فهرست مطالب

مجله انجمن مهندسی صوتیات ایران
سال دوم شماره 1 (بهار و تابستان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/05/28
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سخن اول
  • علی نوری، محمد کاظمی نصرآبادی، سهراب آستراکی صفحات 1-7
    مواد اف جی ام دسته ای از مواد مرکب (کامپوزیت ها) هستند که خواص آن به صورت پیوسته در راستای ضخامت تغییر می نمایند. بنابراین نسبت به مواد مرکب (کامپوزیت ها)، تمرکز تنش بین لایه از بین رفته و قابلیت تحمل تغییرات شدید دمایی را دارند. این مواد در فضاپیماها، تراگذارهای (مبدل های) حرارتی، صنایع نیروگاهی و اجزاء موتور کاربردهای زیادی دارند. در مقاله حاضر افت انتقال صدا از یک پوسته استوانه ای ساخته شده از مواد اف جی ام نازک با طول بی نهایت که در معرض امواج صفحه ای هماهنگ (هارمونیک) واقع شده، مورد تحلیل و بررسی قرار می گیرد؛ بدین منظور یک روش تحلیلی با استفاده از سری های بی نهایت دقیق ارائه شده است. پوسته در داخل محیط سیال غوطه ور بوده و سیال خارجی با سرعت ثابت از روی آن عبور می کند. معادلات ارتعاشی پوسته در سه راستا و معادلات موج صوتی سیال داخل و خارج پوسته به صورت هم زمان حل گشته و میزان افت های انتقال پوسته بر حسب بسامد محاسبه می گردد. افت های انتقال صدا به دست آمده از این تحقیق با نتایج بدست آمده توسط سایر محققین مورد مقایسه قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که با یکدیگر هم خوانی بسیار خوبی دارند. چون متغیرهایی مانند جابه جایی پوسته و فشارهای صوتی به صورت سری های بی نهایت بیان می گردند، به منظور به دست آوردن میزان افت های انتقال صدا، هم گرایی سری ها هم مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین اثرات خواص سازه ای و شرایط پروازی نظیر عدد ماخ، توان نسبت حجمی مواد اف جی ام، و ارتفاع پروازی بر افت انتقال صدا مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهند که با افزایش نسبت حجمی، افت انتقال صدا در ناحیه سفتی کنترل کاهش می یابد اما در بسامدهای بالاتر از بسامد حلقوی (ناحیه جرم کنترل)، افت انتقال صدا مربوط به نسبت حجمی بالاتر، بیش تر است.
    کلیدواژگان: صوت، افت انتقال، پوسته استوانه ای اف جی ام، ارتعاش
  • مقاله پژوهشی
  • هژیر صابری، عفت سلیمانی، منیژه مختاری دیزجی، شهرام شمس حکیمی صفحات 8-15
    هدف مطالعه ی حاضر ارائه یک الگوی ریاضی-بالینی برای تخمین تنش (استرس) محوری وارد بر دیواره ی شریان کاروتید است. علاوه بر فشار شعاعی، کشش و تنش محوری مهم ترین نیروهای همودینامیکی موثر به شمار می روند. در این مطالعه یک الگوی ریاضی مبتنی بر سری فوریه برای جابه جایی دیواره ی شریان کاروتید در راستای طولی معرفی و امکان توصیف ساده ی تنش محوری وارد بر دیواره ی شریان فراهم شده است. شیوه پیشنهاد شده بر روی تصاویر فراآوایی (اولتراسونیک) متوالی شریان کاروتید مشترک یک نمونه ی مرد سالم اعمال گردید. معادلات و موج دیس های (ویفرمز-شکل موج های) مربوط به پارامترهای جنبشی (سینماتیک) حرکت طولی دیواره ی شریان و نیز تنش محوری وارد بر آن طی سه چرخه (سیکل) قلبی حاصل شدند. همبستگی بالا میان داده های حاصل از الگو و داده های بالینی (968/0) حاکی از قابلیت این فن در ارائه شیوه ای نوین برای استخراج تنش محوری شریان با استفاده از داده های بالینی و غلبه بر برخی از محدودیت های موجود در شیوه های مبتنی بر شبیه سازی و عنصر متناهی (المان محدود) است.
    کلیدواژگان: تنش محوری، جابه جایی طولی، شریان کاروتید، الگوی ساختاری، پردازش تصاویر فراآوایی (اولتراسونیک)
  • محمد امین فیضی چکاب، پرویز قدیمی، رحیم زمانیان، هاشم نوروزی صفحات 16-23
    یکی از ضعف های استفاده از سامانه رانش پروانه در شناورها، نوفه (نویز) صوتی نسبتا زیادی است که در حین عملکرد آن تولید و به محیط اطراف انتشار می یابد. روش های متعددی برای کاهش این نوفه وجود دارد. که هر یک باعث کاهش بخشی از نوفه پروانه می شود. یکی از روش های معمول افزایش تعداد پره و دیگری استفاده از داکت حول پروانه است. در این مقاله، با استفاده از نرم افزار نوشته شده آکوستیک پایتون برای تحلیل صوتی در کنار تحلیل های هیدرودینامیکی حاصل از نرم افزارانسیس- سی اف ایکس به بررسی میزان اثرگذاری هر یک از این روش ها برای یک نمونه پروانه سری B پرداخته می شود. ملاحظه می شود که استفاده از داکت می تواند از انتشار بیش از 20 درصد تراز فشار صوت نوفه پروانه جلوگیری نماید. از طرف دیگر، افزایش تعداد پره از پنج به هفت پره باعث کاهش بیش از پنج درصدی تولید نوفه می شود. بر اساس نتایج حاصل از اعمال این دو روش و به دلیل آسان تر و کم هزینه تر بودن روش استفاده از داکت حول پروانه، نتیجه گرفته می شود که این روش اقتصادی و مناسب شناورهای حاضر است.
    کلیدواژگان: آوصوتیات (هیدروآکوستیک)، پروانه ی مغروق، کاهش نوفه (نویز)، داکت، تعداد پره
  • علی محدث دیلمی، بابک محمدزاده اصل صفحات 24-31
    روش های متداول پرتودیسی (شکل دهی پرتوی) فراصدای (اولتراساوند) پزشکی مانند روش تاخیر و حاصل جمع را می توان به عنوان روش های پردازش علامت (سیگنال) در فضا-عنصر (المان) در نظر گرفت. در فضا-عنصر، داده های دریافتی از حسگرها (سنسورها) بعد از اعمال تاخیر و وزن دهی مناسب با یکدیگر جمع شده و خروجی نهایی آرایه ساخته می شود. اندیشه اصلی در شکل دهنده های فضا-پرتو این است که به جای استفاده از ویژگی های مکانی عنصرها در آرایه برای تمایز بین علامت (سیگنال) مورد نظر و علامت های تداخل، از ویژگی های مجموعه ای از پرتو های عمود بر هم که در راستاهای متفاوت شکل دهی شده اند استفاده شود. این کار به معنی نگاشت از فضا-عنصر به فضا-پرتو می باشد. میزان محاسبات در فضا-پرتو به دلیل کاهش ابعاد علامت ها (سیگنال ها) کم می شود؛ اگرچه هزینه دیگری برای نگاشت از فضا-عنصر به فضا-پرتو وجود دارد. می توان این هزینه را با پیاده سازی بر روی هسته های اف اف تی کاهش داد. در این مقاله روش پرتودیسی (شکل دهی پرتوی) کمینه (مینیمم) واریانس به منظور کاهش پیچیدگی محاسباتی آن به جای فضا-عنصر، در فضا-پرتو پیاده سازی شده است و نتایج شبیه سازی ها نشان می دهند که پرتودیسگر (شکل دهنده پرتو) کمینه واریانس در فضا-پرتو می تواند نتایج مشابهی از نظر تفکیک پذیری (رزولوشن) و کاهش اندازه لوب های کناری، همانند روش کمینه واریانس در فضا-عنصر بدست آورد.
    کلیدواژگان: فضا-پرتو، کمینه واریانس، تصویرگری فراصدای پزشکی، پرتودیسگر (شکل دهنده پرتوی) وفقی
  • اباذر حاج نوروزی، رضا افضل زاده، فائزه قناتی صفحات 32-39
    در این مطالعه نرخ تغییر شدت امواج صدا در نقاط مختلف یک حمام فراآوایی بررسی شده است. تغییر مد بازآوایش (تشدید) حمام فراآوایی، دلیل فقدان یک نوایی شدت امواج است که نتیجتا به عدم تکرارپذیری آزمایش انجامیده است. لذا جهت کاستن این نقیصه استفاده از راکتور کروی فراآوایی توصیه می شود. راکتور کروی شامل بالن کروی با ابعاد 100 میلی لیتر است که دو تراگذار (مبدل) فراآوا درست رو به روی یکدیگر به طرفین آن متصل شده اند. برای بررسی ویژگی های شدت امواج در راکتور کروی، توان و اثر موج ایستاده حاصل از تابش فراآوایی هر دو تراگذار با استفاده از آزادسازی هیدروکسید رادیکال در راکتور توسط لیانسانی (نوردهی) شیمیایی تصویر برداری شده است. در حمام فراآوایی، متناسب با ارتفاع بشر از کف حمام، میزان بازده از 133/0 تا 407/0 نانو مولار بر ژول برای فواصل 1 تا 30 میلی متری از کف حمام متغیر است. بازده در ارتفاع ثابت اما در طرفین ظرف نسبت به مرکز ظرف به شدت متفاوت است. بازده در سمت راست در ارتفاع 30 میلی متری از کف حمام برابر با 032/0 نانومولار بر ژول است در حالی که در مرکز حمام با همان ارتفاع، 407/0 نانو مولار بر ژول اندازه گیری با اختلاف 13 برابر را نشان می دهد. در راکتور کروی، امواج فراصدا از تابع بسل تبعیت می کند و از آن جایی که قطر ظرف برابر با مقدار ثابت 3/6 سانتی متر است، مطابق معادله بسل گره و شکم همواره در نقاط ثابت و مشخصی از بالن مشاهده می شوند. هم چنین از مقایسه بازده در شرایط فقط یک تراگذار روشن با دو تراگذار به طور هم زمان می توان به تشکیل مدهای ایستاده پی برد. علاوه بر این، اندازه گیری ها نشان می دهند بازده برای راکتور کروی 625/4 نانومولار بر ژول است، در حالی که برای حمام فراآوایی، در بهترین حالت برابر 407/0 نانو مولار بر ژول می باشد، که اختلاف 10 برابری را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: حمام فراآوایی، دزیمتری یدید پتاسیم، راکتور کروی فراآوایی، آواشیمی (سونوشیمی)، آوالیانسانی (سونولومینسانس)
  • سارا سبحان نژاد، فائزه قناتی صفحات 40-47
    پدیده کاواک زایی (کاویتاسیون) و تولید گونه های فعال اکسیژن از آثار رایج امواج فراصدا (اولتراساوند) در محیط های مایع است. تولید گونه های فعال اکسیژن می تواند با فعال کردن مسیر پیام رسانی یاخته ای (سلولی) و آماده سازی اولیه یاخته (سلول) گیاهی سبب حفاظت از گیاه در برابر تنش گردد. از بین گونه های مختلف اکسیژن، هیدروژن پراکسید قادر است به عنوان یک پیامبر ثانویه عمل کرده و با به راه انداختن واکنش های آبشاری در یاخته گیاهی سبب القای مسیرهای دفاعی، از جمله افزایش تولید متابولیت های ثانویه شود. در تحقیق حاضر، یاخته های جداکشت جعفری با امواج فراصدا با شدت 455 2mW/cm و بسامد ثابت 29 کیلوهرتز، برای مدت زمان 10، 20 و 40 دقیقه تیمار شده و درصد زنده مانی یاخته ها، فعالیت آنزیم فنیل آلانین آمونیالیاز ، میزان 2O2H و محتوای فلاونوئیدهای آپیژنین و کوئرستین مورد سنجش قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان دادند که تیمار یاخته ها با امواج فراصدا سبب افزایش فعالیت آنزیم پی ای ال و به دنبال آن افزایش میزان آپیژنین و کوئرستین می گردد. نتایج به دست آمده پیشنهاد می کنند که امواج فراصدا با انرژی پایین از طریق افزایش تولید هیدروژن پراکسید سبب القای مسیر فنیل پروپانوئیدی و افزایش تولید فلاونوئیدهای دارویی نظیر آپیژنین و کوئرستین می گردند.
    کلیدواژگان: آپیژنین، امواج فراصدا (اولتراساوند)، پدیده کاواک زایی (کاویتاسیون)، کوئرستین، گیاه جعفری
  • یادداشت فنی
  • مرتضی شنکایی، محمد جواد ناطق، حمید سلیمانی‎مهر صفحات 48-52
    فرآیند تراشکاری به کمک ارتعاشات با بسامد کیلوهرتز به دلیل مزایای زیاد از قبیل کاهش نیروی ماشینکاری و زبری ‎سطح به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته است. ارتعاش لرزه، نوعی ارتعاش خود-برانگیخته است که در فرآیندهای گوناگون ماشینکاری به وجود می آید. این نوع از ارتعاشات بعد از ایجاد به سرعت رشد کرده و فرآیند ماشینکاری را ناپایدار می کند. لرزه اثرات نامطلوب دیگری نظیر افت کیفیت سطح، کاهش عمر ابزار و حتی آسیب دیدن قطعه کار و دستگاه نیز دارد. در این مقاله نظریه ای پیشنهاد شده است تا این پدیده را در تراشکاری ارتعاشی مورد بررسی قرار داده و بتواند مرز پایداری فرآیند را پیشگویی نماید. نظریه در حوزه زمان بوده و به کمک روش های عددی حل گردیده است. اثر پارامترهای بسامد ارتعاش و نسبت زمان برش بررسی شد و نشان داده شدند که اثر بسامد ناچیز بوده و نسبت زمان برش موثر است.
    کلیدواژگان: ارتعاشات، بسامد، کیلوهرتز، برشکاری
|
  • Ali Nouri, Mohammad Kazemi Nasrabadi, Sohrab Astarki Pages 1-7
    Functionally Graded Materials (FGMs) are a class of composites that have continuous variation of material properties from one surface to another. So, unlike composite laminates, there is no stress concentration. FGMs offer great promise in applications where the operating conditions are severe, including spacecraft heat shields, heat exchanger tubes, plasma facings for fusion reactors and engine components. In the present study, sound transmission through FGM cylindrical thin shell is investigated. The shell is assumed to be infinitely long and subjected to harmonic plane waves. The shell is immersed in a fluid medium and an external fluid (air) passes over it with a uniform speed. An exact solution is obtained by solving the shell equations in three directions and acoustic wave equations simultaneously. The transmission losses (TLs) obtained from the numerical solution are compared with those of other authors. Comparison shows a good agreement between the results. Because the pressure and displacement terms are expressed in infinite series form, the convergence checking is performed. Numerical results are used to show the effects of structural properties and flight conditions such as Mach number, flight level and volume fraction. The results shows as volume fraction exponent increases the TL decreasesin stiffness region, but the TL increases at in frequency higher than the ring frequency (mass-controlled region).
    Keywords: Acoustic, Transmission loss, FGM cylindrical shell, Vibration
  • H. Saberi, E. Soleimani, M. Mokhtari Dizaji, S. Shams Hakimi Pages 8-15
    The aim of the present study is to propose a mathematical- clinical model for the estimate of axial stresses acting on the carotid artery In order to determine the stresses, a quantitative knowledge of the mechanical properties of cardiovascular tissues, i.e. delineation of constitutive models, is indispensable. In this study, a Fourier series based mathematical model for the displacement of the carotid artery wall in the longitudinal direction was defined, providing a satisfactory representation of the axial stresses applied to the arterial wall. The proposed technique was applied on the consecutive ultrasonic images of the common carotid artery of a healthy man. The waveforms and the equations of the kinematic parameters of the longitudinal motion of the arterial wall and the axial stresses applied to it were obtained during three cardiac cycles. The high correlation between the clinical and model data (0.986) reveals the potential of this technique to provide a new method to assess arterial stresses from clinical data, and overcoming the limitations of the finite element and other simulation techniques.
    Keywords: Axial stress, Longitudinal displacement, Carotid artery, Constitutive model, Processing, Ultrasound images
  • M.A. Feizi Chekab, P. Ghadimi, R. Zamanian, H. Norouzi Pages 16-23
    A particular weakness of using a propeller propulsion system in a vessel is its relatively large acoustic noise which is emanated during its operation and is propagated into its surroundings. Various methods are available for reducing this noise and each of which can lead to the reduction of some portion of the generated propeller’s noise. One of the common methods is to increase the number of the blades and another is to utilize of a duct around the propeller. In this article, by using a computer code called “Acoustic Python,” developed for the purpose of acoustic analysis, along with the results of hydrodynamic analyses produced by ANSYS-CFX software, the effect of each of these two methods is investigated for a Series-B propeller. It is observed that, the application of a duct can indeed reduce the sound pressure level (SPL) of the noisefrom a propeller by more than 20%. On the other hand, it was also evident that increasing the number of blades from 5 to 7, causes a 5% reduction in the generated noise. Based on the obtained results and ease of installation, it is concluded that using a duct around an existing propeller is more appropriate and economical for reducing the generated acoustic noise.
    Keywords: Hydroacoustics, Submerged propeller, Noise reduction, Duct, Blade Number
  • A. Mohades Deilami, B. Mohammadzadeh Asl Pages 24-31
    Common medical ultrasound beamformers such as Delay and Sum can be interpreted as element-space methods. In element-space, the received data would be added after applying delays and appropriate weights. The main idea in beam-space beamforming is to use orthogonal beams steered in different directions instead of using spatial statistics of elements in array to distinguish between desired signal and interferences. This means a map from element-space to beam-space. The amount of computation would be reduced because of less signal dimensions, but extra computation is needed to make the map from element-space to beam-space. This additional calculation can be reduced by using FFT. In this paper, minimum variance beamformer is implemented in beam-space instead of element-space to reduce computational complexity. Results show that minimum variance in beam-space can achieve similar resolution and can decrease side lobes as element-space.
    Keywords: Beam-space, Minimum variance, Medical ultrasound imaging, Adaptive Beamforming
  • A. Hajnorouzi, R. Afzalzadeh, F. Ghanati Pages 32-39
    In this study, the rate of change in intensity of sound waves in different locations of an ultrasonic bath is investigated. Due to the change in resonance mode of ultrasonic bath, lack of monotony in waves’ intensity, and as a result, unrepeatability of experiment has been observed. The spherical ultrasonic reactor is proposed to minimize this problem. The spherical reactor is a100 ml round-bottomed flask, in which two ultrasonic transducers are attached on the sides of the container in front of each other. In order to study the characteristics of sound intensity in spherical reactor model, the power and influence of standing waves produced by ultrasonic irradiation with both reactor transducers are photographed using the chemical luminescence produced due to the radical hydroxide formation. In ultrasonic bath, dependant on distance from the bottom of the container, the yield of reaction differs from 0.133 to 0.407 nanomolar per Joule for 1 to 30 millimeter distances from the bottom. The yield of reaction in the center of container is considerably different from the yield of reaction in sites closer to the side walls. In the distance of 30 mm from the bottom on the right side of reactor, the yield of reaction is equal to 0.032 nM.J-1, while in the same depth in the center of the reactor, the yield is equal to 0.407 nM.J-1,which isalmost 13 times larger. In spherical reactor, the ultrasound waves obey the Bessel function and as a result of the container’s radius being the constant value of 6.3 cm, nodes and antinodes are always in the same spots. Also, by comparing the yield of reaction when both probes are radiating, with the yield of reaction when just one probe works, one can realize the formation of standing modes. Additionally, the yield of reaction for spherical reactor is about 4.625 nM.J-1, while for ultrasonic bath, the optimum magnitude is about 0.407 10 times more efficient.
    Keywords: Ultrasonic bath, KI dosimetry, Ultrasonic spherical reactor, Sonochemistry, Sonoluminescenc
  • S. Sobhannejad, F. Ghanati Pages 40-47
    Collapse of cavitation bubbles and formation of free radicals are of routine consequence of ultrasound in liquid media. Generation of reactive oxygen species has been proposed to activate the cell signaling pathway in plant cell to get ready to protectfrom stress. Among different reactive oxygen species, H2O2 has a potential to act as a secondary messenger to promote subsequent defense reactions in plants and is capable of triggering changes in the plant cell which leads to a cascade of reactions, ultimately resulting in the formation and accumulation of secondary metabolites. In the present research suspension-cultured parsley cells were treated with ultrasound at 29 kHz with the power of 455 mW/cm2, for 10, 20, and 40 min. The viability of cells, PAL activity, certain flavonoids of parsley cells i.e., apigenin and quercetin and H2O2 content of the cells were assessed. According to the results, exposure of parsley cells to ultrasound increased the amount of quercetin, apigenin and PAL activity. Induction of phenyl propanoid metabolism was accompanied by increase of H2O2 production after exposure to ultrasound. The results implied a stimulatory effects of ultrasound on secondary metabolism of parsley cells which is mediated by signaling role of hydrogen peroxide.
    Keywords: Apigenin, Cavitation, Petroselinum crispum L., Quercetin, Ultrasound
  • M. Shankayi, M.J. Nategh, H. Soleimanimehr Pages 48-52
    The vibration assisted turning has received intensive attentions due to its advantages such as reduced machining forces and surface roughness. Chattering is a type of self-excited vibrations, occurring in various machining processes. Chattering vibrations, when started, grow rapidly and destabilize the machining process. Moreover, chattering affects surface finish, reduces tool life, and even damages workpiece and machine tool. In this paper, a method is proposed to investigate chattering phenomenon in vibration turning and to predict stability boundaries. The method is in time domain and is solved by numerical methods. The effects of vibration frequency and cutting time ratio are examined. It is shown that frequency has negligible effect while cutting time ratio has the most influence.
    Keywords: Vibration, Frequency, kHz, Cutting