، نویز ورودی، معادلات شبه بی بعد، کنترل وضعیت ماهواره
  • امین الله ویسی، محمدحسین شفیعی میم* صفحات 467-478
    در این مطالعه از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ به منظور بررسی اثرات جهت چرخش توربین باد پایین دست در دو پیکربندی جهت چرخش موافق و جهت چرخش مخالف استفاده شده است. نتایج به دست آمده با نتایج تجربی گزارش شده در کارهای گذشته تطابق خوبی دارد. پیکربندی جهت چرخش مخالف به منظور بررسی اثر آن بر بازدهی توربین باد پایین دست استفاده شده است. نتایج نشان می دهد بازدهی توربین باد پایین دست در پیکربندی جهت چرخش مخالف بدون هیچ تغییری در نوع توربین باد و آرایش مزرعه بادی حدود 4 درصد افزایش می یابد. توربین باد بالا دست مقداری از انرژی باد را دریافت می کند. از این رو سرعت در راستای جریان کاهش و در راستاهای جانبی افزایش می یابد. جهت چرخش جریان در پشت توربین باد بالا دست موافق جهت چرخش توربین باد پایین دست در پیکربندی جهت چرخش مخالف می باشد. این موضوع دلیل افزایش بازدهی توربین باد پایین دست در یک پیکربندی جهت چرخش مخالف است. نتایج مطالعه حاضر نشان می دهد پروفیل سرعت در راستای جریان در ناحیه دنباله برای هر دو پیکر بندی جهت چرخش موافق و جهت چرخش مخالف تقریبا یکسان است. در حالی که سرعت جانبی تغییرات زیادی دارد. به عبارت دیگر بازدهی بهتر مزرعه بادی می تواند به خاطر سرعت جانبی باشد. از این رو با کاهش فاصله بین دو توربین باد در پیکر بندی جهت چرخش مخالف بازدهی توربین باد پایین دست افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: توربین باد، شبیه سازی گردابه های بزرگ، جریان آشفته، مدل زیر شبکه اسماگورینسکی
  • محسن فلاح، بهنام معتکف ایمانی* صفحات 479-489
    در این مقاله به فرآیند مدلسازی و شناسایی پارامترهای مجهول مدل دینامیکی ارائه شده برای یک ابزار بورینگ اشاره شده است. ابتدا برای تعیین منحنی های پاسخ فرکانسی سیستم، از روش تحلیل مودال تجربی استفاده شده است. سپس با بهره گیری از روش های محاسباتی رایج در تحلیل مودال تئوری، پارامترهای دینامیکی سیستم (شامل فرکانس طبیعی، میرایی مودال و شکل مودها) استخراج شده اند. در نهایت برای تخمین قابل قبول رفتار دینامیکی ابزار بورینگ در حوزه های زمان و فرکانس، یک مدل فیزیکی کارآمد ارائه شده است. مجموعه مونتاژی ابزار بورینگ به صورت یک تئوری تیر اویلر-برنولی با تکیه گاه انعطاف پذیر و جرم متمرکز در انتهای آزاد آن مدلسازی شده است. مشخصات تیر شامل مدول الاستیسیته و چگالی، در امتداد طول آن ثابت فرض شده است. انعطاف پذیری تکیه گاه ابزار توسط دو فنر خطی و دورانی مدلسازی شده است. پارامترهای مجهول مدل دینامیکی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی توده ذرات شناسایی شده اند. این پارامترها شامل سفتی فنرهای خطی و دورانی در تکیه گاه ابزار و ضرایب بدون بعد تصحیح قطر و جرم متمرکز هستند. این چهار پارامتر توزیع جرم و سفتی را در مدل فیزیکی ابزار بورینگ کنترل می کنند. در نهایت میزان انطباق پاسخ مدل فیزیکی با پاسخ ابزار بورینگ در حوزه فرکانس بررسی شده است. با انتخاب بهینه پارامترهای مجهول مدل فیزیکی، با دقت خوبی می توان رفتار دینامیکی ابزار بورینگ را برای تمام نقاط واقع بر طول آن تخمین زد. لذا با اضافه کردن مدل دینامیکی عملگر غیرفعال/فعال به مدل دینامیکی ارائه شده، می توان دالان های پایداری را برای فرآیند بورینگ با ابزارمیراشده تخمین زد.
    کلیدواژگان: دینامیک ماشین ابزار، تحلیل مودال، به روزرسانی مدل دینامیکی، الگوریتم بهینه سازی توده ذرات، ابزار بورینگ
  • سید فرزاد بحرینیان، مازیار پالهنگ *، محمدرضا تابان صفحات 490-500
    در این مقاله با پیشنهاد توسعه دو رویکرد در نقشه نسبی، مکان یابی و نقشه سازی همزمان (مونه) بهبود داده می شود. پیاده سازی مونه مبتنی بر فیلتر کالمن توسعه یافته در محیط های بزرگ بواسطه حجم زیاد محاسبات امکان پذیر نیست. از طرف دیگرچون مدل حرکت و مشاهده رباتها معمولا غیر خطی می باشد، باعث واگرایی مونه با تخمینگر کالمن می گردد. درتخمینگر نسبی چون تنها به فاصله نسبی بین نشانه ها توجه می شود معادلات آن به مدل حرکتی ربات وابسته نبوده و از طرف دیگر می توان مدل مشاهده را نیز بصورت خطی تعریف نمود و در نتیجه همگرایی آن قابل اثبات است؛ اما روش های ارائه شده مبتنی بر تخمینگر نسبی دارای مشکل اساسی ابهام در تعیین موقعیت مطلق ربات و نشانه ها می باشند. در این مقاله با ارائه الگوریتم های تخمین موقعیت با کمترین خطای بهبود یافته (ILPE) و همچنین تخمین موقعیت با واریانس کمینه بهبود یافته (IMVPE) روشی موثرتر برای مونه بر اساس تخمینگر نسبی ارائه شده است که با سوئیچ متوالی بین فضای نسبی و مطلق، مشکل ابهام در تعیین موقعیت مطلق نشانه ها و ربات درآن بر طرف شده است. حجم محاسبات این روش ها به تعداد نشانه ها در محیط وابسته نبوده و متناسب با متوسط نشانه های مشاهده شده در هر پیمایش ربات از محیط می باشد. در این مقاله معادلات و الگوریتم لازم برای یافتن موقعیت ربات و نشانه ها ارائه گردیده و در ضمن توسط شبیه سازی کارآیی روش های پیشنهادی در مقایسه با روش های قبلی و همچنین مونه مبتنی برکالمن توسعه یافته بررسی شده است.
    کلیدواژگان: مکان یابی و نقشه برداری هم زمان، نقشه نسبی، نقشه برداری، مکان یابی، ربات های متحرک
  • حامد دلفان اباذری، سیدمحمدحسین سیدکاشی*، محمدحسین پور گللو صفحات 501-508
    امروزه از ورق های چندلایه ی فلزی به منظور دستیابی به گستره ی وسیعی از خواص مکانیکی، فیزیکی، حرارتی و الکتریکی استفاده می شود. عبور پرتوی لیزر تغییرات دمایی شدیدی در ماده ایجاد می کند که می تواند منجر به تغییر خواص شیمیایی و ریزساختار آن شود. با توجه به کاربرد بسیار این مواد در محیط های شیمیایی و خورنده، جهت بررسی نحوه ی این تغییرات در این پژوهش، آزمون خوردگی بر روی ورق دولایه ی فولاد SUS304L/مس C11000 و سه لایه ی فولاد SUS430/مس C11000/فولاد SUS430 که در معرض لیزر با تعداد دفعات عبور مختلف قرارگرفته اند، انجام شده است. لیزر مورداستفاده از نوع فایبر ایتربیوم و سازوکار حاکم بر فرآیند، شیب دمایی است. نحوه ی تغییر ریزساختار توسط متالوگرافی آشکار گردیده است. با عبور پرتوی لیزر از روی ورق سه لایه، مقاومت خوردگی سطحی که لیزر از آن عبور کرده است به دلیل کوچک شدن اندازه ی دانهی فازهای مارتنزیت و فریت جهت دار در ناحیه ی متاثر از حرارت فولاد SUS430 کاهش یافته است. در لایه ی مس و لایه ی دیگر فولاد به دلیل عمق نفوذ کوچک ناحیه ی متاثر از حرارت در ورق سه لایه، تغییری در ریزساختار و مقاومت خوردگی مشاهده نشده است. عبور پرتوی لیزر از روی ورق دولایه به دلیل وجود ریزساختار شامل آستنیت در فولاد SUS304L تغییری در مقاومت خوردگی و ریزساختار آن ایجاد نکرده است. عمق نفوذ ناحیه ی متاثر از حرارت در ورق دولایه تنها به بخش کوچکی از لایه ی فولاد محدود می شود؛ بنابراین در مس تغییر ریزساختار و به طبع آن تغییر مقاومت خوردگی ایجاد نشده است و خوردگی در سراسر لایه ی مس تمامی نمونه ها یکسان است.
    کلیدواژگان: آزمون خوردگی، ورق چندلایه، شکل دهی توسط لیزر، ریزساختار
  • عباس ابراهیمی *، محمدرضا موحدی صفحات 509-517
    در این پژوهش، امکان استفاده از عملگر پلاسما به عنوان ابزاری برای کنترل جریان روی پره ی روتور توربین باد محور افقی مگاواتی و افزایش توان خروجی آن بررسی شده-است. برای این کار، روتور توربین باد 5 مگاواتی مرجع ان.آر.ای.ال. انتخاب و عملگر پلاسمای دی .بی .دی. خطی در چند حالت مختلف، در نزدیکی ریشه و نوک پره، قرارداده شده است. توربین باد موردنظر، از روش کنترل گام پره در سرعت های باد بالاتر از سرعت نامی توربین برای ثابت نگه داشتن توان خروجی استفاده می کند و در سرعت های باد پایین تر، این سامانه غیرفعال است. در این پژوهش شرایط عملکردی بررسی شده برای توربین در سرعتی کمتر از سرعت نامی است که سامانه کنترل گام پره غیرفعال است. عملگر پلاسمای دی .بی .دی از دو الکترود و ماده دی الکتریک مابین آنها تشکیل شده که با اعمال ولتاژی به اندازه کافی بزرگ به الکترودها، میدان الکتریکی در اطراف عملگر شکل می گیرد و با یونیزه کردن هوای اطراف، جت جریانی در نزدیک دیواره در اثر میدان الکتریکی القا می کند. اعتبارسنجی برای شبیه سازی اثر عملگر پلاسما و جریان روی پره روتور انجام شده و با نتایج مراجع مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد در تمامی حالت های مختلف قراردادن عملگر پلاسما روی پره، الگوی جریان در قسمت کنترل شده بهبود یافته که منجربه بهبود توزیع فشار و درنتیجه افزایش گشتاور آیرودینامیکی و توان خروجی توربین شده است. بیشترین میزان افزایش توان خروجی در حالتی رخ داده است که عملگر در راستای دهانه پره در نزدیکی ریشه و در راستای وتر پره قبل از ناحیه کم سرعت روی سطح بالایی مقطع پره نصب شده است.
    کلیدواژگان: کنترل جریان، توربین باد محور افقی، عملگر پلاسما، مدل الکترواستاتیک
  • علیرضا آقایی، حسین خراسانی زاده*، قنبرعلی شیخ زاده صفحات 518-524
    در این تحقیق لزجت دینامیکی نانوسیال هیبریدی روغن روانکار موتور (روغن 5w-50)- نانولوله کربنی چند جداره- اکسیدمس در کسر حجمی های 0.05، 0.1، 0.25، 0.5، 0.75 و 1 درصد از نانوذرات و در دما های 5، 15، 25، 35، 45 و 55 درجه سلسیوس اندازه گیری شده است. این نانوسیال هیبریدی با روش دو مرحله ای ساخت شده و برای اندازه گیری های لزجت از دستگاه ویسکومتر بروکفیلد ساخت کشور امریکا استفاده شده است. مقادیر آزمایشگاهی به دست آمده نشان می دهد که با افزایش کسر حجمی نانوذرات لزجت افزایش یافته و همچنین با زیاد شدن دما لزجت کاهش می یابد. بر اساس داده های آزمایشگاهی بیشترین و کمترین افزایش در لزجت نانوسیال در یک دمای ثابت با افزایش کسرحجمی نانوذرات از 0.05 تا 1 به ترتیب 35.52 و 12.92 درصد است که به ترتیب در دماهای 55 و 15 درجه سلسیوس رخ می دهد. با توجه به اهمیت وجود لزجت بالاتر روغن موتور در دماهای بالاتر این نتیجه بسیار مهم است. مقادیر اندازه گیری شده لزجت این نانوسیال درنرخ برش ها و دماهای مختلف، نشان می دهد که رفتار آن نیوتنی است. با استفاده از نتایج به دستآمده و به منظور محاسبه و تخمین لزجت نانوسیال در شبیه سازی ها یک رابطه کاربردی وابسته به دما و کسر حجمی توسعه داده شده است، که تطبیق بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد.
    کلیدواژگان: مطالعه آزمایشگاهی، لزجت، نانوسیال هیبریدی، نانولوله کربنی چند جداره، سیال نیوتنی، رابطه تجربی
  • آیدا فارسی، مهران عامری*، سید محمد حجت محمدی صفحات 525-533
    یک سیستم طراحی شده برای سرمایش تا دماهای بسیار پایین، سیستم تبرید تراکمی فوق بحرانی دی اکسید کربن است. حرارت دورریز از این سیستم مقدار قابل توجهی است که انگیزه ای برای بازیابی و استفاده از این حرارت اتلافی در سایر سیستم ها از جمله منبع حرارتی آب شیرین کن تقطیر چند مرحله ای، به منظور تولید همزمان آب و سرما و نیز کاهش مصرف انرژی است. در این پژوهش آنالیز انرژی و مقایسه ی دو سیستم ترکیبی نوین، شامل سیستم تبرید دی اکسید کربن فوق بحرانی و دو مدل آب شیرین کن تقطیر چند مرحله ای، شامل موازی ارتقا یافته و موازی به همراه پیش گرم کن آب، انجام شده است. اثر پارامترهای مهم بر ضریب عملکرد سیستم تبرید و میزان آب شیرین تولیدی بررسی شده است. نتایج نشان داد در هر دو سیستم، با کاهش دمای اواپراتور یا افزایش دمای محیط، ضریب عملکرد سیستم تبرید کاهش و میزان آب شیرین شده افزایش می یابد. همچنین، با افزایش فشار خروجی کمپرسور تا رسیدن به نقطه ی بهینه ، افزایش ضریب عملکرد و کاهش میزان آب شیرین شده مشاهده می گردد. نیز می توان گفت که مدل آب شیرین کن تقویت یافته توانایی تولید آب شیرین بیشتری نسبت به مدل پیش گرم کن دارد. به منظور بهبود عملکرد سیستم ترکیبی و کاهش انرژی مصرفی، دو روش استفاده از کمپرسور دو مرحله ای و منبسط کننده مورد بررسی قرار گرفته است. در روش کمپرسور دو مرحله ای گرچه ضریب عملکرد 6.2% نسبت به سیستم پایه افزایش می یابد اما دبی آب شیرین شده 60% کاهش می یابد. در حالی که در روش بکارگیری منبسط کننده، ضریب عملکرد 23.5% افزایش می یابد و دبی آب شیرین شده کمتر از 8% کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: تبرید فوق بحرانی دی اکسید کربن، آب شیرین کن تقطیر چند مرحله ای، تولید همزمان، آنالیز انرژی، انبساط کننده
  • کورش جواهرده*، ریحانه ربیعی، محمد ذوقی صفحات 534-544
    با توجه به افزایش روزافزون مصرف و هزینه انرژی های تجدید ناپذیر مانند گازطبیعی و الکتریسیته، استفاده از انرژی های پاک و تجدیدپذیر مانند انرژی گرمایی خورشید، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، ابتدا سیکل رانکین بخار ساده و دو پیکره بندی مختلف سیکل ترکیبی رانکین بخار و رانکین آلی با محرک کلکتور خورشیدی سهموی خطی، از منظر انرژی و اگزرژی شبیه سازی گردیده است. پیکره بندی اول، سیکل بخار ساده با محرک کلکتور سهمی خطی بوده و دو پیکره بندی سیکل ترکیبی به این شکل عمل می کنند که در پیکره بندی دوم (سیکل ترکیبی با مبدل واسطه)، با افزایش فشار کندانسور بخار، از دفع گرما در آن به عنوان محرک دما پایین سیکل رانکین آلی استفاده می شود و در پیکره بندی سوم (سیکل ترکیبی بدون مبدل واسطه)، از سیال محرک خورشیدی کاهش دما یافته خروجی از اواپراتور سیکل بخار، به عنوان محرک سیکل رانکین آلی استفاده می شود. نتایج شبیه سازی در حالت ورودی پایه نشان می دهد که پیکره بندی سوم بیشترین مقدار کار و بازگشت ناپذیری و پیکره بندی دوم کمترین کار و بازگشت ناپذیری را دارا است که در این حالت افزایش فشار کندانسور سیکل بخار باعث می گردد که کار سیکل ترکیبی با مبدل واسطه از کار سیکل بخار ساده نیز کمتر گردد. از سوی دیگر پیکره بندی دوم بیشترین مقدار بازده انرژی و اگزرژی خورشیدی را در میان سه پیکره بندی دارا می باشد که این مورد به دلیل کاهش مساحت کلکتور مورد نیاز در این پیکره بندی است
    کلیدواژگان: سیکل ترکیبی رانکین بخار و آلی، کلکتور سهمی خطی، اگزرژی، تحلیل پارامتری
  • حسن علیمرادی، مهرزاد شمس*، زیبا ولی زاده صفحات 545-554
    در این پژوهش، به مدل سازی جریان جوشش مادون سرد آب و نانوسیال با سیال پایه آب در کانال هایی با سطح مقطع متفاوت با قطر هیدرولیکی یکسان پرداخته شده است. در ابتدا جوشش مادون سرد سیال خالص در کانال ها با استفاده از دیدگاه اویلر - اویلر بررسی شد. نتایج حاصل از این قسمت با داده های آزمایشگاهی تطابق بسیار خوبی داشتند. در ادامه تاثیر نانوذرات بر جریان جوشش مادون سرد دراین کانال ها مورد مطالعه قرار گرفت. نانوذرات اکسید مس با قطر 40 نانومتر در ورودی به این جریان تزریق شد. جوشش نانوسیال با درنظر گرفتن سه فاز مایع، بخار و نانوذرات جامد مدل سازی شد. برهم کنش فاز مایع و بخار با استفاده از دیدگاه اویلر- اویلر مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی حرکت نانوذرات در سیال پیوسته از دیدگاه اویلر – لاگرانژ استفاده شد. آب، بخار و نانوذرات به ترتیب سیال پیوسته، سیال پراکنده و جامد پراکنده در نظر گرفته شدند. بعد اعتبارسنجی مدل حاضر، جوشش نانوسیال در کانال های مختلف مدل سازی شد. تغییرات کسر حجمی و دما به عنوان دو پارامتر مهم در طول کانال ها به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده مشخص شد، در غلظت های کم نانوذرات (Kg/s 0.001)کانالی با مقطع مستطیلی دارای بیش ترین تغییرات کسر حجمی بخار نسبت به جوشش سیال خالص و در غلظت های بیش تر (0.005 Kg/s)کانالی با مقطع مربعی شکل بیش ترین تغییرات را از آن خود کرده اند.
    کلیدواژگان: مدل سازی عددی، کانال های مختلف، جوشش مادون سرد نانوسیال
  • حامد رضایی، محمدحسین صادقی* صفحات 555-561
    امروزه با ظهور سیستم های کامپیوتری پیشرفته تر، امکان شبیه سازی و مدل کردن مسایل بسیار پیچیده با دقت های بالاتر میسر گردیده و از این رو استفاده از شبیه سازی های نرم افزاری بعنوان روشی جایگزین بجای آزمایش های فیزیکی در تحلیل و بهینه سازی عملکرد فرایندها با رویکرد کاهش هزینه و زمان مصرفی، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. بکارگیری این روش ها در مورد میکروفرایندها که مشکلات اندازه گیری های تجربی بعلت کاهش مقیاس از ماکرو به میکرو بیشتر می شود، اهمیت بسزایی یافته است. در این تحقیق از یک مدل سه بعدی برای شبیه سازی فرایند میکروفرزکاری در نرم افزار دیفرم استفاده شده است. اثر پارامترهای برشی بر مشخصه هایی از فرایند نظیر نیروی برش، دما و سایش ابزار مورد ارزیابی قرار گرفت. برای اعتبارسنجی مدل از نتایج نیرویی اندازه گیری شده به روش تجربی استفاده شد که مطابقت بسیار زیادی بین نتایج شبیه سازی و تجربی مشاهده گردید. نتایج نشان از قابلیت بالای مدل تهیه شده در پیش بینی رفتار فرایند داشته است.
    کلیدواژگان: میکروفرزکاری، شبیه سازی، نیروی برش، دما، سایش ابزار، آلیاژ تیتانیوم
  • مهدی بردبار، هادی پاسدار شهری* صفحات 562-570
    در دهه اخیر، شعله های لوله ای به دلیل هندسه خاص، مورد توجه قرار گرفته اند. مزیت بزرگ شعله های لوله ای نسبت به سایر شعله ها، توزیع یکنواخت دما است. در نتیجه تشکیل نوسانات حرارتی در محفظه احتراق کاهش می یابد. در این مقاله یک شعله لوله ای غیر پیش آمیخته تحت شرایط عملکردی مختلف به صورت عددی شبیه سازی شده است. برای شبیه سازی عددی حلگری در نرم افزار متن باز اپن‏فوم توسعه داده شده و نتایج عددی به دست آمده با داده های تجربی موجود مقایسه شده است. حل عددی و داده های تجربی از مطابقت خوبی برخوردار است. همچنین، توزیع دما و غلظت گونه های مهم احتراق در میانه محفظه احتراق به کمک دو سینتیک یک مرحله ای و DRM22 مقایسه شده و پایداری شعله در شرایط عملکردی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که زمانی که احتراق در حضور هوا انجام پذیرد، با افزایش کسر مولی اکسیژن، ناحیه پایداری شعله باریک شده و شعله در نسبت های هم ارزی نزدیک به حد خاموشی شعله، به صورت پایدار تشکیل می شود. اگر از اکسیژن خالص به عنوان اکسیدکننده استفاده شود، شعله در نسبت های هم ارزی بین 0.1 تا 0.2 پایدار می شود و دمای شعله بسیار افزایش می یابد. برای کنترل دمای شعله، دی اکسیدکربن از محصولات خروجی به اکسیدکننده اضافه می شود. در ادامه اثرات اضافه کردن دی اکسیدکربن بر محدوده پایداری شعله مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که با کاهش کسر مولی اکسیژن، محدوده پایداری شعله افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شعله لوله ای، احتراق، شعله غیر پیش آمیخته، پایداری
  • امیر سلیمانی، قنبرعلی شیخ زاده، رضا مداحیان* صفحات 571-582
    یکی از چالش های موجود در استفاده از روش های تمام کوپل در حل معادلات ناویر-استوکس، هزینه محاسباتی بالای این روش ها در تشکیل ماتریس ضرایب و حل دستگاه معادلات خطی است. یکی از راه حل های موجود برای کاهش هزینه محاسبات اینگونه روش ها، افزایش سرعت همگرایی است. از این رو عملکرد الگوریتم مورد استفاده در مدل-سازی جریان، می تواند تاثیر به سزایی در کاهش هزینه محاسباتی داشته باشد. در این مقاله به ارائه یک رهیافت برای بهبود عملکرد روش تاثیر فیزیکی در حل جریان تراکم-ناپذیر، در شبکه مرکز سلولی پرداخته می شود. گسسته سازی بهینه شده برای سرعت جابجا کننده بر روی سطح کنترل، توضیح داده و با روش های قبل مقایسه شده است. مزیت های روش جدید در مقایسه با مدل های مشابه به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. الگوریتم بهینه شده، با حل جریان پایا در یک حفره مربعی با درپوش متحرک در عددهای رینولدز 100 تا 10000 و جریان گذرنده از پله در عدد رینولدز 800مستندسازی شده است. مقایسه روند همگرایی روش جدید در حل مسائل نمونه در شبکه یکسان با روش های پیشین و بررسی تغییرات باقی مانده در هر تکرار نشان دهنده عملکرد مناسب روش بهبودیافته است. با توجه به اینکه روش بهبود یافته مشابه روش های قبلی از تعداد 9 سلول برای گسسته سازی معادلات استفاده می کند، ظرفیت حافظه و هزینه محاسباتی یکسانی دارد. لذا افزایش سرعت همگرایی در روش بهبودیافته نشان دهنده عملکرد بهتر روش جدید می باشد. روش بهبودیافته می تواند به عنوان پایه ای برای توسعه کدهای دینامیک سیالات محاسباتی برای شبکه مرکز سلولی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، دینامیک سیالات محاسباتی، جریان تراکم ناپذیر، الگوریتم تاثیر فیزیکی، الگوریتم تمام کوپل
  • محمد شریف زاده، محسن قاضی خانی*، حمید نیازمند صفحات 583-592
    در این پژوهش تحلیل انرژی و اگزرژی یک سیستم سرمایش جذب سطحی انجام شده است. سیلیکاژل و آب به عنوان جفت جاذب-جذب شونده در سیستم به کاررفته است. تحلیل با هدف تعین اثر پارامترهای عملکردی روی زمان بهینه و سپس روی مقدار بیشینه ظرفیت سرمایش ویژه، ضریب عملکرد و تاثیرپذیری و مقدار کمینه بازگشت ناپذیری های داخلی و خارجی انجام می شود. جهت رسیدن به این هدف یک مدل ریاضی ظرفیت فشرده به همراه یک روش بهینه سازی با نام الگوریتم pso استفاده شده است. در این مدل بازگشت ناپذیری های داخلی و خارجی با روشی جدید و بدون محاسبه بازگشت ناپذیری های اجزای داخلی سیکل محاسبه می شود. تحلیل انرژی نشان می دهد با افزایش دما و دبی جرمی آب گرم ورودی، ماکزیمم مقدار ظرفیت سرمایش ویژه افزایش می یابد و افزایش دمای آب گرم کننده باعث افزایش ضریب عملکرد می شود اما افزایش دبی جرمی آب گرم کننده ضریب عملکرد را کاهش می دهد. تحلیل اگزرژی نشان می دهد بسته به مقدار دما و دبی جرمی آب گرم ورودی 65-90 درصد از اگزرژی ورودی به وسیله بازگشت ناپذیری های داخلی، 1-20 درصد به وسیله بازگشت ناپذیری های خارجی از بین رفته و 8-14 درصد آن به منبع دماپایین منتقل شده است. همچنین نتایج نشان می دهد در دماهای پایین برای آب گرم ورودی اگر دبی جرمی کمتر از 0.6 باشد، تاثیرپذیری برای دمای 75 درجه بیشتر از 65 خواهد بود.
    کلیدواژگان: سیستم جذب سطحی، اگزرژی، تاثیرپذیری، ضریب عملکرد
  • عباس احسانی، امیر نجات* صفحات 593-604
    در پژوهش حاضر، میکروپمپ الکترومغناطیسی جدیدی با دریچه های انعطاف پذیر و دیواره الاستیک نوسانی بر پایه ساز و کار یک طرفه جریان لنف معرفی شده است. میدان مغناطیسی متغیر با زمان، دیواره الاستیک مغناطیس شونده را تحریک می کند. دو دریچه منعطف به منظور یک طرفه کردن جریان سیال در ابتدا و انتهای میکروکانال نصب شده است. سیال استفاده شده در این تحقیق آب و عدد رینولدز در حالت بیشینه کمتر از 30 و عدد وومرزلی زیر 1 است. عدد نادسن درون میکروکانال نیز زیر 0.001 محاسبه شده که شرط عدم لغزش در دیواره برقرار است. اندرکنش سیال-جامد-مغناطیس با حل گذرا و دوبعدی سیال تراکم ناپذیر با خواص ثابت انجام شده است. تمام قسمت های جامد از قانون تنش-کرنش هوک پیروی می کنند و شبیه سازی با استفاده از نرم افزار کامسول برپایه حل عددی اجزای محدود انجام شده است. مطالعه پارامتری انجام شده و اثر پارامترهای مهم هندسی، ساختاری و مغناطیسی بر روی حجم خالص انتقالی سنجیده شده است. این میکروپمپ قادر به ایجاد جریان یک طرفه است و میزان حجم خالص جابجا شده تحت تاثیر پارامترهای طراحی قرار می گیرد. میکروپمپ معرفی شده قابل استفاده در محدوده کاری وسیعی از کاربردهای میکروسیالاتی است، به عنوان مثال، دبی و جرم انتقالی کل کاملا قابل کنترل هستند. نهایتا میکروپمپی با طراحی بهینه هندسی نسبت به مدل اولیه پیشنهاد شده است. میکروپمپ نهایی قادر به انتقال حجم خالص حدود دو برابر طراحی اولیه و بیش از سه برابر مدل پیشین است.
    کلیدواژگان: تحریک الکترومغناطیس، اندرکنش مغناطیس-جامد-سیال، جریان یک طرفه، میکروپمپ انعطاف پذیر، سیستم لنفاوی
  • حسین کاظمی مهرآبادی، قادر فرجی*، سهیل امانی، مراد کریم پور، حسین قنبری صفحات 605-611
    در سالهای اخیر آلیاژهای منیزیم به عنوان گزینه ی مناسبی برای ماده اولیه استنتهای وریدی زیستتخریب پذیر مورد توجه قرار گرفته اند. شکل دادن آلیاژهای منیزیم به دلیل کارپذیری پایین آن ها در دمای اتاق مشکل می باشد. لذا این مسئله مشکل تکنولوژیکی را در ساخت میکرولوله اولیه برای استنت زیست تخریب پذیر ایجاد می کند. با توجه به قابلیت زیست سازگاری بالای آلیاژ منیزیم WE43 جهت کاربرد در ساخت استنت زیست تخریب پذیر، این ماده به صورت خام با ساختار ریختگی انتخاب شد. در این مطالعه به منظور بهبود خواص مکانیکی و حصول یک میکرولوله از روش ترکیبی پرس در کانال زاویه دار مساوی به همراه اکستروژن و میکرواکستروژن استفاده شد و میله های منیزیمی WE43 به میکرولوله های با کیفیت بالا با ساختار فوق ریزدانه تبدیل شدند. میله ریزدانه آلیاژ WE43 از طریق یک پاس فرایند پرس در کانال زاویه دار مساوی حاصل شد و سپس بیلت منیزیمی فرآیند شده به میله ای با قطر 5 میلی متر اکسترود می شود. نهایتا با استفاده از فرآیند میکرو اکستروژن میکرولوله هایی فوق ریزدانه و مستحکم با قطر خارجی 3.4 میلی متر و ضخامت 0.25 میلی متر به صورت موفقیت آمیز تولید شدند. فرایندهای مذکور با استفاده از شبیه سازی المان محدود شبیه سازی شدند. نتایج نشان داد اندازه دانه منیزیم به طور قابل ملاحظه ای پس از این روش ترکیبی کاهش یافته و خواص مکانیکی به طور قابل ملاحظه ای بهبود یافت.
    کلیدواژگان: میکرولوله، استنت، زیست تخریب پذیر، پرس در کانال زاویه دار مساوی، میکرو اکستروژن
  • نیما هوشیار، سید سیامک اشرف طالش* صفحات 612-616
    پیش بینی رفتار مخزن T شکل به دلیل پیچیدگی بالا همواره مورد علاقه محققین بوده است. در این مقاله بر اساس داده های آزمایشگاهی و با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی برای خروجی فرآیند اختلاط مدلی بهینه ارائه شده است. به منظور یافتن معادلات رفتاری سیستم، ابتدا با تغییر متغیر های ورودی سیستم جدول داده های تجربی ورودی – خروجی به دست آمد. با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی، معادله حاکم بر جدول داده های ورودی – خروجی به منظور پیش بینی رفتار سیستم استخراج شده است. برای طراحی ساختار درخت های برنامه ریزی ژنتیکی از بهینه سازی چند هدفی با دو تابع هدف خطای مدلسازی و پیچیدگی ساختار مد نظر قرار گرفته است. با کمینه کردن همزمان این دو تابع هدف، به دنبال یافتن معادلات ساده تر (کمینه کردن پیچیدگی ساختار) و افزایش دقت مدلسازی (کمینه کردن خطا) انجام گردیده است. به منظور دست یافتن به معادلات با پیچیدگی کمتر عمق درختان تولید شده در ساختار برنامه ریزی ژنتیکی کمینه شده است. با استفاده از بهینه سازی چند هدفی مجموعه ای از نقاط بهینه ارائه گردیده است. مقایسه نتایج حاصل از خروجی مدل های ارائه شده و داده های تجربی نشان دهنده تطابق و عمل کردن بسیار خوب مدل ارائه شده بر اساس برنامه نویسی ژنتیکی چند هدفی می باشد.
    کلیدواژگان: برنامه نویسی ژنتیکی، بهینه سازی فرآیندهای پیچیده، بهینه سازی چند هدفی، مدلسازی
  • علی اصغر حیدری، فرید کریمی پور* صفحات 617-628
    مسئله جایابی ربات های حسگر با بیشینه پوشش یکی از مراحل اصلی امکان سنجی و توسعه زیرساخت های ارتباطی و سامانه های پایش محیطی است. در این تحقیق، به طراحی و پیشنهاد یک رهیافت جدید به منظور جایابی حسگرهای رباتیک با بیشینه پوشش در فضای سه بعدی برداری پرداخته می شود. بدین منظور، نخست یک رویکرد هندسی جدید به منظور محاسبه نواحی تحت پوشش هر حسگر ارائه شده است. به منظور بیشینه سازی میزان پوشش شبکه ربات ها از الگوریتم جدید جستجوی فراکتال بهره گیری شد. این الگوریتم جمعیت مبنای تکاملی بر اساس پدیده رشد فراکتال های تصادفی ارائه گردیده و از عملکرد مستحکمی در رویارویی با مسائل مقید و نامقید بهینه سازی برخوردار است. سپس با طراحی چندین سناریوی کاربردی با لحاظ محدودیت های مکانی، کارایی و عملکرد الگوریتم جستجوی فراکتال با سایر الگوریتم ها بر اساس میزان استحکام، زمان اجرا، کیفیت پوشش، نرخ همگرایی و آزمون آماری ویلکاکسون مقایسه شد. ارزیابی جامع و تحلیل نتایج به دست آمده نشان دهنده عملکرد برتر رویکرد جدید به کمک الگوریتم جستجوی فراکتال جهت بیشینه سازی پوشش در فضای سه بعدی برداری است. رویکرد پیشنهادی قادر است با بهترین سرعت همگرایی و دقت محاسباتی و آماری، جایابی و پوشش بهینه ربات ها را محاسبه نماید.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی فراکتال، حس گر رباتیک، جایابی، پوشش، فضای برداری
  • مجید آزاد حسن، احسان شکوری *، پیام سراییان صفحات 629-636
    امروزه کامپوزیت ها در مقایسه با فلزها، با توجه به برخورداری از خواص مکانیکی بالا نسبت به وزن و مقاومت به خوردگی خوب، کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف از جمله هوا فضا، خودرویی و دفاعی پیدا نموده اند. ماشینکاری این مواد با توجه به ساختار مرکب آنها، از پیچیدگی خاصی برخوردار است. دستیابی به شرایط بهینه ماشینکاری، بسته به نوع نیاز، با توجه به نوع الیاف و رزین مصرف شده در کامپوزیت ها، به بررسی دقیق و تحلیل های مناسب نیاز دارد. در تحقیق حاضر، لوله های کامپوزیتی از جنس شیشه-اپوکسی به ضخامت 5 میلیمتر، که اغلب در بدنه سازه های هوا فضایی کاربرد دارند، با لایه چینی دستی تولید شده اند و زبری سطح آنها پس از فرآیند تراشکاری اندازه گیری شده است. بدین منظور، جهت بدست آوردن حداقل زبری در فرایند تراشکاری، نوع ابزار در دو حالت، و سرعت برشی، نرخ پیشروی و عمق برشی، در سه سطح مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. پس از طراحی آزمایش با روش تاگوچی و انجام آزمایش بر روی نمونه های از پیش ساخته شده، زبری سنجی و تحلیل های مد نظر انجام پذیرفت. در نهایت نتیجه گیری گردید که حداقل میزان زبری از ابزار با سطوح براده شکن، سرعت برشی m/min 100، نرخ پیشرویmm/rev 0.05 و عمق برش mm 1.5 بدست خواهد آمد.
    کلیدواژگان: زبری سطح، کامپوزیت اپوکسی، شیشه، تراشکاری
  • زینب قاسمی زهان*، علی اکبرزاده کلات، محمدمهدی فاتح صفحات 637-647
    در سیستم تزریق سلولی که شاخه ای نوین در علم پزشکی است، سلول زنده را بر روی صفحه دوار سلولی چیده و با ابزار تزریق توسط سوزن ظریفی، ماده شیمیایی را به سلول تزریق می کنند. کنترل کننده به تنظیم ارتفاع، موقعیت و جهت صفحه دوار، می پردازد و ابزار تزریق بدون نیاز به سیستم کنترلی، یک مسیر معین را ردگیری می کند. جابجایی صفحه دوار به دلیل حساسیت بالای سلول، سبب آسیب یا مرگ تعدادی از سلول ها می گردد. پیشنهاد این مقاله به منظور افزایش میزان موفقیت و کاهش آسیب به سلول، ثابت کردن صفحه سلولی و جایگزینی ربات اسکارا با ابزار تزریق می باشد. در این حالت صفحه سلولی هیچ حرکتی ندارد و بازوی ربات، کنترل می شود. ربات اسکارا، توانایی همزمان ردگیری موقعیت مطلوب و اعمال نیروی متغیر با زمان، مناسب و بدون نویز را داراست. با مدل غیرخطی پیشنهادی محیط، پارامترهای مدل سلول تزریقی را تخمین زده و به کمک روش بازگشتی کمترین مربعات خطا، بهینه می گردد. تاکنون تمامی روش های سیستم تزریق سلولی، بر مبنای کنترل گشتاور بوده که سیستم کنترلی به دینامیک ربات و سلول وابسته بود. در این مقاله به اعمال کنترل امپدانس در حوزه ولتاژ پرداخته شده. این روش که به کنترل محرکه های ربات می پردازد، ساده تر است و به مدل دینامیکی پیچیده ربات و سلول تحت تزریق بستگی ندارد. طراحی کنترل کننده تطبیقی مقاوم در حضور اغتشاش خارجی و نامعینی های مدل محرکه ربات است، تا بر این چالش غلبه کند. تحلیل پایداری نشان می دهد که؛ سیستم ربات پایدار است. نتایج شبیه سازی ها، بیانگر کارایی مطلوب طرح رباتیکی شدن سیستم تزریق سلولی پیشنهادی می باشد.
    کلیدواژگان: کنترل امپدانس، تخمین پارامتر، دینامیک ربات اسکارا، کنترل ولتاژ، تزریق سلولی رباتیکی
  • فاطمه حسن پور رودبنه، غلامحسین لیاقت *، هادی صبوری صفحات 648-656
    در این مقاله سازه های ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی و نیز، پر شده از فوم به صورت شبه استاتیک تحت بارگذاری فشاری متمرکز و گسترده به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سازه های ساندویچی از رویه های آلومینیومی و لانه زنبوری از جنس آلومینیوم 5052-H38 تشکیل شده است. فوم مورد استفاده برای پر کردن سازه لانه زنبوری، فوم پلی اورتان با چگالی 137.13 kg/m3 می باشد. آزمایش شبه استاتیکی بر روی نمونه های ساخته شده در بارگذاری متمرکز با نفوذ کننده سرتخت به قطر 10 میلی متر با استفاده از دستگاه یونیورسال انجام شده است همچنین آزمایش های شبه استاتیک با بارگذاری گسترده نیز با این دستگاه انجام شد. در این نوع بارگذاری نیرو به تمام سطح سازه به طور یکنواخت وارد می شود و نرخ جابجایی برای هر دو نوع بارگذاری 2 mm/min در نظر گرفته شده است. هدف از این بررسی تاثیر ماده پرکننده در میزان جذب انرژی و شکل تخریب سازه ساندویچی بوده است و همچنین مقایسه این دو نوع بارگذاری در پنل های ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی و پر شده از فوم می-باشد. نتایج آزمایش شبه استاتیک در هر دو نوع بارگذاری نشان می دهد که ماده پرکننده اثر بسزایی در افزایش انرژی جذب شده دارد. فوم پلی اورتان به عنوان ماده پرکننده سازه لانه زنبوری مورد استفاده در هسته پنل ساندویچی باعث افزایش 6% و 29% انرژی جذب شده ویژه سازه ساندویچی با هسته پر شده از فوم پلی اورتان نسبت به سازه ساندویچی با هسته لانه زنبوری خالی به ترتیب در بارگذاری های متمرکز و گسترده شده است.
    کلیدواژگان: سازه ساندویچی، فوم پلی اورتان، بارگذاری متمرکز، بارگذاری گسترده
  • سجاد نوریان، مهدی معرفت* صفحات 657-664
    در مقاله حاضر به مقایسه تجربی بین مشعل متخلخل سطحی و مشعل معمولی در مصارف خانگی به عنوان اجاق گاز بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 10325 پرداخته شده است. این مقایسه بین مشعل معمولی رایج در بازار و مشعل متخلخل هم اندازه آن صورت گرفته است. ابتدا حدود شعله وری مشعل متخلخل سیلیکون کاربایدی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دهنده تشکیل شعله در نسبت هم ارزی های کمتر از 1 بود، به طوریکه بهترین عملکرد در نسبت هم ارزی حوالی 0.7 بدست آمد. با تغییر فاصله مشعل تا ظرف و قطر ظرف مشخص شد که برای ظرف به قطر 26 و فاصله 1 سانتی متر مشعل متخلخل تا 55 % بازدهی دارد. مقایسه بازدهی و آلایندگی مشعل معمولی و حالت بهینه مشعل متخلخل نشان داد که در شرایط برابر توان، فاصله مشعل از ظرف، قطر ظرف، قطر مشعل، ابزار اندازه گیری و روش یکسان بازدهی مشعل متخلخل می تواند تا 1.5 برابر بزرگتر از بازدهی مشعل معمولی باشد. تولید آلاینده های ناکس و کربن مونو اکسید در مشعل معمولی به ترتیب 8 و 8 تا 26 برابر مشعل متخلخل است. با توجه به بازدهی بالاتر و آلایندگی کمتر، مشعل های متخلخل می توانند جایگزین مناسبی برای مشعل های معمولی در مصارف خانگی باشند.
    کلیدواژگان: مشعل متخلخل، آلایندگی، بازدهی، اجاق گاز، مشعل معمولی
  • ابوالفضل طاهرخانی، علی باستی*، نادر نریمان زاده، علی جمالی صفحات 665-674
    شکل دهی تدریجی تک نقطه ای روشی نوین و انعطاف پذیر در تولید قطعات سه بعدی از ورق است. به علت ماهیت تغییر شکل موضعی در این فرایند، قابلیت شکل پذیری نسبت به روش های سنتی بالاتر و نیروهای شکل دهی کمتر است. با این وجود دقت قطعات ساخته شده در این روش به علت برگشت فنری و همچنین خمش در نواحی مرزی پایین است. اخیرا فرایند شکل دهی تدریجی به کمک حرارت اصطکاکی موضعی توسعه پیدا کرده است. در این تحقیق اثر حرارت موضعی ایجاد شده توسط حرکت اصطکاکی ابزار در سرعت های دورانی بالا بر روی قابلیت شکل پذیری و دقت ابعادی در ورق هایی از جنس آلومینیم 3105 با انجام یک سری از آزمایشات بررسی شده است. در این روش دمای ناحیه ی شکل دهی به علت حرکت اصطکاکی ابزار بالا رفته و هم زمان با پاشش مایع خنک کاری دمای کلی ورق ثابت نگه داشته می شود. در این صورت ورق در محل تماس با ابزار دارای استحکام پایین و در سایر نواحی دارای استحکام بالا خواهد بود. در نتیجه نیروی وارده بر ورق در نواحی مرزی کاهش یافته و تغییر شکل پلاستیک نامطلوب کاهش می یابد. از طرفی با کاهش تنش تسلیم کرنش های الاستیک و در نتیجه برگشت فنری کمتر می شود. افزایش قابلیت شکل پذیری در اثر نرم شدن منطقه شکل دهی از دیگر نتایج این استراتژی می باشد. این ایده با ساخت قطعاتی با هندسه هرم ناقص در سرعتهای دورانی 1000 تا 7000 RPM مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد در سرعت های بالاتر از 3000 RPM قابلیت شکل پذیری و دقت ابعادی قطعات ساخته شده افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: شکل دهی تدریجی تک نقطه ای، حرارت دهی موضعی، سرعت دورانی ابزار، دقت ابعادی
  • حسن صیادی *، مجتبی عفت پناه حصاری، محمد امین عسکری فرسنگی صفحات 675-684
    در سالهای اخیر برداشت انرژی از منابع موجود در محیط به منظور راه اندازی ادوات الکترونیکی با توان پایین، مورد توجه بسیاری از محققین قرارگرفته است. انرژی باد ، انرژی خورشید ، انرژی جریان آب ، انرژی مکانیکی حاصل از ارتعاشات و . . . از جمله منابع مهم انرژی های موجود در محیط بشمار می آیند. در این مقاله بهینه سازی برداشت انرژی از ارتعاشات محیط توسط آلیاژ حافظه دار مغناطیسی ارائه شده است. بدین منظور یک تیر دوسر درگیر بصورت کوپل با آلیاژ حافظه دار مغناطیسی در نظر گرفته می شود. ضربه ای به اندازه تنظیم شده به جرم محک متصل به وسط تیر اعمال می شود در نتیجه ارتعاشات تیر باعث ایجاد کرنش های طولی در آلیاژ می گردد. این تغییر کرنش باعث تغییر شار مغناطیسی در اطراف سیم پیچ متصل به آلیاژ شده و با القای جریان الکتریکی یک جریان AC در مدار برقرار می گردد.
    برای ادامه داشتن فرایند و بازگشت کرنش ها در آلیاژ ، یک میدان مغناطیسی بایاس در جهت عرضی به آلیاژ اعمال می گردد. در این مقاله از مدل تیر اویلر – برنولی با کمک تئوری فون کارمن و مدل ساختاری مبتنی بر ترمودینامیک برای پیش بینی کرنش های غیر خطی و پاسخ مغناطیسی استفاده شده است. در نهایت برای پیش بینی ولتاژ خروجی قانون القای فارادی بکار می رود. پس از بدست آوردن معادلات و معرفی مدل ، بهینه سازی ابعادی بهمراه اثر جرم محک و میدان بایاس با هدف کم کردن حجم آلیاژ با قیود اعمالی انجام می شود.
    کلیدواژگان: آلیاژ حافظه دار مغناطیسی، برداشت انرژی، بهینه سازی، سازه کوپل با آلیاژ
  • مریم انصاری، مهدی معرفت*، منیژه مختاری دیزجی صفحات 685-691
    سرعت موج نبض اغلب به عنوان شاخصی کلینیکی برای تشخیص بیماری های قلبی-عروقی استفاده می شود. در تحقیقات گذشته به این نتیجه رسیده اند که سرعت موج نبض بالا نشان دهنده ی سفتی شریانی است این امر را این گونه می توان توجیه کرد که در فیزیک جریان ضربانی برای یک سیال تراکم ناپذیر سرعت موج در یک لوله سخت تر سریع تر حرکت می کند به طوری که در یک لوله کاملا صلب سرعت موج بی نهایت می شود. در این مقاله به این موضوع پرداخته شده است که زمانی از این نتیجه می توان استفاده کرد که دیواره هیچ محدودیتی نداشته باشد که در حل از این محدودیت به عنوان شرط مرزی خارجی (تترینگ: میزانی که دیواره رگ به وسیله بافت اطراف احاطه شده باشد) استفاده شده است. دراین مقاله با استفاده از معادلات حاکم بر دیواره رگ و سیال خون و با استفاده از حل تحلیلی و استفاده از تترینگ به عنوان شرط مرزی خارجی سرعت موج نبض بررسی شده است. در تحقیقات گذشته فقط برای درجه تترینگ صفر و یک سرعت موج نبض بدست آورده شده است، اما در این تحقیق سرعت موج نبض برای درجه تترینگ های مختلف و برای سه حالت دیواره مختلف ویسکوالاستیک، الاستیک و سخت بررسی شده است. با استفاده از این تحقیق روند تغییر سرعت موج نبض با درجه تترینگ و با تغییر سختی کاملا مشخص است که این نتایج به استفاده صحیح از سرعت موج نبض به عنوان شاخصی کلینیکی برای پیش بینی سفتی شریانی کمک به سزایی می کند.
    کلیدواژگان: سرعت موج نبض، تترینگ شریانی، حل تحلیلی، سفتی شریانی، دیواره شریانی
  • علی زاهدی نژاد، منوچهر راد* صفحات 692-702
    برای پیشگویی جذب انرژی لحظه ای توسط توربین های جزر و مدی محوری در جریان غیر دائمی آب یک روش مدل سازی عددی-تحلیلی ارائه شده است. هدف از مقاله حاضر معرفی یک روش حل انتگرالی سریع و پایدار با پاسخ یکتا است. این روش از داده های دینامیک سیالات محاسباتی در جریان دائمی استفاده می کند تا عملکرد زمانمند توربین جزر و مدی محوری را در جریان های خارجی غیر دائمی تقریب بزند. این روش حل برای مدل سازی توربین جزر و مدی محوری با داکت همگرا-واگرا در جریان آب با شرایط مرزی غیردائمی طراحی شده است. معادلات حاکم برای جریان سیال به صورت معادلات انتگرالی به دست آمده اند. معادله حرکت یک درجه آزادی روتور با روش رانج-کوتا مرتبه چهار و روش تغییر پارامتر ها حل شده است. داده های دینامیک سیالات محاسباتی برای روتور و داکت توربین جزر و مدی محوری به صورت مقادیر مرزی در معادلات انتگرالی جریان سیال وارد شده اند. دو معادله تحلیلی زمانمند برای تقریب گشتاور روتور و ضریب فشار پشت توربین جزر و مدی به کار برده شدند. نتایج روش حل انتگرالی با نتایج داده های زمانمند دینامیک سیالات محاسباتی در نرم افزار انسیس-فلوئنت مقایسه شده است. با روش ارائه شده، شبیه سازی های عددی متعددی انجام شده تا ابعاد داکت برای بیشترین افزایش جذب توان در یک توربین جزر و مدی محوری تعیین شود.
    کلیدواژگان: توربین جزر و مدی، جریان غیردائمی، داکت، شبیه سازی دینامیکی، معادلات انتگرالی
  • حسن علی جهانگیری، علی جهانگیری* صفحات 703-710
    بهینه سازی توپولوژیکی کیفیت انتقال حرارت دوبعدی در یک محفظه بسته، بعنوان یک مسئله ترموفیزکی نمونه، همواره از اهمیت بسزایی برخوردار بوده است. در این مقاله روش بهینه سازی توپولوژی با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت به دست آودرن توپولوژی بهینه براساس داده های به دست آمده از حل مسئله انتقال حرارت دوبعدی شامل بار حرارتی نقطه ای و بار حرارتی گسترده در دامنه محاسباتی با استفاده از روش تحلیل اجزاء محدود، توسعه داده شده است. در روش مجموعه سطوح تراز، مرزهای سازه به وسیله یک تراز از تابع اسکالر دینامیکی ضمنی از بعد بالاتر معرفی می شوند. تغییرات این تابع در مراحل بهینه سازی می تواند به سادگی جدا شدن و متصل شدن مرزهای دینامیکی را مدل سازی نماید. برای تشکیل این تابع و تعیین دمای مجهول می توان از توابع شکل مورد استفاده در تحلیل اجزاء محدود استفاده کرد. تابع هدف در این مقاله کمینه کردن ظرفیت توان حرارتی بوده و آنالیز حساسیت در چندین مسئله نمونه انتقال حرارت با استفاده از روش مجموعه سطوح تراز جهت بهینه سازی توپولوژی به همراه روش تحلیل اجزاء محدود بررسی شده است. در نهایت نتایج حل سه مسئله نمونه انتقال حرارت شامل بار حرارتی نقطه ای، بار حرارتی گسترده و ترکیبی از این دو جهت نشان دادن اعتبار روش مذکور ارائه شده است. با استفاده از این روش، هزینه و زمان محاسبات بهینه سازی کاهش یافته و می تواند برای محدوده وسیعی از مسائل بهینه سازی توپولوژی انتقال حرارت محاسباتی به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: انتقال حرارت، بهینه سازی توپولوژی، روش مجموعه سطوح تراز، آنالیز حساسیت، اجزاء محدود
  • میراعلم مهدی*، امیر رهنی صفحات 711-721
    در پرنده هایی که دارای چند مرحله بال، سطوح کنترلی و پایدارکننده هستند، بالک های پایدارکننده که در انتها قرار دارند وظیفه پایداری پرنده را در ابتدای پرواز بر عهده دارند. در این نوع پرنده ها معمولا گردابه های ناشی از جریان اطراف بال ها و بالک های کنترلی بالادستی موجب تضعیف عملکرد پایدار کننده ها می شود. بالک های مشبک به علت ماهیت شکلی که دارند اثرپذیری کمتری نسبت به بالک های مسطح دارند. در این حالت می توان با جایگزینی بالک مسطح بوسیله بالک مشبک عملکرد را بهبود داد. در این مقاله با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به روش حجم محدود و استفاده از شبکه پیوندی در کنار بدنه، میدان جریان اطراف یک پرنده که از پایدار کننده مسطح و مشبک تشکیل شده، شبیه سازی شده است. ابتدا با شبیه سازی جریان اطراف یک مدل که نتایج آزمایشگاهی برای آن موجود بوده مدل آشفتگی مناسب انتخاب شده است. سپس برای یک پرنده ای که دارای بال و بالک کنترلی است دو سری پایدارکننده مسطح(PL1، PL2) و یک سری پایدارکننده مشبک طراحی شده است. با نصب این بالک ها به عنوان پایدارکننده برروی پرنده، رفتار متفاوتی از لحاظ ضرایب آیرودینامیکی پیدا می کنند. شبیه سازی برای اعداد ماخ 0.6، 0.7و 0.8 در زوایای حمله 0، 2، 4و 6 درجه انجام شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد ممان پیچشی و ضریب نیروی عمودی بالک مسطح هر دو مدل نسبت به بالک مشبک پایین تر بوده و در بالک های مسطح با کاهش طول وتر و افزایش طول اسپن می توان عملکرد بهتری را به عنوان پایدار کننده بدست آورد.
    کلیدواژگان: بالک، مشبک، پایدار کننده، بالک مسطح، پرواز دو مرحله ای، محاسبات عددی
  • سجاد قنبری، داود اکبری*، حسن مسلمی نایینی صفحات 722-732
    در این مقاله، اثر پارامترهای جوشکاری القایی فرکانس بالا بر روی بهبود کیفیت جوش در لوله های درزدار مطالعه و بررسی شده است. بدین منظور پارامترهای فرآیندی نظیر شدت جریان، فرکانس جوشکاری و همچنین شکل لبه ی اتصال بررسی شده و اثر آنها بر توزیع حرارت در ناحیه ی جوش مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه های تجربی مورد بررسی با انجام آزمون های کشش، متالوگرافی و میکروسختی ارزیابی و کیفیت سنجی شدند و نواحی متاثر از جوش شامل سه ناحیه با دانه بندی متفاوت و عملیات ترمومکانیکی مختلف شناسایی و مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که با اصلاح شکل لبه، بیشترین کاهش اندازه متوسط دانه ها در ناحیه فلز جوش و به میزان 27 درصد می باشد. همچنین با انجام تحلیل مغناطیسی- حرارتی، شدت جریان ها و فرکانس های مختلف برای ایجاد توزیع دمایی مناسب مدل سازی و ارزیابی شد. نتایج نشان می دهند که با افزایش شدت جریان و فرکانس جوشکاری، نواحی متاثر از حرارت گسترش یافته و سایر نواحی کوچکتر می شوند. بیشترین افزایش دمای متوسط لبه به ازای افزایش واحد فرکانس، از شدت جریان 1250 تا 1500 آمپر و در حدود 42 درصد بوده است. از آزمون سنجش ریزسختی برای تشخیص فازها در جوش استفاده شده است. با مقایسه نتایج حاصل از تست متالوگرافی و میکرو سختی منطقه جوش، عرض جوش یکنواخت تری در نمونه های جوش داده شده با لبه اصلاح شده مشاهده شد. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده کاهش 18 درصدی در میزان عرض جوش در نمونه های مذکور نسبت به نمونه های بدون آماده سازی لبه بودند.
    کلیدواژگان: جوشکاری القایی فرکانس بالا، تحلیل مغناطیسی، حرارتی، شکل لبه ی بهینه، گرادیان دمایی
  • کورش جواهرده*، حامد حبیبی، محمد ذوقی صفحات 733-744
    در این تحقیق سیکل رانکین بازیاب آب- آمونیاک با محرک انرژی خورشیدی و دفع گرما به گاز طبیعی مایع شده در کندانسور، از منظر انرژی، اگزرژی و اگزرژی- اقتصادی شبیه سازی می شود. به منظور برقراری اختلاف دمای پینچ مبدل های حرارتی از یک روش نسبتا جدید استفاده شده که منجر به بهبود عملکرد ترمودینامیکی و افزایش توان خروجی سیستم می شود. همچنین با بکار بردن روابط جزییات انتقال حرارتی مربوط به مبدل حرارتی پوسته و لوله، مبدل های حرارتی شبیه سازی می شوند. نتایج حالت پایه نشان دهنده عملکرد مناسب سیکل گاز طبیعی از منظر ترمودینامیکی و اگزرژی-اقتصادی بوده و اهمیت به کارگیری سیکل گاز طبیعی را مشخص می سازد. کلکتور و کندانسور سیکل آب-آمونیاک نیز به عنوان اجزایی معرفی می شوند که باید بیشتر از سایر اجزا از منظر اگزرژی- اقتصادی مورد توجه قرار گیرند، چون بیشترین مقدار نرخ هزینه متعلق به این اجزا می باشد. نتایج تحلیل پارامتری نشان می دهد که در فشارهای بالای ورودی توربین آب-آمونیاک بازده اگزرژی و هزینه کلی سیستم مقادیر مناسب تری دارند در حالی که توان خالص خروجی سیستم کاهش می یابد. همچنین تغییرات پارامترهای خروجی با تغییر کسر جرمی آمونیاک دارای روند پیچیده ای می-باشد. در نهایت با افزایش اختلاف دمای پینچ در مبدل های حرارتی میزان افت عملکرد ترمودینامیکی سیستم بیشتر از میزان بهبود عملکرد اقتصادی سیستم می باشد
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، سیکل رانکین آلی آب- آمونیاک، سیکل گاز طبیعی، اگزرژی، اگزرژی- اقتصادی
  • حسین صادقی، علی اکبر دهقان، محمد سفید* صفحات 745-755
    جریان درون حفره همواره به عنوان یک مساله ی کلاسیک و بنیادی مورد توجه بوده است. مدل هایی خاص مانند ویسکوپلاستیک بینگهام که از جمله سیالات غیر نیوتونی است، در محدوده ی مشخصی تنش، از خود مقاومت نشان می دهد و تقریبا شبیه جسم صلب رفتار می کند که تنش تسلیم آن نامیده می شود و در صورت افزایش تنش اعمالی به شکل سیال رفتار می کند. با در نظر گرفتن انتقال حرارت در این نوع ماده و حل و بررسی آن، تغییرات تنش تسلیم و ویسکوزیته با دما آنگونه که در عمل با آن مواجه هستیم دور از ذهن نخواهد ماند. در کار حاضر با حل عددی مساله ی حفره با درپوش متحرک و ماده ی بینگهام درون آن، بررسی سیالاتی و انتقال حرارتی با در نظر گرفتن تغییرات خواص ماده، یعنی ویسکوزیته و تنش تسلیم با دما، صورت گرفته است و نتایج با تغییر اعداد بدون بعد و پارامترهای متفاوت جریان و انتقال حرارت، Re=10-1000، Bn=1-2000، Pr=0.01-100 و E=5000-50000 ارائه شده اند. در این پژوهش، با استفاده از روش حجم محدود برای گسسته سازی معادلات حاکم و بهره گیری از شبکه هم مکان، تاثیر وابستگی لزجت و تنش تسلیم به دما با حالت مستقل از دما مقایسه شده و سپس توزیع مولفه های افقی و عمودی سرعت، نواحی تسلیم و جریان داخل حفره، مرکز گردابه و عدد ناسلت روی دیوار های جانبی با توجه به خطوط جریان، بررسی و تحلیل شده اند.
    کلیدواژگان: سیال غیرنیوتونی، ویسکوپلاستیک، بینگهام، حجم محدود، حفره
  • محمد معتمدی، مصطفی زین الدینی*، جواد فاخری صفحات 756-766
    در این تحقیق اطلاعات حاصل از بررسی نظری رفتار نرم شوندگی/ سخت شوندگی و پدیده خرابی خمیری پیش رونده اعضای فولادی با مقطع لوله ای، تحت بارگذاری خمش خالص در محدوده غیر ارتجاعی ارائه می شود. در این مطالعه برای حل مسئله، از حل بسته ریاضی استفاده شده است. پدیده های فیزیکی مورد توجه در تحلیل شامل رفتار غیرارتجاعی مصالح، بیضی شدگی چرخه ای تجمعی سطح مقطع (مشابه رفتارخزش) و رفتار خمیری چرخه ای شامل اثرات بوشینگر، رفتار نرم شوندگی/ سخت شوندگی چرخه ای مصالح و پدیده خرابی خمیری پیش رونده است. روابط لنگر- انحنا بر پایه مقطع بیضی شده استخراج شده اند. رفتار مصالح در محدوده غیرخطی بر اساس معادله تنش- کرنش تورگارد لحاظ شده است که این امر موجب ساده سازی تحلیل شده است. یک مدل رفتاری ترکیبی شامل قانون سخت شوندگی پویای غیرخطی بعلاوه سخت شوندگی همسانگرد به منظور مدل سازی رفتار تنش- کرنش محوری چرخه ای در نظر گرفته شده است. تحلیل ها تحت بارگذاری خمش خالص تکرار شونده کم چرخه به صورت انحنا- کنترل انجام شده است. رشد چرخه به چرخه بیضی شدگی مقطع با استفاده از قانون اصلاح شده خزش بایلی- نیوتن در محاسبات لنگر خمشی آورده شده است پیش بینی های مدل با تعدادی از داده های تجربی در دسترس که به صورت آزمایش یکسویه و چرخه ای در محدوده خمیری بر روی لوله های فولادی انجام شده مقایسه شده است و نتایج محاسبات همخوانی قابل قبولی با داده های آزمایشگاهی دارند.
    کلیدواژگان: لوله های فولادی، بارگذاری یکسویه و چرخه ای خمش خالص، رفتار نرم شوندگی، سخت شوندگی چرخه ای
  • سید بهزاد گل پرور، میلاد محمدزاده کوثری، حمید نیازمند* صفحات 767-778
    میزان حرارت اتلافی قابل‏ توجه گازهای اگزوز موتورهای احتراق داخلی و قابلیت سیستم‏ های تبرید جذب سطحی در کار با حرارت‏ های اتلافی باعث شده است که سیستم‏ های تبرید جذب سطحی برای سرمایش و تهویه خودروها جالب توجه باشد. پایین بودن توان تبرید مخصوص این سیستم‏ ها باعث شده تا برای تامین سرمایشی معین، به نسبت سایر سیستم‏ های تبرید این سیستم‏ها حجیم ‏تر باشند که در نتیجه استفاده عملی از این سیستم‏ ها را در خودروها دچار چالش کرده است. بهینه ‏سازی هندسی بستر جاذب یکی از روش‏ های بهبود عملکرد این سیستم ‏ها است که این امر تنها از طریق روش‏ های عددی و شبیه ‏سازی میسر است. به همین منظور سیستم تبرید جذب سطحی شامل بستر لوله با فین‏ های طولی که با حرارت اتلافی گازهای اگزوز کار می‏کند، به صورت سه ‏بعدی و با در نظر گرفتن جزئیات فرآیندهای انتقال جرم و حرارت به روش حجم محدود مدلسازی شده است. همچنین برای مطالعه تاثیر قطر ذرات جاذب بر عملکرد سیستم، هر دو مقاومت انتقال جرم درون و برون ذره ای در معادلات در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که در بین آرایش‏ های هندسی مورد بررسی، بستر با 20 عدد فین، با ارتفاع فین 10 میلیمتر هندسه بهینه است که در این حالت بیشترین توان تبرید مخصوص حاصل می‏گردد. همچنین با بررسی تاثیر قطر ذرات جاذب بر عملکرد سیستم، قطر 0.3-0.4 میلیمتر مناسب ‏ترین قطر برای بستر مورد بررسی که حاوی ذرات زئولیت13x است، می‏ باشد.
    کلیدواژگان: تبرید جذب سطحی، فین های طولی، انتقال جرم و حرارت، بهینه سازی بستر جاذب
  • یادداشت پژوهشی
  • مصطفی مافی*، مرتضی شمالی، حمیدرضا آجورلو صفحات 779-782
    در دهه های اخیر مبردهای طبیعی به علت سازگاری با محیط زیست، در دسترس بودن و خواص مناسب ترموفیزیکی، به عنوان جایگزینی مناسب برای مبردهای مصنوعی در سیستم های برودتی، مطرح شده اند. در این پژوهش، مبردهای پروپیلن (R1270)، پروپان (R290)، ایزوبوتان (R600a)، R407c، R410a، R12، R22 و R134a برای استفاده در سیستم های تبرید متداول مورد بررسی قرار گرفته اند. در مطالعات موردی، پارامترهای ترمودینامیکی و فنی چرخه های تبرید متداول با استفاده از مبردهای مذکور در گستره ی دمایی 30- تا 10 درجه ی سلسیوس در تبخیرکننده و همچنین چرخه های پمپ گرمایی با گستره ی دمایی 45 تا 60 درجه ی سلسیوس در چگالنده مورد مطالعه و مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که پروپیلن، جایگزینی مناسب برای مبردهای مصنوعی در چرخه های تبرید متداول در بازه دمایی فوق الذکر است.
    کلیدواژگان: مبردهای سازگار با محیط زیست، مبرد جایگزین، سیستم تبرید متداول، پمپ گرمایی
|
  • Mohammad Reza Mousavi, Jamal Arghavani * Pages 1-11
    Magnetic shape memory alloys (MSMAs) are a new class of smart materials that exhibit characteristics of large recoverable strains and high frequency. These unique characteristics, make MSMAs interesting materials for applications such as actuators, sensors, and energy harvesters. This paper presents a two-dimensional phenomenological constitutive model for MSMAs, developed within the framework of irreversible continuum thermodynamics. To this end, a proper set of internal variables is introduced to reflect the microstructural consequences on the material macroscopic behavior. Moreover, a stress-dependent thermodynamic force threshold for variant reorientation is introduced which improves the model accuracy in multiaxial loadings. Preassumed kinetic equations for magnetic domain volume fractions, decoupled equations for magnetization unit vectors and appropriate presentation of the limit function for martensite variant reorientation lead to a simple formulation of the proposed constitutive model. To investigate the proposed model capability in predicting the behaviors of MSMAs, several numerical examples are solved and compared with available experimental data as well as constitutive models in the literature. Demonstrating good agreement with experimental data besides possessing computational advantages, the proposed constitutive model can be used for analysis of MSMA-based smart structures.
    Keywords: Magnetic shape memory alloy, Internal variable, Two-dimensional modeling, Magneto-mechanical loading, Hardening function
  • Seyed Erfan Salimipour * Pages 12-20
    Flow around a circular cylinder placed in an incompressible uniform stream is investigated via two-dimensional numerical simulation in the present study. Some parts of the cylinder are replaced with moving surfaces, which can control the boundary layer growth. Then, the effects of the moving surfaces locations on the power and drag coefficients are studied at various surface speeds. The flow Reynolds number is varied from 60 to 180. To simulate the fluid flow, the unsteady Navier-Stokes equations are solved by a finite volume pressure-velocity coupling method with second-order accuracy in time and space which is called RK-SIMPLER. In order to validate the present written computer code, some results are compared with previous numerical data, and very good agreement is obtained. The results from this study show that some of these surfaces reduce the drag coefficients and the coefficient of the total power requirements of the system motion. The optimum location and the speed of the surfaces which cause the minimizing the power coefficient are also obtained; By observing the results it is found that in all Reynolds numbers, the minimum power coefficient or in other word, the optimum drag coefficient is occurred at surface angle of 70 deg.
    Keywords: Circular cylinder, Moving surfaces, Boundary layer, Power coefficient, Drag coefficient
  • Mohammad Khoran*, Habiballah Safari, Mohammad Reza Dashtbayazi Pages 21-26
    Selecting tool materials, tool sizes and determining the cutting parameters presents a great challenge in machining operations especially in high speed machining processes. In this study effect of feed rate which is one of the important machining parameters and tool size on tool life in high speed machining of Ti-6Al-4V alloy were investigated. Fixed cutting speed of 200 m/min, feed rate of 0.03 and 0.06 mm/tooth together with axial cutting depth of cut 5.0 mm, and radial cutting depth of cut 1.5 mm were employed as the cutting parameters. TiAlN TiN coated tungsten cemented carbide insert in two different size was used during machining operations. Flank wear land measurement was taken by using a toolmakers’ microscope and recorded accordingly throughout machining processes. The results showed during the machining employing both feed rate and using smaller tool size chipping occurred on the tool nose along with gradual tool flank wear. Also by increasing the feed rates utilizing the smaller size of tool highly affected tool life compared to employing the larger one during the high speed machining operations. Reduction the feed rate by 50 percent increased the tool life of smaller tool size by 200 percent.
    Keywords: wear land, feed rate, high speed, tool life, Titanium alloy
  • Hossein Khorasanizadeh*, Mojtaba Sepehrnia, Reza Sadeghi Pages 27-38
    In this numerical study, three dimensional laminar flow, heat transfer and other thermal characteristics of a microchannel heat sink, consisting of seven isosceles triangular microchannels, have been investigated. For this purpose, conduction in the solid parts has been considered and two different horizontal inlet/outlet (I-type) and vertical inlet/outlet (U-type) arrangements have been considered. Simulations have been performed for a constant heat flux of 125 kWm-2 entering from the substrate. In previous studies flow of water in rectangular microchannles has been considered, but in this study CuO-water nanofluid has been utilized. The effects of the Brownian motion of nanoparticles and variation of thermophysical properties of the nanaofluid with termperature have been considered and their importances studied. The results show that with increasing pressure drop, the heat sink performance in terms of heat transfer, thermal resistance and uniform temperature distribution at subtrate improves for the two nominated arrangements. Also increasing the volume fraction to 2% improves the heat sink performance, but as it increases further the thermal resistance and the non-uniformity of temperature at the bottom plate enlarge with no heat transfer improvement. Making comparison with the results of the previous studies on the effect of inlet/outlet arrangement proves that the thermal performance is affected by both of the inlet/outlet arrangement as well as the shape and geometry of the microchannels. For the heat sink of this study with triangular microchannels the performance of the I-type arrangement is better than the U-type arrangement.
    Keywords: Heat sink, Triangular microchannel, Nanofluid, Brownian motion, Variable properties, Horizontal, vertical inlet, outlet
  • Mohammad Mohsen Shahmardan*, Ali Montahaee, Mahmood Norouzi Pages 39-49
    In the current research, laminar flow and heat transfer of viscoelastic fluid in an axisymmetric sudden expansion whit expansion ratio of 1:3 is investigated. Finite volume method and PISO algorithm are used for numerical simulation of flow and heat transfer of viscoelastic fluid. As well as, for study the effect of elasticity property of polymeric fluid flow, nonlinear Phan-Thein-Tanner (PTT) rheological model is used. Most of the researches which has been done in this field are focus on investigating hydrodynamic parameters of flow like study the effect of Reynolds number and elasticity property on vortices length, so due to the scarcity of comprehensive study about the heat transfer of viscoelastic fluid flow in sudden expansion, performing present study seems necessary. Considering some of the rheological and thermodynamic properties of viscoelastic fluid as function of temperature is the other innovations of current study, which because of the sensitivity of some of the viscoelastic properties to temperature, considering this hypothesis for solving energy equation seems essential. The results of numerical simulation shows that the maximum quantity of local Nusselt of sudden expansion for downstream wall is approximately where vortices are finished and the procedure of velocity variation is like smooth pipe. Also, whit increasing Reynolds number that led to enhancing length and intensity of vortices, the maximum local Nusselt in sudden expansion region move further toward downstream.
    Keywords: Viscoelastic fluid, Flow, Heat transfer, Nusselt Number, Sudden Expansion
  • Kazem Esmaeili, Vahid Shokri * Pages 50-60
    This paper presents a numerical study using two-fluid model in order to compare the effect of hydrodynamic and hydrostatic models for pressure correction term in two-fluid model in modeling gas-liquid two-phase flows to provide a more accurate model. Two-fluid model is solved by Godunov Approximate Riemann Solver. The two-fluid model is applied using both hydrodynamic pressure correction term and hydrostatic pressure correction term for four sample examples including Water Faucet Case, Water-Air Separation Case, Toumi’s Shock Tube Case, and Large Relative Velocity Shock Tube Case. Hydrostatic pressure correction term is neglected for vertical geometry, therefore, in this geometry; two-fluid model cannot be hyperbolic. Thus, hydrostatic pressure correction term is not a stabilizing term. Also, in horizontal pipe and for atmospheric conditions, hydrostatic pressure correction term presents better results than hydrodynamic pressure correction term. But, in non-atmospheric conditions, hydrodynamic pressure correction term presents better results. Therefore, in order to select a suitable pressure correction term for two-fluid model, we consider geometry (vertical or horizontal) and flow conditions (atmospheric or under-pressure). Also, hydrodynamic pressure correction term in two-fluid equations system is hyperbolic in a boarder range than hydrostatic pressure correction term.
    Keywords: Two phase flow, Two- fluid model, Pressure correction term, Numerical Simulation
  • Sajad Zarei Darani, Reza Naghdabadi *, Efat Jokar, Azam Irajizad Pages 61-66
    In this paper, the mechanical behavior of the Graphene Oxide (GO)/ epoxy nanocomposites has been investigated under different strain rates. To reach this goal, GO nano sheets were synthesized through Hummers method (a chemical method) and then GO/epoxy nanocomposite was prepared using the solution-based method. Standard specimens test were made from nanocomposite. In order to study the static and dynamic behavior of material, the static pressure test and the split pressure hopkinson bar test were performed on the specimens, respectively. The results showed that the stiffness and the strength of epoxy increase with adding GO to it. It was found that the behavior of epoxy is dependent on the strain rate so intense that its dynamic strength is more than static one about 50%. Furthermore, the effect of GO in low strain rates is more than high strain rates such that adding 0.3% weight ratio of GO increase the strength of epoxy by nearly 20% and 5% in 0.01 s^(-1) and 1100 s^(-1) of strain rates, respectively. In addition, the comparison of Scanning Electron Microscopy (SEM) images from the fracture surfaces of neat epoxy and its composite showed that the surface toughness of nanocomposite is more than epoxy’s.
    Keywords: Nanocomposite, Epoxy, Graphene Oxide, Strain rate
  • Mohammad Ghaffari, Mahmood Pasandideh Fard*, Mahmood Tabaki Pages 67-78
    In this article, cavitation flow around axisymmetric projectiles with ringed and non-ringed cavitator has been investigated using control volume and boundary element methods. In the numerical method, the homogeneous equilibrium approach as well as the zwart model, for modeling the mass transfer and forming the system of equation, have been used. In the boundary element approach with dipole distribution on the body and cavity surfaces and source distribution on the cavity surface, the right conditions were set for using the Green's theorem in solving the potential flow. Moreover, some source components were imposed on the cavitator surface in order to add the hole effects. The validation procedure for both methods has been done by analytical and experimental data. In general, the results of this research are presented in two parts. In the first part, hydrodynamic properties of ringed cavitator such as cavity dimensions, intended forces, flow behavior and etc are analysed deploying the numerical methods based on Navier Stokes equations. In the second part, the boundary element method has been used for the analysis of the cavitation flow around practical geometries with ringed cavitator. The most important finding of this study is reduction of the cavity dimensions and also an increase in the force on the projectile during the use of annular cavitator. In addition, as a result of this study, two equations for maximum length and maximum diameter of the formed cavity on the cylindrical body in relation to the cavitation number and hole diameter have been provided.
    Keywords: Numerical method, Boundary Element Method, Ringed Cavitator, Projectile
  • Hossein Amirabadi *, Vahid Aghaei Pages 79-86
    Due to the rapid growth of manufacturing industry and increased competition among companies, the need to produce parts with free-form surfaces with lower cost and higher accuracy is felt. Nowadays beside all of the great benefits of 5-axis CNC machines the use of 3-axis CNC machines are more common in industry because of the high capital investment, high operating and maintenance cost, the low dynamic stability and their complex programming in 5-axis machining. Therefore it is preferred using 3-axis machines in industry where it’s possible. Since the inability of machining some complex parts by 3-axis machines, the 3axis machining technology has been proposed. In this paper, a new method has been used to determine the tool appropriate orientation for 3axis machining. In the proposed method, visible and invisible points of the surface and the shortest tool length are calculated for the workpiece and finally performed surface partitioning. The minimum number of tool orientation result from this methods reducing overall machining time and the boundaries between machining partitions to improves the surface quality. A 3axis machining of an impeller perform and evaluate the efficiency and surface accuracy by the use of a coordinate measuring machine.
    Keywords: 3+2 -Axis Machining, Free Form Surface, Surface Clustering
  • Mousa Rezaee *, Vahid Arab Maleki Pages 87-94
    This paper investigates the vibration behavior of fluid conveying viscoelastic pipe rested on non-uniform elastic Winkler foundation. The Kelvin-Voigt model is employed to consider the viscoelastic behavior of the pipe. Using the Galerkin’s method, the eigenvalue problem for the simply supported fluid conveying viscoelastic pipe is extracted. The effects of the fluid velocity, the viscoelastic constants and the foundation parameters on the complex eigenvalues and the divergence and the flutter instability of the fluid conveying viscoelastic pipe are studied and discussed. It is found that including the viscoelastic behavior to the pipe material alters the trend of the instability of the fluid conveying pipe, i.e., the first and the second modes divergence and the coupled mode flutter for the elastic pipe change to the first mode divergence, the second mode flutter and the second mode divergence for the viscoelastic pipe, respectively. The structural damping causes the velocity of the divergence instability at the higher modes to be increased. Also, because the viscoelasticity of the pipe affects the different vibration modes in different manner, therefore, the pipe dose not exhibit a coupled-mode flutter. Moreover, the non-uniformity of the foundation stiffness alters the first divergence velocity. The results are verified through comparing them with those reported in the literature.
    Keywords: Fluid Conveying Viscoelastic Pipes, Kelvin-Voigt Model, Non, Uniform Foundation, Complex Eigenvalue, Instability
  • Ali Mottahedi, Ali Akbarzadeh Kalat * Pages 95-102
    In this paper, an adaptive robust tracking control system for an unmanned quadrotor is designed .Quadrotor placed in category of rotary wing aerial vehicle, and it is an under actuated and inherently unstable system. Also the dynamic model of system is nonlinear and along with the Uncertainty, therefore it is required to design a robust control system for stabilization and tracking the desired path. This system must be capable to retain the quadrotor balance in the presence of the disturbance, undesired aerodynamical forces and Measurement error of constant parameters. The suggested controller in this paper consists of two inner and outer control loops. Inner loop controls the Euler angles and outer loop is for control the quadrotor position and translational motion, and calculating the desired angles for trajectory tracking. In this paper by utilizing the adaptive sliding mode, the controller has been designed which is no need to be given the uncertainty range and the upper bound of it will be estimated as a scalar number. In order to prevent from diverging adaptive parameters, the sigma-modification is used in adaption laws and also to achieve suitable performance in various load, the total mass is estimated adaptively. The control design is based on the Lyapunov theory and the robust stability of system in the presence of the disturbance have been shown.
    Keywords: Sliding mode control, Adaptation rule, Quadrotor
  • Amirreza Moghiman, Anooshiravan Farshidianfar, Hamid Moeenfard * Pages 103-113
    In this study, the effects of frequency, height and wavelength of progressive gravity waves on vibration and energy absorption of the single- and two-degree of freedom Bristol oscillating cylinder systems have been investigated experimentally and numerically in different depth of water. The experiments were carried out in channel equipped with both a paddle-type wave-maker and wave features measurement tools. Numerical simulations were conducted in COMSOL software assigned to simulate interactions between physical environments for turbulent flow. Making a comparison between the numerical and experimental conclusions compared to the other researcher's results demonstrates a desired matching in a wide range of wave's parameters. It can be seen in findings that changing in depth of submerged objects from free surface of water has considerable influence on their vibration behavior, so that by rising in depth, the oscillations amplitude increases to a maximam and then decreases. The obtained results indicate the different effects of relative depth under the submerged buoy on the efficiency of the single- and two-degree of freedom systems; so that increasing water height causes rise in the efficiency of single degree of freedom systems, but it doesnt have considerable influence on two degree of freedom systems. The results also show that expanding the wave-maker frequency for a constant height of water in channel causes to rise in energy and height of the generated waves so that oscillations amplitude of submerged buoy rise in vertical and horizontal line.
    Keywords: Wave's energy, Bristol oscillatory system, paddle-type wave-maker, wave frequency, Wave height
  • Gholamhasan Payghaneh*, Keramat Malekzadeh Fard, Fahimeh Rashed Saghavaz, Mojtaba Asgari Pages 114-124
    One of the common ways to reduce vibration in the structures is to add a thin viscoelastic material layer to the structure. By appropriate using of viscoelastic materials one may increase modal loss factor of the structure and reduce unfavorable structural vibration which is a main cause of fatigue and failure in the structures. In this paper, low velocity impact response of sandwich plate with magnetorheological fluid core is investigated. Hamilton principal is used to obtain the governing equation of motion for sandwich plate. Free vibration problem of the sandwich plate is solved using the Navier solution method. Classical lamination theory is used to analyze the mechanical behavior of the composite laminate in the facesheets. Only shear strain energy of the core is considered and viscoelastic behavior of the MR material was described by complex shear modulus approach as a function of magnetic field intensity. Furthermore, analytical solution for impact force is obtained by a two degree of freedom spring mass model. For three different stacking sequence of face layers, contact for history and variation of maximum impact force and it’s corresponding time by magnetic field intensity is investigated. The results show considerable effect of variation in magnetic field intensity on maximum impact force and it’s corresponding time.
    Keywords: Composite, Magneto Rheological, Mass-Spring Model, Contact Force, Impact
  • Hossein Dehghani Mohamadabadi, Seyyed Abbas Yazdanfar, Aliakbar Dehghan, Abolfazl Aehghani Mohamadabadi Pages 125-134
    In this study, hydrodynamic behavior of four-sided wind tower attached to parlor and courtyard of a scaled model form existing historical house with wind incident angel as variable was numerically investigated. Hazire-ei house wind tower, which has six channels with rectangular cross section, integrated with parlor and courtyard is considered among the most typical ones in the vernacular architecture of Yazd city. This article seeks to investigate the performance of four-sided wind tower regarding suction and supply amount of air and the way it was used as a vernacular solution for natural ventilation in order to provide engineers with design guidelines for contemporary use. Numerical study was conducted on a 1:25 scaled model and for 13 wind incident angels with 15 degrees intervals and interested parameters are mass flow rate and flow direction in each channel. A structured mesh was generated and ANSYS Fluent software was used for numerical simulation. Numerical modeling results were validated against experimental tests conducted on the same scaled model and good agreement was observed. Results indicate that in 68.5% of incident angels, four-sided wind tower acts as sucking the air out of building and in other incident angels with approximately equal amount of supply and extract rate, it operates as an air exchange unit. Accordingly it can be concluded that putting aside stack effects, four-sided wind towers in dry regions of Iran are mostly employed for heat dissipation elements rather than inducing outdoor cool breezes.
    Keywords: Four, sided wind tower, Courtyard, Natural ventilation, Incident angel, Numerical study
  • Farhad Yosefi, Khalil Alipour, Bahram Tarvirdizadeh, Alireza Hadi Pages 135-143
    In this study, the control problem of a knee rehabilitation robot is examined. The main drawback of rehabilitation facilities, such as continuous passive motion, is the lack of feedback from the interaction force between the robot and patient leg. This means that if during the exercises, an unvoluntary motion by patient is generated, the increased interaction force can then damage the patient leg. The interaction force is increased because the robot tries to hold the patient leg along the prescribed reference path. In the current paper, to realize the compliant behavior of the robot, the concept of admittance along with two control methods including adaptive model reference and integral backstepping will be utilized. Adopting admittance control method, the robot will deviate the prescribed path so that the interaction force can be decreased. The obtained simulation results reveal the good performance of the robot even in the presence of noisy sensory data. Additionally, it has been shown that the proposed combined admittance and backstepping controller has better performance, in terms of tracking error and decrease of interaction force, as compared with the model adaptive reference model.
    Keywords: Rehabilitation Robot, Admittance Control, Integral Backstepping Control, Adaptive Model Reference Control
  • Mohammad, Reza Sayyed Noorani, Maryam Shoaran, Sahar Farshbaf Pages 144-152
    Locomotion regulation of a robot according to path conditions is one of the main interests in the robotics, because it enables the robot to move in unknown environments. This can be realized using inspiration from the human and animal's bio-mechanism in generating various motion patterns called central pattern generator (CPG). These motion patterns are called “gaits” and changing between the motion patterns is called “gait transition”. Many models have been proposed to model CPGs and used for trajectory generating of various mobile robots. In this paper, a type of CPG network called 4-cell CPG model is studied to generate the rhythmic signals of the ankle joints in a bipedal locomotion gaits. This model is composed of four coupled identical cells whose internal dynamics is described by the Morris-Lecar nonlinear differential equations and the couplings between the cells follow the diffusive type. The generation of various locomotion gaits depends on the adjustment of the phase differences between rhythmic signals produced by the cells. The phase differences, in-turn, are obtained via properly adjusting the coupling weights between the cells. Here, we exploit a non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) to find the best set of coupling weights for maximally approaching the desired phase differences of the primary bipedal gaits of walk, run, two-legged jump, and two-legged hop. Also, some secondary bipedal gaits, especially one that called “hesitation walkˮ, are obtained by symmetry breaking bifurcations of the primary gaits. The “hesitation walkˮ has already predicted in [28], however the authers could not generate it.
    Keywords: Central Pattern Generator (CPG), 4, cell network model, Morris, Lecar oscillator, diffusive coupling
  • Jamal Zamani, Seyed Ali Fatemi Pages 153-162
    This Paper, with the help of the device was made in this university as "rapid prototyping device base on direct metal laser melting", study interaction of metal powder apparent density and heat transfer experimentally. Selective Laser Melting (SLM) is a direct fabrication of part through layer by layer powder deposition and successive laser beam irradiation. One of the important properties of the SLM is thermal conductivity and thermal diffusivity of the metal powder. In this paper, thermal conductivity and diffusivity of metal powder with various apparent densities were studied. According to the method of measuring (the difference between two temperatures), The tests showed the dependence of thermal properties to metal powder apparent density. Changes in apparent density was established through the pressure applied to the raw powder bed. Because achieve to desirable apparent density through proper distribution is much expensive. This study was done in range of apparent density 44.75% to 56.4% compared to the density of pure iron. Comparing the samples produced in different densities it was understood that the pressure applied to the raw powder bed with the optimum point of arrest. In fact, the best quality of the manufactured parts, in density of about 46% was obtained.
    Keywords: rapid prototyping, metal powder apparent density, Selective Laser Melting (SLM), thermal conductivity, thermal diffusivity
  • Mohammad Mahdi Doustdar, Morteza Mardani, Farhad Ghadak Pages 163-174
    Derivation of temperature distribution, at the different sections of nose, to select the material, component, and sensitive system installation at inside of it, implicates to specifying the induced aeroheating to the nose surface. This parameter with surface temperature and recess due to surface ablation must be corrected at next time steps of flight trajectory. The different methods, to estimate or calculation of aeroheating, were created whereas the most accurate method for this purpose is numerical solution of fully navier stocks, chemical dissociation and ionization of air, mass conservation of species, turbulence modeling, combustion modeling due to surface ablation, nose heat transfer equations with time marching finite volume algorithms simultaneously. Utilizing these solvers for flight trajectory is snail, and it’s required the high computational memory. Therefore, the finite difference method is used, and the governing equations are translated to curvature coordinate by mapping terms. By using this translation, to solve the governing equations, the space marching solvers can be used. Therefore, in this research, the more accurate estimation of temperature distribution for 3-D nose of supersonic and hypersonic vehicles was presented by using the numerical space marching solvers such as viscous shock layers and viscous boundary layer methods. Therefore, the comprehensive code was created to this purpose. The results of this code were validated by using the temperature telemetry results of flight tests. The relative error of the results was less than 10 percent.
    Keywords: Temperature contour, Space marching solvers, viscous shock layer method, Similarity of viscous boundary layer method, Surface ablation
  • Masoud Nourimotlagh, Pedram Safarpour, Mehdi Pourgholi Pages 175-185
    Dynamic modeling, simulation and control of a quadrotor using feedback linearization and PID controller based on MEMS sensors’ experimental dat
    ˜یÏå [English]
    The purpose of this article is dynamic modeling of a quadrotor and control of its Roll and Pitch angles based on the experimentally measured sensors data. So, after driving nonlinear model of quadrotor equations, the control of the quadrotor’s angular situation was simulated using PID and feedback linearization algorithms. Due to the widespread application of MEMS sensors in measuring the status of various systems and to have a more realistic simulation, sensors data was measured and used in simulation of controllers. Due to errors of MEMS sensors, vibration of motors and airframe, being noise on outputs, Kalman filter was used for estimation of angular situation. As one of the purposes of this paper was the use of its results in actual control of a quadrotor, motor model was used to determine PWM control signals. The results obtained from simulation in Simulink showed good performance of both controllers in controlling roll and pitch angles
    Keywords: Quadrotor, MEMS Sensor, PID Control, Kalman, linearization feedback
  • Mohammad Ali Rasouli, Aboozar Taherizadeh, Mahmood Farzin, Amir Abdolah, Mohammad Reza Niroomand Pages 186-194
    Investigating the effects of process parameters on forming forces and defects formation in tube spinning process of AA6061
    ˜یÏå [English]
    Tube spinning or flow forming process is used for manufacturing of seamless tubes widely put into service in advanced industries. The ideal flow for materials entering the deformation zone in this process is extrusion-type flow in axial direction. Very localized deformation zone which is confined by outer materials and forming tools is very important aspect of this process. Therefore, development of defects during the deformation process with undesirable flow of materials can be easily occurred. The main reason of undesirable flow of materials is choosing inappropriate process parameters which results in arising various geometrical and dimensional defects. In this paper, the effects of process parameters on formation and growth of different defects and their correlations with material flow and forming forces in tube spinning of AA6061 was investigated by using design of experiment (DOE) method. The results of experiments show that by applying the optimized values of reduction and feed rate per revolution, these defects can be controlled. Also, by comparing the experimentally measured and theoretically calculated forming forces it can be shown that the larger the deviation of measured forces from calculated ones gets the more severe formation of defects and undesirable materials flow becomes.
    Keywords: Tube spinning, AA6061, Defects formation, Forming forces
  • Ghassem Heidarinejad, Hamidreza Babakhani, Alireza Rostami Pages 195-203
    Numerical study of the effect of stenosis on the hemodynamic parameters in branch of LAD coronary using 0D/3D coupling
    Method
    ˜یÏå [English]
    Stenosis in coronary artery and the other cardiac diseases such as Atherosclerosis is major cause of death in the world. Numerical simulation of blood flow can help medical evaluation to curve arteries have been stenosis. The purpose of this paper is to find the effect of arteries stenosis on the hemodynamic parameters by simulation of blood flow in LAD branch of coronary artery. The computational domain has been determined from CT images of human heart. In this study, blood is assumed to be homogeneous, Newtonian and the blood flow assumed to be pulsatile. In order to more realistic modeling of flow and pressure, Seven–element lumped model has been used in coronary artery outlet, in order words the 0D and 3D models are coupled together. The results indicate that the calculated flow wave is the minimum in systolic phase and maximum in diastolic phase in coronary artery, in contrast with Aorta. On the other hand, by increasing the stenosis percent from 30 to 60 percent, no significant drop of flow has been observed in the state of rest, and it has been validated with experimental results. The results indicate that with increasing stenosis, time average wall shear stress in the stenosis region increases, while it decreases before and after the stenosis, also the investigation of oscillating shear index indicates that in the state of 60% of stenosis and in the main downstream branch, it has the maximum value, that is indicative of the presence of turbulent flow in this region.
    Keywords: Blood, Newtonian, Coronary Artery, Stenosis, Hemodynamic parameter
  • Ali Shahabi, Farhad Shikh Samani Pages 204-214
    The position of the planets for the planetary gear systems are in two forms of equally and unequally spaced. This paper investigates free vibration of the planetary gear with unequally spaced planets. The planetary gear set of this study is modeled as set of lumped masses and springs. Each component such as sun gear, carrier, ring gear and planets possesses three degrees of freedom and considered as rigid bodies. Bearing and mesh stiffnesses are modeled in the form of linear springs. Generally, planet, rotational, translational, distinct and degenerate modes are five vibration modes of the planetary gear systems. The results show that the translational mode for the system with numbers of even equally and unequally spaced planets, is different and rotational and translational modes have the same characteristics for the both systems. For the system with numbers of even unequally spaced planets, the natural frequencies of the translational modes have multiplicity one. When the numbers of the planets of the system are odd and the position of them is unequally spaced, the rotational and planet modes are generating and the natural frequencies of the translational modes are not appears. For the distinct and degenerate modes of the system with unequally spaced planets, the planets only have the rotational motion.
    Keywords: Planetary Gear, Natural Frequency, Vibration Mode, Unequally Spaced Planets
  • Hojjat Khozeymeh Nezhad, Hamid Niazmand Pages 215-226
    In the present paper, a numerical study is performed for analysis of 3D effects of geometrical parameters namely microchannel depth, eccentricity and sizes of rotors and operational parameter namely pressure difference on flow flux and efficiency by LBM. In investigation of simultaneously variation effect of geometrical parameters namely rotors eccentricity and microchannel depth is observed in all depths, increasing the eccentricity, both flow flux and efficiency increased. Also, in a constant eccentricity both flow flux and efficiency increased. In the next investigation that simultaneously effect of geometrical parameters namely rotors sizes and microchannel depth is discussed determined that in all depths, decreasing the rotors sizes, flow flux decreased. But for efficiency, it became less in the lower depths and increasing depth the efficiency increased. In final, the effects of operational parameter of pressure difference and geometrical parameter of microchannel depth on flow flux and efficiency has been studied. As the results show, increasing the pressure difference, flow flux linearly decreased so that it became zero at the certain pressure. Moreover, efficiency variations vs. pressure difference parabolically is observed.
    Keywords: Viscous Micropump, Geometrical, Operational Parameters, 3D Effects, Lattice Boltzmann method
  • Vahid Aberoomand, Rasul Fesharakifard, Ali Kamal Eigoli Pages 227-238
    In electromagnetic motors, increase in output torque leads to increase in rotor inertia. Various robotics applications, especially haptic interfaces, oblige convenient dynamic performances of electromagnetic motors which are strongly in turn influenced by the rotor’s inertia. In the present paper, a robust control method for a viscous hybrid actuator is developed which supplies a desired varying torque while maintaining a constant low inertia. This hybrid actuator includes two dc motors with the shafts coupled through a rotational damper using a viscous non-contact coupler. This coupling method is based on Eddy current to provide the required performances. The large far motor eliminates or reduces the inertial forces and external dynamics effects on the actuator. The small near motor provides the desired output torque. Since the system is essentially linear, the applied robust control method is based on Hꝏ and parametric uncertainties and physical constraints including motors’ voltages saturation, rotary damper’s speed saturation, fastest user’s speed and acceleration applied to the actuator and force sensor noise are considered in its design. Also the robust method of µ-synthesis for the system in presence of parameteric uncertainties and other physical constraints are studied. The implementation of the controller on a 1 dof haptic interface model validate the achievement of the desired performances.
    Keywords: Hybrid actuator, Haptic interface, DC motor torque control, Robust control, Parametric uncertainty
  • Ebrahim Jahanshahi *, Ali Hosseinkhani, Seyed Mohammad Hojat Moahmmadi Pages 239-248
    Solar humidification-dehumidification desalination is one of the most practical methods for water desalination in small scale for regions far from cities and low population. The aim of this study is manufacturing and simulation of a solar humidification-dehumidification desalination system with capacity of 20 lit/day. This system consists of humidification and dehumidification units¡ solar air and water heaters. To this end¡ at first this system is explained and modeled. Then¡ manufacturing process of solar air heaters¡ and different parts of desalination system is investigated. After the manufacturing process of the desalination system¡ this system is experimentally tested and the effect of pertinent parameters¡ such as the temperature of inlet water and air to humidifier; inlet water temperature and flow rate to dehumidifier on the performance of the system and distillate product is investigated. The results show that the effect of water temperature on the fresh water produced in more than air temperature. Moreover¡ using the chilled water¡ which its temperature in the range of well temperature¡ in the dehumidifier inlet leads to an increase of 31 % in the fresh water produced. Also¡ the best water flow rate to the dehumidifier inlet is 0.12 kg/s. Finally¡ experimental and simulation results are compared with each other and good consistency is seen.
    Keywords: Solar Energy, Desalination, Humidifier, Dehumidifier, Air heater
  • Edris Farahinejad, Mohammad Bagher Nazari *, Masoud Mehdizadeh Pages 249-258
    In this paper¡ the stress intensity factor for an internal circumferential crack in a thick-walled cylinder has been determined. The cylinder has been subjected to an axisymmetric thermal shock on the outer surface according to the dual phase lag theory. The uncoupled¡ quasi-stationary thermoelastic governing equations have been assumed. The temperature and stress fields have been solved analytically in the Laplace domain and its Laplace inversion transform has been obtained numerically. Using weight function method¡ the stress intensity factor for mode-I has been extracted. Temperature¡ stress and stress intensity factor of hyperbolic and dual phase lag theories have been compared and the effects of heat flux and temperature gradient time relaxations on the temperature¡ stress and stress intensity factor have been studied. According to the results¡ the dual phase lag temperature distribution is different in comparison with the Fourier model. Also¡ the stress intensity factor for dual phase lag model is significant larger than Fourier one. Moreover¡ the maximum stress intensity factor in dual phase lag model occurs for a crack that the peak of stress wave reaches to its tip. Results show assumption of adequate heat conduction model for structure design under transient thermal loading is critical.
    Keywords: Stress intensity factor, Dual phase lag, Weight function method, Thermal shock, Circumferential crack in cylinder
  • Salar Talebi, Hadi Fallah Ardeshir, Mir Boyouk Ehghaghi *, Mahdi Nili Ahmad Abadi Pages 259-268
    In the present work¡ an inverse design algorithm called Ball-Spine (BSA) is developed as a quasi-3D method on the meridional plane of a centrifugal pump impeller with rotating frame and incompressible viscous flow within it¡ with the aim of improving its performance. In this method¡ numerical analysis of viscous flow on a thin plane of flow between two blades using a 3D viscous flow solver is combined with BSA¡ which modifies hub and shroud geometries. Namely¡ instead of solving inviscid quasi-3D flow equations in the meridional plane¡ full 3D Navier-Stokes equations is solved on the thin plane of flow. To show the validity of the present work¡ centrifugal pump is numerically evaluated and numerical results are compared with experimental results¡ and flow field in the meridional plane of pump impeller is obtained using quasi-3D method. By studying the algorithm in the rotating geometry and choosing static pressure and reduced pressure as target parameters the ability of performance of the algorithm is assessed. After that¡ the new impeller geometry is obtained in conformity with the modified pressure distribution¡ by defining target pressure distribution on the hub and shroud surfaces of the conduit and trying to eliminate excess pressure gradients. Obtained results indicate good rate of convergence and desirable stability of BSA in the design of rotating conduits with incompressible viscous fluids. By using the above-mentioned optimization method following results was observed: increase of static pressure along streamline¡ 1% of increase in the pump total head¡ delay in impeller cavitation inception.
    Keywords: Centrifugal pump, Inverse Design, Meridional, optimization
  • Reza Rajabiehfard, Abolfazel Darvizeh, Majid Ali Tavoli *, Hamed Sadeghi, Majid Moghadam, Naser Noorzadeh Pages 269-280
    In this paper¡ the behavior of cylindrical shells with uniform thickness and functionally graded thickness distributions subjected to axial quasi-static loading is investigated experimentally and subjected to axial impact is investigated experimentally and numerically. Steel cylindrical shells with uniform thickness and functionally graded thickness distributions have same inner diameter¡ length and weight. Cylindrical shells are impacted by the drop hammer apparatus and experimental axial force-time curves are obtained by using a load cell; in addition¡ impact simulations are done by Abaqus finite element software. The effect of thickness distributions on the shortening¡ energy absorption¡ buckling shape and axial force-time curve of cylindrical shells is investigated. It is found that for axial quasi-static loading¡ a change in thickness distribution of cylindrical shell is able to convert the buckling shape from mixed buckling (a combination of axisymmetric and diamond modes) to progressive buckling¡ also for axial impact loading¡ a change in thickness distribution of cylindrical shell can affect the number of complete folds. The studies also suggest that at same impact energy¡ functionally graded thickness distribution cylindrical shell compared with uniform thickness distribution cylindrical shell absorbs approximately the same energy with more shortening and transforms less mean load and peak load to under protected specimen¡ thus¡ functionally graded thickness distribution cylindrical shell is a better energy absorption specimen. It is found that there is a good agreement between the experimental and numerical results.
    Keywords: Cylindrical shell, Different thickness distribution, Axial impact, Energy absorption, Progressive buckling
  • Mehdai Gholipour Feizi, Vahid Nourani, Alireza Mojtahedi *, Majid Barghian Pages 281-290
    The detection of changes in the dynamic behavior of structures is an important issue in structural safety assessment. Deployment and servicing of marine and coastal structures such as piers in the marine environment with constantly changing¡ requires understanding the dynamic behavior of these structures to prevent possible damage. Among the factors of uncertainty in understanding the dynamic performance of piers is uncertainties related to semi-rigid connection of deck to piles. According to this fact that the main mass of the structure is on deck¡ the connection of deck to piles is very important. In this study¡ experimental and numerical model of beach piers were studied. A Test on experimental modal analysis was performed to determine the response of structures. A numerical model of the structure prepared and theory of modal analysis was performed on it. Then¡ based on the finite element model updating of structure approach¡ identify and determine the percentages of semi-rigid connections. Results show this fact the connection isn’t fully rigid. According to the present method can be compared to determine the percentage of semi-rigid connections and prepare the finite element model with more adaptable to the experimental model. Updated results with this method were very close to the real model.
    Keywords: Modal Analysis, Pier, Semi, rigidity of connection, Finite Element Model updating
  • Ahmad Banakar, Ali Motevali *, Mehdi Motazeri, Seyed Reza Mosavei Seyedi Pages 291-299
    In this research with utilization various neural networks models¡ the relationship between the amount of water production and the temperature of the vapor with different weather conditions¡ time of day and several water debit in desalination system equipped whit linear solar parabolic concentrator was investigated. The results showed that static and dynamic networks can be modeled the process of production fresh water with high accuracy. Static neural network can do the modelling process with higher speed than dynamic neural network. However it seems that the amount of error with using dynamic networks was reduced in process modeling. Coefficient of determination (R2) for training¡ validation and testing in static networks were 0.9898¡ 0.9899 and 0.9889¡ respectively. While coefficient of determination (R2) for training¡ validation and testing in dynamic networks were 0.9922¡ 0.9894 and 0.9901¡ respectively. Also the amount of mean square error (MSE) in static network for training¡ validation and testing was 0.0011¡ 0.0027 and 0.0024¡ respectively and for dynamic networks was 0.0018¡ 0.0007 and 0.0004¡ respectively. Comparison between dynamic and static networks show that the dynamic networks can be predicted the production of fresh water and vapor temperature according to changes in atmospheric parameters accurately than the static networks.
    Keywords: Prediction, Neural networks modelling, solar desalination
  • Seyedeh Zeinab Sajadi, Jamasb Pirkandi *, Mehdi Jahromi Pages 300-310
    The present study was undertaken to design and analyze three different configurations of SOFC (solid oxide fuel cell) and MGT (micro-gas turbine) hybrid system. The first presented configuration is a hybrid system with one fuel cell which considered as a basic mode. Two other configurations are considered with two fuel cells that mounted upstream of the turbine in series and parallel forms. The aim of the current study was thermodynamic analyze of designed hybrid systems and achieving the optimum fuel consumption factor for fuel cells that used in hybrid systems. Therefore¡ other performance parameters such as turbine inlet temperature¡ compressor pressure ratio and the number of cells¡ which play an important role in implementation of SOFC and gas-turbine¡ were parametrically analyzed and the obtained optimum values were used in analyzes. In this regard¡ the parameters associated with electrochemical processes within cells considered as a function of their chemical and thermodynamic conditions¡ and their modeling code combined with the modeling code of micro gas turbine cycle. The results of this study revealed that fuel utilization factor has direct impact on the SOFC/MGT hybrid system performance. Also we demonstrate that the optimal fuel utilization factor for basic mode hybrid system was 0.85¡ hybrid system with 2 series fuel cells were obtained 0.7 and 0.8 respectively and hybrid system with two parallel fuel cells were calculated to be 0.85. Moreover¡ the SOFC/MGT hybrid system with two series fuel cells account for the highest electrical efficiency and was selected as the most efficient configuration.
    Keywords: Hybrid System, Solid oxide fuel cell, Micro, gas Turbine, Fuel Utilization Factor, System Performance
  • Shahrokh Shams*, Mohammad Reza Kazemi, Babak Mirzavand Borojeni, Zahra Khojasteh Bakhtek Koupaie Pages 311-322
    In this paper¡ by defining a new paradigm for nonlinear aerodynamic equations of flow separation and static stall¡ a new form of nonlinear aeroelastic equations for two degrees of freedom airfoils (torsional and bending) are presented. Structural equations are based on the nonlinear mass-spring model; include the nonlinear quadratic and cubic terms. Aerodynamic equations are obtained by combining the unsteady Wagner model and the nonlinear lift coefficient-angle of attack for simulating stall using a cubic approximation. Hamilton’s principle and Lagrange equations were used to derive the aeroelastic equations. The obtained integro-differential nonlinear aeroelastic equations are solved using a new time-history integration method. The aeroelastic behavior of the airfoil is compared in both unsteady and quasi-steady flow. Using the time-history method compared to the phase space method leads to fewer equations. The results show that the aeroelastic behavior of airfoil with a linear structure¡ using a nonlinear aerodynamic theory for the stall¡ causes oscillations with a limit cycle in unsteady and quasi-steady flow compared to other linear aerodynamic theories. Also¡ the use of the cubic curve instead of the piecewise linear curves which is commonly used in other references¡ although¡ causes an apparent complication of the equations¡ reduces the computational time due to faster convergence in solution and makes the reduction in errors. The results show that the use of nonlinear aerodynamic static stall not only reduces the instability velocity¡ but also reduces the amplitude of limit cycle oscillations in both unsteady and quasi-steady regimes.
    Keywords: Static stall, Wagner unsteady aerodynamic, Integration historical method, Limit Cycle Oscillations (LCO)
  • Hassan Zohoor *, Safoora Tahmasebi Pages 323-334
    In recent years¡ knee diseases are spread especially in elderly people. Since performing daily activities such as walking and running¡ the knee supports the weight of the body¡ there is more likely to be injured. This issue is more important for elderly people who have weak muscles and almost all elderly people suffer from knee pain. One way to help this people in order to move normally is to use a wearable device to aid the knee. In this article¡ a passive wearable robot will be designed to improve the strength of the elderly who suffers from the knee pain. The robot uses the compliance elements to increase the power of the knee joint in parts of a cycle. This robot will be developed based on a Stephenson II six-bar mechanism. Using this mechanism has the advantage of producing the similar motion to a knee. In other words¡ this mechanism produces the linear and rotational motions simultaneously. Additionally¡ more compliance elements can be added to improve the performance of the wearable robot. The optimal dimensions of the robot will be Through the kinematics analysis and also the derivation of the dynamics equations and the numerical validations of these equations¡ the performance of the robot will be considered. The performance of the robot mounted on the leg is compared with the human. Obtained results show that the less power is required when a wearable robot is used. This proves the merits of the designed robot to be used for the elderly.
    Keywords: Wearable robot, six, bar mechanism, kinematic analysis, dynamic analysis, numerical optimization, knee joint
  • Mostafa Varmazyar *, Majid Bazargan, Arsh Moahmmadi, Alireza Rahbari Pages 335-344
    In this study¡ a Lattice Boltzmann Method (LBM) has been developed to calculate the distribution of a scalar quantity¡ like temperature¡ in a natural convection flow field under the condition of varying fluid thermal conductivity. The standard form of an LBM usually considers the fluid properties to be constant without any source term in conservation equations. The model developed is to account for variation of thermal conductivity with temperature in the presence of an external heat source. The proposed model has been examined against various case studies. It is shown that it is capable of modeling the extremely nonlinear problems. To magnify the nonlinear term in the natural convection case of under study¡ the radiation and other thermal sources have been used. The multiple relaxation time scheme has been applied to assure the solution stability. Using Chapman-Enskog analysis¡ the error associated with the proposed model has been estimated. The part of error which was not due to variations in the fluid properties¡ may be eliminated by introducing a correction term in higher order terms in Chapman-Enskog analysis. In addition¡ it has been shown that the correction term associated with the fluid conductivity variations¡ create an error of second order in terms of Knudsen number and is negligible. The present LBM model has an error of the second order of magnitude with respect to time.
    Keywords: Error analysis, Lattice Boltzmann method, Variable thermal conductivity, Natural convection
  • Milad Mohammadzadeh Kowsari, Seyyed Behzad Golparvar, Hamid Niazmand* Pages 345-356
    In the present study¡ for the first time¡ adsorbent bed of SWS-1L/water adsorption chiller with rectangular and trapezoidal finned flat-tube heat exchanger with has been simulated three dimensionally based on the distributed parameters model and finite volume method. Effects of some important parameters on the chiller performance such as bed averaged pressure¡ temperature and uptake variations with cycle time have been examined for better understanding of bed dynamic behavior. Also¡ a comparative study between two different configurations of adsorbent bed including rectangular and trapezoidal fins has been conducted based on identical adsorbent mass. For this purpose¡ bed temperature¡ uptake and pressure distributions as well as the vapor flow patterns at the end of heating cycle phases and also effects of fin height and spacing on the system performance have been studied. In this investigation at fixed bed length of 20mm¡ fin height and spacing variations have been examined in the range of 8-20mm and 3-12mm¡ respectively. Results indicated that the system performance with rectangular and trapezoidal adsorbent beds are almost similar except for those conditions which fin spacing is 3mm and fin height are 14¡ 20mm. For the mentioned dimensions¡ the specific cooling power (SCP) of rectangular beds are almost 5% and 17% (for fin heights of 14 and 20mm¡ respectively) better than those of trapezoidal beds. Maximum and minimum SCP of adsorption chiller with flat-tube heat exchanger were obtained about 882 and 163W/kg for the smallest and the largest bed geometry and operating conditions considered in this study.
    Keywords: Adsorption chiller, Adsorbent bed, Flat, tube heat exchanger, Numerical modeling
  • Seyyed Ali Hosseini Korkhili *, Hossein Mohammad Navazi, Seyyed Hassan Momeni Massouleh Pages 357-364
    The empirical mode decomposition method is a new technique to obtain constitutive components of a signal. Applicability to all kinds of signals including non-stationary and nonlinear is a main feature of this method. So far¡ many researches have been done in the literature to eliminate or reduce effects of multiple sources of errors such as stop criteria¡ end effects and interpolation function. This article focuses on end effects error which many of previous solutions have been proposed based on symmetry or similar methods to decline it. The proposed combined method using auto-regressive (AR) models for short sections of signal edges¡ forecasts tails of maximum and minimum envelops. Some of first intrinsic mode functions are initially calculated as a result of AR model application. The methods based on symmetry are then used to continue sifting algorithm for remaining signal that has no enough extremums to employ AR model. Finally¡ by executing some examples¡ more accurate results obtained from proposed method are compared with those achieved from the mirror method. Noise is also added to signal time history in the last example¡ to simulate a more realistic situation.
    Keywords: Empirical Mode Decomposition, Intrinsic Mode Function, End Effects Error, Autoregressive Model, Mirror Method
  • Habib Ramezannejad Azarboni *, Reza Ansari Pages 365-372
    The dynamic stability of single-walled carbon nanotubes (SWCNT) and double-walled carbon nanotubes (DWCNT) embedded in an elastic medium subjected to combined static and periodic axial loads are investigated using Floquet–Lyapunov theory and bounded solution theory. An elastic Euler- Bernoulli beam model is utilized in which the nested slender nanotubes are coupled with each other through the van der Waals (vdW) interlayer interaction. The Galerkin’s approximate method on the basis of trigonometric mode shape functions is applied to reduce the coupled governing partial differential equations to a system of the extended Mathieu-Hill equations. Applying Floquet–Lyapunov theory and Rung-Kutta numerical integration method with Gill coefficients¡ the influences of number of layer¡ elastic medium¡ exciting frequency and combination of exciting frequency on the instability conditions of SWCNTs and DWCNTs are investigated. A satisfactory agreement can be observed by comparison between the predicted results of Floquet–Lyapunov theory with bounded solutions theory ones. Based on results¡ increasing the number of layers¡ and elastic medium¡ dynamic stability of SWCNTs and DWCNTs surrounding elastic medium increase. Moreover¡ the instability of CNTs increases by increasing the exciting frequency.
    Keywords: Dynamic Stability, Carbon nanotubes, Axial Dynamic Load, Floquet, Lyapunov Theory, Bounded Solution Theory
  • Sajjad Pirboudaghi, Reza Tarinejad*, Mohammad Taghi Alami Pages 373-383
    In order to detect damage in a large-scale and complicated structure¡ there is need to exact nonlinear numerical modeling that its results have been analyzed using a method of system identification. In this way¡ the extended finite element model (XFEM) based on cohesive crack model (XFEM Based Cohesive Crack Segments) for concrete material as a reliable model is used for investigating real responses of Karun 3 concrete dam against applied loads and damages. In this model¡ whole of the structure is potentially under damage risk¡ while there is no initial crack. The dam is numerically modeled and analyzed using the finite element method (FEM) and XFEM Based Cohesive Crack Segments respectively¡ and the dam is analyzed under the seismic excitation. Then¡ for specification of crack effects and nonlinear behavior¡ the structural modal parameters and their variation should be investigated based on structure response for obtaining damage initiation time and its location by using system identification based on continuous Wavelet (CWT) transform. Results show that the dam natural frequencies decrease after the crack is formed¡ where decrease in longitudinal and vertical responses are more than the transversal response decrease. Moreover¡ crack width and its exact location are specified precisely from comparing the intact and damaged crest and central cantilever vibration modes. Therefore¡ the combination of XFEM Based Cohesive Crack Segments and CWT is useful procedure for structural health monitoring of concrete arch dams.
    Keywords: Damage detection, system identification, Cohesive crack, Extended finite element method, Continuous wavelet transform
  • Firooz Ahmadi, Alireza Naddaf Oskouei *, Hamed Haghiri Pages 384-394
    Thin revolved shells are intersetted in many engineering applications¡ in particular dubbly curved shells. In this research¡ linear and nonlinear buckling analyses (with consideration of geometrical non-linearity) are performed on two different types of elliptical shells known as Oblate and Prolate which are under external hydrostatic pressure. These shells are made of homogeneous steel. ABAQUS (a well-known finite element software) is used for performing the simulations. Several important parameters affecting the buckling behaviour of these revolved elliptical shells are investigated in detail such as the ratio between minor and major radii¡ the percentage of nonlinear buckling value and the shell thickness magnitude on buckling load capacity. The results show the significant effect of shell geometrical dimensions¡ the magnitude of nonlinear buckling value as an initial imperfection and the shell thickness variations on the buckling load capacity. Finally¡ it is also observed that the Oblate shell results in a remarkable reduction in the load capacity compared to the other shell type used in this study. To verify the validity of the results¡ a comparison is made between the present FEM results and the available theoretical studies and a good agreement is observed.
    Keywords: Buckling, Oblate shell, Prolate shell, Imperfection, Finite Element
  • Farhang Honarvar*, Adel Sedaghati, Anthony N. Sinclair Pages 395-404
    Lamb waves are certain type of ultrasonic waves that can propagate in thin plates. Lamb waves are particularly useful in testing large plate-shaped structures. Moreover¡ due to extensive flexibility in modeling sophisticated structures¡ finite element modeling (FEM) has been used in numerous Lamb wave studies. Due to the complexity of the scattering problem¡ interpretation of results is not easy. FEM helps us to better understand the complex issues that are associated with the scattering phenomenon. In this paper¡ we first consider a number of different finite-element modeling approaches that can be used for modeling Lamb waves and among them¡ we choose the best model that can provide both good accuracy and high computational speed. We then use this approach for modelling the scattering of Lamb waves from a through-thickness cylindrical hole in a large plate. This study has applications in structural health monitoring and defect sizing in plates. It is found that a 2D planar finite element model has the lowest computational cost and an accuracy of better that 95%. To verify the FEM results¡ experimental measurements are also conducted on an aluminum plate in which a through-thickness cylindrical hole is machined. The FEM results agree very well with those obtained from the experiments. It is concluded that by using this model¡ the position and properties of defects could be easily determined in plate structures.
    Keywords: Lamb waves, Finite element method, cylindrical hole, scattering
  • Javad Shahbazi Karami, Seyed Mehdi Alavizadeh, Mohammad Morad Sheikhi * Pages 405-413
    Tube multi-point hydroforming is a new flexible forming technology for manufacturing of various tubular parts that presented and investigated in this paper for first time in the world. In this process¡ one die is enough to deform tubes to different shapes by utilizing high pressure fluid. In conventional hydroforming¡ it is necessary to manufacture different dies for producing different geometrical parts. This requires higher process time and cost. In present novel¡ tube multi-point hydroforming is investigated via FE simulation and experiments. In this process a new die based on multi point forming were designed and manufactured. Due to good formability of brass 70/30¡ a bulged tube and a rectangular tabular cross section of brass with initial thickness of 2mm are produced by applying this die to the process. The main difference between multi-point die and conventional dies is substituting the rigid surface by wide spaced pins. By adjusting the pins height¡ different tubular cross sections could be produced. This process is simulated and verified experimentally and defects are predicted. In order to decrease these defects an elastic layer of polyurethane is used. According to the simulation¡ maximum decreases in thickness are 11% and 17% for the bulged and rectangular cross section samples. These results are matched with the experiment.
    Keywords: Tube hydroforming, Multi point forming, Discrete die, Reconfigurable die
  • Mohammad Bozorgmanesh, Alireza Nezamabadi *, Seyed Mohammad Mehdi Najafi Zadeh Pages 414-424
    Cylindrical shells are commonly used in various industries such as manufacturing airplanes¡ missiles¡ pipelines¡ bicycles¡ submarines¡ different automobile devices¡ decorative structures for buildings etc. They have extensive applications in industries because of their low weight¡ high resistance and ease of use. While working¡ these structures undergo various forces such as axial¡ torsional¡ internal pressure¡ or a combination of different loadings. Cylindrical shells with different openings are under the effect of tension concentration and instability of structure due to their geometric disconnections. The study of pore effects on load carrying and buckling behavior of cylindrical shells has been¡ and still is¡ among the manufacturers and designers’ concerns. In this paper¡ the buckling of cylindrical shells with seam¡ with lozenge or circular openings under axial load has been investigated using numerical and laboratory methods. The shells are of steel (standard: No: 1.0110 ST 37¡ DIN) which is one of the most common materials used in various industries including traditional and industrial construction¡ gas¡ oil and petrochemical industries. The effect of different openings on the buckling load of shells has been analyzed¡ and the obtained results have been compared with those obtained in the lab using Abacus software.
    Keywords: Buckling, Cylindrical shell, Circular opening, Lozenge opening, Finite Element
  • Alireza Zahedi *, Seyed Amirail Amirkhlili, Ali Ghaffari Nejad Pages 425-432
    The wind is one of developing sources of renewable energy in recent years. Wind power often is unusable at peak times. Therefore¡ a storage system or backup power is always necessary. In this study¡ a hybrid system was applied for a wind turbine to provide the reliable power. The hybrid system consisted of four main components: a wind turbine¡ electrolyzer¡ hydrogen storage and fuel cell. The extra electricity produced in fewer demand hours by wind turbine was conducted to a hydrogen and oxygen generator system. Hydrogen were stored in a tank. Then¡ hydrogen was introduced to a fuel cell unit in order to produce electricity at peak times (when the electricity produced by wind power was less than demand). The hydrogen production rate by alkaline electrolysis as well as the electricity production by PEM fuel cell was investigated. The maximum hydrogen produced by the system per hour average was 304 ml and the power produced by the fuel cell was 1008 mW. After the construction of the prototype¡ a case study for this system was done in Kouhin area.
    Keywords: Wind turbine, electrolyze, hydrogen, fuel cell, energy storage
  • Mohsen Zarei, Mohamadreza Ansari *, Peyman Rostami Pages 433-444
    In this research¡ counter-current two phase flow is investigated adiabatically in vertical Plexiglas tubes with internal diameters of 60 mm¡ 80 mm and 110 mm. All of tubes have the same height of 2 m. So far¡ there have been few studies on counter-current flows in large diameter tubes. Water and air flow downward and upward through the tubes¡ respectively. Superficial velocities of air and water ranges are 1.77-7.17 m/s and 0.05-0.11 m/s for 60 mm tube¡ 0.99-4.03 m/s and 0.03-0.09 m/s for 80 mm tube and 0.55-2.26 m/s and 0.01-0.05 m/s for 110 mm tube. In addition to reverse flow¡ other main regimes can be observed as slug¡ churn and annular in the tubes. Our efforts in drawing the flow patterns map were aimed at minimizing uncertainties at the boundaries. Based on the obtained experimental results¡ slug and annular regimes gradually comprise smaller regions of the flow map as the tube diameter increases. However¡ churn regime contains larger area of the flow pattern maps. Moreover¡ Kelvin – Helmholtz instability is observed in tubes and experimental and analytical results represent appropriate consequent in comparison. Eventually¡ validation of experimental flow patterns map accomplished by theoretical results.
    Keywords: Two, phase flow, Counter, current flow, Flow patterns map, Reverse flow, Kelvin, Helmholtz instability
  • Elyas Abdollahi, Tajbakhsh Navid Chakherlou* Pages 445-454
    Accumulation of plastic strain during cyclic loading is one of the main reasons for fatigue failure. In order to predict the fatigue life of plates¡ it is necessary to calculate the accumulated plastic strain and the affecting parameters carefully. In this study¡ a combination of nonlinear isotropic and nonlinear kinematic hardening model (modified Choboche) was implemented in the commercial finite element code of ABAQUS¡ by using a FORTRAN subroutine to calculate the accumulation of strain in samples made from thin plates of aluminum. In this regard experimental¡ strain controlled and stress controlled cyclic tests were carried out¡ and the required coefficients for simulating the hardening behavior of aluminum alloy 2024-T3 were obtained and the accumulation of plastic strain was simulated at different uniaxial loading condition. The comparison of the experimental and the predicted results shows that¡ the determination of optimal coefficients for combined nonlinear isotropic and nonlinear kinematic hardening model (modified Choboche)¡ has an adequate ability to predict the experimental results. The obtained results also show that¡ increasing stress amplitude and mean stress increase the strain accumulation. The results from 4 types of cyclic loading indicate that the stress ratio has a direct influence on the strain rate when the maximum applied cyclic load is kept the same¡ and an increase in stress ratio increases the accumulation of plastic strain. Moreover¡ the rate of strain accumulation at the first cycles is high while it is reduced by increasing the number of cycles.
    Keywords: Strain Ratcheting, Nonlinear kinematic hardening, Low cycle loading, Plasticity
  • Seyyed Hamid Jalali Naini *, Vahid Bohlouri Pages 455-466
    In this paper¡ the preferred regions of pulse-width pulse-frequency (PWPF) modulator parameters are obtained based on zero-input¡ static¡ and dynamic analysis in the presence of sensor noise as an input noise to PWPF modulator. The design parameters are reduced to 3 by using the quasi-normalized equations of PWPF modulator. Therefore¡ the results are applicable for grouped parameters¡ regardless of the value of each parameter¡ separately. Moreover¡ the computational burden is highly decreased¡ especially in a statistical analysis. The input noise of the modulator is constructed by a low pass filter driven by a white Gaussian noise. The fuel consumption and number of thruster firings are considered as performance indices. The modulator output frequency is also limited to 50 Hz. The preferred regions of quasi-normalized system are extracted based on eliminating the upper 30% (and 10%) of the plotted graphs for the above-mentioned performance indices. Finally¡ the preferred regions can simply be viewed in our resulting curves¡ i.e.¡ normalized hysteresis plotted versus normalized PWPF on-threshold for different values of modulator time constant. Each of these curves is plotted for a specified value of input noise power spectral density.
    Keywords: Pulse, Width Pulse, Frequency Modulator, Input Noise, Quasi, Normalized Equations, Satellite Attitude Control
  • Amin Allah Veisi, Mohammad Hossein Shafiei Mayam* Pages 467-478
    In this study Large Eddy Simulation method has been employed in order to investigate the effects of blade rotation direction of downstream turbine in two co-rotating and counter-rotating configurations. The acquired results are in good agreement with presented experimental data in literatures. Counter-rotating configuration is used in order to investigate the effect of blade rotation on the efficiency of downstream wind turbine. The results show that the efficiency of downstream wind turbine is increased about 4 percent without any change in wind farm layout and type of wind turbines. The upstream wind turbine absorbed a portion of wind energy. Hence stream wise velocity is decreased and lateral velocities are increased in downstream direction. The flow behind the upstream turbine is rotated in same direction with downstream turbine in a counter-rotating configuration. This is why the efficiency of downstream turbine is increased in a counter-rotating configuration. The results of the present study show that streamwise velocity profile is almost identical in both configurations¡ while¡ lateral velocities are changed considerably. In other words¡ a better efficiency of wind farm could be due to the lateral velocities. Hence¡ the efficiency of wind farm could be increased by decreasing the distance between two consecutive wind turbines in a counter-rotating configuration.
    Keywords: Wind turbine, large eddy simulation, turbulence flow, Smagorinsky subgrid, scale model
  • Mohsen Fallah, Behnam Moetakef Imani * Pages 479-489
    The present article deals with analytical modeling of boring bar dynamics as well as identification of unknown parameters for the dynamic model. Experimental modal analysis is utilized to measure the Frequency Response Functions (FRFs) of cutting tool. Using the analytical methods of modal analysis theory¡ dynamic parameters of boring bar (i.e. natural frequencies¡ damping ratios and modeshapes) are extracted from curve fitting of experimental FRFs. A new physical configuration is proposed¡ in order to accurately estimate the dynamic response of boring bar in time/frequency domains. In the proposed dynamic model¡ boring bar is modeled as an Euler-Bernoulli beam with flexible support and tip mass. The mechanical properties (i.e. modulus of elasticity and density) are considered to be constant along beam length. The flexibility of boring bar''s clamping interface is modeled by linear translational/torsional spring elements. Particle Swarm Optimization (PSO) is utilized to identify the unknown parameters of dynamic model. The parameters include translational/rotational clamping stiffness and dimensionless correction factors for boring bar''s diameter/tip mass. These parameters directly control the mass/stiffness distribution of proposed dynamic model. The FRFs obtained from updated model of boring bar are compared with experimental FRFs. It is shown that¡ by optimal selection of unknown parameters¡ boring bar FRFs can be accurately calculated at any point along its length. Hence¡ by incorporating the dynamic model of passive/active actuator into the proposed dynamic model¡ the stability lobes of dampened boring bars can be predicted.
    Keywords: Machine Tool's Dynamics, Modal Analysis, Model Updating, Particle Swarm Optimization, Boring Bar
  • Sayed Farzad Bahreinian, Maziar Palhang*, Mohammad Reza Taban Pages 490-500
    In this paper¡ by introducing of development of two approaches based on the relative map filter (RMF); it has been tried to improve simultaneous localization and mapping (SLAM). The implementation of Extended Kalman Filter SLAM (EKF-SLAM) in large environments is not practical due to large volume of calculations. On the other hand¡ the observation and motion models of many robots are nonlinear and these cause the divergence of EKF-SLAM. The basis of RMF is relative distances between landmarks; therefore its equations are independent from the robot motion model. Also¡ the robot observation model can be linearly defined and its convergence is guaranteed. Despite these features¡ the relative filter proposed methods are faced with the problem of ambiguity in absolute positioning of robot and landmarks. In this article¡ ILPE (Improved Lowest Position Estimation) and IMVPE (Improved Minimum Variance Position Estimation) methods are introduced. In these methods¡ the ambiguity problem in localization and mapping of robot and landmarks are solved by sequential switching between absolute and relative spaces. The calculation volume of these methods does not depend on the number of landmarks and depends on the average number of landmarks observed in each scan of the robot. In this paper¡ the equations and the required algorithm to find the position of landmarks and robot are presented. Moreover by simulation¡ the performance and efficiency of the proposed methods are discussed in comparison with the previous methods including EKF-SLAM.
    Keywords: SLAM, relative map, mapping, localization, mobile robots
  • Hamed Delfan Abazari, Seyed Mohammad Hossein Seyedkashi *, Mohammad Hoseinpour Gollo Pages 501-508
    Nowadays, multilayered sheet metals are used in order to achieve a wide range of favorite mechanical, physical, thermal and electrical properties. The laser beam passage over the sheet creates extreme temperature changes which can lead to a change in chemical properties and microstructures. Due to the wide application of these materials in chemical and corrosive environments, corrosion tests were carried out on two-layered SUS304L/copper C11000 and three-layered SUS430/copper C11000/steel SUS430 sheets subjected to various laser passes. Ytterbium fiber laser is used and the governor mechanism during the process is TGM. The changes of microstructures were revealed by metallography. Corrosion resistance of steel layer in three-layered sheet subjected to laser was dropped due to the martensite and oriented ferrite grain size reduction in HAZ. There is no change in microstructure and corrosion behavior of copper layer and the second steel layer due to the HAZ low penetration depth. There is no change in microstructure and corrosion behavior of steel layer in two layered sheet due to the austenitic microstructure. Penetration depth of HAZ in two-layered sheet is limited to a small part of its steel cross section. So, there is no change in microstructure and corrosion behavior of copper, and corrosion is the same all over the copper layer in all specimens.
    Keywords: Corrosion test, Multi, layered sheet, Laser forming, Microstructure
  • Abbas Ebrahimi *, Mohammadreza Movahedi Pages 509-517
    In this paper, boundary layer control technique is investigated on the NREL-5MW offshore baseline wind turbine blade with numerical simulation of linear DBD plasma actuator in a three-dimensional manner. This wind turbine uses pitch control system to adjust its generated power above its rated speed; but below that the controller is not in function. In the current study, operating condition is set such that the control system is off. Plasma actuator consists of two electrode and dielectric material. One of these electrodes is connected with the air and the other one is encapsulated with the dielectric material. When the necessary high-level AC voltage is applied to electrodes, electric field forms around the actuator and an induced wall jet forms with the ionization of the air around the actuator. Electrostatic model is applied to simulate the effects of plasma actuator and the resulted body force is inserted into flow momentum equations. In the present study, three different control cases are studied. Results show that in all cases, using this actuator leads to improvement of the velocity profile in controlled section, which influences on pressure distribution and results in rotor torque increment. Finally, increasing in torque leads to grows in produced power of the wind turbine. The most increment in output power occurs, when the actuator installed near the root of the blade in the spanwise direction and before low-speed region in the chordwise direction.
    Keywords: Flow control, Horizontal axis wind turbine, Plasma actuator, Electrostatic model
  • Alireza Aghaei, Hossein Khorasanizadeh*, Ghanbar Ali Sheikhzadeh Pages 518-524
    In this experimental study dynamic viscosity of hybrid engine oil (5w-50)-Cuo-MWCNT nanofluid for volume fractions of 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, 0.75 and 1 percent of nanoparticles for temperatures of 5, 15, 25, 35, 45, 55 °C has been measured. This hybrid nanofluid has been prepared utilizing the two steps method. For viscosity measurement, the Brookfield viscometer has been used. The experimental measurments indicate that by increasing volume fraction of nanoparticles the viscosity increases; also by increasing the temperature the viscosity decreases. Based on the experimental results the maximum and minimum viscosity increases with volume fraction increase from 0.05 to 1 at a constant tempearture are 35.52 and 12.92 percent, respectively, relating to 55 and 15 °C. Measurement of the nanofluid viscosity with different volume fractions, shear rates and tempeartures indicate its Newtonian behavior. A new temperature and volume fraction dependent viscosity correlation, developed in this study to be used in numerical simulations, shows very good agreement with experimental results.
    Keywords: Experimental investigation, Viscosity, Hybrid nanofluid, MWCNT, Newtonian fluid, empirical correlation
  • Aida Farsi, Mehran Ameri *, Seyed Mohammad Hojjat Mohammadi Pages 525-533
    Supercritical carbon dioxide refrigeration is a proposed system to provide extremely low temperatures. The waste heat from the gas-cooler is noticeable. So, it can be used as a promising heat source in other systems like multi-effect-desalination system (MED), in order to provide cooling and fresh water, simultaneously; as well as reduction of power consumption. In this paper, the energy analysis and comparison of two novel combined systems are carried out. The combined systems consist of CO2 refrigeration system and two MED's models, the Boosted model and the water preheaters (PH) model. The effect of operating parameters such as evaporator temperature, ambient temperature and compressor outlet pressure on system performances are studied. Results showed that for both combined systems, by decreasing the evaporator temperature or increasing the ambient temperature, the coefficient of performance (COP) and the distilled water flow rate, decreases and increases, respectively. On the other hand, increasing the compressor outlet pressure would increase COP and decrease distilled water flow rate up to an optimum point. Also, MED-Boosted could produce more fresh water compared to MED-PH. In order to decrease the power consumption of the combined system two methods are presented. In two compressors method the COP enhances 6.2% compared to the base system (consists of one compressor and an expansion valve). However, the produced fresh water would be reduced by 60%. On the other hand, the expander method could improve the COP by 23.4%, compared to the base system, while the amount of distillated water decreases less than 8%.
    Keywords: Supercritical carbon dioxide refrigeration, multi, effect, desalination, cogeneration, energy analysis, expander
  • Kourosh Javaherdeh*, Reyhane Rabiei, Mohammad Zoghi Pages 534-544
    Considering the daily increase of consumption and expense of nonrenewable energies such as natural gas and electricity, application of clean and renewable energies such as solar thermal energy nowadays has been highly taken into consideration. In this research, at first, simple steam Rankine cycle and two different configurations of combined steam and organic Rankine cycles with parabolic trough solar collector as heat source are simulated from energetic and exergetic point of view. First configuration was basic steam rankine cycle with parabolic trough solar collector (PTSC) as heat source, and other configurations of the combined cycle worked as follows: In the second configuration (combined cycle with intermediate heat exchanger), with the increase of steam condenser pressure, heat dissipation in condenser is used as heat source for bottoming organic Rankine cycle and in the third configuration (combined cycle without intermediate heat exchanger), reduced-temperature solar fluid moving output of steam rankine cycle acted as the organic Rankine cycle heat source. Simulation results in the basic input state show that third configuration has the maximum amount of work and irreversibility and second configuration has the minimum amount of work and irreversibility which in this case, increase in the steam cycle condenser pressure leads to the reduction of work of combined cycle with intermediate heat exchanger, even lower than the simple steam cycle. On the other hand, second configuration has the maximum solar energy and exergy efficiency among three configurations which is due to the reduction of collector area required in this configuration.
    Keywords: Combined steam, organic rankine cycle, parabolic trough solar collector, Exergy, parametric study
  • Hasan Alimoradi, Mehrzad Shams *, Ziba Valizadeh Pages 545-554
    In this research, subcooled flow boiling of water and water-based nanofluid in the different channels cross sections with the same hydraulic diameter is simulated. The subcooled flow boiling of water in the channels is studied by Euler – Euler model. The results of this part was matched with the experimental data very well. To study the effects of nanoparticles in the subcooled boiling flow, copper oxide nanoparticles with 40 nm in diameter were injected at the inlet to the flow. The nanofluid subcooled boiling is simulated by considering three phases, liquid, vapor and nanoparticles. The water and vapor interaction is simulated by Euler-Euler approach; and the motion of nanoparticles in the continuous fluid is modeled by Euler – Lagrange model. Water, vapor and nanoparticles were considered continuous fluid, dispersed fluid and dispersed solid, respectively. After model validation, boiling of nanofluids was modeling in different channels. Volume fraction and temperature variations is obtained along the channels. The results showed that, at low concentrations of nanoparticles (0.001 kg/s) rectangular channels and at higher concentrations (0.005 kg/s) square channels have the greatest changes in vapor volume fraction compared to pure water boiling.
    Keywords: Numerical Simulation, Different channels, Nanofluid subcooled boiling
  • Hamed Rezaei, Mohammad Hosein Sadeghi * Pages 555-561
    Nowadays, emerging more advanced computer systems made it possible to simulate and model complex problems even with higher accuracy. Regarding lower time and cost, the use of simulations instead of physical experiments is increasingly considered as an alternative method in the analysis and optimization of process performance. The importance of such methods becomes more significant when talking about micro-processes, since there are lots of difficulties in experimental measurements as a results of scaling problems by scaling down from macro to micro. In this study, a 3D model is developed using Deform-3D software for prediction of micromilling process behavior. Effects of cutting parameters on such characteristics as cutting forces, temperature distribution and tool wear are investigated. To check the validity of the model, force results of simulation are compared with the measured ones. A high level of correlation exists between the obtained simulation and measured results which shows that the 3D developed model has good capability to predict process behavior.
    Keywords: Micromilling, Simulation, cutting force, temperature, tool wear, Titanium alloy
  • Mahdi Bordbar, Hadi Pasdarshahri * Pages 562-570
    Recently, tubular flames are considered due to their advantageous in geometry of the flame. The major importance of tubular flame is its uniform temperature distribution. Therefore, it may reduce thermal fluctuations along the combustion chamber. In this paper, a non-premixed tubular flame is simulated numerically under various operational conditions. A solver is developed in openFOAM and numerical results are validated against the experimental measurements. Also, temperature distribution and concentration of major species of the flame in the middle of the burner are investigated and compared using global and DRM22 as chemical kinetics. In addition, stability of the flame in air presence as oxidizer has been studied. Results show that by increasing oxygen mole fraction in oxidizer, the equivalence ratio of the steady tubular flame region decreases and the flame will be established uniformly in equivalence ratio near the extinction limit. If pure oxygen is used as oxidizer, flame temperature will be increase strongly and tubular flame can be stable for equivalence ratio between 0.1 and 0.2. Thereupon carbon dioxide from the flue gases is added to the oxidizer to control the flame temperature changes. Establishment of steady tubular flame in presence of carbon dioxide is simulated too. Results show that by decreasing oxygen mole fraction, the equivalence ratio of the steady tubular flame region increases and the stability zone becomes wider
    Keywords: Tubular Flame, Combustion, Non-premixed Flame, Stability
  • Amir Soleimani, Ghanbarali Sheikhzadeh, Reza Maddahian * Pages 571-582
    One of the main difficulties in employing fully coupled algorithms for solving Navier-Stokes equations is the high computation cost of coefficient matrix determination and solving the linear equation system. Therefore, the number of required iterations and computational costs may be reduced by increasing the convergence rate. This article deals with the formulation and testing of an improved fully coupled algorithm based on physical influence scheme (PIS) for the solution of incompressible fluid flow on cell-centred grid. The discretisation of improved algorithm is investigated and fully clarified, by comparing the methodology with two similar schemes. For a better insight, two benchmark problems are solved. The first problem is a steady lid-driven cavity with different Reynolds numbers between 100 and 10000. The second problem is steady flow over a backward facing step for the specified Reynolds number of 800. The history of residuals for present and previous methods are compared, in order to demonstrate the performance of the new discretization scheme. It is worth mentioning, the presented method is based on nine cells discretization. Therefore, the computational costs and memory usage of the proposed method are almost the same as previous ones. The results indicate that, the improved method converges in fewer iterations in comparison with prior methods. The new scheme can be utilized for development of the computational fluid dynamics solvers based on cell-centred grid arrangement.
    Keywords: Numerical Simulation, Computational Fluid Dynamics, Incompressible Flow, Physical Influence Scheme, Fully Coupled Algorithm
  • Mohammad Sharifzadeh, Mohsen Ghazikhani *, Hamid Niazmand Pages 583-592
    In this study, energy and exergy analysis of a two bed adsorption cooling system have been performed. Silica gel-water has been chosen as the adsorbent-refrigerant pair. Analysis is performed for evaluating the effect of operating conditions on the optimal timing and then on the maximum value of the SCP, COP, effectiveness and the minimum value of internal irreversibility and external irreversibility. A lumped parameter mathematical model and a global optimization method called the particle swarm optimization have been used to reach this purpose. In this model, internal and external irreversibility have been calculated with the new method without calculating irreversibility of the cycle internal component. Energy analysis showed that maximum of SCP increases with the increase of the mass flow rate and heat source temperature. Furthermore, an increase in the heat source temperature causes an increase in the COP, but an increase of the mass flow rate causes a decrease in the COP. Exergy analysis reviled that depending on the mass flow rate and heat source temperature, 65-90% of input exergy was expended by internal irreversibility, 1–20% were expended by external irreversibility and 8-14% is transferred to the cold reservoir in evaporator. It is concluded at the low-temperature heat source if the mass flow rate is chosen less than 0.6 kg/effectiveness at heat source temperature 75 is more than 65 and vice versa.
    Keywords: Adsorption system, Exergy, effectiveness, coefficient of performance
  • Abbas Ehsani, Amir Nejat * Pages 593-604
    In the present work, a novel electromagnetic actuation flexible-valve micropump using the fluctuating elastic wall is proposed, based on one-way lymph transfer mechanism. A time dependent magnetic field is used for actuating the magnetorheological elastomer (contractible) wall. Two flexible valves are located in two terminals of microchannel in order to filter bidirectional flow and generate one-way fluid flow. Water properties are used for simulation and the maximum Reynolds number is not exceeded from 30, Womersly number is lower than 1 in all cases. Knudsen number is much less than unity, therefore no-slip condition is valid at walls. A fully coupled magneto-fluid-solid interaction approach using time dependent study of two-dimensional incompressible fluid flow is performed. All solid parts follow Hook’s law and simulation is carried out using finite element approach by COMSOL Multiphysics software. A parametric study is conducted and the effect of key geometrical, structural and magnetical parameters have been examined on the net pumped volume. Present micropump is able to generate unidirectional flow and propel net volume of fluid left to right, and the net pumped volume of fluid is affected by design parameters. The proposed design can serve in a wide range of microfluidic applications for example, flow rate and total mass transfer are completely controllable. At the end of the study, an optimum geometrical design based on initial model is proposed. The final design is capable to transmit nearly two times of net volume compare to initial model and more than three times of the previous design.
    Keywords: Electromagnetic actuation, Magneto fluid solid interaction, One, way fluid flow, Flexible micropump, Lymphatic system
  • Hossein Kazemi Mehrabadi, Ghader Faraji*, Soheil Amani, Morad Karimpour, Hossein Ghanbari Pages 605-611
    In recent years, Mg alloys have received much attention as a promising candidate for raw material in biodegradable vascular stent. Forming of Mg alloys is difficult because of poor workability of them at room temperature. Hence this presents a technological barrier to the fabrication of initial micro-tube for a biodegradable stent. With regard to high biodegradability of the magnesium alloy WE43 to manufacture biodegradable stent, it has been selected as initial with casted structure. In this study, for enhancing mechanical properties and attaining micro tube a combination of equal channel angular pressing (ECAP) with extrusion and micro extrusion was used and Mg bars were fabricated to high-quality micro-tubes with refined microstructure. Fine-grained size billets of the WE43 alloy were obtained by one-pass of ECAP. The processed Mg bar was extruded into a bar with 5 mm in diameter. Finally, a UFG and high strength micro tubes with an outside diameter of 3.4mm and a wall thickness of 0.25mm were successfully produced by micro extrusion process. Mentioned processes were simulated using finite element (FE) simulations. The result shows the grain size of Mg incredibly reduced after this combined method and mechanical properties were significantly improved.
    Keywords: Micro-tube, Stent, Biodegradable, Equal channel angular pressing, Micro extrusion
  • Nima Hushyar, Seyed Siamak Ashraf Talesh * Pages 612-616
    Prediction of the behavior of T-shaped chambers due to its high complexity has always been of great interest researchers. In this article, based on experimental data and genetic programming, the optimal model was presented for mixing process response. To get system’s behavioral equations, first, by using the experimental results and by changing the input variables System, input – output data is extracted. In order to predict the behavior of the system, the equation of input – output data, is derived using genetic programming. To design the structure of genetic programming trees, multi-objective optimization with two objective functions are taken into consideration: model inaccuracy and complexity of structure. By minimizing the objective function at the same time, we are looking for simple equations (minimizing the complexity of the structure) and increasing the accuracy of modeling (minimizing the error). In order to achieve a less complex equation, depth of the generated trees in structure of genetic programming will be minimal. By using multi-objective optimization, optimum set of points have presented. Comparing the results obtained from the models and real data represents a very good match.
    Keywords: Genetic programming, optimization of complex process, multi, objective optimization, modelling
  • Ali Asghar Heidari, Farid Karimipour * Pages 617-628
    The robotic sensor deployment task to achieve maximum converge is one of the main phases in feasibility studies and development of communication infrastructures and environment monitoring systems. In this article, a new approach is proposed to treat the maximum coverage in 3D vector spaces. For this purpose, a new geometric strategy is first presented to compute the area covered by an individual sensor. To maximize the coverage of the robotic network, the fractal search algorithm was employed. This population-based evolutionary algorithm has been proposed based on the growth of the random fractal and demonstrates a robust performance in tackling constrained and unconstrained optimization problems. Then, based on several scenarios and by considering spatial constraints, the efficiency of the fractal search optimizer was compared with other methods in terms of robustness, running time, quality of the coverage results, convergence rate, as well as the statistical test of Wilcoxon. The comprehensive assessment and analysis of the results certify better performance of the proposed approach to maximize the coverage in 3D vector spaces. The proposed approach can obtain the optimal deployment and coverage of the robots by the best convergence rate and computational and statistical precision.
    Keywords: Fractal Search, Robotic sensor, Deployment, Coverage, Vector space
  • Majid Azad Hassan, Ehsan Shakouri *, Payam Saraeian Pages 629-636
    Today, composite materials have extensive use in aerospace automotive and defense industries compared to metals, because of their high strength to weight ratio and good corrosive resistance. Machining of these materials regard to their composite structure is complicated. Achieve optimal machining conditions, depending on the needs, according to the type of fiber and resin used in composites, need proper analysis and careful investigation. In this study, composite pipes made of glass-epoxy to a thickness of 5 millimeters, which are often used in the body of Aerospace structures, produced by hand lay-up and their surface roughness after turning process is measured. In order to obtain the minimum roughness in the turning process, tool type in two modes, and cutting speed, feed rate, and depth of cut are studied at three different levels. So Taguchi experimental design method and experimental test samples on roughness the results analysis and performed by minitab software. Finally, concluded that the minimum value of the surface roughness is obtained by tools with chip-breaking levels, cutting speed 100 m/min, feed rate 0.05 mm/rev, and the depth of cut 1.5 mm.
    Keywords: Surface Roughness, Epoxy-glass Composite, Turning
  • Zeinab Ghassemi *, Ali Akbarzadeh Kalat, Mohammad Mehdi Fateh Pages 637-647
    Cell injection system in medicine used to inject the materials into the cells. The injection system consists of Injector and rotating plate. The controller sets height, position and orientation of the rotating plate. The proposal of this article is to replace SCARA robot injection tool and it included ability in desired position tracking and applied to time-varying force. In recent articles the control system applies to the rotating plate of Cells and this method can cause the damaging risk. The proposed method is fixed plate and to increase the success rate, the robot had been controlled. The parameters of environmental models are estimated by nonlinear proposed models and by using the recursive method, the minimum of squares errors will be optimal. The voltage strategy can control robot actuators. This method is simpler and free from the manipulator dynamics. In all recent studies, the impedance control is based on the torque control method and the proposed method of this article is applying the impedance control using voltage control. The robust adaptive impedance controller is designed in the presence of uncertainties. The simulation's results demonstrate desired performance of the proposed method
    Keywords: Force-Impedance Control, Parameter Estimation, SCARA Robot Dynamic, Voltage Strategy, Robotic Cell injection
  • Fatemeh Hassanpour Roudbeneh, Gholam Hossein Lighat *, Hadi Sabouri Pages 648-656
    In this paper, concentrated and distributed compressive loading quasi-static tests were conducted on sandwich structures with empty and foam filled honeycomb core. The sandwich structure used in this research were formed by aluminum plate and aluminum 5052 honeycomb structure. Foam used to fill the honeycomb structure was polyurethane foam with a density of 137.13 kg / m3.Concentrated loading quasi-static tests were performed by flat ended penetrator with a diameter of 10 mm and universal machine. Also distributed loading quasi-static tests were carried out by universal machine. In distributed loading, force is applied uniformly to the entire structure surface. Displacement rate was 2 mm/min for both types of loading. The purpose of this paper was to study the filler material effect on energy absorption and destruction shape of sandwich structure, as well as comparison of the two types of loading in unfilled and foam filled honeycomb core sandwich panels. The results of quasi-static tests showed that filler material has positive effects on increasing energy absorption in both concentrated and distributed loading. Polyurethane foam as filler material of honeycomb structure used in sandwich panel core increase specific absorbed energy of sandwich panel with foam filled core proportion to empty honeycomb core sandwich panel structure in concentrated and distributed loading by 6% and 29% respectively.
    Keywords: Sandwich structure, Polyurethane foam, Concentrated loading, Distributed loading
  • Sajjad Noorian, Mahdi Maerefat * Pages 657-664
    In this paper, experimental comparison between conventional burner and porous burner in domestic purposes as stove, according to Iranian National Standard No. 10325 has been carried out. This comparison between the conventional burner available in the Iranian market and its equivalent porous burner is done. First, flammability of the porous silicon carbide burner was investigated. The results showed that the flame is formed when the equivalence ratio is less than 1, so the best performance equivalence ratio was around 0.7. By changing the distance between the pot and the burner and also changing the pot diameter, it was found that for a pot with 26 cm diameter and burner distance of 1 cm, porous burner efficiency increases to 55%. The comparison between the conventional burner and optimum situation porous burner showed that at the same factors like power, distance between the pot and the burner, the pot diameter, the burner diameter, measuring tools and the same method, porous burner efficiency is 1.5 times more than conventional burner. In conventional burners CO and NOX pollutant are 8-26 and 8 times more than porous burners. Due to higher efficiency and lower emissions, conventional burners can supersede porous burners for domestic purposes.
    Keywords: Porous burner, Emissions, Efficiency, Stove, Conventional burner
  • Abolfazl Taherkhani, Ali Basti *, Nader Narimanzadeh, Ali Jamali Pages 665-674
    Single point incremental forming is a new and flexible method for 3D parts production of sheet metal. In this way, a hemispherical tool forms incrementally the sheet being clamped in perimeter. Because of the nature of localized deformation in this process, the formability is higher and forming forces are lower as compared to traditional sheet metal forming process. However, in this method dimensional accuracy is somewhat low due to spring back and bending occurred in boundaries. Recently, the incremental forming process using frictional heat has been developed. In this research, the experimental effect of generated heat by friction stir of the tool on dimensional accuracy in components of AA3105 sheet has been studied at high rotational speeds. By this method, due to friction movements of tool, the temperature of formation area rises while fixing the general temperature of sheet by spraying cooling liquid. Then, the sheet has low strength in contact region with tool while it has high strength in other areas. As a result, the force imposed on the sheet as well as the undesirable plastic deformation will decrease. Also, by decreasing the yielding stress, elastic strain and spring back decreases as well. An increase in formability because of softening of forming area is another contribution of this strategy. This idea has been studied by production of some parts of truncated-pyramid geometry and changing rotational speed from 1000 to 7000 RPM. The results show that at speed higher than 3000 RPM, formability and dimensional accuracy of the parts increase.
    Keywords: Single point incremental forming, Local heating, Tool rotation speed, Dimensional accuracy
  • Hassan Sayyadi *, Mojtaba Effatpanah Hesari, Mohammad Amin Askari Farsangi Pages 675-684
    In recent years, energy harvesting from ambient sources in order to use for low-powered electronics has been considered by many researchers. Wind energy, solar energy, water energy, mechanical energy from vibrations, etc are common sources of ambient energy. In this paper, optimization of energy harvesting from ambient vibration using magnetic shape memory alloy is presented. To this end, a clamped-clamped beam coupled with MSMA units is considered. A shock load is applied to a proof mass which is attached to the middle of the beam. As a result of beam vibration a longitudinal strain is produced in the MSMA. This strain changes magnetic flux inside the coil connected to MSMA and as a result, an AC voltage is induced in the coil. To have a reversible strain in MSMA, a bias magnetic field is applied in the transverse direction of MSMA units. The Euler-Bernoulli model with von Kármán theory and a thermodynamics-based constitutive model are used to predict the non-linear strain and magnetic response .Finally, Faraday's law of induction is used to predict the output voltage. After obtaining the governing equations, a design optimization is performed to find the optimal shape and configuration of the energy harvester together with the effects of proof mass and bias field.
    Keywords: Magnetic shape memory alloy, Energy harvesting, optimization, Beam coupled with MSMA
  • Maryam Ansari, Mehdi Maerefat *, Manijheh Mokhtari Dizaji Pages 685-691
    Pulse wave velocity often used as an indicator clinically for diagnosis of cardiovascular diseases. This assumption is well grounded in the physics of pulsatile flow of an incompressible fluid where it is fully established that a pulse wave travels faster in a tube of stiffer wall, the wave speed becoming infinite in the mathematical limit of a rigid wall. in this paper we point out that pulse wave velocity in a stiffer tube is strictly valid only when the wall is free from outside constraints, Which is used as the outer boundary condition (tethering: the degree to which the vessel wall is surrounded by tissue). In this paper, using the equations of blood fluid and vessel walls and using analytical solutions and the use of tethering as outer boundary conditions pulse wave velocity is investigated. In previous research pulse wave velocity has been obtained just for the tethering zero and one, But in the study pulse wave velocity investigated for tethering different degrees of tethering and for three different material wall viscoelastic, elastic and stiff. With this research, it is clear the changes of pulse wave velocity with change of degrees of tethering and change of material wall ,This results is a great help for use of pulse wave velocity as an clinical index to predict arterial stiffness.
    Keywords: Pulse Wave Velocity, Arterial tethering, Analytical solution, Arterial stiffness, Arterial wall
  • Ali Zahedi Nejad, Manoucher Rad * Pages 692-702
    A numerical-analytical modeling technique was presented for predicting instantaneous energy absorption with axial tidal turbines in unsteady water flow. The goal of present paper is introducing a fast and stable integral solution approach with unique solution. This technique employs steady-state CFD data to approximate transient performance of axial tidal turbine in unsteady external flows. This solution technique was designed for modeling axial tidal turbine with convergent-divergent duct in water flow with unsteady boundary conditions. The governing equations for fluid flow were derived in the form of integral equations. The equation of one-degree of freedom motion for rotor was solved with fourth-order Runge-Kutta method and variation of parameters approach. CFD data for rotor and duct of axial tidal turbine were inserted as boundary values in integral equations of fluid flow. Two transient analytical equations were employed for approximating rotor torque and back pressure coefficient of tidal turbine. The results of integral solution approach were compared with transient CFD data in ANSYS-Fluent software. Many numerical simulations were performed to determine duct dimensions for maximum power enhancement in an axial tidal turbine.
    Keywords: Duct, Dynamic simulation, Integral equations, Tidal turbine, Unsteady flow
  • Hassan Ali Jahangiry, Ali Jahangiri * Pages 703-710
    Topology optimization of the heat transfer quality in two-dimensional heat conduction problem at enclosure as one of the typical thermo-physical problems has always been quite important. In this paper a level set-based topological optimization procedure of two-dimensional heat conduction problem include point and speared thermal on computational domain load using finite elements method is developed. In level-set method, all structural boundaries are parameterized by a level of dynamic implicit scalar function of higher order. Changes of this function can easily model the detachment and attachment of dynamic boundaries in topology procedures. The same shape functions of finite elements analysis are employed to approximate the unknown temperatures and geometry modeling of the design domain. The objective function is to minimize thermal power capacity and sensitivity analysis on some heat conduction problems is investigated to deal with the topology optimization using level-set method with the finite elements scheme. Finally, topology optimization results of 3 heat conduction problems under both include point and spread thermal load cases are presented to demonstrate the validity of the proposed method. The proposed method lead to a significant reduction of the computational cost and time and it can be applied to a wide range of topology optimization problems arising from the heat transfer.
    Keywords: Heat transfer, Topology Optimization, Level-set Method, Sensitivity Analysis, Finite Elements
  • Miralam Mahdi *, Amir Rahni Pages 711-721
    In aircrafts with multiple wings, control surfaces, and stabilizers, the stabilizing fins located at the tail provide stability for the boosting. In such aircrafts, the vortices resulting from the flow around upstream wings and control surfaces usually weaken the stabilizers’ performance. The nature of the form of grid fins makes them less sensitive in comparison with planar fins. Accordingly, the performance can be improved by substituting grid fins for planar fins. This paper simulates the flow field around the different models of planar and grid fins by applying finite volume methods using hybrid grid near the airplane’s body. At first, the flow field around a model with available experimental results was simulated to achieve the appropriate model of turbulence model. Then, two set of planar stabilizers, i.e. PL1 and PL2 and one set of grid stabilizers were designed for an aircraft with wings and control surfaces in a way that aerodynamic coefficients of the fins are equal to each other. However, they demonstrate different aerodynamic coefficients when installed on the aircraft as stabilizers. The simulation was run at Mach numbers 0.6, 0.7, and 0.8 and attack angles 0, 2, 4, and 6 degrees. The results indicate that pitch moments and normal force coefficients of the planar fin are lower than the grid fin in both models. Moreover, the performance of the planar fin as a stabilizer will be improved if its chord’s length is decreased and its span is increased.
    Keywords: Fin, Grid, stabilizer, Planar Fin, Double stage fly, Numerical method
  • Sajad Ghabari, Davood Akbari *, Hasan Moslemi Naeeni Pages 722-732
    In this paper, the effect of high frequency induction welding parameters on the weld quality of welded pipes is studied. In this purpose, process parameters such as current, frequency and edge shape of the weld connection and their effects on the heat distribution are investigated. Experimental investigation is performed by using tensile test, metallography, and micro hardness. This reveals three regions with different grading and various thermo-mechanical treatments. The results show that the grain size decreases about 27 percents as the edge shape is improved. By conducting thermo-magnetic analysis, different current intensities and frequencies are evaluated in the creation of appropriate temperature distribution. The results show that with increasing the current and frequency, the heat-affected zone is expanded and other areas become smaller. The maximum increase of the average temperature in the weld edge, was about 42 percents from 1250 to 1500 amperes per unit increase of the frequency. Micro-hardness test is used to detect micro-structural phases of the weld zone.By comparing the results of the metallography and micro-hardness tests, more uniform weld width was observed with modified edge of the in welded samples. The results represent 18 percents of decrease in the weld width of the modified samples in comparison with samples without edge preparation.
    Keywords: High frequency induction welding, magnetic, thermal analysis, edge prepration
  • Kourosh Javaherdeh*, Hamed Habibi, Mohammad Zoghi Pages 733-744
    In this research, ammonia-water regenerative Rankine cycle driven by solar energy and LNG as it’s heat sink in condenser, is simulated from the energy, exergy and exergoeconomic point of view. A relatively new method is used to implement pinch temperature difference in heat exchangers which causes improving of the thermodynamic performance and output power of the system. Also heat exchangers are simulated by using heat transfer correlations of shell and tube heat exchanger in details. The results of based condition showed the suitable performance of natural gas cycle from the thermodynamic and exergoeconomic point of view and notifies the importance of using the natural gas cycle. Solar collector and condenser of ammonia-water cycle because of their high cost value, are introducing as the components that shoud be more concidered from the exergoeconomic viewpoint. The parametric analysis results show that in high inlet pressure of ammonia-water turbine, the exergy efficiency and the total cost of the system heve more suitable values while the net output power of the system decreases. Also by changing the ammonia mass fraction, changing of output parameters has a complicated patern. Finally by increasing the pinch temperature difference in heat exchangers, the decreased amount of system’s thermodynamic performance is more than the amount of system’s economical performance improvement.
    Keywords: Solar Energy, Ammonia, Water Rankine cycle, LNG cycle, Exergy, Exergoeconomic
  • Hosein Sadeghi, Ali Akbar Dehghan, Mohammad Sefid * Pages 745-755
    The cavity problem always has been considered as a classic and fundamental problem. Specific materials like Bingham viscoplastic which is sort of Non-newtonian fluids shows resistance in a certain range of stress, calling yield stress, and almost acts like rigid body in this limited area. In case of increase applied stress, flows like fluid. Considering heat transfer in this type of material and investigate it, yield stress and viscosity variations with temperature as in practice we face will not be far-fetched. In the present work the numerical solution of the problem of Bingham material inside lid-driven cavity, investigating fluid flow and heat transfer in view of the changes in material properties has been done and results have shown with change in dimensionless numbers and parameters of Re=10-1000, Bn=1-2000, Pr=0.01-100 and E=5000-50000. In this study, using the finite volume method to discretize governing equations and the use of collocated grid, effect of viscosity and yield stress dependence to temperature compared with independence mode and then distribution of horizontal and vertical components of velocity, yield areas and flow inside cavity, center of vortex and then heat transfer due to the stream lines next to side walls, have been analyzed.
    Keywords: Non-newtonian fluid, Viscoplastic, Bingham, Finite volume, Lid, driven cavity
  • Mohammad Motamedi, Mostafa Zeinoddini *, Javad Fakheri Pages 756-766
    The current paper deals with the cyclic softening/hardening and strain ratcheting behavior of circular steel tubes under repeated inelastic pure bending. A relatively simple closed-form solution is proposed to tackle the problem. Key physical features involved are the elastic after-effect, accumulated cyclic (creep type) ovalisation of the cross-section, cyclic plasticity including the Bauschinger effect, cyclic softening/hardening of the material and ratcheting effect. The moment-curvature formulation of the tube is derived in an ovalised configuration. Tvergaard stress-strain relation is used to describe the elasto-plastic stress–strain relationship of the material. This continuous nonlinear constitutive model considerably abridges the solution. A combined nonlinear kinematic/nonlinear isotropic hardening rule is used to describe the cyclic uniaxial stress-strain. The analysis of the low cycle pure inelastic bending of the tube is performed under a curvature-control regime. The cycle by cycle growth (creep type) in the ovalization of the cross-section is modeled using a modified version of the Bailey–Norton creep law. The model predictions are examined against a number of available test data on the inelastic monotonic and cyclic bending of tubes and reasonable agreements are observed.
    Keywords: Steel circular tubular, Monotonic, cyclic inelastic pure bending, Cyclic softening, hardening behavior
  • Seyyed Behzad Golparvar, Milad Mohammadzadeh Kowsari, Hamid Niazmand * Pages 767-778
    The considerable amount of internal combustion engine waste heat through exhaust gases and the capability of adsorption cooling system to be driven by waste heats cause adsorption cooling systems to be interesting for vehicle air conditioning. Low specific cooling power of these systems leads them to be bulkier with respect to other cooling systems. Therefore, practical use of these system has been a challenge. One of the methods to enhance the system performance is adsorber bed optimization which is only feasible by numerical simulations. Hence, an exhaust waste heat driven adsorption cooling system with longitudinal finned-tube adsorber is simulated three dimensionally and considering heat and mass transfer details. Also, both the intra-particle and inter-particle mass transfer resistance has been taken into account in governing equations in order to study the effect of adsorbent particle diameter on the system performance. Results show that among the examined geometrical configurations, bed with 20 fin numbers and fin height of 10 mm is the optimum case corresponding to the maximum specific cooling power. In addition, adsorbent particle diameter in the range of 0.3-0.4 mm is the most suitable diameter for the adsorber bed packed with zeolite13x grains.
    Keywords: Adsorption cooling system, Longitudinal fin, Heat, mass transfer, Adsorber bed optimization
  • Mostafa Mafi, Morteza Shomali, Hamidreza Ajorloo Pages 779-782
    In the recent decades, due to environmental sustainability, abundance, availability and appropriate thermo-physical properties, natural refrigerants are being considered with potential of substitute refrigerants. In this study, Propylene (R1270), Propane (R290), Isobutane (R600a), R407c, R410a, R12, R22 and R134a have been investigated as refrigerant in common refrigeration systems. In the case studies, the thermodynamic and technical parameters of the cycle, using above mentioned refrigerants, have been investigated for common refrigeration systems in temperature range of -30°C to 10°C in the evaporator, and also for heat pump systems with a temperature range of 45°C to 60°C in the condenser. Finally, Propylene was introduced as a refrigerant to replace with synthetic refrigerants in the above mentioned temperature ranges in common refrigeration cycles.
    Keywords: Environmentally Friendly Refrigerants, Substitute Refrigerant, Common Refrigeration System, Heat pump